專利名稱：太陽能電池片柵線特性檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯微成像技術(shù)、微位移測量技術(shù)、圖像處理技術(shù)在檢測設(shè)備中的應(yīng)用，具體是一種太陽能電池片柵線特性檢測儀。
背景技術(shù)：
太陽能作為未來新能源已經(jīng)越來越得到人類的重視，隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用產(chǎn)品不斷增多，由于目前整個太陽光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但關(guān)鍵專用檢測裝備發(fā)展滯后并基本上處空白狀態(tài)如有些檢測環(huán)節(jié)，例如太陽能電池片制絨后對絨面的檢測，是使用通用的金相顯微鏡，效果不盡人意，無法對量化被檢測參數(shù)；有些靠人工目視或目視加手感檢測，例如柵線銀電極的好壞與否，可靠性差；有的依賴進(jìn)口，尚未國產(chǎn)化，例如太陽能電池片最后一道分選工序等，可見研發(fā)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)成套專用檢測裝備很有必要。
太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件。太陽能電池經(jīng)過制絨、擴(kuò)散及 PECVD等工序后，已經(jīng)制成PN結(jié)，可以在光照下產(chǎn)生電流，為了將產(chǎn)生的電流導(dǎo)出，需要在電池表面上制作正、負(fù)兩個電極。制造電極的方法很多，而絲網(wǎng)印刷是目前制作太陽電池電極最普遍的一種生產(chǎn)工藝。柵線銀電極的寬度和高度尺寸是在絲網(wǎng)印刷時預(yù)設(shè)好的，但是由于工藝問題絲柵線電極的尺寸會存在一定誤差，誤差大小對電流傳導(dǎo)和輸出效率都會有明顯影響。
目前，絕大多數(shù)的太陽能電池生產(chǎn)廠家還是采用人工的方式進(jìn)行表面質(zhì)量檢測。 此外，普通的機(jī)器視覺檢測雖然能檢測出太陽能電池的表面缺陷，卻無法檢測出柵線銀電極的寬度和高度，這樣，在這一個工序后就無法對燒結(jié)后的柵線銀電極做出準(zhǔn)確的檢測，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而使得生產(chǎn)廠家不能及時有效的調(diào)整工藝參數(shù)，對工藝的提高有著較大的影響。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有檢測手段的不足，而提供一種太陽能電池片柵線特性檢測儀，該檢測儀能快速檢測太陽能電池板柵線銀電極的寬度和高度，具有檢測速度快、 檢測結(jié)果精確、可靠、使用方便、成本低的優(yōu)點。
本發(fā)明的目的是通過下述的技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種太陽能電池片柵線特性檢測儀，包括鏡柱、鏡臂、底板、圖像采集光學(xué)系統(tǒng)、控制機(jī)構(gòu)和微位移測距機(jī)構(gòu)，圖像采集光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡與控制機(jī)構(gòu)中的工作臺的臺面相對應(yīng)， 控制機(jī)構(gòu)中的工作臺為可向X向、y向、Z向移動的三軸聯(lián)動工作臺，微位移測距機(jī)構(gòu)中的數(shù)顯千分表與三軸聯(lián)動工作臺中的ζ向臺板連接，數(shù)顯千分表的測量端頭與底板垂直靠接。
