一种太阳能电池片自动下料机及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池片设备和控制方法，具体是指一种太阳能电池片自动下料机及其控制方法。

背景技术

当花篮里面的电池片经过制绒工艺机各个槽体后，部分电池片会出现破碎情况，此时，碎片很容易和相邻的OK电池片因为槽体里面的液体而黏合在一起，形成带水电池片。在下料端，因为没有持续有效的检测方法，带水电池片很容易流入扩散工序，在扩散的炉管内经过高温后，带水电池片携带的水分受热蒸发，形成水蒸气，从而烧伤炉管内其它电池片。

目前，在制绒机下料端的下料机，一般均包括机体以及设置在机体上的控制器、取料装置和升降平台，控制器用于控制取料装置和升降平台，取料装置将制绒机下料口的带有电池片的花篮取下输送给升降平台，花篮经升降平台后通过输送机构出料，现有下料机对花篮内的带水电池片进行检出主要靠人工，没有对花篮内带水电池片进行持续有效检测的设备，不但效率低下，浪费大量的人力资源，而且导致大量带水电池片流入扩散工序。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种太阳能电池片自动下料机，该下料机能够实现花篮内带水电池片的自动检测。

本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种太阳能电池片自动下料机，用于对制绒机制绒后输出的花篮进行下料，所述下料机包括机体以及设置在机体上的控制器、取料装置和升降平台，控制器控制取料装置和升降平台动作，其特征在于：所述下料机还具有检测装置，所述检测装置为安装在机体上的相机，相机面对升降平台，所述相机在控制器通过操控升降平台带动花篮移动至相机对面的视野中间时对花篮内的电池片进行拍照，获得花篮内电池片的数量，并且将获得的电池片的数量传输给所述的控制器，所述控制器将接收到的电池片的数量与预存在控制器内花篮应有的电池片的数量进行比较，如果获得的电池片的数量等于预存的电池片的数量，则说明花篮内没有带水电池片，判定结果为OK，如果获得的电池片的数量小于预存的电池片的数量，则说明花篮内有带水电池片，判定结果为NG，从而实现对制绒下料花篮内带水电池片的自动检测。

带水电池片的形成，主要是装满电池片的花篮在经过制绒工艺机的各个槽体时，某些电池片破损后的碎片通过液体和其它电池片粘在一起的现象。通过现场长时间观察发现，带水电池片的形成，一定伴随有电池片破损的情况发生，而90％情况下的电池片破损后，花篮杆是支撑不住破损的电池片，即电池片会脱落，从而造成花篮内的某个位置缺片，此时，通过相机检测并统计电池片的数量就可以将带水电池片检测出来。

本发明的太阳能电池片自动下料机通过安装作为检测装置的相机，填补了“带水电池片自动检测”的空白，实现了实时不间断的自动检测，阻断了大量带水电池片流入扩散工序的情况。检测装置能够代替人工对花篮内的带水电池片情况进行稳定有效的检出，并且检出效率高，节省大量的人力成本。

本发明中，所述下料机还包括设于所述机体的第一输送机构和第二输送机构，所述第一输送机构和第二输送机构均位于所述升降平台下方，两者平行设置，如果判定结果为OK，则控制器控制所述升降平台下料至所述第一输送机构内；如果判定结果为NG，则控制器控制所述升降平台下料至所述第二输送机构内。

本发明的下料机设置有第一输送机构和第二输送机构，当检测装置检测的花篮内电池片的数量与预设的数量相等时，通过第一输送机构输送升降平台上的带有电池片的花篮；当检测装置检测的花篮内电池片的数量与预设的数量不相等时，通过第二输送机构输送升降平台上的带有电池片的花篮。

相机在拍照过程中，容易出现图像过曝的问题。图像过曝是因为花篮四周镂空，当光源从相机侧发出后，光线穿过电池片间隙以及花篮后，照射到自动化的表面，并原路返回到相机，造成图像的过曝，影响电池片边缘的识别。针对图像过曝的情况，本发明第一种解决方式为：所述相机的拍摄角度向上倾斜，与水平面之间具有30°的夹角。

