高效晶硅太阳能光伏电池精密印刷系统的关键理论与技术研究

【摘要】：光伏发电技术是解决全球能源危机的有效途径之一，而在众多太阳能光伏电池技术中，晶体硅太阳能光伏电池技术发展最为成熟，产业化好，是主流的发展方向。2008年金融危机之后，欧洲主权债务危机相继爆发，全球光伏产业受到了极大的影响。在这种背景下，整个光伏产业都在积极寻求一种有效降低生产成本而提高电池转换效率的方法，因此，晶硅光伏电池生产不断向薄片化、低破损率、高产量等方向发展，选择性发射极(Selective Emitter)和双次印刷(DoublePrinting)等晶硅光伏电池电极金属化新技术也相继出现，这对太阳能晶硅光伏电池电极金属化生产线上设备提出了更高的技术要求。 在晶硅光伏电池电极金属化生产线上，全自动视觉丝网印刷系统是线上主要生产设备之一，也是执行选择性发射极和双次印刷工艺的主体，其生产效率和破损控制影响着整条生产线的产量，因此，本文将对高效晶硅太阳能光伏电池精密印刷系统的关键理论与技术进行深入地研究，特别是在基于视觉的精密定位方面做了系统的研究，主要内容如下： (1)针对丝网印刷的高速、高精度和少破损要求，开发出了新型精密视觉丝网印刷系统，并对整个系统进行模块化、柔性化设计；提出了一种多相机视觉精密印刷系统定位基准标定方法，快速建立了系统内各局部坐标系间的映射关系；在硅片视觉定位、检测方面，提出了基于正方形拟合的硅片视觉定位算法、基于平行线拟合的栅线检测算法以及多种逻辑组合的破损检测算法。 (2)平面三自由度调整对位机构是精密视觉丝网印刷系统的关键机构，其定位精度直接影响丝网印刷质量，本文提出了一种适用于丝网印刷的新型平面三自由度并联对位平台(XY-Theta并联对位平台)，并使用几何法和矢量解析法建立了该并联平台的两种运动学正解和逆解模型，然后，提出了一种有效的运动学精度分析方法，得到了分别由输入误差和结构参数误差引起的末端位置和姿态误差在并联平台工作空间内的分布情况，由此得到了相关的结论。 (3)利用XY-Theta并联对位平台的结构特点，结合矢量法和解析法，提出了一种XY-Theta并联对位平台的误差建模方法，构造出末端位置和姿态误差与几何误差源之间的映射关系，得到了误差雅克比矩阵；并通过一种几何误差灵敏度分析方法，评估了各个几何误差源对末端位置误差和姿态误差的影响。 (4)在XY-Theta并联对位平台运动学标定方面，提出了基于可移动单相机视觉测量的三角形面姿态插值标定方法和基于双相机全位姿视觉测量的分步运动学标定方法。三角形面姿态插值标定方法是一种有别于传统并联机构运动学标定的方法，避免了较为复杂的几何全参数辨识，降低了调试人员的技术要求，而且容易实现工业设备的自动标定，而分步运动学标定方法是一种分步递进的误差测量、参数辨识、误差补偿运动学标定方案，以实现更高精度的标定。 最后，在总结全文的基础上，本文还对晶硅光伏电池的精密视觉印刷系统的研究重点和研究方向进行了展望。 【关键词】：丝网印刷 视觉测量 XY-Theta并联平台 误差建模 运动学标定
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• 第一章 绪论12-40
• 1.1 研究背景、目的和意义12-15
• 1.1.1 研究背景12-14
• 1.1.2 研究目的和意义14-15
• 1.2 晶硅光伏电池印刷系统研究现状15-34
• 1.2.1 晶硅光伏电池制备工艺简介15-18
• 1.2.2 全自动印刷设备及其相关技术研究现状18-33
• 1.2.3 现有工艺及印刷系统结构存在的问题33-34
• 1.3 视觉丝网印刷系统简介34-39
• 1.3.1 视觉丝网印刷系统模块化设计35-37
• 1.3.2 视觉印刷系统工作流程37-39
• 1.4 本论文的研究内容与结构39-40
• 第二章 新型精密视觉丝网印刷系统研究40-57
• 2.1 引言40
• 2.2 新型精密视觉丝网印刷系统设计40-44
• 2.2.1 相机阵列式图像采集系统40-42
• 2.2.2 柔性卷纸机构42-44
• 2.3 多相机视觉精密丝网印刷系统基准标定44-49
• 2.3.1 多相机二维图像标定44-46
• 2.3.2 视觉精密丝网印刷系统局部坐标系基准标定46-49
• 2.4 视觉算法研究49-56
• 2.4.1 进板视觉定位算法49-50
• 2.4.2 出板视觉检测算法50-52
• 2.4.3 破损检测算法52-56
• 2.5 本章小结56-57
• 第三章 XY-Theta 并联对位平台运动学分析57-73
• 3.1 引言57
• 3.2 结构设计简介57-60
• 3.2.1 机构描述57-59
• 3.2.2 机构自由度分析59-60
• 3.3 运动学建模60-65
• 3.3.1 位置模型61-65
• 3.3.2 速度模型65
• 3.4 工作空间分析65-67
• 3.5 运动学精度分析67-71
• 3.6 本章小结71-73
• 第四章 基于视觉测量的 XY-Theta 并联对位平台运动学标定方法73-95
• 4.1 引言73
• 4.2 误差建模73-80
• 4.2.1 多参数位置模型73-76
• 4.2.2 误差构成分析76-78
• 4.2.3 误差雅克比矩阵78-80
• 4.3 误差灵敏度分析80-82
• 4.4 运动学标定研究82-92
• 4.4.1 基于可移动单相机视觉测量的三角形面姿态插值标定法82-87
• 4.4.2 基于双相机全位姿视觉测量的分步运动学标定方法87-92
• 4.5 仿真验证92-93
• 4.6 本章小结93-95
• 第五章 实验研究95-108
• 5.1 引言95
• 5.2 平面测量相机标定实验95-98
• 5.2.1 重复精度实验95-97
• 5.2.2 像素当量标定实验97-98
• 5.3 XY-Theta 并联对位平台重复定位精度实验98-100
• 5.4 XY-Theta 并联对位平台运动学标定实验100-106
• 5.4.1 标定实验 1100-103
• 5.4.2 标定实验 2103-106
• 5.5 精密视觉丝网印刷设备综合精度实验106-107
• 5.6 本章小结107-108
• 总结和展望108-110
• 1 主要工作和结论108-109
• 2 创新点109
• 3 研究展望109-110
• 参考文献110-121
• 攻读博士学位期间取得的研究成果121-123
• 致谢123-124
• 答辩委员会对论文的评定意见124