圖像采集光學(xué)系統(tǒng)包括高倍平場半復(fù)消色差物鏡落射柯勒照明光路結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)通過光源組件架固定在鏡臂上，光線通過一分光棱鏡從50X平場半復(fù)消色差物鏡聚焦到被測柵線銀電極上，光線通過50X平場半復(fù)消色差物鏡和0. 5X攝錄物鏡將被測柵線銀電極的像成在CXD靶面上。
控制機(jī)構(gòu)包括由χ、y、ζ向臺板組合而成的三軸聯(lián)動工作臺、χ、y、ζ向電機(jī)、工作臺固定架、微調(diào)手輪、多個齒輪、齒條和調(diào)節(jié)手輪，三軸聯(lián)動工作臺的臺板從下至上依次為ζ 向臺板、y向臺板、χ向臺板，三塊臺板之間通過滾珠導(dǎo)軌配裝，χ向電機(jī)和y向電機(jī)設(shè)置在 y向臺板的側(cè)邊處，χ向電機(jī)、y向電機(jī)設(shè)置在y向臺板的側(cè)端，χ向電機(jī)的一端設(shè)有χ向調(diào)節(jié)手輪，另一端設(shè)有齒輪I與設(shè)置在χ向臺板上的齒條I嚙合，通過χ向電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動χ向臺板作χ方向移動；y向電機(jī)輸出軸的一端設(shè)有y向調(diào)節(jié)手輪，另一端設(shè)有齒輪II與設(shè)置在 Z向臺板上的齒條II嚙合，y向電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動y向臺板、X向臺板、y向電機(jī)與X向電機(jī)作y 方向移動；Z向電機(jī)設(shè)置在鏡柱上，Z向電機(jī)輸出軸軸端設(shè)有微調(diào)手輪，軸上設(shè)有齒輪III與設(shè)置在鏡柱導(dǎo)軌滑塊上的齒條III嚙合，整個工作臺通過Z向臺板與工作臺固定架連接，工作臺固定架通過滑塊與豎直的鏡柱導(dǎo)軌配接，Z向電機(jī)帶動滑塊向Z方向移動，實現(xiàn)整個工作臺的Z向移動。X向電機(jī)、y向電機(jī)、Z向電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。X向電機(jī)、y向電機(jī)、ζ向電機(jī)與計算機(jī)連接。
y向臺板右端設(shè)有雙電機(jī)座，χ向電機(jī)固定雙電機(jī)座的下側(cè)，y向電機(jī)固定在雙電機(jī)座的右外側(cè)。
計算機(jī)通過控制電路板與X向電機(jī)、y向電機(jī)、Z向電機(jī)相連，由計算機(jī)從串口控制三個電機(jī)，實現(xiàn)了 X、y、Z方向的自動或手動控制，用于柵線銀電極的檢測。
微位移測距裝置包括數(shù)顯千分表，數(shù)顯千分表通過千分表固定架設(shè)置在工作臺固定架上，數(shù)顯千分表的輸出端與計算機(jī)連接。
計算機(jī)內(nèi)含檢測軟件包，檢測軟件包能實現(xiàn)用計算機(jī)通過控制電路控制三個電機(jī)的轉(zhuǎn)動，控制微位移測距裝置在需要的時候采集高度信息，并具備采集圖像，并進(jìn)行圖像處理，計算出柵線銀電極的寬度與高度信息，并把處理結(jié)果顯示在軟件界面上，對不良品發(fā)出警報的功能。
該檢測儀工作過程說明如下將需要檢測的一片太陽能電池板放在工作臺上的載物臺指定卡槽內(nèi)，調(diào)節(jié)微調(diào)手輪使工作臺上升至合適位置，然后打開自動檢測軟件，控制ζ軸電機(jī)使工作臺移動，直到聚焦到柵線電極底部，在軟件的操作界面中點擊開始按鈕開始進(jìn)行檢測。首先對柵線銀電極底部聚焦時的圖像采集并處理，測出柵線銀電極的寬度并保存數(shù)顯千分尺的示值；然后控制ζ 向電機(jī)使載物臺向下移動直到柵線銀電極的頂部清晰為止，接著記錄下這時微位移測距系統(tǒng)的示值，與前一次記錄的示值相減并取絕對值，就得到柵線高度，軟件將柵線高度結(jié)果與寬度計算結(jié)果顯示在軟件中指定區(qū)域，便完成一個點的測量。軟件通過電機(jī)控制載物臺上升使焦平面聚焦在柵線底部以下的位置，再通過χ向、y向電機(jī)控制工作臺移動到下一個被測位置進(jìn)行檢測，將測量結(jié)果依次顯示在軟件界面中，如此反復(fù)9次，測出太陽能電池板上柵線銀電極9個點的寬度和高度，便完成一片太陽能電池板的檢測。
