Auf Solarzellen werden künftig Datamatrix-Codes aufgebracht, die mit bloßem Auge kaum zu erkennen sind. Doch müssen sie auch nach mehreren Beschichtungsvorgängen noch auswertbar sein, um die Identifikation und Rückverfolgbarkeit der empfindlichen Siliziumscheiben sicherzustellen. Eine Aufgabe für einen neuen Code-Leser, der auch kontrastschwache Codes noch zuverlässig liest.

Nach Auffassung des internationalen Verbandes der Halbleiterunternehmen (Semiconductor Equipment and Materials International, SEMI) erfordert der zunehmende Kostendruck in der Solarbranche eine stringentere Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Solarzellen. Durch Rückverfolgbarkeit jeder einzelnen Zelle sollen die Prozesse optimiert und eine höhere Ausbeute erreicht werden. Der aktuelle SEMI-Spezifikationsvorschlag vom Juli 2011 sieht vor, dass jeder Rohwafer direkt nach dem Schneiden eine redundante Markierung mit vier Datamatrix-Codes gemäß ISO/IEC-16022-Standard erhält, die mittels Laser aufgebracht werden. Die vierfache Redundanz gewährleistet, dass auch bei teilweiser Abdeckung durch einen Kontaktfinger mindestens einer der Codes lesbar bleibt.
Die Markierungspunkte sind leicht vertieft, sodass der Code auch nach dem Aufbringen mehrerer Funktionsschichten auf den Wafer - darunter die charakteristische dunkelblaue Anti-Reflexionsschicht - noch auslesbar ist. Nicht jeder handelsübliche Code-Leser ist hierfür geeignet. Denn eine zuverlässige Lesung der neuen Solar-Codes erfordert sowohl bestimmte Lesealgorithmen als auch infolge der hohen Taktfolgen in der Zellenproduktion sehr kurze Zykluszeiten.
Eine zuverlässige Automatisierungslösung für diese Aufgabe wurde von dem Unternehmen Sensopart Industriesensorik entwickelt, das sich auf anwendungs- und branchenspezifische Vision-Sensoren und -Systeme spezialisiert hat und für den Solarbereich beispielsweise einen Vision-Sensor zur Kantenbrucherkennung anbietet.

Licht schluckende Anti-Reflexionsschicht

Für die hier beschriebene Anwendung kommt ein Visor-Code-Leser vom Typ V10 zum Einsatz, der durch eine neue Hardware-Plattform die vierfache Geschwindigkeit im Vergleich zur bisherigen Vision-Reihe FA 46 erreicht. Der CMOS-Bildchip bietet eine höhere Auflösung (WVGA/736 x 480 Pixel) und die Schärfentiefe konnte im Vergleich zum Vorgängermodell ebenfalls deutlich gesteigert werden. Für die Codelesung auf Solarzellen wurde der V10 zudem mit einer applikationsspezifischen Beleuchtung ausgerüstet, die eine zuverlässige Detektion der Codes durch alle Schichten hindurch garantiert.
Neben guten Lesefähigkeiten bietet der Visor Code Leser auch umfangreiche Archivierungsmöglichkeiten. So lassen sich sowohl Bilder als auch numerische Ergebnisse über Standardprotokolle (FTP oder SMB) in übliche Computernetzwerke übertragen und Leseergebnisse im CSV-Format auf dem PC-Server ablegen. Die Archivierungsfunktion kann in der mitgelieferten Monitoring-Software SensoView im laufenden Betrieb gestartet und konfiguriert werden. Damit erfüllt der Code Leser die Voraussetzungen, um die von der SEMI vorgeschlagene automatisierte Rückverfolgung in der Solarzellenproduktion zu realisieren, ohne in aufwändige und entsprechend teure Bildverarbeitungssysteme zu investieren.
Beim Visor-Code-Leser V10 handelt es sich um ein komplettes Stand-alone-Bildverarbeitungssystem, bestehend aus einer Kamera im Sensorformat, einem leistungsfähigen digitalen Signalprozessor, integrierter LED-Beleuchtung, Ethernet- und serieller RS422-Schnittstelle sowie bis zu zehn digitalen Ein- und Ausgängen. Das Gehäuse und die Stecker in Metallausführung sind sehr robust und langlebig. Der Sensor wird komplett mit der zugehörigen Konfigurations- und Monitoring-Software geliefert. Der Code-Leser liest sowohl 1D-Barcodes als auch 2D-Datamatrix-Codes mit ECC-200-Fehlerkorrektur gemäß ISO/IEC-16022-Standard. Bis zu fünf gleichartige Codes in einem Suchfeld werden parallel gelesen. Die Advanced-Version des Sensors kann zudem beliebig viele unterschiedliche 1D- und 2D-Codes und darüber hinaus weitere Objektmerkmale wie beispielsweise Datumsaufdrucke oder Stempel im selben Lesedurchgang auswerten. Daher verfügt sie über drei zusätzliche Detektoren für die Objekterkennung (Mustervergleich, Graustufe und Kontrast). Durch die ebenfalls integrierte, optional aktivierbare Lagenachführung werden Codes und Objektmerkmale auch bei Abweichungen zur eingelernten Position zuverlässig erkannt. Spezielle Bildfilter mit erweiterten Einstelloptionen gewährleisten auch unter schwierigen Lesebedingungen eine gute Leseleistung.
Mit diesen Funktionen ist der Code-Leser in der Lage, auch komplexe Automatisierungsaufgaben zu lösen, die bisher ein klassisches Bildverarbeitungssystem oder den Einsatz mehrerer Sensoren verlangten - so z. B. Anwendungen mit mehreren zu lesenden Codes oder Kombinationen von Code lesen und Objekterkennung. Für den Anwender bedeutet dies eine wesentliche Einsparung, da hierfür nun ein einziger Vision-Sensor ausreicht. Zudem kann der Visor-Code-Leser auch standardisierte Qualitätsparameter für gedruckte und direkt markierte 1D- und 2D-Codes ausgeben, wodurch er sich für den Einsatz in Mark&Verify-Anwendungen eignet.