一种新型的太阳能硅片数片机

【摘要】：在太阳能硅片的生产过程中,有一个重要的课题,是如何快速、精确且非接触式地测量出硅片的数量。目前市场上已经存在的一些类型的数片机可以部分地解决一些问题,但是或多或少存在一些不足之处。本文设计并实现了一种新型的基于图像处理技术的太阳能硅片数片机。这款机器的优势在于可以非常方便的将整盒硅片放置在滑台上方,扫描一次就可以快速得到整盒硅片的数量,中途不会出现人手和硅片直接接触的情况。本文所设计的机器的基本原理是:控制滑台移动,扫描得到一组图像序列,通过图像处理技术,实时拼接这组图像序列,得到一幅全景图像。最后通过专门设计的图像识别算法来进行硅片数量计算,得到最终的结果。本文所设计的数片系统,大体经过了以下这个步骤:系统整体设计,测量原理的确定实验平台的搭建;成像系统以及照明光源的改善;图像拼接算法的设计,以及针对硅片这种特殊图像的进行的算法改进以达到100%正确拼接正确率,并且利用了Open CL库对它进行GPU加速,以满足测量实时性的要求。设计图像识别算法,利用傅里叶变换的方法,分析硅片的厚度,利用随机抽样一致性的方法(RANSAC)克服误差,精确分析硅片的数量;为了满足系统的实时性,以及提供流畅的用户体验,仔细地设计了多线程、数据库设计、以及数片结果的预览图控件的等等。 【关键词】：图像处理 硅片数片机 实时拼接 图像识别 多线程 漫射光源
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-17
• 1.1 自动硅片数片的概念以及必要性13-14
• 1.2 现有同类产品分析14-15
• 1.3 论文的组织结构15-17
• 2 数片系统原理以及硬件结构设计17-24
• 2.1 数片机系统原理17
• 2.2 照明光源17-19
• 2.3 镜头19-20
• 2.4 相机20-21
• 2.5 滑动平台21-22
• 2.6 系统整体结构设计图22-24
• 3 硅片图像拼接算法设计24-36
• 3.1 图像拼接综述24-26
• 3.2 针对硅片图像的拼接算法设计26-31
• 3.3 windows开发环境下的精确定时31-32
• 3.4 基于OpenCL库的GPU并行加速32-35
• 3.5 本章小节35-36
• 4 硅片计数算法设计36-51
• 4.1 数片原理36-37
• 4.2 图像预处理37-38
• 4.3 求取硅片厚度38-41
• 4.3.1 傅立叶变换38-39
• 4.3.2 利用快速傅立叶变换求取硅片厚度39-41
• 4.4 硅片边界定位算法41-48
• 4.4.1 硅片区域定位的基本流程41-42
• 4.4.2 硅片起始边界与终止边界定位42-45
• 4.4.3 边界拟合45-48
• 4.5 硅片计数算法48-50
• 4.6 本章小节50-51
• 5 软件设计51-61
• 5.1 软件界面功能设计51-52
• 5.2 多线程设计与同步52-53
• 5.2.1 多线程的设计52-53
• 5.3 数片结果图片预览控件设计53-58
• 5.3.1 平移功能54-55
• 5.3.2 缩放功能55-57
• 5.3.3 采图线程与拼接线程的同步57-58
• 5.4 数据库设计58-60
• 5.4.1 数据库与软件界面的交互59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 6 总结与展望61-62
• 参考文献62-65
• 作者简历65

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