本發(fā)明的優(yōu)點1.該檢測儀檢測精度高，檢測精度為0.001mm，該精度完全符合柵線銀電極的檢測要求，數(shù)據(jù)可靠；2.該檢測儀占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，工人只需把需要檢測的太陽能電池板放到工作臺指定位置，再從計算機(jī)控制要測量的位置即可；3.該檢測儀檢測速度快，平均每點檢測時間4秒，可達(dá)到檢測要求；4.該檢測儀使用方便、成本低。


圖1為實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為實施例中控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.x向臺板2.鏡柱3.y向臺板4. ζ向臺板5. y向電機(jī)6. y向調(diào)節(jié)手輪 7.x向電機(jī)8.微調(diào)手輪9. χ向調(diào)節(jié)手輪10.雙電機(jī)座ll.y向齒輪齒條12.鏡柱導(dǎo)軌 13.工作臺固定架14.底板15.數(shù)顯千分表16. ζ向電機(jī)17.千分表固定架18.光源組件架。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說明，但不是對本發(fā)明的限定。
實施例參照圖1-圖2，一種太陽能電池片柵線特性檢測儀，包括鏡柱2、鏡臂、底板14、圖像采集光學(xué)系統(tǒng)、控制機(jī)構(gòu)和微位移測距機(jī)構(gòu)，圖像采集光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡與控制機(jī)構(gòu)中的工作臺的臺面相對應(yīng)，控制機(jī)構(gòu)中的工作臺為可向χ向、y向、ζ向移動的三軸聯(lián)動工作臺，微位移測距機(jī)構(gòu)中的數(shù)顯千分表17與三軸聯(lián)動工作臺中的ζ向臺板連接，數(shù)顯千分表17的測量端頭與底板14垂直靠接。
圖像采集光學(xué)系統(tǒng)包括高倍平場半復(fù)消色差物鏡落射柯勒照明光路結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)通過光源組件架18固定在鏡臂上，光線通過一分光棱鏡從50X平場半復(fù)消色差物鏡聚焦到被測柵線銀電極上，光線通過50X平場半復(fù)消色差物鏡和0. 5X攝錄物鏡將被測柵線銀電極的像成在CXD靶面上。
控制機(jī)構(gòu)包括由χ、y、ζ向臺板組合而成的三軸聯(lián)動工作臺、χ、y、ζ向電機(jī)、工作臺固定架、微調(diào)手輪8、多個齒輪、齒條和調(diào)節(jié)手輪，三軸聯(lián)動工作臺的臺板從下至上依次為 ζ向臺板4、y向臺板3、χ向臺板1，三塊臺板之間通過滾珠導(dǎo)軌配裝，χ向電機(jī)7和y向電機(jī)5設(shè)置在y向臺板3的側(cè)邊處，χ向電機(jī)7、y向電機(jī)5設(shè)置在y向臺板3的側(cè)端，χ向電機(jī)7的一端設(shè)有χ向調(diào)節(jié)手輪9，另一端設(shè)有齒輪I與設(shè)置在χ向臺板1上的齒條I嚙合， 通過χ向電機(jī)7轉(zhuǎn)動帶動χ向臺板1作χ方向移動；y向電機(jī)5輸出軸的一端設(shè)有y向調(diào)節(jié)手輪6，另一端設(shè)有齒輪II與設(shè)置在ζ向臺板4上的齒條II嚙合，y向電機(jī)5轉(zhuǎn)動帶動y向臺板3、χ向臺板1、y向電機(jī)5與χ向電機(jī)7作y方向移動；ζ向電機(jī)16設(shè)置在鏡柱2上， ζ向電機(jī)16輸出軸軸端設(shè)有微調(diào)手輪8，軸上設(shè)有齒輪III與設(shè)置在鏡柱導(dǎo)軌12滑塊上的齒條III嚙合，整個工作臺通過Z向臺板4與工作臺固定架13連接，工作臺固定架13通過滑塊與豎直的鏡柱導(dǎo)軌12配接，ζ向電機(jī)16帶動滑塊向ζ方向移動，實現(xiàn)整個工作臺的ζ向移動。