CN110098133B - 一种太阳电池组件胶接质量自动检测装置及自动检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太阳电池组件胶接质量自动检测装置及自动检测方法。所述检测装置包含支架、移动机构、热成像系统等部分，其中移动机构安装在支架上，移动机构为立式二维直角坐标机器人，热成像系统安装在移动机构上，热成像系统在移动机构的带动下可以沿着水平方向和垂线方向作二维运动；检测时太阳电池阵垂直地面安装在所述检测装置的支架上，检测时采用光学成像和热成像相结合的方法。本发明实现了对太阳电池阵的无损检测，具有检测效率高、对缺陷面积占比的检测准确度高、装置占地面积小、适用于空间用大面积太阳电池阵的检测等优点。

Description

一种太阳电池组件胶接质量自动检测装置及自动检测方法
技术领域
本发明涉及航天领域电源技术，特别涉及一种太阳电池组件胶接质量自动检测装置及自动检测方法。
背景技术
空间用太阳电池阵制造过程中，需要采用底片胶将太阳电池粘贴在基板上。由于太阳电池为脆性材料，在胶接过程中无法施加太大的压力；太阳电池胶接所用的底片胶为一种黏度较高、流动性较差的硅橡胶，基板胶接面为具有微小凹凸的不平整表面，底片胶在加压固化过程中的流动具有随机性；另外为防止胶接时在太阳电池的间隙产生过多的溢胶，涂敷的胶量不能太多。而压力、胶量、胶接面平整度等参数对于胶接质量具有显著的影响，上述限制条件增大了太阳电池胶接的施工难度，控制不当即可能会在胶接界面引入缺陷，影响太阳电池阵的可靠性。
太阳电池胶接为特殊过程，在实际生产过程中主要依靠制作首末件并测试胶接的剪切强度来判断该胶接过程是否受控，但该方法属于破坏性测试方法，无法用于检测正式产品是否存在胶接缺陷。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术下太阳电池阵胶接质量缺乏直接有效、高效的检测装置及方法。
为解决上述问题，本发明提供一种太阳电池组件胶接质量自动检测装置，所述检测装置包含支架、移动机构、热成像系统等部分，其中移动机构安装在支架上，移动机构为立式二维直角坐标机器人，热成像系统安装在移动机构上，热成像系统在移动机构的带动下可以沿着水平方向和垂线方向作二维运动；检测时太阳电池阵垂直地面安装在所述检测装置的支架上。
进一步，所述自动检测装置的移动机构上还安装有光学相机。
进一步，所述自动检测装置的热成像系统包含热成像仪、热激励灯。
进一步，所述自动检测装置的移动机构由相互垂直的二个单轴机械臂构成，其中一轴沿着水平方向运动，另一轴沿着垂线方向运动。
本发明的另一技术方案在于，提供了上述的自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤一，将太阳电池阵垂直地面固定在检测装置的支架上；
步骤二，将热成像系统对准太阳电池阵表面的某个区域，采用光学相机对该区域拍照成像，打开热激励灯对太阳电池阵进行瞬时加温，采用热成像仪测试太阳电池阵表面的温度信号；
步骤三，采用计算机分析处理太阳电池阵表面的温度信号，根据温度信号的差异绘制图像，根据胶接缺陷的温度特征判断出图像上胶接缺陷的对应区域，根据光学相机拍摄的照片识别出每片太阳电池的轮廓，计算出每片太阳电池上胶接缺陷的面积占比；
步骤四，热成像系统移动到太阳电池阵表面的另一个区域，重复上述步骤二、步骤三的过程，直至测试完整个太阳电池阵的表面；
步骤五，将太阳电池阵上各个区域的检测结果拼接成太阳电池阵完整的检测图像。
本发明具有以下优点：
1、由于本发明采用热激励和热成像的方法对太阳电池胶接质量进行检测，避免了传统检测方法在检测时需要破坏胶接结构，实现了对太阳电池阵的无损检测。
2、由于本发明采用了二维直角坐标机器人移动热成像系统对太阳电池不同区域进行连续的自动检测，并将检测图像自动进行拼接，实现了对大面积太阳电池阵的自动检测，具有检测效率高的优点。
3、由于本发明采用光学相机识别太阳电池轮廓的方法，克服了红外成像方法对太阳电池轮廓识别不准确的问题，提高了对太阳电池片上胶接缺陷的面积占比的检测准确性。
4、由于本发明的移动机构为立式二维直角坐标机器人，检测时太阳电池阵垂直地面安装在所述检测装置的支架上，检测装置占地面积小，适用于空间用大面积太阳电池阵的检测。
附图说明
图1为本发明的太阳电池组件胶接质量自动检测装置示意图；
图2为本发明的热成像系统示意图；
图3为本发明的光学相机识别的每片太阳电池的轮廓示意图；
图4为本发明的热成像仪检测的太阳电池胶接缺陷意图；
图5为本发明的太阳电池轮廓和太阳电池胶接缺陷的合成示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参照图1，本发明的太阳电池阵胶接质量自动检测装置，由支架1、移动机构2、成像系统3等部分构成，其中移动机构2安装在支架1上，移动机构2为立式二维直角坐标机器人，热成像系统3安装在移动机构2上，热成像系统3在移动机构2的带动下可以沿着水平方向和垂线方向作二维运动，检测时太阳电池阵4垂直地面安装在所述检测装置的支架1上。
请参照图2，所述热成像系统3包含光学相机31、热激励灯32、热成像仪33，其中光学相机31、热成像仪33的镜头轴心相互平行，并对准太阳电池阵4。
进一步地，所述移动机构由相互垂直的二个单轴机械臂构成，其中一轴沿着水平方向运动，另一轴沿着垂线方向运动。
所述的一种太阳电池阵胶接质量自动检测方法如下：
步骤一，将太阳电池阵垂直地面固定在检测装置的支架上；
步骤二，将热成像系统对准太阳电池阵表面的某个区域，采用光学相机对该区域拍照成像，识别出该区域内每一片太阳电池41、42、43的轮廓，如图3所示；打开热激励灯对太阳电池阵进行瞬时加温，采用热成像仪测试太阳电池阵表面的温度信号；
步骤三，采用计算机分析处理太阳电池阵表面的温度信号，根据温度信号的差异绘制图像，根据胶接缺陷的温度特征判断出图像上胶接缺陷的对应区域51、52，如图4所示，其中51为电池边缘缺胶对应的缺陷，52为电池内部胶层内的气孔缺陷；根据光学相机识别的太阳电池41、42、43的轮廓，计算出每片太阳电池上胶接缺陷的面积占比，并标示出胶接缺陷在太阳电池上的分布位置，如图5所示；
步骤四，热成像系统移动到太阳电池阵表面的另一个区域，重复上述步骤二、步骤三的过程，直至测试完整个太阳电池阵的表面；
步骤五，将太阳电池阵上各个区域的检测结果拼接成太阳电池阵完整的检测图像。

