CN216847526U - 一种单晶硅棒自动检测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及视觉图像分析技术领域，提供一种单晶硅棒自动检测***，所述***包括：高精度移动模组、采集***、视觉控制器、可编程控制器和移动滑台；所述高精度移动模组沿待检测的硅棒的长度方向布置，所述高精度移动模组上滑动设置移动滑台；所述高精度移动模组外接可编程控制器；所述移动滑台上安装有采集***；所述采集***外接视觉控制器；所述采集***，包括：采集***安装板、晶线检测单元和硅棒尺寸检测单元；所述采集***安装板竖直设置在移动滑台上，所述采集***安装板上开设用于使硅棒通过的开口；所述采集***安装板上设置晶线检测单元和硅棒尺寸检测单元。本实用新型能实现硅棒的自动化检测，提高生产效率、降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及视觉图像分析技术领域，尤其涉及一种单晶硅棒自动检测***。
背景技术
在光伏领域的硅棒完成拉制之后，硅棒的长度通常为1-7米，工人需要根据其几何尺寸以及晶线的状态进行分段划分，分段数据需要被提供给切断机使用，以便对硅棒进行切断处理。
截止到当前，光伏行业内都是通过人工使用卷尺和卡尺等工具，对硅棒进行长度和直径的测量，再进行分段划分，效率极其低下，测量误差较大，且直径测量只能取几个点进行，无法做到全长度范围内的测量。
同时，硅棒表面的四条晶线特征不明显，无法用一种自动检测的方法来有效检测，人工肉眼加上卷尺检测的方式很容易产生较大的测量误差，导致硅棒切断长度不合适甚至导致废料，严重影响实际生产，生产效率较低、成本也较高。
实用新型内容
本实用新型主要解决现有技术的硅棒检测通过人工使用卷尺和卡尺等工具，对硅棒进行长度和直径的测量，再进行分段划分，效率极其低下，测量误差较大等技术问题，提出一种单晶硅棒自动检测***，以实现硅棒的自动化检测，提高生产效率、降低生产成本和误差。
本实用新型提供了一种单晶硅棒自动检测***，包括：高精度移动模组1、采集***3、视觉控制器4、可编程控制器5和移动滑台6；
所述高精度移动模组1沿待检测的硅棒11的长度方向布置，所述高精度移动模组1上滑动设置移动滑台6；所述高精度移动模组1外接可编程控制器5；
所述移动滑台6上安装有采集***3；所述采集***3外接视觉控制器4；
所述采集***3，包括：采集***安装板、晶线检测单元和硅棒尺寸检测单元；
所述采集***安装板竖直设置在移动滑台6上，所述采集***安装板上开设用于使硅棒11通过的开口；
所述采集***安装板上设置晶线检测单元和硅棒尺寸检测单元；
所述晶线检测单元，包括：多组第一工业线阵相机7和第一光源8；多组第一工业线阵相机7和第一光源8依次设置在开口的上方，并使第一工业线阵相机7和第一光源8均朝向开口；
所述硅棒尺寸检测单元，包括：第一尺寸检测结构和/或第二尺寸检测结构；
所述第一尺寸检测结构，包括：第二光源10和两个第二工业线阵相机9；所述第二光源10设置在开口的一侧，两个第二工业线阵相机9对应设置在开口的另一侧；两个第二工业线阵相机9上下对应设置；
所述第二尺寸检测结构，包括：至少一组激光测径仪发射器13和激光测径仪接收器14；所述激光测径仪发射器13设置在开口的一侧，所述激光测径仪接收器14设置在开口的另一侧。
优选的，所述移动滑台6上通过支撑立柱2安装有采集***3。
优选的，所述第一工业线阵相机7通过相机支架安装在采集***安装板上，且第一工业线阵相机7与采集***安装板非平行；
每个第一工业线阵相机7的镜头高出对应的第一光源8。
优选的，所述晶线检测单元，包括：三组第一工业线阵相机7和第一光源8；
三个第一光源8位于开口的正上方和两侧，且三个第一光源8之间连接；
每个第一工业线阵相机7位于对应的第一光源8的上方。
优选的，所述第二尺寸检测结构，包括：两组激光测径仪发射器13和激光测径仪接收器14；两个激光测径仪发射器13上下对应设置；两个激光测径仪接收器14上下对应设置。
本实用新型提供的一种单晶硅棒自动检测***，高精度移动模组带动采集***移动，通过光源和相机布局实现对硅棒的扫描检测，最终能根据多个相机和激光测径仪采集的图像或数据，传递到上位机，由上位机分析出硅棒在全长度范围内的直径数值、晶线状态和长度信息，从而提供有效的数据给后续工序使用，完全替代人工检测作业。本实用新型结合自动化的图像、激光扫描分析手段，对硅棒进行全范围内自动扫描检测，通过可编程控制器控制高精度移动模组，带动多台线阵相机以及激光测径仪对硅棒进行全长范围内的扫描，最终得到硅棒完整的特征图像，从而由上位机进行尺寸分析，能够实现硅棒的自动化检测，提高生产效率、降低生产成本和误差。
附图说明
图1是本实用新型提供的单晶硅棒自动检测***的结构示意图；
图2是图1的部分放大图；
图3是本实用新型提供的采集***的布置示意图；
图4是硅棒的结构示意图(正面)；
图5是硅棒的结构示意图(端面)；
