CN110672623A - 一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法 - Google Patents

一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法，包含如下步骤：S1、取标准太阳能电池片，根据该标准太阳能电池片规格尺寸和用户要求，创建个性化检测标准；S2、取待检测太阳能电池片，根据待检测太阳能电池片规格尺寸和用户要求，从步骤S1所创建的个性化检测标准中选择与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致的个性化检测标准，进行几何外观缺陷检测。本发明的优点有：可实现多种几何外观缺陷的同时检测；即可用于单块太阳能电池片检测，也可用于多块太阳能电池片的同时检测；能有效区分倒角与缺角；根据太阳能电池片规格尺寸和用户要求，可创建个性化检测标准。

Description

一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池片技术领域，具体的说是涉及一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法。
背景技术
常规化石能源不可再生，无法满足人类持续发展对能源的需求；另外，此类能源消耗导致环境问题不断恶化，治理成本也越来越高。故而清洁能源的推广日益迫切，太阳能是重要的清洁能源之一，受到世界各国的高度重视。近年来，太阳能发电所占能源比例稳步提升。
光伏组件是太阳能发电光能转换为电能的重要器件，光伏组件一旦安装，其正常工作寿命一般可达30年，因此确保光伏组件的质量，对提升太阳能发电效率、实现平价上网具有重要意义。
光伏组件是由多块电池片串焊封装而成，因此电池片的质量对光伏组件的质量起到决定性的作用。电池片主要由硅材料制成，具有易碎性，在加工串焊过程中容易出现几何外观缺陷，从而影响组件质量。
电池片几何外观缺陷主要包括：尺寸偏差、缺角、崩边、孔洞、裂纹五种类型。因此电池片串焊之前，进行几何外观缺陷检测，将不合格品剔除，确保进入串焊的电池片无几何外观缺陷，对提升组件质量具有重要意义。
经检索国内专利，有关电池片几何外观缺陷检测的专利主要有：
1、中国专利申请号201210175496.7，公开号CN103454280A，李龙强等提出“一种太阳能电池片破损的判断方法”。该方法采取的是将电池片图像旋转180度后与原图像作对比，获取破损状况。此方法不足之处：要求电池片具有对称性；不能用于孔洞、裂纹的检测；缺角检测时没有考虑电池片的倒角；不能用于多块电池片的同时检测。
2、中国专利申请号201810424920.4，公开号CN108596903A，戴穗等提出的“一种太阳能电池片的黑边和碎片的缺陷检测方法”。该方法适用于组件的EL图像检测，不能用于电池片的可见光图像破损检测。
综上所述，现有技术主要存在以下不足：
1、缺陷检测类型单一，不能实现几何外观缺陷所有缺陷的全面检测。
2、只能针对单块电池片进行检测，图像中不能包含多块电池片。
3、检测精度较低，对小于细小的缺陷不能检测出。
发明内容
针对背景技术的步骤，本发明的目的在于提供一种既能用于单块电池片检测，又能用于多块电池检测，且能实现多种几何外观缺陷缺陷全面检测的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法，包含如下步骤：
S1、取标准太阳能电池片，根据该标准太阳能电池片规格尺寸和用户要求，创建个性化检测标准；
其中，所述太阳能电池片规格尺寸包含太阳能电池片的长宽尺寸以及倒角尺寸；所述用户要求是指用户对各种缺陷进行检测时的控制标准；所述标准太阳能电池片是指尺寸符合要求，无缺角、崩边、孔洞及裂纹缺陷的太阳能电池片；所述个性化检测标准是指根据太阳能电池片的规格尺寸和用户特定要求设定的检测标准，包括太阳能电池片长宽尺寸的允许范围、倒角尺寸的允许范围，缺角、崩边、孔洞、裂纹等各种缺陷的判定值；
S2、取待检测太阳能电池片，根据待检测太阳能电池片规格尺寸和用户要求，从步骤S1所创建的个性化检测标准中选择与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致的个性化检测标准，进行几何外观缺陷检测。
上述检测方法中，所述步骤S1具体包含如下步骤：
S1-1、命名个性化检测标准；
其中，所述命名个性化检测标准具体是指针对不同规格太阳能电池片及不同用户要求，采取不同检测标准，并将各检测标准通过不同命名加以区分；
S1-2、采集标准太阳能电池片的图像；
其中，所述标准太阳能电池片是指尺寸符合要求，没有缺角、崩边、孔洞、裂纹缺陷的太阳能电池片；
其中，所述图像是指标准太阳能电池片在背光源条件下所生成的图像，所述图像中标准太阳能电池片区域接近纯黑，背景区域接近纯白，图像类型为灰度图像；
S1-3、图像预处理，图像分割；
其中，所述图像预处理具体是指采用去噪、滤波平滑、对比度增强等算法对步骤S1-2所采集到的标准太阳能电池片图像进行图像增强处理；
其中，所述图像分割具体是指利用分割阈值对经过图像预处理后的标准太阳能电池片图像进行二值化处理，其中，分割阈值取128；
S1-4、选取所有标准太阳能电池片区域，并按位置排序；
其中，所述标准太阳能电池片区域是指经步骤S1-3图像分割后所得区域，所述经步骤S1-3图像分割后所得区域包含标准太阳能电池片区域或者包含标准太阳能电池片区域和干扰区域，当所述经步骤S1-3图像分割后所得区域包含标准太阳能电池片区域和干扰区域，则需要根据电池片长宽比、矩形度、坐标范围等特征提取标准太阳能电池片区域，并剔除掉干扰区域；
