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深度解读|扁线电机焊点外观检测4大难题,如何破解?

日期:2023-08-23 来源:OB体育科技
产品越是精密,质量要求就越高,品质检测的难度也越高,作为电动汽车电机的重要技术路线,高集成化的扁线电机在检测方面尤为严苛。

 

下面,就通过某全球知名汽车核心零部件制造企业的实际案例,解读如何运用智能光学检测技术,破解扁线电机定子焊点外观缺陷检测难题。

 

 

01
背景分析
高集成化让扁线电机的检测要求更严苛

 

短短十来年,电动汽车的动力性、经济性、舒适性、安全性、可靠性、耐久性等都有了长足进步,但市场随之也对核心零部件提出了更高的要求,体积更小、结构更紧凑、功率密度更高的扁线电机,就势成为未来电机的一种重要技术路线。

 

相对于其它电机,扁线电机的集成化程度更高,对组件的工艺、精度和质量要求也更高,这种需求压力传递到品质检测环节,迫使检测在速度、精度、准确度、稳定性等方面达到相匹配的水平,才能保障电机的质量与生产效率。

 

再加上扁线电机定子绕组方式工艺复杂,存在很多焊接难点,可能会导致种类繁多的焊接缺陷,如焊偏、焊漏、焊炸、烧伤、焊缝鼓包、焊缝凸起、焊点焊面的完整度不足等等。

 

这些因素,让定子焊点外观缺陷检测面临着诸多挑战。

 

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扁线电机构成图

 

 

02
项目挑战
详解扁线电机焊点外观检测的4大难题

 

扁线电机定子的焊接工艺复杂,焊接难点与缺陷皆繁多,而这家制造企业又历来追求全球业内最严格的品质检测。这种双重压力,使该扁线电机焊点外观检测项目面临着4大难题:

 

① 焊点数量极其多,检测覆盖范围非常广,稳定而全面检查难度高:

 

扁线电机定子焊点的层数、位置和数量很多,比如一台8层Hairpin绕组型式电机,如果是48个槽,平均每个槽4+个焊点的话,那总共就有192+个焊点,且每个焊点又有不同的面。要保证检测效率,就需相机一次性快速而全面地覆盖检测所有焊点和焊面,这对相机的视野范围、成像效果和光源打光要求都极高。

 

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扁线电机定子外观

 

② 缺陷种类多,传统方式难以稳准全检多种缺陷,漏检率、误判率高:

 

扁线电机定子的焊接缺陷类型繁多,检测内容包括焊漏、焊偏、焊炸、烧伤、焊缝鼓包、焊缝凸起、焊点熔深高度、焊面的完整度不足、焊接点尺寸不合格(焊珠过大、过小、不饱满)等,传统人工检查或检具难以一次全检所有缺陷类型,导致漏检率、误判率、复查率居高不下。

 

深度解读|扁线电机焊点外观检测4大难题,如何破解?_samsuncn.com扁线电机定子焊点外观缺陷(部分)

 

③ 扁线电机线体生产速度快,传统检测方式难以适配产能和效率要求:

 

扁线电机的自动生产线,对产能和效率的要求很高,一般达到120s/pcs~90s/pcs。“检测”不仅要达到相应的产能和效率目标,还要深度嵌入线体、具有实时性,能及时在生产过程中预防问题、发现问题、解决问题。这对检测设备的自动化、智能化和算法设计都提出了更高的要求,而传统检测方式,不仅在质量标准方面难达标,更是难以达到自动生产线的效率要求。

 

④ 扁线电机的焊点一致性差,良品判断困难:

 

扁线电机无论采用激光焊接工艺还是采用TIG焊接工艺,都在焊点外形轮廓等方面难以避免一致性差、判定标准不一等行业难题,且传统机器视觉检测方式,一般相机安装在被测物上方,自上而下处于圆心位置,焊点周围的成像容易产生畸变,导致焊点合格标准的判定变得愈发困难。

 

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定子焊点外观检测要考虑焊点表面、焊点深度、焊点间距等问题

 

 

03
解决方案
高速、高精、多维成像光学+AI算法

 

经过综合分析检测场景、难点与需求,OB体育科技为该汽车核心零部件制造企业,针对性地搭建了一套智能化光学全检解决方案

 

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智能光学检测设备外观示意图

 

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智能光学检测设备内观示意图

 

硬件方案
 
 
 
  1. 硬件系统主要由工业CCD相机+高精密线激光+定制FA镜头+定制光源+高精度运动模组+运动伺服+马达等组成。高配置光学与运动等硬件组件,只为实现高精密检测的目的。

     

