CN110600587A - 一种太阳能电池片智能切割方法及切割*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池片智能切割方法及切割***，该***按照如下步骤进行：***安装完毕后，需进行一次坐标校正。校正方法是首先利用摄像机对校正板进行拍摄，获取图像上校正点的坐标，然后结合其实际坐标计算出坐标校正对照表，并将坐标校正对照表以文件的形式存入计算机；***进行切割工作时，先对待切割太阳能电池片拍照，然后从坐标校正对照表获取与该电池片坐标对应的校正坐标，重构校正后图像，根据校正后图像获取切割路径，并根据切割路径对太阳能电池片进行切割。该***通过对摄像机拍摄的太阳能电池片的图像进行重构，并通过重构的图像获取切割路径，避免了拍摄的图像因扭曲造成的造成误差，有效的提高了切割的精度。

Description

一种太阳能电池片智能切割方法及切割***

技术领域

本发明涉及太阳能电池片领域，具体涉及一种太阳能电池片智能切割方法及切割***。

背景技术

太阳能电池片是由很薄的硅板作为基体，是一种具有很高脆性的材料。在生产加工中容易产生毛刺,裂缝和小边缘残缺等缺陷,严重影响了产品的使用性能。对于一块成型的太阳能电池板，如果因为一些小的缺陷而废弃整块电池板则会造成极大的浪费,因此对太阳能电池板进行分块切割的时候,既要注意避开有缺陷的部分,又要使切割后可利用部分面积尽可能的大,这样会节约材料、降低成本。另外，生产中有时需要较小尺寸的电池片，以完成特殊电池板的组装。

如果按照一般的计算机视频处理的方法进行分析切割，一是要求摄像机分辨率高，一是视场小，才能达到高精度，同时，由于摄像机的物理结构，离轴线中心远的场景扭曲程序大，而且呈不规律的非线性变换，造成图像分析数据与切割数据不一致，容易造成切割误差，导致精度达不到生产要求。二、应用超高分辨率的摄像机价格昂贵，而且要求处理图像的计算设备性能高，整体设备价格上升，三，由于切割平面、摄像机平面和激光机平面难以达到一致，导致切割数据与切割平面实际位置不一致，形成切割误差，也达不到生产要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够对摄像机拍摄的太阳能电池基片图片进行重构，并根据重构的图像确立图像数据与切割数据和电池板面实际位置之间的关系，避免因图像扭曲、平面坐标不统一造成的切割误差，有效提高切割精度的太阳能电池片智能切割方法及切割***。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种太阳能电池片智能切割方法，按照如下方法进行：

S1、校正板图像提取，将自制的校正板放到切割平台上，先控制激光器在校正板上绘制十字交叉网格，然后通过切割平台上的摄像机对该自制的校正板进行拍照，获取校正板的图像；

S2、计算坐标校正对照表，提取摄像机获取的校正板图像中十字交叉点的图像坐标，并根据该校正点的图像坐标与其实际位置的关系计算出个坐标点的坐标校正对照表，并将坐标校正对照表以文件的形式存入计算机；

S3、电池片切割，将所要切割的电池片放入到切割平台上，摄像机对所要切割的电池片进行拍照，获取电池片的坐标，将该电池片的坐标作为校正前坐标，从步骤S2中存入到计算机中的坐标校正对照表获取该电池片坐标对应的校正坐标，重构电池片校正后图像，利用校正后图像对电池片进行分割处理，获取切割路径，并根据切割路径对太阳片进行切割。

所述S2中的计算坐标校正对照表按照如下方法进行：

S201、提取校正板图像中的所有十字交叉点的坐标，并根据提取的坐标获取原点坐标、像素间距离；

S202、根据获取的原点坐标、像素间距离，获取相邻行和相邻列构成的所有小方格，并通过如下算法计算出双线性插值空间变换的参数；

设(x，y)是相机拍摄图像中小方格顶点象素点坐标，(u，v)该像素点校正后的坐标；

针对每个小方格对应四个顶点的图像坐标(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，(x4,y4)，和其对应的校正后坐标(u1,v1)，(u2,v2)，(ux3,v3)，(u4,v4)，根据公式(1)进行变换：

