高效晶硅太陽(yáng)能光伏電池精密印刷系統(tǒng)的關(guān)鍵理論與技術(shù)研究

【摘要】：光伏發(fā)電技術(shù)是解決全球能源危機(jī)的有效途徑之一，而在眾多太陽(yáng)能光伏電池技術(shù)中，晶體硅太陽(yáng)能光伏電池技術(shù)發(fā)展最為成熟，產(chǎn)業(yè)化好，是主流的發(fā)展方向。2008年金融危機(jī)之后，歐洲主權(quán)債務(wù)危機(jī)相繼爆發(fā)，全球光伏產(chǎn)業(yè)受到了極大的影響。在這種背景下，整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)都在積極尋求一種有效降低生產(chǎn)成本而提高電池轉(zhuǎn)換效率的方法，因此，晶硅光伏電池生產(chǎn)不斷向薄片化、低破損率、高產(chǎn)量等方向發(fā)展，選擇性發(fā)射極(Selective Emitter)和雙次印刷(DoublePrinting)等晶硅光伏電池電極金屬化新技術(shù)也相繼出現(xiàn)，這對(duì)太陽(yáng)能晶硅光伏電池電極金屬化生產(chǎn)線上設(shè)備提出了更高的技術(shù)要求。 在晶硅光伏電池電極金屬化生產(chǎn)線上，全自動(dòng)視覺(jué)絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)是線上主要生產(chǎn)設(shè)備之一，也是執(zhí)行選擇性發(fā)射極和雙次印刷工藝的主體，其生產(chǎn)效率和破損控制影響著整條生產(chǎn)線的產(chǎn)量，因此，本文將對(duì)高效晶硅太陽(yáng)能光伏電池精密印刷系統(tǒng)的關(guān)鍵理論與技術(shù)進(jìn)行深入地研究，特別是在基于視覺(jué)的精密定位方面做了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容如下： (1)針對(duì)絲網(wǎng)印刷的高速、高精度和少破損要求，開(kāi)發(fā)出了新型精密視覺(jué)絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化、柔性化設(shè)計(jì)；提出了一種多相機(jī)視覺(jué)精密印刷系統(tǒng)定位基準(zhǔn)標(biāo)定方法，快速建立了系統(tǒng)內(nèi)各局部坐標(biāo)系間的映射關(guān)系；在硅片視覺(jué)定位、檢測(cè)方面，提出了基于正方形擬合的硅片視覺(jué)定位算法、基于平行線擬合的柵線檢測(cè)算法以及多種邏輯組合的破損檢測(cè)算法。 (2)平面三自由度調(diào)整對(duì)位機(jī)構(gòu)是精密視覺(jué)絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，其定位精度直接影響絲網(wǎng)印刷質(zhì)量，本文提出了一種適用于絲網(wǎng)印刷的新型平面三自由度并聯(lián)對(duì)位平臺(tái)(XY-Theta并聯(lián)對(duì)位平臺(tái))，并使用幾何法和矢量解析法建立了該并聯(lián)平臺(tái)的兩種運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解模型，然后，提出了一種有效的運(yùn)動(dòng)學(xué)精度分析方法，得到了分別由輸入誤差和結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差引起的末端位置和姿態(tài)誤差在并聯(lián)平臺(tái)工作空間內(nèi)的分布情況，由此得到了相關(guān)的結(jié)論。 (3)利用XY-Theta并聯(lián)對(duì)位平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合矢量法和解析法，提出了一種XY-Theta并聯(lián)對(duì)位平臺(tái)的誤差建模方法，構(gòu)造出末端位置和姿態(tài)誤差與幾何誤差源之間的映射關(guān)系，得到了誤差雅克比矩陣；并通過(guò)一種幾何誤差靈敏度分析方法，評(píng)估了各個(gè)幾何誤差源對(duì)末端位置誤差和姿態(tài)誤差的影響。 (4)在XY-Theta并聯(lián)對(duì)位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方面，提出了基于可移動(dòng)單相機(jī)視覺(jué)測(cè)量的三角形面姿態(tài)插值標(biāo)定方法和基于雙相機(jī)全位姿視覺(jué)測(cè)量的分步運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法。三角形面姿態(tài)插值標(biāo)定方法是一種有別于傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定的方法，避免了較為復(fù)雜的幾何全參數(shù)辨識(shí)，降低了調(diào)試人員的技術(shù)要求，而且容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)標(biāo)定，而分步運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法是一種分步遞進(jìn)的誤差測(cè)量、參數(shù)辨識(shí)、誤差補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方案，以實(shí)現(xiàn)更高精度的標(biāo)定。 最后，在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上，本文還對(duì)晶硅光伏電池的精密視覺(jué)印刷系統(tǒng)的研究重點(diǎn)和研究方向進(jìn)行了展望。 【關(guān)鍵詞】：絲網(wǎng)印刷 視覺(jué)測(cè)量 XY-Theta并聯(lián)平臺(tái) 誤差建模 運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-40
