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使用紅外熱像儀進(jìn)行太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種使用紅外熱像儀進(jìn)行太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置。該裝置的框架上部一側(cè)安裝有U形板，U形板上裝有電機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸器連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸一端裝有傳動(dòng)件，傳動(dòng)件與直角卡槽板的直角面固連，水平直角面中間開(kāi)有缺口，缺口的兩邊均有能托住太陽(yáng)能板的翻邊，框架頂面安裝上支撐面板，框架中部安裝下支撐面板，下支撐面板上端面貼有一層遮光布，下支撐面板中間測(cè)量孔中安裝紅外熱像儀的攝像頭，紅外熱像儀與計(jì)算機(jī)電連接，下支撐面板上面的四個(gè)角上對(duì)稱安裝有白熾燈，整個(gè)裝置貼有遮光布形成檢測(cè)空間。本發(fā)明調(diào)節(jié)靈活，通用性強(qiáng)，能夠?qū)崟r(shí)在線檢測(cè)太陽(yáng)能板的缺陷位置，提高故障檢測(cè)效率，顯著降低太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中的太陽(yáng)能電池故障率。
【專利說(shuō)明】使用紅外熱像儀進(jìn)行太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置，特別是涉及一種使用紅外熱像儀進(jìn)行太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置。
[0002]【背景技術(shù)】
隨著能源需求的不斷增長(zhǎng)及不可再生能源的日益枯竭，太陽(yáng)能作為一種普遍均勻、清潔環(huán)保的綠色資源，有著巨大的開(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的核心器件是太陽(yáng)能光伏板。在光伏板的生產(chǎn)過(guò)程中，由于生產(chǎn)流水線或人工操作失誤等原因，會(huì)出現(xiàn)一些不易被肉眼察覺(jué)的一些缺陷，例如隱裂，碎片，斷柵，虛焊等。這些缺陷不易被人眼或工業(yè)攝像機(jī)直接觀察檢出。
[0003]中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種利用微波在線檢測(cè)太陽(yáng)能板結(jié)構(gòu)損傷的裝置及方法(申請(qǐng)?zhí)?201310167499.0)，包括有源微波諧振腔、微波信號(hào)處理系統(tǒng)以及損傷情況LED指示燈；所述有源微波諧振腔包括依次連接的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻率掃描源、第一隔離器、第一調(diào)配器和諧振腔體；所述微波信號(hào)處理系統(tǒng)包括置于諧振腔體內(nèi)的耦合探針和耦合探針依次連接的衰減器、第二調(diào)配器、第二隔離器以及信號(hào)微處理器電路。該方法主要是對(duì)太陽(yáng)板的電性能檢測(cè)，不能對(duì)工作情況下太陽(yáng)能板的表面缺陷進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種使用紅外熱像儀進(jìn)行太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置，利用發(fā)光伏板發(fā)電或通電情況下各種缺陷的不同紅外特性，用紅外攝像技術(shù)對(duì)光伏板的缺陷進(jìn)行分類，以達(dá)到不合格品的分類回收，減少不必要的浪費(fèi)和污染。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
該裝置的框架是由四根垂直的支架組成的長(zhǎng)方體，框架上部一側(cè)安裝有U形板，U形板兩側(cè)分別固定在該側(cè)兩支架外側(cè)，該側(cè)兩支架的內(nèi)側(cè)間裝有第一塊開(kāi)U形口的平板，第一塊開(kāi)U形口的平板的U形口中安裝第一軸承座，與所述框架上部一側(cè)的對(duì)面框架上部?jī)芍Ъ艿膬?nèi)側(cè)間裝有第二塊開(kāi)U形口的平板，第二塊開(kāi)U形口的平板的U形口中安裝第二軸承座，U形板中間孔內(nèi)裝有電機(jī)，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸的一端裝在第一軸承座孔中，傳動(dòng)軸的另一端裝在第二軸承座孔中，傳動(dòng)軸靠近第一軸承座的一端裝有傳動(dòng)件，傳動(dòng)件與直角卡槽板的直角面固連，直角卡槽的水平直角面中間開(kāi)有缺口，缺口的兩邊均有能托住太陽(yáng)能板的翻邊，U形板的下方和第二塊開(kāi)U形口的平板的下方