CN113962921A - 一种光伏电池片的栅线检测方法 - Google Patents

一种光伏电池片的栅线检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏电池片的栅线检测方法，其包括：基于具有标准栅线的第一光伏电池片的图像S绘制出标准栅线沿竖直方向的细栅区域、沿水平方向的段栅区域和主栅区域，以获得栅线区域模板；定位待检测栅线的第二光伏电池片的图像T中第二光伏电池片的位置，使图像T中第二光伏电池片和图像S中第一光伏电池片重合，对照栅线区域模板获得该图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域；将图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域的每个像素点的灰度值采用量化灰度方法转换为宽度值，根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格。该方法可提高光伏电池片的栅线检测效率和准确性。

Description

一种光伏电池片的栅线检测方法
技术领域
本发明涉及计算机视觉领域，具体的，涉及一种光伏电池片的栅线检测方法。
背景技术
目前，生产太阳能光伏电池片的企业竞争激烈，因此确保光伏电池片的产品质量和提高光电转化效率呈为生产企业的重要提升目标。
光伏电池片表面的栅线主要有主栅、段栅、细栅三种，其中，光伏电池片表面栅线粗细异常和断栅的问题严重限制了电池的光点转化效率和使用寿命，目前暂无效率高且行之有效的检测光伏电池片表面栅线的粗细和断栅的手段。
因此，上述问题亟待解决。
发明内容
本发明提供了一种光伏电池片的栅线检测方法，该方法旨在基于机器视觉检测光伏电池片表面栅线的粗细和断栅，以提高检测效率和准确性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种光伏电池片的栅线检测方法，包括以下步骤：
基于具有标准栅线的第一光伏电池片的图像S绘制出标准栅线沿竖直方向的细栅区域、沿水平方向的段栅区域和主栅区域，以获得栅线区域模板；
定位待检测栅线的第二光伏电池片的图像T中第二光伏电池片的位置，使图像T中第二光伏电池片和图像S中第一光伏电池片重合，对照栅线区域模板获得该图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域；
将图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域的每个像素点的灰度值采用量化灰度方法转换为宽度值，根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格。
进一步的，所述光伏电池片的栅线检测方法还包括：
基于具有标准栅线的第一光伏电池片的图像S获取第一光伏电池片的中心位置及角度信息。
进一步的，所述将图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域的每个像素点的灰度值采用量化灰度方法转换为宽度值的公式为：
Figure BDA0002928120310000021
其中，d为栅线的宽度值，x为像素点的灰度值。
进一步的，图像T的细栅区域每一行的宽度值为处于该行的像素点灰度量化为宽度后的和，图像T的段栅区域和主栅区域每一列的宽度为处于该列的像素点灰度量化为宽度后的和。
进一步的，所述根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格包括：
判断计算得到的细栅区域中每一行方向的栅线宽度A、段栅区域中每一列方向的栅线宽度B及主栅区域中每每一列方向的栅线宽度C是否相应落入预设标准阈值范围，以判断该第二光伏电池片各段栅线是否合格。
进一步的，所述根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格还包括：
判断各段栅线宽度均合格的第二光伏电池片的各段栅线宽度是否是粗细均匀。
进一步的，所述判断各段栅线宽度均合格的第二光伏电池片的各段栅线宽度是否是粗细均匀包括：
根据细栅区域中每一行方向的栅线宽度A、段栅区域中每一列方向的栅线宽度B及主栅区域中每每一列方向的栅线宽度C计算获得细栅区域、段栅区域及主栅区域每一条栅线的平均宽度，再根据求得的每一条栅线的平均宽度和其对应的每一列宽度或每一行宽度计算方差，得到结果D，判断结果D是否落入预设标准阈值范围，以判断该第二光伏电池片各段栅线是否粗细均匀。
进一步的，第一光伏电池片和第二光伏电池片均于暗箱中拍摄，且用于拍摄第一光伏电池片和第二光伏电池片的相机的位置固定不变，以使第一光伏电池片和第二光伏电池片的成像大小一样。