其中，所述按位置排序具体是指当经步骤S1-3图像分割后所得区域包含多个标准太阳能电池片区域时，需要根据各自的位置进行排序，所述位置是指各标准太阳能电池片区域的左上角、右上角、左下角、右下角或中心的行列坐标；
S1-5、逐一选择标准太阳能电池片区域；
其中，所述逐一选择标准太阳能电池片区域具体是指经步骤S1-4按位置排序后，再按次序逐一选择某一标准太阳能电池片区域；
S1-6、输入所选标准太阳能电池片的长宽尺寸、倒角尺寸，设定缺陷面积阈值、缺陷长度阈值、电池片长宽尺寸允许范围、缺陷数量允许值等控制参数；
其中，所述电池片长宽尺寸具体是指标准太阳能电池片外接矩形的长宽尺寸，倒角尺寸具体是指标准太阳能电池片直倒角的两条边长；
其中，所述缺陷面积阈值及缺陷长度阈值均是根据用户具体要求而设定的，且均用于缺陷过滤；
当所选择的待检测标准太阳能电池片缺陷面积大于设定的缺陷面积阈值时，则为缺陷；否则，不是缺陷；
当所选择的待检测标准太阳能电池片缺陷最大直径大于设定的缺陷长度阈值时，则为缺陷；否则，不是缺陷；
其中，所述电池片长宽尺寸允许范围指标准太阳能电池外接矩形的长宽尺寸允许范围；
当所选择的待检测标准太阳能电池片外接矩形的长宽尺寸超出此设定范围时，则为不合格品；
其中，所述缺陷数量允许值是指缺角、崩边、孔洞及裂纹这四类缺陷数量之和的最大值，当所选择的待检测标准太阳能电池片的这四类缺陷数量之和小于该设定值时，则为合格；否则为不合格；
S1-7、提取所选标准太阳能电池片区域的四条边，计算四条边的交点，由四个交点求得标准太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，所述标准太阳能电池片区域的四条边具体是指利用边缘检测算法提取标准太阳能电池片区域的边缘轮廓，并进行平滑拟合后，分别选取四条边上最长的线段；
其中，所述四条边的交点具体是指所提取到的标准太阳能电池片区域的边缘轮廓中四条最长线段所在的直线之间的交点，且四个交点所确定的四边形即为所要求得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形；
S1-8、将所选标准太阳能电池片区域的外接四边形与所选标准太阳能电池片区域作差，求得所选标准太阳能电池片的四个倒角；
其中，所述四个倒角具体是指利用步骤S1-7所得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形减去所选标准太阳能电池片区域所得，所得的每个倒角的倒角尺寸和倒角面积将用于缺角缺陷的判定；
S1-9、计算外接四边形的长宽比例因子；
其中，所述长宽比例因子具体是指利用步骤S1-6所输入的标准太阳能电池片长宽尺寸值除以步骤S1-7所得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形的长轴和短轴像素值所得的结果；
S1-10、利用长宽比例因子，计算所选标准太阳能电池片区域的几何参数，并存入所创建的个性化检测标准；
其中，所述几何参数包括面积、矩形度、四个倒角尺寸等，其具体是经过长宽比例因子将像素单位转化为物理尺寸单位后所求得包含面积、矩形度、四个倒角尺寸等的几何参数；
S1-11、重复步骤S1-5至S1-10，直到所有标准太阳能电池片区域处理完。
上述检测方法中，所述步骤S2具体包含如下步骤：
S2-1、选择个性化检测标准；
其中，所述个性化检测标准具体是指步骤S1所创建的个性化检测标准，所选择的个性化检测标准与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致；
其中，所述个性化检测标准包含电池片长宽比例因子、缺陷面积阈值、缺陷长度阈值、电池片面积、电池片倒角尺寸、电池片长宽尺寸允许范围、缺陷数量允许值等控制参数，由这些控制参数判定待检测太阳能电池片是否合格；
其中，所述长宽比例因子是指像素单位与物理尺寸单位之间的换算关系，用来将缺陷面积、缺陷长度、电池片面积、电池片倒角尺寸及电池片长宽尺寸等控制参数由像素单位转换为物理尺寸单位，进而实现缺陷判定；
S2-2、采集待检测太阳能电池片的图像；
其中，所述待检测太阳能电池片是指可能存在如尺寸偏差、缺角、崩边、孔洞或裂纹等几何外观缺陷的待检测太阳能电池片；
其中，所述图像是指待检测太阳能电池片在背光源条件下所生成的图像，且图像中待检测太阳能电池片区域接近纯黑，背景区域接近纯白，图像类型为灰度图像；
S2-3、图像预处理，图像分割；
其中，所述图像预处理具体是指采用去噪、滤波平滑、对比度增强等算法对步骤S2-2所采集到的待检测太阳能电池片图像进行图像增强处理；
其中，所述图像分割是具体指利用分割阈值对经图像预处理后的待检测太阳能电池片图像进行二值化处理，其中，分割阈值取128；
S2-4、选取所有待检测太阳能电池片区域，并按位置排序；
其中，所述待检测太阳能电池片区域具体是指经步骤S2-3图像分割后所得区域，所述经步骤S2-3图像分割后所得区域包含待检测太阳能电池片区域或者包含待检测太阳能电池片区域和干扰区域，当所述经步骤S2-3图像分割后所得区域包含待检测太阳能电池片区域和干扰区域时，则需要根据电池片长宽比、矩形度、坐标范围等特征提取待检测太阳能电池片区域，并剔除掉干扰区域；
其中，所述按位置排序是指当经步骤S2-3图像分割后所得区域中包含多个待检测太阳能电池片区域时，需要根据各自的位置进行排序，所述位置是指各待检测太阳能电池片区域的左上角、右上角、左下角、右下角或中心的行列坐标；
S2-5、逐一选择待检测太阳能电池片区域；
其中，所述逐一选择待检测太阳能电池片区域具体是指经步骤S2-4按位置排序后，再按次序逐一选择某一待检测太阳能电池片区域；
S2-6、计算所选待检测太阳能电池片区域的面积、矩形度、最小外接矩形长宽尺寸，并转化为几何参数；
其中，所述待检测太阳能电池片区域的面积是指待检测太阳能电池片经二值化处理后所得区域的像素数量；