χ向電機(jī)7、y向電機(jī)5、ζ向電機(jī)16為步進(jìn)電機(jī)。χ向電機(jī)7、y向電機(jī)5、ζ向電機(jī)16 與計算機(jī)連接。
y向臺板3右端設(shè)有雙電機(jī)座10，x向電機(jī)7固定雙電機(jī)座10的下側(cè)，y向電機(jī)5 固定在雙電機(jī)座10的右外側(cè)。
三軸聯(lián)動工作臺為市售成品。
χ向電機(jī)7、y向電機(jī)5、z向電機(jī)16通過控制電路板與計算機(jī)相連，由計算機(jī)從串口控制三個電機(jī)，實現(xiàn)了 X、y、Z方向的自動或手動控制，用于柵線銀電極的檢測。
微位移測距裝置包括數(shù)顯千分表15，數(shù)顯千分表15通過千分表固定架17設(shè)置在工作臺固定架13上，數(shù)顯千分表15的輸出端與計算機(jī)連接。
柵線銀電極的高度只需要測量ζ向位移量即可，當(dāng)ζ向電機(jī)16帶動安裝在導(dǎo)軌滑塊上的工作臺固定架13使工作臺沿ζ向移動時，數(shù)顯千分表15就會將工作臺移動的距離通過數(shù)據(jù)接口輸入計算機(jī)中處理。采用這樣的結(jié)構(gòu)能精確測量出工作臺在ζ軸向的移動距離，從而測量出柵線銀電極的高度。
計算機(jī)內(nèi)含檢測軟件包，其能實現(xiàn)用計算機(jī)通過控制電路控制X、y、ζ向電機(jī)的轉(zhuǎn)動，控制微位移測距裝置在需要的時候采集高度信息，并具備采集圖像，并進(jìn)行圖像處理， 計算出柵線銀電極的寬度與高度信息，并把處理結(jié)果顯示在顯示屏的軟件界面上，對不良品發(fā)出警報的功能。
使用時，將被測的第一片太陽能電池板放在工作臺上載物臺的卡槽內(nèi)，調(diào)節(jié)微調(diào)手輪8使工作臺上升至合適位置，然后打開自動檢測軟件，在軟件界面中控制ζ向電機(jī)16 從而使工作臺聚焦到柵線電極底部，在軟件中點擊開始按鈕開始進(jìn)行檢測。檢測過程中，首先對柵線銀電極底部聚焦時的圖像采集并處理，測出柵線銀電極的寬度并保存數(shù)顯千分尺的示值，然后控制ζ向電機(jī)16使工作臺向下移動直到柵線銀電極的頂部清晰為止，接著記錄下這時微位移測距裝置的示值，與前一次記錄的示值相減并取絕對值，就得到柵線高度， 軟件將該結(jié)果與寬度計算結(jié)果顯示在軟件界面中的指定區(qū)域，便完成一個點的測量，軟件通過電機(jī)控制工作臺上升使焦平面聚焦在柵線底部以下的位置，再通過χ向電機(jī)7、y向電機(jī)5控制工作臺移動到下一個被測位置進(jìn)行檢測，將測量結(jié)果依次顯示在顯示屏中，如此反復(fù)9次，測出太陽能電池板上柵線銀電極九個點的寬度和高度，便完成一片太陽能電池板的檢測。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池片柵線特性檢測儀，其特征在于包括鏡柱、底板、圖像采集光學(xué)系統(tǒng)、控制機(jī)構(gòu)和微位移測距裝置，圖像采集光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡設(shè)置在控制機(jī)構(gòu)中的工作臺臺面的上方，控制機(jī)構(gòu)中的工作臺為可向χ向、y向、Z向移動的三軸聯(lián)動工作臺，微位移測距機(jī)構(gòu)中的數(shù)顯千分表與三軸聯(lián)動工作臺中的ζ向臺板連