CN103418944B - 一种用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统 - Google Patents
一种用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，包括：控制机柜和与其连接的运动平台，以及设置在运动平台上且分别与控制机柜连接的数码摄像头、光学镜头、光源和镜头微调机构，镜头微调机构与数码摄像头和光学镜头连接，控制机柜控制运动平台运动，带动数码摄像头、光学镜头、光源和镜头微调机构运动，并且，控制机柜通过对数码摄像头和光学镜头拍摄的照片进行图像识别分析，跟踪定位焊点位置。本发明具有工作效率高、定位准确、精度高的优点，提高了太阳能电池阵的焊接质量和焊接效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像识别系统，具体涉及一种用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统。
背景技术
现在国内空间用太阳能电池阵的零部件焊接基本都采用人工焊接，由于太阳能电池阵表面导线、元器件管脚等普遍细小，人眼辨识定位较繁琐困难，从而导致人工焊接太阳能电池阵长期以来效率不高，另外，由于太阳能电池阵表面导线、元器件数量多，人工长时间焊接容易疲劳，所以焊接质量得不到很好保障。图像识别系统能快速识别导线、元器件管脚等细小对象，而且定位快速准确，结合现有的焊枪等焊接设备，该系统便能高效完成太阳能电池阵表面电子元器件的可靠焊接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，以解决现有技术中人工焊接太阳能电池阵效率低且质量差的技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种用于太阳能电池阵自动焊接图像识别系统的图像识别方法，以解决现有技术中人工焊接太阳能电池阵效率低且质量差的技术问题。
为达到上述目的，本发明提供一种用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，包括：控制机柜和与其连接的运动平台，以及设置在运动平台上且分别与控制机柜连接的数码摄像头、光学镜头、光源和镜头微调机构，镜头微调机构与数码摄像头和光学镜头连接，控制机柜进一步包括：
图像分析模块：分别与数码摄像头、光学镜头和光源连接，用以设定待焊接太阳能电池阵的零点位置和尺寸面积，接收数码摄像头和光学镜头采集的图像进行图像分析，根据分析结果定位下一搜索位置及焊点位置，并将相关计算结果发送至运动控制模块、存储模块和显示模块；
运动控制模块：分别与图像分析模块、运动平台和镜头微调机构连接，用以接收图像分析模块发送的下一搜索位置信息，根据接收到的信息计算出运动轨迹并控制运动平台和镜头微调机构运动，进而控制数码摄像头、光学镜头和光源运动；
存储模块：用以接收并存储图像分析模块发送的零点位置和尺寸面积及焊点位置信息；
显示模块：用以接收图像分析模块发送的焊点位置信息，并对焊点位置进行显示；以及，
电源管理模块：分别与图像分析模块、运动控制模块、存储模块和显示模块连接，用以提供电力。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，该运动平台包括框架、若干滑块和若干伺服电机，框架上设置有一根X轴导轨和两根Y轴导轨，滑块设置在X轴导轨上，数码摄像头、光学镜头、光源和镜头微调机构分别与滑块连接，伺服电机分别与滑块和运动控制模块连接。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，该运动平台还包括同步杆，同步杆设置在两根Y轴导轨之间，用以保证运动同步性。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，该X轴导轨和Y轴导轨采用滚珠丝杠驱动的铝合金型材导轨。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，该系统分辨率为0.03mm，定位精度为±0.05mm。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，还包括焊枪，焊枪与运动控制模块连接，用以对定位的焊点位置进行焊接。
