日芯光伏科技有限公司（以下簡成日芯光伏）依托強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)實(shí)力和先進(jìn)的自動(dòng)化制造能力，為全球客戶提供性能卓越、品質(zhì)優(yōu)良、應(yīng)用于大中型地面電站的CPV產(chǎn)品，并為地面應(yīng)用的CPV發(fā)電系統(tǒng)提供從設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、安裝及服務(wù)的全方位整體解決方案。公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高倍聚光發(fā)電模組效率接近30.4%，屬************水平。
過去，在沒有應(yīng)用視覺與機(jī)器人自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，日芯光伏一直面臨著產(chǎn)能較低、產(chǎn)品人工對中精度低、效率低且人工成本高的問題。
當(dāng)時(shí)，發(fā)電模組與透鏡的對中都是通過人工的方式，眼睛用時(shí)查看模組上Mark點(diǎn)的位置和透鏡上Mark點(diǎn)的位置，來手動(dòng)調(diào)整透鏡位置，使模組Mark與透鏡Mark點(diǎn)重合，然后進(jìn)行對中。其中的弊端是生產(chǎn)一個(gè)工件耗時(shí)較長，工件上Mark點(diǎn)的位置定義的不準(zhǔn)，且人眼識(shí)別精度較低，導(dǎo)致最終生產(chǎn)出來的產(chǎn)品發(fā)電率不是很理想，且生產(chǎn)成本較高。
“那時(shí)候，發(fā)電模組的前期生產(chǎn)還是依賴于人工去完成?！比招竟夥a(chǎn)品研發(fā)工程師介紹說，“模組由機(jī)械定位，通過監(jiān)控相機(jī)來調(diào)整相機(jī)鏡頭的焦距，直到芯片圖像清晰，來看模組中芯片的位置，并且在顯示屏幕上人工標(biāo)記2個(gè)Mark點(diǎn)，分別為模組對角的2個(gè)芯片。監(jiān)控相機(jī)固定不動(dòng)，人工將透鏡搬到模組上面，然后重新調(diào)整相機(jī)鏡頭焦距，使相機(jī)重新看清楚透鏡2對角的聚光棱鏡，然后手動(dòng)挪動(dòng)透鏡，使2個(gè)棱鏡在屏幕上的位置與之前2個(gè)Mark點(diǎn)的位置重合，即完成對中工作，隨后進(jìn)行人工涂裝密封、固定處理?！?/p>
日芯光伏產(chǎn)品研發(fā)工程師表示，此應(yīng)用的******挑戰(zhàn)在于芯片模組與透鏡分別在同一位置的不同高度進(jìn)行對中。
“監(jiān)控相機(jī)為了要清晰看到芯片以及棱鏡的位置，不得不手動(dòng)來回調(diào)試鏡頭的焦距，這就使得檢
測效率較低，而且誤差大”，現(xiàn)場作業(yè)人員說道。同時(shí)人工根據(jù)芯片的位置在屏幕上做的Mark點(diǎn)的位置無法量化，只能手動(dòng)標(biāo)記，誤差較大。
“這就加大了棱鏡位置的檢測難度”，日芯光伏產(chǎn)品研發(fā)工程師說道，“由于棱鏡本身材質(zhì)的原因，在聚光作用下，可以改變光線的路線，這導(dǎo)致了人眼很難準(zhǔn)確獲取到棱鏡的真實(shí)位置?！?/p>
采用當(dāng)前的對中系統(tǒng)，自動(dòng)化程度低、對中精度也無法提高，所有數(shù)據(jù)沒有量化，且數(shù)據(jù)都沒有實(shí)現(xiàn)上傳，無法進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量的追溯，這對日芯光伏來說，是一直以來都急需解決和優(yōu)化提高的問題。
這時(shí)，在光能行業(yè)有著諸多工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的供應(yīng)商向日芯光伏建議，采用機(jī)器視覺技術(shù)定位引導(dǎo)機(jī)器人來解決公司的檢測難題。推薦了康耐視公司VisionPro基于PC的視覺系統(tǒng)來完成該項(xiàng)引導(dǎo)工作，其采用先進(jìn)的圖案校準(zhǔn)和匹配工具，可以準(zhǔn)確獲取產(chǎn)品上難以識(shí)別的特征點(diǎn)，配合四軸Denso機(jī)器人，只要產(chǎn)品的位置偏差在相機(jī)的視野范圍內(nèi)，都可以精確的進(jìn)行定位、引導(dǎo)。
“我們首先采購了一套康耐視VisionPro的視覺系統(tǒng)，配合另外采購的一臺(tái)4軸Denso機(jī)器人，成功代替并超越了人工對中的老設(shè)備?！比招竟夥膮墙?jīng)理說道，“我們當(dāng)前自動(dòng)對中系統(tǒng)生成10套產(chǎn)品，人工對中位一套產(chǎn)品還尚未對中完成，最終生成出來的產(chǎn)品經(jīng)過實(shí)際閃光測試，結(jié)果令我感到非常驚訝，VisionPro視覺系統(tǒng)引導(dǎo)對中出來的產(chǎn)品，居然比人眼對中生產(chǎn)出來的產(chǎn)品發(fā)電效果要高數(shù)十瓦?！?/p>
