圖像識別裝置及利用所述裝置的電池陣焊接系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種圖像識別裝置，其在經(jīng)采集的采集圖像中識別出將銀導(dǎo)線焊接在銀箔表面上的焊點(diǎn)，所述采集圖包括至少一個(gè)對應(yīng)于所述銀箔的第一區(qū)域和至少一個(gè)對應(yīng)于所述銀導(dǎo)線的第二區(qū)域，包括：灰度值獲取單元，其獲取所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中各像素的灰度值；特征提取單元，其基于所述第一區(qū)域中各像素的灰度值，獲取所述第一區(qū)域的特征點(diǎn)；及焊點(diǎn)確定單元，其根據(jù)所述第二區(qū)域中各像素的灰度值在所述第二區(qū)域中找尋所述焊點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像識別裝置基于銀箔與銀導(dǎo)線之間的灰度差異進(jìn)行識別，在銀箔的質(zhì)點(diǎn)周圍找尋引導(dǎo)線所在位置，并最終確定焊點(diǎn)，由此可方便、快速地自動(dòng)識別焊點(diǎn)位置。
【專利說明】圖像識別裝置及利用所述裝置的電池陣焊接系統(tǒng)
[0001]_
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及圖像識別領(lǐng)域，尤其涉及一種視覺圖像識別裝置，用于實(shí)現(xiàn)太陽能電池陣的自動(dòng)焊接。
【背景技術(shù)】
[0003]國內(nèi)空間用太陽能電池陣的零部件焊接基本都采用人工焊接，采用人工定位方式利用電阻點(diǎn)焊在太陽翼帆板背面銀箔上焊接銀導(dǎo)線，由人眼瞄準(zhǔn)焊點(diǎn)后再控制操作盒移動(dòng)焊接機(jī)構(gòu)，每個(gè)焊點(diǎn)都需要重復(fù)粗調(diào)、瞄準(zhǔn)、微調(diào)、試下壓再微調(diào)這一過程才能準(zhǔn)確移動(dòng)到焊點(diǎn)的正上方。
[0004]這種方法耗時(shí)效率低，完成一塊銀箔上焊點(diǎn)的焊接大約需要2分鐘的時(shí)間，極大的影響了生產(chǎn)進(jìn)度。同時(shí)由于太陽能電池陣表面導(dǎo)線、元器件數(shù)量多，人工長時(shí)間焊接容易疲勞，所以焊接質(zhì)量得不到很好保障。
[0005]因此，業(yè)界需要一種用于太陽能電池陣自動(dòng)焊接系統(tǒng)的圖像識別模塊，以期可定位快速準(zhǔn)確，能高效完成太陽能電池陣表面電子元器件的可靠焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決太陽能電池陣人工定位焊接效率低下、可靠性低的問題，采取自動(dòng)定位方式對焊點(diǎn)進(jìn)行定位。由于焊點(diǎn)的隨機(jī)分布性，不可能事先給出準(zhǔn)確的位置(坐標(biāo))信息，須采用機(jī)器視覺對焊點(diǎn)的坐標(biāo)位置進(jìn)行識別。本發(fā)明提供了圖像識別技術(shù)，操作人員不需對焊點(diǎn)反復(fù)調(diào)試、瞄準(zhǔn)，提高了操作的效率和可靠性。
[0007]本發(fā)明的一種圖像識別裝置，其在經(jīng)采集的采集圖像中識別出將銀導(dǎo)線焊接在銀箔表面上的焊點(diǎn)，所述采集圖包括至少一個(gè)對應(yīng)于所述銀箔的第一區(qū)域和至少一個(gè)對應(yīng)于所述銀導(dǎo)線的第二區(qū)域。所述圖像識別裝置包括:灰度值獲取單元，其獲取所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中各像素的灰度值；特征提取單元，其基于所述第一區(qū)域中各像素的灰度值，獲取所述第一區(qū)域的特征點(diǎn)；及焊點(diǎn)確定單元，其根據(jù)所述第二區(qū)域中各像素的灰度值在所述第二區(qū)域中找尋所述焊點(diǎn)。
