基于条纹反射的太阳能电池硅晶片表面质量检测方法研究

发布时间：2017-11-15 18:20

  本文关键词：基于条纹反射的太阳能电池硅晶片表面质量检测方法研究

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【摘要】：基于条纹反射的面结构光三维面形测量技术根据由待测镜面物体反射的变形条纹来检测物体表面的梯度分布,根据此测量梯度重建出物体三维形貌,具有非接触、高精度、高灵敏度和结构简单等优点,在对眼镜、汽车车体喷漆表面以及抛光模具等镜面以及类镜面物体的面形检测方面具有很好的应用前景。本文对基于条纹反射的类平面镜面太阳能电池硅晶片表面质量检测方法进行了研究,分析研究了基于质量导向的相位展开方法。然后对条纹反射系统的标定进行了研究,应用基于二维平面标定靶标定技术完成对条纹反射测量系统的标定工作。最后针对太阳能电池硅晶片表面镜面反射的特点,把条纹反射测量技术应用于太阳能电池硅晶片的表面质量检测,实验验证了该检测方法的可行性和可靠性。论文的主要研究工作包括:1.为了获得精确的测量相位,本文对质量导向相位展开方法进行了研究。质量导向相位展开方法适用于对高度跃变以及包含孔洞物体的相位进行展开,对阴影区域具有良好的展开效果。相对于传统的空间相位展开技术,质量导向相位展开技术具有更好的稳定性。针对较大高度跃变物体的相位展开,实验结果表明质量导向相位展开技术比传统的空间相位展开技术具有优越性。2.本文对用于太阳能电池硅晶片质量检测的条纹反射测量系统的标定进行了研究。基于条纹反射的三维测量系统的标定精度影响着系统的三维重建精度。本文详细分析了相机的标定方法。针对显示屏空间位置的标定,采用基于Hough变换的圆检测技术提取特征圆的像素坐标,并根据特征圆的相对空间位置确定其世界坐标,依据基于平面标定靶的相机标定技术计算出显示屏镜像的旋转和平移矩阵,完成显示屏空间位置的标定,并根据线面交点计算出显示屏到参考面的距离以及根据两点间距离公式计算出参考面上积分步长。实验结果表明,该标定技术可实现对平面镜和曲率半径分别为20000mm和5000mm的球面镜的测量厚度均方根误差分别为2.061×10-5mm、6.189×10-5mm和1.002×10-3mm,硅晶片的中心pv值为100nm。利用此标定系统完成对太阳能电池片表面质量的检测。3.本文研究了条纹反射测量系统多义性问题并探索了消除系统多义性的方法。理论分析了条纹反射系统重建面形中包含二次曲面的原因,引出条纹反射测量系统多义性问题。并根据光线追踪的方法推导了相位-梯度-高度三者之间的映射关系。公式表明适当增加显示屏到参考面的距离可以提高待测物体梯度测量的精度。仿真和实验系统多义性对梯度测量的影响以及条纹反射系统测量的适用范围,实验结果表明当显示屏与参考面之间的距离与待测物体的厚度之比大于200时,待测物体的厚度对梯度测量的影响可以忽略。4.应用条纹反射测量系统完成对太阳能电池硅晶片表面质量的检测。分析了太阳能电池的表面特性以及缺陷类型,应用本文的条纹反射测量系统对太阳能电池表面指纹脏污、划痕等缺陷进行检测,并分析了本文的条纹反射系统的测量精度。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4

【参考文献】

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1 张舞杰;李迪;叶峰;;硅太阳能电池纹理缺陷检测[J];计算机应用;2010年10期

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本文编号：1190750