为达到上述目的，本发明还提供一种基于太阳能电池阵自动焊接图像识别系统的图像识别方法，包括以下步骤：
步骤一：把太阳能电池阵固定在焊接台面上，通过镜头微调机构将数码摄像头、光学镜头与太阳能电池阵的垂直度调整到要求之内；
步骤二：图像分析模块设置太阳能电池阵的零点位置和尺寸面积，并将零点位置和尺寸面积信息发送至存储模块进行存储；
步骤三：图像分析模块根据电池阵的零点位置和尺寸面积，分析搜索起始位置，并将起始位置信息发送至运动控制模块，运动控制模块计算出运动轨迹，向伺服电机发出控制信号，伺服电机驱动滑块运动；
步骤四：运动到设定区域后，光源对太阳能电池阵相关区域进行增亮，数码摄像头通过光学镜头的光学校正拍摄清晰的照片；
步骤五：对拍摄到的照片进行分析，定位电池阵上的银箔的位置，在已经定位的银箔上搜集导线或管脚等并识别，计算出导线等的位置与系统自身位置的差值，控制伺服电机运转，驱动滑块运动，定位至焊点位置，并对焊点位置进行存储和显示；
步骤六：重复上述步骤一至步骤五，直到整块太阳能电池阵元器件焊点位置定位完成。
依照本发明较佳实施例所述的基于太阳能电池阵自动焊接图像识别系统的图像识别方法，上述步骤五或步骤六之后还包括：控制焊枪对焊点位置进行焊接。
本发明结合图像处理技术，通过对太阳能电池阵进行拍照并对照片进行图像分析处理后控制运动平台动作，最终实现焊点位置定位，实现了图像识别、自动跟踪定位。能够快速完成太阳能电池阵表面导线、元器件管脚等零件的图像识别，并自动跟踪定位太阳能电池阵表面导线、元器件管脚等的位置。并且定位准确，定位精度可以达到±0.05mm。因此，与现有技术相比，本发明具有工作效率高、定位准确、精度高的优点，提高了太阳能电池阵的焊接质量和焊接效率。同时，本发明能够满足可靠、高效的自动焊接的需要，结合现有的焊枪等焊接设备，该系统便能完成太阳能电池阵表面电子元器件的自动微隙焊接。
附图说明
图1为本发明用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统的结构示意图；
图2为本发明用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统的结构侧视图；
图3为本发明用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统的结构俯视图；
图4为本发明实施例的控制机柜的结构原理图；
图5为本发明实施例定位的银箔图像；
图6为本发明实施例的导线在银箔上的定位图像。
具体实施方式
以下结合附图，具体说明本发明。
请参阅图1至图3，一种用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，包括：控制机柜1和与其连接的运动平台2，以及设置在运动平台2上且分别与控制机柜1连接的数码摄像头3、光学镜头4、光源5和镜头微调机构6，镜头微调机构6与数码摄像头3和光学镜头4连接。
控制机柜1进一步包括：图像分析模块11、运动控制模块12、存储模块13、显示模块14和电源管理模块15。其中，
图像分析模块11分别与数码摄像头3、光学镜头4和光源5连接，用以设定待焊接太阳能电池阵的零点位置和尺寸面积，接收数码摄像头3和光学镜头3采集的图像进行图像分析，根据分析结果定位下一搜索位置及焊点位置，并将相关计算结果发送至运动控制模块12、存储模块13和显示模块14。
运动控制模块12分别与图像分析模块11、运动平台2和镜头微调机构6连接，用以接收图像分析模块11发送的下一搜索位置信息，根据接收到的信息计算出运动轨迹并控制运动平台2和镜头微调机构6运动，进而控制数码摄像头3、光学镜头4和光源5运动。
存储模块13用以接收并存储图像分析模块11发送的零点位置和尺寸面积及焊点位置信息。
显示模块14用以接收图像分析模块11发送的焊点位置信息，并对焊点位置进行显示。
电源管理模块15分别与图像分析模块11、运动控制模块12、存储模块13和显示模块14连接，用以提供电力。
运动平台2包括框架21、若干滑块和若干伺服电机，框架21上设置有一根X轴导轨和两根Y轴导轨，X轴导轨由伺服电机驱动，两根Y轴导轨之间采用同步杆来保证其运动的同步性。滑块设置在X轴导轨上，数码摄像头3、光学镜头4、光源5和镜头微调机构6分别通过铝合金型材及角块安装在X轴的滑块上，伺服电机分别与滑块和运动控制模块12连接。
具体地，X轴导轨和Y轴导轨采用滚珠丝杠驱动的铝合金型材导轨，其余框架采用质量轻、刚度高的铝合金型材搭建，结构轻巧、控制方便，保证了优异的动态响应特性。
