產品越是精密，質量要求就越高，品質檢測的難度也越高，作為電動汽車電機的重要技術路線，高集成化的扁線電機在檢測方面就尤為嚴苛。

 

下面，就通過某全球知名汽車核心零部件制造企業的實際案例，解讀如何運用智能光學檢測技術，破解扁線電機定子焊點外觀缺陷檢測難題。

 

 

01

背景分析

高集成化讓扁線電機的檢測要求更嚴苛

 

短短十來年，電動汽車的動力性、經濟性、舒適性、安全性、可靠性、耐久性等都有了長足進步，但市場隨之也對核心零部件提出了更高的要求，體積更小、結構更緊湊、功率密度更高的扁線電機，就勢成為未來電機的一種重要技術路線。

 

相對于其它電機，扁線電機的集成化程度更高，對組件的工藝、精度和質量要求也更高，這種需求壓力傳遞到品質檢測環節，迫使檢測在速度、精度、準確度、穩定性等方面達到相匹配的水平，才能保障電機的質量與生產效率。

 

再加上扁線電機定子繞組方式工藝復雜，存在很多焊接難點，可能會導致種類繁多的焊接缺陷，如焊偏、焊漏、焊炸、燒傷、焊縫鼓包、焊縫凸起、焊點焊面的完整度不足等等。

 

這些因素，讓定子焊點外觀缺陷檢測面臨著諸多挑戰。

 

扁線電機構成圖

 

 

02

項目挑戰

詳解扁線電機焊點外觀檢測的4大難題

 

扁線電機定子的焊接工藝復雜，焊接難點與缺陷皆繁多，而這家制造企業又歷來追求全球業內最嚴格的品質檢測。這種雙重壓力，使該扁線電機焊點外觀檢測項目面臨著4大難題：

 

① 焊點數量極其多，檢測覆蓋范圍非常廣，穩定而全面檢查難度高：

 

扁線電機定子焊點的層數、位置和數量很多，比如一臺8層Hairpin繞組型式電機，如果是48個槽，平均每個槽4+個焊點的話，那總共就有192+個焊點，且每個焊點又有不同的面。要保證檢測效率，就需相機一次性快速而全面地覆蓋檢測所有焊點和焊面，這對相機的視野范圍、成像效果和光源打光要求都極高。

 

扁線電機定子外觀

 

② 缺陷種類多，傳統方式難以穩準全檢多種缺陷，漏檢率、誤判率高：

 

扁線電機定子的焊接缺陷類型繁多，檢測內容包括焊漏、焊偏、焊炸、燒傷、焊縫鼓包、焊縫凸起、焊點熔深高度、焊面的完整度不足、焊接點尺寸不合格（焊珠過大、過小、不飽滿）等，傳統人工檢查或檢具難以一次全檢所有缺陷類型，導致漏檢率、誤判率、復查率居高不下。

 

扁線電機定子焊點外觀缺陷（部分）

 

③ 扁線電機線體生產速度快，傳統檢測方式難以適配產能和效率要求：

 

扁線電機的自動生產線，對產能和效率的要求很高，一般達到120s/pcs~90s/pcs。“檢測”不僅要達到相應的產能和效率目標，還要深度嵌入線體、具有實時性，能及時在生產過程中預防問題、發現問題、解決問題。這對檢測設備的自動化、智能化和算法設計都提出了更高的要求，而傳統檢測方式，不僅在質量標準方面難達標，更是難以達到自動生產線的效率要求。

 

④ 扁線電機的焊點一致性差，良品判斷困難：

 

扁線電機無論采用激光焊接工藝還是采用TIG焊接工藝，都在焊點外形輪廓等方面難以避免一致性差、判定標準不一等行業難題，且傳統機器視覺檢測方式，一般相機安裝在被測物上方，自上而下處于圓心位置，焊點周圍的成像容易產生畸變，導致焊點合格標準的判定變得愈發困難。

 

定子焊點外觀檢測要考慮焊點表面、焊點深度、焊點間距等問題

 

 

03

解決方案

高速、高精、多維成像光學+AI算法

 

經過綜合分析檢測場景、難點與需求，三姆森科技為該汽車核心零部件制造企業，針對性地搭建了一套智能化光學全檢解決方案：

 

智能光學檢測設備外觀示意圖

 

智能光學檢測設備內觀示意圖

 

硬件方案

 

 

 

1. 硬件系統主要由工業CCD相機+高精密線激光+定制FA鏡頭+定制光源+高精度運動模組+運動伺服+馬達等組成。高配置光學與運動等硬件組件，只為實現高精密檢測的目的。

    

