CN117250230B - 基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，涉及自动识别技术领域，包括有架设在第二输送机构上方的机架，还包括有设置在第二输送机构正上方的第一红外摄像机，以第一红外摄像机为中心布置在第二输送机构两侧的夹板和第二红外摄像机，第二红外摄像机位于夹板的外侧，设置在第二输送机构正下方的顶升旋转机构。本发明根据光伏组件的宽度自动调整第一红外摄像机的高度，可以获得更准确的热成像图像，通过顶升旋转机构配合第二红色摄像机完成光伏组件四个侧面的拍摄，可以提供额外的信息和视角，有助于更全面地评估光伏组件的性能和状态。

Description

基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统

技术领域

本发明涉及自动识别技术领域，特别涉及基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统。

背景技术

光伏组件在生产时需要进行缺陷识别检测，可以及时检测出组件的缺陷，如裂纹、烧结不良、气泡等，从而排除缺陷组件，提高产品的质量和可靠性。

红外摄像机能够感知物体的红外辐射，并将其转化为热图像，在光伏组件的表面，存在着各种潜在的缺陷，比如裂纹、热点、热斑等，这些缺陷会导致能量损失、电池效率降低甚至组件故障。在红外摄像机获得的热图像上，通过图像处理和分析算法，可以将正常区域与缺陷区域进行区分和识别。例如，可以使用温度阈值来确定异常区域，或者利用图像处理算法检测出裂纹、热斑等缺陷的形状和位置。

光伏组件在进行缺陷识别检测时，一般是在流水线上进行的，当光伏组件运动至红外摄像机下方时，由于输送过程中产生的偏移，导致光伏组件的中心与红外摄像机的中心不重合，会导致照片不完整或者模糊失真，进而影响缺陷的识别和分析，且现有的红外摄像机大多采用固定的安装方式，导致红外摄像机和光伏组件之间的距离为定值，若更换光伏组件的规格，则需要重新调整红外摄像机的高度，影响了光伏组件的缺陷识别效率，同时，缺乏对光伏组件侧面的拍摄，无法更全面地了解光伏组件的结构、连接方式和可能存在的缺陷，基于此，本发明提出基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统。

发明内容

本发明的目的在于提供基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，包括有架设在第二输送机构上方的机架，还包括有设置在第二输送机构正上方的第一红外摄像机，以第一红外摄像机为中心布置在第二输送机构两侧的夹板和第二红外摄像机，第二红外摄像机位于夹板的外侧，设置在第二输送机构正下方的顶升旋转机构；

第二输送机构用于将光伏组件输送至第一红外摄像机的正下方，且输送方向与光伏组件的长度方向保持一致；

第一红外摄像机沿竖直方向向上运动，同时，两个夹板同步朝向靠近光伏组件的方向运动，对光伏组件形成夹持定位，通过第一红外摄像机获得光伏组件的正面热成像图片；

顶升旋转机构用于带动光伏组件向上运动，然后旋转九十度，旋转过程中，两个第二红外摄像机同步朝向远离光伏组件的方向运动，并获得光伏组件四个侧面的热成像图片。

优选的，机架内部安装有两个垂直于第二输送机构输送方向的第一滑轨，两个第一滑轨上均滑动连接有第一滑块，夹板与位于同侧的两个第一滑块固定连接；

两个夹板上端均安装有连接板，两个连接板相互靠近的一端均安装有第一楔形块，且第一楔形块的下端朝向靠近第一红外摄像机的方向倾斜设置，两个第一楔形块之间共同滑动连接有第二楔形块，第二楔形块的下端与第一红外摄像机的上端固定连接，第二楔形块可沿竖直方向运动。

