Baumer堡盟：迎接艱巨挑戰的太陽能組件
堡盟 傳感器
利用太陽的力量——可再生能源領域的誘人選擇。圖像處理元件對于制造商在競爭激烈的市場中優化生產工藝具有決定性的作用。有限的石油資源迫使全世界人們的觀念發生變化，這大大刺激了可再生能源行業的發展。因此，提高組件轉換效率和使用壽命是當今太陽能組件開發和制造所面臨的關鍵挑戰。為了確保在長期使用期間保持穩定和高效，太陽能組件現在和將來都必須達到最高的質量標準。在這方面，工業圖像處理元件可發揮重要作用——不只是通過圖像處理控制裝配機械手。
千里之堤，潰于蟻穴
光伏組件制造商必須在從硅片進料到太陽能組件交貨的整個制造過程中，確保穩定的高品質。半導體材料內部即使只有最微小的裂縫，也可能會在生產期間形成裂紋，從而導致昂貴的停機時間成本。
在運行期間，太陽能板需要承受劇烈的溫度變化以及其他極端環境因素。在這些條件的作用下，未探測到的微裂紋可能會很快導致電池片發生故障，造成組件轉換效率降低或使用壽命縮短。這足以促使那些身處此激烈競爭市場的制造商們尋求不僅能夠降低加工成本和縮短制造時間，而且也能提高組件質量的解決方案。越來越多的事實表明，自動化光學檢測系統正是該應用而不二選擇。整個制造過程均可使用工業相機、視覺傳感器等圖像處理元件，從而顯著降低了生產成本。
硅片是怎樣變成太陽能組件的
硅片由單晶或多晶半導體坯料制成，即通常所說的晶錠。首先，將晶錠切割成剃須刀片一樣薄的硅片，作為電子組件的基片。在硅片制成為具有導電性的太陽能電池片之后，再將數只電池片串焊在一起并與鋼化玻璃和薄膜進行層壓封裝，形成具有耐候性的電池模組。將電池模組裝框，就得到了可用于發電的太陽能組件。
硅片缺陷在生產期間的早期識別
硅片成為太陽能電池片需要經過若干道生產工序。為了實現制造過程的成本最優化，盡早發現存在缺陷的產品至關重要，以免進入下一道工序造成不必要的成本增加。檢查必須從硅錠開始。輪廓有缺陷嗎?邊緣有損壞嗎?硅片有染污嗎?光學圖像處理能夠回答這些問題。另外，精確的尺寸對于后續加工也很重要。
例如，可以使用VeriSens? XC系列視覺傳感器對邊緣進行長度檢驗。這些使用方便的傳感器可以在同一道檢查工序中確定各邊的夾角是否符合要求。為了獲得高精度的圖像估算，這些傳感器的分辨率高達200萬像素，并采用全集成閃光控制器和C-Mount接頭。
FEXLoc?專利技術確保了360°零件定位——這意味著現在可以通過對硅片在視覺傳感器內的實際位置進行修正，來對那些沒有正確安裝在裝配線上的硅片進行監控。VeriSens? XC系列視覺傳感器和HXG或SXG系列相機等工業圖像處理元件能夠降低太陽能組件的制造成本。
檢查晶體結構，確保長期穩定工作
晶體結構的質量對于組件轉換效率和使用壽命有著直接而重要的影響。因此，在制造過程中及時識別出存在缺陷的組件尤為重要。裂縫或結構不規則可以采用電致和光致發光測量方法進行探測。當通電(電致發光)或用短波光線照射(光致發光)進行激發時，硅會發出接近紅外光譜的光。具有微裂縫或裂紋等缺陷的材料會發出較強的光，而如果電池片之間的接觸發生故障，則根本不發光。通過對圖像進行分析，能夠得出每塊硅片的完整性和效率。發射光的波長(900納米以上)不僅人眼不可見，而且對于所用的相機也是一個挑戰。相對于采用砷化銦鎵或深耗盡層傳感器的高成本低分辨率相機，特別進行了近紅外區(NIR)優化的工業相機是一個具有良好性價比的替代方案。例如，堡盟HX系列相機進行了NIR光譜最優化，對于900納米以上的波長，比以前采用的硅傳感器型號更加靈敏。400萬像素HXG40NIR的1:1縱橫比特別適合只用一幅圖像即可完成檢查的正方形電池片。
細察玻璃和鍍膜
除了太陽能電池片本身之外，玻璃和鍍膜也會顯著影響太陽能組件的轉換效率。鍍膜厚度、表面劃痕或異物，以及鋸痕——這些都是必須避免的缺陷。因此，需要安裝高分辨率相機來探測鍍膜結構的最微小偏差。例如，堡盟SX系列800萬像素相機具有很低的讀數噪聲和很高的動態范圍，從而能夠提供高精度圖像。另外，借助于堡盟的動態TAP平衡技術，CCD傳感器四個區域的亮度差異實現了均衡。這樣獲得的穩定、均勻圖像簡化了后續估算。相機采用12位而非8位模式，能夠分辨4096個灰度。憑借此精細分級，相機能夠分辨圖像中最細微的灰度變化并識別出微小缺陷。
最后的安裝工藝
在太陽能電池片能夠持續發電之前，必須先安裝到一個穩定的鋁制框架內。此項操作不僅要求精確對準，而且要求對框架進行精細的檢查。堡盟VeriSens? XC系列視覺傳感器再一次成為可靠的多合一解決方案。框架上的鉆孔和/或焊接點及其正確位置和布置可以進行監控。另外，在使用堡盟視覺傳感器之前，不需要對整個圖像處理應用程序進行編程設定。相關任務的參數可以使用附帶軟件在數分鐘內獲得。
在大多數情況下，最后安裝之后需要對條形碼和序列號進行最后檢查，以確保太陽能組件的可追溯性。此時的驗證應該盡量簡單。
VeriSens? ID-110是傳感器形式的緊湊型圖像處理系統，配備所有必需的硬件和軟件。除了讀取1維和2維碼之外，用戶不需要預先進行字體示教即可閱讀所有文本和數字(OCR)，以及評估印刷質量(OCV)——甚至是在使用點陣打印的情況下。
太陽能發電簡單易行，公眾接受性高，并且采購和實施成本不斷降低，這樣必定會使太陽能在未來能源結構中的份額不斷增加。高性價比圖像處理元件對此具有決定性作用，因為長期能效的基礎即是太陽能電池片的使用壽命。
需要盡早識別具有顯微缺陷的產品，并在下一道生產工序之前將其取出。
Baumer傳感器、編碼器、過程儀表以及視覺識別和圖像處理產品
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