专利名称：卫星太阳翼太阳电池片用检测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及卫星太阳翼的检测领域，具体是一种用于检测卫星太阳翼太阳电池片缺陷的卫星太阳翼太阳电池片用检测设备。
背景技术：
卫星太阳翼电池阵是卫星能源的唯一来源，太阳电池片是太阳翼电池阵的重要组成部分，它的破损程度直接影响到电池阵的输出功率，因此，对太阳电池片的检测是非常重要的一个环节。传统的检测方法是目测法，检测人员利用专用显微镜对太阳电池片进行目测检查，该方法劳动量大，且检测人员的视力、主观意识、身体状态、疲劳度等都会对检测结果有一定的影响。尤其在我国航天事业迅猛发展的形势下，卫星研制数量逐年递增，原始的人工检测方式已经不能满足检测需求，但是目前市场上又尚未有更好的检测方法来替代传统目测法。
发明内容本实用新型为了解决现有检测太阳电池片所用目测法劳动量大、检测结果易受影响等问题，提供了一种卫星太阳翼太阳电池片用检测设备。本实用新型是采用如下技术方案实现的卫星太阳翼太阳电池片用检测设备，包括执行机构、操控执行机构工作的控制装置、电源；所述执行机构由定位机构和图像采集机构组成；定位机构为由X轴向定位单元、Y轴向定位单元、Z轴向定位单元组成的三维直角坐标系定位机构，其中，X轴向定位单元包括其上设有水平向导轨的底座，水平向导轨分为主导轨、与主导轨平行设置的从导轨，且主导轨配设有安装于底座上的驱动电机；Z轴向定位单元包括安装于X轴向定位单元水平向导轨上并由水平向导轨中的主导轨牵引移动的支架、固定于支架上的垂直向导轨，垂直向导轨与X轴向定位单元水平向导轨垂直，且垂直向导轨配设有安装于支架上的驱动电机；Y轴向定位单元包括安装于Z轴向定位单元垂直向导轨上并由垂直向导轨牵引移动的水平向导轨，该水平向导轨配设有驱动电机，并与X 轴向定位单元的水平向导轨及Z轴向定位单元的垂直向导轨垂直；图像采集机构包括工业相机和照明光源，工业相机安装于Y轴向定位单元的水平向导轨上并由水平向导轨牵引移动，照明光源包括四组照明单元，且四组照明单元分别设置于工业相机镜头上方、下方、左侧、右侧，形成矩形排列结构，所述照明单元包括发光二极管阵列、用于固定发光二极管阵列并能实现发光二极管照明角度变换的转动式固定机构， 以及用于控制发光二极管阵列照明亮度、转动式固定机构转动方向及转动角度的照明控制模块；所述转动式固定机构和照明控制模块对于本领域技术人员来说，很容易实现，并能以多种结构实现。控制装置包括中控计算机、与中控计算机连接并直接用于控制定位机构和图像采集机构工作的PLC控制器、以及用于检测工业相机镜头与被测电池片间距的测距传感器，测距传感器安装于工业相机镜头外侧；定位机构中各驱动电机的控制信号线、图像采集机构中工业相机和照明控制模块的控制信号线分别与PLC控制器连接；图像采集机构中工业相机的数据信号线、测距传感器的数据信号线分别与PLC控制器连接；PLC控制器配设有用于显示定位机构中各驱动电机、图像采集机构中工业相机和照明电源工作状态的显示屏；定位机构中各驱动电机、图像采集机构中工业相机和照明光源分别经电源控制开关与电源连接。应用本实用新型所述检测设备前，首先，将待检测太阳电池片悬挂，使其与地面垂直，以待检测；然后，将本实用新型所述检测设别连接电源，按下各部分的电源控制开关，使定位机构中各驱动电机、图像采集机构中工业相机和照明光源正常供电，保证检测设备处于待机状态；最后，由操作员通过中控计算机实施具体操控，1、检测参数的确定，在相应软件支持下，工业相机自动打开视频流并于显示屏上进行显示，控制定位机构各定位单元动作，使图像采集机构移动到相距待测电池板合理距离(即测距传感器测距范围内)的适当位置，打开测距传感器进行测距，再次控制定位机构各定位单元动作，同时调整工业相机的焦距，通过显示屏上的显示，确定合适的成像位置，并记录下视频流效果符合检测要求时的测距传感器测得的距离值作为基准物距、工业相机的焦距作为固定焦距，完成检测参数的确定；2、实际检测，依据确定的检测参数，本实用新型的执行机构自动对待测太阳电池片进行完整、清晰的图像采集，并将图像信息反馈至控制装置，在相应图像识别软件支持下，由控制装置的中控计算机对太阳电池片的图像进行解析，实现太阳电池片的裂纹、划痕、崩边、 掉角等缺陷的辨别及记录。