取像、图像处理和运动控制是机器视觉系统的关键

康耐视(COGNEX)中国产品经理邓辉

对此，康耐视(COGNEX)中国产品经理邓辉认为，如何快速高效的生产出大尺寸合格晶片，将成为太阳能电池生产企业面临的重要课题。他强调说，机器视觉系统的关键技术在软件，而目前硬件日益集成化、小型化的趋势也很明显。未来，3D相机的使用在市场需求前景上被普遍看好。譬如，如何进行3D物体抓取、如何在倾斜不平的表面上进行抓取，都是非常值得研究的课题。

康耐视方面提供的信息称，目前该公司4大产品线在太阳能电池生产领域都有着广泛应用，特别是In-Sight智能相机和VisionPro视觉软件。例如，在拉晶工艺中使用In-Sight智能相机监控晶棒尺寸，与控制系统配合使晶棒直径更加准确，一致性更好；在晶片印刷工艺中使用专门的视觉工具检测母线和栅线的质量，判断是否有断裂，晶片本身是否有破损、缺角、裂痕等；在组装工序，利用PatMax算法精确定位晶片的位置和角度，从而使机器人可以准确快速的进行自动组装。

NI中国技术市场工程师汤敏

该公司近期推出的DataMan 500是一个亮点。邓辉介绍说，DataMan 500使用了康耐视IDMax高级代码读取软件，可读取激光读码器无法读取的一维条形码，包括损坏、变形、模糊、带划痕、低高度和低对比度的编码，实现了更高的读取率。DataMan 500处理图像的速度可达到每秒1,000 帧，还可以从任意方向读取编码、数据矩阵和QR等二维代码以及同一图像中的多个编码。

此外，DataMan 500还提供了多种其他优势，包括自动触发、自动聚焦以及“无读取”反馈。主机支持标准C型安装镜头和各种焦距选择。自动聚焦功能使用了液态镜头技术，该技术可为最高速的应用提供操作范围的最大灵活性。这项经验证的新技术已和康耐视工业读码器相集成，快速可靠且可以较低的耗电量提供较高的光学质量。

当然。该市场另一重要玩家NI的声音也不容忽视。

来自NI的声音

NI中国技术市场工程师汤敏在接受本刊采访时就表示，太阳能电池板生产流程中涉及各种检查和测试，包括兼容性测试、太阳能面板的机器视觉检查、以及各种机械和电子方面的验证和认证测试，例如热循环、电连接器、机械影响、疲劳测试和超声无损检测等。对于生产商而言，最大的挑战就是在短时间内开发出集成各种测试项目的自动化系统。

比如，在完成光伏电池面板装配之后，必须进行I-V特性测试，对每个模块的功率输出进行验证，确保每个电池能够输出预定的功率。而进行这些测试是比较复杂的，因为测试人员必须管理照射到每个面板上的已知光量，从而能够同时确定面板的电压和电流。过去，测试人员通过箱式仪器手动使用多个顺序测试完成这一流程，不但测试步骤复杂，而且测得的I-V特性曲线点数很少，导致测量精度低。因此，业界需要一种自动化测试的方式，以更高的精度完成I-V特性测试，并提高其测试吞吐量。

NI中国技术市场工程师方慧敏

NI中国技术市场工程师方慧敏补充说，NI的视觉方案中包含了适合不同场合的丰富的硬件平台以及高性能的图形化视觉处理软件。例如，NI提供了可用于复杂生产环境的嵌入式视觉系统，支持基于红外视觉的光伏温度检测方法等。此外，光伏生产线还涉及兼容性测试、I-V曲线测试、超声无损检测等多种检测方法，NI完善的测试测量和自动化平台在统一的开发环境下，提供了完整的解决方案。此前，西班牙最大的光伏太阳能电池板制造商之一的Silikon Renewable Energy就将NI产品应用到了整个生产流程中，除了在硅提纯过程中采集硅粒子的图像并进行远程分析外，还涉及面板制造、验证与安装等流程。

