专利名称：导轮轮廓检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及导轮表面轮廓检测技术领域，更具体地说，涉及一种导轮轮廓检测系统。
背景技术：
切割硅块的开方机和切割硅片的切片机上均设有导轮。每个导轮的表面布满了 V 形槽，主要用于固定钢线来切割硅块或硅片。由于在机器运行过程中，钢线与导轮会产生摩擦，久而久之，导轮的V形槽会被钢线损坏，导致无法精确地固定钢线。随着光伏行业的发展，硅片的生产进度越来越紧，并且，由于产品生产工艺的集成度越来越高，产品的体积逐渐缩小，对产品的制造精度的要求也越来越高，而导轮是切割硅片所必需用到的设备，如果导轮表面的槽型受损却无法及时和准确地进行处理，必定会影响硅片切割的精度以及生产进度，导致额外的损失。目前，对导轮的轮廓检测，主要运用马尔轮廓仪，是通过探头描点后虚拟来完成的。马尔轮廓仪体型较大，而且探头受脏污后，对测量精确度的影响很大，使检测结果不准确，基本上只能大致地测出导轮表面的轮廓，不能直接观看槽型，无法精确地给出轮廓图及尺寸，更无法表征导轮V形凹槽损耗的实际情况，进而无法及时对导轮进行相应的处理，导致额外的损失。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种导轮轮廓检测系统，能够准确的得出导轮轮廓及V形槽各项特征数据，进而能够及时的对导轮进行相应的处理，避免额外的损失。为实现上述目的，本实用新型实施例提供了如下技术方案一种导轮轮廓检测系统，包括导轮轮廓检测装置，用于获得导轮轮廓图像；与所述导轮轮廓检测装置相连的处理模块，所述处理模块包括可视界面；数据处理单元，用于根据导轮轮廓检测装置获得的所述导轮轮廓图像，计算得出导轮V形槽的各项特征数据，所述V形槽的各项特征数据包括槽夹角、槽高和槽间距。优选的，所述数据处理单元包括判断单元，用于判断导轮轮廓与标准轮廓的差别是否超过预设标准，和/或所述V 形槽的各项特征数据中的至少一项与标准数据的差值是否超过预设值；定位单元，用于根据导轮轮廓图像，确定坐标系；计算单元，用于根据所述坐标系，确定所述导轮轮廓图像各点的坐标，计算得出所述导轮V形槽的槽夹角、槽高和槽间距。优选的，所述数据处理单元为单片机、微处理器MCU或中央处理器CPU。优选的，还包括[0018]报警单元，用于当导轮轮廓与标准轮廓的差别超过预设标准时，和/或所述V形槽的各项特征数据中的至少一项与标准数据的差值超过预设值时，进行报警。优选的，还包括数据接口，用于将所述导轮轮廓图像和/或计算得到的导轮V形槽的各项特征数据进行上传。优选的，所述导轮检测装置包括水平支柱；与导轮两端的轮轴固定的固定夹，其设置在所述水平支柱的两端；通过可调连接装置装配在所述水平支柱上的竖直支柱；可滑动的设置在所述竖直支柱上的工业相机。从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测系统，通过视觉检测方式来检测导轮轮廓，用高分辨率工业相机对导轮表面进行拍照，可以准确的得出导轮表面V形槽的实际情况，并且根据拍照得出的导轮轮廓图像可以计算得出V形槽的各项特征数据，进而能够更准确的判断V形槽的具体损耗情况，使得能够及时对导轮进行相应的处理，避免影响硅片切割的精度和生产进度，也就避免了额外的损失。