在实际检测时，可根据需要调整工业相机外侧照明光源的光照角度和光照强度、以及其它相关检测参数，用以达到最佳成像效果，获得具有最佳清晰度的图像，以便提高检测设别缺陷辨别的准确度。其中，所述相应软件可自主研发获得。用本实用新型所述设备对某型号太阳翼电池片正样进行了检测，每片电池片测试用时1.5秒，检测一块2500片电池片的电池板用时约1小时，且检测能力如下a)可检出的最小表面缺陷的尺寸彡0. 5mmX0. 5mm ；b)可检出的最小缺角的斜边长度彡0. 7mm ；c)可检出的最小棱上崩边的尺寸< 0. 6mmX0. 3mm ；d)设备能检测长度大于2mm的裂纹；e)可检测出的最小栅极缺陷 < 栅极总长度的5 % ；漏检率0. 1%，误检率11. 57%，而之前使用人工目测法至少需要1到2天，充分说明本实用新型的应用在检测速度和质量上都有了极大的提尚ο本实用新型结构合理，使用方便，降低了劳动强度，解放了劳动力，提高了太阳翼太阳电池片破损检测工作的检测效率、准确性和可靠性。
图1为本实用新型执行机构的结构示意图；图2为本实用新型照明光源的设置结构图；图3为本实用新型控制装置的电路原理方框图；图中1-底座；2-主导轨；3-从导轨；4-驱动电机；5-支架；6_垂直向导轨；7_驱动电机；8-水平向导轨；9-驱动电机；10-工业相机；11-发光二极管阵列；12-转动式固定机构；13-被测电池片。[0018]具体实施方式
卫星太阳翼太阳电池片用检测设备，包括执行机构、操控执行机构工作的控制装置、电源；如图1所示，所述执行机构由定位机构和图像采集机构组成；定位机构为由X轴向定位单元、Y轴向定位单元、Z轴向定位单元组成的三维直角坐标系定位机构，其中，X轴向定位单元包括其上设有水平向导轨的底座1，水平向导轨分为主导轨2、与主导轨2平行设置的从导轨3，且主导轨2配设有安装于底座1上的驱动电机4 ;Z轴向定位单元包括安装于X轴向定位单元水平向导轨上并由水平向导轨中的主导轨 2牵引移动的支架5、固定于支架5上的垂直向导轨6，垂直向导轨6与X轴向定位单元水平向导轨垂直，且垂直向导轨6配设有安装于支架5上的驱动电机7 ;Y轴向定位单元包括安装于Z轴向定位单元垂直向导轨6上并由垂直向导轨6牵引移动的水平向导轨8，该水平向导轨8配设有驱动电机9，并与X轴向定位单元的水平向导轨及Z轴向定位单元的垂直向导轨6垂直；图像采集机构包括工业相机10和照明光源，工业相机10安装于Y轴向定位单元的水平向导轨8上并由水平向导轨8牵引移动，如图2所示，照明光源包括四组照明单元， 且四组照明单元分别设置于工业相机10镜头上方、下方、左侧、右侧，形成矩形排列结构， 所述照明单元包括发光二极管阵列11、用于固定发光二极管阵列11并能实现发光二极管照明角度变换的转动式固定机构12，以及用于控制发光二极管阵列11照明亮度、转动式固定机构12转动方向及转动角度的照明控制模块；如图3所示，控制装置包括中控计算机、与中控计算机连接并直接用于控制定位机构和图像采集机构工作的PLC控制器、以及用于检测工业相机10镜头与被测电池片13 间距的测距传感器，测距传感器安装于工业相机10镜头外侧；定位机构中各驱动电机的控制信号线、图像采集机构中工业相机10和照明控制模块的控制信号线分别与PLC控制器连接；图像采集机构中工业相机10的数据信号线、测距传感器的数据信号线分别与PLC控制器连接；PLC控制器配设有用于显示定位机构中各驱动电机、图像采集机构中工业相机10 和照明电源工作状态的显示屏；定位机构中各驱动电机、图像采集机构中工业相机10和照明光源分别经电源控制开关与电源连接。具体实施时，底座可以配设高强度升降脚轮以方便实现检测设备的移动和搬运， 且由于脚轮具有的可升降支撑面可以和地面接触，能辅助保证检测设备的物理稳定性及可靠性。
