光学检测系统以及方法

摘要

一种光学检测系统以及方法，以阴影检测如太阳能电池的待测物上的凸起瑕疵，以一斜向光线照射待测物来测得待测物的灰阶度值，比对待测物的灰阶度值变化以辨认出阴影区域，计算阴影区域的灰阶度值与待测物的灰阶度值的灰阶度变化率，以此灰阶度变化率自预储的对应关系中撷取相对应的高度值；所述的对应关为灰阶度变化率与高度值的对应，最后，当所撷取的高度值超过预定的门坎值时，则判断此阴影区域所对应于待测物的位置为凸起瑕疵，这样，不需借助精确的高度计算，能快速的比对就能判定凸起瑕疵，符合生产线快速检验的需求。

权利要求

1.一种光学检测系统，其特征在于，用以检测一待测物的凸起瑕疵，该光学检测系统包含：一光源设备，以一斜向光线照射该待测物以产生反射光；

一图像传感器，接收反射光以测得该待测物的灰阶度值；

一存储单元，储存一对应关系，该对应关系为灰阶度变化率与其所对应的高度值；以及一处理单元，用以计算该待测物的灰阶度值的灰阶度变化率，然后以该灰阶度变化率自该存储单元中的对应关系撷取相对应的高度值；

其中，当该存储单元所撷取的高度值超过预定的门坎值时，该处理单元判断此灰阶度变化率所对应于该待测物的位置为该凸起瑕疵。

2.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该处理单元比对该待测物的灰阶度值的变化，以所述的变化进一步辨认出一阴影区域，该处理单元计算该阴影区域的灰阶度值与该待测物的灰阶度值的灰阶度变化率；并且当该存储单元所撷取的高度值超过预定的门坎值时，该处理单元判断此阴影区域所对应于该待测物的位置为该凸起瑕疵。

3.根据权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，所述该处理单元计算该阴影区域的灰阶度值与该待测物的灰阶度值的灰阶度变化率，其中该待测物的灰阶度值为该待测物的平均灰阶度值。

4.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该待测物为一太阳能电池。

5.根据权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，该光源设备包含多个光源组件，这些光源组件设于相对该待测物的不同方位，以对该待测物产生多向的斜光。

6.一种光学检测方法，以阴影检测一待测物的凸起瑕疵，其特征在于，该光学检测方法包含下列步骤：以一斜向光线照射该待测物以产生反射光；

接收反射光以测得该待测物的灰阶度值；

比对该待测物的灰阶度值的变化，以辨认一阴影区域，计算该阴影区域的灰阶度值与该待测物的灰阶度值的灰阶度变化率；

以该灰阶度变化率自预储的一对应关系中撷取与该灰阶度变化率相对应的高度值；以及判断该高度值是否超过预定的门坎值，当所撷取的高度值超过预定的门坎值时，则判断此阴影区域所对应于该待测物的位置为该凸起瑕疵。

7.根据权利要求6所述的光学检测方法，其特征在于，该待测物为一太阳能电池。

8.根据权利要求6所述的光学检测方法，其特征在于，相对于该待测物的不同方位，对该待测物产生多向的斜光。

说明书

光学检测系统以及方法

技术领域

[0001] 本发明关于一种光学检测系统以及方法，尤指用来检验太阳能电池瑕疵的光学检测系统以及方法。

[0002] 背景技术

[0003] 在地球能源逐渐枯竭的今日，太阳能电池成为新一代的能源产品新宠，当前仍属硅晶太阳能电池的转换效率较佳。以硅晶的太阳能电池而言，太阳能电池结构上包含层状相迭的光感应层以及背胶基板，光感应层表面上可见的为具颜色的硅晶以及印刷在硅晶表面的导线。

[0004] 由于硅晶的晶格不易控制，特别是多晶硅更为复杂，由外观上可能见到看似斑驳不同深浅的同色。在以自动光学检测(Automated Optical Inspection；AOI)检测瑕疵时，以传统的正面光照射，再以图像传感器接收反射光测得待测物的灰阶度值；但是经常会因灰阶度值晶格复杂而使混淆，因而检查不出瑕疵，特别是太阳能电池表面凸起的瑕疵，以正面光照射常会察觉不到，在现有的自动光学检测中无法解决此问题。

[0005] 因此，本发明的主要目的在于提供一种检验太阳能电池凸起瑕疵的光学检测系统以及方法，以改善上述问题。

[0006] 发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种检验太阳能电池瑕疵的光学检测系统以及方法，能检测出太阳能电池表面凸起的瑕疵；进一步，本发明也考虑生产线高速检测的所需，以一种有效率的方式，能快速的检测出太阳能电池表面的凸起瑕疵。

