MVTec：機器視覺白皮書電池生產不可或缺的技術（8頁）.pdf

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1、機器視覺：電池生產不可或缺的技術白皮書 Dong Nhat Huy/ unlimit3d/機器視覺：電池生產不可或缺的技術編者寄語.3電池生產的各個工藝步驟.4 電極生產.4 電池組裝.4 化成和老化.4生產鏈中的特殊挑戰.5 機器視覺如何幫助優化電池生產.5 機器視覺的眾多優勢為其加分.5各個工藝步驟中的實際應用.5電極生產.5電池組裝.6化成和老化.6MVTec HALCON 和 MERLIC 是電池生產之眼.7結論.7編者寄語無論是智能手機、平板電腦、筆記本電腦還是電動汽車，全球各類應用對電池的需求都在急劇增長。根據 Porsche Consulting 的一項研究，到 2030 年，全

2、球電池市場預計將增長至 5,500 吉瓦時以上。據測算，未來十年整體市場將增長十倍。電池制造商面臨的一項挑戰是如何快速、高效地生產高質量電池，以應對不斷增長的需求。資源稀缺、供應瓶頸和技術工人的持續短缺使得這一嚴峻形勢雪上加霜。行業要想成功應對這項挑戰，就必須建立工藝鏈。機器視覺在這一環節發揮著關鍵作用。機器視覺可以優化諸多環節的工作流程，例如電池生產，這個生產階段在電池生產鏈所創造的總價值中占比特別高。機器視覺在電池生產的所有工藝步驟中都能展示出優勢和效益，從電極生產、電池組裝到化成和老化全都包括在內。該技術有助于優化整個工作流程，使電池質量始終保持在較高水平，同時顯著降低廢品率。此外，機器

3、視覺還可以為所有上游和下游工藝提供極具價值的支持。MVTec Software GmbH 的 HALCON 和 MERLIC 標準軟件產品專門為此設計，提供豐富的功能來幫助順利應對電池生產中的各種挑戰。通過這份白皮書，您將了解到電池制造商如何從機器視覺的應用中受益，提高其生產工藝的效率。Sincerely,Klaus SchrenkerMVTec Software GmbH 業務開發經理MVTec3電池生產的各個工藝步驟電池生產是一個非常復雜的過程，可分為三個主要步驟：電極生產、電池組裝、化成和老化。常用的電池有三種，即軟包電池、圓柱電池和棱柱電池。電極生產電極的制造是電池生產的基礎。這項工藝

4、主要涉及陽極箔和陰極箔的生產。起始材料是銅箔或鋁箔，在其上涂布各種材料的電極懸浮液（稱為漿料）。經涂布的金屬箔干燥后，通過壓延工藝將其壓實，然后重新卷繞。然后，將壓實的卷（“母卷”）分割成較小的電極卷（“子卷”），再使用激光或剪切切割工藝進行切縫，或者將連續卷材分切為電極片。電極生產中的各個工藝步驟在很大程度上與電池類型并無關聯。電池組裝在電池組裝過程中，要根據電池的類型將其組裝成軟包電池、圓柱電池或棱柱電池。因此，具體的工藝步驟要根據每種電池類型而定。在軟包電池和棱柱電池的生產過程中，真空抓取器最多可堆疊 120 塊電極箔。這些電極箔由陽極、陰極和中間的隔膜組成。而圓柱電池的組裝方式則有所不

5、同：在這種電池的組裝過程中，會將電極條帶和隔膜條帶卷繞在一起，形成所謂的“果凍卷”。然后再將卷繞后的材料（如果是軟包電池，則為堆疊后的材料）封裝在電池外殼中。隨后對外殼的大部分區域進行焊接，通過留出的開口注入電解液，然后再將電池完全密封?；珊屠匣诘谌齻€也是最后一個工藝步驟化成和老化中，要對電池進行充電、放電和質量檢測。其目的在于最大限度地提高電池的性能和延長其使用壽命。為此，電池要經過各種生產線末端測試，如脈沖、OCV（開路電壓）、容量和漏液測試。電池成功通過所有測試并確認達到質量要求后，才能包裝并交付給客戶。unlimit3d/ pixardi/ areebarbar/4電池生產中的特殊