权利要求1. 一种卫星太阳翼太阳电池片用检测设备，其特征在于包括执行机构、操控执行机构工作的控制装置、电源；所述执行机构由定位机构和图像采集机构组成；定位机构为由X轴向定位单元、Y轴向定位单元、Z轴向定位单元组成的三维直角坐标系定位机构，其中，X轴向定位单元包括其上设有水平向导轨的底座(1)，水平向导轨分为主导轨(2)、与主导轨(2)平行设置的从导轨(3)，且主导轨(2)配设有安装于底座(1)上的驱动电机(4);Z轴向定位单元包括安装于X轴向定位单元水平向导轨上并由水平向导轨中的主导轨(2)牵引移动的支架(5)、固定于支架(5)上的垂直向导轨(6)，垂直向导轨(6)与 X轴向定位单元水平向导轨垂直，且垂直向导轨(6)配设有安装于支架(5)上的驱动电机 (7) ；Y轴向定位单元包括安装于Z轴向定位单元垂直向导轨(6)上并由垂直向导轨(6)牵引移动的水平向导轨(8)，该水平向导轨(8)配设有驱动电机(9)，并与X轴向定位单元的水平向导轨及Z轴向定位单元的垂直向导轨(6)垂直；图像采集机构包括工业相机(10)和照明光源，工业相机(10)安装于Y轴向定位单元的水平向导轨(8)上并由水平向导轨(8)牵引移动，照明光源包括四组照明单元，且四组照明单元分别设置于工业相机(10)镜头上方、下方、左侧、右侧，形成矩形排列结构，所述照明单元包括发光二极管阵列(11)、用于固定发光二极管阵列(11)并能实现发光二极管照明角度变换的转动式固定机构(12)，以及用于控制发光二极管阵列(11)照明亮度、转动式固定机构(12)转动方向及转动角度的照明控制模块；控制装置包括中控计算机、与中控计算机连接并直接用于控制定位机构和图像采集机构工作的PLC控制器、以及用于检测工业相机(10)镜头与被测电池片(13)间距的测距传感器，测距传感器安装于工业相机(10)镜头外侧；定位机构中各驱动电机的控制信号线、图像采集机构中工业相机(10)和照明控制模块的控制信号线分别与PLC控制器连接；图像采集机构中工业相机(10)的数据信号线、测距传感器的数据信号线分别与PLC控制器连接；PLC控制器配设有用于显示定位机构中各驱动电机、图像采集机构中工业相机(10)和照明电源工作状态的显示屏；定位机构中各驱动电机、图像采集机构中工业相机(10)和照明光源分别经电源控制开关与电源连接。
专利摘要本实用新型涉及卫星太阳翼的检测领域，具体是一种用于检测卫星太阳翼太阳电池片缺陷的卫星太阳翼太阳电池片用检测设备。解决了现有检测太阳电池片所用目测法劳动量大、检测结果易受影响等问题，卫星太阳翼太阳电池片用检测设备包括执行机构、操控执行机构工作的控制装置、电源；执行机构由定位机构和图像采集机构组成；控制装置包括中控计算机、与中控计算机连接并直接用于控制定位机构和图像采集机构工作的PLC控制器、测距传感器。本实用新型结构合理，使用方便，降低了劳动强度，解放了劳动力，提高了太阳翼太阳电池片破损检测工作的检测效率、准确性和可靠性。
文档编号H04N5/232GK202166618SQ20112030627
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者冉云, 李志军, 莫丽东 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一八研究所