隨著新能源產(chǎn)能的快速增長(zhǎng)，軟包鋰電池作為新一代儲(chǔ)能電源，性能優(yōu)越、應(yīng)用廣泛。但其使用的鋁塑膜外殼材料質(zhì)地較軟，易受損傷，難免會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，部分會(huì)直接影響電池的一致性和安全性，對(duì)電池的安全性能構(gòu)成較為嚴(yán)重的威脅，甚至可能會(huì)引起電池內(nèi)部電解質(zhì)外泄，引發(fā)火災(zāi)等安全事故。因此，相應(yīng)的外觀檢測(cè)技術(shù)水平直接決定著電池產(chǎn)品的品質(zhì)。

相位偏折術(shù)作為軟包電池質(zhì)量檢測(cè)中常用的一種檢測(cè)技術(shù)，在機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)中也發(fā)揮了重要的作用。

01.相位偏折簡(jiǎn)介

結(jié)構(gòu)光是一組由投影裝置和攝像頭組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)用投影裝置投射正弦條紋，將正弦條紋通過(guò)投影設(shè)備投影到物體表面后，利?相機(jī)拍攝條紋受物體調(diào)制的彎曲程度，解調(diào)該彎曲條紋得到相位，再將相位轉(zhuǎn)化為全場(chǎng)的?度。

圖 1 投影格雷碼+相移圖像

為了對(duì)相位進(jìn)行調(diào)整，常用的方案是將相位圖像和格雷碼圖像相結(jié)合。假設(shè)投射條紋圖像光強(qiáng)是標(biāo)準(zhǔn)正弦分布，則其光強(qiáng)分布函數(shù)為：

如果采用常用的四步相移的方案，則有投射分別為：

因此可得相位為：圖片 。獲得相位后，根據(jù)格雷碼可以獲得絕對(duì)相位：圖片 ，其中k為相位所在的周期。獲得相位后，可以根據(jù)標(biāo)定關(guān)系，獲得相位-高度關(guān)系，從而獲得物體的表面形貌。

此外，也可以只利用相位，估計(jì)物體表面的法向量，根據(jù)法向量獲得表面的X方向和Y方向的梯度信息，從而用于表面的缺陷檢測(cè)。

02.軟包電池檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

相位偏折對(duì)于低對(duì)比度、高反光、有一定凹凸變化的場(chǎng)景，有較好的檢測(cè)效果。

整個(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)線掃相機(jī)構(gòu)成，分別拍攝上表面和下表面。上下相機(jī)分別配置一個(gè)在X方向和Y方向可以投射正弦條紋的光源。

圖 2 硬件結(jié)構(gòu)示意圖

圖 3 拍攝效果圖

03.檢測(cè)需求

主要檢測(cè)6類(lèi)缺陷：凸點(diǎn)、凹點(diǎn)、褶皺、劃痕、線性凸起、極片折角。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 缺陷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

04.檢測(cè)方案

本項(xiàng)目采用深度學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)圖像處理相結(jié)合的方案進(jìn)行解決，傳統(tǒng)圖像處理，利用華漢偉業(yè)自研的“瑕疵工具”進(jìn)行缺陷量判定求解。

深度學(xué)習(xí)采用基于圖像流的圖像特征融合方案進(jìn)行語(yǔ)義分割。分別將漫反射圖像、形狀圖像、光澤比等多張圖像輸入到CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行特征的抽取，然后將各個(gè)圖像獲取的特征輸入到RNN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行特征的融合，最后基于融合特征獲得缺陷檢測(cè)結(jié)果。

基于傳統(tǒng)方法和深度學(xué)習(xí)融合的方法，軟包電池檢測(cè)準(zhǔn)確率＞98.5%，過(guò)殺率＜2%，漏殺率＜0.2%。

圖 4 檢測(cè)效果示意圖

05.項(xiàng)目總結(jié)

相位偏折術(shù)在機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)中，可通過(guò)1次拍攝，生成符合用途的8張圖像，并可進(jìn)一步相位偏折術(shù)融合成多種類(lèi)型圖片，能準(zhǔn)確提取其高度變化的部分，讓瑕疵更加清晰呈現(xiàn)。華漢偉業(yè)不僅將其應(yīng)用在軟包電池的外觀檢測(cè)上，同時(shí)在鋰電行業(yè)制片、電芯、模組PACK全工序段的工藝流程中實(shí)現(xiàn)了批量化應(yīng)用部署，在3C行業(yè)中五金零部件外觀檢測(cè)、汽車(chē)行業(yè)中汽車(chē)表面檢測(cè)上及玻璃外觀缺陷檢測(cè)、高反光低對(duì)比度等場(chǎng)景均有應(yīng)用，獲得到了行業(yè)客戶的廣泛好評(píng)。

當(dāng)前，華漢偉業(yè)擁有2D、2.5D、3D、AI和線掃全系完善的產(chǎn)品布局及全方位的AOI解決方案。憑借完備的底層算法與差異化的解決方案能力，突破了鋰電、3C、半導(dǎo)體等行業(yè)中復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜檢測(cè)難點(diǎn)，在未來(lái)，華漢偉業(yè)將會(huì)持續(xù)深耕機(jī)器視覺(jué)行業(yè)，創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，助力智能制造。