进一步的，采用同相机和同光源拍摄第一光伏电池片和第二光伏电池片。
本发明具有如下优点：
本发明提供的光伏电池片的栅线检测方法可代替人工进行栅线检测，不仅实现了光伏电池片栅线检测的自动化，使得产品质量更有保障，而且极大地提高了检测精度和速度。此外，该方法除了可以判定栅线过粗过细或断栅外，还可进行栅线粗细均匀与否的判定，使得检测结果更加可信和精确。
附图说明
图1是本发明中光伏电池片的栅线检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参阅图1，本实施例提供了一种光伏电池片的栅线检测方法，该包括以下步骤：
S1、基于具有标准栅线的第一光伏电池片的图像S绘制出标准栅线沿竖直方向的细栅区域、沿水平方向的段栅区域和主栅区域，以获得栅线区域模板；
S2、定位待检测栅线的第二光伏电池片的图像T中第二光伏电池片的位置，使图像T中第二光伏电池片和图像S中第一光伏电池片重合，对照栅线区域模板获得该图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域；
S3、将图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域的每个像素点的灰度值采用量化灰度方法转换为宽度值，根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格。
具体地，获取图像S和图像T的方法可以为：
将CMOS黑白相机、LED光源灯置于暗箱环境内，分别拍摄第一光伏电池片和第二光伏电池片的图像，也即图像S和图像T。进一步的，为使第一光伏电池片和第二光伏电池片的成像大小一样，第一光伏电池片和第二光伏电池片均于暗箱中拍摄，且用于拍摄第一光伏电池片和第二光伏电池片的相机的位置固定不变；进一步的，应采用同相机和同光源拍摄第一光伏电池片和第二光伏电池片。
因为同类型的光伏电池片栅线位置是固定的，所以可以将基于第一光伏电池片绘制的栅线区域作为标准栅线区域模板，后续只需要将待检测图像T中第二光伏电池片的位置和基于第一光伏电池片绘制的栅线区域作为标准栅线区域模板位置重合，就可以得到待检测图像T中光伏电池片的各类栅线。
具体地，可使用阈值的方法提取到第一光伏电池片的背景区域并进行填充，得到电池片所在的区域。上述步骤因为第一光伏电池片背景灰度值较低和图片上其他部分比较起来灰度值差异明显，所以可以用阈值的方法只提取到第一光伏电池片的背景区域，再填充好栅线所在的区域，就得到了整块第一光伏电池片所在的区域。
进一步的，所述光伏电池片的栅线检测方法还包括：基于具有标准栅线的第一光伏电池片的图像S获取第一光伏电池片的中心位置及角度信息。
在同一暗箱内拍摄待检测光伏电池片，得到待检测电池片的灰度图像后，可以同样使用阈值的方法提取到待检测的第二光伏电池片的背景区域，再进行填充，得到第二光伏电池片的整个区域。
计算上述第二光伏电池片区域的中心坐标和角度，然后根据第一光伏电池片的中心坐标和角度信息，对待检测图片进行平移和旋转，使第二光伏电池片和第一光伏电池片的重合。
利用创建好的栅线区域模板对图像T中第二光伏电池片进行栅线提取，也就是抠图处理，分别得到待检测电池片的竖直细栅区域、水平段栅区域与主栅区域。
因为图像是量化的像素点组成，所以一条栅线的宽度也会存在很多值，竖直的细栅就是每一行都有一个宽度值，水平段栅和主栅就是每一列都有一个宽度值。因此，本实施例中，图像T的细栅区域每一行的宽度值为处于该行的像素点灰度量化为宽度后的和，图像T的段栅区域和主栅区域每一列的宽度为处于该列的像素点灰度量化为宽度后的和。
所述将图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域的每个像素点的灰度值采用量化灰度方法转换为宽度值的公式为：
Figure BDA0002928120310000051
其中，d为栅线的宽度值，x为像素点的灰度值。
所述根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格包括：
判断计算得到的细栅区域中每一行方向的栅线宽度A、段栅区域中每一列方向的栅线宽度B及主栅区域中每每一列方向的栅线宽度C是否相应落入预设标准阈值范围，以判断该第二光伏电池片各段栅线是否合格，反之，判定为相应栅线该位置过细或者为断栅，也即认定为不合格。
进一步的，本实施例提供的检测方法可进一步判断各段栅线宽度均合格的第二光伏电池片的各段栅线宽度是否是粗细均匀。