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测系统的结构图；图2为本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测装置的结构图；图3为本实用新型实施例二公开的导轮轮廓检测方法的流程图；图4为采用本实用新型实施例的检测系统获得的导轮轮廓图像；图5为本实用新型实施例三公开的导轮轮廓检测方法的流程图；图6为本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测方法中对图像进行定位过程的示意图；图7为本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测方法中计算波峰夹角过程的示意图；图8为本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测方法中计算波谷夹角过程的示意图；图9为本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测方法中计算槽高过程的示意图；图10为本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测方法中计算槽间距过程的示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例公开了一种导轮轮廓检测系统，通过视觉检测方式来检测导轮轮廓，即采用高分辨率工业相机对导轮表面进行拍照，可以准确的得出导轮表面V形槽的实际情况，并且根据拍照得出的导轮轮廓图像可以计算得出V形槽的各项特征数据，能够更准确的判断V形槽的具体损耗情况，从而及时对导轮进行相应的处理，避免影响硅片切割的精度和生产进度，也就避免了额外的损失。
以下结合附图对本实用新型实施例进行进一步描述，需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。实施例一本实用新型实施例公开了一种导轮轮廓检测系统，其结构图如图1所示，该系统包括导轮轮廓检测装置101，用于获得导轮轮廓图像；与所述导轮轮廓检测装置相连的处理模块，所述处理模块包括可视界面102，使操作人员可及时观测导轮轮廓；数据处理单元103，用于根据所述导轮轮廓图像，计算得出导轮V形槽的各项特征数据，所述V形槽的各项特征数据包括槽夹角、槽高和槽间距。另外，该系统还包括报警单元108，用于当导轮轮廓与标准轮廓的差别超过预设标准时，和/或所述V 形槽的各项特征数据中的至少一项与标准数据的差值超过预设值时，进行报警。数据接口 107，用于将所述导轮轮廓图像和/或计算得到的导轮V形槽的各项特征数据进行上传。其中，所述数据处理单元103包括判断单元106，用于判断导轮轮廓与标准轮廓的差别是否超过预设标准，和/或所述V形槽的各项特征数据中的至少一项与标准数据的差值是否超过预设值；定位单元104，用于根据导轮轮廓图像，确定坐标系，以确定所示图像中各点的坐标；计算单元105，用于根据所述坐标系，确定所述导轮轮廓图像各点的坐标，计算得出所述导轮V形槽的槽夹角、槽高和槽间距。需要说明的是，该系统中的数据处理单元可为单片机、微处理器MCU或中央处理器CPU等具有数据处理功能的硬件，整个处理模块可为计算机等设备。该导轮轮廓检测系统的工作过程为由导轮检测装置101拍出导轮轮廓图像后， 将所示图像传输到处理模块，由处理模块中的可视界面102进行显示，同时由数据处理单元103计算得出导轮V形槽的槽夹角、槽高和槽间距等特征数据后，这些特征数据也可同时在可视界面上进行显示，同时，由判断单元106自动判断导轮轮廓是否与标准槽型严重偏离，如果是，则启动报警单元107进行报警，提示操作人员及时更换导轮或对导轮进行加工等，以避免不必要的损失。另外，如图2所示，为本实施例中的导轮检测装置结构示意图，该装置包括水平支柱5 ；与导轮两端的轮轴固定的固定夹2，其设置在所述水平支柱的两端；通过可调连接装置14装配在所述水平支柱5上的竖直支柱8 ；[0058]可滑动的设置在所述竖直支柱8上的工业相机13。