图1  视觉传感器用2M像素可以对不同尺寸的物体进行定位，并可检查表面缺陷

太阳能电池往往存在因生产造成的局部瑕疵，这些瑕疵可能影响太阳能电池的寿命和效率。在生产中，可以采用图像处理系统对单块太阳能电池及整套太阳能模块进行100%的质量控制。

太阳能电池上的表面瑕疵如划痕或凹陷，会严重影响太阳能电池的效率和寿命。对每块太阳能电池以及整套模块进行100%的质量控制，越来越成为市场成功的决定性因素。一家太阳能技术制造厂商为其生产线装配了视觉传感器，在生产的各个步骤当中，视觉传感器负责太阳能电池的光学质量控制和修整。

视觉系统保证质量

意大利的2BG公司将其在汽车工业设备制造当中的经验移植到了太阳能电池制造方面，生产出成套的太阳能模块。一套Tabber-Stringer设备将太阳能电池焊接成条，这是由一系列串联太阳能电池构成的太阳能电池链条，这些链条再组装为成套的太阳能模块。借助高速给料、图像处理和红外焊接系统，如今的峰值产量能够达到每小时加工600枚太阳能电池。全自动化的设备可以按照内部可存储的各种不同产品的节拍工作，可以加工100mm×100mm～156mm× 56mm不同尺寸和160～400μm不同厚度的太阳能电池。

为了把加工过程设计得尽可能高效，该公司的研发团队决定寻求能够保证高质量标准并在生产过程中排除潜在瑕疵的创新技术。在对太阳能电池进行修整和定中心的过程中，他们很快就抛弃了机械的解决方案，因为这样做费用太高，而且定径困难，加工的灵活性也受到很大限制。此外，由于有直接的机械接触，也存在电池被损坏的危险。这就意味着，太阳能模块最终有可能出现微小的表面瑕疵，因而就不能得到正确的修整。

在对图像处理系统进行了先期的评估之后，这家太阳能电池制造厂商决定对Cognex公司的In-Sight视觉图像处理系统进行测试。将应用软件安装到了Tabber-Stringer设备的样机上。据称，这样取得的结果非常令人信服，最终决定采用视觉系统对太阳能电池进行质量控制和修整。

利用从测试版本中获得的经验，研制了一个自动定中心和质量检测站，检测站装备有In-Sight 5400产品系列的图像处理系统。该传感器家族拥有按用途定制的功率分级装置，还可以承担原先由电脑支持的图像处理系统所负责的任务。

图2  取下镜头的传感器完全可以作为独立的图像处理单元进行工作

优质的图像处理系统

在太阳能电池制造的应用软件中，采用了2M像素的摄像机（图1）：带有CCD芯片的In-Sight 5403系统的图像分辨率为1600×1200像素，摄影频次为每秒15张图片。有了这种分辨率，传感器可以用于各种不同大小的组件。摄像机配备内置以太网接口，经过Explorer开发环境，可以很容易地集成到过程控制当中。摄像机镜头尺寸为83.3mm×123.2mm×61.4mm（含镜头保护罩），取下镜头后，该系统的安装可以节省占地。取下镜头的传感器完全可以作为独立的图像处理单元进行工作（图2）。镜头采用C-Mount螺纹接口，快门速度可达27μs～1000ms。该系统的摄像和图像分析完全自主，照明控制内置于IP67保护等级的系统中。

制造太阳能电池时，可以使用图像处理系统把机械接触尽量减少到最小程度，确保产品完好无损。

定中心的精度意义重大

同时，定中心的精度也具有非常重大的意义。为此使用了Patmax图像处理软件中的视觉工具。该工具开发出定位的高分辨率，甚至可达次像素范围，而镜头的定角精度可达0.02。据称，它可以在非常困难的条件下对物体进行定位，如零件尺寸的变化，方向不精确，照明条件变化不定，零件变形，被遮盖，或是组件反光以及背景不稳定等。

太阳能电池的表面也不是普通的检测对象：它像是一面表面反光的镜子。由于搜索原理是同时查找物体图像的轮廓与结构，因而对表面反光并不敏感。所以，该工具在照明和对比度情况变化不定时，也能够可靠地对物体进行定位。

对于操作来说，开发环境也扮演着重要的角色。In-Sight-Explorer的操作非常简单，即使没有图像处理专业知识的机器操作人员也可以对新组件进行编程，只需调整参数而已。另外，有了这样一种环境，传感器也可以链接到自动化过程和企业的通讯当中，而且这样也可以对视觉传感器的整个网络进行管理。

质量检验可以进行追溯

生产过程的下一步是由两个装载装置自动拾取太阳能电池，最终成型的太阳能电池条被放到照明台上进行最后的质量检验。由于有了Cognex的视觉工具图书馆，就可以发现表面瑕疵，如电池的棱角上有小的划痕或凹陷。这样整个过程以及电池条都可以得到验证，并被连续记录下来，可对生产进行追溯。

据使用者说，这样广泛的检验范围，只有In-Sight系统的计算能力和速度才能做到。每个视觉检测站都配有光学元器件和多种语言可以互动的触摸屏，可以按客户的个性要求进行配置。

据制造厂商称，视觉系统的产品家族对太阳能电池制造厂商来说目前已经是必不可少的；而对于质量保证来说则是绝对必要的。