优选的，夹板由固定部和翻转部组成，固定部和第一滑块固定连接，固定部和翻转部之间通过合页转动连接，固定部和翻转部之间共同活动连接有第二电动缸。

优选的，顶升旋转机构包括有用于吸附光伏组件的吸盘板，吸盘板的下端安装有可沿竖直方向运动的活动杆，活动杆的圆周面滑动套接有可转动的套管。

优选的，第二输送机构安装在安装架上，套管活动安装在安装架上；

套管的圆周面固定套接有蜗轮，蜗轮啮合连接有蜗杆，蜗杆的一端与电机的电机轴固定连接。

优选的，活动杆的下端贯穿安装架并与第三电动缸的活塞杆相连。

优选的，套管的圆周面固定套接有转板，转板的两端均活动连接有连杆，两个连杆以套管为中心呈中心对称分布；

机架和第二输送机构之间共同安装有两组第二滑轨，每组第二滑轨均设置有两个，第二滑轨垂直于第二输送机构的输送方向设置，每个第二滑轨上均滑动连接有第二滑块，位于同侧的两个第二滑块之间安装有安装座，第二红外摄像机安装在安装座上；

两个连杆远离转板的一端分别与对应的第二滑块活动连接。

优选的，还包括有对获取的光伏组件正面和四个侧面的热成像照片进行分析处理并判断是否存在缺陷的分析模块，分析模块和第一红外摄像机、第二红外摄像机电连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明通过两个以第一红外摄像机为中心对称设置的夹板对光伏组件进行夹持定位，使得光伏组件的中心和第一红外摄像机的中心重合，同时，第一红外摄像机朝向远离光伏组件的方向运动，当夹板与光伏组件接触后，第一红外摄像机刚好运动至合适的拍摄高度，这样可以获得更准确的热成像图像，并确保图像中包含光伏组件的全部区域。

（2）在缺陷检测过程中，两个夹板之间的间距由光伏组件的宽度决定，而第一红外摄像机的高度根据两个夹板之间的间距自适应变化，能够完整地覆盖光伏组件，提高了适用范围和缺陷识别效率。

（3）通过顶升旋转机构配合第二红色摄像机完成光伏组件四个侧面的拍摄，可以提供额外的信息和视角，有助于更全面地评估光伏组件的性能和状态，同时，侧面拍摄还可以评估光伏组件的外部结构完整性，检查边框、边缘密封、连接器等部分是否存在异常或损坏。

（4）当光伏组件旋转90°后，两个第二红外摄像机同步向远离光伏组件的方向运动，以保持适当的距离，确保完整的获得光伏组件侧面的热成像图片。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明实施例提出的整个缺陷识别系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中第一红外摄像机和第二红外摄像机的安装结构示意图；

图3为本发明实施例中顶升旋转机构的安装结构示意图；

图4为本发明实施例中夹板和第一红外摄像机的安装结构示意图；

图5为本发明实施例中夹板的结构示意图；

图6为本发明实施例中连接板和固定部的结构示意图；

图7为本发明实施例中第二红外摄像机的安装结构示意图；

图8为本发明实施例中顶升旋转机构的部分结构示意图。

图中：1、第一输送机构；2、第二输送机构；3、第三输送机构；4、机架；5、夹板；6、第一红外摄像机；8、第二红外摄像机；9、安装架；

41、第一滑轨；42、第一滑块；43、连接板；431、螺栓；44、第一楔形块；45、第二楔形块；46、第一电动缸；

51、固定部；511、线性槽；52、翻转部；53、第二电动缸；

7、顶升旋转机构；71、套管；72、活动杆；73、吸盘板；74、第三电动缸；75、蜗轮；76、蜗杆；77、电机；78、转板；79、连杆；

81、第二滑轨；82、第二滑块；83、安装座。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图8，本实施例提出基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，包括有依序分布的第一输送机构1、第二输送机构2和第三输送机构3，第二输送机构2由两组现有技术中的滚筒输送机组成，两组滚筒输送机之间形成用于放置顶升旋转机构7的间隙。还包括有架设在第二输送机构2上方的机架4，设置在第二输送机构2正上方的第一红外摄像机6，以第一红外摄像机6为中心布置在第二输送机构2两侧的夹板5和第二红外摄像机8，第二红外摄像机8位于夹板5的外侧，顶升旋转机构7设置在第二输送机构2正下方。第一输送机构1和第三输送机构3均采用现有技术中的皮带输送机。

