行业与项目背景

光伏制造行业当前处于产业蓬勃发展的状态。2022年，在光伏制造端，多晶硅、硅片、电池、组件的产量同比增长了45%；在应用端，光伏发电装机同比增长137.5%；而2022年光伏相关产品的出口同比增长了113%。光伏行业的高速发展，一方面是由于太阳能作为最清洁的能源之一，是当今中国以及全球始终长期发展的能源路线；另一方面受国际局势的影响，欧洲等区域对光伏发电有了更强烈的需求。中国作为光伏产业链的全球主导者，其产能和产量也受到了更高的要求和挑战。

光伏电池组件是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。在光伏组件生产中，为进行生产管控和检测追溯，需要对每个电池组件进行数据标识，并进行全流程的数据采集和追溯，目前最合适的的数据载体为条码（包括一维码和二维码）。当前在光伏行业的读码识别方面，面临着几大问题和难点，影响着光伏产线的生产制造效率和产能升级：

1）条码反光/磨砂膜覆盖：光伏组件上的条码多采用PET/亚银等高反光材质标签，同时黏贴在反光的组件玻璃表面上；部分条码也可能会直接镭雕在玻璃面上，反光程度更为强烈；为保护光伏组件，部分工位的组件表面会覆盖磨砂膜，对条码会产生雾化的效果；上述都提升了条码成像与识读的难度；

2）条码黏贴位置范围较广：光伏组件的尺寸较大，当前条码黏贴的范围较广，这也要求了工业读码器系统的识读范围要足够宽广，同时确保成像精度，避免漏读；

3）不断提升的产能要求：随着光伏市场需求量的快速提升以及光伏企业的提质增效，产线生产由静态逐步转变为动态，由低速逐步开始进入高速流水生产，速度会达到1-2m/s；在反光以及高速的应用下，读码识读成功率会显著下降；

4）工序多、应用场景复杂：光伏组件生产需要经过至少18道工序，其中约16道工序需要用到读码器，不同的工序涉及的识读的范围、物距、读码速度、单台/多台读码使用都会有差异，方案需要有优秀的兼容性和适应性；

5）安装/切线的简单快速：工业制造产线，当前都期望在设备安装和切线时，操作和调试快速便捷，光伏生产的节奏较快，对生产时间节拍要求高，厂线的工人对调试的体验要求更高。

图1 光伏组件上的条码

项目实施的目的和意义

比邻智能是南京金东康信息系统有限公司旗下企业，致力于创造自动识别、机器视觉、智能传感器等物联网数据采集和应用领域的世界一流智能终端产品。多年来，比邻智能已协助光伏行业的较多头部客户引入和使用工业固定式读码器用于生产流程和检测追溯，助力更好地实现广大的光伏制造商的重要关注点。

1）推动光伏行业的数字化及全流程追溯：条码的采用，给每个组件赋予了属于自身的一张“身份证”。在制造过程中，读取这张“身份证”，制造商能够通过MES类的相关软件，实时关注组件在整个工艺流程中的状态，同时也能获取产线的相关状态，为质量管控，订单跟踪，处理产能瓶颈等工作提供数据支持。在组件下线后的流通和使用环节中，通过读取这张“身份证”，最终客户也能获取组件的相关重要信息，从而实现了流程的闭环，真正完成了全流程的追溯。

2）提升产品质量：光伏组件的生产工艺流程较多且复杂，同时也包含了大量的检测环节（例如外观测试，功率测试，安规测试等）。通过每道工序中对组件上的条码进行数据采集，制造商能够知悉组件是否完成了全部制造工艺，并通过了各项检测和检查项目，从而确保此组件为合格产品。同时也能通过检测环节中的问题反馈，及时跟踪并处理各类质量和工艺问题。

3）挖掘并提升产能：光伏组件产线的产能提升也是制造商的着重关注点，通过制造和检测工序中对组件条码的采集和MES系统对数据的实时处理和汇总，制造商能够清楚地知悉组件的制造周期，并找到产品制造中的产能瓶颈并进行工艺优化处理。同时也能够合理对产线进行优化升级，例如增加耗时较长的工艺设备数量，去除冗余的相关等待时间等方案。

在这个过程中，比邻智能基于光伏条码识别的特点、应用要求，在产品和解决方案中进行了一系列专门的设计和考量——从算法设计、软件和硬件、现场系统搭建等提升各个方面，以确保读码率，同时满足光伏组件高速/提速生产下的读码需求。

项目的总体方案设计和实施

1. 核心技术的设计和突破

为实施光伏的读码追溯项目，首先要针对光伏组件制造的核心问题，在核心技术上进行专门设计和突破，才能为系统搭建做基础准备。为此，我们在几个方面进行了设计，其成果或结果阐述介绍如下：

1）在光源设计上：引入高反射率的反光杯光源设计和高反射镀层，在相同照明功率下，照明强度可以提升50%以上，显著提升动态读码速度30%以上；同时，配备丰富的光源组件设计，采用偏振和雾化设计，针对光伏的条码和玻璃反光，将会有显著的图像改善提升；通过照明强度的提升，结合偏振雾化的设计，最终实现高速和抗反光成像的共同改善；

2）在解码算法上：解码算法是条码识读的核心。在解码方法上，针对光伏的应用重点进行了几个方面的改进。一方面，在找码定位上，引入多核处理以及智能搜索算法，在找码时间上大大缩减；同时，针对磨砂难解的条码，引入超高分辨率成像复原算法技术，极大程度上还原条码，保证识读；

3）在自动对焦上：引入TOF快速变焦技术，在原本图像对焦的基础上，实现更快更动态的对焦，以满足不同工位的距离要求；

4）在设备快速调试上：在自动参数配置上，比邻智能为方便和确保每个工位的厂线工人的快速无障碍地对读码器系统进行配置，在自动调参算法上面进行了极大的设计和优化投入，调参时间在30秒内，获取的参数的匹配性和适应度大，对产线起到了快速便捷的作用。

2. 具体典型光伏工位的设计与实施、经验总结

图2 层压机工位的读码追溯

图3 耐压检测机台的读码追溯

图4 上工装/下工装 工位的读码追溯

实施效果与成绩

通过对光伏组件生产过程的接近20道工艺的读码追溯的系统设计，比邻智能所设计的读码器以及系统能够优异地满足所有需求。我们解决了反光、磨砂雾化、广角、高速等问题。

今日，各个行业正处于产业升级和高速上升阶段，工业自动化正在快速覆盖，比邻智能也将在条码识别、OCR与RFID识别、2D和3D视觉检测等方面进行产品、技术以及行业应用的创新突破，助力工业智造，为客户创造价值，实现共赢！