6、挑戰未來幾年，市場對高品質電池的需求將會持續增長，并且增長速度會越來越快。Porsche Consulting 等機構的最新研究也證實了這一點。為盡快滿足日益增長的電池需求，電池制造商需要提高生產工藝的速度和效率。然而，他們往往缺乏必要的生產能力及熟練勞動力。此外，工作流程的每一步都必須符合最高標準，以保證始終如一的高質量并減少浪費。這進一步要求所有組件在整個工藝鏈中具有完整的可追溯性。最后，制造商還必須遵守數量繁多的政府和環境法規。機器視覺如何幫助優化電池生產在優化和加速電池生產的各個步驟、減少生產浪費從而降低成本方面，機器視覺發揮著重要作用。機器視覺的眾多優勢為其加分機器視覺技術具有眾多優

7、勢，可在廣泛的應用場景中顯著改善工藝。它們可以精確地識別物體，并可靠地檢出所有可能出現的缺陷和異常類型。各種精確測量選件還有助于始終如一地遵守尺寸要求，即使在微米范圍內也是如此，從而確保產品保持高質量。另一個優勢在于極高的速度：即使是大量的數字圖像數據，機器視覺也能在幾毫秒內完成處理，因此特別適合高吞吐量的高速應用。與其他識別技術相比，機器視覺還具有最高的準確性、可靠性和穩健性，從而將檢出率推高至前所未有的水平。諸多優勢讓機器視覺成為電池生產中的一項關鍵技術。它能夠確保最高的質量和精度，從而顯著提高電池的安全性、性能和耐用性。加速和優化之后的工作流程有助于節省資金，更有效地利用稀缺資源，同時最

8、大限度減少生產浪費并降低廢品率。機器視覺不僅能盡早檢出工件中最微小的缺陷，還能確保所有組件和工藝直至成品的完整可追溯性。此外，這項技術還可在所有環境下實現可靠、高速的全天候生產周期和連續在線檢查。各個工藝步驟中的實際應用在電池生產的各個步驟中，機器視覺有哪些優化潛力？電極生產在電極生產過程中，機器視覺可用于精確監控和檢查各種工藝參數，例如漿料涂布箔的厚度、表面質量、粘合度以及切割邊緣的幾何形狀。這種方法可以快速發現潛在缺陷并予以分類，以便對受影響的組件進行返工或剔除。檢查流程可確保漿料涂層涂布均勻、完美無瑕。涂層厚度是一個關鍵參數，對電池性能有重大影響。根據電池設計的不同，涂層厚度在 5 m

9、至 25 m 之間。因此，如果存在任何偏差，必須在工藝的早期階段將其檢出。機器視覺必須跟上每分鐘高達 80 米、線圈寬度高達 1.5 米的快速加工周期。另一大挑戰是涂布電極箔和未涂布電極箔重疊的區域，因為必須準確檢測它們各自的邊緣，包括涂層的位置，以便進行測量和對齊。還需要檢出涂層質量缺陷。涂層表面檢查及缺陷分類切割邊緣幾何形狀檢查電極片距離測量 MVTec5電池組裝機器視覺同樣能夠監控電池組裝過程中的關鍵工藝參數，包括電極和隔膜箔的精確定位和對齊，以及在堆疊過程中輕拿輕放。這在棱柱電池和軟包電池的生產中尤其適用。在這些電池的生產過程中，堆疊處理速度極高，達到每片 1 秒。根據規格不同，電池堆

10、疊由多達 120 個單層組成，堆疊精度為 200 m 至 300 m。要確保最高質量，從而實現最佳的電池性能，就必須對電池堆疊中的單層箔進行高精度定位。在防止缺陷和確保電池質量方面，機器視覺也發揮著關鍵作用，它可以有針對性地檢查電極表面并測量切割幾何形狀。機器視覺可以可靠地檢出所有可能出現的異常情況，例如電極表面損壞或陽極和陰極片位置不準確?；珊屠匣瘷C器視覺在化成和老化方面也能提供非常有價值的服務。作為質量檢查流程的一部分，機器視覺技術為故障、變形或損壞電池的快速分類提供了基礎。這樣，就能在電池出廠并交付給客戶之前及早發現并糾正缺陷。對電池進行目視檢查和表面測量是生產線末端綜合測試的一部分。

