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VisionChina2024（深圳）机器视觉展汇聚创新力量，盛大启幕！
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翌视科技3D智能传感器在光伏领域的应用

一、背景随着全球能源格局的深刻变革，能源行业的重心正逐步由传统的化石能源向可再生能源偏移。在这一趋势的引领下，大规模的光伏电站如雨后春笋般在各地兴建，这无疑对光伏组件的质量和性能提出了更高的要求，从而直接拉动了对精准、高效的光伏检测设备的迫切需求。在高速、高精度检测要求下，翌视科技针对光伏行业客户提供的3D相机产品，能满足不同应用场景对更高效、智能、高精度的检测需求。二、硅片栅线尺寸检测在光伏电池的生产中，硅片栅线的尺寸确实起着关键作用。较小的栅线宽度和高度可能会限制电流的传输，从而降低硅片的导流能力；而过大的尺寸则可能导致材料浪费和不必要的电阻增加。利用 3D 相机进行检测是一种先进且有效的手段。它能够精确地获取栅线的宽度和高度信息，为生产工艺的调整提供准确的数据支持。例如，如果检测发现某一批次硅片的栅线宽度普遍偏窄，生产工艺就可以进行相应的优化，增加印刷栅线时的浆料量或者调整印刷参数，以达到理想的宽度。通过这种动态调整生产工艺的方式，可以极大程度地保证产品性能的一致性。避免了因栅线尺寸差异过大而导致的部分硅片性能优异，部分硅片性能不佳的情况。光伏硅片栅线尺寸检测主要测量项目是光伏电池硅片主栅线和副栅线的宽度和高度。这项应用要求3D相机检测的重复精度≤1μM，相机X/Z分辨率5μM以内，节拍要求<15S，相机检测中帧率可达10K FPS以上。这项检测有两项任务，一是要求通过3D相机检测主栅线和副栅线的宽度和高度信息，二是通过NPE图像算法平台，识别产品是否有缺陷。针对上述检测需求，翌视科技的LVM2510线激光3D相机能够胜任此项任务。LVM2510主要适用于微小零件的高速3D检测；能提供2500Hz全画幅采集速率，物理轮廓点数1920点，深度图均匀间距采样最高4096点；采集速率最高可达56KHz，是高速在线检测系统的理想选择；受光线影响小，能应对现场检测环境中一定的光线干扰；支持Modbus等输出测量数据，支持与PLC通信。图2-1 LVM2510线激光3D相机1.3D相机安装方式LVM2510 3D相机通过夹具固定，料件不动，通过移动相机，让相机和料件形成相对运动，从而得到料件的3D图像，相机拍照距离27mm±1mm可调。2.测量方法通过3D相机扫描，拟合栅线的边沿直线和高度平面，由此计算出栅线的宽度和高度信息。X方向的重复精度可以达到2um，Z方向的重复精度可以达到0.2um。图2-2检测实物图3.检测效果4.结论翌视科技的3D相机搭配算法检测，能满足光伏电池硅片主栅线和副栅线的宽度和高度尺寸检测需求，在保证图像效果和检测精度的前提下，其扫描速度可达 10K 以上，有力地确保了产品性能的一致性，契合了客户对稳定高效光伏电池的要求。同时，这对客户降低生产成本、提高生产效率大有助益，极大地推动了整个光伏产业的发展。三、硅片分选（测厚）硅片分选（测厚）是硅片生产过程中的一个重要环节。硅片的厚度是衡量其质量和性能的关键指标之一。通过测厚，可以将硅片按照厚度的不同进行分类和筛选。硅片分选（测厚）的目的在于确保同一批次的硅片具有相近的厚度，从而满足后续生产工艺的要求。例如，在制造半导体器件时，厚度均匀的硅片能够提高器件的性能和成品率。