2. 圖像采集采用線激光與CCD相機結合的方式，且設置正面、側面多個拍攝視角，實現2D&3D多維成像。頂部拍攝檢測焊點正面覆蓋面積與飽和度，側面拍攝檢測焊點側面熔深高度與飽和度，成像覆蓋面廣，可有效去除死角情況，解決成像畸變、漏檢缺陷類別等問題。

3. 采用產品旋轉+相機飛拍技術，相機在被測物運動過程中快速、連續、精準拍照，被測物不需要停留。

 

相機工位示意圖

 

軟件方案

 

 

 

1. 機器視覺算法軟件：檢測算法由傳統算法+邏輯算法+AI算法組成，包括2D&3D視覺算法、深度學習算法、圖像采集算法、信號管理算法、運動控制算法等，具有在線實時數據采集、公差自由設定、自動判斷OK/NG等功能，通過算法管控，精準而高效地判定缺陷類型。

    

2. 慧視質檢分析平臺：平臺自動收集檢測設備的檢測數據，以SPC分析為基礎，實時監控生產過程，科學區分出生產過程中產品質量的隨機波動與異常波動，對異常趨勢給出告警，以便管理人員及時采取措施，消除異常，有效預防、預警、預測與控制，全流程質量管理。

 

軟件界面成像與判定（部分）  

 

質檢平臺缺陷數控制圖（示意）

04

方案優勢

功能全面、快穩精準，自動化+智能化+可視化

智能光學檢測設備檢測步驟示意圖（部分）

 

• 功能全面，覆蓋范圍廣

 

①檢測全面：一次全檢多種缺陷類別，幾乎可檢測所有焊點外觀缺陷類別。

②多維推斷：綜合多角度拍攝數據，AI多維度聯合判斷，極限達致零漏檢。

③功能豐富：檢測判斷、統計報表、數據管理、數據追溯與工藝分析等功能集成一體。

④算法豐富：融合2D與3D算法、傳統算法和AI算法，豐富檢測算法應對不同功能需求。

⑤通用性強：一機多用，可應用于各類定子焊點的檢測，且只需更換治具，即可實現對各種不同產品的檢測。

 

• 高精度、高速度、高準度、高穩定性

 

①高精光學：對于技術能力可做到±0.01mm以下級別精度的三姆森科技來說，輕松達到該司±0.1mm級要求。

②高速光學：飛拍技術提升300％拍攝速度，高效檢測匹配高效線體。

③準確性高：判定標準統一，判定穩定，焊點檢測準確性可達99.99％，避免資源損耗與返工復檢。

④穩定性高：設備可以持續性檢測，24H不間斷運行，故障率＜0.1％。

 

快速全檢，穩定高效

• 自動化，智能化，可視化管理

 

①在線檢測，數據可追溯，實時分析，全程可視化管理，自動生成各種統計報表圖表，方便客戶進行質量管理。

②質檢分析平臺以SPC智能分析為基礎，AI學習能力強，及時預防、預警、預測與控制。

③全自動上下料，非接觸式檢測，可100％完全替代人工，無需人工復檢復判。

④自研軟件算法，快速匹配，可定制，擴展性強，靈活適應不同需求。

 

智能光學檢測設備組成與功能圖（部分）

 

質檢分析與管理實現數據可視化（部分）

 

 

05

實際效果

降本、增效、提質皆改善，助推高效益、高質量發展

通過運用智能光學檢測解決方案，該企業扁線電機焊點外觀缺陷的檢測需求與難題得到全部解決，企業在降本、增效、提質三個維度上皆得到改善，提升了綜合效益與質量管理水平。

 

1

漏檢率：0.0166％

該企業要求0.1％，實際降低到0.0166％以下（月度），多個月份達到零漏檢。

2

過殺率：1.49％

該企業要求3％，實際降低到1.49％以下（月度）。

3

準確率：99.99％

該企業要求90％，實際檢測準確率可達99.99％以上，判定穩定，品質得到極大提升。

4

良品率：95％

通過智能分析，供給前段改善，產品良率達到95％以上，有效減少不良流到客戶端，增加客戶滿意度，避免退貨風險。

5

產線效率：75-70 s/pcs

該企業要求120~90s/pcs，實際可達到75-70 s/pcs。

6

降低人力成本：幾近100％替代人工

自動化程度高，幾近100％替代人工，保留1名后端檢測管理人員（非必須），應對設備智能檢測與分析的各種結果。

*以上數據基于某具體項目，僅供參考，每個項目需根據場景、需求、技術等條件具體分析。

 

除了扁線電機定子焊點外觀檢測，三姆森科技的智能光學檢測解決方案，還廣泛運用于電動汽車“三電”（電驅、電控、電池）各細分產品檢測場景，比如定子與轉子的尺寸檢測，電控部件與成品檢測，圓柱、方形、軟包等類型鋰電池的外觀檢測等，幫助汽車企業或汽車零部件供應商實現高效率、智能化、柔性化生產。

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