近年來,隨著我國新能源汽車市場的爆發(fā),動力電池需求不斷增長。在電池預(yù)焊、周邊焊、密封釘焊接、頂蓋焊接等環(huán)節(jié),焊縫容易出現(xiàn)炸焊、斷焊、爆點、針孔、偏光等缺陷。這些缺陷嚴重影響動力電池的品質(zhì),產(chǎn)生安全隱患,焊接過程中缺陷的檢測和預(yù)防變得越來越重要。鋰電池性能和品質(zhì)的提升,不僅需要在材料和設(shè)計上不斷突破,也需要在生產(chǎn)制造的工藝及設(shè)備上持續(xù)創(chuàng)新和改進。
機器視覺作為自動化設(shè)備的“眼睛”和“大腦”,將視覺檢測引入到檢測設(shè)備中已經(jīng)成為主流趨勢。圖像處理系統(tǒng)的引入,將推動自動化設(shè)備向智能化方向轉(zhuǎn)型,推進動力電池向高容量、高安全性、高品質(zhì)以及低成本方向發(fā)展。面對當前市場環(huán)境,捷翔在軟件、硬件和算法方面不斷進行技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品優(yōu)化,以為鋰電行業(yè)客戶提供更好的產(chǎn)品和服務(wù)。
(一)算法創(chuàng)新
(1)異源數(shù)據(jù)融合的缺陷檢測方案
3D相機在圖像采集過程中,不僅可以獲得2D灰度圖像信息,也可以獲得3D高度圖像信息。如何將兩者結(jié)合起來,解決焊接過程中的缺陷檢測和分類,捷翔一直進行算法探索和測試。由于3D圖像具有無效像素、不同產(chǎn)品和視角拍攝的高度范圍差異很大等特點,將3D高度圖像輸入到深度學(xué)習(xí)檢測網(wǎng)絡(luò)中,訓(xùn)練過程很難收斂。捷翔采用自研的異源數(shù)據(jù)融合算法,將灰度圖像和深度圖像進行融合,有效地提升了焊縫檢測漏檢率和誤檢率。
(2)基于自由曲面的圖像差分檢測方案
電池表面并不是規(guī)則的平面,如果使用平面作為基準,很容易出現(xiàn)誤檢的現(xiàn)象。捷翔自研的自由曲面算法,將高度圖像進行局部插值采樣處理,可以獲得電池表面的局部范圍近似基準圖像,然后基于圖像差分方法,可以獲得缺陷檢測信息。
(3)基于深度學(xué)習(xí)的無效像素填充算法
深度學(xué)習(xí)在圖像識別、目標分類等方面均有較好的應(yīng)用,成為各個領(lǐng)域的一個研究熱點,但是基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在深度圖像中的應(yīng)用和探索并不多。捷翔為了解決高度圖像中的點云無效像素缺失的問題,基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計了無效像素填充算法,很好地修補了點云模型表面殘缺的孔洞區(qū)域,算法基于CUDA進行并行算法優(yōu)化,提升了焊縫檢測的效率和準確率。
(二)軟件平臺創(chuàng)新
采用圖形化編程,讓用戶在可視化的環(huán)境下,進行參數(shù)配置,快速實現(xiàn)項目部署,縮短項目部署的周期。融合圖像采集、圖像分析、通信等功能于一體,為客戶提供端到端的視覺解決方案。圖像分析模塊涵蓋測量、形位公差檢測(平面度、高度差、輪廓度、粗糙度等)、表面質(zhì)量分析、識別(二維碼、條形碼、字符)以及3D視覺引導(dǎo)等。
視覺在線檢測系統(tǒng)作為可同時實現(xiàn)高度輪廓、三維點云數(shù)據(jù)采集和三維數(shù)據(jù)在線測量的3D應(yīng)用系統(tǒng),已經(jīng)大批量應(yīng)用于高精度、高速、在線3D定位、測量、缺陷檢測場景。自研算法和傻瓜式的操作使得非常適合各種非接觸式測量場景,功能、性能及穩(wěn)定性已在蘋果產(chǎn)線使用驗證,得到客戶的高度認同。
將傳統(tǒng)圖像處理與深度學(xué)習(xí)處理相結(jié)合,為客戶提供綜合解決方案。利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動提取圖像特征,從而實現(xiàn)產(chǎn)品瑕疵檢測、分類等功能。深度學(xué)習(xí)工具操作簡單,零代碼開發(fā),用戶只需要手動標注目標,利用標注信息自動完成模型訓(xùn)練和學(xué)習(xí),有效地解決了傳統(tǒng)算法難以解決的復(fù)雜問題。在鋰電行業(yè)應(yīng)用中,深度學(xué)習(xí)結(jié)合傳統(tǒng)圖像處理算法缺陷的正確檢出率可達99.9%以上,缺陷等級和缺陷類別分類由傳統(tǒng)的40%提升到98%以上。
(三)3D視覺和深度學(xué)習(xí)在鋰電行業(yè)中的創(chuàng)新案例
1、頂蓋焊后檢測
2、密封釘檢測