即：

将(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，(x4,y4)，(u1,v1)，(u2,v2)，(ux3,v3)，(u4,v4)代入上式，即可求得每个小方格的空间变换参数θ1～θ8；

对图像切割区域范围内的每个像素点，根据其所在小方格内的变换参数θ1～θ8：

利用公式(3)求出该点在校正图像中交叉点的坐标；

步骤S203、利用步骤S202的方法完整地计算出图像中每一个像素点校正后对应的坐标，形成坐标校正对照表，并将坐标校正对照表以文件的形式存放在计算机中。

所述步骤S3电池片切割按照如下方法进行：

S301、在重构的图像中分割出电池片图像像素，去除背景，找到中间白色基线，先以最大尺寸进行搜索：根据重构图像的尺寸从极线第一个像素点沿着极线搜索，如果在以极线为对称轴的尺寸范围内有残缺部分继续向下查找，如果在尺寸范围内没有残缺，则确定该搜索内的区域为第一个能切割的区域，重复这个过程，直到极线搜索完成；

S302、完成最大区域的搜索后，在最大尺寸搜索完成后的剩余区域内，按照步骤S301中搜索最大区域的方法，依次完成第二大切割尺寸的搜索，直到不能搜索为止；

S303、记录搜索到的所有切割块的四个坐标，根据搜索到的坐标提取计算机中与该搜索到的坐标对应的校正坐标，并形成横线和竖线，横线从高到低进行排序，竖线从左到右进行排序；

S304、根据排序后的横线和竖线，依据左、右、右、左的循环方式对电池片进行切割。

所述的自制校正板是由激光器在全黑的纸面上绘制出5mm间隔的方格形成的。

一种太阳能电池片智能切割***，包括：

自制校正板：该自制校正板由黑色面纸，该黑色面纸上用激光器绘制有5mm间隔的网格；

摄像机：用于对放到切割平台上的电池片和校正板的图像进行拍摄；

处理器：利用校正板进行图像坐标校正，并将坐标校正对照表进行存储,***进行切割工作时，利用摄像头获取电池片图像，根据存储的坐标校正对照表对图像进行校正，获取校正后图像，并根据校正后图像获取切割路径；

激光切割机：根据处理器获取的切割路径对电池片进行切割。

本发明的有益效果是：直接利用切割***的激光器在校正板上绘制用于校正十字交叉网格，确保校正后图像坐标与切割机机械坐标一致性。通过对摄像机拍摄的太阳能电池基片的图像进行重构，并通过重构的图像获取切割路径，避免了拍摄的图像因扭曲造成的造成误差，有效的提高了切割的精度，达到了电池片切割生产的精度要求。

附图说明

图1是本发明实施例中校正板的图像；

图2是本发明实施例中拍摄到校正板的实际图像；

图3是本发明中摄像机获取校正板中小方格的示意图；

图4为本发明中经过校正处理后校正板中小方格的示意图；

图5是本发明中所要切割的太阳能电池基板与切割路径的示意图；

图6是本发明中切割***的框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”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该特征；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。

实施例

一种太阳能电池片智能切割方法，按照如下方法进行：

S1、校正板图像提取，校正板是由激光打印机打印的全黑色A4纸，将自制的校正板放到切割平台上，用切割平台上的激光器以激光切割机原点为基准在校正板上绘制出长宽5mm的方格，然后通过切割平台上的摄像机对校正板进行拍照，获取校正板的图像如图1所示，而图2为校正板实际的校正板的图像，通过图1和图2看出，获取到的图片存在扭曲，如不对其进行校正，在对电池片进行切割时，就会造成精度上的误差，使切割的精度较低，同时，大大增加切割路径分析的难度；

S2、校正板图像重构，提取摄像机获取的校正板图像中十字交叉点的图像坐标，并根据该十字交叉点的图像坐标与面板实际位置的关系计算出坐标校正对照表，并重构图像，将坐标校正对照表以文件的形式存入计算机；获取的校正板图像如图1所示，提取该图像中如图3所示的小方格的坐标，并根据该坐标校正重构出如图3所示的小方格的坐标；