接，數(shù)顯千分表的測量端頭與底板垂直靠接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池片柵線特性檢測儀，其特征在于所述的圖像采集光學(xué)系統(tǒng)包括高倍平場半復(fù)消色差物鏡落射柯勒照明光路結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池片柵線特性檢測儀，其特征在于所述的控制機(jī)構(gòu)包括由x、y、z向臺板組合而成的三軸聯(lián)動工作臺、x、y、z向電機(jī)、工作臺固定架、微調(diào)手輪、多個齒輪、齒條和調(diào)節(jié)手輪，三軸聯(lián)動工作臺的臺板從下至上依次為ζ向臺板、y向臺板、χ向臺板，χ向電機(jī)和y向電機(jī)設(shè)置在y向臺板的側(cè)邊處，χ向電機(jī)、y向電機(jī)設(shè)置在y 向臺板的側(cè)端，χ向電機(jī)的一端設(shè)有χ向調(diào)節(jié)手輪，另一端設(shè)有齒輪I與設(shè)置在χ向臺板上的齒條I嚙合，通過χ向電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動χ向臺板作χ方向移動；y向電機(jī)輸出軸的一端設(shè)有 y向調(diào)節(jié)手輪，另一端設(shè)有齒輪II與設(shè)置在ζ向臺板上的齒條II嚙合，y向電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動y 向臺板、χ向臺板、y向電機(jī)與χ向電機(jī)作y方向移動；ζ向電機(jī)設(shè)置在鏡柱上，ζ向電機(jī)輸出軸軸端設(shè)有微調(diào)手輪，軸上設(shè)有齒輪III與設(shè)置在鏡柱導(dǎo)軌滑塊上的齒條III嚙合，整個工作臺通過ζ向臺板與工作臺固定架連接，工作臺固定架通過滑塊與豎直的鏡柱導(dǎo)軌配接，ζ 向電機(jī)帶動滑塊向ζ方向移動，實現(xiàn)整個工作臺的ζ向移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的太陽能電池片柵線特性檢測儀，其特征在于所述的圖像采集光學(xué)系統(tǒng)的輸出端、χ向電機(jī)、y向電機(jī)、ζ向電機(jī)、數(shù)顯千分表的輸出端與計算機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能電池片柵線特性檢測儀，其特征在于包括鏡柱、底板、圖像采集光學(xué)系統(tǒng)、控制機(jī)構(gòu)和微位移測距裝置，圖像采集光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡設(shè)置在控制機(jī)構(gòu)中的工作臺臺面的上方，控制機(jī)構(gòu)中的工作臺為可向x向、y向、z向移動的三軸聯(lián)動工作臺，微位移測距機(jī)構(gòu)中的數(shù)顯千分表與三軸聯(lián)動工作臺中的z向臺板連接，數(shù)顯千分表的測量端頭與檢測儀的底板垂直靠接，所述的圖像采集光學(xué)系統(tǒng)包括高倍平場半復(fù)消色差物鏡落射柯勒照明光路結(jié)構(gòu)。該裝置檢測精度高，符合柵線銀電極的檢測要求，數(shù)據(jù)可靠；占地面積小，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；該儀器檢測速度快，平均每點檢測時間4秒，可達(dá)到檢測要求；使用方便、成本低。
文檔編號G01B11/02GK102519365SQ201110399370
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者周海英, 廖文哲, 張雪飛, 曾赤良, 蕭澤新, 陳綱, 韋喆 申請人:桂林電子科技大學(xué)