2021的鋰電池市場太熱了。根據工業(yè)和信息化部2021年度上半年電池行業(yè)經濟運行情況，截至六月，全國電池制造業(yè)的鋰離子電池產量為106億9000萬，同比增長44.1%。僅6月份，全國鋰離子電池產量就達到20.3億塊，同比增長21.2%。2021上半年，規(guī)模以上電池制造企業(yè)的營業(yè)收入為4908億6000萬元，同比增長53.9%，利潤總額259億6000萬元，同比增長108.2%，增長勢頭強勁，加快了企業(yè)布局。9月13日，寧德時報宣布將投資約135億元，在宜春新建寧德時報鋰電池生產基地項目。16日，廈門鎢新能宣布將投資不低于100億元建設鋰離子正極材料項目。同日，富能科技表示，將增加12gwh動力電池的年產能，但不超過52億元。

市場的活力不僅體現在新能源汽車行業(yè)的快速增長上，還推動了整個鋰電池產業(yè)鏈的增長。在鋰電池生產、質檢、運輸、應用等領域，新的增長點開始出現。

基于機器視覺的鋰電池制造

在結構上，鋰電池的制造非常簡單-電池的陰極（帶正電）和陽極（帶負電）電極片交替堆疊，每層由隔膜隔開，在電極片之間可注入液體或固體電解質。

但實際生產過程相當復雜和敏感。電極的鍍層厚度對電池的性能乃至穩(wěn)定性有很大的影響。特別是在大規(guī)模生產模式下，電池材料、電池芯和包裝中的任何劃痕、暴露箔、氣泡、褶皺、黑點、亮點、落料等缺陷都將嚴重影響鋰電池產品的性能和質量。如何快速地對鋰電池的各個生產過程進行逐層質量檢測，已成為鋰電池高效生產的關鍵環(huán)節(jié)。在這方面，機器視覺改變了鋰電池的生產模式，檢測效率高、檢測精度高、超穩(wěn)定性好，成為鋰電池生產和組裝的標準配置。

目前，對于鋰電池生產過程中的隔膜、涂層、軋制、分切、模切、纏繞、層壓等工序，主要機器視覺供應商提供了尺寸檢測、對準檢測、外觀缺陷檢測等解決方案，位置校正和偏差校正閉環(huán)控制。不同的是，在每個檢測環(huán)節(jié)，有的企業(yè)采用新技術，有的采用最新算法。每一種都有其獨特的差異，但歸根結底，它離不開機器視覺的四個核心——識別、測量、定位和檢測。

例如，在極片涂覆后和烘烤前，在線實時檢測涂層寬度，及時提供測量數據，并實時校正涂層寬度；切割前，檢查極片外觀是否有缺陷。切片后在線檢測尺寸；模切后，機器視覺將識別桿件的外觀和尺寸進行檢查，并及時消除不合格品；在繞線過程中，需要實時檢測陽極片和陰極片之間、at9和同一圓內的上下隔膜之間以及裸芯相鄰圓之間的邊緣對齊情況，在線計算極片、隔膜和參考位置之間的偏差，并反饋糾偏信號，實現對進給位置的閉環(huán)糾偏控制。

三維視覺技術突破了傳統(tǒng)機器視覺

的局限性，因為傳統(tǒng)機器視覺在拍攝圖像并通過算法識別后測量相應的數據。單臺攝像機的2D機器視覺無法獲得物體的空間坐標信息，因此不支持形狀相關的測量，例如物體平面度、表面角度、體積或相同顏色物體之間的區(qū)別特征。此外，二維視覺測量對象的對比度過于依賴于光源和顏色/灰度變化，測量精度容易受到設備、光源、算法、檢測環(huán)境等因素的影響。為此，一些企業(yè)引入了三維機器視覺，拓寬了機器視覺的應用領域和測量精度。目前，市場上有四種主流三維視覺技術：雙目視覺、TOF、三維結構光和激光三角測量。

雙目視覺：目前是一個相對廣泛的三維視覺系統(tǒng)。兩臺以上攝像機同時工作，從不同角度獲取感知圖像，并通過三角測量原理計算圖像的視差，獲得場景的三維信息。它具有響應速度快、軟件簡單、識別距離遠的特點，不需要獲取和分析灰度圖像，不受外部光源表面特性的影響。雙目技術原理簡單，不需要使用特殊的發(fā)射機和接收機，具有實現靈活、成本低等優(yōu)點。適用于生產現場的在線、產品檢測和質量控制。然而，雙目技術的缺點是算法復雜，計算量大，不適合在光線惡劣的環(huán)境中使用。

TOF飛行時間成像技術：其原理是連續(xù)向目標發(fā)送光脈沖，通過傳感器接收目標返回的光，并計算光脈沖的飛行時間以獲得目標距離。由于TOF直接根據公式輸出深度信息，具有響應速度快、軟件簡單、識別距離遠的特點，不需要獲取和分析灰度圖像，因此不受外部光源表面特性的影響。然而，TOF技術也存在著分辨率低、成像精度低、成本高等缺點。

3D結構光：使用光源投射一束結構光（具有特定結構的光，如黑白）。被測物體表面的條紋、斑點和形狀會對不同的光譜產生不同的反射效果。通過該算法，可以計算出物體的距離、形狀、大小等信息，得到物體的三維圖像。三維結構光技術不需要以非常精確的時間延遲進行測量，而且解決了雙目視覺中的匹配計算，該方法具有計算簡單、測量精度高等優(yōu)點。弱光環(huán)境下，無明顯紋理和形狀變化的表面也可精確測量。

激光三角測量：與三維結構光技術類似，不同之處在于通常使用激光作為光源，使用CCD（電荷耦合器件）相機作為探測器具有精度高、速度快、成本低等優(yōu)點。然而，由于激光的聚束效應，激光三角測量更適合于近距離測量。

技術集成使機器視覺“識別更準確”

獨特的3D機器視覺測量方案也為鋰電池制造商帶來了更多選擇。例如，在傳統(tǒng)的機器視覺應用中，在鋰電池的涂裝、軋制、分切、模切等過程中，經常使用線陣攝像機檢測正負極板/膜片的表面缺陷，對生產線速度有一定的要求，檢測精度和系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。除了升級到4K攝像機以提高檢測精度外，3D結構光和激光三角測量的加入提供了一種新的高速高精度檢測方案。

以鋰電池焊接缺陷檢測為例。激光束經過一組透鏡放大和拉伸，形成一條激光線，投射到被測物體的表面上。光學系統(tǒng)利用沙姆定律將激光線的漫反射投影到傳感器上，然后根據不同的投影位置和三角測量原理計算出物體輪廓面的長度、寬度和高度。通過處理三維等高線圖，檢測焊縫缺陷、缺陷尺寸和深度。