靈西機器人雷宇：視覺(jué)檢測技術(shù)在鋰電表面檢測領(lǐng)域的創(chuàng )新應用
雷宇：大家好，下面由我為大家介紹一下杭州靈西在鋰電行業(yè)視覺(jué)應用的一些探索，主要還是在3D視覺(jué)這一塊，杭州靈西是一家以3D視覺(jué)技術(shù)產(chǎn)品和解決方案為主開(kāi)展業(yè)務(wù)的公司。
為了更好為鋰電行業(yè)在視覺(jué)方面提供價(jià)值，我們首先要做的事情是充分貼合行業(yè)，我們要去了解學(xué)習行業(yè)的視覺(jué)需求這一塊的現狀，以及未來(lái)的發(fā)展趨勢。
我們就以鋰電工藝設備這一塊顆粒度來(lái)展開(kāi)，簡(jiǎn)單描述一下視覺(jué)在鋰電行業(yè)應用的現狀和機會(huì )點(diǎn)。主要分為兩塊：電芯、模組和PACK，以電芯這一塊做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。
電芯的生產(chǎn)上分三段，第一段是正負極材料，第二段是裝配，第三段是化成分容。
第一段整個(gè)在粉料系統到膜切，整個(gè)生產(chǎn)設備的自動(dòng)化工藝水平很高。第二個(gè)從視覺(jué)的角度，視覺(jué)的應用主要是檢測和測量，以2D視覺(jué)為主，而且滲透率已經(jīng)很高。中段和前段比有什么樣的差別?主要體現在3D視覺(jué)應用的開(kāi)始發(fā)生，比如說(shuō)焊接，因為有頂蓋焊，焊縫的檢測2D來(lái)講有一定的局限性，3D視覺(jué)檢測在焊縫這一塊的應用就凸顯出來(lái)。還有疊片，疊片的時(shí)候會(huì )產(chǎn)生毛刺，絕緣隔膜厚度在10微米，一旦刺穿之后對電芯的質(zhì)量有很大的影響，所以在這一塊產(chǎn)生了一個(gè)需求，跟3D相關(guān)，怎么樣能夠非常高精度檢出10微米，這是一個(gè)精度要求。第二個(gè)是速度，疊片機非?？?，在那么短的時(shí)間內要去拍攝，通過(guò)算法的處理檢出，一個(gè)是精度，一個(gè)是速度，提出了很高的要求。
視覺(jué)檢測技術(shù)在鋰電表面檢測領(lǐng)域的創(chuàng )新應用，后段這一塊主要是化成分容，視覺(jué)檢測的需求主要是表面檢測，視覺(jué)檢測這一塊目前絕大多數還是人工目檢，在必要檢測環(huán)節的自動(dòng)化水平和滲透率并不高。從需求的技術(shù)角度來(lái)講這一塊不僅僅是2D、3D，更多要融合所有的視覺(jué)檢測硬件和軟件的技術(shù)，而且它體現出專(zhuān)機形態(tài)，在前道和中道的時(shí)候以視覺(jué)模塊集成在工藝設備，第三段是完全為視覺(jué)服務(wù)的表面檢測，同時(shí)在最后組盤(pán)的時(shí)候會(huì )用到一些人工。
總體來(lái)看結合電芯生產(chǎn)的工藝環(huán)節，自動(dòng)化水平、視覺(jué)滲透率的情況，包括現在視覺(jué)解決方案的成熟度是否能夠很好滿(mǎn)足檢測需求，再結合杭州靈西自身的特點(diǎn)，我們相對來(lái)說(shuō)專(zhuān)注在電芯的后段化成分容的檢測以及部分的定位引導。
第一個(gè)產(chǎn)品電芯的藍膜檢測，在包藍膜機之后，分檔機之前，核心目的是做外觀(guān)檢，一般來(lái)講幾個(gè)核心的指標，過(guò)殺、漏殺和節拍，對于方殼電池來(lái)講，關(guān)鍵是漏殺率，為了把最核心的兩個(gè)檢測指標做到，我們要做很重要的工作，第一個(gè)要知道缺陷的類(lèi)型，在缺陷上要進(jìn)行徹底的研究和了解，第一個(gè)是缺陷的完備性和獨立性，有哪些缺陷，是一個(gè)全集，而且每一個(gè)要相對獨立，為了做這個(gè)事情要根據缺陷所產(chǎn)生的位置，對于方殼電芯有6個(gè)面12個(gè)棱，不同的區域有不同的缺陷類(lèi)型，有的是通用，有的是個(gè)性化存在的。第三個(gè)要結合缺陷產(chǎn)生的原因所謂的歸因以及后處理，這一塊不同的缺陷處理方式跟容忍度是不一樣的，主要是兩個(gè)方面。