[0008]優(yōu)選地，所述灰度值獲取單元對所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的各像素的灰度值進(jìn)行灰度變換，以增強(qiáng)所述第一區(qū)域中各像素的灰度值與所述第二區(qū)域中各像素的灰度值之間的差異，并且，所述灰度值獲取單元減小所述第一區(qū)域中各像素的灰度值，并且增大所述第二區(qū)域中各像素的灰度值。
[0009]優(yōu)選地，所述特征提取單元，根據(jù)第一預(yù)定灰度值，確定所述第一區(qū)域的像素面積，從而確定出所述第一區(qū)域的面積區(qū)域；且獲得所述第一區(qū)域的面積區(qū)域的質(zhì)心，作為所述特征點(diǎn)。
[0010]作為上述裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述特征提取單元，對所述采集圖像進(jìn)行區(qū)域分割，并且從各分割區(qū)域的起始像素進(jìn)行區(qū)域生長，其中所述區(qū)域生長準(zhǔn)則為，當(dāng)像素的灰度值超過預(yù)定生長閾值時(shí)，則進(jìn)行區(qū)域生長，當(dāng)像素的灰度值低于預(yù)定生長閾值時(shí)，則即停止生長；且篩選所述生長得到的區(qū)域，并對篩選結(jié)果進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)，以確定所述第一區(qū)域的面積區(qū)域。
[0011]優(yōu)選地，所述焊點(diǎn)確定單元的所述基于所述特征點(diǎn)包括以所述特征點(diǎn)的橫坐標(biāo)點(diǎn)或縱坐標(biāo)點(diǎn)為基準(zhǔn)。
[0012]作為上述裝置的一種優(yōu)選方案，所述焊點(diǎn)確定單元中，在以所述橫坐標(biāo)點(diǎn)為基準(zhǔn)的情況下，沿縱坐標(biāo)軸在縱坐標(biāo)遍歷范圍內(nèi)進(jìn)行縱坐標(biāo)遍歷，比較某一縱坐標(biāo)周圍預(yù)定縱坐標(biāo)范圍(Ml)內(nèi)的縱坐標(biāo)所在像素與所述某一縱坐標(biāo)所在像素的灰度值；若灰度值的差超過設(shè)定閾值，則代表所述某一縱坐標(biāo)所在像素有灰度突變，并且該縱坐標(biāo)與所述作為基準(zhǔn)的橫坐標(biāo)點(diǎn)所確定所在像素為突變點(diǎn)；對所述突變點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，其中，當(dāng)所述突變點(diǎn)的計(jì)數(shù)到達(dá)某一預(yù)定值時(shí)，則將該突變點(diǎn)所對應(yīng)的縱坐標(biāo)點(diǎn)與所述橫坐標(biāo)點(diǎn)確定為所述焊點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)。
[0013]作為上述裝置的另一種優(yōu)選方案，所述焊點(diǎn)確定單元中，在以所述縱坐標(biāo)點(diǎn)為基準(zhǔn)的情況下，沿橫坐標(biāo)軸在縱坐標(biāo)遍歷范圍內(nèi)進(jìn)行橫坐標(biāo)遍歷，比較某一橫坐標(biāo)周圍預(yù)定縱坐標(biāo)范圍(M2)內(nèi)的橫坐標(biāo)所在像素與所述某一橫坐標(biāo)所在像素的灰度值；若灰度值的差超過設(shè)定閾值，則代表所述某一橫坐標(biāo)所在像素有灰度突變，并且該橫坐標(biāo)與所述作為基準(zhǔn)的縱坐標(biāo)點(diǎn)所確定所在像素為突變點(diǎn)；對所述突變點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，其中，當(dāng)所述突變點(diǎn)的計(jì)數(shù)到達(dá)某一預(yù)定值時(shí)，則將該突變點(diǎn)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)點(diǎn)與所述作為基準(zhǔn)的縱坐標(biāo)點(diǎn)確定為所述焊點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明的另一方面為一種太陽能電池陣的焊接系統(tǒng)，包括:圖像采集模塊，其用于采集需要焊接的銀導(dǎo)線和銀箔的圖像；圖像識別模塊，其接收所述圖像采集模塊所采集的采集圖像，并識別出銀導(dǎo)線焊接在銀箔表面上的焊點(diǎn)，并且所述圖像識別模塊如前述圖像識別裝置；焊接機(jī)構(gòu)，其在所述焊點(diǎn)處對所述銀導(dǎo)線和所述銀箔進(jìn)行焊接；及運(yùn)動(dòng)控制模塊，其根據(jù)所述圖像識別模塊所識別出的焊點(diǎn)，控制所述焊接機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到所述焊點(diǎn)所在位置，完成所述焊點(diǎn)的焊接。