从图2中可以看出，通过固定夹2可将该导轮轮廓检测装置固定在导轮1上，其结构可以为现有的任意可固定连接的连接装置，优选的，该固定夹2为具有V形槽的磁性固定夹。通过磁性固定夹的电磁力吸附到导轮的两侧的轮轴上，可以实现随时拆卸，并且拆卸精度可以保证在士 0. Imm左右。竖直支柱8可通过可调连接装置14沿水平支柱5左右移动，在移动至合适位置后，可固定在该位置。工业相机13可滑动的设置在所述竖直支柱8上，即该工业相机13可沿竖直支柱8上下移动，从而调整相机取像的最佳焦距位置。 本实施例中的导轮轮廓检测装置，通过固定夹2可以将本实施例中导轮轮廓检测装置固定在导轮1两端的轮轴上，直接在开方机和切片机上检测导轮，而不需要将导轮1取出，大大减少了由时间引起的不必要的损失。而且可调连接装置14可实现竖直立柱8沿水平立柱5左右调整，从而实现工业相机13的左右移动，以对导轮轴向的不同位置进行检测。 通过工业相机13可沿竖直支柱8上下移动，从而调整相机取像的最佳焦距位置，以拍摄出清晰的图像。本实施例中导轮轮廓检测装置可以在现场的任何机器上进行装载与拆卸，方便现场操作员进行操作，节省了导轮1拆卸引起的时间浪费。且在与导轮1平行的方向上可实现工业相机13的水平移动，操作员可以很方便地随意拍摄导轮1的任何一处表面。运用高精度的工业相机13，用机器视觉检测方式来对导轮的轮廓进行检测，可以准确地拍出导轮 1表面V形槽的实际情况，并且检测过程中无其他设备直接接触导轮1，不容易造成其他设备的损坏，也不会影响检测的准确度。本实施例中导轮轮廓检测装置的检测过程如下1、首先通过支柱和固定夹将相机和电源装置定在导轮的上下位置，然后通过磁性固定夹将整个装置吸附到导轮上。2、工业相机主光源的轴线需要经过导轮轮廓边，可以先通过外伸立柱10进行大概的调节，然后通过)(Z轴滑台进行小量程的微调，达到我们需要的位置，得到清晰的轮廓像，便于分析计算。3、操作人员通过按钮触发采集信号，本装置自动进行导轮槽的实时图像采集，并进行V形槽的槽型检测，槽间距、槽夹角等参数的计算，并将结果输出至数据处理系统的可视界面。4、检测结束后只需要让磁性固定夹断电失去磁力，拿下这个导轮轮廓采集装置就可以了，然后可以进行下一台导轮的测试。实施例二采用上一实施例公开的导轮轮廓检测系统，本实施例公开了一种导轮轮廓检测方法，其流程图如图3所示，包括以下步骤步骤SlOl 采用工业相机对导轮表面进行拍照，获得导轮轮廓图像；需要说明的是，获得导轮轮廓图像采用的工具可有多种，本实施例中仅以工业相机为例进行说明，由于工业相机的分辨率较高，因此拍出的导轮轮廓图像也更加精确，本实施例中拍照得出的导轮轮廓图像如图4所示，从图4中可以看出，导轮轮廓图像清晰，能够准确的判断出导轮表面V形槽的实际情况。[0072]步骤S102:根据所述导轮轮廓图像，计算得出导轮V形槽的各项特征数据，所述V 形槽的各项特征数据包括槽夹角、槽高和槽间距。本实用新型实施例公开的导轮轮廓检测方法中，通过视觉检测方式来检测导轮轮廓，用高分辨率工业相机对导轮表面进行拍照，可以准确的得出导轮表面V形槽的实际情况，并且根据拍照得出的导轮轮廓图像可以计算得出V形槽的各项特征数据，进而能够更准确的判断V形槽的具体损耗情况，使得能够及时对导轮进行相应的处理，避免影响硅片切割的精度和生产进度，也就避免了额外的损失。实施例三本实施例公开的导轮轮廓检测方法流程图如图5所示，包括以下步骤步骤S201 采用工业相机对导轮表面进行拍照，获得导轮轮廓图像；步骤S202 对所述导轮轮廓图像进行预处理，如锐化、增加对比度等方式，使导轮轮廓清晰，以便于后续V形槽各项特征数据的计算；需要说明的是，对导轮轮廓图像的预处理过程只是可选的步骤，如果步骤S201中获得的导轮轮廓图像足够清晰，则不用进行预处理。