新能源電動汽車在時代的潮流中需求愈加旺盛，而動力電池就是其中的關(guān)鍵。西克視覺多年來也一直在助力汽 摘 要 車電池的品質(zhì)管控，本文為大家介紹了典型的動力電池視覺檢測應用：模組全尺寸測量以及電芯表面缺陷檢測。

　　1 SICK視覺助力電池模組全尺寸測量實現(xiàn)超快速度

　　在動力電池工廠的生產(chǎn)流程中，對模組進行全尺寸測量是模組在下線前的最后一道關(guān)鍵工序。一臺全尺寸測量設備主要包含2D相機、3D相機、伺服運動機構(gòu)及配套電控系統(tǒng)、檢測軟件。所有單機設備及分布式系統(tǒng)通過調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)一與 MES 進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)設備和上下游系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)生產(chǎn)能力的匹配，滿足生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝要求。

　　通用的模組全尺寸測量設備動作流程如圖1所示。

　　測量項目包括但不限于：四個安裝孔寬度方向尺寸、四個安裝孔長度方向尺寸、模組總長、模組總寬、模組總高、底部平面度、四角平面度、安裝孔平面到對側(cè)端板高度差、安裝孔尺寸、側(cè)板安裝孔位置度等。

圖 1 動力電池模組全尺寸測量設備動作流程

　　2 SICK相機選型及方案優(yōu)勢

　　在本案例中，主要采用了SICK開發(fā)生產(chǎn)的2D相機：SVM系列10M像素工業(yè)相機;以及3D相機：一體式定制化相機RulerXR 300/Ruler3020。其技術(shù)優(yōu)勢包括：

　　? RulerXR 300/ Ruler3020相機最大幀率46kHz，實際檢測速度可達400-700mm/s;

　　? SICK可提供視覺整套解決方案，功能強大的硬件搭配EasyRanger軟件包，支持客戶快速實施;

　　? SICK可以根據(jù)客戶特定的模組類型和尺寸，合理優(yōu)化激光、鏡頭等，提供定制化3D相機方案。

圖 2 一體式定制化相機 RulerXR 70(上圖)/Ruler3020(下圖)

圖 3 方形電芯外形

　　3 SICK 3D相機助力電芯表面缺陷檢測

　　動力電池電芯是指單個含有正、負極的電化學電芯，一般不直接使用。目前主流的動力電池電芯封裝分為圓柱電芯、方形電芯(又叫鋁殼電芯)、軟包電芯(又稱聚合物電芯)三種。方形電芯是汽車動力電池中常用的封裝類型，其外形如圖3所示。

　　隨著新能源汽車的大力發(fā)展，我國新能源汽車的保有量得到了大幅度的提高，隨之而來也出現(xiàn)了許多安全問題，電動汽車爆炸事件時有發(fā)生，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來巨大隱患，因此需要從源頭把控質(zhì)量關(guān)，電芯作為動力電池的基礎(chǔ)單元必須要做好質(zhì)量檢測和品質(zhì)把控。

表 1 RulerX 70 型號 3D 相機和 RulerXR 200 型號 3D 相機技術(shù)參數(shù)基表比較

　　為了保證動力電池的安全性，方形電芯鋁殼各個表面都需要進行嚴格的檢測，各種凹坑、劃痕等缺陷都會對電池的使用造成嚴重的隱患。電芯表面缺陷在包藍膜的前后工藝均需要進行檢測。

　　4 SICK 3D相機選型

　　電芯有多種規(guī)格尺寸，方形電池電芯的規(guī)格尺寸，SICK也提供了多種相機型號以滿足不同的檢測視野需求。

　　為了兼容上圖中電芯的尺寸范圍，SICK推薦頂面和窄側(cè)面使用RulerX 70 型號的3D相機，寬側(cè)面使用RulerXR 200 型號的3D相機，這兩款相機的主要參數(shù)如表1所示。

　　如需要檢測其他尺寸的電芯， SICK 也提供了不同視野的相機型號以供選擇。

　　5 3D視覺檢測步驟

　　一般來講，動力電池電芯表面3D視覺檢測的基本步驟

　　如下：

圖 4 SICK 3D 相機電芯表面缺陷檢測

　　(1)采集圖像

　　運動機臺攜帶相機進行掃描，為了保證圖像正常，可選擇勻速運動或者編碼器觸發(fā)模式，安裝示意圖如下圖所示。用戶可以根據(jù)實際工藝要求選擇相機數(shù)量和安裝布局。

　　SICK 3D相機支持多種圖像讀取方式，包括標準SDK、西克視覺處理平臺軟件EasyRanger和第三方平臺軟件，如Halcon、LabView等。

　　SICK 3D相機可同時輸出高度(Range)圖像、Reflectance圖、Scatter圖，有助于實現(xiàn)更多的檢測需求。

　　(2)圖像處理

　　SICK 視覺處理平臺EasyRanger提供強大的算法庫可以實現(xiàn)多種檢測需求，利用圖像高度信息對電芯表面凹坑和劃痕等外觀缺陷進行檢測;同時，SICK 3D相機也具有非常高的分辨率，有助于細微的缺陷獲得較好的檢測效果，下圖是EasyRanger開發(fā)界面以及電芯表面凹坑的檢測效果。

　　西克RulerX系列相機同時支持第三方算法平臺如Halcon等，給客戶更多開發(fā)選擇。

　　此外，SICK上海研發(fā)團隊正在研究深度學習算法檢測電芯外觀缺陷，以期給用戶帶來更好的開發(fā)體驗。

　　(3)外部交互

　　用戶可以根據(jù)自己的需求，開發(fā)多樣化的界面，包括顯示結(jié)果、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、參數(shù)設置，與其他設備進行交互等等。

　　6 SICK優(yōu)勢

　　? 具有先進的3D相機，可以實現(xiàn)較高的掃描速度，最高可達46kHz;

　　? 可以提供完整的3D視覺檢測方案，配合強大的EasyRanger軟件可以快速實現(xiàn)客戶要求;

　　? 可提供定制化的3D相機，合理地設計結(jié)構(gòu)、選擇激光，滿足不同視野和材質(zhì)的檢測需求;

　　SICK深耕動力電池行業(yè)，具有豐富的現(xiàn)場實施經(jīng)驗，可幫助用戶縮短開發(fā)和實施時間。