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应用与解决方案 Applications & Solutions

多相机检测
机器视觉高速检测太阳能电池板

文/Paul Sommers，Matt Pinter

太阳能电池是将太阳光直接转换为电能的电子器件。 电池边缘周围。第一
光照射在太阳能电池上产生电流。为了从电池中传输电流， 组图像只采用背光照
电池上的手指线（fingers）收集电子，并将它们传送到母 明，用于定位电池的
线（bus bars）上。 位置和方向，同时检
母线和手指线是通过在电池表面上的一系列线条上 测电池表面的裂纹或
丝网印刷导电浆料而产生的。这种印刷过程可能由于丝网 边缘上的碎屑。 图1：为了检测光伏电池，ATS Automation
印刷表面的污染而导致线条损坏或缺失、丝网损坏或是使 拍摄第二组图 Tooling Systems公司开发了一个检测工作站，
该工作站使用前后照明、多台相机和该公司自
电池产生功率降低的低浆料水平。一旦这些电池经过丝网 像时，使用电池周围 己的基于PC的SmartVision软件。
印刷过程后，将进入烤箱烘烤，让浆料硬化，这个过程之 的条形光源照明。该光源提供漫射光，能在太阳能电池表
后就不能再对电池返工来修复任何损坏的线条了。 面产生非常均匀的亮度，从而能够让电池的手指线和母线
ATS Automation Tooling Systems 公司已经开发了一 从电池的黑色表面中突出出来。在电池表面上，检测母线
个检查工作站，该检查工作站使用后向和前向照明、多台 和手指线的浆料中是否存在间隙、是否存在表面浆料污渍，
相机以及该公司自己开发的基于 PC 的 SmartVision 软件， 以及手指线数量是否正确。
来检查太阳能电池的表面（见图 1）。过去，ATS 公司已 为了在背光照明条件下捕获到太阳能电池的图像，
经建立了低分辨率的太阳能电池检测系统，但是在新一代 该系统采用了 ISVI 公司的四台分辨率为 5120×5120 的
电池中，电池表面上正在使用更薄的手指线。这需要更高 Camera Link 相机，这四台相机排列成一个 2×2 的阵列
分辨率的相机，以便具有足够的分辨率来检查电池表面上 （见图 2）。为了在 180mm 的视场内实现小于 20μm/ 像素
手指线的印刷质量。 的分辨率，需要将来自四台相机的图像整合成一幅单一的
在这种情况下，最终客户需要在 180mm×180mm 的 10k×10k（100M 像素）的图像。为了允许成像系统中太
视场上获得小于 20μm 的像素分辨率。这 阳能电池位置的任何变化，每台相机都
需要 9000×9000 像素或更大的图像。 拥有 90mm×90mm 的视场。这是通过
Schneider Optics 公司的 50mm Xenon
照明 2.8/50 镜头实现的，镜头距太阳能电池
太阳能电池在传送带上以每两秒一个 表面的距离为 205mm。
电池的速率，被运送到检测站。通过传送 每台相机检测太阳能电池的 1/4，
带下方的一个真空固定装置，使电池保持 这些相机采集到的图像，通过 Camera
平整。使用由四台相机组成的一个相机阵 Link 接口传输到主机 PC。主机 PC 中
列采集图像，每台相机拍摄电池的两组图 配 备了 Matrox Imaging 公 司的 两个
像。第一组图像在背光照明的条件下拍摄， Radient eV-CL Dual Full Camera Link
第二组图像在前向照明的条件下拍摄。 PCIe 图像采集卡。
在传送带下方，安装了 Smart Vision 图2：使用安装在太阳能电池上方的相机系统， 由于太阳能电池是紫色的，所以
Lights 公司的 DLP 背光源 ；另有一组 该系统采用平板背光确定电池的位置和方向； 使用红光照明，因为红光会被电池吸收，
采用离轴条形光配置来检测任何母线间隙、浆
CCS America 公司的漫射条形光源安装在 料污渍和手指线的数量。 对相机显示为黑色 ；而浆料对红光具有

32 Sep/Oct 2018 视觉系统设计 Vision Systems Design China