[0015]作為上述發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖像采集模塊包括低角度光源，以在采集時(shí)利用所述低角度光源對所述銀導(dǎo)線和銀箔進(jìn)行照明。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像識別裝置基于銀箔與銀導(dǎo)線之間的灰度差異進(jìn)行識別，在銀箔的質(zhì)點(diǎn)周圍找尋引導(dǎo)線所在位置，并最終確定焊點(diǎn)，由此可方便、快速地自動(dòng)識別焊點(diǎn)位置。
[0017]結(jié)合附圖，根據(jù)下文的通過示例說明本發(fā)明主旨的描述可清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的圖像識別方法的流程圖；
圖2示出了用以進(jìn)行識別的采集圖像； 圖3為所述采集圖像的灰度值的直方圖；
圖4為經(jīng)灰度變換處理后的經(jīng)采集圖像；
圖5為經(jīng)識別的圖像，其中焊點(diǎn)位置為圖中導(dǎo)線上的小黑叉所在的位置；
圖6示出了圖像識別方法對于不同種類銀箔的識別 '及 圖7為根據(jù)本發(fā)明的圖像識別裝置的方塊圖。
[0019]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參見示出本發(fā)明實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。
[0021]現(xiàn)參考圖1，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的圖像識別方法。
[0022]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的種圖像識別方法，其在經(jīng)采集的采集圖像中識別出將銀導(dǎo)線焊接在銀箔表面上的焊點(diǎn)，所述采集圖像包括至少一個(gè)對應(yīng)于所述銀箔的第一區(qū)域和至少一個(gè)對應(yīng)于所述銀導(dǎo)線的第二區(qū)域。
[0023]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像采集方法中，
在步驟S101，獲取所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中各像素的灰度值。
[0024]本實(shí)施例中，可通過對所述采集圖像進(jìn)行灰度直方圖的實(shí)施例統(tǒng)計(jì)，獲取所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中各像素的灰度值。圖2示出了所述采集圖像，其示出了需要識別的重疊的銀箔和銀導(dǎo)線。如圖2所示，銀箔與銀導(dǎo)線灰度有差異，銀箔表面像素灰度值分布比較均勻，銀箔表面像素點(diǎn)灰度值大于銀導(dǎo)線灰度值。
[0025]圖3是所述采集圖像的灰度值的直方圖。為統(tǒng)計(jì)整個(gè)圖片的灰度分布情況，對所述采集圖像首先進(jìn)行灰度的直方圖計(jì)算，從而得到圖3。從圖3可知，灰度值集中分布在30-40，120-140，145-165這三個(gè)區(qū)域。通過對背景區(qū)域、銀導(dǎo)線、銀箔的灰度值進(jìn)行提取，可知背景區(qū)域灰度值主要分布為30-40，銀導(dǎo)線灰度值主要分布在120-140，銀箔的灰度值分布在145-165。由此可見，銀箔、銀導(dǎo)線灰度和背景灰度值存在較大的差異，而銀導(dǎo)線和銀箔的灰度存在較小的差異。
