Speciální řešení pro energetiku Optický snímač pro výrobu fotovoltaických solárních panelů

Největšími výzvami, jimž čelí výrobci vysoce účinných fotovoltaických (solárních) panelů, jsou snižování nákladů a zvyšování účinnosti panelů. Ve snaze zvyšovat výnosy, snižovat procesní variabilitu a odstraňovat překážky vyšší kapacity výrobních linek hledají výrobci cesty, jak zvýšit automatizaci výroby. Ta bude klíčem k dosažení tzv. grid parity, tj. okamžiku, kdy začne být sluneční energie levnější než energie z konvenční zdrojů. Stejně jako v řadě jiných odvětví je i ve výrobě fotovoltaických panelů klíčovým bodem efektivní automatizace správná volba polohového snímače. Výrobci originálních strojů pro solární průmysl z celého světa hledali snímač, který jim pomůže zvýšit produktivitu, zvýšit zisk a minimalizovat prostoje. Absolutní lineární a rotační snímače RESOLUTE firmy Renishaw dokáží tyto požadavky uspokojit. Kombinují zpětnou vazbu pravého absolutního snímače s přednostmi metrologie bezkontaktního optického systému s velmi vysokým rozlišením (rozlišení 1 nm), vysokou přesností (přesnost ±1 ?m/m) a výjimečnou spolehlivostí a bezpečností. RESOLUTE je absolutní snímač – to znamená, že zjišťuje absolutní polohu okamžitě po zapnutí bez potřeby referenčních bodů (datum). Tím je minimalizován čas potřebný k zapnutí a osy jsou okamžitě, ještě před provedením jakéhokoli pohybu pod plnou kontrolou. Tato vlastnost je velmi užitečná, pokud stroj znovu nabíhá po výpadku elektrického proudu. Spolehlivě a bezpečně mohou být provedeny pojezdy stanovené pro obnovení chodu, aniž by byly v ohrožení drahé výrobky a strojní vybavení. Bezpečnost zpětné vazby polohy je vůbec jednou z největších předností systému RESOLUTE. Snímač používá dva oddělené algoritmy, jeden k určení absolutní polohy, druhý ke kontrole těchto výsledků. Tyto integrované kontrolní algoritmy zajišťují nezávislé ověření polohy, a tím garantují její správnost a pomáhají eliminovat nekontrolované pohyby os. Výrazně se tím snižuje riziko poškození panelů během výroby a kolize os. Skutečnost, že systém RESOLUTE už využívá i přední světová společnost v oboru chirurgické robotiky, podává jasný důkaz o efektivnosti a spolehlivosti této integrované funkce! Systém RESOLUTE pracuje na zcela unikátním principu. Podobá se ultrarychlému digitálnímu fotoaparátu, snímajícímu stupnici tvořenou jedinečnými čárovými kódy, z nichž čtecí hlava dokáže určit absolutní polohu. RESOLUTE je však více než 1000krát rychlejší než nejrychlejší běžně prodávané digitální kamery. Interpolace v obrazu umožňuje rozlišení až 1 nanometr. Rychlost snímače už navíc nikdy nebude omezením pro rychlost výroby. Protože RESOLUTE dosahuje rozlišení 1 nm při rychlosti 100 m/s, mohou stroje, jež vyrábějí silikonové solární panely, pracovat mnohem rychleji a dosahují větší produktivity a efektivity než s tradičními snímači. Čárový kód je vysoce redundantní a čtecí hlava používá několikanásobnou kontrolu a korekci chyb. Výsledkem toho všeho je vynikající odolnost vůči znečištění stupnice, jakou může představovat silikonový prach, stopy oleje nebo otisky prstů. Odolnost vůči znečištění, jakou nabízejí snímače RESOLUTE, znamená, že bez problémů fungují i v podmínkách, za nichž by jiné optické snímače nebyly schopné pracovat. RESOLUTE dále nabízí také výborné řízení pohybu: zvyšuje přesnost a efektivitu výrobních procesů a je vždy o krok napřed i při těch nejnáročnějších jemných operacích s laserem. Klasické uzavřené optické absolutní snímače mají většinou chybu interpolace (SDE) kolem ±200 nm. Výsledkem takto velké chyby je špatné řízení rychlosti, které vede k vibracím na pohybujících se osách. Vibrace mohou znamenat katastrofu na osách, které pohybují drahými, křehkými silikonovými wafery, v nichž se snadno vytvářejí mikroprasklinky, vedoucí ke snížení účinnosti solárního panelu. Velká chyba interpolace může navíc snižovat výrobní kapacitu při skenování, např. při kontrole defektů, která se provádí dynamicky. Systém RESOLUTE předchází všem těmto problémům inovativní metodou detekce, která zajišťuje velmi nízkou chybu SDE ±40 nm. Také výrobci strojů s více osami ocení systém RESOLUTE, protože snímač vytváří velmi malý šum (kolísání signálu <10 nm RMS) a tím dále zlepšuje polohovou stabilitu a opakovatelnost. Sníženo je také vzájemné rušení mezi osami. Na vyhlášení cen „Solar Industry Awards 2010“ byl absolutní optický snímač Renishaw RESOLUTE jediným snímačem, který se dostal do užšího výběru v kategorii Komponenta fotovoltaického subsystému. S unikátní kombinací odolnosti, vysoké rychlosti a výjimečného rozlišení už systém RESOLUTE přilákal velkou pozornost producentů zařízení na výrobu solárních panelů, kteří požadují nejvyšší úroveň přesnosti a maximálních možností řízení pohybu. RESOLUTE byl testován na výrobním zařízení několika největších světových producentů komerčně dostupných solárních panelů a vzbuzuje zájem také v dalších hi-tech odvětvích, např. v oboru výroby polovodičů, plochých panelů či lékařských a astronomických systémů, jež vyžadují plynulé ovládání rychlosti a vysokou přesnost. Ing. Jan Vlček