編者語： 機(jī)器視覺在工業(yè)領(lǐng)域里已經(jīng)應(yīng)用好些年，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的不斷升級，在各個領(lǐng)域都慢慢露出自己的身影，發(fā)揮著不可替代的作用。這些領(lǐng)域各種各樣的需求又推動著機(jī)器視覺技術(shù)的推陳出新，太陽能工業(yè)對我來說比較陌生，這個里面的技術(shù)緊隨著電子技術(shù)的發(fā)展也在提高自己的要求。對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高也逐步需要新的技術(shù)來保證產(chǎn)品的質(zhì)量，機(jī)器視覺技術(shù)也就在這個領(lǐng)域有用武之地了。下面這篇文章談?wù)摿藱C(jī)器視覺在太陽能工業(yè)里的應(yīng)用，充分利用太陽能源，并在節(jié)約成本的同時提高質(zhì)量，在晶片生產(chǎn)流程中利用視覺進(jìn)行檢測與辨別。
當(dāng)幾年前半導(dǎo)體工業(yè)過渡到300毫米晶片的時候，更大更易脆的晶片為機(jī)器視覺供應(yīng)商和集成商打開了新的商業(yè)機(jī)會。今天的太陽能工業(yè)，相同的推動再次擴(kuò)大了機(jī)器視覺在現(xiàn)代制造業(yè)中的影響。
隨著半導(dǎo)體晶片從200mm增長到300mm，這些多層晶體的薄片變得更加容易收到撞擊、運(yùn)輸?shù)挠绊懞推渌梢粋€產(chǎn)品機(jī)器移動到下一個的過程中引起的影響。與此同時，更大的晶片意味著每一個晶片成本增加，但潛在的收益也隨之增加了。因此對應(yīng)制造商來說，每個300mm損壞或破碎的晶片所帶來的損失比200mm晶片帶來的損失要大。
結(jié)果，制造商在生產(chǎn)和將晶片從一個電池轉(zhuǎn)化為下一個過程中充分利用自動化，并帶有新的數(shù)據(jù)陣列和其他的識別技術(shù)來允許自動處理設(shè)備跟蹤晶片的整個生產(chǎn)過程。利用這個自動信息采集裝置，半導(dǎo)體生產(chǎn)商可以利用收集的生產(chǎn)設(shè)備性能信息去更好地保護(hù)有價值的產(chǎn)品。這些信息有助于提高產(chǎn)量并增加半導(dǎo)體生產(chǎn)過程，進(jìn)而提高生產(chǎn)力和效益。
太陽能電池面臨著與集成電路工業(yè)同樣的挑戰(zhàn)。跟最終變成集成電路的晶片一樣，太陽能電池是通過采用易碎水晶或玻璃表面上材料的超薄層制造的。而且跟集成電路生產(chǎn)商一樣，太陽能電池制造者取決于自動化的生產(chǎn)和數(shù)據(jù)采集，正如他們尋求相對于傳統(tǒng)能源的parity per megawatt，比如天然氣和煤電廠。
Three Opportunities Under the Sun太陽底下的三個機(jī)會
太陽能電池和模塊生產(chǎn)者使用機(jī)器視覺有三個目的：檢測產(chǎn)品、識別和跟蹤產(chǎn)品，還有裝配產(chǎn)品，就如同機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)。
施克的市場部經(jīng)理Brian McMorris認(rèn)為對機(jī)器視覺系統(tǒng)需求的改變?nèi)Q于太陽能電池是否是基于晶體硅，還是薄片玻璃。對于水晶晶片的機(jī)器視覺處理類似于針對檢測和視覺的半導(dǎo)體晶片應(yīng)用。對晶片的檢測主要是物理缺陷，比如邊緣破屑，彎曲，裂縫，刮痕，鋸齒和凹陷等。檢測的區(qū)域通常比薄片玻璃[太陽能]板小20cm x 20cm, 但能更大到2m x 2m。水晶晶片的表面比薄片玻璃板更c(diǎn)ritical，因?yàn)樗Ь腔顒拥模⑶倚纬商柲馨雽?dǎo)體的電路，而薄片板是被動的，它能提供一個在那些被存放的活動材料上的絕緣層。因此，玻璃板的檢測比針對水晶的毫米晶片而非微米級[空間]分辨率的檢測要粗糙。
McMorris繼續(xù)說到：“對水晶晶片和薄膠片板的識別任務(wù)是相似的，在這兩種情況下，它們的目標(biāo)是一個針對識別采用光學(xué)技術(shù)的反射性很強(qiáng)的材料，比如條碼或二維碼，很具有挑戰(zhàn)性。在這兩種情況下，在材料上放置或印上一個高對比度的碼是不和需要的，也是很困難的。受歡迎的編碼含義是激光蝕刻。這意味著在一些應(yīng)用中三維技術(shù)比二維技術(shù)更符合需求?！?/FONT>