光伏组件放置于第一输送机构1上，并且保持其长度方向与第一输送机构1的输送方向一致，光伏组件经第一输送机构1输送至第二输送机构2上，光伏组件在第二输送机构2上被运送至第一红外摄像机6的正下方。

第一红外摄像机6沿竖直方向向上运动，同时，两个夹板5同步朝向靠近光伏组件的方向运动，对光伏组件形成夹持定位，当夹板5与光伏组件接触时，第一红外摄像机6向上运动至适宜拍摄高度，通过第一红外摄像机6获得光伏组件的正面热成像图片。

具体的，机架4内部安装有两个第一滑轨41，且第一滑轨41呈垂直于第二输送机构2的输送方向设置，两个第一滑轨41上均滑动连接有第一滑块42，夹板5与位于同侧的两个第一滑块42固定连接；两个夹板5上端均安装有连接板43，两个连接板43相互靠近的一端均安装有第一楔形块44，且第一楔形块44的下端朝向靠近第一红外摄像机6的方向倾斜设置，两个第一楔形块44之间共同滑动连接有第二楔形块45，第二楔形块45的下端与第一红外摄像机6的上端固定连接，第二楔形块45可沿竖直方向运动；本实施例中通过设置第一电动缸46带动第二楔形块45沿竖直方向运动，第一电动缸46安装在机架4的上端，第一电动缸46的活塞杆与第二楔形块45相连。初始状态时，第一红外摄像机6距离第二输送机构2较近，当光伏组件运动至第一红外摄像机6的下方后，启动第一电动缸46，第一电动缸46的活塞杆收缩并带动第二楔形块45向上运动，第二楔形块45分别带动两个夹板5做同步相互靠近运动，当夹板5与光伏组件接触后，第一红外摄像机6刚好向上运动至合适的拍摄高度，且将光伏组件调整至第一红外摄像机6的中心，便于拍摄出清晰完整的热成像照片。

本发明通过两个夹板5实现光伏组件的对中，但同时两个夹板5也会对第一红外摄像机6的拍照光线有一定的影响，为了避免夹板5影响光线而造成热成像图片的质量下降，将夹板5设计成可翻转结构，待光伏组件通过两个夹板5所夹持对中后，每个夹板5的板面部分向上翻转，减少对光线的遮挡，具体的，夹板5的板面由固定部51和翻转部52组成，固定部51和第一滑块42固定连接，固定部51和翻转部52之间通过合页转动连接，固定部51和翻转部52之间连接有第二电动缸53，第二电动缸53的缸座端铰接于翻转部52上，活塞端则铰接于固定部51上。通过第二电动缸53中活塞杆的收缩带动翻转部52朝向靠近固定部51的方向翻转，使得翻转部52远离光伏组件，解除对光伏组件的限制，也便于光伏组件进行后续的顶升和旋转。

由于光伏组件具有一定的厚度，为了避免发生由于该厚度导致的第一红外摄像机6上升高度不够的问题，本实施例中，固定部51的侧面开设有数个贯通的线性槽511，连接板43上穿插连接有与线性槽511相匹配的螺栓431。当需要调整第一红外摄像机6初始高度时，首先拧松螺栓431，然后调整连接板43的高度，调整完成后，再次重新拧紧螺栓431。

