AHTE 2021

上海国际工业装配与传输技术展览会

2021年7月7-10日 上海新国际博览中心 E1, E2, E3馆

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西克3D视觉在动力电池行业的应用

2020年12月01日




 

新能源汽车作为新时代的宠儿,是全世界众多国家战略发展的重点。我国十四五规划明确指出,到2025年,新能源汽车占比从现在的不到5%,发展到20%!这也对动力电池的生产品质提出了更高的要求,品质管控和检测需求愈加严格,相应的检测设备需求也急剧增多。


SICK 3D相机系列齐全,功能强大,可以覆盖新能源动力电池从电芯到模组多个工艺和工位的3D检测需求。SICK也可以根据特定的视野需求和各种复杂工况对相机进行定制,提供最理想的3D检测方案

本文主要以工艺流程为主线,分别对不同阶段的工艺进行应用介绍。

浆料工序
a)浆料锂电匣钵质量检测


 
电芯工艺段
a)方形电芯顶盖焊缝检测
b)电芯密封钉焊接质量检测
c)电芯壳体表面缺陷检测


模组工艺段
a)方形电芯顶盖焊缝检测
b)电芯密封钉焊接质量检测
c)电芯壳体表面缺陷检测


 
下游应用

a)新能源汽车总装车间电池板表面异物检测
b)新能源汽车自动换电



▍ 应用案例

1. 浆料工序

浆料锂电匣钵质量检测

应用描述:
锂电池电芯正极原料在制造过程中,需要经过高温煅烧化合后,成为供电芯工厂使用的浆料。在高温煅烧时原料盛放在耐高温匣钵中,如匣钵有裂缝、缺损、异物等,会影响烧结的工艺,导致浆料性能不佳,因此需要对匣钵进行表面的质量检测,以保证烧结工艺的稳定,需求:
1、匣钵裂缝及缺损检测,内壁及外壁,精度0.1-0.5mm
2、匣钵内异物检测,如脱落的残渣、颗粒等,精度0.1-0.5mm

应用选型:
SICK 3D相机 RulerXR 330

搭载SICK M30芯片的3D相机X方向像素数2560扫描帧率高达46kHz,在超高速度下轻松实现高精度检测。

应用图示:

脱落

 
缺损

 


      

裂缝

 
义务残留

 

2. 电芯工艺段

方形电芯顶盖焊缝检测


应用描述:
方形铝壳电芯是目前新能源汽车应用范围最广的电池形式。方形铝壳锂电池在制造组装过程中,需要大量应用到激光焊接工艺,其中顶盖封口焊缝是方形铝壳电池中尺寸最长、耗时最久的焊缝。

爆点、断焊、凸起、凹焊、针孔、偏移、裂纹、翻边等缺陷类型均可能发生在顶盖焊缝中,高精度的3D视觉检测必不可少。采用SICK RulerX 20 3D相机,可以对微小缺陷实现二维分辨率8μm高度分辨率0.8μm的三维成像。为了全方位覆盖焊缝检测细节,SICK也可以给客户定制RulerXR系列产品作为补充,进一步改善检测效果。

应用选型:
SICK 3D相机 RulerX 20(选配RulerXR)

搭载SICK M30芯片的3D相机X方向像素数2560扫描帧率高达46kHz,在超高速度下轻松实现高精度检测。

应用图示:






电芯密封钉焊接质量检测

应用描述:
在后段工序中,方形电芯会进行两次注液工序。二次注液完成后用焊接进行密封,防止电池使用过程中因碰撞造成电解液泄露。密封钉焊接质量的检测也至关重要。

采用SICK RulerX 20 3D相机可以对微小缺陷实现二维分辨率8μm高度分辨率0.8μm的三维成像。

应用选型:
SICK 3D相机 RulerX 20

搭载SICK M30芯片的3D相机X方向像素数2560扫描帧率高达46kHz,在超高速度下轻松实现高精度检测。

应用图示:



 


 


 

 

电芯壳体表面缺陷检测

应用描述:
为了保证动力电池的安全性,方形电芯铝壳各个表面都需要进行严格的检测。各种凹坑、划痕等,都会对电池的使用造成严重的隐患。

采用SICK RulerXRulerXR系列相机,可以轻松应对各种尺寸范围的检测。RulerX 20 3D相机,可以对微小缺陷实现二维分辨率8μm高度分辨率0.8μm的三维成像;RulerX 70 3D相机,可以对微小缺陷实现二维分辨率30μm高度分辨率3μm的三维成像。在大面检测时,SICK也可以根据特定视野需求提供定制化RulerXR相机,提升检测效率。

应用选型:
SICK3D相机 RulerX 20,RulerX 70,RulerXR 200

搭载SICK M30芯片的3D相机X方向像素数2560扫描帧率高达46kHz,在超高速度下轻松实现高精度检测。

应用图示:




 

