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听声辩物,超声波传感器“巧辨”光伏硅片单双张

2022/6/17    来源:倍加福    作者:倍加福      
关键字:超声波传感器  
倍加福推荐使用非接触式的超声波双张检测解决方案,能更好地解决硅片单双张的检测难题。
       日前,美国白宫宣布豁免东南亚四国光伏组件24个月关税,我国作为光伏原材料及零部件出口大国,我国光伏出口或将迎来利好。可以预见,光伏行业将成为清洁能源转型的主力,光伏电池片的生产制造自动化程度及设备需求量也将急速上升

       在硅片蜕变为硅片电池的过程中,需经过十几道工艺流程,其中在清洗制绒、丝网印刷、测试分选等工序中,有一定几率存在硅片的双片叠放的情况。如果不及时发现这种错误状态并剔除,可能会在后续工序中产生次品,造成物料浪费和经济损失。因此,须在保证生产效率、不损坏硅片的情况下,识别并剔除双片硅片

   一、检测难点

    该应用的难点在于,光伏硅片的厚度薄(一般仅0.18mm)、材质脆,易破碎,在加工工序的后段,硅片对光的吸收效率逐渐提高,而常规检测方式缺点明显:

    ● 接触式磁栅尺测厚:

    1. 需要增加额外机械结构;

    2. 接触式检测容易损坏硅片;

    ● 高精度激光测厚:

    1. 后段工序硅片吸光率增加,激光检测不稳定;

    2. 对目标物的机械振动敏感,安装要高;

    3. 需要额外增加触发传感器和模块接口;

    ● 电涡流传感器:无法测量硅片等非金属材料双张;

    那么,我们正在寻求一种更适合此应用的非接触式检测方式,能在不损坏硅片的情况下,简单、稳定、可靠地输出双张硅片的状态。

    二、解决方案

       倍加福推荐使用非接触式的超声波双张检测解决方案,能更好地解决硅片单双张的检测难题。双张超声波传感器,属于对射型产品,特定频率的超声波通过发射端发射处出来后,在穿透目标物的过程中,部分能量被目标物反射、吸收,最后被接收器接收。

       如果目标物为双张,超声波在穿透目标物时会在双张之间的空气层发生很大的能量衰减。
图1
超声波双张传感器检测
       通过将接收端测量的能量值代入预设的模式进行计算,可以准确地识别材料的单双张状态,并提供开关点信号输出

图2

超声波双张传感器检测不同目标物时,能量值不一

    三、产品优势

    1 通用,效率更高

    从薄膜、硅片、玻璃面板、厚纸板到金属板,超声波双张可以用于广泛的材料检测,并且不受被测物的颜色、反光度、表面纹理的影响,哪怕是透明材料。

    超声波双张传感器可以对物料进行非接触式检测,在物料不受任何损伤的前提下,仍能保持较高效率的生产效率。          

图3

    2.IO-Link接口,智慧赋能

    作为倍加福首款IO-Link双张超声波传感器,此传感器支持推挽接口输出,在兼容PNP/NPN接口的同时,可自由设定开关点的常开常闭,降低客户库存成本

    通过IO-Link接口,客户可以获取传感器的所有标识信息、参数设定、诊断数据和过程数据,这些信息对于故障发生时的原因分析智能工厂的预测性维护,都很有帮助。

图4

    在加工材料发生变化的时候,还可通过IO-Link,进行材料能量特性评估阈值动态切换,保证使用理想的参数进行稳定检测,无需人工物理层面介入,助力智能工厂的柔性化生产,提高设备的自动化和无人化

图5

配合高达2.8ms的动态IO-Link数据刷新速度,用户可实时获取物料能量衰减的原始数据,这些原始数据给客户利用算法分析物料特性提供了可能性,复杂材料的双张检测(如带孔PCB等材料)成为可能。

图6

       3.预设阈值和Tech-in模式

    对于大多数检测标准材料的应用,只需使用初始的阈值即可开始检测,无需任何设置,初始阈值覆盖了广泛的材料范围。如果材料超出初始阈值范围,只需使用输入引脚或IO-Link接口调到其它的阈值设置,就可以立刻生效并开始正常工作。

图7

    传感器在特殊的应用,例如多层纸生产(卫生纸、尿布、双层包装袋)等应用中,通过PLC控制或者IO-Link接口开启Teach-in模式,传感器会自动分析材料的能量特性,设定特殊的阈值,并在设置成功后给出一个数字量反馈信号,无需人工介入,并可根据Teach-in阈值连续识别特殊物料。Teach-in模式扩展了传感器的应用范围,客户端使用更加灵活。

       4.特性一览

倍加福新一代UDC-18GS-IO系列IO-Link智能双张传感器,性能更新升级,无惧应用挑战

图8

        亮点   
        ■ 用途广泛: 从薄膜、纸张到金属,繁杂的颜色和材料种类,皆可轻松应对
        ■ 智慧赋能: 集成IO-Link接口,可以访问传感器参数,诊断和过程数据,实时掌控生产
        ■ 智能检测:通过预设的阈值程序、IO-Link实时能量反馈或Teach-in材料学习功能,几乎覆盖各种材料的可靠检测
        ■ 自动同步:有限空间安装多个传感器,独特的自动同步功能可以确保之间互不干扰

     关于倍加福

    倍加福–未来自动化的驱动者和创新者。倍加福以德国曼海姆为公司总部,凭借其持续不断的对创新技术的研发,向全球工厂自动化和过程行业的客户提供丰富而多样的产品,致力于自动化行业的传统应用和面向未来的应用。同时,倍加福不断推动前瞻性技术的开发,为客户迎接即将来临的工业 4.0 的挑战铺平了道路。

责任编辑:杨培
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