Teknologi Kedudukan Visual Produk Bateri: "Eagle Eye" Era Pengilangan Pintar

Dalam kenderaan tenaga baharu dan industri storan tenaga yang berkembang pesat hari ini, bateri, sebagai sumber kuasa teras, secara langsung menentukan prestasi, keselamatan dan jangka hayat produk melalui ketepatan pembuatannya. Berdepan dengan keperluan kualiti yang semakin ketat dan permintaan pengeluaran berskala besar, pemeriksaan manual tradisional dan kaedah penentududukan mekanikal tidak lagi mencukupi untuk memenuhi piawaian pembuatan ketepatan peringkat mikron. Teknologi kedudukan penglihatan mesin, dengan kelebihan ketepatan tinggi, operasi tanpa sentuhan dan kecekapan tinggi, menjadi "mata helang" yang amat diperlukan dalam bidang pembuatan bateri, membentuk semula ketepatan pembuatan keseluruhan proses dari sel ke modul kepada pek bateri.

I. Gambaran Keseluruhan dan Nilai Teras Teknologi Kedudukan Visual

Teknologi penentududukan visual, pada dasarnya, menggunakan kamera industri, sistem optik, algoritma pemprosesan imej, dan sistem kawalan untuk mensimulasikan dan mengatasi keupayaan visual mata manusia, mencapai pengenalan pantas, kedudukan tepat dan ukuran sikap objek sasaran. Dalam pembuatan bateri, nilai terasnya ditunjukkan dalam tiga aspek:

1. Revolusi Ketepatan: Meningkatkan ketepatan kedudukan daripada tahap milimeter kaedah mekanikal tradisional kepada tahap sub-milimeter atau bahkan mikrometer (mis., ±0.05mm), menghapuskan kemerosotan prestasi dan bahaya keselamatan yang disebabkan oleh sisihan pemasangan di sumber.

2. Lonjakan Kecekapan: Mencapai pemeriksaan berkelajuan tinggi tanpa gangguan 24/7, mengurangkan masa penentududukan tunggal kepada kurang daripada 80 milisaat, sepadan dengan sempurna dengan kitaran barisan pengeluaran berkelajuan tinggi berpuluh atau malah ratusan sel seminit, meningkatkan kecekapan pengeluaran dengan ketara.

3. Gelung Tertutup Kualiti: Mencapai 100% pemeriksaan penuh dalam talian melalui kawalan gelung tertutup "maklum balas penderiaan-analisis-pelaksanaan", berkesan menghalang kesilapan manusia seperti kehilangan skru, urutan yang salah dan kekutuban terbalik, memintas kecacatan sebelum proses nilai tambah, dan memacu kualiti pembuatan (PPM) bagi setiap bahagian per juta (PPM) muktamad pembuatan (PPM) bagi satu bahagian per juta.

II. Senario Aplikasi Kedudukan Visual dalam Keseluruhan Proses Pengilangan Bateri

Teknologi penentududukan visual telah menembusi secara mendalam keseluruhan proses pembuatan bateri "depan, tengah dan belakang", meliputi empat peringkat pembuatan utama: kepingan elektrod, sel, modul dan pek bateri.

1. Helaian Elektrod Hadapan dan Peringkat Pengilangan Sel

• Kedudukan dan Pembetulan Lembaran Elektrod: Selepas menyalut, menggelek dan mencelah, sistem penglihatan dengan tepat meletakkan tepi kepingan elektrod dan kawasan salutan, membimbing pembersihan laser dan kimpalan busbar seterusnya untuk memastikan penjajaran salutan dan mengelakkan salah jajaran bahan aktif.

• Penjajaran Penggulungan/Lapisan: Semasa proses penggulungan atau pelapis, sistem penglihatan memantau kedudukan relatif pemisah dan elektrod positif dan negatif dalam masa nyata, memastikan ketepatan penjajaran antara lapisan (biasanya memerlukan <50μm) dan menghalang litar pintas dalaman.

• Kedudukan Kimpalan Tab: Membimbing pistol kimpalan laser atau kepala kimpalan ultrasonik untuk meletakkannya dengan tepat pada titik kimpalan tab, dan membenarkan pemeriksaan dalam talian terhadap kualiti kimpalan (seperti kimpalan sejuk, kimpalan yang hilang dan salah penjajaran kimpalan) selepas kimpalan.

2. Modul Belakang dan Pemasangan Pek

• Pemuatan Sel dan Kedudukan Susunan: Selepas kereta AGV atau talian penghantar mengangkut sel ke stesen kerja, pengecaman penglihatan 2D/3D mengenal pasti kedudukan dan orientasi tepat (X, Y, Z, θ) sel dalam dulang, membimbing robot untuk menggenggam dan menyusun dengan tepat. Ini serasi dengan sel pelbagai saiz dan model, menyelesaikan masalah kedudukan bahan masuk yang tidak konsisten.