步骤S203 根据导轮轮廓图像，计算得出导轮V形槽的各项特征数据，所述V形槽的各项特征数据包括槽夹角、槽高和槽间距；步骤S204 当导轮V形槽与标准槽型相差较大时，即当导轮轮廓与标准轮廓的差别超过预设标准时，和/或所述V形槽的各项特征数据中的至少一项与标准数据的差值超过预设值时，进行报警，以便于及时通知操作人员，及时更换导轮或对导轮进行相应的加工，以免影响生产进度，造成不必要的损失；步骤S205 将所述导轮轮廓图像和/或计算得到的导轮V形槽的各项特征数据进行上传和/或存储，以便于根据历史数据进行报表统计，可以根据生产进度以及导轮轮廓的磨损情况得出导轮的损耗速度等，并可以此为依据，对导轮的材料和形状进行相应的改进等。需要说明的是，本实施例步骤S203中计算得出导轮V形槽的各项特征数据的过程具体包括步骤S301 对导轮轮廓图像中的各点进行定位，即根据导轮轮廓图像，确定坐标系；由于工件的外形不同，检测要求也不同，因此在检测开始前，必须对工件进行定位，具体的定位方式可根据工件的外形特征进行相应的选择，本实施例中的检测对象为导轮的V形槽，由于V形槽在导轮表面的分布是均勻的，因此可采用确定坐标系的方式进行定位。由于工业相机拍得的照片为二维的，因此一般情况下将导轮轮廓图像的左边作为坐标系的起点位置，具体到每张导轮轮廓图像，其原点设置可以是不同的，可选择图像的左上角为原点，也可选择该图像上第一个完整的波峰或波谷点位原点等，具体选择可根据实际情况而定，只要方便检测即可。步骤S302 根据所述坐标系，确定所述导轮轮廓图像中各点的位置坐标，如图6所示，坐标系中单位长度的可根据导轮实际尺寸而定，本实施例中一般为Iym;步骤S303 计算得出所述导轮V形槽的槽夹角、槽高和槽间距。[0088]其中，计算导轮V形槽的槽夹角、槽高和槽间距的方法有多种，下面仅以图7-图10 所示的计算方法为例进行说明。参见图7和图8，计算所述槽夹角的过程具体为步骤S401 确定波峰的坐标，即先找到每个波峰的位置，以预设直径的圆分别向该波峰两侧的V形槽做切线，该圆同时与V形槽的两侧边相切，在该波峰的两侧边分别得到一个切点；需要说明的是，所述预设直径的圆的直径和圆点均是可调的，具体可根据槽型标准进行更改，只要保证这个圆能够同时与波峰两侧的V形槽的两个侧边都相切即可。本实施例中选择的圆的直径约为120 μ m。步骤S402 在波峰的两侧边，分别以切点为第一点，以距离波峰1/3处的点为第二点进行连线，得到沿波峰两侧边方向的两条直线，如图7中波峰两侧的直线所示；步骤S403 计算波峰两侧的两条直线的夹角，得到波峰夹角；步骤S404 确定波谷的位置，在波谷的两侧边，分别以切点为第一点，以距离波谷 1/3处的点为第二点进行连线，得到沿波谷两侧边方向的两条直线，如图8所示；步骤S405 计算波谷两侧的两条直线的夹角，得到波谷夹角。如图9所示，计算所述槽高的过程具体为步骤S501 确定波谷的两个侧边，计算得出两侧边的交点坐标；步骤S502 通过交点做垂直于导轮中轴线的垂线；步骤S503 确定所述垂线与波峰和波谷的交点坐标；步骤S504 计算所述垂线与波峰和波谷的交点坐标沿所述垂线方向的差值，得到所述槽高，槽高的单位与坐标系的单位相同，本实施例中为ym。需要说明的是，如果计算单独的某一个波峰的高度，若该波峰两侧的两个波谷不在同一高度上，即所述垂线与两个波谷的交点的χ轴坐标不同，则在计算槽高的过程中，以深度较大的波谷为准，即将X轴坐标较大的交点坐标与波峰交点坐标的差值作为槽高。这样做的原因是，当V形槽的形状不符合要求时，所做的处理是将导轮表面的所有V形槽磨平之后，重新加工V形槽，为了保证打磨之后导轮表面的平整，因此打磨掉的导轮表面的厚度应大于或等于深度最大的槽的高度。如果计算多个波峰的平均高度，则可以所述垂线与多个波峰和波谷交点坐标的平均值为准。