رفع چالش های بازرسی باتری وسایط نقلیه الکتریکی توسط سیستم های بینایی ماشین

در ساخت خودرو، سیستم های بینایی ماشین و فن آوری های ربات به تولیدکنندگان کمک کرده تا فرآیندها را به صورت خودکار انجام دهند، بهره­ وری را افزایش داده و تا دهها سال باعث افزایش توان خودرو شوند. از آنجا که فرآیندهای تولید به سرعت تکامل می­ یابد، این فناوریهای پیشرفته اتوماسیون نیز باید برای رفع نیازهای در حال گسترش رشد کند.

در ساخت وسیله نقلیه الکتریکی (EV)، بسته بندی باتری بخش مهمی از فرآیند مونتاژ است. سلول های باتری انفرادی، هر یک از آندها، کاتد و جداساز غوطه ور در یک مایع الکترولیت، باید در ماژول های باتری مونتاژ شوند. سپس این ماژول ها در هنگام مونتاژ سیستم به بدنه خودرو، در محفظه باتری تعبیه می­ شوند که تحت یک فرآیند مریج (تلفیق) قرار می­ گیرند.

در طی این فرآیند، تولیدکنندگان باید اطمینان حاصل کنند که هیچ شیء یا ماده خارجی قادر به ورود به باتری نیست. موارد زیر سه چالش اساسی در بازرسی بسته بندی باتری EV است  و برای هر یک راه حلی بیان شده است.

چالش: سیستم هندلینگ و پیچیدگی های مونتاژ

برخی از مشکلات می­ تواند باعث ورود اشیاء یا مواد خارجی بر روی سطوح باتری EV شود. حفرات یا نقصهای کوچک می­ تواند باعث نشت مایع الکترولیت شود. علاوه بر این تکنسین هایی که از ابزار برای نصب مهره یا پیچ استفاده می ­کنند می ­توانند دچار خطا شوند. در هر دو سناریو، بدون بازبینی مناسب، خطاها در تولید باتری EV می­تواند فاجعه بار باشد.

تولید کنندگان برای اطمینان از مونتاژ مناسب قطعات باید دارای یک سیستم تضمین کیفیت باشند. به عنوان مثال، هنگامی که یک باتری EV به بدنه خودرو متصل می­شود، بسیار مهم است که همه اتصال دهنده ­ها در جای خود قرار بگیرند. اشیاء کوچک یا مواد خارجی یا حتی اتصال چفت و بستها به طور بالقوه می­توانند از چشم انسان دور بمانند. سیستم های بینایی ماشین می­توانند کمک­ کننده باشند، اما تولید کنندگان ممکن است زمان و منابع لازم برای مشخص کردن، طراحی و اجرای سیستم در کارخانه را نداشته باشند یا ممکن است شخص مناسبی برای مدیریت  یک سیستم پیچیده را در اختیار نداشته باشند.

علاوه بر این، بازبینی باتری EV به دلیل مراحل پیچیده و مختلف مورد نیاز در مونتاژ، دارای مجموعه ­ای از چالش های منحصر به فرد است. اگر یک سیستم بینایی ماشین، یک باتری EV را با کانتورها یا روسازهای موجود بازبینی کند، این انسدادها می­ توانند نقاط کور را روی سطح باتری ایجاد کنند که ممکن است سیستم ویژن آنرا هنگام بازبینی مشاهده نکند. هنگام بازبینی باتریهای EV برای تضمین کیفیت، باید کل باتری مورد بازبینی قرار گیرد.

راه حل: تصویربرداری پیچیده اما قابل دسترسی توسط سیستم های ماشین بینایی

در گذشته، تولید کنندگان از سیستم های بینایی ماشین سه بعدی پیچیده فاصله گرفته­ اند، اما پیشرفتهای اخیر در تصویربرداری سه بعدی باعث شده ادغام و استقرار فناوری در کاربرد­هایی مانند بازبینی خودرو برای کاربران نهایی آسانتر شود. در مورد بازبینی بسته بندی باتری EV ، دوربین های سه بعدی می توانند با اطمینان، اشیاء خارجی و مواد خارجی موجود در سطح باتریها را قبل از فرآیند مریج بدون دخالت نقاط کور یا روساز، تشخیص دهند.

برای اطمینان از اینکه باتری های معیوب EV از کارخانه خارج نمی­شوند، Sick سیستم تشخیص شیء خارجی (FOD) را توسعه داده است. در این سیستم از یک فرآیند تصویربرداری سه بعدی جدید برای تشخیص اشیاء روی باتری ها قبل از مونتاژ مریج و از سنسورهای بینایی و RFID برای ردیابی باتری ها برای دستیابی به کیفیت بالاتر استفاده می­کند. برای حل مسئله پیچیدگی سیستم، سیستم FOD کامپیوتری برای دستیابی به قابلیتهای بازبینی پیشرفته با رابط کاربری نرم افزاری آسان ایجاد شده است.