具体的是按照如下方法进行：

S201、提取校正板图像中的所有十字交叉点的坐标，并根据提取的坐标获取原点坐标、像素间实际距离；

S202、根据获取的原点坐标、像素间距离，获取相邻行和相邻列构成的所有小方格，并通过如下算法计算出空间变换的参数；

设(x，y)是相机拍摄图像中小方格顶点象素点坐标，(u，v)该像素点校正后的坐标；

针对每个小方格对应四个顶点的图像坐标(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，(x4,y4)，和其对应的校正后坐标(u1,v1)，(u2,v2)，(ux3,v3)，(u4,v4)，根据公式(1)进行变换：

即：

将(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，(x4,y4)，(u1,v1)，(u2,v2)，(ux3,v3)，(u4,v4)代入上式，即可求得每个小方格的空间变换参数θ1～θ8；

对图像切割区域范围内的每个像素点，根据其所在小方格内的变换参数θ1～θ8：

利用公式(3)求出该点在校正图像中交叉点的坐标；

步骤S203、利用步骤S202的方法完整地计算出图像中每一个像校正后对应的坐标，形成坐标校正对照表，并将形成坐标校正对照表以文件的形式存放在计算机中。

S3、电池片切割，将所要切割的电池片放入到切割平台上，摄像机对所要切割的电池片进行拍照，获取电池片的坐标，将该电池片的坐标作为校正前坐标，从步骤S2中存入到计算机中的坐标校正对照表获取该电池片坐标对应的校正坐标，重构电池片校正后图像，利用校正后图像对电池片进行分割处理，提取切割路径，并根据切割路径对太阳片进行切割；

按照如下方法进行：

S301、在重构的图像中分割出电池片图像像素，去除背景，找到中间白色基线，先以最大尺寸进行搜索：根据重构图像的尺寸从极线第一个像素点沿着极线搜索，如果在以极线为对称轴的尺寸范围内有残缺部分继续向下查找，如果在尺寸范围内没有残缺，则确定该搜索内的区域为第一个能切割的区域，重复这个过程，直到极线搜索完成；

S302、完成最大区域的搜索后，在最大尺寸搜索完成后的剩余区域内，按照步骤S301中搜索最大区域的方法，依次完成第二大切割尺寸的搜索，直到不能搜索为止；

S303、记录搜索到的所有切割块的四个坐标，形成横线和竖线，横线从高到低进行排序，竖线从左到右进行排序；

S304、根据排序后的横线和竖线，依据左、右、右、左的循环方式对电池片进行切割；

具体的是根据形成的横线和竖线，确定切割路径，并根据所确定的切割路径对太阳能基片进行切割，在切割的过程中，从上到下切割横线，并确保沿着横线贯穿整个电池板，从上到下的横线依次按照从左向右切，下一条横线按从右向左切的方式进行。这样可以大大缩短放置面板的移动距离，提高了切割速度。

竖线从左到右进行，左边竖线切割完成后，切割右边竖线。当遇到横线时跳过整个横线包含有的搜索块，直到电池片边缘，同样地，竖线切割时，也按照从上往下，下一条再从下往上的切割方式进行。

当第二次待切割的基片生成拍摄图像后，提取储存的文件，将(x,y)上的像素值作为对应(u,v)的像素值，将校正数组中的空白区域的值换成对应其左上相邻点的像素值。

一种太阳能电池片智能切割***，包括：

自制校正板：该自制校正板由黑色面纸，该黑色面纸上打印有5mm间隔的方格；

摄像机：用于对放到切割平台上的电池片和校正板的图像进行拍摄；该摄像机具体设置在切割平台的正上方，能够准确的对放置在切割平台上的电池片和校正板进行完整的拍摄，还包括使用日光灯作为光源，节省设备成本。

处理器：在校正时，摄像机将拍摄到的校正板的图像发送给处理器，处理器将校正板图像中小方格的坐标进行校正，得到校正后的坐标，并将校正前后的坐标对应关系进行储存，在切割时，摄像机对电池片进行拍摄，并将拍摄到的电池片的图像发送给处理器，从存储器中读取坐标校正对照表，根据对应关系获取校正后的坐标，并根据校正后坐标分割图像并获取切割路径；

激光切割机：根据处理器获取的切割路径对电池片进行切割。

以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种太阳能电池片智能切割方法，其特征在于，按照如下方法进行：

