测量栅线高度和宽度的方法、装置、系统及存储介质与流程
本发明涉及太阳能电池片性能检测技术领域，特别是涉及一种测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法、装置、系统及计算机可读存储介质。
背景技术：
太阳能电池是一种将太阳能的光能直接转化为电能的半导体器件，是一种有广阔发展前景的新型能源。在太阳能电池金属化过程中，栅线电极的高宽比直接影响着太阳能电池的性能。综合考虑电池电学损失和光学损失两方面的因素，当金属电极的高宽比大(即高度高、宽度窄)时，太阳能电池片性能最佳。而在正常生产作业过程中浆料粘稠度以及湿重的变化，网版不同使用寿命下张力的变化等都会影响到栅线电极的高度和宽度，从而影响到成品电池片的各个电性能，在生产作业过程中需及时监控测试电池片栅线高宽比状况就显得十分重要。
传统常见的测量方式是使用金相显微镜，采用激光作为光源，利用光学显微镜捕捉到栅线位置后，通过计算机分析模拟处理后得到栅线截面拟合曲线，然后测量计算得出该界面的高度值和宽度值，进而计算出栅线的高宽比。采用金相显微镜测试栅线高宽比，测试繁琐耗时较长，且测试时只能人为的选取电池片上的几个点进行测试，测试结果不具有普遍性，无法准确的反馈出被测试电池片整个面或者某一区域栅线高宽比的整体情况，如果生产电池片形貌有变化并不能及时发现解决。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法、装置、系统及计算机可读存储介质，解决了目前测量电池片的过程操作复杂，测量效率低测量结果不精准的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法，包括：
实时获得ccd相机拍摄的电池片表面的光斑图像；其中，所述光斑图像为所述ccd相机透过放大镜，且光轴方向和电池片呈预设角度拍摄电池片表面光斑的图像；所述光斑为激光垂直照射到电池片上表面形成的光斑，且所述光斑在所述电池片表面沿垂直于栅线方向移动；
根据所述光斑图像以及所述电池片移动的速度，获得所述光斑相对于所述电池片的移动轨迹；
根据所述移动轨迹和所述预设角度获得所述电池片垂直于栅线的截面轮廓线；
根据所述截面轮廓线获得所述栅线的高度和宽度。
其中，所述根据所述光斑图像以及所述电池片移动的速度，获得所述光斑相对于所述电池片的移动轨迹包括：
根据每帧所述光斑图像中光斑的高度以及所述ccd相机拍摄图像间隔的时长，获得光斑在各帧光斑图像中的投影高度随时间变化的坐标点
根据所述坐标点和所述电池片的移动速度v，获得所述光斑在所述电池片上的移动轨迹点
其中，所述根据所述移动轨迹和所述预设角度获得所述电池片垂直于栅线的截面轮廓线包括：
根据所述移动轨迹点和所述预设角度θ获得所述电池片上表面的截面轮廓坐标点
根据所述截面轮廓坐标点拟合获得所述电池片上表面的截面轮廓线。
其中，在根据所述截面轮廓线获得所述栅线的高度和宽度之后，还包括：
根据所述界面轮廓线中多个栅线的高度和宽度，获得所述电池片的栅线高宽比的平均值，并在显示界面显示所述平均值。
其中，所述光斑的直径不大于0.5μm；所述预设角度为30°～45°。
本发明还提供了一种测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置，包括：
图像获取模块，用于实时获得ccd相机拍摄的电池片表面的光斑图像；其中，所述光斑图像为所述ccd相机透过放大镜，且光轴方向和电池片呈预设角度拍摄电池片表面光斑的图像；所述光斑为激光垂直照射到电池片上表面形成的光斑，且所述光斑在所述电池片表面沿垂直于栅线方向移动；
轨迹运算模块，用于根据所述光斑图像以及所述电池片移动的速度，获得所述光斑相对于所述电池片的移动轨迹；
轮廓运算模块，根据所述移动轨迹和所述预设角度获得所述电池片垂直于栅线的截面轮廓线；
测量运算模块，根据所述截面轮廓线获得所述栅线的高度和宽度。
其中，所述轨迹运算模块具体包括：
图像分析单元，用于根据每帧所述光斑图像中光斑的高度以及所述ccd相机拍摄图像间隔的时长，获得光斑在各帧光斑图像中的投影高度随时间变化的坐标点
坐标运算单元，用于根据所述坐标点和所述电池片的移动速度v，获得所述光斑在所述电池片上的移动轨迹点
其中，所述轮廓运算模块具体用于根据所述移动轨迹点和所述预设角度θ获得所述电池片上表面的截面轮廓坐标点
本发明还提供了一种测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的系统，包括激光器、ccd相机、放大镜、处理器以及存储器；
其中，所述激光器用于垂直照射在电池片上表面形成光斑，并相对于所述电池片沿垂直于光栅的方向移动；
所述ccd相机用于透过所述放大镜并和所述电池片呈预设角度，拍摄所述电池片上的光斑图像；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器和所述ccd相机以及所述存储器相连接，用于根据所述光斑图像执行所述计算机程序，以实现如上任一项所述的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法的步骤。