机器视觉系统的关键所在

凌华科技(中国)应用工程中心主任咨询顾问丁辰龙

“取像、图像处理和运动控制是机器视觉系统的关键技术所在。”凌华科技(中国)有限公司应用工程中心主任咨询顾问丁辰龙对记者说，“取像主要帮助应用获得所需的待测物体清晰特征的高对比度图像；图像处理则帮助获取图像中待测物体的具体特征值，并进行分类或统计；而运动控制则保证前两种技术在实际应用中的实用性或者及时性。”

作为业内少数几家能够提供完整的从控制平台、图像采集、信号采集、高速数字IO、到运动控制全套工业控制组件的公司，凌华科技目前每年在全球有超过10个千万级别的新应用，涵盖测量、定位、检测和识别等四大类应用。但他也同时提醒业界说，尽管中国机器视觉市场机遇空前广大，但在市场成熟度依然不高的前提下，行业的分工和细化不够，造成整体利润链的分配不合理或者竞争的无序；其次，行业人才积累和储备不够，鱼龙混杂，技术人员心态比较急躁，缺乏潜心研究的沉稳，往往容易造成“案例很多，但真正成功的案例并不多”的尴尬局面。

补充阅读：康耐视Visionpro应用案例：机器视觉可优化薄膜太阳能生产

JENOPTIK-VOTANTM Solas 100/200 用于在各加工步骤(P1、P2和P3)中使用激光和/或针在薄膜太阳能模块上绘制图案。标准机器型号中包含六个工业摄像头和康耐视VisionPro视觉软件，可用于校准加工工具、确定磨损状态以及检查太阳能模块的加工是否正确。每个模块的设置、加工和后续的检测过程只需60秒，这使制造商在竞争异常激烈的可持续能源市场中能够获得产量上的优势。[!--empirenews.page--]

薄膜技术是以玻璃衬底上的气相沉积型或喷镀的光敏半导体为基础，通常使用的能量和材料较少，且与硅基太阳能电池相比生产成本更低。较低的生产成本使制造商在定价上更主动，尽管德国已经减少了太阳能产品方面的激励措施。

现代的薄膜太阳能电池由一个金属层，一个半导体层和一个透明的导电氧化层构成。在第一个加工步骤中，VOTAN Solas 100 使用多束激光在底层上绘制图案，称为P1。在CIS/CIGS模块上用机械工具处理底层上面的两层，称为P2和P3。集成的针梳装置可以最高1.5米/秒的速度精确地将结构图绘制到表面上。在该加工过程中，每一根针都是单独运作和定位的，因此系统可根据电池大小进行迅速调整并准确对需求变化做出回应。自动化的针调整方式可以最大程度地减少设置时间，提高生产量。

视觉系统会在几秒内记录工具的实际位置。同时会有另外三个摄像头测量自动进料的太阳能电池板的P1轨迹。摄像头可为自动调整提供三个参考点，而且VisionPro还可根据P1结构的方位提供用于调整机器坐标系和纠正工具路径的数据。该加工过程的目标是最大程度地减少P1结构相对于P2和P3层的错位，从而提高电池效率。然后处理工具以5 µm的定位精度继续绘制P2和P3层。

在最后的检测步骤中，另外两个摄像头会再次对太阳能模块进行仔细检查，并通过 VisionPro 视觉软件检测质量，查找细微破损、碎玻璃以及层微粒之间可能发生分离的地方。

您可方便地将带VisionPro视觉软件的机器快速集成到复杂的生产线中。该软件会忽略太阳能电池板表面上的一些无关差异，而把重点放在关系产品质量的重要特征上。这个世界领先的视觉软件中带有各种各样的工具，无需对图像进行任何复杂的预处理，从而提高了应用开发速度并减少了产品生命周期成本。