3. 模组工艺段

动力电池焊后检测/ Busbar 焊接检测

应用描述:
多个电芯组成电池模组后,需要通过焊接将各个电芯进行汇流焊接,焊接过程中往往会发生以下类型的缺陷
焊圆不完整:局部无焊接轨迹;
漏焊:局部无焊接轨迹;
焊偏:焊接轨迹超出极柱边缘

采用SICK RulerX或者RulerXR系列相机,可以轻松应对该类型的焊接检测。RulerX 70 3D相机,可以对微小缺陷实现二维分辨率30μm高度分辨率3μm的三维成像。在特殊情况下,SICK也可以根据特定需求提供定制化RulerXR相机,提升检测效果。

应用选型:
SICK3D相机RulerX 70/ RulerXR

搭载SICK M30芯片的3D相机X方向像素数2560扫描帧率高达46kHz,在超高速度下轻松实现高精度检测。

应用图示:



 

电池模组全尺寸量测

应用描述:
方形电芯
组装成为电池模组后,需要对模组的全部尺寸进行测量,确保生产合格。需要测量的内容有表面平面度,四角平面度,模组厚度,安装孔高度;模组长宽高尺寸,安装孔尺寸,安装孔孔距等。

电池模组四角的安装孔位相较于上表面下沉一定高度,激光三角原理扫描时会造成遮挡。SICK可以结合遮挡情况和精度需求,对相机和激光光源的夹角进行定制,提供最理想的方案。

应用选型:
SICK3D相机 RulerXR 3302D 10M pixel相机

搭载SICK M30芯片的3D相机X方向像素数2560扫描帧率高达46kHz,在超高速度下轻松实现高精度检测。

应用图示:



 

圆柱电芯电池模组检测

应用描述:
除方形电芯之外,市场上也会使用圆柱电芯给新能源汽车提供动力,比较有代表性的就是特斯拉的Model3。圆柱电池发展时间最长、技术最成熟,并且在散热方面有很大优势,但是成本相对也较高。

圆柱电芯组成动力电池模组后,需要对电池表面平整度进行检测,确保电芯安装到位;同时也需要检测每个位置的电芯有无和安装正反。

采用搭载SICK Ranger3RulerXR定制化3D相机,可以针对不同宽度大小的模组,提供最适配的视野范围,一次性扫描完成快速检测。

应用选型:
SICK3D相机RulerXR 200

搭载SICK M30芯片的3D相机X方向像素数2560扫描帧率高达46kHz,在超高速度下轻松实现高精度检测。

应用图示:



 

4. 下游应用

新能源汽车总装车间电池板表面异物检测

应用描述:
在新能源电池片总装工艺前,检测HVB上是否有杂物(例如:螺栓、螺母、垫片、扳手工具、手套、碎渣物料等),避免金属杂物压入电池引起短路火灾等。

采用SICK分体式Ranger3 3D相机,可以轻松实现电池板表面的三维成像,快速实现应用需求。这是市场上首个电池板3D全自动表面检测系统,西克也可提供整体解决方案,系统兼容多类电池板表面类型。

应用选型:
SICK3D相机Ranger3*6+激光器*3+SIM2500系统解决方案

应用图示:




 

新能源汽车自动换电3D引导

应用描述:
经过复杂的生产工序和严格的质量检测后,动力电池终于应用在了新能源汽车上。这之后仍然有3D视觉的用武之地。在新能源汽车换电时,电池重量大,人工操作费时费力。采用机械手代替人工,3D相机作为眼睛给机械手提供电池的空间坐标,整体流程实现高度自动化


采用SICK TriSpector1060 3D相机,可以轻松实现电池的三维成像,并输出 (X,Y,Z) ,(Rx, Ry, Rz)空间坐标给机械手。TriSpector相机具有超高性价比操作简易快速实现应用需求。

精度实现:± 1mm (X,Y,Z)    ± 0.1º (Rx, Ry, Rz)

应用选型:
SICK3D相机TriSpector1060


应用图示:




在AHTE 2019展会上,SICK带来了机器视觉引导系统、SICK工业生态系统-AppSpace、西克安全类传感器等汽车行业解决方案。


AHTE 2019 | SICK展台精彩
 
作为智能装配与自动化行业盛会,AHTE一直持续聚焦机器视觉新能源汽车开发的升级进步,将集中展示从智能识别,智能检测,智能互联等视觉系统技术应用到整体解决方案,大大提升了新理念汽车行业中的组件性能,为多行业终端用户提供系统集成解决方案的商务平台。
                                             
 文字、图片源自:德国西克SICK

展会预告:

AHTE 上海站 2021.7.7-10,上海
AHTE 深圳站 2021.8.25-27,深圳
AHTE 重庆站 2021.10,重庆
 
参展咨询:
电话:86-21-6468 1300/6468 1550
邮箱:ahte@reedhengjin.com
 
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