[0008] 本发明的光学检测系统，用以检测一待测物的凸起瑕疵。该光学检测系统包含一光源设备、一图像传感器、一存储单元、以及一处理单元。

[0009] 该光源设备以一斜向光线照射该待测物以产生反射光。该图像传感器接收 反射光以测得该待测物的灰阶度值。

[0010] 该存储单元储存一对应关系，该对应关系为灰阶度变化率与其所对应的高度值。该处理单元用以计算该待测物的灰阶度值的灰阶度变化率，然后以该灰阶度变化率自该存储单元中的对应关系撷取相对应的高度值。

[0011] 其中，当该存储单元所撷取的高度值超过预定的门坎值时，该处理单元判断此灰阶度变化率所对应于该待测物的位置为该凸起瑕疵。

[0012] 本发明的有益功效在于，本发明检验太阳能电池瑕疵的光学检测系统以及方法，利用处理单元以灰阶度变化率自存储单元中的对应关系撷取相对应的高度值，虽此高度值非最为精确的数值，但因此能以极有效率的方式，快速的检测出太阳能电池表面的凸起瑕疵，达到生产在线实际的可靠度与效率的要求。

[0013] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 [0014] 附图说明

[0015] 图1为本发明中太阳能电池的外观及侧剖示意图；

[0016] 图2为本发明光学检测系统所在自动化测试设备的示意图；

[0017] 图3为本发明光学检测系统的侧面剖示图；

[0018] 图4为本发明光学检测系统的功能方框示意图；

[0019] 图5为太阳能电池背面凸起瑕疵的示意图；

[0020] 图6为本发明光学检测方法的流程图。

[0021] 其中，附图标记

[0022] 太阳能电池10 光感应层12

[0023] 背胶基板14 导线区域1202

[0024] 硅晶区域1204 自动化测试设备20

[0025] 光学检测系统23 进片设备22

[0026] 输送带21 检测主设备24

[0027] 分类设备26 容置箱27

[0028] 机械手臂28 光源设备30

[0029] 图像传感器32 上光源模块3002

[0030] 下光源模块3004 斜光源模块3006

[0031] LED灯30A 处理单元34

[0032] 存储单元36 对应关系3602

[0033] 阴影区域85

具体实施方式

[0034] 请参阅图1本发明中太阳能电池10的外观及侧剖示意图。本发明所述待测物的较佳标的为太阳能电池10，由侧剖图可见，太阳能电池10上、下由一光感应层12以及一背胶基板14迭合而成；以正视外观图可见，以投影方向正视光感应层12，进一步包含一导线区域1202以及一硅晶区域1204。不论是多晶硅或是单晶结构，硅晶区域1204的颜色往往分布不均，是需要相当技术手段才能自动且快速的针对太阳能电池10进行瑕疵的分检。 [0035] 请参阅图2本发明光学检测系统23所在自动化测试设备20的示意图。光学检测系统23设置于一自动化测试设备20中；自动化测试设备20的前段为进片设备22，该进片设备除了将太阳能电池10进片于输送带21上之外，在底部设有一台光学检测系统23，照设并检测太阳能电池10背部背胶基板14表面的瑕疵。

[0036] 自动化测试设备20的中段为检测主设备24，在输送带21上方设有光学检测系统23，可用于检测太阳能电池10正面光感应层12表面的瑕疵。

[0037] 自动化测试设备20的后段为分类设备26，在输送带21的两旁有许多的容置箱27，将分检后有瑕疵以及无瑕疵的太阳能电池10，以机械手臂28运送而分置于不同的容置箱27中，供后续方便出货。

[0038] 请参阅图3本发明光学检测系统23的侧面剖示图。本发明的光学检测系统23，以阴影检测如太阳能电池10的待测物的凸起瑕疵。由图3可见光学检测系统23包含一光源设备30、以及一图像传感器32。

[0039] 光源设备30以一斜向光线照射如太阳能电池10的待测物的表面以产生反射光。光源设备30进一步包含一上光源模块3002、一下光源模块3004、以及一斜光源模块3006；
上光源模块3002以及下光源模块3004由环状分布的多个LED灯30A构成，斜光源模块3006设在下光源模块3004的下方，为四个四向的线光源。

