Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Konfokální snímače vzdálenosti měří mezery ve vícevrstvých fotovoltaických panelech

Vysoce přesné konfokální snímače společnosti Micro-Epsilon nacházejí uplatnění také při přesném měření tloušťky vícevrstvých fotovoltaických solárních panelů. Snímače jsou schopny z jedné strany měřit tloušťku vnitřních vrstev skrz antireflexní sklo, včetně vzduchové mezery mezi dvěma skleněnými výplněmi.

Dosud byla výroba fotovoltaických panelů velmi složitý a nákladný proces. Avšak francouzská společnost Apollon Solar vyvinula novou technologii výroby těchto panelů. Panely jsou novým procesem zhotovovány na linkách francouzské konstrukce vyráběných firmou Vincent Industrie (obr. 1). Díky patentované technologii NICE (New Industrial Cell Encapsulation) se solární panely již nespojují pomocí plastové transparentní vrstvy. Použitím této technologie je v porovnání s tradičními fotovoltaickými panely výrazně zlepšena těsnost panelů a jejich dlouhodobá teplotní stabilita.

Během procesu výroby je nutné dodržet přesnou rozteč mezi přední a zadní stranou panelu. Zde svou úlohu plní konfokální měřicí systém ConfocalDT společnosti Micro-Epsilon. Systém se skládá ze snímačů a vyhodnocovací jednotky, připojené ke snímačům světlovodným kabelem.

Snímače jsou vestavěny na několika místech přímo v lisu, kde měří mezeru mezi přední a zadní stranou panelu. Šířka těchto mezer je mezi 0,7 a 2,0 mm. Používají se zde miniaturní snímače IFS 2402. Ty jsou i přes své velmi malé rozměry schopny získat dostatečně velkou intenzitu odraženého světla, a to i navzdory antireflexní vrstvě na povrchu skla. S použitím speciálního softwaru Multi-peak může systém měřit také tloušťku vnitřních vrstev panelu, včetně vzduchové mezery mezi dvěma skleněnými tabulemi. Celkově tak lze měřit snímači umístěnými jen z jedné strany vyráběného panelu. Systém Multi-peak umožňuje měřit celkem pět rozhraní.

Princip měření konfokálně-chromatickými snímači je znázorněn na obr. 2. Bílé polychromatické světlo interní LED nebo externí xenonové výbojky prochází systémem čoček. Čočky mají barevnou vadu polohy. Zatímco jinde je tato vada kompenzována, zde je naopak využívána: polychromatické světlo je čočkami řízeně rozkládáno, takže každá vlno­vá délka má ohnisko v jiné vzdálenosti od objektivu. Tyto vzdálenosti jsou kalibrovány při továrním nastavení snímače. Při měření se potom používá jen světlo té vlnové délky, které je zaostřeno na cílový objekt – to se odráží a prochází konfokální optickou soustavou na spektrometr. Spektrometr registruje změny vlnové délky, které vznikají při změně vzdálenosti mezi objektivem a cílovým objektem. Měřicí systém je pasivní, tzn. že nemá žádná pohyblivá zrcadla nebo čočky. To zvyšuje spolehlivost snímače a umožňuje jeho použití i v obtížných podmínkách. Při měření více rozhraní, např. tloušťky průhledných desek, je využíván jeden snímač, ale několik vlnových délek, pro každé rozhraní jiná (obr. 3).

Řada ConfocalDT obsahuje nejrychlejší vyhodnocovací jednotky, které jsou momentálně na trhu dostupné (obr. 4). Při použití světelného zdroje s LED lze dosáhnout měřicí frekvence 10 kHz, při použití externí xenonové výbojky až 70 kHz. Jednotka aktivně reguluje expozici, aby snímač přizpůsobila dynamicky se měnící kvalitě povrchu. Jednotka je obsluhována prostřednictvím webového prohlížeče. Zde lze, bez nutnosti instalovat jakýkoliv software do připojeného počítače, kompletně nastavit parametry měření. Data z jednotky jsou přenášena prostřednictvím Ethernetu, protokolem EtherCAT nebo po lince RS-422. Využít lze také analogový výstup.

Měřicí systém ConfocalDT má obrovský potenciál využití při výrobě polovodičů nebo solárních panelů, při výrobě a zpracování skla nebo plastů a v lékařské technice.

Další informace zájemci získají na kontaktech uvedených v inzerátu na této straně nebo na veletrhu Amper, stánek č. V 048.

(Micro-Epsilon)

Obr. 1. Stroj na výrobu solárních panelů novou technologií NICE

Obr. 2. Princip měření vzdálenosti konfokálně-chromatickým snímačem

Obr. 3. Princip měření tloušťky konfokálně-chromatickým snímačem

Obr. 4. Vyhodnocovací jednotky ConfocalDT