具体地，判断各段栅线宽度均合格的第二光伏电池片的各段栅线宽度是否是粗细均匀包括：根据细栅区域中每一行方向的栅线宽度A、段栅区域中每一列方向的栅线宽度B及主栅区域中每每一列方向的栅线宽度C计算获得细栅区域、段栅区域及主栅区域每一条栅线的平均宽度，再根据求得的每一条栅线的平均宽度和其对应的每一列宽度或每一行宽度计算方差，得到结果D，判断结果D是否落入预设标准阈值范围，以判断该第二光伏电池片各段栅线是否粗细均匀。若结果D落入预设标准阈值范围，则判定该段栅线粗细均匀，反之则不正常。
采用本发明不仅实现了光伏电池片栅线检测的自动化，使得产品质量更有保障，而且极大地提高了检测精度和速度。本发明设计的方法除了可以判定栅线过粗过细或断栅外，还增添了栅线粗细均匀与否的判定，使得检测结果更加可信和精确。
本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于具有标准栅线的第一光伏电池片的图像S绘制出标准栅线沿竖直方向的细栅区域、沿水平方向的段栅区域和主栅区域，以获得栅线区域模板；
定位待检测栅线的第二光伏电池片的图像T中第二光伏电池片的位置，使图像T中第二光伏电池片和图像S中第一光伏电池片重合，对照栅线区域模板获得该图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域；
将图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域的每个像素点的灰度值采用量化灰度方法转换为宽度值，根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格。
2.根据权利要求1所述的光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于，所述光伏电池片的栅线检测方法还包括：
基于具有标准栅线的第一光伏电池片的图像S获取第一光伏电池片的中心位置及角度信息。
3.根据权利要求1所述的光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于，所述将图像T的细栅区域、段栅区域和主栅区域的每个像素点的灰度值采用量化灰度方法转换为宽度值的公式为：
Figure FDA0002928120300000011
其中，d为栅线的宽度值，x为像素点的灰度值。
4.根据权利要求1所述的光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于，图像T的细栅区域每一行的宽度值为处于该行的像素点灰度量化为宽度后的和，图像T的段栅区域和主栅区域每一列的宽度为处于该列的像素点灰度量化为宽度后的和。
5.根据权利要求1所述的光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于，所述根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格包括：
判断计算得到的细栅区域中每一行方向的栅线宽度A、段栅区域中每一列方向的栅线宽度B及主栅区域中每每一列方向的栅线宽度C是否相应落入预设标准阈值范围，以判断该第二光伏电池片各段栅线是否合格。
6.根据权利要求5所述的光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于，所述根据图像T细栅区域行方向的宽度、段栅区域及主栅区域列方向的宽度值判定第二光伏电池片各段栅线是否合格还包括：
判断各段栅线宽度均合格的第二光伏电池片的各段栅线宽度是否是粗细均匀。
7.根据权利要求6所述的光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于，所述判断各段栅线宽度均合格的第二光伏电池片的各段栅线宽度是否是粗细均匀包括：
根据细栅区域中每一行方向的栅线宽度A、段栅区域中每一列方向的栅线宽度B及主栅区域中每每一列方向的栅线宽度C计算获得细栅区域、段栅区域及主栅区域每一条栅线的平均宽度，再根据求得的每一条栅线的平均宽度和其对应的每一列宽度或每一行宽度计算方差，得到结果D，判断结果D是否落入预设标准阈值范围，以判断该第二光伏电池片各段栅线是否粗细均匀。
8.根据权利要求1所述的光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于：
第一光伏电池片和第二光伏电池片均于暗箱中拍摄，且用于拍摄第一光伏电池片和第二光伏电池片的相机的位置固定不变，以使第一光伏电池片和第二光伏电池片的成像大小一样。
9.根据权利要求1所述的光伏电池片的栅线检测方法，其特征在于：
采用同相机和同光源拍摄第一光伏电池片和第二光伏电池片。
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