[0026]由于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像識別方法是基于銀箔與銀導(dǎo)線之間的灰度差異進(jìn)行識別，因此，較佳實(shí)施例中，作為灰度值獲取的代替或者除此之外，還可對所述采集圖像的所述第一區(qū)域和第二區(qū)域進(jìn)行灰度的線性變換，最后得到對比度增強(qiáng)的圖像，增強(qiáng)了銀箔與銀導(dǎo)線之間的灰度差異，便于后期的識別。
[0027]本實(shí)施例中，對所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的各像素的灰度值進(jìn)行灰度變換，以增大所述第一區(qū)域中各像素的灰度值與所述第二區(qū)域中各像素的灰度值之間的差異。
[0028]本實(shí)施例中，通過減小所述第一區(qū)域中各像素的灰度值，并且增大所述第二區(qū)域中各像素的灰度值，以增大所述第一區(qū)域中各像素的灰度值與所述第二區(qū)域中各像素的灰度值之間的差異。
[0029]下文將詳細(xì)描述灰度變換的處理。
[0030]圖4為經(jīng)灰度變換處理后的經(jīng)采集圖像。[0031]設(shè)定線性灰度變換函數(shù)為，其中fA為線性函數(shù)的斜率，fB為線性函數(shù)在y軸的截距，Da為輸入圖像的灰度，Db表示輸出圖像的灰度，圖像預(yù)處理的主要作用是增強(qiáng)銀箔和銀導(dǎo)線之間的灰度差異，采取提高銀箔灰度值，降低銀導(dǎo)線的灰度值的方法增強(qiáng)兩者之前的差異。設(shè)定一個(gè)fB值，Dm表示銀箔輸出圖像的灰度，Db2表示銀導(dǎo)線輸出圖像的灰度，聯(lián)立方程組如下:
【權(quán)利要求】
1.一種圖像識別裝置，其在經(jīng)采集的采集圖像中識別出將銀導(dǎo)線焊接在銀箔表面上的焊點(diǎn)，所述采集圖包括至少一個(gè)對應(yīng)于所述銀箔的第一區(qū)域和至少一個(gè)對應(yīng)于所述銀導(dǎo)線的第二區(qū)域，其特征在于，包括: -灰度值獲取單元，其獲取所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中各像素的灰度值； -特征提取單元，其基于所述第一區(qū)域中各像素的灰度值，獲取所述第一區(qū)域的特征點(diǎn)；及 -焊點(diǎn)確定單元，其根據(jù)所述第二區(qū)域中各像素的灰度值在所述第二區(qū)域中找尋所述焊點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的識別裝置，其特征在于，所述灰度值獲取單元對所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的各像素的灰度值進(jìn)行灰度變換，以增強(qiáng)所述第一區(qū)域中各像素的灰度值與所述第二區(qū)域中各像素的灰度值之間的差異， 并且，所述灰度值獲取單元減小所述第一區(qū)域中各像素的灰度值，并且增大所述第二區(qū)域中各像素的灰度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的識別裝置，其特征在于，所述特征提取單元， 根據(jù)第一預(yù)定灰度值，確定所述第一區(qū)域的像素面積，從而確定出所述第一區(qū)域的面積區(qū)域；且 獲得所述第一區(qū)域的面積區(qū)域的質(zhì)心，作為所述特征點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的識別裝置，其特征在于，所述特征提取單元，對所述采集圖像進(jìn)行區(qū)域分割， 并且從各分割區(qū)域的起始像素進(jìn)行區(qū)域生長，其中所述區(qū)域生長準(zhǔn)則為，當(dāng)像素的灰度值超過預(yù)定生長閾值時(shí)，則進(jìn)行區(qū)域生長，當(dāng)像素的灰度值低于預(yù)定生長閾值時(shí)，則即停止生長；且 