由于光伏组件正面的热成像图片中缺乏光伏组件中四边的缺陷，为了更全面地了解光伏组件的结构、连接方式和可能存在的缺陷，更全面地评估光伏组件的性能和状态，本发明通过第一红外摄像机6拍摄后光伏组件的正面并获得正面的热成像照片后，再通过顶升旋转机构7将光伏组件向上顶升至与第二红外摄像机8保持同一水平线，使其脱离第二输送机构2，避免光伏组件在转动时与第二输送机构2之间产生摩擦，通过两个第二红外摄像机8对光伏组件长度方向的两个侧面进行拍摄，获得光伏组件一组侧面的热成像照片。再次通过顶升旋转机构7将光伏组件旋转九十度，使得光伏组件宽度方向的侧面对准两个第二红外摄像机8，通过两个第二红外摄像机8对光伏组件宽度方向的两个侧面进行拍摄，获得光伏组件另一组侧面的热成像照片。

上述方案中，顶升旋转机构7包括有用于吸附光伏组件的吸盘板73，吸盘板73的下端安装有可沿竖直方向运动的活动杆72，活动杆72的圆周面滑动套接有可转动的套管71，吸盘板73上的吸盘吸附住光伏组件，再通过活动杆72沿竖直方向向上运动，进而带动光伏组件向上运动，随后通过套管71的转动带动活动杆72旋转，进而带动光伏组件进行旋转。

本发明中的第二输送机构2安装在安装架9上，套管71活动安装在安装架9上。套管71的圆周面固定套接有蜗轮75，蜗轮75啮合连接有蜗杆76，蜗杆76的一端与电机77的电机轴固定连接，电机77安装在安装架9上。启动电机77，通过电机77带动蜗杆76转动，蜗杆76带动蜗轮75转动，蜗轮75带动套管71转动。活动杆72的下端贯穿安装架9并与第三电动缸74的活塞杆相连，活动杆72的圆周面上设置有限位筋条，套管71的内壁开设有与限位筋条相匹配的凹槽，两者在周向上形成限位，这样活动杆72在升降的同时可进行旋转。启动第三电动缸74，通过第三电动缸74活塞杆的收缩带动活动杆72在套管71的内腔中进行升降运动。

当光伏组件由在吸盘板73上旋转90°后，第二红外摄像机8和光伏组件之间的距离会减小，过近的距离可能导致图像过于接近，无法完整地拍摄整个光伏组件的区域，因此，当光伏组件旋转90°时，两个第二红外摄像机8还能同步朝向远离光伏组件的方向运动，对拍摄距离重新进行调整。

具体的调整结构为：套管71的圆周面上固定套接有转板78，转板78的两端均活动连接有连杆79，两个连杆79以套管71为中心呈中心对称分布；机架4和第二输送机构2之间共同安装有两组第二滑轨81，每组第二滑轨81均设置有两个，第二滑轨81垂直于第二输送机构2的输送方向设置，每个第二滑轨81上均滑动连接有第二滑块82，位于同侧的两个第二滑块82之间安装有安装座83，第二红外摄像机8安装在安装座83上；两个连杆79远离转板78的一端分别与对应的第二滑块82活动连接。本实施例中以光伏组件顺时针转动为例，套管71带动转板78顺时针转动九十度时，转板78两端分别带动两个连杆79做远离套管71方向的运动，连杆79的另一端带动与之相连的第二滑块82沿着第二滑轨81朝向远离套管71的方向运动，从而带动第二红外摄像机8朝向远离光伏组件的方向运动，通过调整转板78的角度，使第二红外摄像机8能够运动至合适的拍摄位置。

另外，本发明整个系统还包括有对获取的正面热成像照片和四个侧面的热成像照片进行分析处理并判断是否存在缺陷的分析模块，该分析模块和第一红外摄像机6、第二红外摄像机8电连接，第一红外摄像机6获取的正面热成像照片和第二红外摄像机8获取的侧面热成像照片均输送至分析模块，且分析模块在整个系统中的安装位置不做具体的限定。待图像输送至分析模块内进行分析，分析模块得出判断结果后，通过第二输送机构2将光伏组件输送至第三输送机构3上，通过第三输送机构3将光伏组件输送至下一工序。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，包括有架设在第二输送机构（2）上方的机架（4），其特征在于：还包括有设置在第二输送机构（2）正上方的第一红外摄像机（6），以第一红外摄像机（6）为中心布置在第二输送机构（2）两侧的夹板（5）和第二红外摄像机（8），第二红外摄像机（8）位于夹板（5）的外侧，设置在第二输送机构（2）正下方的顶升旋转机构（7）；

