大面積空間太陽(yáng)電池陣缺陷快速檢測(cè)及自動(dòng)識(shí)別方法
【專利說(shuō)明】大面積空間太陽(yáng)電池陣缺陷快速檢測(cè)及自動(dòng)識(shí)別方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及太陽(yáng)電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大面積空間太陽(yáng)電池陣缺陷快速檢測(cè)及自動(dòng)識(shí)別方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]空間航天器太陽(yáng)電池陣在地面研制階段及發(fā)射階段會(huì)經(jīng)受振動(dòng)、噪音等力學(xué)環(huán)境作用，在軌飛行階段會(huì)經(jīng)受到高低溫循環(huán)交變影響。如太陽(yáng)電池陣上電池存在的機(jī)械缺陷，在力學(xué)環(huán)境作用下，缺陷會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)展，從而造成太陽(yáng)電池陣電性能的衰降，甚至造成斷路，影響航天器正常工作。所以為提高太陽(yáng)電池陣在軌可靠性及安全性，需要提高缺陷的檢測(cè)精度。目前空間太陽(yáng)電池陣主要依靠人工肉眼進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)精度差、效率低、安全性差，且產(chǎn)品質(zhì)量依賴檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)，一致性差。
[0005]針對(duì)太陽(yáng)電池缺陷的檢測(cè)方法，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有多家機(jī)構(gòu)及單位進(jìn)行了研究，2006年，C.G.Zimmermanna對(duì)太陽(yáng)電池的電致發(fā)光光譜特性進(jìn)行了研究，并提出了一種基于電致發(fā)光原理對(duì)太陽(yáng)電池缺陷進(jìn)行檢測(cè)的原理及理論方法。
[0006]2011年，劉小宇等人提出了基于電致發(fā)光原理的太陽(yáng)電池及太陽(yáng)電池組件隱裂檢測(cè)裝置及測(cè)試方法，主要涉及裝置硬件構(gòu)成及進(jìn)行太陽(yáng)電池隱裂檢測(cè)的具體過(guò)程及操作步驟。缺陷檢測(cè)的裝置原理及小型太陽(yáng)電池組件的自動(dòng)識(shí)別方法。
[0007]2011年念蓓等人在《太陽(yáng)電池組件缺陷的自動(dòng)檢測(cè)》一文中提出了一種基于電致發(fā)光原理對(duì)一維太陽(yáng)電池組件缺陷識(shí)別的一種圖像處理方法，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。但是，在實(shí)際工程應(yīng)用中，電池陣布片均為二維方式，一維檢測(cè)裝置及缺陷圖像處理方法不能實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積二維太陽(yáng)電池陣識(shí)別的缺點(diǎn)，且檢測(cè)效率低。而且本文所提的圖像處理方法只是進(jìn)行了單片太陽(yáng)電池的識(shí)別，未對(duì)太陽(yáng)電池陣缺陷矢量圖進(jìn)行研究。
[0008]目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說(shuō)明和報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類似的資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大面積空間太陽(yáng)電池陣缺陷快速檢測(cè)及自動(dòng)識(shí)別方法，能夠方便快速地實(shí)現(xiàn)任意面積的實(shí)際工程使用的太陽(yáng)電池陣的缺陷檢測(cè)，具有非常廣泛的工業(yè)化應(yīng)用前景。
[0010]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種大面積空間太陽(yáng)電池陣缺陷快速檢測(cè)及自動(dòng)識(shí)別方法，該方法步驟包括:
I)檢測(cè)的太陽(yáng)電池陣太陽(yáng)電池按照二維坐標(biāo)系進(jìn)行布片，在太陽(yáng)電池陣紅外成像過(guò)程進(jìn)行掃描成像； 2)對(duì)各區(qū)域的單幅圖像進(jìn)行畸變與失真校正；根據(jù)大面積太陽(yáng)電池陣各區(qū)域所成圖像特征，求得圖像畸變和失真參數(shù)，并根據(jù)畸變和失真參數(shù)，對(duì)所有區(qū)域的單幅圖像進(jìn)行圖像校正；
3)圖像校正完成后，根據(jù)傅立葉變換位移理論，并引入重疊區(qū)域權(quán)重算法，將各區(qū)域掃描所成各單幅圖像進(jìn)行拼接，從而獲得整個(gè)大面積太陽(yáng)電池陣的紅外圖像；
4)對(duì)拼接完成的圖像采用高頻濾波算法濾除掉高頻背景噪音，然后再采用低頻濾波器過(guò)濾掉太陽(yáng)電池圖像上的柵格線；
5)根據(jù)圖像上太陽(yáng)電池邊界和缺陷邊界的明暗差別，采用低通濾波和比例對(duì)比的方法進(jìn)行太陽(yáng)電池邊緣特征的提取和二值化處理；
6)根據(jù)水平和垂直方向像素特征曲線，在步驟4完成后所得圖像中識(shí)別所有太陽(yáng)電池的尺寸及位置，并確定所有太陽(yáng)電池的中心位置，再根據(jù)電池的寬度高度，識(shí)別出所有太陽(yáng)電池的邊界；
7)根據(jù)步驟6中識(shí)別出的太陽(yáng)電池陣中所有太陽(yáng)電池的位置及邊界信息，再結(jié)合步驟5處理后的圖像，對(duì)太陽(yáng)電池單體的缺陷長(zhǎng)度、面積等特征進(jìn)行識(shí)別，并繪制所有太陽(yáng)電池單體的缺陷矢量圖；
8)將所有太陽(yáng)電池缺陷分布矢量圖基于上述所得到的各太陽(yáng)電池的位置信息進(jìn)行拼接，生成大面積太陽(yáng)電池陣整板缺陷分布矢量圖。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:可以方便快速地實(shí)現(xiàn)任意面積的實(shí)際工程使用的太陽(yáng)電池陣的缺陷檢測(cè)，并能輸出缺陷矢量分布圖，具有檢測(cè)精度高、使用方便、檢測(cè)速度快、經(jīng)濟(jì)效益顯著的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013]通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)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(huì)變得更明顯:
附圖1為本發(fā)明的大面積太陽(yáng)電池陣分區(qū)域掃描成像示意圖。
[0014]附圖2為本發(fā)明的大面積太陽(yáng)電池陣缺陷快速檢測(cè)及識(shí)別流程示意圖。
[0015]附圖3為本發(fā)明所的圖像的畸變與失真校正示意圖。
[0016]附圖4為本發(fā)明的大面積太陽(yáng)電池陣區(qū)域成像拼接流程圖。
[0017]附圖5為本發(fā)明的大面積太陽(yáng)電池陣拼接成像濾波圖。
[0018]附圖6為本發(fā)明的大面積太陽(yáng)電池陣邊界特征提取結(jié)果。
[0019]附圖7為本發(fā)明的大面積太陽(yáng)電池陣太陽(yáng)電池單片位置識(shí)別示意圖。
[0020]附圖8為本發(fā)明的大面積太陽(yáng)電池陣太陽(yáng)電池單片缺陷識(shí)別及矢量化示意圖。
[0021]附圖9為本發(fā)明的大面積二維布片太陽(yáng)電池陣整板缺陷分布矢量圖。
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023]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(duì)尺寸。
[0024]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明針對(duì)實(shí)際工程使用的大面積太陽(yáng)電池陣采用了一種分區(qū)域掃描、二維拼接、二維識(shí)別的方法，提高單張圖像的分辨率和紅外相機(jī)的感光效果，最終保證太陽(yáng)電池缺陷的識(shí)別精度，其特征在于對(duì)大面積太陽(yáng)電池