一旦晶體硅寶石被切割和組合的時候，會將光能量轉(zhuǎn)化為電能，或?yàn)榱讼嗤哪芰哭D(zhuǎn)化目的而用各種各樣的半導(dǎo)體和絕緣材料覆蓋玻璃板，這個時候就要測試產(chǎn)品，為了與其它板組合來滿足最終用戶需求而需要將它的輸出分類，并為了運(yùn)輸和安裝來組裝最后的模塊或平板。在機(jī)器視覺的幫助下，機(jī)器人用超出人類的速度和靈敏度來處理易碎的活動材料。
Go Robot Go走機(jī)器人走的路
為了達(dá)到傳統(tǒng)能源的守恒(parity)，太陽能板必須變得廉價和穩(wěn)定。如果要更快地生產(chǎn)太陽能板，并且更少的缺陷，幾乎沒有什么方法能幫助工業(yè)達(dá)到它的價格點(diǎn)。這意味著在這種情況下需求自動化和機(jī)器人技術(shù)。
Vision Components GmbH 的Endre Toth解釋說：“為高精度太陽能板定位開發(fā)一個機(jī)器視覺系統(tǒng)有諸多的挑戰(zhàn)，包括大區(qū)域的圖像處理，除此之外，可利用的光源不是同質(zhì)的并通過移動來改變。照明隨機(jī)的變化，你必須精確地并迅速地找到相機(jī)視場里的矩形tile。但是這個tile可能有圓邊緣或其它的挑戰(zhàn)。你必須非常精確地找到中心、旋轉(zhuǎn)角度和方向，才能在模塊或電池中定位平板，并保證產(chǎn)量?！?/FONT>
Toth補(bǔ)充說：“由于在計(jì)算能力上的提高，智能機(jī)器視覺相機(jī)目前能使用復(fù)雜的圖像處理算法來定位100個像素以內(nèi)的物理坐標(biāo)，這也減少了硬件成本，因?yàn)槟阌脭?shù)學(xué)做了大部分工作。這些日子，在定位上的局限主要來自機(jī)器人和機(jī)械系統(tǒng)，而不在視覺系統(tǒng)精確定位點(diǎn)的能力。成本考慮也是吸引太陽能制造者的一個亮點(diǎn)，這也是智能相機(jī)為什么如此備受矚目的原因，因?yàn)樗屑傻揭粋€小的緊湊單元的相機(jī)、采集卡、內(nèi)存控制器和接口。我們的VC4466實(shí)際上包括相機(jī)上的一個直接監(jiān)視器輸出。所有這些集成意味著系統(tǒng)集成商不需要將很多的線覽或不同的盒子放入系統(tǒng)中，另外這些也給最終的系統(tǒng)添加了可獲取性、可操作性和可維護(hù)性的成本。用一個智能相機(jī)，你就能用單元來固定它。雖然這些考慮可能看起來是平凡的，但是它們是重要的賣點(diǎn)，操作需要stay up，并且運(yùn)行不需要暫停。通常來講，我們的價格與基于PC的低成本相機(jī)不相上下，但是當(dāng)你將整個解決方案集成到一起的時候，就會知道真正的成本是與大多數(shù)PC供應(yīng)商提供的相差很大的?！?/FONT>
Solar’s Bright Appeal太陽能的亮點(diǎn)
隨著最近石油價格的走低，許多人都在質(zhì)疑可選擇能源的走向，然而許多學(xué)者相信這僅僅是時間問題，也許是一年，在石油價格返回到每桶100美元以上之前。隨著石油和天然氣價格的回升，太陽能將繼續(xù)獲得價格優(yōu)勢。
SICK的McMorris解釋說：“太陽能工業(yè)受來自化石燃料、核燃料和水資源產(chǎn)生的電能的成本目標(biāo)的推動。在當(dāng)前的電力生產(chǎn)成本下，要達(dá)到守恒的程度，政府的補(bǔ)助是不需要的，而且更高的石油成本對工業(yè)成功來說是不重要的。為了達(dá)到這個目標(biāo)需求更好的技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)該更有效率，并且將生產(chǎn)力與減少浪費(fèi)材料保持一致。在生產(chǎn)過程中跟蹤[太陽能]單元有助于在一個給定的處理技術(shù)中達(dá)到提高質(zhì)量的目的。對于任何質(zhì)量控制方法來說檢測和辨別是基本的。這也將是太陽能光電生產(chǎn)技術(shù)的繼續(xù)升級，不斷地提高效率和減少成本。薄膠片在整個平板生產(chǎn)過程中比水晶晶片有很多的生產(chǎn)優(yōu)勢，但是薄膠片僅僅提供了一半的太陽能電力轉(zhuǎn)化效率。對于廣大的太陽能部門[水晶和薄膠片]來講，檢測和辨別將在幫助工程師完成更好的性能上占據(jù)優(yōu)勢?！?/FONT>
（轉(zhuǎn)載）