• 1.1 研究背景、目的和意義12-15
• 1.1.1 研究背景12-14
• 1.1.2 研究目的和意義14-15
• 1.2 晶硅光伏電池印刷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-34
• 1.2.1 晶硅光伏電池制備工藝簡(jiǎn)介15-18
• 1.2.2 全自動(dòng)印刷設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀18-33
• 1.2.3 現(xiàn)有工藝及印刷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題33-34
• 1.3 視覺(jué)絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)簡(jiǎn)介34-39
• 1.3.1 視覺(jué)絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)35-37
• 1.3.2 視覺(jué)印刷系統(tǒng)工作流程37-39
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)39-40
• 第二章 新型精密視覺(jué)絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)研究40-57
• 2.1 引言40
• 2.2 新型精密視覺(jué)絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-44
• 2.2.1 相機(jī)陣列式圖像采集系統(tǒng)40-42
• 2.2.2 柔性卷紙機(jī)構(gòu)42-44
• 2.3 多相機(jī)視覺(jué)精密絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)基準(zhǔn)標(biāo)定44-49
• 2.3.1 多相機(jī)二維圖像標(biāo)定44-46
• 2.3.2 視覺(jué)精密絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)局部坐標(biāo)系基準(zhǔn)標(biāo)定46-49
• 2.4 視覺(jué)算法研究49-56
• 2.4.1 進(jìn)板視覺(jué)定位算法49-50
• 2.4.2 出板視覺(jué)檢測(cè)算法50-52
• 2.4.3 破損檢測(cè)算法52-56
• 2.5 本章小結(jié)56-57
• 第三章 XY-Theta 并聯(lián)對(duì)位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析57-73
• 3.1 引言57
• 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介57-60
• 3.2.1 機(jī)構(gòu)描述57-59
• 3.2.2 機(jī)構(gòu)自由度分析59-60
• 3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模60-65
• 3.3.1 位置模型61-65
• 3.3.2 速度模型65
• 3.4 工作空間分析65-67
• 3.5 運(yùn)動(dòng)學(xué)精度分析67-71
• 3.6 本章小結(jié)71-73
• 第四章 基于視覺(jué)測(cè)量的 XY-Theta 并聯(lián)對(duì)位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法73-95
• 4.1 引言73
• 4.2 誤差建模73-80
• 4.2.1 多參數(shù)位置模型73-76
• 4.2.2 誤差構(gòu)成分析76-78
• 4.2.3 誤差雅克比矩陣78-80
• 4.3 誤差靈敏度分析80-82
• 4.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定研究82-92
• 4.4.1 基于可移動(dòng)單相機(jī)視覺(jué)測(cè)量的三角形面姿態(tài)插值標(biāo)定法82-87
• 4.4.2 基于雙相機(jī)全位姿視覺(jué)測(cè)量的分步運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法87-92
• 4.5 仿真驗(yàn)證92-93
• 4.6 本章小結(jié)93-95
• 第五章 實(shí)驗(yàn)研究95-108
• 5.1 引言95
• 5.2 平面測(cè)量相機(jī)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)95-98
• 5.2.1 重復(fù)精度實(shí)驗(yàn)95-97
• 5.2.2 像素當(dāng)量標(biāo)定實(shí)驗(yàn)97-98
• 5.3 XY-Theta 并聯(lián)對(duì)位平臺(tái)重復(fù)定位精度實(shí)驗(yàn)98-100
• 5.4 XY-Theta 并聯(lián)對(duì)位平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)100-106
• 5.4.1 標(biāo)定實(shí)驗(yàn) 1100-103
• 5.4.2 標(biāo)定實(shí)驗(yàn) 2103-106
• 5.5 精密視覺(jué)絲網(wǎng)印刷設(shè)備綜合精度實(shí)驗(yàn)106-107
• 5.6 本章小結(jié)107-108
• 總結(jié)和展望108-110
• 1 主要工作和結(jié)論108-109
• 2 創(chuàng)新點(diǎn)109
• 3 研究展望109-110
• 參考文獻(xiàn)110-121
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果121-123
• 致謝123-124
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見(jiàn)124