其中，所述矩形度是指待检测太阳能电池片区域与矩形的相似程度；
其中，所述最小外接矩形长宽尺寸是指待检测太阳能电池片在任意倾斜角度拟合所得最小外接矩形的长宽尺寸；
其中，所述几何参数是指利用个性化检测标准导入的长宽比例因子，将待检测太阳能电池片的面积、矩形度、最小外接矩形的长宽尺寸由像素单位转换为物理尺寸单位，以便于与所选个性化检测标准中的控制参数进行对比；
S2-7、初次判定，几何参数是否满足要求；
若不满足，则判定为不合格，结束本次检测；
若满足，则进行后续检测；
其中，所述初次判定具体是指将步骤S2-6所得的几何参数与所选的个性化检测标准中的控制参数进行对比，判定是否在允许的范围内；
S2-8、提取所选待检测太阳能电池片区域的四条边，计算四条边的交点，由四个交点求得待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，所述提取所选待检测太阳能电池片区域的四条边是经步骤S2-7初次检测合格后进行的后续检测，其具体是利用边缘检测算法提取所选待检测太阳能电池片区域的边缘轮廓，并进行平滑拟合后，分别选取四条边上最长的线段；
其中，所述四条边的交点是指所提取到的所选待检测太阳能电池片区域的边缘轮廓中四条最长线段所在直线之间的交点，这四个交点所确定的四边形即为所要求得的所选待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
S2-9、利用所选个性化检测标准中的四个倒角尺寸和长宽比例因子，裁剪所选待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，所述裁剪待检测太阳能电池片区域的外接四边形具体是指利用待检测太阳能电池片区域的外接四边形减去四个倒角，得到不含倒角的待检测太阳能电池片区域，以避免将倒角误判为缺角；
S2-10、利用形态学，对裁剪后的区域进行填充和闭合处理；
其中，所述裁剪后的区域是指经步骤S2-9处理后不含四个倒角的待检测太阳能电池片区域；
其中，所述填充和闭合处理是形态学图像处理方法，其具体是先通过填充运算将区域内部的孔洞和裂纹填充，然后选用与外接四边形方向一致的结构因子，通过闭合运算，将区域边缘上的崩边缺口闭合，经过填充和闭合处理后的外接四边形是一个完全外凸的多边形，不包含四个倒角，也没有任何孔洞裂纹和崩边缺口；
S2-11、将形态学处理后的区域与所选待检测太阳能电池片区域作差，得到缺陷备选区域；
其中，所述形态学处理后的区域具体是指经步骤S2-10处理后所得的外凸多边形区域，所述所选待检测电池片区域具体是指步骤S2-5所选取的某一待检测太阳能电池片区域；所述作差具体是将前述两区域相减；所述缺陷备选区域是指将前述两区域相减所得的所有缺角、崩边、孔洞、裂纹的缺陷备选区域；
S2-12、利用个性化检测标准中的控制参数，对备选区域进行判定，筛选出真正的缺陷；
其中，所述控制参数具体是指在步骤S2-1选择个性化检测标准时，导入的缺陷面积阈值、缺陷长度阈值等参数；
其中，所述备选区域是指步骤S2-11所得的缺陷备选区域，其中包括所有的缺角、崩边、孔洞及裂纹缺陷；
S2-13、根据缺陷的位置与形状特征值，进行缺陷分类；
其中，所述缺陷分类是指根据缺陷的位置和与形状特征值，将缺陷分别归类为缺角、崩边、孔洞、裂纹之一；
S2-14、判断缺陷数量是否超限；
其中，判断缺陷数量是否超限具体是将待检测太阳能电池片的缺陷数量与步骤S2-1所选个性化检测标准中的缺陷数量允许值进行对比，判断其是否超限，若超限，则判定为不合格；若不超限，则判定为合格；
其中，所述缺陷数量是指缺角、崩边、孔洞及裂纹这四类缺陷数量之和；
S2-15、重复步骤S2-5至S2-14，直到所有待检测太阳能电池片区域处理完；
S2-16、检测结果保存，并输出；
其中，所述检测结果保存具体是指将检测结果，包括实测值、允许值范围、缺陷数量及不合格原因等信息存入数据库文件；
其中，所述输出具体是指将检测结果按约定协议，以Modbus通讯协议等方式发送到接收端。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、可实现多种几何外观缺陷的同时检测，缺陷类型包括尺寸偏差、缺角、崩边、孔洞、裂纹。
2、可用于单块太阳能电池片检测，也可用于多块太阳能电池片的同时检测。
3、检测精度高，缺陷最小尺寸可达0.1mm。
4、适用各种类型太阳能电池片检测，包括单晶电池片和多晶电池片，能有效区分倒角与缺角。
5、根据太阳能电池片规格尺寸和用户要求，可创建个性化检测标准。
本发明的创新点在于：与现有的太阳能电池片外观检测方法相比，本发明创造性地提出了通过创建个性化检测标准，实现多种外观缺陷的同时检测，多块太阳能电池片的同时检测，并兼容多种规格类型太阳能电池片，具有更高的检测精度，能有效提升用于串焊的太阳能电池片质量。
附图说明
图1为本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法的工艺流程图；
图2为本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法中第一阶段的工作流程图；
图3为本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法中第二阶段的工作流程图；
图4为采用本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法对某一尺寸规格的标准太阳能电池片进行单块检测，创建个性化检测标准时，所提取到的图像；
图5为采用本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法对某一尺寸规格的待检测太阳能电池片进行单块检测时，所提取到的图像；