本发明所提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法，通过将激光照射至电池片上表面形成光斑，因为电池片和光斑之间相对移动，光斑即可在电池片表面依次划过各个栅线上表面，那么ccd相机透过放大镜放大拍摄到的光斑图像中，光斑随这电池片表面各个栅线高低的起伏也必然存在高低的起伏，再基于每帧图像拍摄的时间间隔以及光斑相对于电池片的运动速度，即可获得光斑在电池片表面的移动轨迹。而ccd相机和电池片之间的倾斜角为预设角度，结合移动轨迹和预设角度即能够获得电池片表面的截面轮廓线，也就能够根据截面轮廓线即可获得各个栅线的高度和宽度，在整个测量过程中，将各个设备固定好之后，无需反复调节，即可一次测量获得多个栅线的高度以及宽度，操作简单易行，测量效率高。
本发明还提供了一种测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置、系统及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电池片横截面轮廓线的坐标示意图；
图4为本发明实施例提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法。
目前常规的测量栅线的高度和宽度的方法是采用金相显微镜将电池片表面的栅线放大，并选取其中几个位置点的栅线进行高度和宽度的测量。每测量一个位置点都需要将金相显微镜进行反复调节，操作非常的繁琐且测量效率低；并且能够测量的位置点的数量有限，在一定程度上降低了测量的精度。
本发明所提供的方法，基于激光、ccd相机以及放大镜等部件进行栅线高度和宽度的测量，能够简单迅速的测得整个电池片上各个栅线的高度和宽度，测量过程简单易操作，且有利于提高测量精度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法的流程示意图，该方法可以包括：
步骤s1：实时获得ccd相机拍摄的电池片表面的光斑图像。
具体地，可以参考图2，图2为本发明实施例提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置的结构示意图。如图2所示，激光器1位于电池片4的正上方，电池片4相对于激光器1发射的激光相对移动，移动方向为图2中箭头所指的方向，即是垂直于需要测量的栅线41的方向。激光照射在电池片4表面可以形成光斑。随着电池片4的移动，光斑依次划过电池片4上表面的各个栅线41，因为栅线41凸起于电池片4的上表面，光斑位置会随着栅线41的高度变化产生一个高低起伏的变化。而ccd相机2通过放大镜3即可拍摄到光斑随栅线移动的变化图像。
需要说明的是，图2中是激光器1的位置不变，而移动电池片4的位置，在实际操作过程中，也可以保持电池片4不动，使激光器1在电池片4的上方由电池片4的一端移动到另一端，同样可以拍摄到光斑变化的图像，并实现本发明的技术方案，本发明中对此不作限定。
步骤s2：根据光斑图像以及电池片移动的速度，获得光斑相对于电池片的移动轨迹。
可选地，根据每帧光斑图像中光斑的高度以及ccd相机拍摄图像间隔的时长，获得光斑在各帧光斑图像中的投影高度随时间变化的坐标点
需要说明的是，本实施例中随着电池片的相对于激光的移动，光斑始终在电池片的上表面移动。本实施例中是以电池片移动的方向为横坐标，垂直于电池片上表面的方向为纵坐标。那么，电池片移动的速度和时间的乘积既为光斑在电池片表面移动的横向位移，再通过ccd相机的拍摄，将ccd相机中的拍摄的光斑的高度换算为物理高度，即可获得光斑再坐标中的移动轨迹，而光斑始终再电池片表面移动，也就是光斑再电池片表面的移动轨迹。
步骤s3：根据移动轨迹和预设角度获得电池片垂直于栅线的截面轮廓线。
可选地，根据所述移动轨迹点和所述预设角度θ获得所述电池片上表面的截面轮廓坐标点
根据截面轮廓坐标点拟合获得所述电池片上表面的截面轮廓线。
因为，只有ccd相机和电池片上表面呈一定的夹角，而要获得栅线准确的高度值，就需要获得垂直于栅线截面上光斑的高度，因此需要将坐标点进行角度换算。具体地，ccd相机和电池片之间的倾斜角不宜太大也不宜太小，可以将预设角度设定在30°～45°。
另外，因为需要通过拍摄光斑在栅线表面的位置获得栅线的轮廓线，因此光斑的直径不应当太大，至少应当不大于0.5μm。
根据各个光斑各个轨迹点的坐标即可拟合获得整个电池片的轮廓线。具体地，可参考图3，图3为本发明实施例提供的电池片横截面轮廓线的坐标示意图。如图3所示，x2-x1、x4-x3、x6-x5、x8-x7分别表示4个栅线的宽度，而y1、y2、y3则分别表示各个栅线的高度。
步骤s4：根据截面轮廓线获得栅线的高度和宽度。