如果一批硅片厚度差异较大，在后续的光刻、蚀刻等工艺中，可能会导致部分硅片的图形不准确，影响产品质量。所以硅片分选（测厚）对于保证硅片质量、提高生产效率以及降低成本都具有重要意义。硅片分选检测项目包括但不限于检测平均厚度、总厚度变化（TTV）、线痕、翘曲等。在硅片分选检测应用中，该项应用要求3D相机检测精度≤±0.02MM，单相机静态数据≤0.2um，动态对射厚度重复性 ≤0.5um。针对上述检测需求，翌视科技的LVM2012线激光3D相机能够胜任此项任务。LVM2012专为光伏行业定制；能提供340Hz全画幅采集速率，物理轮廓点数2048点，深度图均匀间距采样最高4096点；采集速率最高可达10KHz；受光线影响小，能应对现场检测环境中一定的光线干扰；支持Modbus等输出测量数据，支持与PLC通信。图3-1 LVM2012线激光3D相机1.厚度模组原理一组激光传感器垂直于硅片表面，扫描线重合，它们的扫描轮廓分别对应于硅片的上表面和下表面。由单个扫描窗口中的上下两个对应的扫描点可以得出硅片的单点厚度，一个硅片扫描的所有单点厚度的平均值为该硅片的平均厚度。硅片的TTV是3D传感器扫描硅片得到的单点厚度的最大值与单点厚度最小值之差。2.3D相机安装方式LVM2012 3D相机通过夹具固定，上下相机两两对射，分成3组，相机不动，通过移动料件，让相机和料件形成相对运动，从而得到料件的3D图像，相机拍照距离110mm±5mm可调。3.测量方法3组相机对射扫描，外部控制加编码器触发，上下对射激光严格对齐，每组每个硅片扫描80条轮廓，计算所有轮廓平均厚度。4.测量结果5.结论翌视科技3D相机搭配算法检测，可以准确判断所测得的平均厚度是否在客户预先设定的规格范围内。这种技术的应用能够为硅片生产提供可靠的质量检测保障，确保硅片的厚度符合客户的特定要求。静态单机平均高度重复性<0.1um，动态平均厚度20次测量为3σ值<0.4um，TTV达到 1.1~1.2um。翌视科技为客户省去人工操作环节，实现硅片检测的全自动化，极大地提升了检测结果的一致性和可靠性，为客户实现降本增效。四、板载硅片缺陷检测板载硅片缺陷检测行业是半导体产业链中的重要一环。随着半导体技术的不断发展，芯片的集成度和制造工艺越来越复杂，对硅片的质量要求也日益提高，这使得板载硅片缺陷检测变得愈发关键。在半导体制造过程中，缺陷会影响芯片的最终良率，增加厂商的生产成本。工艺节点每缩减一代，工艺中产生的致命缺陷数量会增加，因此每一道工序的良品率都需要保持在很高的水平，这就要求量检测设备贯穿制造全过程，以保证芯片的生产良率。在物理式真空镀膜（PVD）后的板载硅片缺陷检测中，可能会出现多种缺陷类型，其中缺料、破损和搭边是三种常见且重要的缺陷类型。这项应用要求3D相机检测精度≤±0.2MM，相机X分辨率25μM以内，节拍要求<10S，相机检测中帧率可达4K FPS以上。这项检测有三项任务，一是要求通过3D相机检测分辨出载具内有料和无料；二是要求分辨出载具内硅片有无破损；三是要求分辨出硅片和载具边缘有无搭边。针对上述检测需求，翌视科技的LVM2060线激光3D相机能够胜任此项任务。LVM2060高平面度精度、高性价比；能提供340Hz全画幅采集速率，物理轮廓点数2048点，深度图均匀间距采样最高4096点；采集速率最高可达10KHz；受光线影响小，能应对现场检测环境中一定的光线干扰；支持Modbus等输出测量数据，支持与PLC通信。