光伏玻璃又稱(chēng)“太陽(yáng)能光伏玻璃”或“超白光伏玻璃”，主要應用于單多晶硅太陽(yáng)能電池組件、光伏系統、薄膜太陽(yáng)能組件、太陽(yáng)能熱水器等領(lǐng)域，是太陽(yáng)能模組中的關(guān)鍵部件。光伏玻璃的生產(chǎn)過(guò)程包含壓延、裁切、磨邊、鍍膜、鋼化等工藝段，常見(jiàn)缺陷可分為原料缺陷（氣泡、結石、析晶等）和加工缺陷（崩邊、崩角、劃傷、潔度），為了保證透光率、強度、安全性等要求，光伏玻璃在出廠(chǎng)前需要進(jìn)行缺陷檢測，防止不良品流入組件生產(chǎn)環(huán)節造成資源損失。

光伏玻璃出廠(chǎng)檢驗方式可分為人工檢驗和設備檢驗兩類(lèi)。目前大部分生產(chǎn)廠(chǎng)家的采用人工檢驗方式，隨著(zhù)人工成本的逐年增加，同時(shí)人工操作不能保證判定規則的一致性和長(cháng)期工作的穩定性，越來(lái)越多的生產(chǎn)商開(kāi)始嘗試設備檢測方案；

在實(shí)際使用中，評價(jià)檢測設備的主要性能指標包含漏檢率、誤檢率和工作穩定性三方面，其中漏檢率指標主要控制不良品流入后道工序的比例，常見(jiàn)的設備漏檢率指標應達到1%；誤檢率指標主要控制合格品判定成不良品回收的比例，常見(jiàn)的設備誤檢率指標應達到1%。工作穩定性主要指標包含穩定工作時(shí)間和故障恢復時(shí)間，為了滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，設備穩定工作時(shí)間應達到2000h以上，平均故障恢復時(shí)間應小于2h。

光伏玻璃在檢測設備主要采用機器視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)分析玻璃運行中拍攝到的圖像，判斷和識別缺陷的類(lèi)型、尺寸等信息。本文主要介紹兩種常用的光伏玻璃在線(xiàn)檢測技術(shù)，結合應用經(jīng)驗提出一些有待改進(jìn)的問(wèn)題和未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向。

1. 邊角檢測設備工作原理

光伏玻璃在線(xiàn)邊角檢測設備能夠檢測玻璃磨邊區域的崩邊、崩角、漏底、焦邊、直角等缺陷，系統結構如圖1.1所示，主要包含以下幾部分：

(1) 支撐結構：包括底部支架、橫向運動(dòng)模組、護罩和指示燈，主要功能是支撐、保護檢測模組，橫向運動(dòng)模組允許玻璃寬度變化時(shí)將檢測模組進(jìn)行橫向位置調整，指示燈用于提示設備工作狀態(tài)和產(chǎn)品檢測結果；

(2) 檢測模組：包括相機、鏡頭、光源，相機常用配置為工業(yè)用黑白面陣130萬(wàn)像素分辨率，能夠支持成像像素精度高于0.05mm/Pixel，光源常用配置為白色條形光。檢測模組主要功能是對玻璃邊角位置成像，相機掃描玻璃邊部位置并將圖像上傳至工控機；

(3) 電控柜：包括工控機、電源控制模塊、UPS和顯示器，主要功能是控制檢測模組工作狀態(tài)，分析處理圖像并顯示結果。

圖1.1 光伏玻璃在線(xiàn)邊角檢測設備結構

檢測模組是在線(xiàn)邊角檢測設備的關(guān)鍵部件，為了滿(mǎn)足成像質(zhì)量要求，內部光源和相機需要按照固定方式安裝，如圖1.2所示，由于正常的磨邊區域是粗糙面，部分光線(xiàn)經(jīng)過(guò)漫反射能夠被相機接收，當磨邊區域出現崩邊、崩角、漏底等缺陷時(shí)，會(huì )改變該區域的反射系數，相機接收到的光線(xiàn)變化導致圖像對應區域灰度值變化，效果如圖1.3所示，通過(guò)分析灰度即可判斷該區域是否存在缺陷。

圖1.2 邊角檢測模組結構

圖1.3 邊角檢測模組成像效果

2. 表面檢測設備工作原理

光伏玻璃在線(xiàn)表面檢測設備能夠檢測玻璃表面區域的氣泡（開(kāi)口、閉口）、結石、雜物、劃傷、潔度等缺陷，系統結構如圖2.1所示，主要包含以下幾部分：

