Hennecke分选机测试分选系统工作原理简析

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随着光伏市场的不断发展，客户对光伏组件的要求也越来越高。

传统的人工判断硅片质量的方法已经落伍甚至已被淘汰，Hennecke分选机的应用推动了光伏行业的进步。

它的应用不仅提高了工作效率，还反映了每一张硅片的质量，为后续制造出更高发电效率的光伏组件提供了有力保障。

为了使设备技术人员更好地对设备进行维护，本文对分选机的测量系统进行解析，并对常见故障进行分析提出解决方法和预防措施。

1　Hennecke分选机的基本组成
Hennecke分选机主要是由上料台、测量系统和分选系统3个部分组成。

其中测量系统为整台设备的核心部分，它又包含了厚度模组、线痕模组、隐形裂纹模组、脏污模组、边缘模组和尺寸、翘曲模组。

当硅片从上料台入片经过测量系统时，会被这6个模组分别检测、对比，是否达到设定的要求，然后根据所测量的数值分选到对应的仓盒里面，最终将硅片分选出不同的等级。

2　测量系统各个模组的结构及工作原理
下面我们简单分析一下各个模组的结构及工作原理。

厚度检测模组又称为E+H厚度检测模块，其工作原理是采用电容耦合的方法测量硅片的厚度。

该
模块上有3对传感器，各有上下两个电容传感器，会根据与硅片距离（Ttop、Tbottom）产生不同的电压值，距离与电压一般成正比。

电压信号为模拟信号，通过A/D转换器转化为数字信号。

上下两个传感器之间的距离为固定值Ttotal，所以硅片的厚度T＝Ttotal－（Ttop+Tbottom）。

当硅片通过传感器时，正常情况下会检测900个点左右的厚度。

然后计算出平均厚度和TTV即厚度偏差。

所以检测出来的厚度数值是非常精确的。

线痕检测模组是用来检测硅片表面的平整度的，主要由4个镜头和4个激光发射器组成。

它是用激光以14°入射到硅片表面，矩阵相机在硅片传送过程中一共拍摄11张图片，对图片进行分析。

硅片表面高低不平，在角度固定的红色激光线下，会呈现高低不平的图像。

对图像进行放大、处理，计算出线痕。

其表现形式一般有3种：V形凹槽式、阶梯式和平缓波浪式。

隐形裂纹检测模组简称NVCD检测模块，它是使用线性相机和红外光源，检测硅片的隐形裂纹（也称微裂纹，micro crack）的模块。

该模块也可以检测杂质（inclusion）。

在正常区域，红外线会透射过硅片，但是因为晶向不同（晶粒），会在图像中显示出不同的颜色（出现散射光），和肉眼观察的硅片外观基本一致。

如果硅片有裂纹，在
Hennecke 分选机测试分选系统工作原理简析
胡禹铭
（英利能源（中国）有限公司，河北 保定 071051）
摘要：
文章研究了Hennecke 分选机测试分选系统的工作原理，重点研究了硅片测量系统的工作原理，并从原理出发，解析了分选机测量系统常见的故障及解决方法。

关键词：
分选机；测试分选系统；硅片测量系统中图分类号：
TN305 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）25-0071-022012年第25期（总第232期）NO.25.2012
（CumulativetyNO.232）
红外线照射时，在裂纹区域红外光不会发生透射，而会大部向各个方向反射，从而使得裂纹区域呈现黑色。

脏污检测模组是使用白光L E D阵列，线性相机。

硅片被分为若干区块，每个区块有20个基本像素（可调，每个像素大小约为100um），每个区块分别计算自身内部的平均灰度（RGB value），并与相邻的其他8个区块做比较，如果灰度差值大于15（可调），即认定该区块为污渍区块。

LED阵列发出的强度极高的白光，在被遮光罩反射后，成全角度射向硅片表面的各个区域，这样每个晶粒都受到全方向的光照射，不会因为自身晶向的不同，而产生灰度的差异。

边缘检测模组上下各有一个Line Camera和红光光源。

线性相机为2000拍/秒，每次拍摄硅片的图形是一长条，拼接起来构成硅片的Edge检测图像。

并且通过分析不同pixel（像素）的RGB值（灰度、灰阶）和像素间的RGB值，判断Chip、Breakage、Holes、Cracks。

尺寸、翘曲检测模组主要由1个镜头、2个LED 红色光源和2个激光发射器组成。

当检测BOW/SORI （翘曲的两种形式）时，使用2道激光线（用光栅衍射为160mm以上长度），以9°入射到硅片上（激光与硅片行进方向平行），通过在硅片上投射出的影像，计算出BOW/SORI值。

3　Hennecke分选机的常见故障及解决方法当设备出现故障时，我们可以在“Errors”窗口中查看当前的错误信息，可以在“Protocol”窗口中查看所有被确认以及未被确认的错误信息，以上这些信息都按时间先后顺序进行排列。

3.1　厚度部分
值（TTV）偏高：硅片碎裂残留在厚度传感器上；电气系统缺陷；布线缺陷。

值（TTV）偏低：外侧传感器位置错误。

TTV值显示为0：供电电源被关闭。

3.2　线痕部分
无法在软件窗口中观察到白色激光图像：如果正在检修设备，请确认是否已经关闭电源，例如按下了红色的急停按钮；检查软件设置；控制相机间宽度的马达运动到了错误的位置；检查激光器是否正常工作；检查激光器供电状态；检查相机功能是否正常；检查连接相机与电脑的数据线是否损坏；检查电脑内部火线适配器是否正常工作。

硅片边缘不可见：检查传送系统的速度设置；线痕测量值偏高；相机镜头未对焦准确；激光在硅片上的测量位置太靠近边缘。

3.3　脏污部分
无法在软件中观察到图像：检查光源。

始终较差的质量：光源亮度偏暗；错误的相机设置（如对焦）；错误的硅片位置；硅片碎落在下方相机镜头上。

3.4　翘曲/几何尺寸部分
无法在软件中观察到图像：检查LED光源是否工作正常。

始终较差的质量：光源亮度太暗；错误的相机设置（如对焦）；错误的硅片位置。

4　结语
Hennecke自动测试分选机拥有高端的电子技术，利用相机的成像原理、激光、红外线以及电容耦合的应用将硅片的厚度、表面平整度、脏污情况、尺寸大小、垂直度等准确地测量出来，提高了检测硅片质量的效率。

测量系统是Hennecke分选机的核心部分，只有熟悉了它的工作原理才能对设备的故障做出准确的判断，才能对其进行更好的维护和保养，保证设备的稳定运行。

作者简介：胡禹铭（1987-），男，河北涿州人，英利能源（中国）有限公司装备管理部助理工程师，研究方向：机电一体化、机电工程。

（责任编辑：周　琼）
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