Claims (1)

1.一种太阳电池阵胶接质量自动检测装置，其特征是：所述检测装置包含支架、移动机构、热成像系统，其中移动机构安装在支架上，移动机构为立式二维直角坐标机器人，热成像系统安装在移动机构上，热成像系统在移动机构的带动下可以沿着水平方向和垂线方向作二维运动；检测时太阳电池阵垂直地面安装在所述检测装置的支架上；所述移动机构上还安装有光学相机；热成像系统包含热成像仪、热激励灯；使用所述太阳电池阵胶接质量自动检测装置的自动检测方法包括以下步骤：
步骤一，将太阳电池阵垂直地面固定在检测装置的支架上；
步骤二，将热成像系统对准太阳电池阵表面的某个区域，采用光学相机对该区域拍照成像，打开热激励灯对太阳电池阵进行瞬时加温，然后采用热成像仪测试太阳电池阵表面的温度信号；
步骤三，采用计算机分析处理太阳电池阵表面的温度信号，根据温度信号变化的差异绘制图像，根据胶接缺陷的温度特征判断出图像上胶接缺陷的对应区域，根据光学相机拍摄的照片识别出每片太阳电池的轮廓，计算出每片太阳电池上胶接缺陷的面积占比；
步骤四，热成像系统移动到太阳电池阵表面的另一个区域，重复上述步骤二、步骤三的过程，直至测试完整个太阳电池阵的表面；
步骤五，将太阳电池阵上各个区域的检测结果拼接成太阳电池阵完整的检测图像；
所述移动机构由相互垂直的二个单轴机械臂构成，其中一轴沿着水平方向运动，另一轴沿着垂线方向运动。
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