Ein Zeilenkamera-basiertes Bildverarbeitungs-System entwickelt kann die Außenkonturen einer

Ein Zeilenkamera-basiertes Bildverarbeitungs-System entwickelt kann die Außenkonturen einer Solarzelle sehr genau vermessen und die Konturdaten an die Steuereinheit eines spiegelabgelenkten Lasers zu übergeben. (Bild: Eckelmann AG)

PUCHHEIM (rm). Beispiele dafür sind Anlagen zur Laserkantenisolation, zur Waferklassifikation und zur Inspektion von Solarmodulen. Zu den wiederkehrenden Aufgaben gehören dabei das Positionieren, die exakte Messung geometrischer Eigenschaften wie der Kanten- und Fasenlängen von quadratischen und pseudoquadratischen Wafern sowie die Identifikation von Materialfehlern unter anderem bei Microcracks oder Chips.

Eine solche Anlage zur Laserkantenisolation hat Eckelmann für Asys entwickelt, einem Hersteller von Handhabungs-, Prozess- und Sondermaschinen für die Elektronik- und Solarindustrie. Die Laserkantenisolation dient zur elektrischen Trennung der aktiven Frontseite einer Solarzelle von der Rückseite. Dazu wird mit einem Laser entlang der Zellenkanten ein feiner Graben gebrannt, dessen Tiefe von der Dotierung der Zelle abhängig ist. Anspruchsvoll ist dabei, den Graben möglichst weit an die Außenkontur der Zelle zu positionieren, um die aktive Fläche und damit den Wirkungsgrad zu vergrößern.

Eckelmann hat dafür ein Zeilenkamera-basiertes Bildverarbeitungs-System entwickelt, das in der Lage ist, die Außenkonturen einer Solarzelle sehr genau zu vermessen und die Konturdaten an die Steuereinheit eines angeschlossenen spiegelabgelenkten Lasers zu übergeben. Kantenbeschädigungen werden dabei erfasst und, sofern die Beschädigung tolerabel ist, vom Laser umfahren.

Die Bildaufnahme und- auswertung erledigt das System in 800 ms. Die Auflösung des Systems bewirkt dabei, dass der Randabstand der Laserbearbeitung deutlich unter 100 µm liegt. Die Kalibrierung und Einmessung von Laser und Kamera wurde ebenfalls automatisiert. Dabei werden sowohl die individuelle Charakteristik der Laser-Ablenkeinheit als auch die inneren und äußeren Kamera-Parameter ermittelt.

Das System errechnet aus diesen Daten ein sogenanntes Kompensationskennfeld, das zur Fehlerkorrektur in der Ansteuerung der Laser-Ablenkeinheit herangezogen wird. Ein aufwändiges Einmessen des Kamera- und Laserkoordinatensystems ist somit nicht erforderlich. Das System kann daher einfach in Betrieb genommen oder nach Wartungsarbeiten rekalibriert werden.

Auch Fehlerzustände im Transportsystem der Maschine können mit Hilfe des Bildverarbeitungs-Systems diagnostiziert werden. Entsprechende Gegenmaßnahmen lassen sich so im Fehlerfall schnell und zielgerichtet einleiten.

Eine Steuerung für die Laserkantenisolation wurde mit einer Zeilenkamera mit 4 096 Pixeln des kanadischen Herstellers Dalsa und einer passenden Optik von Zeiss sowie einer individuellen LED-Beleuchtung realisiert. Die Bildauswertung erfolgt im Kontext der Maschinensteuerung und ist damit vollständig in die Infrastruktur der Maschine integriert.