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基于DSP的太阳能电池缺陷在线监测识别系统设计

关注热度:77   来源:新能源学术论文  作者:赵海朋
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【摘要】:当今能源问题日趋紧张,环境问题不断凸显,以太阳能为代表的新型能源日益受到人们的青睐。太阳能电池作为光伏产业的终端产品,直接制约和衡量光伏产业发展的水平。在太阳能电池的生产过程中,从硅锭制作到组件封装,每一个环节所引入的缺陷几乎都将对电池造成影响,如降低转换效率、缩短使用寿命,甚至使电池片完全丧失转换能力成为“废片”。本文以太阳能电池红外检测技术为基础,提出了采用数字信号处理器(DSP)完成高速图像采集、处理的设计方案。 文章首先讲述了太阳能电池片生产工艺流程,总结了电池在生产中容易出现的各种缺陷。接着,以电致发光典型实验装置为基础,引入DSP芯片用于图像处理,提出了太阳能电池片缺陷的在线监测分选硬件系统设计方案,包括硬件和软件方案。介绍了图像预处理和识别的工作,包括图像滤波、直方图均衡、锐化、分割和特征提取、模式识别等。并利用改进Hu不变矩很好的提取了缺陷的特征,常见电池缺陷的数据库也就此建立,对电池缺陷识别运用了支持向量机的方法训练分类器,效果很好。为了方便人机交互,利用Matlab GUI窗口设计了太阳能电池自动诊断系统。
【关键词】:太阳能电池 电致发光 DSP 缺陷诊断 支持向量机
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TP391.41;TM914.4
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 第1章 绪论9-16
  • 1.1 光伏产业和太阳能电池的应用与发展现状9-10
  • 1.2 太阳能电池缺陷常见检测方法概述10-12
  • 1.2.1 光伏电池缺陷检测的必要性10-11
  • 1.2.2 常见缺陷检测方法评价11-12
  • 1.2.3 国内外研究现状12
  • 1.3 红外检测技术应用概述12-15
  • 1.3.1 利用红外检测技术检测太阳能电池缺陷的可行性12-13
  • 1.3.2 电致发光缺陷检测方法介绍13-15
  • 1.4 课题来源及本文主要研究内容15-16
  • 第2章 太阳能电池缺陷识别依据16-25
  • 2.1 太阳能电池生产工艺流程概述16-20
  • 2.2 太阳能电池缺陷汇总分类20-21
  • 2.3 基于改进 Hu 矩建立缺陷数据库21-24
  • 2.3.1 不变矩定义21-22
  • 2.3.2 Hu 不变矩及其改进22-24
  • 2.3.3 建立常见缺陷数据库24
  • 2.4 本章小结24-25
  • 第3章 基于 DSP 的缺陷监测识别系统设计方案25-35
  • 3.1 太阳能电池缺陷检测原理25
  • 3.2 系统硬件平台搭建方案25-26
  • 3.3 主要器件选择和模块电路设计26-34
  • 3.3.1 监测识别系统主要器件选择27-31
  • 3.3.2 各模块电路设计方案31-34
  • 3.4 本章小结34-35
  • 第4章 太阳能电池缺陷红外图像的处理35-44
  • 4.1 电池缺陷红外图像预处理35-39
  • 4.1.1 红外图像预处理之中值滤波35-36
  • 4.1.2 红外图像预处理之直方图均衡36-37
  • 4.1.3 红外图像预处理之图像锐化37
  • 4.1.4 红外图像预处理之图像分割37-39
  • 4.2 特征提取39-40
  • 4.3 模式识别40-43
  • 4.3.1 支持向量机(SVM)原理40-41
  • 4.3.2 用于缺陷识别的 SVM 算法实现41-42
  • 4.3.3 基于 SVM 的分类器训练42-43
  • 4.4 本章小结43-44
  • 第5章 缺陷监测识别系统软件设计方案44-53
  • 5.1 CCS 开发环境概述44-45
  • 5.2 系统软件总体设计45-47
  • 5.3 各模块软件设计47-51
  • 5.3.1 图像采集模块47-48
  • 5.3.2 图像处理模块48-50
  • 5.3.3 电池缺陷监测软件50-51
  • 5.4 本章小结51-53
  • 第6章 总结与展望53-55
  • 6.1 总结53-54
  • 6.2 展望以及有待解决的问题54-55
  • 参考文献55-58
  • 致谢58-59
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和获奖情况59


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关键词: 太阳能电池

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