S1、校正板图像提取，将自制的校正板放到切割平台上，先控制激光器在校正板上绘制十字交叉网格，然后通过切割平台上的摄像机对该自制的校正板进行拍照，获取校正板的图像；

S2、计算坐标校正对照表，提取摄像机获取的校正板图像中十字交叉点的图像坐标，并根据该校正点的图像坐标与其实际位置的关系计算出个坐标点的坐标校正对照表，并将坐标校正对照表以文件的形式存入计算机；

S3、电池片切割，将所要切割的电池片放入到切割平台上，摄像机对所要切割的电池片进行拍照，获取电池片的坐标，将该电池片的坐标作为校正前坐标从步骤S2中存入到计算机中的坐标校正对照表获取该电池片坐标对应的校正坐标，根据该校正坐标获取切割路径，并根据切割路径对太阳片进行切割。

2.根据权利要求1所述一种太阳能电池片智能切割方法，其特征在于，所述S2中的计算坐标校正对照表按照如下方法进行：

S201、提取校正板图像中的所有十字交叉点的坐标，并根据提取的坐标获取原点坐标、像素间距离；

S202、根据获取的原点坐标、像素间距离，获取相邻行和相邻列构成的所有小方格，并通过如下算法计算出双线性插值空间变换的参数；

设(x，y)是相机拍摄图像中小方格顶点象素点坐标，(u，v)该像素点校正后的坐标；

针对每个小方格对应四个顶点的图像坐标(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，(x4,y4)，和其对应的校正后坐标(u1,v1)，(u2,v2)，(ux3,v3)，(u4,v4)，根据公式(1)进行变换：

即：

将(x1,y1)，(x2,y2)，(x3,y3)，(x4,y4)，(u1,v1)，(u2,v2)，(ux3,v3)，(u4,v4)代入上式，即可求得每个小方格的空间变换参数θ1～θ8；

对图像切割区域范围内的每个像素点，根据其所在小方格内的变换参数θ1～θ8：

利用公式(3)求出该点在校正图像中交叉点的坐标；

步骤S203、利用步骤S202的方法完整地计算出图像中每一个像素点校正后对应的坐标，形成坐标校正对照表，并将坐标校正对照表以文件的形式存放在计算机中。

3.根据权利要求1所述一种太阳能电池片智能切割方法，其特征在于，所述步骤S3电池片切割按照如下方法进行：

S301、在重构的图像中分割出电池片图像像素，去除背景，找到中间白色极线，先以最大尺寸进行搜索：根据重构图像的尺寸从极线第一个像素点沿着极线搜索，如果在以极线为对称轴的尺寸范围内有残缺部分继续向下查找，如果在尺寸范围内没有残缺，则确定该搜索内的区域为第一个能切割的区域，重复这个过程，直到极线搜索完成；

S302、完成最大区域的搜索后，在最大尺寸搜索完成后的剩余区域内，按照步骤S301中搜索最大区域的方法，依次完成第二大切割尺寸的搜索，直到不能搜索为止；

S303、记录搜索到的所有切割块的四个坐标，根据搜索到的坐标提取计算机中与该搜索到的坐标对应的校正坐标，并形成横线和竖线，横线从高到低进行排序，竖线从左到右进行排序；

S304、根据排序后的横线和竖线，依据左、右、右、左的循环方式对电池片进行切割。

4.根据权利要求1所述一种太阳能电池片智能切割方法，其特征在于，所述的自制校正板是由激光器在全黑的面纸上绘制出5mm间隔的方格形成的。

5.根据权利要求1所述一种太阳能电池片智能切割***，其特征在于，包括：

自制校正板：该自制校正板为黑色面纸，该黑色面纸上用激光器绘制有5mm间隔的网格；

摄像机：用于对放到切割平台上的电池片和校正板的图像进行拍摄；

处理器：利用校正板进行图像坐标校正，并将坐标校正对照表进行存储,***进行切割工作时，利用摄像头获取电池片图像，根据存储的坐标校正对照表对图像进行校正，获取校正后图像，并根据校正后图像获取切割路径；

激光切割机：根据处理器获取的切割路径对电池片进行切割。