Inspectia fotovoltaica pe baza de drona cu C-RED 3

Imagistica prin fotoluminescenta indusa de laser (LIPI)

First Light Imaging, impreuna cu Creative Sight™, Optoprim si Universitatea Tehnica din Danemarca (DTU), a dezvoltat o solutie inovatoare bazata pe drone pentru inspectarea rapida si precisa a instalatiilor fotovoltaice in functiune, denumita LIPI (Laser Induced Photoluminescence Imaging). Proiectul aduce tehnologia de imagistica prin luminescenta pe o drona si pe teren.

Imagistica fotovoltaica

Detectarea esecurilor si degradarilor in stadiu incipient, a defectelor si defectelor, cum ar fi fisurile, interconexiunile celulelor rupte, sunturile etc., este esentiala pentru functionarea parcurilor de celule solare. Luminescenta a fost stabilita ca o tehnica foarte potrivita pentru caracterizarea siliciului in contextul modulelor si plachetelor fotovoltaice (PV)(1). Pot fi utilizate doua metode: Electroluminescenta (EL)(2) si fotoluminescenta (PL)(3). Adoptate pe scara larga, aceste tehnici sunt utilizate in mod curent in monitorizarea proceselor de cercetare si dezvoltare si in controlul industrial. Provocarile abordarii conventionale

Atunci cand un curent alternativ este aplicat unui semiconductor, este generata lumina. Aceasta se numeste electroluminescenta. Panourile fotovoltaice sunt alcatuite din siliciu si au un varf de emisie a luminescentei la 1150 nm. S-a demonstrat ca emisia de lumina este direct legata de cantitati fizice relevante (densitatea purtatorilor, tensiunea diodei etc.).

Emisia poate fi detectata cu ajutorul unui detector extern si, prin aceasta abordare, se pot obtine imagini cu rezolutie spatiala ale modulelor panourilor fotovoltaice. Din cauza lungimii de unda a emisiei, camerele SWIR sunt cele mai potrivite pentru aceasta aplicatie.

Cu toate acestea, tehnica necesita contact electric si o sursa de alimentare externa. Prin urmare, in procesul de productie, aceasta presupune ca celula fotovoltaica sa fie completa. In plus, aceasta implica si demontarea sistemului fotovoltaic in cazul intretinerii preventive.

Imagistica prin fotoluminescenta indusa de laser (LIPI)

Imagistica prin fotoluminescenta utilizeaza excitarea optica, de exemplu cu un laser. Principalele avantaje fata de electroluminescenta sunt ca tehnica poate fi aplicata unei game mai largi de probe, cum ar fi wafer-ul partial prelucrat, si ca evita contactul cu proba(5). In mod similar cu EL, imaginile evidentiaza fisurile si zonele cu potential de defectare.

Mesaj de asimilat Semnalele de electroluminescenta si fotoluminescenta pot fi utilizate pentru a identifica defectele pe materialele semiconductoare si, in special, pe modulele fotovoltaice. Fotoluminescenta are avantajul de a fi fara contact.

Inspectia prin fotoluminescenta cu ajutorul dronelor

Ca solutie rapida, sigura, precisa si rentabila, inspectia modulelor fotovoltaice cu ajutorul imagisticii prin luminescenta reprezinta viitorul, iar o solutie bazata pe drone va aduce schimbari revolutionare in industria fotovoltaica. Tehnologia poate extinde procesul de inspectie si permite monitorizarea campurilor mari de panouri solare.

Ca solutie rapida, sigura, precisa si rentabila, inspectia modulelor fotovoltaice cu ajutorul imagisticii prin luminescenta reprezinta viitorul, iar o solutie bazata pe drone va aduce schimbari revolutionare in industria fotovoltaica. Tehnologia poate extinde procesul de inspectie si permite monitorizarea campurilor mari de panouri solare. Scanarea cu laser prin fotoluminescenta

Un laser este modelat intr-un fascicul liniar care excita celulele panoului solar, care la randul lor emit lumina. Camera C-RED 3 combinata cu un obiectiv optimizat SWIR este utilizata pentru a obtine imagini ale semnalului de fotoluminescenta. Prin scanarea laserului si a camerei SWIR deasupra panourilor fotovoltaice se pot obtine imagini de inalta rezolutie, asa cum este ilustrat in imaginea alaturata.

Sistemul este complet fara contact si va descoperi microfisuri si defecte chiar inainte ca acestea sa devina critice pentru productia de energie.

Sarcina utila a dronei cu sistem de imagistica

Laserul si camera, optimizate din punct de vedere al greutatii si dimensiunilor, pot fi integrate in doua tipuri tipice de sisteme: portabile si incorporate in drona (4).

Un GPS de inalta precizie, adaugat la sarcina utila, face din aceasta o unitate complet autonoma care nu are nevoie de metadate de la controlerul de zbor al dronei si poate fi astfel montata pe orice drona. Camera C-RED 3 este capabila sa capteze imagini full frame (640 x 512 pixeli) la 600 de cadre pe secunda, permitand scanarea la viteza mare a panourilor fotovoltaice.

De ce C-RED 3 pentru inspectia fotovoltaica?

Conceputa special pentru a se adresa pietei industriale si beneficiind de experienta dobandita pe camerele stiintifice de inalta calitate, C-RED 3 de la First Light Imaging ofera numeroase avantaje pentru inspectia fotovoltaica.

