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新聞資訊

機器視覺滿足太陽能電池生產高要求

2013-10-16  發布者:admin 

在家庭與工業企業中,太陽能和光伏設備的應用都呈現出進一步發展的趨勢。日趨增高的市場需求,使太陽能電池的生產和工藝流程需要更加高效及自動化。高生產效率隻有在可靠的傳感器技術幫助下才能完成。這就是Schmid技術係統公司,一家生產太陽能電池加工機床的生產廠使用Sick公司研發生產的高性能漫反射式光電傳感器的原因。

光電傳感器經常要滿足例如安裝空間狹小、安裝調試希望更簡單方便,以及電氣與機械兼容性的眾多要求,但首先最需要滿足的是太陽能電池表麵的光能采集效率,其中包括在光線和發射條件都不理想時的光能采集。Schmid集團公司設計並製造的光電傳感器能滿足上述條件。公司設備在半導體晶片生產、太陽能電池生產、太陽能及光伏設備部件生產中都有著廣泛應用,例如C-Sort 5000在線模塊,檢測太陽能電池速度達5000片/h。即太陽能電池晶片在檢測站中可進行陽光模擬、印刷標簽檢驗和背麵檢驗等多項檢測(圖1)。

Ranger攝像機對電池板背麵的情況進行視頻檢驗
圖1 背麵檢驗:WTB4-3漫反射式光電傳感器承擔著電池板的定位任務,
Ranger攝像機對電池板背麵的情況進行視頻檢驗

理想的檢測工具

設備進行檢測時,太陽能電池板通過5通道傳送帶進行輸送(圖2)。智能化的FlexPicker
機器人承擔著電池板質量檢測的任務,機器人按照檢測的質量等級對電池板進行分類處理,其級別多達40種。這種質量分級設備以暢通無阻的自動化、大量電池板運輸和處理工序,對各個電池板檢測數據,這對於通過線性檢驗係統檢驗後存放在不同質量等級電池板的聚苯乙烯塑料盒提出了可靠性要求。在檢測並識別某些厚度隻有160μm的太陽能電池板時,大多數傳感器都無法完成檢測任務。采用磷發射極的太陽能電池板表麵上帶有防發光鍍膜,其表麵為金屬噴塗材質。看上去,這種太陽能電池板的顏色為深藍色,接近黑色,光反射率不到3%(圖3);幾乎能把漫反射式光電傳感器發射出去的光全部吸收。同時,多晶體結構的太陽能電池板中不均勻結晶體的發光性能也不同,以及在分級檢驗設備中經陽極處理過機械零件和防護蓋產生的光,這些都是強幹擾光源。

太陽能電池板檢驗
圖2 在C-Sort 5000型質量檢驗設備中,WTB4-3漫反射光電傳感器
正對從5條通道中輸送來的太陽能電池板進行檢驗

分級設備進行可靠地檢測
圖3 雖然太陽能電池板幾乎一片漆黑,光反射率低於3%,
但其依然可在質量檢驗分級設備中進行可靠地檢測

也就是說,漫反射光電傳感器既要識別幾乎看不見的東西,傳感器本身也不能受到周圍環境幹擾因素的影響。如今,由Sick公司研發生產的WTB4-3型漫反射光電傳感器能很好地完成檢測任務。利用WTB4-3能可靠識別出特別微小、透明及鏡麵反光的物體,這與物體的顏色及表麵質量特征無關。

由於Sick公司研發並安裝在傳感器中的ASIC芯片具有背景衰減功能,這使得鏡像反光、發射光及電磁幹擾源、閃光燈及振動,以及背景環境中的物體及脈衝信號皆對WTB4-3型漫反射光電傳感器的檢測可靠性沒有影響。同樣,傳統傳感器的檢測盲區問題也被WTB4-3克服。其優點還包括:結構緊湊的設計更易於其在各種機床中被很好地安裝與集成。(圖4)

WTB4-3漫反射光電傳感器
圖4 WTB4-3漫反射光電傳感器體積小且安裝簡便,能夠在各種結構緊湊的機床中使用

通用性能

Schmid技術係統公司研發設計的漫反射光電傳感器不僅適合在太陽能電池板中使用,它還可以在質量檢測設備中進行各種定位檢測、到位指示和高度監控(圖5)。如今,人們都認識到了該傳感器的優點,其與Sick公司研發生產的UC4係列超聲波傳感器有著相同的外形尺寸,機械和電氣連接接口等都保持不變。所以,現在光電傳感器代替聲學傳感器更容易了。

下層進行輸送區域的到位檢驗,上層進行高度檢測;
這些都是利用WTB4-3漫反射光電傳感器來進行的
圖5 下層進行輸送區域的到位檢驗,上層進行高度檢測;
這些都是利用WTB4-3漫反射光電傳感器來進行的

太陽能電池板生產所使用的除漫反射光電傳感器和超聲波傳感器兩種外,還包括旋轉編碼器和高端視頻攝像係統,以此完成3D圖像的檢驗監控。這其中便包含DRS61型增量式編碼器,其被安裝於質量檢驗分級設備傳送係統中進行連續運動檢測。基本款中在1~8192範圍間的每一條刻線上都有一個獨有的賦值。因此,零點脈衝信號寬度為90或180,可隨意設置。在工作中編碼器利用ASIC掃描技術進行差動探測,抗幹擾性能高且信號質量好。Ranger圖像處理係統保證了質量檢驗分級設備的表麵檢驗達到高檢驗精度。其掃描速率可達到35000幀/s。每一幀圖像皆為1500像素的高清晰3D圖像,可識別幾微米的物體。利用這一申請了專利保護的多功能掃描技術,Ranger掃描儀可同時完成同一物體的多幅圖像掃描:2D檢測、3D高度檢測、生成具有物體表麵及接近物體表麵的結構特征散射圖。

I/O-Link接口技術帶來更多可能性

TWB4-3漫反射光電傳感器借助了I/O-Link接口技術,使其具有滿足未來自動化技術要求的可能性。例如除采集數字信號數據外,其還可在不單獨使用總線係統或不使用附加電纜的情況下通過自動化控製係統采集各種伺服數據。操作中許多的工作參數,例如探測距離或傳感器的滯後,都可以被賦值、監控和可視化。在係統出現故障時,操作者可以迅速地獲得有關故障原因可能性的圖像資料,所有的故障診斷信息都能夠及時地展現出來,例如:使用數字表示的信號質量情況、直方圖、輸出端狀態、可能的短路情況和受其他傳感器影響的信息等。

創新技術領頭羊

在首台印刷電路板刷光機於1965年問世後不久,完成了百年廠慶的企業——Schmid集團公司便開始進行企業經營方向的戰略調整:從木材加工設備生產製造轉向電子技術領域。現如今,Schmid集團公司發展壯大,公司共有員工1500名,生產太陽能設備、光伏產品設備、電路板生產設備和Flat-Panel觸摸屏產品,產品銷往13個國家及地區。公司生產麵積共計100000m2,其中一部分工廠在德國Niedereschach,進行晶片製造、太陽能電池板製造、太陽能設備與光伏設備模塊的產品生產,例如能對太陽能電池板進行5000片/h的檢驗和分類的C-Sort 5000型質量檢驗裝置。



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