第二输送机构（2）用于将光伏组件输送至第一红外摄像机（6）的正下方，且输送方向与光伏组件的长度方向保持一致；

第一红外摄像机（6）沿竖直方向向上运动调整拍摄距离的同时，两个夹板（5）同步朝向靠近光伏组件的方向运动，对光伏组件形成夹持定位，通过第一红外摄像机（6）获得光伏组件的正面热成像图片；

顶升旋转机构（7）用于带动光伏组件向上运动并旋转，使两个第二红外摄像机（8）获得光伏组件侧面的热成像图片；

机架（4）内部安装有两个垂直于第二输送机构（2）输送方向的第一滑轨（41），两个第一滑轨（41）上均滑动连接有第一滑块（42），夹板（5）与位于同侧的两个第一滑块（42）固定连接；

两个夹板（5）上端均安装有连接板（43），两个连接板（43）相互靠近的一端均安装有第一楔形块（44），且第一楔形块（44）的下端朝向靠近第一红外摄像机（6）的方向倾斜设置，两个第一楔形块（44）之间共同滑动连接有第二楔形块（45），第二楔形块（45）的下端与第一红外摄像机（6）的上端固定连接，第二楔形块（45）可沿竖直方向运动。

2.根据权利要求1所述的基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，其特征在于：夹板（5）由固定部（51）和翻转部（52）组成，固定部（51）和第一滑块（42）固定连接，固定部（51）和翻转部（52）之间通过合页转动连接，固定部（51）和翻转部（52）之间共同活动连接有第二电动缸（53）。

3.根据权利要求1所述的基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，其特征在于：顶升旋转机构（7）包括有用于吸附光伏组件的吸盘板（73），吸盘板（73）的下端安装有可沿竖直方向运动的活动杆（72），活动杆（72）的圆周面滑动套接有可转动的套管（71），活动杆（72）的圆周面上设置有限位筋条，套管（71）的内壁开设有与限位筋条相匹配的凹槽，两者在周向上形成限位。

4.根据权利要求3所述的基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，其特征在于：第二输送机构（2）安装在安装架（9）上，套管（71）活动安装在安装架（9）上；

套管（71）的圆周面固定套接有蜗轮（75），蜗轮（75）啮合连接有蜗杆（76），蜗杆（76）的一端与电机（77）的电机轴固定连接。

5.根据权利要求3所述的基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，其特征在于：活动杆（72）的下端贯穿安装架（9）并与第三电动缸（74）的活塞杆相连。

6.根据权利要求3或4所述的基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，其特征在于：套管（71）的圆周面固定套接有转板（78），转板（78）的两端均活动连接有连杆（79），两个连杆（79）以套管（71）为中心呈中心对称分布；

机架（4）和第二输送机构（2）之间共同安装有两组第二滑轨（81），每组第二滑轨（81）均设置有两个，第二滑轨（81）垂直于第二输送机构（2）的输送方向设置，每个第二滑轨（81）上均滑动连接有第二滑块（82），位于同侧的两个第二滑块（82）之间安装有安装座（83），第二红外摄像机（8）安装在安装座（83）上；

两个连杆（79）远离转板（78）的一端分别与对应的第二滑块（82）活动连接。

7.根据权利要求1所述的基于红外摄像的光伏组件缺陷识别系统，其特征在于：还包括有对获取的光伏组件正面和四个侧面的热成像照片进行分析处理并判断是否存在缺陷的分析模块，分析模块和第一红外摄像机（6）、第二红外摄像机（8）电连接。