In cazul camerei C-RED 3, tot sistemul de racire a fost eliminat, iar electronica a fost comprimata pentru a obtine o camera SWIR de mare viteza foarte compacta. Iata mai jos o prezentare a avantajelor sale.

• Sensibilitate si gama dinamica ridicate. Zgomotul de citire al camerei C-RED 3 este sub 40 e- rms. Cu modul HDR (High Dynamic Range) liniar, se poate atinge o gama dinamica de 93 dB. Aceasta este o schimbare de joc pentru masurarea semnalelor cu lumina slaba, cum ar fi fotoluminescenta.

• Windowing si Regiune de interes (ROI). Modul Windowing permite obtinerea unei viteze de imagine mai mari (pana la 32 066 fps), mentinand in acelasi timp un zgomot foarte scazut. Aceasta caracteristica este foarte interesanta pentru a optimiza compromisul dintre rata cadrelor si rezolutia spatiala si pentru a adapta dimensiunea imaginii la dimensiunea celulei fotovoltaice.
• Frecventa mare a cadrelor. C-RED 3 poate functiona la 600 FPS in modul full frame. Rata de cadre creste pana la cateva kHz in modul ROI (de exemplu, 9,5 kHz pentru un ROI de 64 pe 64 de pixeli).
• Latenta scazuta a camerei. Intarzierea dintre sfarsitul integrarii si primele date valide pe legatura camerei in modul normal de citire full frame este de 22,2 µs (implicit) si poate fi reglata pana la 7,4 µs.Obturator electronic. C-RED 3 integreaza un obturator electronic cu impulsuri de integrare mai scurte de 5 µs in modul cadru complet. Acest lucru permite obtinerea de imagini ultra-crist, chiar si in caz de miscare rapida sau turbulenta.

C-RED 3 este o camera SWIR plug-and-play.

Gama noastra de camere C-RED ofera optimizarea hardware pentru a se adapta la cazul dumneavoastra specific de utilizare.

Integrarea C-RED 3 pe o drona

Camera C-RED 3 exista si in format OEM (fara carcasa) si poate fi personalizata in functie de nevoile dumneavoastra. First Light Imaging a lucrat cu mai multi clienti de-a lungul anilor pentru a-i ajuta sa integreze C-RED 3 in sistemele si produsele lor. Va rugam sa ne contactati pentru a discuta cerintele dumneavoastra!

• Multi-platforma. C-RED 3 poate fi utilizata pe Windows® 10, Linux® Ubuntu 16.04 LTS & 18.04 LTS, precum si pe NVDIA® Jetson Tx2, Xavier NX si Nano.
• Interfata multipla. C-RED 3 exista in doua versiuni : USB 3.1 si CameraLink (completa).
• Integrare mecanica usoara. Camera standard poate fi integrata cu usurinta intr-un sistem datorita orificiilor de pe partea inferioara, laterala sau frontala. Versiunea OEM este si mai simpla pentru a se integra in orice sistem personalizat. Placile electronice ale senzorului pot fi amplasate la cativa centimetri de stiva.
• Interfata optica. C-RED 3 are o interfata optica C-Mount/CS-Mount pentru lentila obiectivului.
• Integrare software usoara. C-RED 3 este acceptat de software-ul nostru pentru camere multiple First Light Vision. In plus, datorita unui kit versatil de dezvoltare software, camera poate fi interfatata cu MatLab, LabView, C/C++, Python etc.
• Calitate ridicata a imaginii cu corectii adaptive in timp real. Pentru a compensa efectele variatiilor de temperatura si de timp de expunere asupra cadrului intunecat, C-RED 3 ofera o corectie adaptiva. Cadrele intunecate sunt calculate automat de firmware-ul camerei. Calibrat in fabrica, acest proces elimina necesitatea de a efectua mai multe achizitii experimentale de intuneric, simplificandu-va astfel experimentele si optimizand imaginile.
• C-RED 3 OEM poate fi personalizata pentru a va satisface cerintele unice.

Pentru a raspunde nevoilor exacte ale aplicatiei dumneavoastra, camera C-RED 3 poate fi personalizata pentru a oferi o solutie pe termen lung adaptata produsului dumneavoastra.

Concluzii

Electroluminescenta si fotoluminescenta sunt cele doua tehnici principale de imagistica pentru a verifica starea celulelor fotovoltaice ale panourilor solare. In ambele cazuri, semnalul de luminescenta este in domeniul infrarosu cu unde scurte, necesitand o camera SWIR pentru a fi detectat si imaginat. First Light Imaging, impreuna cu Creative Sight™, Optoprim si Universitatea Tehnica din Danemarca (DTU), a dezvoltat o solutie inovatoare bazata pe drone pentru inspectarea rapida si precisa a instalatiilor fotovoltaice in functiune, denumita LIPI (Laser Induced Photoluminescence Imaging). Proiectul aduce tehnologia de imagistica prin luminescenta pe o drona si pe teren.

Camera C-RED 3, integrata in solutia drona LIPI, este o camera SWIR de nivel industrial conceputa pentru aplicatii de viziune artificiala de inalta calitate. Aceasta permite obtinerea de imagini de inalta calitate la viteza foarte mare (pana la 600 fps in full frame) si ofera cele mai bune performante la timpi de expunere scurti.

Si pentru ca ne dorim ca clientii nostri sa fie intotdeauna cu un pas inaintea lor pe propria piata, C-RED 3 este disponibil in versiunea OEM pentru a accelera dezvoltarile personalizate si integrarea mecanica.