[发明专利]基于机器视觉的太阳能电池残片再利用的智能排样方法

摘要

本发明涉及一种基于机器视觉的太阳能电池残片再利用的智能排样方法，根据太阳能硅片切割矩形尺寸的规格要求进行参数设置，设置需划分的规定规格的太阳能硅片的尺寸；采集电池残片图像，对采集到的图像进行一系列的预处理；对预处理的图像进行可利用划分区域；利用找到的矩形区域创建划分轮廓队列，即通过对最终得到的矩形区域轮廓进行分析，搜索到最优的激光切割轨迹。本发明可在残片的有效区域自动搜寻出满足要求的矩形区域并自动的创建出最佳的激光切割轨迹，搜寻速度快，对不同破碎程度的太阳能硅片均能处理，通用性强；经切割的矩形区域可作为新的太阳能硅片重新被利用，节约成本，利用率高。

主权项

基于机器视觉的太阳能电池残片再利用的智能排样方法，其特征在于：具体步骤如下：第一步读取规格参数，创建参数队列根据太阳能硅片切割矩形尺寸的规格要求进行参数设置，设置需划分的规定规格的太阳能硅片的尺寸；设置规定的切割矩形的长和宽、最短的栅格长度和栅条数，创建参数队列；第二步对太阳能硅片进行图像采集：利用相机对破损的太阳能硅片进行拍照并存储；第三步对采集到的图像预处理，预处理的具体步骤如下：1)读取采集到的图像，通过阈值分割提取硅片大轮廓，然后通过开运算等形态学处理消除周围的噪点，排除干扰，得到感兴趣区域，即残片的大轮廓；2)将提取的残片大轮廓进行增强处理，再通过阈值分割提取栅格，将提取到的栅格骨骼化，再经过Hough变换将处于同一条直线上的骨骼化的栅格合并，并拟合成一条直线，即栅线。第四步对可利用划分区域进行矩形搜索，具体步骤如下：1)按照规定的优先级顺序选择切割矩形的长和宽；2)确定矩形的方向和中心搜索轨迹线，在搜索矩形之前需要确定矩形的方向和搜索路径。根据规格要求，将栅线的垂直方向作为矩形的长轴方向；栅极线需满足关于电池片中线对称的要求；3)确定起始搜索轨迹线，对于存在多条中心搜索轨迹线的情形，在两侧的两条搜索轨迹线中选取与残片区域交线较长的一条作为起始搜索轨迹线；4)确定搜索区域，以步骤1)所选择定的矩形宽度作为宽，以搜索轨迹线与残片轮廓的交线作为长，创建一个矩形搜索区域；5)确定搜索起始点与终止点，搜索起始点在搜索轨迹线与残片轮廓的交线两端点中选择；6)矩形搜索，以步骤5)中的起始点截去矩形半高的那个点作为矩形的第一个中心点开始创建第一个矩形，先判断当前创建的矩形区域与可利用划分的电池片区域的交集来判断创建的矩形区域是否完全在可利用划分区域中；再判断当前矩形区域与栅格的交集部分的最大长度d与规定的最小长度m的大小，若d小于m，将搜索中心点向搜索的方向平移m－d个步长继续创建矩形；7)调整搜索步长，若步骤6)中创建的矩形区域中的电池片有破损现象，则提取出破损的区域，将破损区域上的每个点投影到矩形的中心线上，在中心线上生成一条长为t的线段，将搜索中心点向搜寻的方向平移t个步长继续创建矩形，直到均符合要求为止；8)保存创建合格的矩形，将步骤3)中选取的那条中心线上创建的所有矩形都保存在一个空区域中，并将这条中心线上的这些矩形从可利用划分区域中划去。返回步骤3)，继续在下一条中心线上创建矩形区域；9)创建下一优先级的矩形，当当前尺寸的矩形在其所有的中心搜索轨迹线上都创建完成后，返回步骤1)，继续下一个尺寸的矩形区域的创建；10)结束矩形的搜索。当所有尺寸的矩形都创建完成后，结束搜索；第五步生成切割线1)生成直线，将第四步中保存的创建的所有矩形区域显示出来，提取这些矩形的所有长和宽，把它们都延伸为一条条与电池片两边缘都相交的直线。再求取生成的所有直线与电池片轮廓的交线，将在轮廓边缘外的直线段部分除去；2)将直线中穿过矩形内部的线段去掉；将所有的矩形进行腐蚀处理，腐蚀的宽度为1～3mm，求取所有腐蚀后的矩形区域与步骤1)中所得到的直线段的交线，将求取的交线从直线段上去掉；3)将直线段上多余的切割线段去掉，删去在剩余的直线段上的有些没必要切割的线段；将所有的矩形进行膨胀处理，膨胀的宽度为1～3mm；求取所有膨胀的矩形区域与直线段相交的线段的长度，判断这些长度与膨胀的宽度的大小，找出所有小于膨胀的宽度的线段，并找出该线段所在的直线段，将这些直线段去掉；得到的剩下的直线段就是最终的切割线。第六步优化切割路径将第五步中得到的所有的切割线的首尾坐标求出来，找到离原点最近的一个坐标点为切割起始点，该点所在的直线段为第一条切割线；再找到与第一条切割线的末尾点最近的一个点作为第二条切割线的起始点，该点所在的直线段为第二条切割线；再找到与第二条切割线的末尾点最近的一个点作为第三条切割线的起始点，该点所在的直线段为第三条切割线；以此类推，得到优化的切割路径。