图6为采用本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法对某一尺寸规格的待检测太阳能电池片进行单块检测时，所获取的检测结果图像；
图7为采用本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法对某一尺寸规格的标准太阳能电池片进行双块同时检测，创建个性化检测标准时，所提取到的图像；
图8为采用本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法进行对某一尺寸规格的待检测太阳能电池片进行双块同时检测时，所提取到的图像；
图9为采用本发明太阳能电池片几何外观缺陷检测方法对某一尺寸规格的待检测太阳能电池片进行双块同时检测时，所获取的检测结果图像。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
参阅图1所示，本发明提供的一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法，具体分为两个阶段，即第一阶段：S1、创建个性化检测标准；第二阶段：S2、选择个性化检测标准，进行几何外观缺陷检测。
S1、创建个性化检测标准，具体是指根据标准太阳能电池片规格尺寸和用户要求，利用标准太阳能电池片，创建个性化检测标准；
其中，太阳能电池片规格尺寸包含太阳能电池片的长宽尺寸以及倒角尺寸；标准太阳能电池片常见的长宽尺寸有156mmX156mm、156mmX78mm、156mmX52mm、156mmX26mm等，常见的倒角尺寸有2mmX2mm、10mmX10mm等；
其中，用户要求是指用户对各种缺陷进行检测时的控制标准；比如用户可设定崩边检测的控制标准为1.0mm2，当崩边面积超过此设定值时，则为不合格，不超过此设定值则为合格；
其中，标准太阳能电池片是指尺寸符合要求，无缺角、崩边、孔洞及裂纹缺陷的太阳能电池片；
其中，个性化检测标准是指根据太阳能电池片的规格尺寸和用户特定要求设定的检测标准，包括太阳能电池片长宽尺寸的允许范围、倒角尺寸的允许范围，缺角、崩边、孔洞、裂纹等各种缺陷的判定值；
S2、选择个性化检测标准，进行几何外观缺陷检测：根据待检测太阳能电池片规格尺寸和用户要求，从步骤S1所创建的个性化检测标准中选择与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致的个性化检测标准。
参阅图2所示，上述检测方法中，步骤S1具体包含如下步骤：
S1-1、命名个性化检测标准；
其中，命名个性化检测标准具体是指针对不同规格太阳能电池片及不同用户要求，采取不同检测标准，并将各检测标准通过不同命名加以区分；
S1-2、采集标准太阳能电池片的图像；
其中，标准太阳能电池片是指尺寸符合要求，没有缺角、崩边、孔洞、裂纹缺陷的太阳能电池片；
其中，图像是指标准太阳能电池片在背光源条件下所生成的图像，所述图像中标准太阳能电池片区域接近纯黑，背景区域接近纯白，图像类型为灰度图像；
S1-3、图像预处理，图像分割；
其中，图像预处理具体是指采用去噪、滤波平滑、对比度增强等算法对步骤S1-2所采集到的标准太阳能电池片图像进行图像增强处理；
其中，所述图像分割具体是指利用分割阈值对经过图像预处理后的标准太阳能电池片图像进行二值化处理，其中，分割阈值优选取128；
S1-4、选取所有标准太阳能电池片区域，并按位置排序；
其中，标准太阳能电池片区域是指经步骤S1-3图像分割后所得区域，经步骤S1-3图像分割后所得区域包含标准太阳能电池片区域，也可能还包含有边框、杂物等干扰区域，当经步骤S1-3图像分割后所得区域包含有干扰区域，则需要根据电池片长宽比、矩形度、坐标范围等特征提取标准太阳能电池片区域，并剔除掉干扰区域；
其中，按位置排序具体是指当经步骤S1-3图像分割后所得区域包含多个标准太阳能电池片区域时，需要根据各自的位置进行排序，这个位置是指各标准太阳能电池片区域的左上角、右上角、左下角、右下角或中心的行列坐标；
S1-5、逐一选择标准太阳能电池片区域；
其中，逐一选择标准太阳能电池片区域具体是指经步骤S1-4按位置排序后，再按次序逐一选择某一标准太阳能电池片区域；
S1-6、输入所选标准太阳能电池片的长宽尺寸、倒角尺寸，设定缺陷面积阈值、缺陷长度阈值、电池片长宽尺寸允许范围、缺陷数量允许值等控制参数；
其中，电池片长宽尺寸具体是指标准太阳能电池片外接矩形的长宽尺寸，倒角尺寸具体是指标准太阳能电池片直倒角的两条边长；
其中，缺陷面积阈值及缺陷长度阈值均是根据用户具体要求而设定的，且均用于缺陷过滤；
当所选择的待检测标准太阳能电池片缺陷面积大于设定的缺陷面积阈值时，则为缺陷；否则，不是缺陷；
当所选择的待检测标准太阳能电池片缺陷最大直径大于设定的缺陷长度阈值时，则为缺陷；否则，不是缺陷；
其中，电池片长宽尺寸允许范围指标准太阳能电池外接矩形的长宽尺寸允许范围；
当所选择的待检测标准太阳能电池片外接矩形的长宽尺寸超出此设定范围时，则为不合格品；
其中，缺陷数量允许值是指缺角、崩边、孔洞及裂纹这四类缺陷数量之和的最大值，当所选择的待检测标准太阳能电池片的这四类缺陷数量之和小于该设定值时，则为合格；否则为不合格；
S1-7、提取所选标准太阳能电池片区域的四条边，计算四条边的交点，由四个交点求得标准太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，标准太阳能电池片区域的四条边具体是指利用边缘检测算法提取标准太阳能电池片区域的边缘轮廓，并进行平滑拟合后，分别选取四条边上最长的线段；
其中，四条边的交点具体是指所提取到的标准太阳能电池片区域的边缘轮廓中四条最长线段所在的直线之间的交点，且四个交点所确定的四边形即为所要求得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形；