图6是相机、光源与硅棒之间的布局示意图(正面)；
图7是相机、光源与硅棒之间的布局示意图(端面)。
附图标记：1、高精度移动模组；2、支撑立柱；3、采集***；4、视觉控制器；5、可编程控制器；6、移动滑台；7、第一工业线阵相机；8、第一光源；9、第二工业线阵相机；10、第二光源；11、硅棒；12、硅棒运输车；13、激光测径仪发射器；14、激光测径仪接收器。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
如图1所示，本实用新型实施例提供的单晶硅棒自动检测***，包括：高精度移动模组1、采集***3、视觉控制器4、可编程控制器5和移动滑台6；
所述高精度移动模组1沿待检测的硅棒11的长度方向布置，所述硅棒11通过硅棒运输车12进行运输和支撑。
所述高精度移动模组1上滑动设置移动滑台6；所述高精度移动模组1外接可编程控制器5；
所述移动滑台6上安装有采集***3，具体的，所述移动滑台6上通过支撑立柱2安装有采集***3。所述采集***3外接视觉控制器4；
如图2-3所示，所述采集***3，包括：采集***安装板、晶线检测单元和硅棒尺寸检测单元；
所述采集***安装板竖直设置在移动滑台6上，所述采集***安装板上开设用于使硅棒11通过的开口；
所述采集***安装板上设置晶线检测单元和硅棒尺寸检测单元；
所述晶线检测单元，包括：多组第一工业线阵相机7和第一光源8；多组第一工业线阵相机7和第一光源8依次设置在开口的上方，并使第一工业线阵相机7和第一光源8均朝向开口。如图4-7所示，第一工业线阵相机7通过相机支架安装在采集***安装板上，且第一工业线阵相机7与采集***安装板非平行(非竖直安装，第一工业线阵相机7与竖直方向具有夹角)；每个第一工业线阵相机7的镜头高出对应的第一光源8，防止第一光源8遮挡。第一工业线阵相机7的倾斜角度为α(从硅棒侧面方向来看)，α大小可根据第一工业线阵相机7与硅棒11之间的距离确定。附图中相机光源位置属于代表性示意，三组第一工业线阵相机7和第一光源8均采用此种布局方案(与竖直方向具有α倾角)，能够使第一工业线阵相机7与第一光源8更好的匹配来采集晶线图像。通过此种布局，可以获得较好的晶线扫描效果，晶线非常亮，而其他没有晶线的区域比较黑，对比非常明显。
在本实施例中，具体的，所述晶线检测单元，包括：三组第一工业线阵相机7和第一光源8；三个第一光源8位于开口的正上方和两侧，且三个第一光源8之间连接；每个第一工业线阵相机7位于对应的第一光源8的上方。第一工业线阵相机7与第一光源8相配合，主要拍摄硅棒11上的晶线图像。
所述硅棒尺寸检测单元，包括：第一尺寸检测结构和/或第二尺寸检测结构；所述第一尺寸检测结构通过相机加光源扫描方式实现。第二尺寸检测结构是通过激光扫描方式实现。
所述第一尺寸检测结构，包括：第二光源10和两个第二工业线阵相机9；所述第二光源10设置在开口的一侧，两个第二工业线阵相机9对应设置在开口的另一侧；两个第二工业线阵相机9上下对应设置。第二工业线阵相机9与第二光源10配合，实现硅棒11外廓图像采集。其中，第一工业线阵相机7、第一光源8、第二工业线阵相机9和第二光源10均以硅棒11轴线为圆心呈圆周分布状态。
所述第二尺寸检测结构，包括：至少一组激光测径仪发射器13和激光测径仪接收器14；所述激光测径仪发射器13设置在开口的一侧，所述激光测径仪接收器14设置在开口的另一侧。
在本实施例中，所述第二尺寸检测结构，包括：两组激光测径仪发射器13和激光测径仪接收器14；两个激光测径仪发射器13上下对应设置；两个激光测径仪接收器14上下对应设置。
激光测径仪发射器13和激光测径仪接收器14形成激光测径仪，可以由多组同规格或不同规格的激光测径仪配合使用，实现硅棒11外廓数据采集。具体的，所述激光测径仪发射器13和激光测径仪接收器14靠近开口，第二光源10位于激光测径仪发射器13的外侧，第二工业线阵相机9位于激光测径仪接收器14的外侧。
另外，可编程控制器5通过I/O端口与第一光源8和第二光源10连接，实现对第一光源8和第二光源10的控制。视觉控制器4通过GIGE网络端口与第一工业线阵相机7和第二工业线阵相机9连接，实现控制第一工业线阵相机7和第二工业线阵相机9采集图像。视觉控制器4通过I/O端口与激光测径仪发射器13和激光测径仪接收器14连接，实现对激光测径仪发射器13和激光测径仪接收器14的控制。
