太陽能硅片絲網印刷視覺自動對準系統(tǒng)設計

【摘要】：隨著能源危機不斷告急，太陽能作為一種最具潛力的新能源，有著廣闊的市場和良好的應用前景，其中太陽能硅片絲網印刷成套裝備，決定了太陽能硅片絲網印刷生產效率和印刷質量。本文以太陽能絲網印刷裝備對準部件為主要對象，設計了基于視覺的自動對準系統(tǒng)，提出了基于隨機Hough變換的硅片定位及基于圓心檢測的絲網定位算法，實現(xiàn)了太陽能硅片絲網印刷高精度自動對準。 針對太陽能絲網印刷對準系統(tǒng)的高精度、高效率功能需求，分析了絲網印刷工藝流程，設計了自動對準系統(tǒng)（包括機械硬件與視覺硬件），完成了視覺系統(tǒng)CCD硬件選型與照明系統(tǒng)低角度環(huán)形光源選型，并建立了對準系統(tǒng)UVW糾偏機構誤差映射模型，推導出絲網印刷過程位置偏差和電機進給的運動學關系。 針對對準視覺系統(tǒng)相機標定適應性差的問題，使用八鄰域輪廓跟蹤算法和Mil軟件模塊，系統(tǒng)的研究了圓點陣列標定、靶面圓點輪廓提取與中心定位等單相機標定算法，使用斜率和距離閾值限制方法，實現(xiàn)了標定板在任意狀態(tài)下行列坐標排序和自動標定，并研究了多相機坐標系的角度與距離標定，為基于圓心檢測的絲網定位提供基礎。 針對傳統(tǒng)Hough變換計算復雜、存儲空間大的問題，結合硅片邊緣細節(jié)特征，提出了三種改進隨機Hough變換算法，對硅片邊緣進行直線擬合和定位檢測，包括：使用金字塔分層和隔行分塊抽樣，減少特征點計算；提出一種十字形擬梯度方向計算模板，對同一直線特征點歸類，減少冗余計算；采用最小二乘法實現(xiàn)基于直線檢測的硅片定位，提高精度。并實現(xiàn)基于圓心檢測絲網定位，完成硅片絲網視覺整體對準。 對本文設計的視覺定位系統(tǒng)和提出的檢測算法進行了性能測試，結果表明：相機標定誤差范圍±2μm，圓心定位平均精度8μm，硅片定位直線檢測精度±15μm，處理時間20ms以內，有效提高了系統(tǒng)的精度和效率，滿足太陽能絲網印刷的視覺定位精度和效率要求，現(xiàn)已成功應用到實際的太陽能硅片絲網印刷裝備中。 【關鍵詞】：太陽能絲網印刷 視覺對準 直線檢測 隨機霍夫變換 圓心定位 擬梯度方向模板
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TS801.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstracted5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 課題來源8
• 1.2 課題背景及意義8-9
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.4 本文研究內容及組織結構15-17
• 2 自動對準系統(tǒng)分析及設計17-29
• 2.1 對準系統(tǒng)功能需求分析17-18
• 2.2 自動對準系統(tǒng)硬件框架設計18-21
• 2.3 視覺系統(tǒng)硬件選型21-25
• 2.4 對準系統(tǒng)UVW糾偏25-28
• 2.5 本章小結28-29
• 3 視覺對準系統(tǒng)坐標系標定29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 單相機標定29-38
• 3.3 雙相機坐標系關系標定38-40
• 3.4 本章小結40-41
• 4 硅片絲網視覺定位自動對準41-55
• 4.1 Hough 變換算法及處理流程41-46
• 4.2 Hough 變換直線檢測改進算法46-51
• 4.3 硅片絲網視覺對準算法實現(xiàn)51-54
• 4.4 本章小結54-55
• 5 硅片絲網對準定位實驗分析55-65
• 5.1 絲網圓心定位算法精度測試55-57
• 5.2 硅片直線檢測精度測試57-61
• 5.3 硅片直線檢測優(yōu)化性能測試61-64
• 5.4 本章小結64-65
• 6 總結展望65-67
• 6.1 總結65
• 6.2 展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-71
• 附錄:學位期間發(fā)表學術論文目錄71

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