分別設(shè)有能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾，框架頂面安裝上支撐面板，框架中部安裝下支撐面板，下支撐面板和兩塊能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾兩邊的支架外側(cè)均安裝有第一側(cè)面支撐面板，下支撐面板另外兩邊的支架外側(cè)均安裝有第二側(cè)面支撐面板，下支撐面板上端面貼有一層遮光布，下支撐面板中間開(kāi)有測(cè)量孔，測(cè)量孔中安裝紅外熱像儀的攝像頭，紅外熱像儀固定安裝在下支撐面板的下端面，紅外熱像儀與計(jì)算機(jī)電連接，下支撐面板上面的四個(gè)角上對(duì)稱安裝有白熾燈，上支撐面板、兩塊第一側(cè)面支撐面板和兩塊第二側(cè)面支撐面板外分別貼有遮光布，遮光布和能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾形成不透光的檢測(cè)空間。
[0006]所述傳動(dòng)件兩側(cè)還分別設(shè)有導(dǎo)向桿，兩根導(dǎo)向桿的一端穿過(guò)傳動(dòng)件和卡槽固定在第一塊開(kāi)U形口的平板上，兩根導(dǎo)向桿的另一端固定在第二塊開(kāi)U形口的平板上。
[0007]所述下支撐面板能沿框架的四根垂直的支架作上下移動(dòng)并固定。
[0008]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明利用太陽(yáng)能板模擬工作情況下各種缺陷的不同紅外特性，用紅外攝像技術(shù)對(duì)太陽(yáng)能板的缺陷進(jìn)行檢測(cè)和分類，以達(dá)到不合格品的分類回收，減少不必要的浪費(fèi)和污染。本發(fā)明調(diào)節(jié)靈活，通用性強(qiáng)，能夠?qū)崟r(shí)在線檢測(cè)太陽(yáng)能板的各類缺陷和缺陷位置，提高故障檢測(cè)效率，顯著降低太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中的太陽(yáng)能電池故障率。
[0009]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1是本發(fā)明的主視圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的左視圖。
[0011]圖3是本發(fā)明的俯視圖。
[0012]圖中:1、支架，2、U形板，3、第一開(kāi)U形口的平板，4、第二開(kāi)U形口的平板，5、電機(jī)，
6、聯(lián)軸器，7、傳動(dòng)軸，8、第一軸承座，9、第二軸承座，10、傳動(dòng)件，11、直角卡槽板，12、轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾，13、第一側(cè)面支撐面板，14、上支撐面板，15、第二側(cè)面支撐面板，16、下支撐面板，
17、遮光布，18、紅外熱像儀，19、角鐵，20、白熾燈，21、太陽(yáng)能板，22、計(jì)算機(jī)，23、導(dǎo)向桿。
[0013]【具體實(shí)施方式】 本發(fā)明的原理為:
太陽(yáng)能板的制備工藝一般順序是硅膜成形表面準(zhǔn)備、擴(kuò)散制結(jié)、除去背結(jié)、制作上下電極、腐蝕周邊、蒸鍍減反射膜，最后制成太陽(yáng)能板。利用太陽(yáng)能板的光致發(fā)電原理，電極表面的熱輻射及內(nèi)部熱傳導(dǎo)，光照在太陽(yáng)能板無(wú)缺陷區(qū)域內(nèi)，當(dāng)受到光照射時(shí)，具有足夠能量的光子可以在P型硅和N型硅中將電子從共價(jià)鍵中激起，致使發(fā)作電子一空穴對(duì)。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電流，經(jīng)由光照在界面層發(fā)作的電子一空穴對(duì)越多，電流越大。根據(jù)焦耳定律，太陽(yáng)能板的溫度隨電流增大而升高，由于無(wú)缺陷區(qū)域太陽(yáng)能板內(nèi)介質(zhì)分布均勻，熱流傳導(dǎo)均勻，因此溫度值也在成相對(duì)均勻穩(wěn)定狀態(tài)。太陽(yáng)能板有缺陷區(qū)域內(nèi)，將產(chǎn)生微觀不均勻點(diǎn)的阻礙，導(dǎo)致熱波出現(xiàn)滯后，因?yàn)槿毕輰?duì)熱流有阻礙作用，強(qiáng)迫熱流繞過(guò)這個(gè)缺陷區(qū)域，使得缺陷邊沿溫升并形成溫差，電極表面的溫度分布不均勻，這一過(guò)程在紅外熱像儀拍攝的圖像上表現(xiàn)為亮點(diǎn)和/或亮條紋和/或亮區(qū)域，因此可通過(guò)紅外熱像儀在線測(cè)量太陽(yáng)能板的表面缺陷。
