基于3D圖像技術(shù)的1394相機(jī)應(yīng)用在太陽能電池片的曲度測(cè)量從而帶來成本的節(jié)約。
20世紀(jì)60年代.最初被應(yīng)用在衛(wèi)星的供電系統(tǒng)，由于降低成本的晶圓生產(chǎn)，太陽能電池已經(jīng)成功在其他一些地區(qū)，尤其是偏遠(yuǎn)的私人住宅，抽水站，以及電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。隨著進(jìn)一步的成本降低以及政府的補(bǔ)貼政策，太陽能發(fā)電對(duì)于私人住宅和大型生產(chǎn)基地也產(chǎn)生了很大的吸引力。作為最大并且發(fā)展最快的能源部分之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，光伏太陽能市場在過去幾年中保持了約40-60％的平均增長率。
在晶體硅太陽能電池的生產(chǎn)，使用的材料無非多晶硅或單晶硅。多晶硅材料是由鑄造方法制成，單晶硅制備是一個(gè)提拉生長的過程。 之后刨錠切片形成晶圓，經(jīng)過摻雜形成p / n結(jié)。然后由絲網(wǎng)印刷金屬厚膜貼到晶圓形成電極。雖然許多公司都參與了全球太陽能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)的研發(fā)，但只有少數(shù)大公司可以制造晶片，電池和太陽能電池板的模組。Thor Vollset ，Tordivel公司首席執(zhí)行官說：“從硅錠到成品太陽能電池板，自動(dòng)化和測(cè)試產(chǎn)品質(zhì)量的需求是一直存在的。”雖然基于視覺檢測(cè)系統(tǒng)可用來檢測(cè)劃痕和碎邊，其他也有用來測(cè)量晶圓的厚度。從Tordivel獨(dú)立出來的Tordivel Solar公司研發(fā)的檢測(cè)設(shè)備旨在測(cè)量晶圓或太陽能電池的曲度（見圖1）。
圖1 Tordivel solar研發(fā)的機(jī)器視覺系統(tǒng) ，用來測(cè)量太陽能硅片的曲度。
Vollset說： ” 在模組的工序前，對(duì)于太陽能電池片必須進(jìn)行統(tǒng)一性測(cè)試。因?yàn)檫@些晶圓的運(yùn)輸生產(chǎn)過程中通過對(duì)皮帶驅(qū)動(dòng)傳送帶，任何非均勻或曲度都會(huì)導(dǎo)致只有180微米厚的晶圓在生產(chǎn)過程中的破損。 而由于技術(shù)的升級(jí)當(dāng)晶片厚度達(dá)到100微米的時(shí)候，可以預(yù)計(jì)破損率將會(huì)增加。“而結(jié)果是停止生產(chǎn)以及廢料的大量產(chǎn)生。通過測(cè)量曲度，可以有效的減少曲度所帶來的影響。
在德國斯圖加特舉辦的Vision 2008， Tordivel展示的離線的機(jī)器視覺系統(tǒng)，旨在測(cè)量太陽能電池片的曲度?！半x線系統(tǒng)需要一個(gè)操作員手動(dòng)加載每個(gè)晶圓，” Vollset說 “生產(chǎn)版本的系統(tǒng)將允許晶圓通過生產(chǎn)線自動(dòng)拍攝和統(tǒng)一衡量，也就是一個(gè)在線檢測(cè)系統(tǒng)” 。 Vollset和他的同事開發(fā)出一種系統(tǒng)，采用了三維成像技術(shù)來衡量晶圓的一致性。在晶圓被置于系統(tǒng)下方，StockerYale公司的Lasiris激光將發(fā)射11個(gè)細(xì)激光線到晶圓表面。 兩個(gè)Flea2 140萬像素相機(jī)分別與豎直方向成30 °放置，用來捕捉兩個(gè)圖像投影線（見圖.2 ）。圖像通過PCI – Express的1394采集卡傳輸?shù)絺€(gè)人電腦主機(jī)上。
圖2 采用了三維成像技術(shù)來衡量晶圓的一致性
由于兩臺(tái)相機(jī)以及線性結(jié)構(gòu)激光之間的夾角已知，三角測(cè)量的方法可以用來確定相對(duì)高度晶圓沿激光線剖面。雖然一個(gè)的激光/相機(jī)組合可以用來完成檢測(cè)功能” Vollset說：“但使用兩個(gè)攝像頭，我們就可以得到兩組數(shù)據(jù)，并通過比較測(cè)量，從而提高精度?！绊?xiàng)目的圖像處理軟件選用了Tordivel自己的Scorpion Vision 6.3中的三維測(cè)量工具。
為了生成晶片的三維圖像，兩張圖像上面的各自11條結(jié)構(gòu)光都要計(jì)算10個(gè)采樣點(diǎn)。這樣形成了110高度點(diǎn)均勻分布在晶圓上的兩張圖像（見圖3 ）。這些具有高度信息的點(diǎn)，將被轉(zhuǎn)換為像素并由此產(chǎn)生一個(gè)三維點(diǎn)云，提供了X和Y位置的測(cè)量整個(gè)晶圓及其高度（z）的信息，三維圖像還顯示在電腦顯示器上。
要確定晶圓的一致性，自動(dòng)生成一個(gè)藍(lán)色的邊框，以涵蓋所有的點(diǎn)的三維點(diǎn)云。然后隨機(jī)抽取20點(diǎn)以確定一個(gè)平面。通過執(zhí)行1000次隨機(jī)抽取，10個(gè)最優(yōu)的擬合平面將被存儲(chǔ)，之后通過最優(yōu)算法取得一個(gè)最佳平面（通過在該平面上的點(diǎn)最多的那個(gè)來確定平面）。在此過程完成后，測(cè)量晶圓的曲度就很簡單了，因?yàn)樗行枰氖怯?jì)算只是最遠(yuǎn)點(diǎn)到平面兩端的距離。 偏差的結(jié)果就可以用灰階強(qiáng)度圖來表示晶圓的曲度。系系統(tǒng)的測(cè)量速度可以達(dá)到1秒/片。
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