事實(shí)還證明，VisionPro視覺軟件能夠輕松識(shí)別光學(xué)透鏡上面的聚光棱鏡，哪怕經(jīng)過折射后的棱鏡輪廓特征已經(jīng)非常不明顯、對比度極低，其識(shí)別出來的精度可以達(dá)到5絲以內(nèi)。“這套系統(tǒng)只需5S，檢測效果非常高。”日芯光伏的技術(shù)工程師在應(yīng)用現(xiàn)場，介紹了自動(dòng)化對中設(shè)備的檢測流程。
設(shè)備具體工作流程如下：人工將模組放在對中工位后，離開機(jī)器工作區(qū)域，按下啟動(dòng)開關(guān)，之后模組被自動(dòng)夾緊、固定；視覺系統(tǒng)控制2臺(tái)工業(yè)相機(jī)下降到模組拍照位（相機(jī)由2臺(tái)升降機(jī)器人帶動(dòng)），分別對模組對角的芯片進(jìn)行定位；然后回到Home點(diǎn)，給予機(jī)器人模組定位完成信號；機(jī)器人自動(dòng)去棱鏡的放置位抓取一塊透鏡進(jìn)入到視覺對中工作區(qū)域（即模組的上方），透鏡到位后停止；機(jī)器人給予視覺系統(tǒng)拍照信號；視覺系統(tǒng)控制2臺(tái)相機(jī)上升到透鏡牌照位，對透鏡對角的2塊聚光棱鏡進(jìn)行定位；然后計(jì)算出棱鏡與模組的中心坐標(biāo)偏差，發(fā)送給機(jī)器人進(jìn)行糾偏；糾偏完成后，視覺系統(tǒng)再次拍照復(fù)檢，檢查是否糾偏到位，并且計(jì)算出糾偏后模組與透鏡的中點(diǎn)坐標(biāo)偏差值；如果不在公差范圍內(nèi)，機(jī)器人則再次糾偏，直至偏差值小于0.02mm，然后完后整個(gè)對中工作。
“2臺(tái)高精度視覺相機(jī)由2臺(tái)升降機(jī)器人垂直帶動(dòng)，分別去獲取芯片模組與透鏡的中點(diǎn)坐標(biāo)，全程自動(dòng)化控制，高重復(fù)精度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，避免了其它人為誤差，減少了系統(tǒng)誤差，確保了生產(chǎn)的穩(wěn)定性、高效率性以及高精度性。”日芯光伏的技術(shù)工程師對VisionPro視覺系統(tǒng)優(yōu)異的工作性能給予了高度評價(jià)，“同時(shí)配合Denso機(jī)器人，完成實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，機(jī)器人自動(dòng)上料，配合視覺糾偏，完后產(chǎn)品的自動(dòng)化對中，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率、精度和自動(dòng)化程度，同時(shí)大大減少了生產(chǎn)成本。”
在檢測現(xiàn)場，VisionPro視覺軟件強(qiáng)大的PatMax圖像匹配工具可以隨意找到任何想要找到的特征，無論是對比度降低、還是部分特征被隱藏（超出視野），又或者是光線有變化，都能識(shí)別到透鏡上的聚光棱鏡，而且采用亞像素的技術(shù)，理論精度可以達(dá)到1/40個(gè)像素，大大提高了設(shè)備的對中精度。
另外，利用VisionPro軟件開發(fā)好的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)TCP/IP通訊接口，可以直接跟Denso機(jī)器人交互結(jié)果信息和拍照信號，而不需要二次開發(fā)或者購買第三方軟件授權(quán)。
“同時(shí)，經(jīng)過二次開發(fā)后的VisionPro軟件，通過視覺工具調(diào)試接口，我們可以快速學(xué)習(xí)并且掌握如何調(diào)試視覺VPP文件，”日芯光伏的吳經(jīng)理指出，“這樣后期即使公司的產(chǎn)品品種改變了，工程師也可以快速的重新完后視覺文件的修改，而不需要視覺廠家來修改底層代碼了，十分利于后期維護(hù)。”
日芯光伏采用康耐視基于VisionPro的PC-Base視覺系統(tǒng)后，成功解決了生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品發(fā)電率相對較低的問題。
“采用康耐視先進(jìn)的視覺對中系統(tǒng)，讓我們的機(jī)器人更加靈活，就像是一臺(tái)有了眼睛的機(jī)器人，但是比人工又要精準(zhǔn)和高效了很多，”日芯光伏的吳經(jīng)理最后總結(jié)到，“VisionPro軟件強(qiáng)大的圖像處理工具，讓產(chǎn)品識(shí)別率達(dá)到99%以上，只要來料位置在相機(jī)的視野范圍內(nèi)，視覺系統(tǒng)總是可以準(zhǔn)確獲取到我想要的輪廓特征，從而可以高效、一次性的完成對中功能，大大提高了公司產(chǎn)能。同時(shí)它的簡便操作性也節(jié)約了不少后期維護(hù)成本，要知道，我們產(chǎn)品在研發(fā)階段的時(shí)候，工藝隨時(shí)可能會(huì)更改！”