S1-8、将所选标准太阳能电池片区域的外接四边形与所选标准太阳能电池片区域作差，求得所选标准太阳能电池片的四个倒角；
其中，四个倒角具体是指利用步骤S1-7所得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形减去所选标准太阳能电池片区域所得，所得的每个倒角的倒角尺寸和倒角面积将用于缺角缺陷的判定；
S1-9、计算外接四边形的长宽比例因子；
其中，长宽比例因子具体是指利用步骤S1-6所输入的标准太阳能电池片长宽尺寸值除以步骤S1-7所得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形的长轴和短轴像素值所得的结果，此长宽比例因子建立了像素与物理尺寸之间的换算关系；
S1-10、利用长宽比例因子，计算所选标准太阳能电池片区域的几何参数，并存入所创建的个性化检测标准；
其中，几何参数包括面积、矩形度、四个倒角尺寸等，其具体是经过长宽比例因子将像素单位转化为物理尺寸单位后所求得包含面积、矩形度、四个倒角尺寸等的几何参数；
S1-11、重复步骤S1-5至S1-10，直到所有标准太阳能电池片区域处理完。
参阅图3所示，上述检测方法中，步骤S2具体包含如下步骤：
S2-1、选择个性化检测标准；
其中，个性化检测标准具体是指步骤S1所创建的个性化检测标准，所选择的个性化检测标准应与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致；
其中，个性化检测标准确定了包含电池片长宽比例因子、缺陷面积阈值、缺陷长度阈值、电池片面积、电池片倒角尺寸、电池片长宽尺寸允许范围、缺陷数量允许值等控制参数，由这些控制参数判定待检测太阳能电池片是否合格；
其中，长宽比例因子是指像素单位与物理尺寸单位之间的换算关系，用来将缺陷面积、缺陷长度、电池片面积、电池片倒角尺寸及电池片长宽尺寸等控制参数由像素单位转换为物理尺寸单位，进而实现缺陷判定；
S2-2、采集待检测太阳能电池片的图像；
其中，待检测太阳能电池片是指可能存在如尺寸偏差、缺角、崩边、孔洞或裂纹等几何外观缺陷的待检测太阳能电池片；
其中，图像是指待检测太阳能电池片在背光源条件下所生成的图像，且图像中待检测太阳能电池片区域接近纯黑，背景区域接近纯白，图像类型为灰度图像；
S2-3、图像预处理，图像分割；
其中，图像预处理具体是指采用去噪、滤波平滑、对比度增强等算法对步骤S2-2所采集到的待检测太阳能电池片图像进行图像增强处理；
其中，图像分割是具体指利用分割阈值对经图像预处理后的待检测太阳能电池片图像进行二值化处理，其中，分割阈值优选取128；
S2-4、选取所有待检测太阳能电池片区域，并按位置排序；
其中，待检测太阳能电池片区域具体是指经步骤S2-3图像分割后所得区域，该区域包含待检测太阳能电池片区域，也可能还包括边框、杂物等干扰区域，当该区域包含干扰区域时，则此时需要根据电池片长宽比、矩形度、坐标范围等特征提取待检测太阳能电池片区域，并剔除掉干扰区域；
其中，按位置排序是指当经步骤S2-3图像分割后所得区域中包含多个待检测太阳能电池片区域时，需要根据各自的位置进行排序，这个位置是指各待检测太阳能电池片区域的左上角、右上角、左下角、右下角或中心的行列坐标；
S2-5、逐一选择待检测太阳能电池片区域；
其中，逐一选择待检测太阳能电池片区域具体是指经步骤S2-4按位置排序后，再按次序逐一选择某一待检测太阳能电池片区域；
S2-6、计算所选待检测太阳能电池片区域的面积、矩形度、最小外接矩形长宽尺寸，并转化为几何参数；
其中，待检测太阳能电池片区域的面积是指待检测太阳能电池片经二值化处理后所得区域的像素数量；对于正常合格电池片该面积值会在一定范围内变动，偏差不会太大；
其中，矩形度是指待检测太阳能电池片区域与矩形的相似程度；对于正常合格的电池片，接近于矩形，其矩形度约为1；
其中，最小外接矩形长宽尺寸是指待检测太阳能电池片在任意倾斜角度拟合所得最小外接矩形的长宽尺寸；对于正常合格电池片该尺寸会在一定范围内变动，偏差不会太大；
其中，几何参数是指利用个性化检测标准导入的长宽比例因子，将待检测太阳能电池片的面积、矩形度、最小外接矩形的长宽尺寸由像素单位转换为物理尺寸单位，以便于与所选个性化检测标准中的控制参数进行对比；
S2-7、初次判定，几何参数是否满足要求；
若不满足，则判定为不合格，结束本次检测；
若满足，则进行后续检测；
此初次判定具体是指将步骤S2-6所得的几何参数与步骤S2-1所选的个性化检测标准中的控制参数进行对比，判定是否在允许的范围内；
S2-8、提取所选待检测太阳能电池片区域的四条边，计算四条边的交点，由四个交点求得待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，提取所选待检测太阳能电池片区域的四条边是经步骤S2-7初次检测合格后进行的后续检测，其具体是利用边缘检测算法提取所选待检测太阳能电池片区域的边缘轮廓，并进行平滑拟合后，分别选取四条边上最长的线段；
其中，四条边的交点是指所提取到的所选待检测太阳能电池片区域的边缘轮廓中四条最长线段所在直线之间的交点，这四个交点所确定的四边形即为所要求得的所选待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
S2-9、利用所选个性化检测标准中的四个倒角尺寸和长宽比例因子，裁剪所选待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，裁剪待检测太阳能电池片区域的外接四边形具体是指利用待检测太阳能电池片区域的外接四边形减去四个倒角，得到不含倒角的待检测太阳能电池片区域，以避免将倒角误判为缺角；