[0040] 上光源模块3002以及下光源模块3004对太阳能电池10产生正面光。斜 光源模块3006为以对太阳能电池10产生斜向光的光源组件3006A，该等光源组件3006A设于相对太阳能电池10的不同方位，以对太阳能电池10产生多向的斜光。借助上述这些光源模块来组合成所需的光线，某些提供光源模块提供正面光，某些光源模块提供斜光，某些光源模块提供光线来滤除噪声。

[0041] 图像传感器32可采用CCD图像传感器(CCD Image Sensor)、CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor；CIS)，设于光源设备30的上方。上光源模块3002以及下光源模块3004环状中间形成中空，图像传感器32通过此环状中空接收反射自下方太阳能电池10的反射光，以测得太阳能电池10的图像画面上多个像素的灰阶度值。

[0042] 配合图3进一步请参阅图4，图4为本发明光学检测系统23的功能方框示意图。光学检测系统23除了前述的光源设备30以及一图像传感器32之外，更包含一存储单元36以及一处理单元34。

[0043] 存储单元36采用非挥发性存储器为佳，预先储存一对应关系3602于存储单元36中，对应关系3602以查询表(lookup table)的方式记录为许多的灰阶度变化率与许多的高度值的对应，可视为一种数据库(database)。

[0044] 处理单元34计算太阳能电池10的灰阶度值的灰阶度变化率，接续处理单元34以该灰阶度变化率自存储单元36中的对应关系3602撷取相对应的高度值。 [0045] 其中，当存储单元36所撷取的高度值超过预定的门坎值时，处理单元34判断此灰阶度变化率所对应于太阳能电池10的位置为该凸起瑕疵，后续以方便使分类设备26分置这些具凸起瑕疵的太阳能电池10。

[0046] 进一步说明，其中处理单元34比对太阳能电池10的灰阶度值的变化，以所述的变化进一步辨认出一阴影区域。在定义出该阴影区域之后，处理单元34接着计算该阴影区域的灰阶度值与太阳能电池10的灰阶度值的灰阶度变化率；其中太阳能电池10的灰阶度值可采用太阳能电池10的平均灰阶度值。并且，当存储单元36所撷取的高度值超过预定的门坎值时，处理单元34判断此阴影区域所对应于太阳能电池10的位置为该凸起瑕疵。 [0047] 这样，为找到太阳能电池10上的凸起瑕疵，并不需要真正计算出凸起瑕疵的真实或精确高度，只需借助查询表的对应，虽然预设的对应关系3602并非最精确的，但确实是较为快速的方式，因为本光学检测系统23只关心是否 高过门坎值，精确的高度值反而可以忽略，这样可以节省系统资源以及增加处理的效率，对生产在线快速检查太阳能电池10凸起瑕疵很有帮助。

[0048] 请参阅图5太阳能电池10背面凸起瑕疵的示意图。本发明光学检测系统23除了可检验太阳能电池10正面的凸起瑕疵之外，也可以检查太阳能电池10背面的凸起瑕疵，如图所示太阳能电池10背面，可根据阴影85来测出其凸起瑕疵，可以借助前述的方法，以快速的检验出来。

[0049] 请参阅图6本发明光学检测方法的流程图。本发明的一种光学检测方法，以阴影85检测如太阳能电池10的太阳能电池10的凸起瑕疵，该光学检测方法包含下列步骤： [0050] 步骤S02：以一斜向光线照射太阳能电池10以产生反射光。其中，相对于太阳能电池10的不同方位，对太阳能电池10产生多向的斜光为佳。

[0051] 步骤S04：接收反射光以测得太阳能电池10的灰阶度值。

[0052] 步骤S06：比对太阳能电池10的灰阶度值的变化，以辨认一阴影区域85，计算阴影区域85的灰阶度值与太阳能电池10的灰阶度值的灰阶度变化率。

[0053] 步骤S08：以该灰阶度变化率自预储的对应关系3602中撷取相对应的高度值，其中对应关系3602为灰阶度变化率与高度值的对应。

[0054] 步骤S10：判断该高度值超过预定的门坎值？

[0055] 步骤S11：当所撷取的高度值超过预定的门坎值时，则判断此阴影区域85所对应于太阳能电池10的位置为该凸起瑕疵。

[0056] 因此，借助本发明以检验太阳能电池10瑕疵的光学检测系统23以及方法，利用处理单元34以灰阶度变化率自存储单元36中的对应关系3602撷取相对应的高度值，虽然该高度值非最为精确的数值，但是因此能以极有效率的方式，快速的检测出太阳能电池10表面的凸起瑕疵，达到生产在线实际的可靠度与效率的要求。

[0057] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。