光伏行业的高速发展，作为最清洁的能源之一，是当今中国以及全球始终长期发展的能源路线。中国作为光伏产业链的全球主导者，在国内外都有强烈的需求，其产能和产量也受到了更高的要求和挑战。 

光伏电池组件是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。在光伏组件生产中，为进行生产管控和检测追溯，需要对每个电池组件进行数据标识，并进行全流程的数据采集和追溯。目前，最合适的数据载体为条码（包括一维条码和二维码），在光伏行业的读码识别方面，面临着几大问题和难点，制约着光伏产线的生产制造效率和产能升级。

 

条码标签反光/磨砂膜覆盖 光伏组件上的条码标签多采用PET/亚银等高反光材质标签，同时黏贴在反光的组件玻璃表面上；部分条码可能会直接镭雕在玻璃面上，反光程度更为强烈；为保护光伏组件，部分工位的组件表面会覆盖磨砂膜，对条码会产生雾化的效果，影响到条码的成像与识读，如图1所示。

图1  光伏组件上的条码标签

 

条码标签黏贴位置范围较广 光伏组件的尺寸较大，条码标签黏贴的范围较广，这要求工业读码器系统的识读范围要足够宽广，同时确保成像精度，避免漏读。

不断提升的产能要求  随着光伏市场需求量的快速提升以及光伏企业的提质增效，产线生产由静态逐步转变为动态，由低速逐步开始进入高速流水生产，速度会达到1-2m/s；在反光以及高速的应用下，读码识读成功率会显著下降。

工序多、应用场景复杂  光伏组件生产需要经过至少18道工序，其中约16道工序需要用到读码器，不同的工序涉及的识读范围、物距、读码速度、单台/多台读码使用都会有差异，方案需要有优秀的兼容性和适应性。

安装/切线的简单快速 工业制造产线需要在设备安装和切线时，操作和调试快速便捷，光伏生产的节奏较快，对生产时间节奏要求高，厂线的工人对调试的体验要求更高。

比邻智能识别技术有限公司（以下简称比邻智能）是南京金东康信息系统有限公司旗下企业，致力于创造自动识别、机器视觉、智能传感器等物联网数据采集和应用领域的世界一流智能终端产品。多年来，协助光伏行业的较多头部客户引入和使用工业固定式读码器用于生产流程和检测追溯，为广大光伏制造商助力。

 

条码的采用，给每个组件赋予了属于自身的一张“身份证”。在制造过程中，读取这张“身份证”，制造商能够通过MES类的相关软件，实时关注组件在整个工艺流程中的状态，同时获取产线的相关数据，为质量管控、订单跟踪、处理产能瓶颈等工作提供数据支持。在组件下线后的流通和使用环节中，通过读取“身份证”，最终客户也能获取组件的相关重要信息，从而实现流程的闭环，真正完成全流程的追溯。

光伏组件的生产工艺流程较多且复杂，同时也包含了大量的检测环节（例如外观测试、功率测试、安规测试等）。通过每道工序中对组件上的条码进行数据采集，制造商能够知悉组件是否完成了全部制造工艺，并通过各项检测和检查项目，从而确保此组件为合格产品。同时通过检测环节中的问题反馈，及时跟踪并处理各类质量和工艺问题。

光伏组件产线的产能提升是制造商关注的重点。制造和检测工序中通过条码的采集和MES系统对数据的实时处理和汇总，制造商能够清楚地知悉组件的制造周期，并找到产品制造中的产能瓶颈，进行工艺优化处理。同时也能对产线进行优化升级，例如增加耗时较长的工艺设备数量，去除冗余的相关等待时间等方案。在这个过程中，比邻智能基于光伏条码识别的特点、应用要求，在算法设计、软件和硬件、现场系统搭建等方面进行一系列专门的设计和考量，以确保读码率，同时满足光伏组件高速/提速生产下的读码需求。

 

为实施光伏的读码追溯项目，首先要针对光伏组件制造的核心问题，在核心技术上进行专门设计和突破，才能为系统搭建做基础准备。  

光源设计  引入高反射率的反光杯光源设计和高反射镀层，在相同照明功率下，照明强度提升50%以上，动态读码速度提升30%以上；配备丰富的光源组件设计，采用偏振和雾化设计，针对光伏的条码和玻璃反光，将会有显著的图像改善提升；通过照明强度的提升，结合偏振雾化的设计，最终实现高速和抗反光成像的共同改善。

解码算法 解码算法是条码识读的核心。在解码方法上，针对光伏的应用重点进行改进：一方面，在找码定位上，引入多核处理以及智能搜索算法，在找码时间上大大缩减；针对磨砂材质造成难识读的条码，引入超高分辨率成像复原算法技术，尽可能还原条码，保证识读。

自动对焦上  引入TOF快速变焦技术，在原本图像对焦的基础上，实现更快更动态的对焦，以满足不同工位的距离要求。

设备快速调试  在自动参数配置上，比邻智能为方便和确保每个工位的厂线工人的快速无障碍地对读码器系统进行配置，在自动调参算法上面进行了极大的设计和优化投入，调参时间在30秒内，获取参数的匹配性和适应度大，对产线起到了快速便捷的作用。

层压机工位存在玻璃面反光、上下两层多台读码以及组件材质因素和工作台抖动因素进而对光电产生误触发的三个应用特点,针对这三个应用特点，对应的解决方案：

• 对于玻璃面反光的问题，采用偏振光照明，进而避免镜面反光；

• 针对上下两层多台读码应用的情况，采用以太网通讯，交换机组网的方式实现多台读码器共同工作；

• 采用I/O逻辑自定义，功能实现对抖动信号的屏蔽处理来解决光电误触发的问题，如图2所示。

图2  层压机工位的读码追溯

 

耐压检测机台工位具有狭小空间，人员进出困难；垂直安装和触发方式多样的应用需求，针对此三种应用需求，采取以下三种解决方案：

• 采用小型化产品，方便紧凑空间集成。自动对焦，无需后续调整安装距离来应对空间狭小，人员进出困难的问题；

• 采用偏振光照明/分组照明，避免反光，实现垂直安装；

• 支持多种触发方式，指令/外部信号/感应模式/连续触发模式支持触发指令的灵活配置和兼容，如图3所示。

图3  耐压检测机台的读码追溯

 

此工位具有组件高速运动中读取和组件运动有偏差，需要较大视野覆盖的应用需求，为此，我们相对应的解决方案为：

• 用高亮度照明，保证高速拍照时的光照充足，同时采用高速读取算法，保证在高速移动下抓取图像和解码；

• 采用合适的高像素CMOS，能够覆盖更大视野的情况下，又不会降低动态读取性能，如图4所示。

图4  上/下工装工位的读码追溯

 

比邻智能读码系统两年来，在光伏领域的十多家客户中获得了广泛地推广与应用，在业内已有了较高的市场占有率与口碑知名度。各个行业正处于产业升级和高速上升阶段，工业自动化正在快速覆盖，比邻智能也将在条码识别、OCR与RFID识别、2D和3D视觉检测等方面进行产品、技术以及行业应用的创新突破，助力工业智造，为客户创造价值，实现共赢。

 

（作者单位：南京比邻智能识别技术有限公司）