图4-1 LVM2060线激光3D相机1.3D相机安装方式LVM2060 3D相机通过夹具固定，5台相机等间距安装，相机不动，通过移动料件，让相机和料件形成相对运动，从而得到料件的3D图像，相机拍照距离700mm±5mm可调。2.测量方法5台相机等间距安装，分别测试对应区域硅片，外部控制加编码器触发，分时控制相机间激光无干扰,。3.检测效果4.结论翌视科技的 3D 相机搭配其独特的算法检测，在板载硅片缺陷检测方面展现出了显著的优势。对于常见的缺料、破损和搭边等缺陷，它能够准确地识别和判断。其高精度的 3D 成像技术可以捕捉到硅片表面和内部细微的结构变化，通过先进的算法分析，能够从复杂的数据中准确区分出正常与缺陷部分。翌视科技的这一检测方案为板载硅片的质量控制提供了高效、可靠的手段，有助于提高产品的良率和生产效率，保障相关产业的高质量发展。五、炉前栅线印刷检测在光伏行业中，金属化工艺是制作光伏电池电极的关键步骤，而丝网印刷是目前最成熟且普遍的金属化工艺。栅线印刷的精度直接影响电池片的电性能指标，对保证电池组件的发电量有重要作用。在实际生产中，为保证太阳能电池的质量和性能，需要严格检测栅线印刷质量，包括栅线的均匀性、无漏浆现象、尺寸准确性等。传统上依靠人工检测，但这种方式效率低且容易出现误差。近年来，随着机器视觉等技术的发展，利用机器视觉系统进行检测的方式逐渐普及。该系统能够快速采集和处理大量数据，具有客观、精度高、可靠性高的特点，可以及时发现并解决问题，如检测网版完整性、是否有断栅现象以及大面积漏印等。炉前栅线印刷检测主要是测量是否漏浆、电极缺失、Mark缺失、印刷偏移、套印偏移等。这项应用要求3D相机检测精度这项应用要求3D相机检测精度≤10um，相机X分辨率100μM以内，节拍要求<5S，相机检测中帧率可达10K FPS以上。这项检测有一项任务，要求通过3D相机完成炉前栅线印刷检测主要是测量是否漏浆、电极缺失、Mark缺失、印刷偏移、套印偏移等。针对上述检测需求，翌视科技的LVM2540线激光3D相机能够胜任此项任务。LVM2540能提供2500Hz全画幅采集速率，物理轮廓点数1920点，深度图均匀间距采样最高4096点；采集速率最高可达56KHz，是高速在线检测系统的理想选择；受光线影响小，能应对现场检测环境中一定的光线干扰；支持Modbus等输出测量数据，支持与PLC通信。图5-1 LVM2540线激光3D相机1.3D相机安装方式LVM2540 3D相机通过夹具固定，料件不动，通过移动相机，让相机和料件形成相对运动，从而得到料件的3D图像，相机拍照距离200mm±5mm可调。2.测量方法通过3D相机扫描，使用线激光的亮度图功能替代原有2D面阵相机，同时可以测得栅线是否漏浆、电极缺失、Mark缺失、印刷偏移、套印偏移等；采样速度达到17Kfps @ 210mm/s。图5-2 炉前栅线印刷检测实物图3. 检测效果4.结论翌视科技的 3D 相机性能稳定，能够在各种工业环境中保持可靠的检测性能。通过独特的算法，可应对各种复杂的印刷情况和材料表面特性。这一检测方案为炉前栅线印刷检测提供了高精度、高速度、高稳定性、全面的检测能力以及适应复杂场景的优势。在某太阳能电池生产线上，采用翌视科技的检测方案后，成功将漏浆的误检率从之前的 5%降低到 1%以内，电极缺失的检出率从 90%提高到 99%以上，显著提升了产品质量和生产效率。这种检测方案不仅提高了检测的准确性和可靠性，还降低了人工检测的成本和误差，为炉前栅线印刷检测领域带来了创新和突破。（文 / 翌视科技）
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