锂电卷绕机质检难题,看思谋如何破解

OFweek锂电网 中字

随着锂电池制造智能化程度的提升,机器视觉产品开始广泛地应用于生产的各个工段,帮助改进品质管控,提升工艺。锂电生产的质量检测,也被业界认为是机器视觉技术的试金石,因为其质量直接关乎消费者的行车安全,影响极大。机器视觉技术的广泛应用,对锂电池品质管控将带来显著的提升。

在锂电复杂的生产过程中,关键工艺段之一就是卷绕。卷绕机通过驱动卷针,将正负极片和隔膜按照特定的次序卷绕,从而形成电芯,也就是新能源车动力电池的最小单元。同时,在卷绕过程中会出现极片瑕疵、卷绕不整齐、极片超出隔膜等多种问题,对视觉检测带来了不小的难题。

针对该工艺段的严格要求,思谋为国内某头部锂电设备商打造了以SMore ViMo系列视觉产品为核心的卷绕机视觉检测系统,高效且精准地检测正负极距离、整体电芯尺寸、多类涂布和隔膜等缺陷,实现了自动检测、闭环管理,无需人工干涉。目前,该方案已批量应用于锂电客户,得到广泛的应用推广。

1、项目难点

在该卷绕机视觉检测系统项目中,客户对生产工艺及质检都有严格要求,包括:

1.极耳:极耳中心距符合规格,极耳与极片无断裂极耳无褶皱

2.卷芯的包覆:头尾部的Overhang符合工艺要求,隔膜正极和负极的Overhang符合工艺要求,Mark孔的位置符合卷绕设备的要求

3.卷芯的外观:隔膜无破损、裂口,终止胶带无褶皱,不能超出电芯两端的隔膜纸边缘,卷芯无抽芯、黑圈、隔膜需平齐

4.设备实现数字化、智能化控制:卷绕张力、极片与隔膜的对齐度实现在线监控,卷绕参数和最终电池性能参数实现闭环优化,实现卷绕合格率提升。

检测挑战:

1.检测主要缺陷众多,主要包括:正负极外观检测、极片隔膜褶皱检测、overhang检测、漏黑检测、正负极耳对齐度检测

2.产线节拍快,在保障高精度检测的同时,需要做到快速检测,对算法效率要求高

2、思谋解决方案

思谋自研SMore ViMo系列视觉产品,配备了精准、易用、通用的工业视觉检测工具,可提供OCR、分类、分割、定位为主的四类核心算法,搭载了1000+种细分行业生产模型,可实现检测方案的快速、低成本落地。

基于SMore ViMo,思谋方案可对卷绕过程中的正负极距离、整体电芯的尺寸、涂布和隔膜的各类缺陷等事项进行检测,助力提升产品质量。

在图像处理方面,使用边缘轮廓提取方案,基于高斯模型卷积的亚像素边缘点检测方法,通过设置卷积核宽度,可以对任意强度的边缘图像进行边缘点检测,有效的提高了亚像素边缘点的检测精度和算法鲁棒性。

值得一提的是,思谋提供的多分类算法,能够在相同量级的网络上最大程度保证缺陷检出的完整性,具备强大的缺陷过滤能力。

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上图:在卷绕过程中实时检测裸电芯单侧(极耳测)同一圈内和相邻圈间正负极片、上下隔膜四种物料间边缘的错位值,并实时保存相应的数据、图片、数据曲线和对应的裸电芯保存至工控机。检测项包括:隔膜和正极宽度方向偏差:±0.4mm;负极和正极宽度方向偏差:±0.3mm;隔膜和正极长度方向偏差:±1mm;圆柱电芯的漏黑、螺旋的缺陷类型。

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上图:在胶带检测中,可检测有无极耳胶、极耳胶外露尺寸、极耳外露尺寸、极耳点焊间距、焊接胶带有无、焊接胶带有无漏箔、极耳与极片是否垂直、极片瑕疵(黑点、白点、划痕,检测面积>0.2mm2检测出)等项,误判率≤1%,漏判率≤0.01%。

3、项目成果

思谋方案上线后,极大提高了客户的生产质量。

●稳定检出各类隔膜、极片缺陷,误检率≤0.1%,缺陷检出率>99.9%,检测速度: ≥2500mm/s.

●测量检测精度二次元对比<±0.12mm,GRR≤10%

●视觉系统采用模块化、轻便化、UI层与数据处理层隔离技术系统运行更加稳定

●具备一键复检功能、UI界面设计简洁、支持与主流PLC通讯、支持将图片,数据上传至服务器的功能块

●硬件配置高相机采用全局快门曝光融合分时频闪技术,数据采集系统稳定高效快速,更加适合高速捕捉动态采集

通过与多个锂电企业的深度合作与积累,在电芯制程的主要工艺段,思谋均可提供完整的质检方案。此外,在其他各工艺段中,基于完善的架构设计,思谋也形成了标准化的视觉质检方案,涉及锂电结构件,电芯前、中、后段,模组&PACK工艺段。

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方案可根据客户具体产线问题的调整,进行具体视觉方案优化,最终帮助快速完成产线上量生产,在保障锂电质检安全的前提下,实现产能有效提升。

未来思谋将与锂电行业继续共同发展,将机器视觉能力进一步赋能到锂电生产过程中,为新能源锂电行业安全、高效、高质量发展保驾护航。

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