S2-10、利用形态学，对裁剪后的区域进行填充和闭合处理；
其中，裁剪后的区域是指经步骤S2-9处理后不含四个倒角的待检测太阳能电池片区域；
其中，填充和闭合处理是形态学图像处理方法，其具体是先通过填充运算将区域内部的孔洞和裂纹填充，然后选用与外接四边形方向一致的结构因子，通过闭合运算，将区域边缘上的崩边缺口闭合，经过填充和闭合处理后的外接四边形是一个完全外凸的多边形，不包含四个倒角，也没有任何孔洞裂纹和崩边缺口；
S2-11、将形态学处理后的区域与所选待检测太阳能电池片区域作差，得到缺陷备选区域；
其中，形态学处理后的区域具体是指经步骤S2-10处理后所得的外凸多边形区域，所选待检测电池片区域具体是指步骤S2-5所选取的某一待检测太阳能电池片区域；作差具体是将前述两区域相减；缺陷备选区域是指将前述两区域相减所得的所有缺角、崩边、孔洞、裂纹的缺陷备选区域；判定这些区域是否为真正外观缺陷，则通过S2-12作进一步判定；
S2-12、利用个性化检测标准中的控制参数，对备选区域进行判定，筛选出真正的缺陷；
其中，控制参数具体是指在步骤S2-1选择个性化检测标准时，导入的缺陷面积阈值、缺陷长度阈值等参数；
其中，备选区域是指步骤S2-11所得的缺陷备选区域，其中包括所有的缺角、崩边、孔洞及裂纹缺陷；
S2-13、根据缺陷的位置与形状特征值，进行缺陷分类；
其中，缺陷分类是指根据缺陷的位置和与形状特征值，将缺陷分别归类为缺角、崩边、孔洞、裂纹之一；缺角缺陷一般位于四个倒角处；崩边缺陷位于边缘处；孔洞缺陷和裂纹缺陷均位于电池片区域内部，孔洞缺陷长细比较小，而裂纹缺陷长细比较大；
S2-14、判断缺陷数量是否超限；
其中，判断缺陷数量是否超限具体是通过将检测到的待检测太阳能电池片的缺陷数量与步骤S2-1所选个性化检测标准中的缺陷数量允许值进行对比，判定其是否超限，若超限，则判定为不合格；若不超限，则判定为合格；
其中，缺陷数量是指缺角、崩边、孔洞及裂纹这四类缺陷数量之和；
S2-15、重复步骤S2-5至S2-14，直到所有待检测太阳能电池片区域处理完；
S2-16、检测结果保存，并输出；
其中，检测结果保存具体是指将检测结果，包括实测值、允许值范围、缺陷数量及不合格原因等信息存入数据库文件；
其中，输出具体是指将检测结果按约定协议，以MODBUS通讯协议等方式发送到接收端。
图4至图6所示，为采用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法进行的太阳能电池片几何外观缺陷检测的第一种实施例；
本实施例采取的是利用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法对某一个尺寸规格的太阳能电池片进行单片检测；
图4所示的是利用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法在第一阶段时获取到的标准太阳能电池片的图像区域，在此图像区域中包含一个第一标准太阳能电池片图像100和一个第一边框干扰区域200；
图5所示的是利用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法在第二阶段时获取到的待检测太阳能电池片的图像区域，在此图像区域中包含一个第一待检测太阳能电池片图像300和一个第一边框干扰区域200；在第一待检测太阳能电池片图像300中显示有孔洞缺陷400；
图6所示的是利用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法获取的几何外观缺陷检测结果；
图7至图8所示，，为采用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法进行的太阳能电池片几何外观缺陷检测的第二种实施例；
本实施例采取的是利用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法对某一个尺寸规格的太阳能电池片进行双片同时检测；
图7所示的是利用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法在第一阶段时获取到的标准太阳能电池片的图像区域，在此图像区域中包含两个第二标准太阳能电池片图像500和一个第二边框干扰区域600；
图8所示的是利用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法在第二阶段时获取到的待检测太阳能电池片的图像区域，在此图像区域中包含两个第二待检测太阳能电池片图像700和一个第二边框干扰区域600，在其中一个第二待检测太阳能电池片图像700中显示有缺角缺陷800，在另个个第二待检测太阳能电池片图像700中显示有崩边缺陷900。
图9所示的是利用本发明提供的太阳能电池片几何外观缺陷检测方法获取的几何外观缺陷检测结果。
最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法，其特征在于：包含如下步骤：
S1、取标准太阳能电池片，根据该标准太阳能电池片规格尺寸和用户要求，创建个性化检测标准；
其中，所述太阳能电池片规格尺寸包含太阳能电池片的长宽尺寸以及倒角尺寸；所述用户要求是指用户对各种缺陷进行检测时的控制标准；所述标准太阳能电池是指尺寸符合要求，无缺角、崩边、孔洞及裂纹缺陷的太阳能电池片；所述个性化检测标准是指根据标准太阳能电池片的规格尺寸和用户特定要求设定的检测标准，包括太阳能电池片长宽尺寸的允许范围、倒角尺寸的允许范围，缺角、崩边、孔洞、裂纹等各种缺陷的判定值；
