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RESOLUTE™ absolute optische Weg- und Winkelmess-Systeme in der Solarzellenfertigung

Für Hersteller von hochleistungsfähigen Solarzellen bestehen die größten Herausforderungen in der Reduzierung der Produktionskosten bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung der gefertigten Solarzellen. Eine verbesserte Fertigungsautomation zur Steigerung der Anlagenproduktivität sowie zur Erhöhung des Anlagendurchsatzes und der gleichzeitigen Verbesserung der Prozesssicherheit trägt hier wesentlich dazu bei, das Ziel der Netzparität zu erreichen.

RESOLUTE™ mit RESA und REXA Ringen Für Hersteller von hochleistungsfähigen Solarzellen bestehen die größten Herausforderungen in der Reduzierung der Produktionskosten bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung der gefertigten Solarzellen. Eine verbesserte Fertigungsautomation zur Steigerung der Anlagenproduktivität sowie zur Erhöhung des Anlagendurchsatzes und der gleichzeitigen Verbesserung der Prozesssicherheit trägt hier wesentlich dazu bei, das Ziel der Netzparität zu erreichen.

Ebenso wie in vielen anderen Bereichen auch stellt die Auswahl von geeigneten Weg- und Winkelmess-Systemen einen entscheidenden Faktor für eine effektive Automatisierung von Anlagen zur Herstellung von Solarzellen dar. Es werden Systeme benötigt, die durch Ihre Leistungsfähigkeit zur Produktions- und Durchsatzsteigerung sowie zur Minimierung von Stillstandszeiten beitragen. Renishaws RESOLUTE berührungslose absolute Weg- und Winkelmess-Systeme werden diesen Anforderungen gerecht. Sie vereinen in sich die Vorteile der berührungslosen, optischen und absoluten Positionserfassung, einer hohen Auflösung bis zu 1 nm und einer hohen Genauigkeit von ±1 µm mit herausragender Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit.

RESOLUTE ist ein absolut messendes System. Das heißt, die jeweilige Position des Abtastkopfes wird sofort beim Einschalten ermittelt. Eine Referenzfahrt oder ein Überfahren von abstandskodierten Marken zur Positionsbestimmung ist nicht notwendig. Die Achsen sind sofort und bevor eine Bewegung erfolgt voll unter Kontrolle und alle Positionen bekannt. Rüst- und Wiedereinschaltzeiten werden so auf ein Minimum verkürzt. Speziell nach Spannungsabfällen oder anderen Betriebsstörungen ist diese Arbeitsweise vorteilhaft, da die Achspositionen sofort nach Wiedereinschalten der Spannung bekannt sind und die Achsen so kontrolliert in sichere Positionen gefahren werden können. Auf diese Weise können komplexe Wiedereinschaltprozesse zum Schutz von Maschine und Material sicher ausgeführt und ein schneller Wiederanlauf der Anlage erreicht werden.

Solarzelle Die Sicherheit der Positionsbestimmung ein ein wesentliches Argument für das RESOLUTE System. Das System arbeitet mit zwei unterschiedlichen Algorithmen; einem zur Positionsbestimmung und einem zur Überprüfung der ermittelten Position. Diese integrierten Algorithmen arbeiten unabhängig voneinander und garantieren so die Genauigkeit und Güte der ausgegebenen Positionswerte. Das trägt dazu bei unkontrollierte Achsbewegungen zu vermeiden. So wird das Risiko von Achskollisionen und Beschädigungen der gefertigten Solarzellen erheblich reduziert. Der Einsatz des RESOLUTE Systems in Geräten eines der führenden Herstellern von robotergestützter Chirurgie zeigt die Leistungsfähigkeit dieser zuverlässigen und effektiven integrierten Prüfalgorithmen und die Zuverlässigkeit der ermittelten und ausgegebenen Positionswerte.

