新能源產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入“大爭之世”，想要在這條賽道上脫穎而出，提升鋰電池制造過程的競爭力，提高制造的技術(shù)優(yōu)勢和建立制造成本優(yōu)勢是行業(yè)巨頭們共同的選擇。
眾所周知，電芯組裝屬于鋰電池電芯生產(chǎn)的中段環(huán)節(jié)，主要包括卷繞或疊片、極耳焊接、入殼、頂蓋焊、注液、烘烤、氦檢等工序。而卷繞機(jī)和疊片機(jī)作為電芯中段的C位設(shè)備，更是行業(yè)的焦點(diǎn)所在，長期處于競爭狀態(tài)。
疊片是將模切完成的正、負(fù)極片與隔膜間隔堆疊成裸電芯的過程。從優(yōu)勢角度來看，疊片可以提高空間利用率，有利于提升電池的能量密度，解決拐角內(nèi)應(yīng)力不均勻的問題，對電池的安全性也有明顯的改善作用。并且在相同的設(shè)計(jì)條件下，疊片電池的循環(huán)壽命比卷繞高，更容易制造高倍率、大尺寸的電芯。因此，行業(yè)巨頭紛紛加碼疊片這一工藝路線。
目前市場上主流的疊片機(jī)分為：Z字型疊片機(jī)、切疊一體機(jī)、熱復(fù)合疊片機(jī)和卷疊一體機(jī)。由于卷疊一體機(jī)受到國外專利的限制，國內(nèi)鋰電行業(yè)幾乎不予采用。因此多工位切疊一體機(jī)與熱復(fù)合疊片機(jī)逐漸脫穎而出，成為了行業(yè)的優(yōu)先選擇。
其中，切疊一體機(jī)和Z字型疊片機(jī)在面對大尺寸電芯時(shí)還存在一些問題，比如在擺桿或在疊片臺疊片時(shí)，大尺寸的隔膜或正負(fù)極片被拉扯，容易受力不均起皺，影響品質(zhì)。而熱復(fù)合疊片機(jī)同時(shí)集成制片、疊片、熱壓三位一體，高效節(jié)能而且省空間，非常適用于極片尺寸長的，制作高能量密度的大電芯。
過去困擾疊片工藝大批量應(yīng)用的難點(diǎn)主要是生產(chǎn)效率低，速度慢。此外，模切工藝產(chǎn)生的毛刺和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵等問題也影響了疊片工藝的大面積推廣。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前行業(yè)對于生產(chǎn)效率的提升、毛刺檢測以及粉塵處理已經(jīng)有了進(jìn)一步的解決方案。這為疊片工藝的大批量部署創(chuàng)造了較好的條件。
康耐視作為一家成立已有42年的機(jī)器視覺行業(yè)領(lǐng)頭公司，一直致力于為廣大用戶提供有競爭力的機(jī)器視覺解決方案。鋰電行業(yè)龍頭企業(yè)在加速疊片機(jī)技術(shù)迭代的時(shí)候注意到了康耐視的價(jià)值。康耐視在極片表面缺陷檢測、極片尺寸測量、極耳定位、極片定位糾偏、極片對齊度檢測等方面可以提供行業(yè)領(lǐng)先的解決方案。
1、極片表面缺陷檢測
檢測要求：
· 正負(fù)極片缺陷檢測：無漏箔、黑點(diǎn)、白點(diǎn)、暗痕、邊緣掉料、氣泡
· 隔膜缺陷檢測：缺陷類型有皺褶、條紋、刮傷等
· 對齊精度：對齊精度<±0.5mm，視覺單像素分辨率<0.05mm
· 相機(jī)響應(yīng)時(shí)間：<200ms
· 隔膜形態(tài)：較薄，白色有些透明
制作完成的極片需要裁剪成設(shè)計(jì)好的尺寸，才能進(jìn)行堆疊組裝。但在裁剪過程中，易出現(xiàn)漏箔、劃痕、褶皺等情況。有些情況下，如正極片有陶瓷邊，還需單獨(dú)進(jìn)行陶瓷涂層檢測。如果疊片機(jī)采用的是熱復(fù)合工藝，還要再檢測隔膜打折情況，以防隔膜復(fù)合不良而導(dǎo)致極片出現(xiàn)掉粉等情況。
熱復(fù)合疊片機(jī)的主要工序是帶極耳的極片卷與隔膜料卷同時(shí)收放，經(jīng)過張力糾偏后，進(jìn)行熱復(fù)合。在熱復(fù)合前，正負(fù)極片先裁切成單元，放置在上下雙層隔膜上。隨后經(jīng)烘箱，在設(shè)定好的溫度下烘烤。烘烤后的正負(fù)極片與隔膜熱復(fù)合，隨后經(jīng)輥壓，裁切成復(fù)合單元。然后由機(jī)械手將其轉(zhuǎn)移至疊片臺進(jìn)行疊片。疊完后熱壓，再進(jìn)行貼膠。