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

表面组装技术的应用与发展(上)    顾霭云,曹白杨

一种三自由度并联机构几何误差建模、灵敏度分析及装配工艺设计    黄田,李亚,李思维,唐国宝,赵兴玉,D.J.Whitehouse,D.G.Chetwynd

一种新的二维图像测量系统标定方法    王建民,浦昭邦,鲁振智,赵辉

一种三自由度并联纠偏平台的误差分析    欧阳高飞;邝泳聪;梁经伦;张宪民;

锡膏印刷机印刷系统的误差分析与补偿    贺振兴;邝泳聪;梁经伦;张宪民;

锡膏印刷机纠偏平台的运动学与误差分析    刘宏;邝泳聪;王文昌;梁经伦;张宪民;

并联机床不同位形下的运动精度评价指标    李铁民,郑浩峻,汪劲松,段广洪

机构位置误差分析的传递矩阵法    杨玉虎,洪振宇,张策

面向精度评价的并联机床参数辨识技术    高猛,李铁民,叶佩青,段广洪

太阳能电池的研究进展与应用    周传华;陈砺;

中国光伏产业创新系统研究    戚汝庆

摄像机标定方法及边缘检测和轮廓跟踪算法研究    袁野

并联机器人精度分析与综合研究    洪林

少自由度并联机构运动学及五自由度并联机构的相关理论    朱思俊

三自由度并联角台机构运动性能的理论分析及仿真    牟德君

3-RPS并联平台焊枪摆动机构的应用分析    宋欣

普朗克常数测量实验的数据处理    赵玉屏,张怀安

校对法在计量标准总不确定度验证中的应用    张滢

太阳能光伏电站项目的评价方法及实证研究    宋玉萍;孟忠;

基于并联球面机构的太阳跟踪装置研究    张顺心,宋开峰,范顺成

两足步行机器人并联腿机构的稳定性分析    范顺成,韩书葵,谷慧茹

分光光度法测量水中六价铬不确定度评定    史佩红,王亚芝

基于SPS型Stewart平台的两足步行器腿机构设计及仿真    岳建锋,范顺成,张顺心

移动机器人能源自治研究与进展    戴士杰;栗少云;周国香;岳宏;

吊钩奇偶倍率变换的运动过程分析    屠凤莲;罗文龙;姚金柯;范顺成;

高强度太阳能硅片切割钢丝加工硬化行为的研究    杨富强;宋仁伯;黄帅;李国府;

载货车传动轴的布置与验算    王云;

一种小型茶园中耕机的研制    杨拥军;陈力航;喻季红;刘伟英;罗意;

基于特征不变量的目标识别定位方法研究    季铮;张剑清;詹总谦;

凿岩机器人液压系统ADRC控制器设计与仿真    阮久宏;荣学文;吴三友;

靶定位并联机器人控制研究    孙立宁;刘彦武;曲东升;李长峰;

基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪    刘磊;王永骥;

ICF精密并联机器人系统的研制    孙立宁;李长峰;曲东升;刘彦武;

基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法    周艳;唐权华;金炜东;

一种柔性检测机器人的运动学研究    胡英;吴德烽;