采用相机倾斜的方式拍照，即相机的拍摄角度和花篮在垂直方向上不再平行，呈现30°左右的角度，从而阻断了光源的光线通过电池片间隙照射到设备表面再返回到相机的路径，使得图像中只存在由电池片边缘反射的光线，便于后续软件对电池片边缘的识别和判断。

第二种解决方式为：在所述升降平台位于所述花篮后方的竖向表面上贴装有黑色吸光布，所述相机的拍摄角度呈水平方向。

本发明中，所述相机与所述黑色吸光布之间的距离为650mm-700mm。

采用花篮后面的设备表面贴装黑色吸光布的方式，通过增加吸光布，可以将通过电池片间隙到达吸光布的光线吸收掉，使得图像中只存在由电池片边缘反射的光线，便于后续软件对电池片边缘的识别和判断。

本发明的目的之二是提供上述太阳能电池片自动下料机的控制方法。

本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：太阳能电池片自动下料机的控制方法，其特征在于：所述控制方法通过控制器控制取料装置、升降平台和相机动作，当控制器通过操控升降平台带动花篮移动至相机对面的视野中间时，使用相机对花篮内的电池片进行拍照，获得花篮内电池片的数量，并且将获得的电池片的数量传输给所述的控制器，所述控制器将接收到的电池片的数量与预存在控制器花篮应有的电池片的数量进行比较，如果获得的电池片的数量等于预存的电池片的数量，则说明花篮内没有带水电池片，判定结果为OK，如果获得的电池片的数量小于预存的电池片的数量，则说明花篮内有带水电池片，判定结果为NG，实现花篮内带水电池片的自动检测。

本发明中，所述相机对花篮内的电池片进行拍照，获得花篮内电池片的数量，并进行是否存在带水电池片的判断分两步来实现：

首先当花篮下半部分移动至相机视野中间时，控制器通知花篮正前面的相机进行第一次拍照，并且将第一次拍照获得的电池片数量传输给控制器，控制器将接收到的电池片的数量与预存在控制器内花篮应有的电池片的一半的数量进行比较，如果获得的电池片的数量等于预存的电池片的一半数量，则说明花篮的下半部分没有带水电池片，判定结果为OK，如果获得的电池片的数量小于预存的电池片的一半数量，则说明花篮的下半部分有带水电池片，判定结果为NG；

下半部分检测完成后，控制器控制花篮继续下降，当花篮上半部分移动至相机视野中间时，控制器通知花篮正前面的相机进行第二次拍照，并且将第二次拍照获得的电池片数量传输给控制器，控制器将接收到的电池片的数量与预存在控制器内花篮应有的电池片的一半的数量进行比较，如果获得的电池片的数量等于预存的电池片的一半数量，则说明花篮的上半部分没有带水电池片，判定结果为OK，如果获得的电池片的数量小于预存的电池片的一半数量，则说明花篮的上半部分有带水电池片，判定结果为NG；

上下两次检测完成后，控制器再对两次结果做整体判断，如果两次判定结果都是OK，则整个花篮判定为OK，只要有一次判定为NG，则整个花篮判定为NG。

相机在拍照过程中，容易出现图像虚焦的问题。图像虚焦是因为花篮内50片电池片组成了一个180mm*240mm的了检测视野，加之镜头的精深很小，造成了240mm方向上，两侧的电池片不在镜头焦距内，在图像上出现模糊的情况，导致电池片数量容易误判。

针对图像虚焦的情况，利用相机VisionPro软件里面的CogSobelEdgeTool工具进行，图像边界增强处理，消除图像模糊。

本发明中，所述第一次拍照时，首选对拍摄的图像中电池片边缘图像出现的虚焦情况用相机里的CogSobelEdgeTool工具进行图像增强，并生成电池片边缘的二值图像，然后对二值图像利用相机里的CogCaliperTool工具对图像中的电池片边缘进行数量识别，从而获得拍照的电池片数量；所述第二次拍照时，首选对拍摄的图像中电池片边缘图像出现的虚焦情况用相机里的CogSobelEdgeTool工具进行图像增强，并生成电池片边缘的二值图像，然后对二值图像利用相机里的CogCaliperTool工具对图像中的电池片边缘进行数量识别，从而获得拍照的电池片数量。

