第10期 2017年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)10008704
D0I:10.13462/j.cnki. mmtamt.2017.10.021
No.10 Oct.2017
基于机器视觉的太阳能电池颜色自动分选研究
周奇"，孙智权，赵不贿“，陶鹤鸣”
（江苏大学a.电气信息工程学院；b.工业中心，江苏镇江212013）
摘要：针对硅晶太阳能电池颜色差异，首先设计了一套颜色分选方案，构建了图像采集与自动化单元：并提出了基于彩色机器视觉原理的顽色分选方法，通过对图像分块直方图的计算与比较建立赖色样本库与待检测目标之间的相似关系，并以此作为颜色分选的依据。最后将以往计算整体灰度直方图差异来进行颜色分选的方法相比较，证明了所提方法能够克服色差对分选结果的影响。实验证
明，所提方法在配合系统工作中具有足够的快速性、准确性和稳定性，能够满足实际生产需求。关键词：太阳能电池；机器视觉；图像分块：灰度直方图：颜色分选
中图分类号：TH39；TG506
文献标识码：A
Study of Color Sorting Automatically in Solar Cells Based on Machine Vision
ZHOU Qi", SUN Zhi-quan', ZHAO Bu-hui", TAO He-ming
(a. School of Electrical and Information Engineering;b. Industrial Center,University of Jiangsu,Zhenjiang Jian gsu212013,China)
Abstract: For the quality problem caused by color difference in crystalline solar cells , a project of sorting color is designed . Firstly, image acquisition and automation system is constructed. Then , a method of sor-ting color based on colorful machine vision is proposed : the similarity between the normal cell and the detec-ted one is calculated by segmenting image and the block gray histogram and is used to check the color kind. soaeee better when it comes to cells with color difference. Experiments show that the proposed has sufficient rapidi-ty, accuracy and stability, it is possible to meet the actual production needs.
Key words: solar cell; machine vision; image segmentation; gray histogram; color sorting
0引言
随着全球能源问题的不断升级，人们逐渐将目光转移到可替代传统能源的新能源上。太阳能作为一种新能源，由于具有环保、清洁、可再生等优点而逐渐成为目前可利用的主要新能源之一1。太阳能最典型的利用形式是太阳能发电，而太阳能电池是整个光电转换过程中最为关键的部分[2]。太阳能电池在生产过程中要经历多种工艺处理，其中沉积氮化硅（PECVD)环节[3]，镀膜的厚度与均勾性会对电池片表面颜色分布产生影响，从而出现不同颜色的电池片；为不影响组件的美观度，光伏行业标准中规定：不充许在同一盒中出现跨2个以上颜色等级的电池片。因此有必要根据颜色对电池片进行分选[4]。目前，国外在太阳能电池片颜色分选方面的研究主要是提取电池片整体灰度特征直，再利用线性分类器和神经网络等思想，进行分类器的训练3]，计算复杂度较高；国内主要是从灰度直方图
收稿日期：2017-01-09；修回日期：2017-02-10*基金项目：镇江市重点研发计划（GY2015038）
方面进行研究，通过欧氏距离公式[6]分别计算待检电池片与各颜色标准片之间的灰度直方图差值，根据计算结果，选择灰度直方图最相似的标准片所属颜色作为分选结果68]；这类方法具有简单直观的特点，但由于是从图像整体灰度特征层面进行研究，而忽略了灰度分布的细节：因此，针对同一张电池片内存在两种以上颜色的色差片，往往不能够如实反映颜色相似度9 基于此，本文提出了一种基于彩色图像分块与块单元灰度直方图分析的太阳能电池颜色分选方法，通过图像分块提取块单元图像的HSI颜色空间[10-12]灰度直方图，结合直方图比较结果对电池片进行自动颜色分选。
1系统设计 1.1系统架构
颜色分选系统主要由硬件系统与软件系统组成，其中硬件系统包括图像采集与可执行单元模块，分别负责图像数据的采集以及具体分选动作的执行；软件
作者简介：周奇（1991一），男，江苏邵州人，江苏大学硕士研究生，研究方向为智能检测、机器视觉，（E-mail）zhouxiaguang180@yeah.nel；通讯作者：列
智督179一），男，江苏镇江人，江苏大学实验师，博士生，研究方向为嵌人式，机器视觉，（E-mail）sunclever@ujs.edu.en；赵不万发教据，勇，江苏高淳人，江苏大学教授，博士生导师，研究方向为Peri网、混杂系统、低碳与节能等，（E-mail）xhaobuhui@vji.edu.cn。