CN103389041B - 一种测量栅线宽度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量栅线宽度的方法，通过金相显微镜读取放大后的栅线图片，将其二值化，选取最大的白色连通区域作为栅线，统计白色连通区域的像素点的数量得到栅线的像素面积，通过计算白色连通区域边界点的个数和相对位置，得出栅线的像素周长，将栅线看成矩形，根据栅线的像素面积和栅线的像素周长计算出栅线的像素宽度，由栅线的像素宽度根据金相显微镜的缩放比例计算得到栅线宽度；本发明为栅线宽度计算提供了客观方法，克服了以往平行线法依赖于人的主观判断和经验存在的误差，通过像素识别栅线的范围，再根据栅线面积和周长计算栅线宽度，计算过程中不存在误差，获得的栅线宽度真实可信。

Description

一种测量栅线宽度的方法

技术领域

本发明属于晶硅太阳能电池丝网印刷工艺，具体涉及一种测量栅线宽度的方法。

背景技术

目前在晶硅太阳能电池的丝网印刷过程中，要求控制栅线的宽度，如栅线宽度过大，容易造成遮光较大，电池的填充因子较低，满足不了高效电池的要求，因此需要对栅线宽度的进行精确测量。一般情况下，通过手动设置平行线的方式对栅线进行测量，其完全依赖于测试人员的经验和主观判断，测量出的栅线宽度不准确，且费时费力，测量效率低下，并且测量出的栅线宽度并不是栅线的平均宽度，而是栅线某一点的随机宽度，测量结果并不能较好的描述栅线，因此，需要寻求一种测量栅线宽度的方法，使得测量结果并不依赖于主观经验而是一个客观指标，且测量出来的宽度为一条栅线的平均宽度。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于为了克服现有技术的不足，提供一种测量栅线宽度的方法，可得到一条栅线的平均宽度，且测量结果精确可信。

技术方案：一种测量栅线宽度的方法，通过金相显微镜读取放大后的栅线图片，将其二值化，选取最大的白色连通区域作为栅线，统计白色连通区域的像素点的数量得到栅线的像素面积，通过计算白色连通区域边界点的个数和相对位置，得出栅线的像素周长，将栅线看成矩形，根据栅线的像素面积和栅线的像素周长计算出栅线的像素宽度，由栅线的像素宽度根据金相显微镜的缩放比例计算得到栅线宽度。

进一步，将栅线看成矩形，栅线的像素面积的计算公式和栅线的像素周长的计算公式有：

L×W＝A

2×(L+W)＝P

式中，L为栅线的像素长度，W为栅线的像素宽度，A为栅线的像素面积，P为栅线的像素周长；可推导出栅线的像素宽度W：

$W=\frac{\frac{P}{2}-\sqrt{\frac{P^2}{4}-4A}}{2}$

特别的，当栅线倾斜时，对栅线的像素宽度进行修正：栅线两端头位于栅线图片的边界处为斜边，通过Hough变换计算出栅线与水平线的倾斜角α，栅线的像素面积的计算公式和栅线的像素周长的计算公式有：

L×W＝A

$2\×L+2\×\frac{W}{\sin \mathrm{\α}}=P$

式中，L为栅线的像素长度，W为栅线的像素宽度，A为栅线的像素面积，P为栅线的像素周长；可得出栅线的像素宽度W：

$W=\frac{P-\sqrt{P^2-16A\×\frac{1}{sin\mathrm{\α}}}}{\frac{4}{\sin \mathrm{\α}}}$

为了得到栅线宽度，由于1像素单位为72.57μm，故栅线的像素宽度与栅线宽度的转换公式为：

$Width=\frac{72.57\×W}{Z}$

式中，Width为栅线宽度，W为栅线的像素宽度，Z为栅线图片的放大倍数。

为了消除不同栅线图片的亮度对二值化后栅线范围的影响，栅线图片二值化的阈值根据栅线图片的平均亮度选取，故二值化后的栅线图片黑白分别，栅线的边界线明显，有利于识别栅线范围，对之后栅线宽度的计算可有效提高计算结果的精度。

有益效果：1、本发明为栅线宽度计算提供了客观方法，克服了以往平行线法依赖于人的主观判断和经验存在的误差，通过像素识别栅线的范围，再根据栅线面积和周长计算栅线宽度，计算过程中不存在误差，获得的栅线宽度真实可信；2、本发明计算出的栅线宽度为栅线的平均宽度，并非以往方法人工任意选取测量点处的宽度，因此得到的栅线宽度具有代表性，更具参考价值，可用来评价一条栅线的整体宽度是否符合要求；3、本发明特别适合大批量栅线图片的处理，在处理大批量数据时，有着人工测量无法比拟的速度和准确性，因此生产效率大大提高，太阳能电池的质量也得到保证。