• Pencegahan Urutan Pengetatan Bolt: Dalam pemasangan pek bateri, sistem kedudukan penglihatan inframerah seperti Nexonar digunakan. Dengan menjejaki tag inframerah pada alat, sistem mengenal pasti hubungan kedudukan antara kepala pistol yang mengetatkan dan lubang bolt dalam masa nyata. Sistem hanya membuka kunci alat untuk membenarkan pengetatan apabila kepala pistol dijajarkan dengan bolt yang betul dan urutannya betul, 100% mengelakkan pengetatan terlepas atau salah.

• Panduan Kimpalan Busbar dan Pembersihan Laser: Sistem penglihatan mula-mula mengenal pasti dengan tepat kedudukan terminal sel, kemudian membimbing kepala laser untuk pembersihan permukaan (mengalihkan lapisan oksida), dan kemudian membimbing mesin kimpalan laser untuk mengimpal bar bas ke terminal, memastikan kedudukan yang tepat dan sambungan yang boleh dipercayai bagi setiap titik kimpalan.

• Penampilan Pek dan Pemeriksaan Dimensi: Pemeriksaan visual paparan penuh dilakukan pada selongsong pek bateri untuk memeriksa jurang, kerataan, calar, bonjolan, dll., memastikan konsistensi penampilan produk dan kualiti pemasangan untuk memenuhi piawaian ketat pengeluar kenderaan.

III. Komponen Teknologi Utama Sistem Kedudukan Visual

Sistem penentududukan visual bateri yang lengkap ialah produk penyepaduan mendalam optik, mekanik, elektronik, pengkomputeran dan perisian.

1. Unit Pengimejan:

Kamera Industri: Berdasarkan keperluan ketepatan dan kelajuan, kamera imbasan kawasan resolusi tinggi atau kamera imbasan garisan kadar bingkai tinggi dipilih dan pengatup global digunakan untuk mengelakkan kabur gerakan.

Kanta Optik: Kanta dengan panjang fokus dan kedalaman medan yang sesuai dipilih untuk memastikan pengimejan yang jelas.

Sistem Sumber Cahaya: Ini penting untuk kejayaan. Skim pencahayaan seperti lampu cincin, lampu sepaksi, lampu jalur atau cahaya berstruktur mesti disesuaikan berdasarkan ciri pemantulan bahan permukaan bateri (cengkerang aluminium, terminal tembaga, filem biru, dll.), dan kawalan kecerahan boleh atur cara mesti dilaksanakan untuk menyerlahkan ciri kedudukan.

2. Unit Pemprosesan dan Kawalan:

PC Industri/Pengawal Visi: Dilengkapi dengan sistem pengendalian masa nyata, menjalankan perisian penglihatan mesin profesional (seperti Halcon, VisionPro) atau platform algoritma pembelajaran mendalam.

Algoritma Teras: Termasuk prapemprosesan imej (denoising, peningkatan), pengekstrakan ciri (tepi, penjuru, analisis gumpalan), padanan templat, transformasi koordinat, dll. Algoritma penentududukan peringkat sub-piksel boleh meningkatkan ketepatan pengecaman kepada kurang daripada satu persepuluh piksel.

3. Unit Pelaksanaan dan Maklum Balas:

Mekanisme Robot/Servo: Menerima koordinat pampasan yang dihantar oleh sistem penglihatan dan melakukan tindakan seperti menggenggam, meletakkan dan mengimpal.

PLC dan Rangkaian Komunikasi: Mencapai komunikasi yang stabil dan berkelajuan tinggi antara sistem penglihatan, robot dan barisan pengeluaran PLC melalui bas industri seperti EtherCAT dan PROFINET, membentuk kawalan gelung tertutup masa nyata.

4. Evolusi Teknologi: Daripada 2D kepada 3D, daripada Algoritma Tradisional kepada Integrasi AI

• Penglihatan 2D: Sesuai untuk kedudukan planar dengan ciri yang berbeza, seperti tepi elektrod dan bacaan kod QR.

• Penglihatan 3D: Menggunakan cahaya berstruktur, profilometer laser atau penglihatan stereo binokular, ia secara langsung memperoleh maklumat kedalaman objek, menawarkan kelebihan yang tidak boleh ditukar ganti untuk mengesan ciri 3D selongsong bateri seperti lubang, tonjolan, ketinggian kimpalan dan kerataan pengedap, dengan ketepatan pengesanan mencapai 0.1mm atau lebih tinggi.

• AI dan Pembelajaran Mendalam: Menangani cabaran pelbagai jenis, pelbagai bentuk dan latar belakang kompleks kecacatan permukaan bateri. Dengan melatih model pembelajaran mendalam (seperti CNN), sistem boleh mempelajari ciri kecacatan secara automatik, mencapai pengenalpastian ketepatan tinggi dan klasifikasi sasaran kecil dan kecacatan tidak teratur, dengan ketara mengurangkan kadar pengesanan berlebihan dan pengesanan yang kurang. "Library of Lithium-ion Battery AI Large Model Data Base" CATL meningkatkan lagi pembangunan proses daripada pendekatan "percubaan dan ralat" berasaskan pengalaman kepada pendekatan "ramalan" dipacu data.

