光伏产业作为我国战略性新兴产业之一，2023年国内光伏制造业（不含逆变器）产值超过1.75万亿，同比增长17.1%；产量方面，去年国内实现多晶硅产量143万吨，同比增长66.9%，硅片产量达到622GW，同比增长67.5%。

光伏产业的高速发展降低对传统能源的依赖、加速污染气体减排的同时，也对光伏产业的供应链提出了新的要求。其中硅片的切割生产作为太阳能电池生产的重要环节，其产能一直备受关注。

面对不断提出的加速硅片切割生产的要求，西安知微传感助力国内头部企业优化硅片切割生产流程。使用知微传感的3D相机，实现硅棒的尺寸测量与拆垛工序的同步进行，优化了生产工序，降低了人员需求，有效的提高了生产自动化进程。

人工测量、分类导致生产效率不足

太阳能电池生产过程中一个必要的工序是对硅棒进行切片。由于生产、运输等因素，硅棒在进行切片前的长度不一，且被无序的排列、堆码成垛，如图所示。

然而，由于生产设备的限制，又要求切片的硅棒具有相同的长度，传统的解决方案如下图所示的流程：

传统的流程需要人工对来料的长度进行测量及记录，根据料盘的尺寸和已放置到料盘的硅棒的尺寸挑选合适的硅棒进行抓取和摆放。对人工的有极强的依赖性。是可以作为自动化升级的环节之一。

3D视觉实现测量与定位的同步进行

西安知微传感技术有限公司基于自有MEMS振镜技术的3D相机使用MEMS振镜结合红外激光束实现光栅动态结构光投射，通过高速CMOS拍摄条纹畸变，采用三角测距原理实现高精度三维信息采集。

在硅棒的分拣工序中，知微传感助力国内头目企业提出使用3D相机配合机械手进行分拣的工作，其流程如下：

在此方案中使用3D相机实现尺寸测量和硅棒定位的作用，硅棒的尺寸测量、挑选和定位抓取在一次点云采集后完成，即实现了测量与定位的同步，对比传统的人工逐个测量硅棒的长度，使用3D相机单次采集数据，就可以完成对整层的硅棒的长度测量和位置定位，节省了人工的同时，也降低的工序步骤，提高了生产效率，提高了生产自动化的水平。

优化曝光策略，克服复杂工况

该场景中，3D相机采集数据的目标是硅棒，不同于常见物品，硅棒的表面具有低粗糙度、高的反射率的特点，如下图所示，这对使用主动光源的3D相机来说具有不小的挑战。基于以上原因，常规的3D相机采集数据时，光路中存在镜面反射点，正常曝光时间会导致相机存在过曝区域，进一步造成点云的缺失；如果降低相机的曝光时间，则会导致其他区域因曝光值过低而点云缺失。

知微传感的3D相机针对以上类似复杂环境中同时存在高反射率和低反射率的特点，提出多曝光优化方案。采用多曝光的策略，对低反射物体先使用高曝光，再对高反射物体使用低曝光，最终利用双重曝光的结果计算点云，如下图所示的结果。

实践证明采用以上曝光策略可以对光滑高反的碳棒采集完整的3D点云，其效果如下图所示。优化的曝光策略有效的解决了视野内同时存在低反射物体和高反射物体存在而不能同时形成点云的问题。提高了环境的适应性。

小结

硅片切割是太阳能电池生产过程中一个必要的工艺步骤，其生产效率影响着太阳能电池的生产，进一步影响着光伏产业的发展。西安知微传感技术有限公司的3D相机可对具有高反特性的硅棒成像，联合国内头部企业优化了碳棒切割的工艺流程，缩减了工艺步骤，在实际工作中，将碳棒的拆垛、抓取、摆放整个环节的效率提升了4倍，节省人工2名。大大提高了现场生产的自动化率。

西安知微传感技术有限公司的基于自有产权的MEMS振镜的自研3D相机，具有小体积、大景深、低功耗，高精度等特点，可以应用于定位分拣、焊接引导、逆向建模、检测测量等领域。

西安知微传感技术有限公司 刘义松