进一步地，本发明实现了图像识别和自动跟踪定位，能够进行快速识别、精确定位，其分辨率可以达到0.03mm，定位精度可以达到±0.05mm。
另外，结合现有的焊枪等焊接设备，本发明便能完成太阳能电池阵表面电子元器件的自动微隙焊接。在本发明的较佳实中，上述系统还可包括一焊枪，焊枪与运动控制模块连接，用以对定位的焊点位置进行焊接。
基于上述的用于太阳能电池阵自动焊接的图像识别系统，本发明还提供一种基于太阳能电池阵自动焊接图像识别系统的图像识别方法，包括以下步骤：
步骤一：把太阳能电池阵固定在焊接台面上，通过镜头微调机构将数码摄像头、光学镜头与太阳能电池阵的垂直度调整到要求之内。
步骤二：图像分析模块设置太阳能电池阵的零点位置和尺寸面积，并将零点位置和尺寸面积信息发送至存储模块进行存储。
步骤三：图像分析模块根据电池阵的零点位置和尺寸面积，分析搜索起始位置，并将起始位置信息发送至运动控制模块，运动控制模块计算出运动轨迹，向伺服电机发出控制信号，伺服电机驱动滑块运动。
步骤二的设定完成后，按动开始识别按钮，系统就会根据电池阵的零点位置和尺寸面积，自动进行运动控制和图像识别分析，通过驱动滑块运动带动安装在其上的数码摄像头、光学镜头和光源运动到设定区域。
步骤四：运动到设定区域后，光源对太阳能电池阵相关区域进行增亮，数码摄像头通过光学镜头的光学校正拍摄清晰的照片。
步骤五：对拍摄到的照片进行分析，定位电池阵上的银箔的位置，在已经定位的银箔上搜集导线或管脚等并识别，计算出导线等的位置与系统自身位置的差值，控制伺服电机运转，驱动滑块运动，定位至焊点位置，并对焊点位置进行存储和显示。
通过对照片进行识别分析，首先定位电池阵上的银箔的位置（如图2所示）；然后在已经定位的银箔上搜集导线或管脚等并进行识别（如图3所示）；之后，计算出导线等的位置与系统自身位置的差值，然后系统控制X轴、Y轴伺服电机运转，自动定位至元器件焊点位置，同时，将焊点位置分别发送至显示模块和存储模块显示模块进行显示和存储。
步骤六：重复上述步骤一至步骤五，直到整块太阳能电池阵元器件焊点位置定位完成。
若结合现有的焊枪等焊接设备，本发明便能完成太阳能电池阵表面电子元器件的自动微隙焊接。因此，上述步骤五或步骤六之后还可包括：控制焊枪对焊点位置进行焊接。
本发明结合图像处理技术，通过对太阳能电池阵进行拍照并对照片进行图像分析处理后控制运动平台动作，最终实现焊点位置定位，实现了图像识别、自动跟踪定位。能够快速完成太阳能电池阵表面导线、元器件管脚等零件的图像识别，并自动跟踪定位太阳能电池阵表面导线、元器件管脚等的位置。并且定位准确，定位精度可以达到±0.05mm。因此，与现有技术相比，本发明具有工作效率高、定位准确、精度高的优点，提高了太阳能电池阵的焊接质量和焊接效率。同时，本发明能够满足可靠、高效的自动焊接的需要，结合现有的焊枪等焊接设备，该系统便能完成太阳能电池阵表面电子元器件的自动微隙焊接。
以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种基于太阳能电池阵自动焊接图像识别系统的图像识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：把太阳能电池阵固定在焊接台面上，通过镜头微调机构将数码摄像头、光学镜头与太阳能电池阵的垂直度调整到要求之内；
步骤二：图像分析模块设置太阳能电池阵的零点位置和尺寸面积，并将零点位置和尺寸面积信息发送至存储模块进行存储；
步骤三：图像分析模块根据电池阵的零点位置和尺寸面积，分析搜索起始位置，并将起始位置信息发送至运动控制模块，运动控制模块计算出运动轨迹，向伺服电机发出控制信号，伺服电机驱动滑块运动；
步骤四：运动到设定区域后，光源对太阳能电池阵相关区域进行增亮，数码摄像头通过光学镜头的光学校正拍摄清晰的照片；
步骤五：对拍摄到的照片进行分析，定位电池阵上的银箔的位置，在已经定位的银箔上搜集导线或管脚并识别，计算出导线的位置与系统自身位置的差值，控制伺服电机运转，驱动滑块运动，定位至焊点位置，并对焊点位置进行存储和显示；
步骤六：重复上述步骤一至步骤五，直到整块太阳能电池阵元器件焊点位置定位完成。
2.如权利要求1所述的基于太阳能电池阵自动焊接图像识别系统的图像识别方法，其特征在于，步骤五或步骤六之后还包括：控制焊枪对焊点位置进行焊接。
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