本发明中将ccd相机和放大镜配合拍摄的光斑图像进行分析处理，基于光斑始终在电池片表面移动的特性，利用光斑移动的轨迹获得电池片的轮廓线，并最终由此测量电池片表面多个栅线的高度和宽度。操作过程简单易行，无需多次调整即可一次获得多个栅线的高度和宽度，提高了测量的工作效率。
可选地，在本发明的另一具体实施例中，在上述步骤s4之后，还包括：
步骤s5：根据界面轮廓线中多个栅线的高度和宽度，获得电池片的栅线高宽比的平均值，并在显示界面显示平均值。
直接根据拟合获得的轮廓线即可测量出各个栅线的高度和宽度，通过数据处理直接根据栅线的高度和宽度运算获得整个电池片的栅线高宽比的平均值，使用户能够快速简单的获得电池片的栅线性能参数。
下面对本发明实施例提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置进行介绍，下文描述的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置与上文描述的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法可相互对应参照。
图4为本发明实施例提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置的结构框图，参照图4中测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置可以包括：
图像获取模块100，用于实时获得ccd相机拍摄的电池片表面的光斑图像。
其中，所述光斑图像为所述ccd相机透过放大镜，且光轴方向和电池片呈预设角度拍摄电池片表面光斑的图像；所述光斑为激光垂直照射到电池片上表面形成的光斑，且所述光斑在所述电池片表面沿垂直于栅线方向移动；
轨迹运算模块200，用于根据所述光斑图像以及所述电池片移动的速度，获得所述光斑相对于所述电池片的移动轨迹；
轮廓运算模块300，根据所述移动轨迹和所述预设角度获得所述电池片垂直于栅线的截面轮廓线；
测量运算模块400，根据所述截面轮廓线获得所述栅线的高度和宽度。
可选地，在本发明另一具体实施例中，所述轨迹运算模块200具体包括：
图像分析单元，用于根据每帧所述光斑图像中光斑的高度以及所述ccd相机拍摄图像间隔的时长，获得光斑在各帧光斑图像中的投影高度随时间变化的坐标点
坐标运算单元，用于根据所述坐标点和所述电池片的移动速度v，获得所述光斑在所述电池片上的移动轨迹点
可选地，在本发明另一具体实施例中，所述轮廓运算模块300具体用于根据所述移动轨迹点和所述预设角度θ获得所述电池片上表面的截面轮廓坐标点
可选地，在本发明的另一具体实施例中，还可以进一步包括：
高宽比运算模块，用于根据所述界面轮廓线中多个栅线的高度和宽度，获得所述电池片的栅线高宽比的平均值，并在显示界面显示所述平均值。
本发明中所提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的装置，能够快速准确的获得电池片上多个栅线的高度和宽度，操作简单测量效率高。
本发明中还提供了一种测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的系统，具体地可参考图2，包括:
激光器1、ccd相机2、放大镜3、处理器以及存储器；
其中，所述激光器1用于垂直照射在电池片4上表面形成光斑，并相对于所述电池片4沿垂直于光栅41的方向移动；
所述ccd相机2用于透过所述放大镜3并和所述电池片4呈预设角度，拍摄所述电池片4上的光斑图像；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器和所述ccd相机以及所述存储器相连接，用于根据所述光斑图像执行所述计算机程序，以实现如上述任意实施例所述的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法的步骤。
具体地，存储器和处理器可以内置于同一个主机5内，通过将该主机和ccd相机2保持通讯连接，获得ccd相机2拍摄的光斑图像，并在主机5上进行光斑图像的处理运算，最终获得栅线41的高度和宽度。
本实施例提供的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的系统能够快速准确地测量电池片表面多个栅线的高度和宽度，操作简单，测量效率高。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意实施例所述的测量太阳能电池片的栅线高度和宽度的方法的步骤。
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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或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。
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