绳索牵引机器人及虚拟重力系统研究    刘攀

引线键合视觉检测关键技术研究    孔凡芝

水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究    常艳艳

六自由度Stewart平台分散智能控制研究    李晚龙

基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究    王文标

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究    孙贤斌

纹理建模与图切分优化方法研究    韩守东

特殊应用的多维力/力矩传感器研究与应用    梁桥康

基于群体智能的机器视觉的关键技术研究    陈志国

多晶硅太阳电池的氮化硅薄膜性能研究    勾宪芳,许颖,任丙彦,马丽芬

6－SPS型并联机器人机构的开发应用    李瑞琴

纳米太阳能电池研究进展    孙宝,郝彦忠,李伟,王禄

操作手机构绝对运动精度的优化综合    卢晓春

五轴并联铣床特征参数误差灵敏度分析    余晓流,王洪光,赵明扬,王启义

仿人多关节坐标测量机的数学建模及其误差分析    叶东,车仁生

叠层太阳能电池的研究与发展    郝春云,杨明辉,杨海涛,高玲

摄像机标定中亚像素级角点检测算法    梁志敏;高洪明;王志江;吴林;

自由环状零件尺寸图像测量系统研究    马强 ,唐文彦 ,陈金存 ,王庆

我国太阳能发电现状、发展障碍及促进措施    庾晋;

    GKG供稿

    本报记者 过国忠　通讯员 吴建中

    记者 过国忠

微机视觉系统相关理论及技术研究    张艳珍

几种空间少自由度并联机器人机构分析与综合的理论研究    李仕华

几类空间并联机器人的奇异研究    李艳文

六自由度并联机器人奇异位形的研究    曹毅

产业集群的组织分析    李世杰

少自由度并联机构运动学及五自由度并联机构的相关理论    朱思俊

中国光伏产业发展战略研究    李晓刚

产学合作推动模式与创新绩效关系研究    杨秀芬

光伏新闻    

国产太阳能硅单晶生长设备的应用研究    杨润,李留臣

武汉理工大学材料学科部分科技成果    

农村通信电源的新保障——太阳能    杜仁强;

我国超白玻璃的发展现状及其消费分析    刘志海;

太阳能光伏产业 现状及发展趋势    

2020年中国光伏总装机量将达2万MW    

光伏电池    黄强;

外资涌向中国太阳能    

同济大学的太阳能竹屋获欧洲可持续能源奖    

月球探测器着陆稳定性实验视觉测量系统    谭礼;付思华;晁志超;

目标运动参数视觉测量系统    谭礼;晁志超;伏思华;于起峰;

基于神经网络逼近的双经纬仪视觉测量误差补偿研究    李凯;袁峰;丁振良;仇振林;

大尺寸空间中自动获取测量目标点的新方法    金伟;吕乃光;邓文怡;

太阳能超白玻璃生产成套技术装备的研究与实践    方强;

畸变误差无模型校正    苏成志;王恩国;郝江涛;徐洪吉;

绕丝筛管缝宽光电测试系统研制    胡鹏浩;党学明;王会生;

割缝筛管缝隙宽度光电检测研究    孙磉礅;顾永涛;严锦根;胡鹏浩;

视觉测量技术在滚针轴承自动化生产中的应用    魏兵;李伟;夏明安;

板料成形塑性应变视觉测量方法    宋少娜;项辉宇;

福建：首条太阳能光伏电池生产线建成    子惜

太阳能光伏电池材料填补国内空白    柯吉

巩义25亿元太阳能光伏电池片项目开建    记者 徐建勋　谭勇 通讯员 冯刘克 康小利

昊博太阳能光伏电池片及峰装项目在秀洲开工    记者 程茂林　通讯员 吴桂潮 邵坚

十三局集团倾力打造安徽太阳能光伏电池项目    通讯员 莫春义　记者 李仕兵

太阳能光伏电池问世    记者 姜澎

我开发出太阳能光伏电池用高振实密度银粉    记者 曹丙利

福建首条自主设计太阳能光伏电池生产线建成    记者 林晓春

台资三十五兆瓦薄膜太阳能光伏电池项目成功签约    

不断创新是百年企业永葆青春的奥秘    周荣顺 赵新团

高效晶硅太阳能光伏电池精密印刷系统的关键理论与技术研究    梁经伦

大尺寸视觉测量精度的理论和实验研究    杨剑

微（小）型物体视觉测量与重构方法研究    周朗明

提高彩色视觉测量对比度技术研究    祝振敏

基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究    王文标

计算机视觉测量关键技术研究    董世都

基于视觉测量的铁路列车钩舌检测流水线关键技术研究    汪洋

高温构件三维尺寸红外视觉测量的理论和实验研究    刘启海

大型锻件热态几何参数视觉测量技术研究    王邦国

大尺度范围内视觉测量技术研究    李为民

基于视觉测量技术的汽车零部件检测系统研究    严海磊

热真空环境下的视觉测量方法研究    陶力

编队卫星模拟器运动参数视觉测量方法及试验研究    夏齐

装配式凸轮轴凸轮间距视觉测量技术研究    杨鑫

卫星编队物理仿真系统多参数视觉测量方法及仿真验证    焦然

空间非合作目标质心位置视觉测量方法研究    谢堂涛

基于工具显微镜视觉测量技术的研究    赵永忠

基于视觉测量的异形孔轮廓测量系统研究    朱辉

刀具预调仪视觉测量系统的应用研究    张彬

视觉测量图像处理关键算法的研究和应用    吴腾飞