Die Arbeitsweise von RESOLUTE ist einzigartig. Das System arbeitet vergleichbar einer extrem schnellen Digitalkamera, die fortlaufend Aufnahmen vom Maßband macht. Dieses trägt einen, sich nicht wiederholenden, Strichcode, der dem Abtastkopf die Absolutposition liefert. RESOLUTE ist über 1000 Mal schneller als im Handel erhältliche Digitalkameras. Dank dieser Geschwindigkeit und der Interpolation innerhalb der Aufnahme sind Bewegungsgeschwindigkeiten bis 100m/s bei einer Auflösung bis zu 1 nm möglich. Maschinen zur Herstellung von Solarzellen können daher im Hinblick auf Geschwindigkeiten, Durchsatz und Effizienz weit mehr leisten als mit herkömmlichen Encoder-Systemen. Geschwindigkeit ist aber noch nicht alles…

Der Strichcode des Maßbands bietet eine starke Redundanz und der Lesekopf führt eine konplexe Positionsüberprüfung und Fehlerkorrektur durch. Das Ergebnis ist eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen des Maßbands, wie beispielsweise durch Siliziumstaub, Öl und Fingerabdrücke. Die von RESOLUTE erzielte hohe Verschmutzungstoleranz bedeutet, dass unter Bedingungen sicher gearbeitet werden kann, die bei anderen Mess-Systemen bereits zu Fehlern führen würden.

RESOLUTE™ absolutes Wegmess-System mit linearem RTLA Maßband Häufig verwendete, herkömmliche, gekapselte, optische Absolutwertgeber weisen in der Regel einen typischen zyklischen Fehler (Sub-Divisional Error - SDE) von ca. ±200 nm auf. Dieser hohe SDE erlaubt nur eine eine schlechte Geschwindigkeitsreglung. Die Folge sind Vibrationen an den Antriebsachsen, ein mögliches Horrorszenario für Achsen, die empfindliches und teures Siliziummaterial bewegen. Es besteht das Risiko von Mikrorissen und Brüchen, die die Funktion und den Wirkungsgrad einer Solarzelle mindern. Ein hoher zyklischer Fehler des Wegmess-Systems kann ebenfalls dynamische Scanning-Prozesse und die Erkennung von Defekten beeinträchtigen. Durch sein neuartiges Funktionsprinzip bietet RESOLUTE einen sehr geringen zyklischen Fehler von ±40 nm und ein Rauschen (Jitter) von <10 nm. Hersteller von Maschinen mit mehreren Achsen profitieren ebenfalls vom Einsatz des RESOLUTE-Mess-Systems, da es ein außerordentlich niedriges Geräuschniveau (Jitter <10 nm RMS) bietet und so die Positionsstabilität und Wiederholgenauigkeit steigert. Diese Eigenschaften ermöglichen in Verbindung mit Antriebsreglern eine außergewöhnliche Gleichlaufgüte, Positionier- und Wiederholgenauigkeit und tragen so dazu bei, die Genauigkeit und den Anlagendurchsatz in den verschiedenen Prozessschritten der Solarzellenfertigung zu verbessern.

Anlässlich der Verleihung des Solar Industry Awards 2010 kam Renishaws RESOLUTE Wegmess-System in der Kategorie "Photovoltaik-Subsysteme" als einziges Wegmess-System in die engere Wahl. Mit der einzigartigen Kombination aus Robustheit, extrem hohen Geschwindigkeiten und einer außergewöhnlichen Auflösung hat das Renishaw RESOLUTE Weg- und Winkelmess-System bereits mehrfach das Interesse von Herstellern von Fertigungsanlagen für die Solarzellenproduktion geweckt.

RESOLUTE wird derzeit an verschiedenen Herstellungsmaschinen zur Produktion einiger der weltweit effizientesten im Handel erhältlichen Solarzellen getestet. Ebenso werden bereits Anlagen mit hohen Ansprüchen an die Positioniergenauigkeit und Geschwindigkeitsregelung im Bereich der Halbleiterfertigung, der Flachbildschirmherstellung, der Astronomie sowie der Medizintechnik mit RESOLUTE Weg- und Winkelmess-Systemen ausgerüstet.