中國移動上研院以AI智旭-5G+光伏智能檢測系統為核心，針對光伏制造工廠推出了端對端的“無人化”解決方案，該方案在唐山海泰新能科技股份有限公司得到成功應用，形成了“唐山海泰5G+工業視覺質檢項目”。
該項目提供了光伏AI檢測綜合解決方案。實測表明，在單條生產線中相對傳統檢測方式，該方案可在EL串焊、組件EL檢測、組件VI檢測、接線盒VI檢測以及質量數據管理、工藝改進分析等多個生產制造環節節省人工12人左右，優化人力成本80%，檢測效率提升超過近2倍，檢測質量提升超過60%。
技術方案架構
該方案采用了云邊/端協同架構，在端側部署承載GPU的小型工控機，在云側部署質量管理系統（QMS），端側設備的檢測結果在QMS進行匯總分析，同時QMS與MES實時通訊將檢測統計結果上傳至MES，參照每一環節的生產流程通過參數調整對生產工藝進行不斷優化。目前整體方案覆蓋整條產線的所有生產檢測環節，其中包括6個串焊EL檢測工位、1個層壓前組件檢測工位、1個層壓后外觀、1個層壓后EL檢測工位、1個層壓后接線盒外觀檢測工位、1個出廠前組件EL檢測工位。
圖1 光伏組件質檢解決方案架構
關鍵核心技術
該方案采用了5G+CV+AI相結合的技術，其核心技術如下。
1. 5G網絡
相比其他網絡（以太網、工業PON、NB-IoT、4G等）在工廠內外的局限性，5G可以用于構建工廠內外的人和機器的全方位信息接入系統，助力工廠內、外網絡的產業鏈形成。5G用戶面UFP下沉，減少了企業相關業務的傳輸時延；并將需要分流的本地流量疏導到本地UPF上實現卸載，減輕核心網傳輸的壓力和建網成本，提升企業內部分組數據的承載效率與工業操作體驗。上研院AI智旭-5G+光伏智能檢測系統的云、邊/端構架構可以在端側通過邊緣計算推理檢測結果并將檢測結果下發，同時通過5G樣檢測結果上傳QMS和MES，進行檢測結果的實時分析。
2. 傳統CV視覺算法
在實際生產過程中，部分組件EL圖像存在較大的圖像畸變，一般無法直接進行其中電池片圖像的切分，需要對目標EL組件進行基本的定位和矯正。中國移動上研院針對該問題，對校正算法進行優化，創新性地提出了一種CV視覺校正算法。調用校正算法服務后，系統可自動獲取圖像的頂點坐標對EL圖像進行雙邊濾波，去掉圖片的一些干擾，完成圖像校正。
3. 神經網絡AI檢測模型
光伏組件EL圖像的缺陷具備形態特征不同的特點，為更好地完成缺陷識別與標注，提高缺陷檢測的準確率，中國移動上研院充分分析了光伏組件EL圖像的各缺陷特征，將CV視覺算法與基于深度學習的AI檢測算法相融合，并針對性的神經網絡模型進行了優化訓練，針對EL圖像中不同的產品缺陷，可自動調用適配的檢測算法，大大提高檢測效率與檢測質量?？捎行П苊庖驁D像質量不一致、產品型號不一致、檢測工位不一致引起的檢測結果不準確。目前此系統可適配業內所有主流規格產品、主流EL設備、主流廠家的檢測標準，可檢測EL缺陷達幾十種、外觀缺陷十幾種。
主要功能特點
生產管理模塊：主要提供產品管理及批次管理功能。通過產品管理可對產品信息、檢測參數以及算法參數進行對應配置，確保檢測標準符合實際場景需求；通過批次管理可對EL圖像進行信息標記，方便后期進行數據匯總與分析。
智能檢測模塊：主要提供全復檢、NG復檢、全自動與全手動等多種檢測模式的選擇，專家復檢過程中可進行檢測結果的二次確認，確保檢測過程低誤檢、零漏檢。同時智能檢測對檢測數據進行長期保留，方便用戶進行結果溯源。
系統看板模塊：主要對所有檢測數據及生產數據進行匯總統計，通過看板的形式進行直觀展現，包括工作統計、任務統計、系統監控、服務監控、缺陷實時告警、檢測統計、產量排行以及生產監控等模塊，幫助用戶對系統運行及應用情況進行全局掌控。
數據管理模塊：主要提供數據權限管理、操作日志記錄以及數據報表管理功能，幫助生產管理人員對檢測系統及歷史檢測數據進行全面管理，通過結果分析，實現業務整體閉環。
技術指標
本方案及產品包含了幾十種深度學習算法模型，包含大規模深度神經網絡技術，不僅能實現AI驅動的無人值守機器視覺檢測，還能實現在線“自我”學習。在系統功能上，圍繞AI檢測形成了豐富的光伏質量管理體系，包括組件/電池串的EL&外觀缺陷檢測、車間設備無人管理、基于機器學習的良率管理與分析等諸多功能，實現了數字化的質量管理閉環。檢測效果上，電池串缺陷的檢出率高達99.95%，過殺率低于1%，組件缺陷的檢出率高達99.9%，過殺率低于5%，均遠超同行水準。
圖2 光伏組件EL圖像主要缺陷
總結
總體而言，該方案具有以下創新點。第一，部署5G專網，與地市移動合作搭建5G專網保障網絡通信性能及數據安全。第二，為不同企業角色打造不同系統架構，實現云邊/端分布管理。第三，傳統圖像檢測算法與基于深度學習的AI檢測算法融合，目前產品支持幾十種缺陷的檢測，并通過算法自學習能力不斷提升準確率及豐富缺陷種類。
該方案基于AI、5G以及云計算等新型技術，為光伏制造企業提供了一條全新的綠色發展的路徑，通過技術革新，實現企業發展和社會效益的雙贏。
