新能源電動(dòng)汽車在時(shí)代的潮流中需求愈加旺盛，而動(dòng)力電池就是其中的關(guān)鍵。西克視覺(jué)多年來(lái)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(dòng)力電池視覺(jué)檢測(cè)應(yīng)用：模組全尺寸測(cè)量以及電芯表面缺陷檢測(cè)。

　　1 SICK視覺(jué)助力電池模組全尺寸測(cè)量實(shí)現(xiàn)超快速度

　　在動(dòng)力電池工廠的生產(chǎn)流程中，對(duì)模組進(jìn)行全尺寸測(cè)量是模組在下線前的最后一道關(guān)鍵工序。一臺(tái)全尺寸測(cè)量設(shè)備主要包含2D相機(jī)、3D相機(jī)、伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及配套電控系統(tǒng)、檢測(cè)軟件。所有單機(jī)設(shè)備及分布式系統(tǒng)通過(guò)調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)一與 MES 進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和上下游系統(tǒng)的集成，實(shí)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(cè)量設(shè)備動(dòng)作流程如圖1所示。

　　測(cè)量項(xiàng)目包括但不限于：四個(gè)安裝孔寬度方向尺寸、四個(gè)安裝孔長(zhǎng)度方向尺寸、模組總長(zhǎng)、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(duì)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(dòng)力電池模組全尺寸測(cè)量設(shè)備動(dòng)作流程

　　2 SICK相機(jī)選型及方案優(yōu)勢(shì)

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

　　? RulerXR 300/ Ruler3020相機(jī)最大幀率46kHz，實(shí)際檢測(cè)速度可達(dá)400-700mm/s;

　　? SICK可提供視覺(jué)整套解決方案，功能強(qiáng)大的硬件搭配EasyRanger軟件包，支持客戶快速實(shí)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(jī)方案。

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

圖 3 方形電芯外形

　　3 SICK 3D相機(jī)助力電芯表面缺陷檢測(cè)

　　動(dòng)力電池電芯是指單個(gè)含有正、負(fù)極的電化學(xué)電芯，一般不直接使用。目前主流的動(dòng)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(dòng)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(guó)新能源汽車的保有量得到了大幅度的提高，隨之而來(lái)也出現(xiàn)了許多安全問(wèn)題，電動(dòng)汽車爆炸事件時(shí)有發(fā)生，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大隱患，因此需要從源頭把控質(zhì)量關(guān)，電芯作為動(dòng)力電池的基礎(chǔ)單元必須要做好質(zhì)量檢測(cè)和品質(zhì)把控。

表 1 RulerX 70 型號(hào) 3D 相機(jī)和 RulerXR 200 型號(hào) 3D 相機(jī)技術(shù)參數(shù)基表比較

　　為了保證動(dòng)力電池的安全性，方形電芯鋁殼各個(gè)表面都需要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，各種凹坑、劃痕等缺陷都會(huì)對(duì)電池的使用造成嚴(yán)重的隱患。電芯表面缺陷在包藍(lán)膜的前后工藝均需要進(jìn)行檢測(cè)。

　　4 SICK 3D相機(jī)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(jī)型號(hào)以滿足不同的檢測(cè)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(hào)的3D相機(jī)，寬側(cè)面使用RulerXR 200 型號(hào)的3D相機(jī)，這兩款相機(jī)的主要參數(shù)如表1所示。

　　如需要檢測(cè)其他尺寸的電芯， SICK 也提供了不同視野的相機(jī)型號(hào)以供選擇。

　　5 3D視覺(jué)檢測(cè)步驟

　　一般來(lái)講，動(dòng)力電池電芯表面3D視覺(jué)檢測(cè)的基本步驟

　　如下：

圖 4 SICK 3D 相機(jī)電芯表面缺陷檢測(cè)

　　(1)采集圖像

　　運(yùn)動(dòng)機(jī)臺(tái)攜帶相機(jī)進(jìn)行掃描，為了保證圖像正常，可選擇勻速運(yùn)動(dòng)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(shí)際工藝要求選擇相機(jī)數(shù)量和安裝布局。

　　SICK 3D相機(jī)支持多種圖像讀取方式，包括標(biāo)準(zhǔn)SDK、西克視覺(jué)處理平臺(tái)軟件EasyRanger和第三方平臺(tái)軟件，如Halcon、LabView等。

　　SICK 3D相機(jī)可同時(shí)輸出高度(Range)圖像、Reflectance圖、Scatter圖，有助于實(shí)現(xiàn)更多的檢測(cè)需求。

　　(2)圖像處理

　　SICK 視覺(jué)處理平臺(tái)EasyRanger提供強(qiáng)大的算法庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)多種檢測(cè)需求，利用圖像高度信息對(duì)電芯表面凹坑和劃痕等外觀缺陷進(jìn)行檢測(cè);同時(shí)，SICK 3D相機(jī)也具有非常高的分辨率，有助于細(xì)微的缺陷獲得較好的檢測(cè)效果，下圖是EasyRanger開(kāi)發(fā)界面以及電芯表面凹坑的檢測(cè)效果。

　　西克RulerX系列相機(jī)同時(shí)支持第三方算法平臺(tái)如Halcon等，給客戶更多開(kāi)發(fā)選擇。

　　此外，SICK上海研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在研究深度學(xué)習(xí)算法檢測(cè)電芯外觀缺陷，以期給用戶帶來(lái)更好的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。

　　(3)外部交互

　　用戶可以根據(jù)自己的需求，開(kāi)發(fā)多樣化的界面，包括顯示結(jié)果、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、參數(shù)設(shè)置，與其他設(shè)備進(jìn)行交互等等。

　　6 SICK優(yōu)勢(shì)

　　? 具有先進(jìn)的3D相機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)較高的掃描速度，最高可達(dá)46kHz;

　　? 可以提供完整的3D視覺(jué)檢測(cè)方案，配合強(qiáng)大的EasyRanger軟件可以快速實(shí)現(xiàn)客戶要求;

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

　　SICK深耕動(dòng)力電池行業(yè)，具有豐富的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，可幫助用戶縮短開(kāi)發(fā)和實(shí)施時(shí)間。