(1) 支撐結構：包括兩側立柱、上部橫梁、下部支撐梁和指示燈，主要功能是支撐、保護光源和相機，指示燈用于提示設備工作狀態(tài)和產(chǎn)品檢測結果；

(2) 相機模組：包括相機、鏡頭和調節機構，相機常用配置為工業(yè)用黑白線(xiàn)陣4k或8k分辨率，能夠支持成像像素精度高于0.1mm/Pixel；

(3) 光源模組：包括透射光源、反射光源和調節機構，光源常用配置為白色頻閃條形光，能夠支持高于30KHz的切換頻率；

(4) 電控柜：包括工控機、電源控制模塊、UPS和顯示器，主要功能是控制相機、光源模組工作狀態(tài)，分析處理圖像并顯示結果。

圖2.1 光伏玻璃在線(xiàn)表面檢測設備結構

在線(xiàn)表面檢測設備的關(guān)鍵部件是相機和光源模組，透射光源主要用于檢測氣泡、結石、劃傷等缺陷，主要成像原理如圖2.2所示，透射光源發(fā)出的光線(xiàn)可以通過(guò)玻璃表面正常區域被相機接收，當表面出現結石等瑕疵時(shí)，光線(xiàn)被遮擋不能通過(guò)，從而在圖像中出現低灰度區域，效果如圖2.3所示；反射光源主要用于檢測上表面缺陷，如開(kāi)口泡、上表面劃傷等，主要成像原理如圖2.4所示，反射光源發(fā)出的光線(xiàn)在玻璃上表面正常區域通過(guò)鏡面反射被相機接收，當上表面出現破損時(shí)，光線(xiàn)被散射，從而在圖像中出現灰度變化，效果如圖2.5所示，通過(guò)分析灰度即可判斷該區域是否存在缺陷。

圖2.2 表面透射光源成像原理

圖2.3 表面透射光源成像效果

圖2.4 表面反射光源成像原理

圖2.5 表面反射光源成像效果

3. 光伏玻璃檢測設備常見(jiàn)問(wèn)題及改進(jìn)方向

3.1 設備對于生產(chǎn)環(huán)境的適應性

由于光伏玻璃生產(chǎn)車(chē)間大部分工藝段對環(huán)境灰塵、溫度、濕度、腐蝕性氣體、玻璃定位要求不高，應用檢測設備后，玻璃邊緣的掛水和表面的吸附物容易造成誤檢，腐蝕性氣體、玻璃偏斜更是會(huì )損壞檢測器件。該問(wèn)題一方面需要設備開(kāi)發(fā)商提高對于環(huán)境的抗干擾能力，通過(guò)圖像處理方法降低誤檢率；另一方面也需要玻璃生產(chǎn)商對設備進(jìn)行必要保護，如加裝定位靠筒，將設備安裝在檢測房等。

3.2 缺陷檢測自主學(xué)習功能

光伏玻璃的缺陷類(lèi)型多樣、形態(tài)復雜，很難用簡(jiǎn)單的規則實(shí)現類(lèi)型的判定，現有設備通常使用基于數據庫訓練的方式制定分類(lèi)規則，該方法需要的樣本量大，數據庫建立時(shí)間也較長(cháng)，而且當出現數據庫中不存在的缺陷形態(tài)時(shí)，判斷正確率很低。如何提高設備自主學(xué)習能力，減少訓練過(guò)程中的人工干預，真正實(shí)現自動(dòng)化檢測，也是設備開(kāi)發(fā)商需要思考和解決的問(wèn)題。

3.3 基于大數據和物聯(lián)網(wǎng)的質(zhì)量管理系統

隨著(zhù)檢測設備的不斷推廣，更多的缺陷信息（時(shí)間、類(lèi)型、位置、尺寸、形態(tài)）將匯總成大數據系統，實(shí)現工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量管理的閉環(huán)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和手機終端實(shí)時(shí)監控生產(chǎn)質(zhì)量，能夠時(shí)間發(fā)現、處理質(zhì)量問(wèn)題，大數據技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將成為智能化車(chē)間的發(fā)展趨勢。

4. 結論

在光伏玻璃生產(chǎn)中，使用在線(xiàn)檢測設備替代人工是智能化生產(chǎn)的必然發(fā)展趨勢?，F有的技術(shù)已經(jīng)解決了在線(xiàn)檢測的關(guān)鍵問(wèn)題，后續在提高適應能力、自主學(xué)習能力、大數據處理能力、物聯(lián)網(wǎng)接入能力的基礎上，檢測設備能夠給生產(chǎn)帶來(lái)更高的價(jià)值。

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