附图说明

图1为本发明金相显微镜读取的栅线图片；

图2为本发明二值化后的黑白栅线图片；

图3为实施例中栅线面积和周长计算示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种测量栅线宽度的方法，通过金相显微镜读取放大后的栅线图片，如图1所示，金相显微镜的缩放比例为Z＝10，将栅线图片二值化使其黑白化，二值化的阈值根据图片的平均亮度自动选取，本实施例中阈值为0.35。

二值化后，栅线所在区域为白色区域(1值)，背景为黑色区域(2值)，如图2所示，选取面积最大的白色连通区域作为栅线，根据栅线所在连通区域坐标点集合的横纵坐标，图片左上角为坐标原点，x轴为水平方向，方向从左到右，y轴为垂直方向，方向从上到下，同时，通过Hough变换，计算出栅线与y轴的倾斜角α＝74.74°。

统计白色连通区域的像素点的数量得到栅线的像素面积A＝2422，当一个白像素点周围有4个黑色像素点时，即认为它是边界点，通过统计白色连通区域边界点的个数，得到栅线的像素周长P＝511.8305，

将栅线看成矩形，栅线倾斜时，因为栅线两端在边界处为三角形并非矩形，所以需要加以修正：

如图3所示，栅线的像素面积的计算公式和栅线的像素周长的计算公式有：

L×W＝A

$2L+\frac{2W}{\sin \mathrm{\α}}=P$

式中，L为栅线的像素长度，W为栅线的像素宽度，A为栅线的像素面积，P为栅线的像素周长；可由上式可推出栅线的像素宽度W：

$W=\frac{P-\sqrt{P^2-\frac{16A}{\sin \mathrm{\α}}}}{\frac{4}{\sin \mathrm{\α}}}=9.857$

上述公式计算出的为栅线的像素宽度，将其转为长度单位(μm)，由于1像素单位为72.57μm，栅线的像素宽度与栅线宽度的转换公式为：

$Width=\frac{72.57\×W}{Z}=\frac{72.57\×9.857}{10}=71.53\mathrm{\μ}m$

式中，Width为栅线宽度，W为栅线的像素宽度，Z为栅线图片的放大倍数即金相显微镜的缩放比例。

传统的测量栅线方法为沿栅线的边缘近似的拉两条平行线，并测量平行线之间的距离即为栅线的宽度，但是此种方法高度依赖于测量人员的经验，不同的人测出来的结果并不相同，测量结果不具备客观性；另一方面，此方法往往忽略栅线边缘突出的部分，将其去掉，因此测出来的结果往往偏窄，并不是栅线宽度真正的平均值。采用本发明得到的栅线宽度误差小，客观性强，数据真实可靠，得到的栅线宽度可用来评价一条栅线的整体宽度，具有代表性，更具参考价值。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种测量栅线宽度的方法，其特征在于：通过金相显微镜读取放大后的栅线图片，将其二值化，选取最大的白色连通区域作为栅线，统计白色连通区域的像素点的数量得到栅线的像素面积，通过计算白色连通区域边界点的个数和相对位置，得出栅线的像素周长，将栅线看成矩形，栅线的像素面积的计算公式和栅线的像素周长的计算公式有：

L×W＝A

2×(L+W)＝P

式中，L为栅线的像素长度，W为栅线的像素宽度，A为栅线的像素面积，P为栅线的像素周长；

可得出栅线的像素宽度W：

$W=\frac{\frac{P}{2}-\sqrt{\frac{P^2}{4}-4A}}{2}$

由栅线的像素宽度根据金相显微镜的缩放比例计算得到栅线宽度。

2.根据权利要求1所述的测量栅线宽度的方法，其特征在于：当栅线倾斜时，对栅线的像素宽度进行修正：栅线两端头位于栅线图片的边界处为斜边，通过Hough变换计算出栅线与水平线的倾斜角α，栅线的像素面积的计算公式和栅线的像素周长的计算公式有：

L×W＝A

$2\×L+2\×\frac{W}{\sin \mathrm{\α}}=P$

式中，L为栅线的像素长度，W为栅线的像素宽度，A为栅线的像素面积，P为栅线的像素周长；

可得出栅线的像素宽度W：

$W=\frac{P-\sqrt{P^2-16A\×\frac{1}{\sin \mathrm{\α}}}}{\frac{4}{\sin \mathrm{\α}}}.$

3.根据权利要求1所述的测量栅线宽度的方法，其特征在于：根据1像素单位为72.57μm，栅线的像素宽度与栅线宽度的转换公式为：

$Width=\frac{72.57\×W}{Z}$

式中，Width为栅线宽度，W为栅线的像素宽度，Z为栅线图片的放大倍数。

4.根据权利要求1所述的测量栅线宽度的方法，其特征在于：栅线图片二值化的阈值根据栅线图片的平均亮度选取。