S2、取待检测太阳能电池片，根据待检测太阳能电池片规格尺寸和用户要求，从步骤S1所创建的个性化检测标准中选择与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致的个性化检测标准，进行几何外观缺陷检测。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤S1具体包含如下步骤：
S1-1、命名个性化检测标准；
其中，所述命名个性化检测标准具体是指针对不同规格太阳能电池片及不同用户要求，采取不同检测标准，并将各检测标准通过不同命名加以区分；
S1-2、采集标准太阳能电池片的图像；
其中，所述标准太阳能电池片是指尺寸符合要求，没有缺角、崩边、孔洞、裂纹缺陷的太阳能电池片；
其中，所述图像是指标准太阳能电池片在背光源条件下所生成的图像，所述图像中标准太阳能电池片区域接近纯黑，背景区域接近纯白，图像类型为灰度图像；
S1-3、图像预处理，图像分割；
其中，所述图像预处理具体是指采用去噪、滤波平滑、对比度增强等算法对步骤S1-2所采集到的标准太阳能电池片图像进行图像增强处理；
其中，所述图像分割具体是指利用分割阈值对经过图像预处理后的标准太阳能电池片图像进行二值化处理，其中，分割阈值取128；
S1-4、选取所有标准太阳能电池片区域，并按位置排序；
其中，所述标准太阳能电池片区域是指经步骤S1-3图像分割后所得区域，所述经步骤S1-3图像分割后所得区域包含标准太阳能电池片区域或者包含标准太阳能电池片区域和干扰区域，当所述经步骤S1-3图像分割后所得区域包含标准太阳能电池片区域和干扰区域，则需要根据电池片长宽比、矩形度、坐标范围等特征提取标准太阳能电池片区域，并剔除掉干扰区域；
其中，所述按位置排序具体是指当经步骤S1-3图像分割后所得区域包含多个标准太阳能电池片区域时，需要根据各自的位置进行排序，所述位置是指各标准太阳能电池片区域的左上角、右上角、左下角、右下角或中心的行列坐标；
S1-5、逐一选择标准太阳能电池片区域；
其中，所述逐一选择标准太阳能电池片区域具体是指经步骤S1-4按位置排序后，再按次序逐一选择某一标准太阳能电池片区域；
S1-6、输入所选标准太阳能电池片的长宽尺寸、倒角尺寸，设定缺陷面积阈值、缺陷长度阈值、电池片长宽尺寸允许范围、缺陷数量允许值等控制参数；
其中，所述电池片长宽尺寸具体是指标准太阳能电池片外接矩形的长宽尺寸，倒角尺寸具体是指标准太阳能电池片直倒角的两条边长；
其中，所述缺陷面积阈值及缺陷长度阈值均是根据用户具体要求而设定的，且均用于缺陷过滤；
当所选择的待检测标准太阳能电池片缺陷面积大于设定的缺陷面积阈值时，则为缺陷；否则，不是缺陷；
当所选择的待检测标准太阳能电池片缺陷最大直径大于设定的缺陷长度阈值时，则为缺陷；否则，不是缺陷；
其中，所述电池片长宽尺寸允许范围指标准太阳能电池外接矩形的长宽尺寸允许范围；
当所选择的待检测标准太阳能电池片外接矩形的长宽尺寸超出此设定范围时，则为不合格品；
其中，所述缺陷数量允许值是指缺角、崩边、孔洞及裂纹这四类缺陷数量之和的最大值，当所选择的待检测标准太阳能电池片的这四类缺陷数量之和小于该设定值时，则为合格；否则为不合格；
S1-7、提取所选标准太阳能电池片区域的四条边，计算四条边的交点，由四个交点求得标准太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，所述标准太阳能电池片区域的四条边具体是指利用边缘检测算法提取标准太阳能电池片区域的边缘轮廓，并进行平滑拟合后，分别选取四条边上最长的线段；
其中，所述四条边的交点具体是指所提取到的标准太阳能电池片区域的边缘轮廓中四条最长线段所在的直线之间的交点，且四个交点所确定的四边形即为所要求得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形；
S1-8、将所选标准太阳能电池片区域的外接四边形与所选标准太阳能电池片区域作差，求得所选标准太阳能电池片的四个倒角；
其中，所述四个倒角具体是指利用步骤S1-7所得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形减去所选标准太阳能电池片区域所得，所得的每个倒角的倒角尺寸和倒角面积将用于缺角缺陷的判定；
S1-9、计算外接四边形的长宽比例因子；
其中，所述长宽比例因子具体是指利用步骤S1-6所输入的标准太阳能电池片长宽尺寸值除以步骤S1-7所得的所选标准太阳能电池片区域的外接四边形的长轴和短轴像素值所得的结果；
S1-10、利用长宽比例因子，计算所选标准太阳能电池片区域的几何参数，并存入所创建的个性化检测标准；
其中，所述几何参数包括面积、矩形度、四个倒角尺寸等，其具体是经过长宽比例因子将像素单位转化为物理尺寸单位后所求得包含面积、矩形度、四个倒角尺寸等的几何参数；
S1-11、重复步骤S1-5至S1-10，直到所有标准太阳能电池片区域处理完。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池片几何外观缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤S2具体包含如下步骤：
S2-1、选择个性化检测标准；
其中，所述个性化检测标准具体是指步骤S1所创建的个性化检测标准，所选择的个性化检测标准与待检测太阳能电池片的型号规格和用户检测要求相一致；
其中，所述个性化检测标准包含电池片长宽比例因子、缺陷面积阈值、缺陷长度阈值、电池片面积、电池片倒角尺寸、电池片长宽尺寸允许范围、缺陷数量允许值等控制参数，由这些控制参数判定待检测太阳能电池片是否合格；
其中，所述长宽比例因子是指像素单位与物理尺寸单位之间的换算关系，用来将缺陷面积、缺陷长度、电池片面积、电池片倒角尺寸及电池片长宽尺寸等控制参数由像素单位转换为物理尺寸单位，进而实现缺陷判定；
S2-2、采集待检测太阳能电池片的图像；