其中，对二值图像利用相机里的CogCaliperTool工具对图像中的电池片边缘进行数量识别，从而获得拍照的电池片数量的具体步骤如下：

1、利用CogCaliperTool工具对输入的二值图像进行图像分析区域框定，在二值图像中框定包含电池片的区域作为电池片框定区域，框定区域的投影方向与电池片的边缘保持平行；

2、利用CogCaliperTool工具对电池片框定区域创建投影图像；

3、利用CogCaliperTool工具检测二值图像中电池片边缘与投影图像相平行的边缘线的数量，该边缘线数量即为电池片的数量。

本发明还可以做如下改进：如果判定结果为NG，则控制器立即发出对NG花篮进行带水电池片中碎片清理的指令，以及进行花篮缺片补片的指令。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明太阳能电池片自动下料机的结构示意图；

图2为本发明太阳能电池片自动下料机与制绒机配合使用时的使用状态参考图；

图3为本发明太阳能电池片自动下料机中相机倾斜安装的放大结构示意图；

图4为本发明太阳能电池片自动下料机的控制方法的流程图；

图5为本发明太阳能电池片自动下料机的控制方法中CogCaliperTool工具对电池片边缘进行数量识别的流程图；

图6为本发明太阳能电池片自动下料机的控制方法中CogCaliperTool工具对电池片边缘进行数量识别的原理示意图；

图7为本发明太阳能电池片自动下料机中花篮内的电池片OK的结构示意图；

图8为本发明太阳能电池片自动下料机中花篮内的电池片存在断片的结构示意图；

图9为本发明太阳能电池片自动下料机中花篮内的电池片存在带水片的结构示意图。

图中：1、机体；2、机械手；3、升降平台；4、相机；5、花篮；6、吸光布。

具体实施方式

如图1、图2所示的太阳能电池片自动下料机，用于对制绒机制绒后输出的花篮进行下料，下料机包括机体1以及设置在机体1上的控制器、取料装置、升降平台3和检测装置，控制器控制取料装置、升降平台3和检测装置动作，取料装置为机械手2，检测装置为相机4，相机4面对升降平台3，位于花篮5对面，在升降平台3位于花篮5后方的竖向表面上贴装有黑色吸光布6，相机4的拍摄角度呈水平方向，相机4与黑色吸光布6之间的距离为680mm，相机4与黑色吸光布6之间的距离也可以在650mm-700mm范围内取值。

相机4在控制器通过操控升降平台3带动花篮5移动至相机4对面的视野中间时对花篮5内的电池片进行拍照，获得花篮5内电池片的数量，并且将获得的电池片的数量传输给控制器，控制器将接收到的电池片的数量与预存在控制器内花篮5应有的电池片的数量进行比较，如果获得的电池片的数量等于预存的电池片的数量，则说明花篮5内没有带水电池片，判定结果为OK，如果获得的电池片的数量小于预存的电池片的数量，则说明花篮5内有带水电池片，判定结果为NG，从而实现对制绒下料花篮5内带水电池片的自动检测。

本实施例中，如果不用黑色吸光布6，则需要相机4的拍摄角度向上倾斜，与水平面之间具有30°的夹角，以解决相机4拍照中出现的图像过曝的问题，此时相机4如图3所示。

本实施例中，下料机还具有第一输送机构和第二输送机构，第一输送机构和第二输送机构均位于升降平台3下方，两者平行设置，如果判定结果为OK，则控制器控制升降平台3下料至第一输送机构内；如果判定结果为NG，则控制器控制升降平台3下料至第二输送机构内。

上述太阳能电池片自动下料机的控制方法的框图如图4所示，通过控制器控制取料装置、升降平台3和相机4动作，当控制器通过操控升降平台3带动花篮5移动至相机4对面的视野中间时，使用相机4对花篮5内的电池片进行拍照，获得花篮5内电池片的数量，并且将获得的电池片的数量传输给控制器，控制器将接收到的电池片的数量与预存在控制器花篮5应有的电池片的数量进行比较，如果获得的电池片的数量等于预存的电池片的数量，则说明花篮5内没有带水电池片，判定结果为OK，如果获得的电池片的数量小于预存的电池片的数量，则说明花篮5内有带水电池片，判定结果为NG，，通过相机4即可检测并统计花篮5内电池片的数量、判断是否存在带水电池片，实现花篮5内带水电池片的自动检测。

