太阳能电池片裂纹检测系统图像处理模块的设计与实现

【摘要】：太阳能电池阵已经是现代科技发展不可或缺的一部分，太阳能电池片是太阳能电池阵的重要组成部分，如果电池片破损将直接影响到电池阵的输出功率。因此，对太阳能电池片的检测是非常重要的一个环节。现如今，大量采用的检测方法是目测法，检测人员使用专业的检测显微镜对太阳能电池片进行目测，这种方法不仅劳动量大，而且检测人员的视力、主观意识、身体状况、疲劳过度等客观因素都对检测结果都会有一定的影响。所以研发卫星太阳电池片裂纹检测装置是非常必要且迫切的，具有重要的经济和社会价值。如今，图像检测技术正在高速发展，科学技术水平也在日益提高，检测的方法也在渐渐由传统人工调查的方式向高科技的检测方式过渡。 本论文的论述以此为出发点，对太阳能电池片的裂纹检测进行了进一步研究。本文使用的是一种自动扫描检测的方法，设计并实现了太阳能电池片裂纹检测系统中的图像处理模块。该模块方法首先针对图像采集模块提供的每张太阳能电池片图像进行二值化处理，其目的是为了消除光影的影响，并显现出栅极线特征；其次，根据二值化后的太阳能电池片图像具有特征，对其进行垂直边界的查找；第三，通过搜索栅极线的横截线段计算出栅极线平均间隔，再根据拍摄的图像特征，可获取栅极线首列位置；第四，确定了首列位置再加上栅极线间隔，就可对栅极线进行填充，并且可以精确切割左右边界；第五，使用更加严格的阈值进行二次处理，使裂纹特征显现出来；最后，去除三角形电极，通过噪声与裂纹的差别来区别噪声和裂痕信息，查找出裂纹之后，计算出可能被栅极线断开的裂纹并连接。本论文首先在第一章介绍了研究背景以及意义，并且相关研究概况进行了简介；第二章介绍了检测系统的硬件组成以及裂纹检测系统的各个组成模块；在第三章中详细叙述了系统图像处理模块的具体算法流程，这也是裂纹检测系统设计的重点和难点；第四章首先介绍了系统的操作界面，并对图像处理模块进行了测试实验，对实验结果进行了分析。实验证明，图像处理模块的设计和实现，能够查找出图像中裂纹的位置，满足了系统的要求。因此完成的太阳能裂纹检测系统可以很好代替人工检测，应用到生产工作中去。本文对于裂纹检测的研究具有一定的价值。 【关键词】：裂纹检测系统 太阳能电池片 图像处理 栅极线
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 论文的研究背景以及意义10
• 1.2 相关研究概况10-12
• 1.2.1 现如今的图像检测方法及其发展11-12
• 1.2.2 图像裂纹检测系统的应用现状12
• 1.3 本论文主要内容以及知识结构12-13
• 第2章 裂纹检测系统结构的简要介绍13-23
• 2.1 检测系统的硬件组成13-15
• 2.2 系统的组成模块15-22
• 2.2.1 人机交互界面模块16-17
• 2.2.2 自动检测模块17-18
• 2.2.3 图像处理模块18
• 2.2.4 检测结果处理模块18-19
• 2.2.5 参数处理模块19-20
• 2.2.6 图像采集模块20
• 2.2.7 移动控制以及 PLC 轨道运动模块20-21
• 2.2.8 CAD 解析模块21-22
• 2.2.9 测距传感器模块22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 系统图像处理模块的设计与实现23-53
• 3.1 图像处理模块的设计思路23-26
• 3.1.1 模块设计原则23
• 3.1.2 需求分析23-24
• 3.1.3 运行环境规定24-25
• 3.1.4 图像预处理25-26
• 3.1.5 裂纹检测26
• 3.2 图像处理模块的实现26-52
• 3.2.1 模块总体流程27-29
• 3.2.2 各部分详细流程29-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第4章 实验结果53-68
• 4.1 软件测试界面53-61
• 4.2 图像处理测试结果61-67
• 4.2.1 图片的单片测试结果61-65
• 4.2.2 检测系统精度测试65-67
• 4.3 试验结论67-68
• 第5章 总结与展望68-69
• 5.1 总结68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-71
• 作者简介71-72
• 致谢72

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