第一個(gè)是從外觀(guān)賣(mài)相看起來(lái)是不是非常好，沒(méi)有瑕疵，這一塊相對來(lái)講還是有一定的容忍度。第二個(gè)方面很重要是安全，如果有一些缺陷直接影響安全，導致安全隱患，是絕對不能允許的。通過(guò)這些維度，我們把缺陷進(jìn)行詳實(shí)的分類(lèi)。
我們也在產(chǎn)線(xiàn)采了一些樣，實(shí)際發(fā)生不同缺陷的頻率，不是所有的缺陷發(fā)生的頻率都是一樣的，從這一塊我們可以看到，發(fā)生比較多的氣泡、褶皺等等，還有發(fā)現頻率比較小的，膜內的異物等等，通過(guò)這樣的一個(gè)實(shí)際的采樣我們知道解決的方向第一個(gè)是大量出現的瑕疵要解決掉，否則良率要求達不到，另外是非常剛性的影響到產(chǎn)品安全性的缺陷是不能放過(guò)的，這是我們接下來(lái)在視覺(jué)方向解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
簡(jiǎn)單看一下缺陷的例子，在不同的部位、不同的呈現方式，左邊這邊是方殼電池上有一個(gè)防爆閥防爆閥上面有一個(gè)PP膜，缺陷到底是在防爆閥上還是在PP膜這個(gè)要靠視覺(jué)的硬件和算法解決，包括中間莫膜不平整是氣泡還是顆粒，還有包藍膜的時(shí)候本身有一些工藝有折痕怎么把正常的折痕替掉，同時(shí)又不把區域一塊產(chǎn)生的瑕疵屏蔽掉。
針對缺陷的特點(diǎn)我們在這個(gè)案例上核心的技術(shù)還是用2.5D，是自研的，好處是將自研的硬件和自身的軟件結合在一起，更能結合實(shí)際生活中的缺陷項進(jìn)行相應的攻克和解決，我們剛開(kāi)始做這個(gè)項目的時(shí)候藍膜的缺陷項可能30多項，到現場(chǎng)仔細去做這個(gè)事情的時(shí)候后面通過(guò)新增和細分有50多項，通過(guò)資源的技術(shù)的融合能夠比較好的解決。這個(gè)是包藍膜之前注液之后在注液孔一個(gè)殼身會(huì )有電解液，它的瑕疵的重點(diǎn)和藍膜就發(fā)生了變化。另外裸殼本身是比較薄的，這個(gè)時(shí)候劃傷劃痕的深度對安全性顯得異常重要，在這個(gè)裸殼的外觀(guān)檢測上我們不僅用2.5D也引入3D判斷距離的關(guān)系，高度的關(guān)系，更好去對它特有的瑕疵進(jìn)行識別。
還有一個(gè)例子，小圓柱1821，核心也是檢測缺陷項，相對來(lái)說(shuō)集成度要求、速度要求比較高，200PPM，不光要檢，還要從分選盒里面把電池弄出來(lái)，還要去檢測、掃碼、綁定、裝盒，相對來(lái)設備的集成度比較高。200PPM要0.5秒檢測一個(gè)電池，整體的集成化程度包括機械、電器、視覺(jué)系統、軟件系統的要求會(huì )上升很多。
從缺陷角度來(lái)講也有一些特點(diǎn)，因為它不是鋁殼可能會(huì )生銹，生銹分幾個(gè)階段，第一、第二、第三階段，第三階段就是人眼可見(jiàn)非常明顯的銹斑，第二階段是明顯的放緩，第一階段很難分別是非常淺的泛黃的顏色，如果電池生銹在第一階段往往會(huì )在2-3個(gè)月之后往第二階段、第三階段演進(jìn)，當我們出貨的時(shí)候人工目檢覺(jué)得還可以，真的到客戶(hù)那里，當客戶(hù)2、3個(gè)月開(kāi)始用的時(shí)候產(chǎn)生了很明顯的銹斑，這個(gè)事情是很難接受的，所以挑戰就變成怎么在第一階段把生銹這個(gè)事情檢測出來(lái)。我們也是將3D、2D、2.5D進(jìn)行融合加上深度學(xué)習的算法解決一系列的相應檢測項的要求。