本实用新型单晶硅棒自动检测***的工作原理，可编程控制器5控制高精度移动模组1使移动滑台6在初始原点位置与硅棒11尾部之间往返，移动滑台6带动支撑立柱2、采集***安装板和采集***3移动，同时视觉控制器4开启第一光源8和第二光源10。在移动滑台6移动的同时，视觉控制器4控制晶线检测单元的第一工业线阵相机7采集一个完整运动周期的图像数据，视觉控制器4控制第一尺寸检测结构和/或第二尺寸检测结构采集一个完整运动周期的数据；根据采集***3采集的数据，上位机进行图像处理。由上位机计算出硅棒在全长度范围内的直径数值、晶线状态和长度信息，进而对硅棒进行相应的分段划分，从而提供有效的数据给后续工序使用，完全替代人工检测作业。本实用新型结合自动化的图像、激光扫描分析手段，对硅棒进行全范围内自动扫描检测，通过可编程控制器控制高精度移动模组，带动多台线阵相机以及激光测径仪对硅棒进行全长范围内的扫描，最终得到硅棒完整的特征图像，从而由上位机进行尺寸分析，能够实现硅棒的自动化检测，提高生产效率、降低生产成本和误差。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种单晶硅棒自动检测***，包括：上位机；其特征在于，所述单晶硅棒自动检测***还包括：高精度移动模组(1)、采集***(3)、视觉控制器(4)、可编程控制器(5)和移动滑台(6)；
所述高精度移动模组(1)沿待检测的硅棒(11)的长度方向布置，所述高精度移动模组(1)上滑动设置移动滑台(6)；所述高精度移动模组(1)外接可编程控制器(5)；
所述移动滑台(6)上安装有采集***(3)；所述采集***(3)外接视觉控制器(4)；
所述采集***(3)，包括：采集***安装板、晶线检测单元和硅棒尺寸检测单元；
所述采集***安装板竖直设置在移动滑台(6)上，所述采集***安装板上开设用于使硅棒(11)通过的开口；
所述采集***安装板上设置晶线检测单元和硅棒尺寸检测单元；
所述晶线检测单元，包括：多组第一工业线阵相机(7)和第一光源(8)；多组第一工业线阵相机(7)和第一光源(8)依次设置在开口的上方，并使第一工业线阵相机(7)和第一光源(8)均朝向开口；
所述硅棒尺寸检测单元，包括：第一尺寸检测结构和/或第二尺寸检测结构；
所述第一尺寸检测结构，包括：第二光源(10)和两个第二工业线阵相机(9)；所述第二光源(10)设置在开口的一侧，两个第二工业线阵相机(9)对应设置在开口的另一侧；两个第二工业线阵相机(9)上下对应设置；
所述第二尺寸检测结构，包括：至少一组激光测径仪发射器(13)和激光测径仪接收器(14)；所述激光测径仪发射器(13)设置在开口的一侧，所述激光测径仪接收器(14)设置在开口的另一侧。
2.根据权利要求1所述的单晶硅棒自动检测***，其特征在于，所述移动滑台(6)上通过支撑立柱(2)安装有采集***(3)。
3.根据权利要求1或2所述的单晶硅棒自动检测***，其特征在于，所述第一工业线阵相机(7)通过相机支架安装在采集***安装板上，且第一工业线阵相机(7)与采集***安装板非平行；
每个第一工业线阵相机(7)的镜头高出对应的第一光源(8)。
4.根据权利要求3所述的单晶硅棒自动检测***，其特征在于，所述晶线检测单元，包括：三组第一工业线阵相机(7)和第一光源(8)；
三个第一光源(8)位于开口的正上方和两侧，且三个第一光源(8)之间连接；
每个第一工业线阵相机(7)位于对应的第一光源(8)的上方。
5.根据权利要求4所述的单晶硅棒自动检测***，其特征在于，所述第二尺寸检测结构，包括：两组激光测径仪发射器(13)和激光测径仪接收器(14)；两个激光测径仪发射器(13)上下对应设置；两个激光测径仪接收器(14)上下对应设置。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116026264A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-04-28 | 扬州晶樱光电科技有限公司 | 一种单多晶硅棒检测装置 |
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2021
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| CN116026264A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-04-28 | 扬州晶樱光电科技有限公司 | 一种单多晶硅棒检测装置 |
| CN116026264B (zh) * | 2023-01-05 | 2023-09-26 | 扬州晶樱光电科技有限公司 | 一种单多晶硅棒检测装置 |
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Assignee: YINUO (DALIAN) TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: Dalian Naishi Technology Co.,Ltd. Contract record no.: X2024980002528 Denomination of utility model: A Single Crystal Silicon Rod Automatic Detection System Granted publication date: 20220628 License type: Common License Record date: 20240306 |