IV. Kes dan Keputusan Permohonan Biasa

Kes 1: Pengetatan Pintar dan Pencegahan Ralat Bolt pada Talian Pek Bateri Kuasa Pengeluar bateri terkemuka menggunakan Sistem Pencegahan Ralat Kedudukan Penglihatan 3D ILS Teknologi TuYang pada barisan pemasangan Peknya. Sistem ini menggunakan kamera 3D untuk mengesan plat penanda pada pistol arka elektrik, membandingkan kedudukan kepala pistol dengan beratus-ratus lubang bolt dalam masa nyata. Selepas pelaksanaan, ia berjaya mengurangkan risiko kehilangan atau salah mengetatkan bolt akibat kesilapan manusia kepada sifar, dengan ketara meningkatkan hasil laluan pertama kimpalan dan pemasangan, dan dengan ketara meningkatkan kecekapan peralatan keseluruhan (OEE) barisan pengeluaran.

Kajian Kes 2: Pengisihan Automatik Sepenuhnya dan Pemuatan Sel Bateri Silinder

Pada garisan ujian dan pengisihan OCV (Open Circuit Voltage), Vision Dragon Technology menggunakan sistem VD200 untuk menyelesaikan masalah memuatkan sel campuran pelbagai model. Kamera di stesen 1 mengimbas dulang, mengenal pasti kehadiran dan kedudukan semua sel, mengoptimumkan laluan pilih-dan-tempat robot dan mengelak daripada merebut ruang kosong; kamera di stesen 2 membetulkan sisihan sel pada cawan sedutan, memastikan ia diletakkan ke dalam stesen ujian dengan kebolehulangan yang sangat tinggi, menjamin ketepatan ujian voltan dan rintangan dalaman.

Kajian Kes 3: Pemeriksaan Kualiti Dikuasakan AI bagi Penampilan Filem Biru dalam Bateri Cangkang Segi Empat

Menangani titik kesakitan industri yang sukar untuk mengesan kecacatan penampilan (gelembung, calar, kedutan) pada bateri selepas ia disalut dengan filem biru, syarikat seperti Yihong Intelligent telah melancarkan peranti pemeriksaan heksaedral yang menyepadukan penglihatan 3D dan algoritma AI. Kamera 3D memperoleh peta kedalaman permukaan, dan model AI dengan tepat membezakan antara kecacatan sebenar dan tekstur sedia ada bahan filem, mencapai pengesanan buih yang boleh dipercayai berdiameter lebih daripada 2mm dan calar lebih lebar daripada 2mm, memastikan kualiti penampilan bateri yang meninggalkan kilang.

V. Trend dan Prospek Pembangunan

Pada masa hadapan, teknologi kedudukan visual untuk produk bateri akan berkembang mengikut arah berikut:

1. Ketepatan dan Kelajuan Lebih Tinggi: Dengan kemajuan dalam teknologi penderia kamera dan cip pemprosesan, ketepatan kedudukan akan meneroka tahap nanometer, sambil pada masa yang sama memenuhi keperluan kitaran pengeluaran yang lebih tinggi bagi barisan pengeluaran bateri generasi akan datang.

2. Kecerdasan dan Kebolehsuaian yang Dipertingkat: AI tidak lagi terhad kepada klasifikasi kecacatan tetapi akan digunakan untuk pengoptimuman parameter proses, penyelenggaraan ramalan dan penalaan talian pengeluaran masa nyata. Sistem ini boleh belajar sendiri, menyesuaikan diri dengan perubahan produk baharu yang pantas dan mencapai pembuatan yang benar-benar fleksibel.

3. Integrasi Berbilang Teknologi dan Kembar Digital: Sistem penglihatan akan disepadukan dengan lebih banyak teknologi penderiaan seperti penderia daya dan pengimejan terma inframerah untuk menyediakan data kualiti yang lebih komprehensif. Digabungkan dengan teknologi berkembar digital, keseluruhan proses penentududukan dan kimpalan boleh disimulasikan dan dioptimumkan dalam dunia maya dan kemudian dipetakan ke barisan pengeluaran fizikal, memendekkan kitaran penyahpepijatan dengan ketara.

4. Penyeragaman dan Platformisasi: Pengeluar dan pakatan terkemuka komited untuk mempromosikan penyeragaman antara muka pemeriksaan visual dan format data, dan membina platform pemeriksaan kualiti AI industri bersatu untuk mengurangkan kerumitan dan kos penyepaduan.

Kesimpulan

Daripada penjajaran tahap mikron helaian elektrod kepada pengetatan bebas ralat ratusan bolt dalam pemasangan pek, teknologi kedudukan visual telah meresap setiap aspek pembuatan bateri pintar. Ia bukan sahaja alat untuk meningkatkan ketepatan dan kecekapan, tetapi juga teras membina gelung tertutup yang berkualiti dan merealisasikan pembuatan keputusan berasaskan data. Dengan kedatangan era pembuatan TWh, penentududukan visual, sebagai teknologi pemboleh utama bagi industri bateri untuk bergerak ke arah pembuatan ekstrem, sudah pasti akan terus memperdalam aplikasinya, melindungi pembuatan produk bateri yang lebih selamat, lebih cekap dan lebih dipercayai, dan menyumbang kepada pelan tindakan besar transformasi tenaga global.