Argusauge

Spezial Solarttechnik

Sensoren – Fehler wie Ausbrüche dürfen bei der Herstellung von Solarpanels nicht passieren, zu hart ist der Wettbewerb. Ein speziell angepasster Vision-Sensor nimmt dazu die Wafer genau unter die Lupe. von Christian Ott, Leiter Produktmanagement Vision, Sensopart

24. Mai 2012

Vision-Sensoren sind seit rund zehn Jahren auf dem Markt und haben seitdem viele Anwendungsbereiche in der Industrie erobert. Mit ihrer Fähigkeit, flächige Objekte zu erfassen und zu analysieren, stellen sie den »Missing Link« zwischen klassischen Sensoren und komplexen Bildverarbeitungssystemen dar. Im Unterschied zu letzteren sind sie nicht frei programmierbar, sondern für einen bestimmten Anwendungsbereich vorkonfiguriert. Der Anwender benötigt für die Einrichtung eines Vision-Sensors also keinerlei Bildverarbeitungskenntnisse, er kann seine Automatisierungslösung mithilfe eines PC-Konfigurationsprogramms in wenigen Bedienschritten in Betrieb nehmen. Einmal eingerichtet, arbeitet der Sensor autark, also ohne PC-Anbindung.

All dies ist auch der Fall beim Vision-Sensor Visor von Sensopart Industriesensorik aus Gottenheim bei Freiburg. Sein Bedienkonzept ist mit nur fünf Bedienschritten einfach und übersichtlich gestaltet. Noch einfacher geht es laut Hersteller bei der Montage und Verkabelung des Visor zu – hier gibt es praktisch keine Unterschiede zu einem schaltenden Sensor. Denn wie dieser ist der Visor ein integriertes System, das in den meisten Anwendungsfällen ohne weitere externe Komponenten auskommt.

Alle wesentlichen Komponenten wie Objektiv, LED-Beleuchtung, Bildchip, Signalprozessor für die Bildauswertung sind in einem robusten IP-67-Gehäuse untergebracht, das mit 45 x 45 x 64 Millimetern sehr kompakt baut. Das Gerät besitzt mehrere digitale Ein- und Ausgänge und Schnittstellen wie Ethernet, RS232 und RS422.

Komplexe Inspektionsaufgaben, wie sie sonst nur das menschliche Auge bewältigt, lösen Vision-Systeme längst besser, schneller und günstiger. Zum Beispiel erkennen sie, ob eine aus mehreren Teilen bestehende Baugruppe vollständig ist, ob Teile lagerichtig und sortenrein zugeführt werden, ob Flaschendeckel und Etiketten korrekt auf der Flasche sitzen oder ob alle Segmente eines Displays in der richtigen Farbe leuchten. Mehrere Merkmale können gleichzeitig und damit wirtschaftlich mit einer Bildaufnahme geprüft werden.

Neben anwendungsspezifischen Vision-Sensoren sind aber zunehmend auch branchenspezifische Lösungen gefragt. Ein gutes Beispiel hierfür ist die Solarindustrie, die unter hohem Kostendruck steht und deshalb wirtschaftliche Automatisierungslösungen für die Fertigung von Solarzellen und -modulen benötigt. Sensopart hat dieses Bedürfnis erkannt und mit dem Visor Solar und dem Visor Code Leser Solar zwei maßgeschneiderte Vision-Sensoren für die Herstellung von Solarzellen entwickelt.

Eine Spezialität des Visor Solar ist die hochpräzise Detektion der Position und Drehlage beim Handling, damit Robotergreifer die Solarzellen möglichst schnell und zielgenau aufnehmen und ablegen können. Gleichzeitig kann der Sensor prüfen, ob die spröden und daher bruchgefährdeten Siliziumscheiben intakt sind oder ob sie Kantenausbrüche oder Beschichtungslöcher aufweisen. Auf diese Weise lassen sich vorgeschädigte Zellen rechtzeitig aussortieren, bevor sie vollständig brechen und dabei weiteres Material schädigen oder die Produktionslinie kontaminieren. Durch diese Früherkennung lassen sich Produktionsverzögerungen und teure Maschinenstillstände vermeiden. Eine Zellanalyse dauert nur 60 Millisekunden, dabei erkennt der Sensor Kantenausbrüche ab 0,5 Millimetern Durchmesser.

Neben der präzisen Erkennung von Position und Ausbrüchen bietet der Visor Solar eine Grauschwellenanalyse, die detektiert, ob etwa ein Wafer verkehrt herum liegt. Außerdem kann er erkennen, ob zwei Siliziumwafer aufeinander haften oder ein Fehldruck vorliegt. Auch eine Detektion der sogenannten Busbars – so heißen die aufmetallisierten Stromsammelleitungen – ist möglich, wodurch eine schnellere und präzisere Modulmontage erreicht wird.

Der Anlagenbauer kann den Visor Solar dank der kompakten Bauform sehr nah am Prozess anordnen, der minimale Arbeitsabstand liegt bei nur 360 Millimetern. So bleibt genügend Bewegungsraum für Handhabungsroboter und das gesamte System lässt sich kompakter gestalten. Zudem ist die im Visor integrierte LED-Beleuchtung so hell, dass bei den meisten Anwendungen das kostengünstigere Auflichtverfahren ohne separates Backlight zum Einsatz kommen kann.

Liest Codes ganz genau

Eine weit verbreitete Anwendung ist das Tracking, also die Rückverfolgung von Bauteilen und Baugruppen mit Hilfe aufgedruckter oder direkt markierter Datamatrix-Codes. Um diese auszuwerten, bietet Sensopart den anwendungsspezifischen Code-Leser Visor V20 an, der dank einer höheren Auflösung von 1,3 Megapixeln bis zu 48 Codes unterschiedlicher Typen gleichzeitig auswerten kann. Dieser Vision-Sensor erfüllt die Aufgaben Objekterkennung, optische Zeichenerkennung (OCR) und Codelesung mit nur einem Gerät. Um letzteres optimal zu gewährleisten, ist er für die stark lichtabsorbierende Oberfläche der dunkelblauen bis schwarzen Solarzellen ausgelegt.

Die Beispiele zeigen, dass Anwender mit den Vision-Sensoren der Reihe Visor anwendungs- und branchenspezifisch sinnvoll und wirtschaftlich automatisieren können. Komplexe Prüfungen, die vorher nur mit einer langsamen und fehleranfälligen visuellen Inspektion durchzuführen waren, erledigt der Sensor heute in wenigen Millisekunden. Trotz der Komplexität der Aufgaben ist er schnell und ohne viel Aufwand in eine Produktionslinie zu integrieren.

Auf einen Blick

-Einfache Integration in Produktionsanlagen.

-Positionserfassung: plusminus 50 Mikrometer.

-Wiederholgenauigkeit: plusminus 1 Mikrometer.

-Erfasst Ausbrüche ab 0,5 Millimeter Größe.

-Unterscheidung der Ausbruchsform.

-Erkennung von Löchern.

-Ausblendung verdeckter Bereiche.

-Zykluszeit ab 60 Millisekunden.

-Kein Backlight erforderlich.

Erschienen in Ausgabe: 04/2012