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    GKG供稿

    本報(bào)記者 過(guò)國(guó)忠　通訊員 吳建中

    記者 過(guò)國(guó)忠

微機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)相關(guān)理論及技術(shù)研究    張艷珍

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光伏新聞    

國(guó)產(chǎn)太陽(yáng)能硅單晶生長(zhǎng)設(shè)備的應(yīng)用研究    楊潤(rùn),李留臣

武漢理工大學(xué)材料學(xué)科部分科技成果    

農(nóng)村通信電源的新保障——太陽(yáng)能    杜仁強(qiáng);

我國(guó)超白玻璃的發(fā)展現(xiàn)狀及其消費(fèi)分析    劉志海;

太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)    

2020年中國(guó)光伏總裝機(jī)量將達(dá)2萬(wàn)MW    

光伏電池    黃強(qiáng);

外資涌向中國(guó)太陽(yáng)能    

同濟(jì)大學(xué)的太陽(yáng)能竹屋獲歐洲可持續(xù)能源獎(jiǎng)    

月球探測(cè)器著陸穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)    譚禮;付思華;晁志超;

目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)    譚禮;晁志超;伏思華;于起峰;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近的雙經(jīng)緯儀視覺(jué)測(cè)量誤差補(bǔ)償研究    李凱;袁峰;丁振良;仇振林;

大尺寸空間中自動(dòng)獲取測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的新方法    金偉;呂乃光;鄧文怡;

太陽(yáng)能超白玻璃生產(chǎn)成套技術(shù)裝備的研究與實(shí)踐    方強(qiáng);

畸變誤差無(wú)模型校正    蘇成志;王恩國(guó);郝江濤;徐洪吉;

繞絲篩管縫寬光電測(cè)試系統(tǒng)研制    胡鵬浩;黨學(xué)明;王會(huì)生;

割縫篩管縫隙寬度光電檢測(cè)研究    孫磉礅;顧永濤;嚴(yán)錦根;胡鵬浩;

視覺(jué)測(cè)量技術(shù)在滾針軸承自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用    魏兵;李偉;夏明安;

板料成形塑性應(yīng)變視覺(jué)測(cè)量方法    宋少娜;項(xiàng)輝宇;

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太陽(yáng)能光伏電池材料填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白    柯吉

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我開(kāi)發(fā)出太陽(yáng)能光伏電池用高振實(shí)密度銀粉    記者 曹丙利

福建首條自主設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏電池生產(chǎn)線建成    記者 林曉春

臺(tái)資三十五兆瓦薄膜太陽(yáng)能光伏電池項(xiàng)目成功簽約    

不斷創(chuàng)新是百年企業(yè)永葆青春的奧秘    周榮順 趙新團(tuán)

高效晶硅太陽(yáng)能光伏電池精密印刷系統(tǒng)的關(guān)鍵理論與技術(shù)研究    梁經(jīng)倫

大尺寸視覺(jué)測(cè)量精度的理論和實(shí)驗(yàn)研究    楊劍

微（?。┬臀矬w視覺(jué)測(cè)量與重構(gòu)方法研究    周朗明

提高彩色視覺(jué)測(cè)量對(duì)比度技術(shù)研究    祝振敏

基于視覺(jué)測(cè)量的快速再制造成形系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    王文標(biāo)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究    董世都

基于視覺(jué)測(cè)量的鐵路列車鉤舌檢測(cè)流水線關(guān)鍵技術(shù)研究    汪洋

高溫構(gòu)件三維尺寸紅外視覺(jué)測(cè)量的理論和實(shí)驗(yàn)研究    劉啟海

大型鍛件熱態(tài)幾何參數(shù)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)研究    王邦國(guó)

大尺度范圍內(nèi)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)研究    李為民

基于視覺(jué)測(cè)量技術(shù)的汽車零部件檢測(cè)系統(tǒng)研究    嚴(yán)海磊

熱真空環(huán)境下的視覺(jué)測(cè)量方法研究    陶力

編隊(duì)衛(wèi)星模擬器運(yùn)動(dòng)參數(shù)視覺(jué)測(cè)量方法及試驗(yàn)研究    夏齊

裝配式凸輪軸凸輪間距視覺(jué)測(cè)量技術(shù)研究    楊鑫

衛(wèi)星編隊(duì)物理仿真系統(tǒng)多參數(shù)視覺(jué)測(cè)量方法及仿真驗(yàn)證    焦然

空間非合作目標(biāo)質(zhì)心位置視覺(jué)測(cè)量方法研究    謝堂濤

基于工具顯微鏡視覺(jué)測(cè)量技術(shù)的研究    趙永忠

基于視覺(jué)測(cè)量的異形孔輪廓測(cè)量系統(tǒng)研究    朱輝

刀具預(yù)調(diào)儀視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用研究    張彬

視覺(jué)測(cè)量圖像處理關(guān)鍵算法的研究和應(yīng)用    吳騰飛