当制绒下料机械手2将花篮5从制绒机出料口取走，并以垂直的姿态放置到升降平台3后，控制器通过控制升降平台3带着花篮5向下移动。

首先当花篮5下半部分移动至相机4视野中间时，控制器通知花篮5正前面的相机4进行第一次拍照，第一次拍照时，首选对拍摄的图像中电池片边缘图像出现的虚焦情况用相机4里的CogSobelEdgeTool工具进行图像增强，并生成电池片边缘的二值图像，然后对二值图像利用相机4里的CogCaliperTool工具的“查找边缘”功能，对图像中的电池片边缘进行数量识别，从而获得拍照的电池片数量，并且将第一次拍照获得的电池片数量传输给控制器，控制器将接收到的电池片的数量与预存在控制器内花篮5应有的电池片的一半的数量50片进行比较，如果获得的电池片的数量等于预存的电池片的一半数量，也为50片，则说明花篮5的下半部分没有带水电池片，判定结果为OK，如果获得的电池片的数量小于预存的电池片的一半数量，小于50片，则说明花篮5的下半部分有带水电池片，判定结果为NG；

下半部分检测中，利用相机4里的CogCaliperTool工具的“查找边缘”功能，对图像中的电池片边缘进行数量识别，从而获得拍照的电池片数量的具体流程和原理如图5、图6所示，具体过程为：

1、利用CogSobelEdgeTool工具产生电池片边缘的二值图像；

2、利用CogCaliperTool工具对输入的二值图像进行图像分析区域框定，在二值图像中框定包含电池片的区域作为电池片框定区域，框定区域的投影方向与电池片的边缘保持平行；

3、利用CogCaliperTool工具对电池片框定区域创建投影图像；

4、利用CogCaliperTool工具对投影图像进行边缘筛选，消除投影图像的噪声；

5、利用CogCaliperTool工具检测二值图像中电池片边缘与投影图像相平行的边缘线的数量，该边缘线数量即为电池片的数量。其中步骤4也可以省略。

下半部分检测完成后，控制器通过升降平台3控制花篮5继续下降，当花篮5上半部分移动至相机4视野中间时，控制器通知花篮5正前面的相机4进行第二次拍照，第二次拍照时，首选对拍摄的图像中电池片边缘图像出现的虚焦情况用相机4里的CogSobelEdgeTool工具进行图像增强，并生成电池片边缘的二值图像，然后对二值图像利用相机4里的CogCaliperTool工具的“查找边缘”功能，对图像中的电池片边缘进行数量识别，从而获得拍照的电池片数量，并且将第二次拍照获得的电池片数量传输给控制器，控制器将接收到的电池片的数量与预存在控制器内花篮5应有的电池片的一半的数量50片进行比较，如果获得的电池片的数量等于预存的电池片的一半数量，也为50片，则说明花篮5的上半部分没有带水电池片，判定结果为OK，如果获得的电池片的数量小于预存的电池片的一半数量，小于50片，则说明花篮5的上半部分有带水电池片，判定结果为NG；

上半部分检测中，利用相机4里的CogCaliperTool工具的“查找边缘”功能，对图像中的电池片边缘进行数量识别，从而获得拍照的电池片数量的过程与下半部分检测相同。

上下两次检测完成后，控制器再对两次结果做整体判断，如果两次判定结果都是OK，则整个花篮5判定为OK，花篮5送入OK轨道，只要有一次判定为NG，则整个花篮5判定为NG，花篮5送入NG轨道。

控制器获得判定结果后，选择是否将花篮5送入NG轨道，如果将花篮5送入NG轨道，则控制器立即发出对NG花篮5进行带水电池片中碎片清理的指令，以及进行花篮5缺片补片的指令。

图7为花篮内的电池片OK的结构示意图，花篮5判定为OK。图8为花篮内的电池片存在断片的情况，图9为花篮内的电池片存在带水片的情况，这两种情况花篮5判定结果均为NG。

本发明投入使用后，能有效阻止带水电池片流入扩散工序，大大降低扩散工序生成烧伤片的数量。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。