11、機器視覺可用于快速判斷是否需要剔除某些電池。例如，如果電池變形、偏離規定的電池直徑或表面有凹痕、裂紋或劃痕等其他損壞，就可能需要剔除。這一流程可以可靠地檢出難以辨認的代碼、雜質或異物，即使是在高反光表面上也能實現。作為化成和老化工藝的一部分，機器視覺有助于可靠地識別此類缺陷，而且非?？焖倏煽?，即使是微小和變化復雜的缺陷也不例外。棱柱電池表面檢查軟包電池缺陷檢測外徑和電池尺寸測量 MVTec檢查電極表面和極耳，測量切割幾何形狀電極片位置檢測及堆疊對齊基于 X 射線/CT 技術的電極層測量 MVTec6MVTec HALCON 和 MVTec MERLIC 是電池生產之眼如前例所示，機器視覺軟件面

12、臨著極高的功能和性能要求。HALCON 和 MERLIC 配備了多種功能強大的方法和算法。MVTec 的這兩款標準軟件產品經過專門設計，無需進行特殊調整就能處理電池生產中的各種任務。因此，它們能夠優化電池生產的整個工藝鏈，提高生產效率。軟件可持續監控正在發生的一切，并為此提供一整套強大的功能：例如，即使在低分辨率圖像中，也能以高精度識別漿料涂布區域。識別基準標記的精確算法可確保在幾毫秒內精確定位電極片。此外，表面檢查功能可確保實現高質量的結果。即使亮度有細微變化，也能清晰區分涂布和未涂布區域以及缺陷。任何類型或大小的異常都能可靠檢出。即使在高反光表面上，也可以精確識別和定位最細微的劃痕和凹痕。

13、無論是否事先知道這些缺陷的存在，都不會有影響。標準軟件產品還能快速可靠地檢查焊縫，不受工藝相關變化的影響。HALCON 和 MERLIC 不僅提供質量保證支持，還提供可靠的光學字符識別(OCR)，這對于電池生產中的生產線末端測試尤為重要。即使在反光表面或高度紋理的背景等具有挑戰性的條件下，也能獲得出色的效果。此外，即使存在運動模糊或光照條件變化，軟件也能穩定讀取條形碼和二維碼。最后，高精度邊緣檢測可以準確測量多個物體，因此可以使用低分辨率相機，從而節省成本。結論為確?？焖俑咝У厣a高質量的電池，無論是現在還是將來，使用 MVTec HALCON 和 MERLIC 等最先進的標準機器視覺軟件都具

14、有極其重大的意義。此類技術對于實現工藝的高度自動化起著至關重要的作用。它可以提高生產力，最大限度減少廢品，并有助于解決熟練工人持續短缺的問題。KanawatTH/，MVTec7法國 MVTecMVTec France SASc/o Wellio Center9 rue des Cuirassiers69003 Lyon法國電話：+33 6 49 21 72 35電子郵件：中國臺灣 MVTecMVTec Taiwan CO.,LTD 竹北市新竹縣復興三路二段 168 號 6F-652中國臺灣電話：+886 911 671 370電子郵件：中國 MVTec麥威德視覺技術（昆山）有限公司江蘇省昆山市

15、德浦路 692 號（郵編 215321）中國電話：+86 512 36625140電子郵件：美國 MVTecMVTec,LLC108 Myrtle St.,Suite 503Quincy,MA 02171美國電話：+1(617)401 2112電子郵件：salesmvtec.usMVTec Software GmbHArnulfstrae 20580634 MnchenGermany電話：+49(89)457 695 0電子郵件：MVTec 總部聯系我們 11/2024 MVTec、HALCON 和 MERLIC 是 MVTec Software GmbH 的商標或注冊商標。所有其他商標均為其各自公司的財產。保留所有權利。未經 MVTec Software GmbH 事先書面許可，不得復制本出版物的任何部分。所有規格如有變更，恕不另行通知。MVTec Software GmbH Machine Vision Technologies,Munich,G