چالش: متعادل­ سازی سرعت، وضوح و دقت سه بعدی

در حالی که تصویربرداری سه بعدی مناسب برای کاربرد­های بازرسی بسته­ بندی باتری  EV است، یکپارچه ساز سیستم یا OEM باید چندین عامل از جمله وضوح و سرعت را در نظر بگیرد. به عنوان مثال، اگر شیئی به اندازه یک مهره 2 میلیمتری وارد ماژولهای باتری شود، ممکن است موجب خرابی باتری شود.

در همین حال، فرآیند تولید ممکن است به یک دوربین سه بعدی سریع که با توان کلی سیستم مطابقت دارد نیاز پیدا کند. یک دوربین سه بعدی با سرعت آهسته و قابلیت پردازش آهسته می­تواند مانع روند تولید کارآمد شود. نه وضوح و نه سرعت به اندازه دقت اهمیت ندارند. بنابراین ترکیب ­کننده سیستم ها و OEM ها باید از یک دوربین دقیق 3 بعدی مناسب برای رفع نیازهای سرعت و وضوح استفاده کنند.

راه حل: طراحی سنسور جدید توسط سیستم های ماشین بینایی

SICK سیستم ماشین ویژن FOD خود را بر روی دوربین سه بعدی Ranger3 خود تعبیه می­کند. این دوربین سه بعدی با سرعت بالا از آخرین سنسور تصویر CMOS شرکت با نام M30 استفاده می­کند که دارای وضوح 832 x  2560 با تشخیص داده آن­ چیپ است- با نام فناوری Rocc (محاسبه سریع آن چیپ).

دوربین های Ranger3 می­توانند حداکثر 15.4 گیگا پیکسل بر ثانیه را پردازش و پروفایلهای کامل سه بعدی را در 7 کیلوهرتز تولید کنند. با استفاده از این دوربین، سیستم FOD می­تواند یک شیء به اندازه 2 میلی متر کوچک را تشخیص دهد و این کار را با سرعت بالاتر از سایر گزینه­ ها در بازار تصویربرداری سه بعدی انجام دهد.

چالش: نیازهای بازبینی جدید یا بسرعت در حال رشد

چه با استفاده از یک شخص ثالث یا سیستم های داخلی ترکیب­ کننده یا خرید سیستم OEM، تولید کنندگان می­خواهند پس از استقرار سیستم بینایی ماشین در کارخانه دیگر نیازی به تغییر یا به روزرسانی مداوم سیستم نداشته باشند. با این حال، نیازهای مشتریان به سرعت تغییر می­کند و همین امر می­تواند در انعطاف پذیری و قابلیتهای یک سیستم ماشین ویژن مشکل ایجاد کند.

علاوه بر تشخیص شیء و مواد خارجی، یک سازنده باتری EV ممکن است از یک سیستم بینایی برای تشخیص چفتها یا پیچهای جاافتاده، استفاده کند. همه سیستمهای بینایی ماشین به اندازه کافی انعطاف پذیر نیستند تا در حین اجرا چنین وظایف جدیدی را برآورده سازند. تولید کنندگان به نوعی از سیستم بینایی ماشین انتظار دارند که قابلیت های گسترده­ ای را برای رفع نیازهای آینده ارائه دهد.

راه حل: مقیاس پذیری در سطح نرم افزار توسط سیستم های ماشین بینایی

علاوه بر ارائه چندین مؤلفه سخت افزاری سازنده سیستم FOD از جمله ویژن سه بعدی، سنسورهای ویژن، سنسورهای RFID ، AppSpace را برای کاربرد­های مبتنی بر سنسور انفرادی، توسعه سریع و کارآمد برنامه­ های سفارشی ارائه می­دهد.

با استفاده از AppSpace ، مشتریان می ­توانند از قابلیت های اضافی مانند (تشخیص) پیچ​​های گمشده در مونتاژ برخوردار باشند و سیستم می­تواند بدون نیاز به سخت افزار اضافی یا تغییرات فیزیکی، چنین مزایایی را ارائه دهد. علاوه بر این، تولید کنندگان می­توانند از سیستم هایی که از AppSpace استفاده می­کنند توسعه دهند، زیرا برنامه­ های سنسور (SensorApps) قادرند در دستگاههای مختلف قابل برنامه ریزی، بازاستفاده شوند و برنامه­ های کاربردی می­ توانند سفارشی سازی شده و یا در حین اجرا افزوده شوند.