還有一些是在載具上，鋰電池在裝配之后做成成品電芯要放在料框里面，它為了換型可能自身里面會(huì )有一些電片，也包括料框作為載具長(cháng)時(shí)間使用的情況下它的尺寸會(huì )發(fā)生變化對機械臂放這個(gè)東西會(huì )產(chǎn)生磕碰的影響，對于載具的尺寸和附件的有無(wú)要進(jìn)行檢測。
最后裝盒，不是所有的鋰電池廠(chǎng)都是通過(guò)自動(dòng)化設備，很多還是人在往里面放，這一塊不是檢測，是3D視覺(jué)定位引導的作用，拍到泡沫箱尺寸給到引導機械臂進(jìn)行裝。
之所以在電芯的后道靈西能做嘗試，我們是以3D視覺(jué)的技術(shù)產(chǎn)品和解決方案主線(xiàn)展開(kāi)的，剛才的解決方案之所以能夠去探索，還是來(lái)自于核心的技術(shù)和產(chǎn)品，產(chǎn)品這一塊硬件主要是自研的一系列2D產(chǎn)品、2.5D、3D，左邊兩個(gè)主要適用于檢測，后面三個(gè)適用定位引導用的，DLP激光的3D顯示。
另外一塊是軟件，光有硬件到應用的時(shí)候其實(shí)是會(huì )涉及到算法、控制等一系列的問(wèn)題，所以我們自研的軟件平臺主要分四大部分，第一個(gè)是算法，第二個(gè)是深度學(xué)習，第三個(gè)是機器人控制，第四個(gè)是檢測平臺，結合剛才四塊的軟件產(chǎn)品結合之前的硬件系列組成了底層以產(chǎn)品包括技術(shù)的靈西自身的競爭力。
這個(gè)是檢測平臺的一個(gè)小例子，左邊是檢測效果和瑕疵的一個(gè)展示，里面可以做很多的切換，中間是對檢測缺陷分類(lèi)統計以及閉環(huán)將這些數據反饋到生產(chǎn)人員，幫助我們去看某段時(shí)間某類(lèi)下次產(chǎn)生，去對前序產(chǎn)生瑕疵的工藝設備進(jìn)行提示。
第三塊是配置頁(yè)面，不同的鋰電廠(chǎng)商對缺陷類(lèi)型的要求不同，而且同一缺陷能接受的程度范圍不同，我們可以自己配置配方，加或者減缺陷項以及每個(gè)缺陷項高度、面積、長(cháng)度數量的配置和定義，相對來(lái)說(shuō)會(huì )比較方便用于維護。
關(guān)于視覺(jué)集成這一塊主要是在五方面做標準化的工作，本身的設備根據產(chǎn)線(xiàn)的情況做一些不同類(lèi)型，只通型、側裝型、離線(xiàn)型，第二個(gè)根據生產(chǎn)使用的方便做友好的設計，整個(gè)操作流程更加友好。柔性，包括電芯換型包括缺陷項目本身進(jìn)行重新的配方調試，同一鋰電廠(chǎng)對不同的客戶(hù)也不一樣，最后是做模塊化標準化的事情，包括交付層面的安裝、調試，包括更細的各個(gè)功能塊，核心是為了能夠更方便迭代，更好去快速交付。
在檢測設備這一塊，我們還是堅持三個(gè)方向持續工作，第一個(gè)是視覺(jué)本身檢出的效果，這一塊會(huì )繼續打磨，包括硬件系列的迭代，軟件平臺算法的深化，第二塊做數據上的積累和數據價(jià)值的挖掘，給到廠(chǎng)商更好去提供一些為前序工藝賦能的洞見(jiàn)。第三塊數智化將檢出和處理這個(gè)事情融在一起，作很多的檢出之后要做處理，如果檢出加上后處理一塊能解決掉，這個(gè)事情真正實(shí)現了對自動(dòng)化水平和一致性要求提升很有幫助，我們會(huì )結合自身力控的技術(shù)做一些后處理，包括電解液擦試包括撕藍膜的嘗試。
最后介紹一下公司，是一個(gè)創(chuàng )業(yè)團隊，2007年在杭州成立，主要的核心團隊是北大的一幫同學(xué)，有搞技術(shù)、市場(chǎng)、運營(yíng)，主要是這么一幫同學(xué)。作為視覺(jué)廠(chǎng)商我們在鋰電行業(yè)有很大的應用的空間，提供價(jià)值的機會(huì )，核心的底層還是把硬件、軟件、通用平臺做好，去適配更多的行業(yè)。這是融資的一些情況，這個(gè)是我們做過(guò)的一些客戶(hù)，終端業(yè)主和一些集成商，謝謝大家!
以上為演講速記，內容未經(jīng)演講者審閱。
相關(guān)閱讀：
驗證碼：