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]如圖1、圖2、圖3所示，該裝置的框架是由四根垂直的支架I組成的長(zhǎng)方體，框架上部一側(cè)安裝有U形板2，U形板2兩側(cè)分別固定在該側(cè)兩支架I外側(cè)，該側(cè)兩支架I的內(nèi)側(cè)間裝有第一塊開(kāi)U形口的平板3，第一塊開(kāi)U形口的平板3的U形口中安裝第一軸承座8，與所述框架上部一側(cè)的對(duì)面框架上部?jī)芍Ъ躀的內(nèi)側(cè)間裝有第二塊開(kāi)U形口的平板4，第二塊開(kāi)U形口的平板4的U形口中安裝第二軸承座9，U形板2中間孔內(nèi)裝有電機(jī)5，電機(jī)5通過(guò)聯(lián)軸器6連接傳動(dòng)軸(即絲桿)7，傳動(dòng)軸7的一端裝在第一軸承座8孔中，傳動(dòng)軸7的另一端裝在第二軸承座9孔中，傳動(dòng)軸7靠近第一軸承座8的一端裝有傳動(dòng)件(即螺母)10，傳動(dòng)件10與直角卡槽板11的直角面固連，直角卡槽11的水平直角面中間開(kāi)有缺口，缺口的兩邊均有能托住太陽(yáng)能板21的翻邊，U形板2的下方和第二塊開(kāi)U形口的平板4的下方分別設(shè)有能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾12，框架頂面安裝上支撐面板14，框架中部安裝下支撐面板16，下支撐面板16和兩塊能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾12兩邊的支架外側(cè)均安裝有第一側(cè)面支撐面板13，下支撐面板16另外兩邊的支架外側(cè)均安裝有第二側(cè)面支撐面板15，下支撐面板16上端面貼有一層遮光布17，下支撐面板16中間開(kāi)有測(cè)量孔，測(cè)量孔中安裝紅外熱像儀18的攝像頭，紅外熱像儀18通過(guò)角鐵19固定安裝在下支撐面板16的下端面，紅外熱像儀18與計(jì)算機(jī)22電連接，下支撐面板16上面的四個(gè)角上對(duì)稱安裝有白熾燈20，上支撐面板14、兩塊第一側(cè)面支撐面板13和兩塊第二側(cè)面支撐面板15外分別貼有遮光布17，遮光布17和能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾12形成不透光的檢測(cè)空間。
[0016]所述傳動(dòng)件10兩側(cè)還分別設(shè)有導(dǎo)向桿23,兩根導(dǎo)向桿23的一端穿過(guò)傳動(dòng)件10和卡槽11固定在第一塊開(kāi)U形口的平板3上，兩根導(dǎo)向桿23的另一端固定在第二塊開(kāi)U形口的平板3上。
[0017]所述下支撐面板16能沿框架的四根垂直的支架I作上下移動(dòng)并固定。
[0018]本發(fā)明檢測(cè)方法包括以下步驟:
a.將待檢測(cè)太陽(yáng)能板21放入太陽(yáng)能板卡槽11中，開(kāi)啟紅外熱像儀18，根據(jù)待檢測(cè)太陽(yáng)能板21的尺寸，調(diào)節(jié)好下支撐面板16的高度，使得太陽(yáng)能板的熱像能充滿紅外熱像儀鏡頭;
b.接通電源，開(kāi)啟四個(gè)白熾燈20，太陽(yáng)能板21工作于光致發(fā)電狀態(tài)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能板沿著傳動(dòng)軸水平方向以一定速度滑動(dòng)，紅外熱像儀18拍攝太陽(yáng)能板21的熱像，拍攝到的圖像信號(hào)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)22，計(jì)算機(jī)22對(duì)紅外熱像儀18采集到的熱像圖進(jìn)行處理，通過(guò)分析，在線測(cè)量出太陽(yáng)能板21存在缺陷的類型及缺陷的位置。
[0019]進(jìn)一步的，選取颯特公司生產(chǎn)的非制冷型紅外熱像儀，型號(hào)CK350— M，具體技術(shù)參數(shù)為:工作電壓:10V±2VDC，分辨率為1.09mrad，分辨率為:384*288，測(cè)溫范圍為:-20°?+250°，如圖1所示，將一塊規(guī)格為0.30m*0.60m太陽(yáng)能板放入支撐面板的卡槽中，接通電源，四個(gè)白熾燈工作，太陽(yáng)能板工作于光致發(fā)電狀態(tài)，同時(shí)開(kāi)啟紅外熱像儀，驅(qū)動(dòng)支撐面板以0.06米/秒的速度沿X方向滑動(dòng)，紅外熱像儀對(duì)太陽(yáng)能板拍攝，拍攝到的圖像信號(hào)通過(guò)RS232 (串口)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)熱像儀可拍攝范圍和導(dǎo)軌的速度設(shè)定信號(hào)采集頻率為1Hz，以確保紅外熱像儀能夠采集到太陽(yáng)能板的每個(gè)部分的紅外圖像，計(jì)算機(jī)對(duì)紅外熱像儀采集到的圖像信號(hào)進(jìn)行處理，在線測(cè)量出太陽(yáng)能板存在缺陷的類型及缺陷的位置。缺陷類型一般有如下四種:黑片，斷刪，碎片，裂紋，其中黑片表示采集到的太陽(yáng)能板的實(shí)際工作溫度高于太陽(yáng)能板的合格工作溫度，當(dāng)太陽(yáng)能板的實(shí)際工作溫度高于太陽(yáng)能板的合格工作溫度的面積大于90%時(shí)，則斷定為黑片。
