Em Situ Surface Temperature Measurement em um forno de correia transportadora através de Termografia Infravermelha Inline
Summary
Este protocolo descreve como instalar uma câmera infravermelha em um forno de correia transportadora, realizar uma correção do cliente de uma câmera ir calibrada de fábrica e avaliar a distribuição da temperatura da superfície espacial de um objeto de interesse. Os objetos de exemplo são células solares de silício industriais.
Abstract
Medir a temperatura superficial dos objetos que são processados em fornos de correia transportadora é uma ferramenta importante no controle de processos e garantia de qualidade. Atualmente, a temperatura superficial dos objetos processados em fornos de correia transportadora é tipicamente medida através de termopares. No entanto, a termografia infravermelha (IR) apresenta múltiplas vantagens em comparação com as medidas termoparentais, pois é um método sem contato, em tempo real e espacialmente resolvido. Aqui, como exemplo representativo de prova de conceito, um sistema de termografia inline é instalado com sucesso em um forno de disparo solar alimentado por lâmpadas IR, que é usado para o processo de disparo de contato de células solares Si industriais. Este protocolo descreve como instalar uma câmera IR em um forno de correia transportadora, realizar uma correção do cliente de uma câmera ir calibrada de fábrica e realizar a avaliação da distribuição de temperatura da superfície espacial em um objeto alvo.
Introduction
O controle de processos e a garantia de qualidade dos objetos processados nos fornos da correiatransportadora 1 são importantes e realizados medindo a temperatura da superfície do objeto. Atualmente, a temperatura é tipicamente medida por um termopar1. Como as medidas termoparentas requerem contato com o objeto, os termopares inevitavelmente danificam o objeto. Portanto, é comum escolher amostras representativas de um lote para medições de temperatura, que não são processadas mais uma vez que ficam danificadas. As temperaturas medidas desses objetos danificados são então generalizadas para as amostras restantes do lote, que são processadas posteriormente. Assim, a produção deve ser interrompida para medições termoparesas. Além disso, o contato é local, precisa ser reajustado após cada medição, e influencia a temperatura local.
A termografia infravermelha (IR)2 tem uma série de vantagens sobre as medições clássicas do termopar e representa um método de medição de temperatura sem contato, in situ, em tempo real, economia de tempo e espacialmente resolvido. Utilizando este método, cada amostra do lote, incluindo as que são processadas, pode ser medida sem interromper a produção. Além disso, a distribuição da temperatura da superfície pode ser medida, o que fornece uma visão da homogeneidade da temperatura durante o processo. O recurso em tempo real permite a correção das configurações de temperatura em tempo real. Até agora, as possíveis razões para não usar a termografia de IR em fornos de correia transportadora são 1) parâmetros ópticos desconhecidos de objetos quentes(especialmentepara não metálicos 3 ) e 2) radiação ambiental parasitária no forno (ou seja, radiação refletida detectada pela câmera IR, além da radiação emitida do objeto), o que leva à falsa saída de temperatura2.
Aqui, como exemplo representativo de prova de conceito da termografia de IR em um forno de correia transportadora, instalamos com sucesso um sistema de termografia inline em um forno de disparo solar movido a lâmpada IR(Figura 1),que é usado durante o processo de disparo de contato das células solares Si industriais(Figura 2A,B)4,5. O processo de disparo é um passo crucial no final da produção industrial de células solares6. Durante esta etapa, os contatos da célula são formados7,,8, e a passivação da superfície é ativada9. Para alcançar este último com sucesso, o perfil de temperatura de tempo durante o processo de disparo (Figura 2C) deve ser realizado com precisão. Portanto, é necessário um controle de temperatura suficiente e eficiente. Este protocolo descreve como instalar uma câmera IR em um forno de correia transportadora, realizar uma correção do cliente de uma câmera ir calibrada de fábrica e avaliar a distribuição da temperatura da superfície espacial de um objeto alvo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Comumente, a temperatura da termografia é corrigida através da medição e adaptação dos parâmetros ópticos do objeto, janela e caminho transmissivos e temperatura ambiental do objeto e janela transmissiva2. Como método alternativo, uma técnica de correção de temperatura baseada em medidas termoparentais é descrita neste protocolo. Para este último método, não é necessário conhecimento dos parâmetros mencionados acima. Para a aplicação aqui mostrada, este método é suficiente. …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho é apoiado pelo Ministério Federal alemão para Assuntos Econômicos dentro do projeto “Feuerdrache” (0324205B). Os autores agradecem aos colegas que contribuíram para este trabalho e aos parceiros do projeto (InfraTec, Rehm Thermal Systems, Heraeus Noblelight, Trumpf Photonic Components) pelo cofinanciamento e prestação de apoio excepcional.
Materials
| Datalogger incl. Thermal barrier | Datapaq Ltd. | ||
| IR thermography camera "Image IR 8300" | InfraTec GmbH | ||
| IR thermography software "IRBIS Professional 3.1" | InfraTec GmbH | ||
| Solar cells | Fraunhofer ISE | ||
| Solar firing furnace "RFS 250 Plus" | Rehm Thermal Systems GmbH | ||
| Sheath thermocouples type K | TMH GmbH | ||
| Thermocouple quartzframe | Heraeus Noblelight GmbH |
Referencias
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