  2. 图像采集采用线激光与CCD相机结合的方式,且设置正面、侧面多个拍摄视角,实现2D&3D多维成像。顶部拍摄检测焊点正面覆盖面积与饱和度,侧面拍摄检测焊点侧面熔深高度与饱和度,成像覆盖面广,可有效去除死角情况,解决成像畸变、漏检缺陷类别等问题。

  3. 采用产品旋转+相机飞拍技术,相机在被测物运动过程中快速、连续、精准拍照,被测物不需要停留。

 

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相机工位示意图

 

软件方案
 
 
 
  1. 机器视觉算法软件:检测算法由传统算法+逻辑算法+AI算法组成,包括2D&3D视觉算法、深度学习算法、图像采集算法、信号管理算法、运动控制算法等,具有在线实时数据采集、公差自由设定、自动判断OK/NG等功能,通过算法管控,精准而高效地判定缺陷类型。

     

  2. 慧视质检分析平台:平台自动收集检测设备的检测数据,以SPC分析为基础,实时监控生产过程,科学区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动,对异常趋势给出告警,以便管理人员及时采取措施,消除异常,有效预防、预警、预测与控制,全流程质量管理。

 

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软件界面成像与判定(部分)  
 
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质检平台缺陷数控制图(示意)

04
方案优势
功能全面、快稳精准,自动化+智能化+可视化
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智能光学检测设备检测步骤示意图(部分)
 
  • 功能全面,覆盖范围广

 

①检测全面:一次全检多种缺陷类别,几乎可检测所有焊点外观缺陷类别。
②多维推断:综合多角度拍摄数据,AI多维度联合判断,极限达致零漏检。
③功能丰富:检测判断、统计报表、数据管理、数据追溯与工艺分析等功能集成一体。
④算法丰富:融合2D与3D算法、传统算法和AI算法,丰富检测算法应对不同功能需求。
⑤通用性强:一机多用,可应用于各类定子焊点的检测,且只需更换治具,即可实现对各种不同产品的检测。

 

  • 高精度、高速度、高准度、高稳定性

 

①高精光学:对于技术能力可做到±0.01mm以下级别精度的OB体育科技来说,轻松达到该司±0.1mm级要求。
②高速光学:飞拍技术提升300%拍摄速度,高效检测匹配高效线体。
③准确性高:判定标准统一,判定稳定,焊点检测准确性可达99.99%,避免资源损耗与返工复检。
④稳定性高:设备可以持续性检测,24H不间断运行,故障率<0.1%。

 

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快速全检,稳定高效

  • 自动化,智能化,可视化管理

 

在线检测,数据可追溯,实时分析,全程可视化管理,自动生成各种统计报表图表,方便客户进行质量管理。
质检分析平台以SPC智能分析为基础,AI学习能力强,及时预防、预警、预测与控制。
全自动上下料,非接触式检测,可100%完全替代人工,无需人工复检复判。
自研软件算法,快速匹配,可定制,扩展性强,灵活适应不同需求。

 

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智能光学检测设备组成与功能图(部分)

 

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质检分析与管理实现数据可视化(部分)

 

 

05
实际效果

降本、增效、提质皆改善,助推高效益、高质量发展

通过运用智能光学检测解决方案,该企业扁线电机焊点外观缺陷的检测需求与难题得到全部解决,企业在降本、增效、提质三个维度上皆得到改善,提升了综合效益与质量管理水平。

 

1
漏检率:0.0166%

该企业要求0.1%,实际降低到0.0166%以下(月度),多个月份达到零漏检。

2
过杀率:1.49%

该企业要求3%,实际降低到1.49%以下(月度)。

3
准确率:99.99%
该企业要求90%,实际检测准确率可达99.99%以上,判定稳定,品质得到极大提升。
4
良品率:95%

通过智能分析,供给前段改善,产品良率达到95%以上,有效减少不良流到客户端,增加客户满意度,避免退货风险。

5
产线效率:75-70 s/pcs

该企业要求120~90s/pcs,实际可达到75-70 s/pcs。

6
降低人力成本:几近100%替代人工
自动化程度高,几近100%替代人工,保留1名后端检测管理人员(非必须),应对设备智能检测与分析的各种结果。
*以上数据基于某具体项目,仅供参考,每个项目需根据场景、需求、技术等条件具体分析。
 
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除了扁线电机定子焊点外观检测,OB体育科技的智能光学检测解决方案,还广泛运用于电动汽车“三电”(电驱、电控、电池)各细分产品检测场景,比如定子与转子的尺寸检测,电控部件与成品检测,圆柱、方形、软包等类型锂电池的外观检测等,帮助汽车企业或汽车零部件供应商实现高效率、智能化、柔性化生产


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