[0020]斷柵的紅外圖像特征是在沿著副柵方向，形成規(guī)則的高溫矩形區(qū)域，所以其識(shí)別方法是提取高溫區(qū)域的形狀，判定是否為矩形；或者看其是否與副柵平行。
[0021]碎片的紅外圖像特征是從電池單片的邊緣上有明顯的高溫區(qū)域，所以識(shí)別方法是:對(duì)紅外圖像二值化后，邊緣有一定寬度是黑色的，并且連續(xù)，則可判斷為碎片，再用鏈碼求出其邊界，然后統(tǒng)計(jì)出面積。
[0022]裂紋的紅外圖像特征形狀特征是有任意方向的高溫線條出現(xiàn)，它與副柵不平行。識(shí)別方法是，通過(guò)對(duì)紅外圖像用邊緣算法提取出可疑的裂紋，編寫(xiě)算法追蹤其軌跡，來(lái)判斷其是否為裂紋。
[0023]缺陷位置的確定:先采集到紅外圖像整個(gè)圖像的所有點(diǎn)的溫度值，再求平均溫度，通過(guò)比較溫差的大小來(lái)確定溫差最大的區(qū)域的位置，即為缺陷位置。
[0024]上述【具體實(shí)施方式】用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種使用紅外熱像儀進(jìn)行太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于:該裝置的框架是由四根垂直的支架(I)組成的長(zhǎng)方體，框架上部一側(cè)安裝有U形板(2)，U形板(2)兩側(cè)分別固定在該側(cè)兩支架(I)外側(cè)，該側(cè)兩支架(I)的內(nèi)側(cè)間裝有第一塊開(kāi)U形口的平板(3)，第一塊開(kāi)U形口的平板(3)的U形口中安裝第一軸承座(8)，與所述框架上部一側(cè)的對(duì)面框架上部?jī)芍Ъ?I)的內(nèi)側(cè)間裝有第二塊開(kāi)U形口的平板(4)，第二塊開(kāi)U形口的平板(4)的U形口中安裝第二軸承座(9 )，U形板(2 )中間孔內(nèi)裝有電機(jī)(5 )，電機(jī)(5 )通過(guò)聯(lián)軸器(6 )連接傳動(dòng)軸(7)，傳動(dòng)軸(7)的一端裝在第一軸承座(8)孔中，傳動(dòng)軸(7)的另一端裝在第二軸承座(9)孔中，傳動(dòng)軸(7)靠近第一軸承座(8)的一端裝有傳動(dòng)件(10)，傳動(dòng)件(10)與直角卡槽板(11)的直角面固連，直角卡槽(11)的水平直角面中間開(kāi)有缺口，缺口的兩邊均有能托住太陽(yáng)能板(21)的翻邊，U形板(2)的下方和第二塊開(kāi)U形口的平板(4)的下方分別設(shè)有能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾(12)，框架頂面安裝上支撐面板(14)，框架中部安裝下支撐面板(16)，下支撐面板(16)和兩塊能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾(12)兩邊的支架外側(cè)均安裝有第一側(cè)面支撐面板(13)，下支撐面板(16)另外兩邊的支架外側(cè)均安裝有第二側(cè)面支撐面板(15)，下支撐面板(16)上端面貼有一層遮光布(17)，下支撐面板(16)中間開(kāi)有測(cè)量孔，測(cè)量孔中安裝紅外熱像儀(18)的攝像頭，紅外熱像儀(18)固定安裝在下支撐面板(16)的下端面，紅外熱像儀(18)與計(jì)算機(jī)(22)電連接，下支撐面板(16)上面的四個(gè)角上對(duì)稱安裝有白熾燈(20)，上支撐面板(14)、兩塊第一側(cè)面支撐面板(13)和兩塊第二側(cè)面支撐面板(15)外分別貼有遮光布(17)，遮光布(17)和能轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光簾(12)形成不透光的檢測(cè)空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用紅外熱像儀進(jìn)行太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于:所述傳動(dòng)件(10)兩側(cè)還分別設(shè)有導(dǎo)向桿(23)，兩根導(dǎo)向桿(23)的一端穿過(guò)傳動(dòng)件(10)和卡槽(11)固定在第一塊開(kāi)U形口的平板(3)上，兩根導(dǎo)向桿(23)的另一端固定在第二塊開(kāi)U形口的平板(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用紅外熱像儀進(jìn)行太陽(yáng)能板缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于:所述下支撐面板(16)能沿框架的四根垂直的支架(I)作上下移動(dòng)并固定。
【文檔編號(hào)】G01N21/88GK103674964SQ201310605759
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】孫堅(jiān), 王亞麗, 徐紅偉, 謝敏, 周秀英, 劉春學(xué), 陶偉, 張振 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院