本领域技术人员可以理解，计算槽高时，交点坐标的选取方式包括但不限于以上两种，具体选取方式可根据不同的目的进行相应的选择。如图10所示，计算所述槽间距的过程具体为步骤S601 确定相邻波峰的顶点坐标；步骤S602 通过其中一个波峰的顶点做垂直于导轮中轴线的垂线；步骤S603 计算另一个波峰的顶点到所述垂线的距离，得到所述槽间距，一般情况下，槽间距的大小与两个波峰顶点的Y轴坐标的差值相同或者很相近。通过以上方法确定V形槽的各特征数据后，即可判断导轮V形槽的损耗情况，之后根据损耗情况确定是否需对导轮进行更换或加工，以免造成不必要的损失。需要说明的是，本实用新型实施例改进行性的实施例可分别与上述多个相关实施例进行结合，但说明时仅已在上一实施例的基础上举例说明。专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种导轮轮廓检测系统，其特征在于，包括导轮轮廓检测装置，用于获得导轮轮廓图像；与所述导轮轮廓检测装置相连的处理模块，所述处理模块包括可视界面；数据处理单元，用于根据导轮轮廓检测装置获得的所述导轮轮廓图像，计算得出导轮V 形槽的各项特征数据，所述V形槽的各项特征数据包括槽夹角、槽高和槽间距。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元包括判断单元，用于判断导轮轮廓与标准轮廓的差别是否超过预设标准，和/或所述V形槽的各项特征数据中的至少一项与标准数据的差值是否超过预设值；定位单元，用于根据导轮轮廓图像，确定坐标系；计算单元，用于根据所述坐标系，确定所述导轮轮廓图像各点的坐标，计算得出所述导轮V形槽的槽夹角、槽高和槽间距。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元为单片机、微处理器 MCU或中央处理器CPU。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括报警单元，用于当导轮轮廓与标准轮廓的差别超过预设标准时，和/或所述V形槽的各项特征数据中的至少一项与标准数据的差值超过预设值时，进行报警。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括数据接口，用于将所述导轮轮廓图像和/或计算得到的导轮V形槽的各项特征数据进行上传。
6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述导轮检测装置包括水平支柱；与导轮两端的轮轴固定的固定夹，其设置在所述水平支柱的两端；通过可调连接装置装配在所述水平支柱上的竖直支柱；可滑动的设置在所述竖直支柱上的工业相机。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种导轮轮廓检测系统，包括导轮轮廓检测装置，用于获得导轮轮廓图像；与所述导轮轮廓检测装置相连的处理模块，所述处理模块包括可视界面；数据处理单元，用于根据导轮轮廓检测装置获得的所述导轮轮廓图像，计算得出导轮V形槽的各项特征数据，所述V形槽的各项特征数据包括槽夹角、槽高和槽间距。本实用新型通过视觉检测方式来检测导轮轮廓，可以准确的得出导轮表面V形槽的实际情况，并且根据拍照得出的导轮轮廓图像可以计算得出V形槽的各项特征数据，能够更准确的判断V形槽的具体损耗情况，及时对导轮进行相应的处理，避免影响硅片切割的精度和生产进度，也就避免了额外的损失。
文档编号G01B11/14GK201945296SQ20102069093
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者乔晓东, 刘琴, 楚殿军, 黄水霞 申请人:浙江昱辉阳光能源有限公司