篩選所述生長得到的區(qū)域，并對篩選結(jié)果進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)，以確定所述第一區(qū)域的面積區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的識別裝置，其特征在于，所述焊點(diǎn)確定單元的所述基于所述特征點(diǎn)包括以所述特征點(diǎn)的橫坐標(biāo)點(diǎn)或縱坐標(biāo)點(diǎn)為基準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利5所述的識別裝置，其特征在于，所述焊點(diǎn)確定單元中，在以所述橫坐標(biāo)點(diǎn)為基準(zhǔn)的情況下，沿縱坐標(biāo)軸在縱坐標(biāo)遍歷范圍內(nèi)進(jìn)行縱坐標(biāo)遍歷，比較某一縱坐標(biāo)周圍預(yù)定縱坐標(biāo)范圍(Ml)內(nèi)的縱坐標(biāo)所在像素與所述某一縱坐標(biāo)所在像素的灰度值；若灰度值的差超過設(shè)定閾值，則代表所述某一縱坐標(biāo)所在像素有灰度突變，并且該縱坐標(biāo)與所述作為基準(zhǔn)的橫坐標(biāo)點(diǎn)所確定所在像素為突變點(diǎn)；對所述突變點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，其中，當(dāng)所述突變點(diǎn)的計(jì)數(shù)到達(dá)某一預(yù)定值時(shí)，則將該突變點(diǎn)所對應(yīng)的縱坐標(biāo)點(diǎn)與所述橫坐標(biāo)點(diǎn)確定為所述焊點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利5 所述的識別裝置，其特征在于，所述焊點(diǎn)確定單元中，在以所述縱坐標(biāo)點(diǎn)為基準(zhǔn)的情況下，沿橫坐標(biāo)軸在縱坐標(biāo)遍歷范圍內(nèi)進(jìn)行橫坐標(biāo)遍歷，比較某一橫坐標(biāo)周圍預(yù)定縱坐標(biāo)范圍(M2)內(nèi)的橫坐標(biāo)所在像素與所述某一橫坐標(biāo)所在像素的灰度值；若灰度值的差超過設(shè)定閾值，則代表所述某一橫坐標(biāo)所在像素有灰度突變，并且該橫坐標(biāo)與所述作為基準(zhǔn)的縱坐標(biāo)點(diǎn)所確定所在像素為突變點(diǎn)；對所述突變點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，其中，當(dāng)所述突變點(diǎn)的計(jì)數(shù)到達(dá)某一預(yù)定值時(shí)，則將該突變點(diǎn)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)點(diǎn)與所述作為基準(zhǔn)的縱坐標(biāo)點(diǎn)確定為所述焊點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)。
8.一種太陽能電池陣的焊接系統(tǒng)，其特征在于，包括: 圖像采集模塊，其用于采集需要焊接的銀導(dǎo)線和銀箔的圖像； 圖像識別模塊，其接收所述圖像采集模塊所采集的采集圖像，并識別出銀導(dǎo)線焊接在銀箔表面上的焊點(diǎn)，并且所述圖像識別模塊如前述權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的圖像識別裝置； 焊接機(jī)構(gòu)，其在所述焊點(diǎn)處對所述銀導(dǎo)線和所述銀箔進(jìn)行焊接；及運(yùn)動(dòng)控制模塊，其根據(jù)所述圖像識別模塊所識別出的焊點(diǎn)，控制所述焊接機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到所述焊點(diǎn)所在位置，完成所述焊點(diǎn)的焊接。
9.根據(jù)權(quán)利8所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集模塊包括低角度光源，以在采集時(shí)利用所述低角度光源對所述銀導(dǎo)線和銀箔進(jìn)行照明。
【文檔編號】B23K31/02GK103810459SQ201210439268
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】王婳懿, 顧羽祺, 田海林 申請人:上海航天設(shè)備制造總廠