其中，所述待检测太阳能电池片是指可能存在如尺寸偏差、缺角、崩边、孔洞或裂纹等几何外观缺陷的待检测太阳能电池片；
其中，所述图像是指待检测太阳能电池片在背光源条件下所生成的图像，且图像中待检测太阳能电池片区域接近纯黑，背景区域接近纯白，图像类型为灰度图像；
S2-3、图像预处理，图像分割；
其中，所述图像预处理具体是指采用去噪、滤波平滑、对比度增强等算法对步骤S2-2所采集到的待检测太阳能电池片图像进行图像增强处理；
其中，所述图像分割是具体指利用分割阈值对经图像预处理后的待检测太阳能电池片图像进行二值化处理，其中，分割阈值取128；
S2-4、选取所有待检测太阳能电池片区域，并按位置排序；
其中，所述待检测太阳能电池片区域具体是指经步骤S2-3图像分割后所得区域，所述经步骤S2-3图像分割后所得区域包含待检测太阳能电池片区域或者包含待检测太阳能电池片区域和干扰区域，当所述经步骤S2-3图像分割后所得区域包含待检测太阳能电池片区域和干扰区域时，则需要根据电池片长宽比、矩形度、坐标范围等特征提取待检测太阳能电池片区域，并剔除掉干扰区域；
其中，所述按位置排序是指当经步骤S2-3图像分割后所得区域中包含多个待检测太阳能电池片区域时，需要根据各自的位置进行排序，所述位置是指各待检测太阳能电池片区域的左上角、右上角、左下角、右下角或中心的行列坐标；
S2-5、逐一选择待检测太阳能电池片区域；
其中，所述逐一选择待检测太阳能电池片区域具体是指经步骤S2-4按位置排序后，再按次序逐一选择某一待检测太阳能电池片区域；
S2-6、计算所选待检测太阳能电池片区域的面积、矩形度、最小外接矩形长宽尺寸，并转化为几何参数；
其中，所述待检测太阳能电池片区域的面积是指待检测太阳能电池片经二值化处理后所得区域的像素数量；
其中，所述矩形度是指待检测太阳能电池片区域与矩形的相似程度；
其中，所述最小外接矩形长宽尺寸是指待检测太阳能电池片在任意倾斜角度拟合所得最小外接矩形的长宽尺寸；
其中，所述几何参数是指利用个性化检测标准导入的长宽比例因子，将待检测太阳能电池片的面积、矩形度、最小外接矩形的长宽尺寸由像素单位转换为物理尺寸单位，以便于与所选个性化检测标准中的控制参数进行对比；
S2-7、初次判定，几何参数是否满足要求；
若不满足，则判定为不合格，结束本次检测；
若满足，则进行后续检测；
其中，所述初次判定具体是指将步骤S2-6所得的几何参数与步骤S2-1所选的个性化检测标准中的控制参数进行对比，判定是否在允许的范围内；
S2-8、提取所选待检测太阳能电池片区域的四条边，计算四条边的交点，由四个交点求得待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，所述提取所选待检测太阳能电池片区域的四条边是经步骤S2-7初次检测合格后进行的后续检测，其具体是利用边缘检测算法提取所选待检测太阳能电池片区域的边缘轮廓，并进行平滑拟合后，分别选取四条边上最长的线段；
其中，所述四条边的交点是指所提取到的所选待检测太阳能电池片区域的边缘轮廓中四条最长线段所在直线之间的交点，这四个交点所确定的四边形即为所要求得的所选待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
S2-9、利用所选个性化检测标准中的四个倒角尺寸和长宽比例因子，裁剪所选待检测太阳能电池片区域的外接四边形；
其中，所述裁剪待检测太阳能电池片区域的外接四边形具体是指利用待检测太阳能电池片区域的外接四边形减去四个倒角，得到不含倒角的待检测太阳能电池片区域，以避免将倒角误判为缺角；
S2-10、利用形态学，对裁剪后的区域进行填充和闭合处理；
其中，所述裁剪后的区域是指经步骤S2-9处理后不含四个倒角的待检测太阳能电池片区域；
其中，所述填充和闭合处理是形态学图像处理方法，其具体是先通过填充运算将区域内部的孔洞和裂纹填充，然后选用与外接四边形方向一致的结构因子，通过闭合运算，将区域边缘上的崩边缺口闭合，经过填充和闭合处理后的外接四边形是一个完全外凸的多边形，不包含四个倒角，也没有任何孔洞裂纹和崩边缺口；
S2-11、将形态学处理后的区域与所选待检测太阳能电池片区域作差，得到缺陷备选区域；
其中，所述形态学处理后的区域具体是指经步骤S2-10处理后所得的外凸多边形区域，所述所选待检测电池片区域具体是指步骤S2-5所选取的某一待检测太阳能电池片区域；所述作差具体是将前述两区域相减；所述缺陷备选区域是指将前述两区域相减所得的所有缺角、崩边、孔洞、裂纹的缺陷备选区域；
S2-12、利用个性化检测标准中的控制参数，对备选区域进行判定，筛选出真正的缺陷；
其中，所述控制参数具体是指在步骤S2-1选择个性化检测标准时，导入的缺陷面积阈值、缺陷长度阈值等参数；
其中，所述备选区域是指步骤S2-11所得的缺陷备选区域，其中包括所有的缺角、崩边、孔洞及裂纹缺陷；
S2-13、根据缺陷的位置与形状特征值，进行缺陷分类；
其中，所述缺陷分类是指根据缺陷的位置和与形状特征值，将缺陷分别归类为缺角、崩边、孔洞、裂纹之一；
S2-14、判断缺陷数量是否超限；
其中，判断缺陷数量是否超限具体是将待检测太阳能电池片的缺陷数量与步骤S2-1所选个性化检测标准中的缺陷数量允许值进行对比，判断其是否超限，若超限，则判定为不合格；若不超限，则判定为合格；
其中，所述缺陷数量是指缺角、崩边、孔洞及裂纹这四类缺陷数量之和；
S2-15、重复步骤S2-5至S2-14，直到所有待检测太阳能电池片区域处理完；
S2-16、检测结果保存，并输出；
其中，所述检测结果保存具体是指将检测结果，包括实测值、允许值范围、缺陷数量及不合格原因等信息存入数据库文件；
其中，所述输出具体是指将检测结果按约定协议，以Modbus通讯协议等方式发送到相关接收端。
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