Solarsensor mit Scharfblick

Präzise und kostengünstige Kantenbruch-Erkennung bei Solarwafern/-zellen

Die SensoPart Industriesensorik GmbH hat ihr Programm von Vision-Sensoren um eine branchenspezifische Lösung für die Photovoltaikindustrie erweitert: Der neue Vision-Solarsensor FA 46 ist in seinem Preissegment der einzige Sensor am Markt, der jede einzelne Zelle präzise vermisst und auf diese Weise selbst kleinste Kantenausbrüche zuverlässig erkennt. Damit bietet er optimale Voraussetzungen für den Einsatz in Handlingsbereichen der Wafer- und Zellfertigung.
 

Silizium-Wafer sind spröde und brechen leicht – umso wichtiger ist es, bei der Herstellung kristalliner Solarzellen frühzeitig Kantenbrüche und Fehlstellen zu erkennen, um bei folgenden Prozessschritten unnötige Kosten durch Maschinenstillstände zu vermeiden. Bruchkontrollen erfolgen heute zum einen mit Hilfe von klassischen, PC-basierten Bildverarbeitungssystemen, die allerdings kostenintensiv in der Anschaffung und Einrichtung sind, zum anderen mit einfachen, konturvergleichenden Vision-Sensoren, deren Genauigkeit allerdings nicht immer den Anforderungen genügt. Der Vision-Solar­sensor FA 46 von SensoPart schließt diese Lücke: Als standardisierte Branchenlösung auf Basis einer kompakten Vision-Kamera bietet er präzise Messtechnik zum günstigen Sensorpreis, wodurch sich erhebliche Kostenvorteile in der Qualitätssicherung von Solarzellen realisieren lassen.
 

Der Vision-Solarsensor FA 46 prüft kristalline Solarzellen auf Brüche und Defekte – einfach, zuverlässig und kostengünstig. Mit seiner hohen Präzision schließt er die Lücke zwischen PC-basierten Bildverarbeitungssystemen und einfachen, konturvergleichenden Vision-Sensoren.

Der Vision-Solarsensor FA 46 ist aber nicht nur kostengünstig in der Anschaffung, sondern im Vergleich zu einer PC-Bildverarbeitungslösung auch wesentlich einfacher einzurichten. Denn sämtliche für die Wafer- und Zellinspektion relevanten Funktionen, von der Erkennung der Wafergeometrie über die Lokalisierung von Defekten bis hin zur Einstellung der Verarbeitungsgeschwindigkeit und Prüfgenauigkeit, sind bereits vorkonfiguriert. Für die Konfiguration sind keine Bildverarbeitungskenntnisse erforderlich; der Anwender muss im Wesentlichen nur die relevanten Prüfkriterien wie die Toleranzen für Wafergröße, -position und -drehlage sowie die Größe und Anzahl der erlaubten Beschädigungen der Waferkontur eingeben, dann ist seine Anwendung betriebsbereit.

Automatische Erkennung der Wafer-/Zellform

Der Vision-Solarsensor FA 46 erkennt selbständig verschiedene Wafer- bzw. Zellformen (z.B. monokristallin/mit Fase und polykristallin/ohne Fase), sodass ein Einlernen von Konturen oder Mustern nicht erforderlich ist – nur bei der Erstinbetriebnahme wird der Sensor zur Maßhaltigkeitsprüfung einmalig mit Hilfe eines Referenzmusters kalibriert. Im laufenden Betrieb vermisst der FA 46 drehlageunabhängig jeden Wafer bzw. jede Solarzelle einzeln und erreicht so eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit – beispielsweise erkennt er Kantendefekte auch bei Maßabweichungen eines Wafers bzw. einer Zelle. Damit unterscheidet er sich grundlegend von allen anderen Solarsensoren im selben Preissegment, die jeweils nur einen Konturvergleich durchführen.

Vor der Auswertung wird jedes aufgenommene Bild einer Verzeichniskorrektur unterworfen. Der Konturalgorithmus wurde für verschiedenste Handlingsvarianten optimiert, sodass Auflicht- und Durchlicht-Prüfungen mit der gleichen Präzision gewährleistet sind. Konturen der Solarzelle, die durch das Handlingssystem abgeschattet werden, können ausgeblendet werden, um Fehldiagnosen zu vermeiden. Darüber hinaus verfügt der FA 46 über eine automatische Lagenachführung, sodass die Zellform unabhängig von der Lage der Zelle im Handlingsystem erkannt wird. Dasselbe gilt für ausgeblendete Bereiche, die ebenfalls lageabhängig nachgeführt werden.

Der Vision-Solarsensor FA 46 vermisst jeden Wafer bzw. jede Zelle einzeln und erkennt auf diese Weise selbst minimale Kantenausbrüche. Durch Auswertung von Subpixeln lässt sich die Genauigkeit weiter erhöhen.

Autarkes, benutzerfreundliches Bildverarbeitungssystem

Beim Vision-Solarsensor FA 46 handelt es sich um ein komplettes Bildverarbeitungssystem, bestehend aus einer Kamera im kompakten Sensorformat (45 x 45 x 64 mm) mit einem leistungsfähigen digitalen Signalprozessor, integrierten Infrarot-, Rotlicht- oder Weißlicht-LEDs, Ethernet und serieller RS422-Schnittstelle sowie digitalen Ein- und Ausgängen. Alle Vermessungs- und Prüfdaten können wahlweise via Ethernet oder RS422 ausgegeben werden. Ein PC wird nur zur Einrichtung des Sensors benötigt, im laufenden Betrieb arbeitete das System autark.

Die Einrichtung des Sensors erfolgt mit Hilfe der sehr übersichtlichen Konfigurationssoftware „SensoConfig“ in vier Navigationsschritten (Job, Lagenachführung, Detektoren, Ausgabe), in denen die jeweils relevanten Funktionen ausgewählt und eingestellt werden. Eine kontextsensitive Online-Hilfe unterstützt den Anwender, sollte er einmal nicht weiter wissen oder Hintergrundinformationen zu bestimmten Einstellungen benötigen. Um kritische Funktionen vor Bedienungsfehlern zu sichern, können gestaffelte Benutzerrechte (Administrator, Werker) vergeben werden.

Die Bedienung von SensoConfig ist dem Administrator vorbehalten. Das Konfigurationsprogramm bietet neben allen Einstellmöglichkeiten „am lebenden Sensor“ auch umfangreiche Simulationsfunktionen: So kann der Anwender mit einem Mausklick zwischen Sensorbetrieb und Simulation umschalten und die Konfiguration seines Sensors auch offline anhand von Musterbildern durchführen, die er zuvor mit der integrierten Rekorderfunktion aufgezeichnet hat. Für Benutzer ohne Administratorrechte steht ein eigenes Monitoring-Modul mit eingeschränkten Bedienmöglichkeiten („SensoView“) zur Verfügung, das die Anzeige, Überwachung und Dokumentation von Prüfergebnissen und -bildern sowie – nach Eingabe des Werker-Passworts – Wechsel und Upload von Parametersätzen über die seriellen Schnittstellen oder digitalen Eingänge des Sensors erlaubt. Der Aufruf von abgelegten Parametersätzen, beispielsweise bei einem Produktwechsel, lässt sich auf diese Weise schnell und einfach durchführen.

Das Software-Bedienkonzept ist für alle Vision-Sensoren der Reihe FA 46 identisch, wodurch sich der Einsatz weiterer Vision-Produkte von SensoPart, beispielsweise eines Codelesers, besonders einfach gestaltet.