由此可見，極片的表面既復(fù)雜又脆弱，出現(xiàn)的缺陷細(xì)微各異，且隨機(jī)分布。傳統(tǒng)機(jī)器視覺難以可靠地檢測。而康耐視VisionPro Deep Learning的Red Analyze工具，采用創(chuàng)新的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，只需要少量的極片合格樣本即可完成缺陷檢測學(xué)習(xí)。搭配高圖像分辨率的工業(yè)線掃描相機(jī)，可在高速作業(yè)的疊片機(jī)流水線上采集連續(xù)目標(biāo)圖像，并在線快速檢測出極片和隔膜表面的細(xì)微缺陷，不會受到大小、外觀和位置的影響。
2、極片尺寸測量
極片在裁剪之后，需要對極片的長度、寬度；極耳的寬度、高度、邊距等進(jìn)行測量，只有尺寸一致，后續(xù)進(jìn)行堆疊組裝時(shí)，才能確保對齊沒有誤差。并且由于疊片機(jī)始終是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這無疑給尺寸測量加大了難度。
擁有高精度和高可靠性的康耐視PatMax RedLine工具，能夠在高速運(yùn)行的極片裁切作業(yè)中，對裁切后的極片進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的物體定位。再配合康耐視Findline或LineMax抓邊工具，快速定位邊線的交叉點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)極片裁切后尺寸測量，保證了生產(chǎn)過程中的精度與速度要求。
3、極片定位糾偏
檢測要求：
· 極片位置定位，引導(dǎo)底部平臺將極片調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)位置，抓手到固定位置抓取極片
· 精度要求：CCD定位精度<±0.2mm，重復(fù)檢測精度<±0.05mm
· 相機(jī)響應(yīng)時(shí)間：<200ms
· 備注：速度要求較快，極片在固定高度拍照，機(jī)械手放置極片到平臺時(shí)可能會帶動產(chǎn)品位引起偏差，每次觸發(fā)相機(jī)拍照延時(shí)不一致，導(dǎo)致相機(jī)拍照高度不一致，引起定位偏差
· 示例：極耳定位的速度
在堆疊極片的過程中，需要微米級別的精準(zhǔn)對準(zhǔn)定位，這樣才能正確連接正、負(fù)極片和隔膜。為了順利完成精準(zhǔn)定位，需要抓取極片2-4個(gè)邊角的頂點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行輔助定位，同時(shí)部分疊片機(jī)還需要透過隔離膜抓取極片邊緣抓。由于有隔離膜，且存在多邊情況，邊緣通常對比度較低，尋邊工作難度大。
Smartline智能找邊工具則能輕松解決這個(gè)棘手難題，它是康耐視推出的首個(gè)搭載Cognex Edge Learning技術(shù)(邊緣學(xué)習(xí)技術(shù))的智能解決方案，專為處理具有挑戰(zhàn)性的邊線檢測而設(shè)計(jì)。它將傳統(tǒng)視覺找邊工具的優(yōu)勢與深度學(xué)習(xí)強(qiáng)大的分割能力結(jié)合，以亞像素級別的高精度使用算法，即使是在低對比度和易混淆場景條件下，也能實(shí)現(xiàn)快速且動態(tài)地找邊。
4、疊片后Overhang對齊度檢測
Overhang對齊度檢測是測量極片正負(fù)極，極片與隔膜之間的對齊度，確保電芯隔離膜在正負(fù)兩極之間的延展量足夠，以便在電池膨脹或收縮時(shí)，保證隔離膜不會破裂或產(chǎn)生漏電等問題。同時(shí)還要對極耳翻折、褶皺、破損等缺陷進(jìn)行檢測。
康耐視VisionPro Deep Learning的Green Classify是一款強(qiáng)大的分類工具，只要預(yù)先完成圖像訓(xùn)練模型，即可檢測出極耳是否存在翻折。通過PatMax RedLine工具和LineMax工具的配合，可以獲取待檢測電池的正極和負(fù)極的頂部坐標(biāo)，從而計(jì)算出待檢測電池的Overhang值，提高了生產(chǎn)線的自動化程度和效率。
又快又準(zhǔn)又穩(wěn)定地完成疊片工作一直是所有電池生產(chǎn)商孜孜不倦追求的目標(biāo)。康耐視憑借在鋰電行業(yè)多年的深厚積累，為電池生產(chǎn)商提供了一套行之有效的鋰電池疊片機(jī)視覺檢測解決方案。除了上述在疊片機(jī)上的檢測應(yīng)用外，對于疊片機(jī)的上料、疊片、下料中的其他檢測難題，康耐視解決方案也能將其一網(wǎng)打盡，把好疊片檢測質(zhì)量關(guān)，提升疊片機(jī)提高生產(chǎn)效率，助力電池生產(chǎn)商完美實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)！
