机器视觉在锂电池电极片表面缺陷检测中的应用！

锂电池与其他类型的蓄电池的区别在于其使用的电极材料含有的主要金属元素为锂元素。锂电池按照电极材料的不同可分为:锂金属电池和锂离子电池。

两者主要的区别在于:前者的电极材料为金属态的锂，后者的电极材料则是嵌锂化合物即锂离子在嵌入基体上发生嵌入反应所形成的一种复合物。

由于锂金属电池存在无法多次使用或者多次使用会有安全隐患等缺点，即多次充放电会导致电池实际容量大幅降低，甚至会导致电池内部产生短路的情况，所以目前在人们实际日常生活中大范围使用的都是锂离子电池，通常人们简称其为锂电池。

锂电池结构图

锂电池电极片作为锂电池最为核心的部件，其表面如果存在缺陷，则会给锂电池的性能和使用寿命带来不同程度的影响，更有甚者，会带来安全隐患，所以在锂电池实际工业生产过程中对电极片表面进行缺陷检测是十分必要的。

而传统的人工检测方法费时费力，检测效率低，而且还极容易出现缺陷漏检与误检的情况，基于机器视觉的锂电池电极片表面缺陷自动在线检测方案以替代人工检测。

锂电池极片表面采用人工检测是正负极片表面瑕疵的传统检测方法抽检率低、准确性不高、实时性差、效率低、劳动强度大、受人工经验和主观因素的影响大，而基于CCD机器视觉的检测方法可以很大程度上克服以上这些弊端。

锂电极片表面瑕疵检测时机器视觉技术解决问题的一种，就是利用计算机视觉模拟人类视觉的功能，从具体的实物进行图象的采集处理、计算、最终进行实际检测、控制和应用。锂电极片的表面瑕疵检测是机器视觉检测的一个重要部分，其检测的准确程度直接会影响产品最终的质量优劣。由于使用人工检测的方法早已不能满足生产和现代工艺生产制造的需求，而利用机器视觉检测很好地克服了这一点，CCD表面瑕疵检测系统的广泛应用促进了企业工厂产品高质量的生产与制造业智能自动化的发展。CCD 检测出明显不良点的最小面积为 0.2x0.2mm，误判及漏判的比例不大于0.5%。

在锂电极片表面瑕疵检测中即锂电检片机中选择合适的工业相机是非常重要的，工业相机再锂电极片表面瑕疵检测中是非常重要的一个关键部件，工业相机的选择不仅直接决定所采集图像的分辨率，图像的质量清晰度，同时会决定整个检片机的工作效率。分辨率指的是每次采集图像的像素的点数，分辨率在一定意义上决定了检测极片表面质量的精度能达到多少，如果要求的精度高，需要选用高清工业相机，分辨率可以直接换算成像素，比如一个工业相机的分辨率是1280x1024px,那边这款工业相机的像素就是1280x1024=1310720个像素，也就是通常我们所说的130万像素。

目前对于极片的缺陷检测，国内生产厂家有些使用传统的人工检测，受工人主观因素的影响，检测效率低下，出现漏检，使不合格的极片流向下道工序。基于机器视觉和数字图像处理技术的极片缺陷自动化检测由于高效率、高速度，已经逐步取代人工检测。

超音速人工智能科技股份有限公司成立于2010年，工信部锂离子电池安全标准特别工作组成员单位， 12年聚焦锂电池智能制造行业，为锂电池厂及设备厂等客户提供基于机器视觉智能化设备和系统完整解决方案。2022年完成半导体封装缺陷检测样机，规划在未来向IC封测、IGBT、晶圆检测、引线框架等半导体行业视觉缺陷检测延伸，帮助客户提高生产和质检效率、降低成本和质量损失。

传统人工检测：

1、人眼观察时检测数量能达到15m/min；2、4~5位工人进行一台设备生产检测，成本高；3、由于身体结构，受主观因素影响，无法长时间集中注意力进行工作。

用人市场的现状：

1、50%的复工率表明人力需求季节性强、流动率高；2、工人工资不断上涨，底薪已从1500元增长到2200元，增幅达48%；3、员工作业内容单一重复、工作条件差，每人每天重复同一动作约1,000次，流动性高；4、国内老龄化加剧、19年60岁及以上人口总数为25388万人，占18.1%。

锂电池CCD检测设备的检测内容：

在实际工业生产中，锂离子电池的生产过程主要可分为三大阶段:电极片生产阶段，电芯制作阶段和电池测试与组装阶段，而每一阶段又包含多道工艺步骤。

电极片生产阶段处于锂离子电池整个生产过程的第一阶段，该阶段主要是生产制造出安全可靠的锂离子电池正、负电极片，以便后续的锂电池生产。若该阶段的生产出现了问题，则会直接影响后续的锂离子电池生产阶段，从而影响最终生产出的锂离子电池的性能和使用寿命。

锂电池极片由三层式复合材料构成， 其中间层主体是金属箔材，上下两层主要以活性颗粒物质、粘结试剂和导电试齐利等多种材料混合而成。作为锂电池的核心元件之一，极片生产工艺较为复态杂，主要由五道连续的工序组成，分别是浆料搅拌、浆料涂覆、极片干燥、极片混压、极片分切，其中任何一个步骤出现问题都会使生产出的电极片产生缺陷。

锂电池电极片是锂离子电池的核心部件，如果锂离子电池电极片表面存在缺陷，则会根据缺陷的位置、种类、大小和数量给锂离子电池的性能和使用寿命带来不同程度的影响，更有甚者，会导致电池在使用的过程发生爆炸，带来安全隐患。

锂电池电极片整个的生产工艺流程是十分复杂的，每一道工艺步骤都有严格的要求，任何一道工艺步骤出现问题，都有可能导致生产出的电极片存在各种各样的缺陷，从而影响后续生产出的锂离子电池的质量。根据对采集到的实际工业生产中锂电池电极片表面图像的分析，本文将常见的锂电池电极片表面存在的缺陷分为五类，分别为金属泄露、脱碳、气泡、条痕和颗粒。

基于机器视觉锂电池极片缺陷检测，系统通过高亮工业相机识别极片的图像特征，并分析计算极片缺陷的特征信息，判断产品是否符合要求。同时对应输出OK或NG信号，异常时给出异常信号。并在工控机存储不合格产品图片，可保存检测数据，供历史数据查询。