2021的锂电池市场太热了。根据工业和信息化部2021年度上半年电池行业经济运行情况，截至六月，全国电池制造业的锂离子电池产量为106亿9000万，同比增长44.1%。仅6月份，全国锂离子电池产量就达到20.3亿块，同比增长21.2%。2021上半年，规模以上电池制造企业的营业收入为4908亿6000万元，同比增长53.9%，利润总额259亿6000万元，同比增长108.2%，增长势头强劲，加快了企业布局。9月13日，宁德时报宣布将投资约135亿元，在宜春新建宁德时报锂电池生产基地项目。16日，厦门钨新能宣布将投资不低于100亿元建设锂离子正极材料项目。同日，富能科技表示，将增加12gwh动力电池的年产能，但不超过52亿元。
市场的活力不仅体现在新能源汽车行业的快速增长上，还推动了整个锂电池产业链的增长。在锂电池生产、质检、运输、应用等领域，新的增长点开始出现。
基于机器视觉的锂电池制造
在结构上，锂电池的制造非常简单-电池的阴极（带正电）和阳极（带负电）电极片交替堆叠，每层由隔膜隔开，在电极片之间可注入液体或固体电解质。
但实际生产过程相当复杂和敏感。电极的镀层厚度对电池的性能乃至稳定性有很大的影响。特别是在大规模生产模式下，电池材料、电池芯和包装中的任何划痕、暴露箔、气泡、褶皱、黑点、亮点、落料等缺陷都将严重影响锂电池产品的性能和质量。如何快速地对锂电池的各个生产过程进行逐层质量检测，已成为锂电池高效生产的关键环节。在这方面，机器视觉改变了锂电池的生产模式，检测效率高、检测精度高、超稳定性好，成为锂电池生产和组装的标准配置。
目前，对于锂电池生产过程中的隔膜、涂层、轧制、分切、模切、缠绕、层压等工序，主要机器视觉供应商提供了尺寸检测、对准检测、外观缺陷检测等解决方案，位置校正和偏差校正闭环控制。不同的是，在每个检测环节，有的企业采用新技术，有的采用最新算法。每一种都有其独特的差异，但归根结底，它离不开机器视觉的四个核心——识别、测量、定位和检测。
例如，在极片涂覆后和烘烤前，在线实时检测涂层宽度，及时提供测量数据，并实时校正涂层宽度；切割前，检查极片外观是否有缺陷。切片后在线检测尺寸；模切后，机器视觉将识别杆件的外观和尺寸进行检查，并及时消除不合格品；在绕线过程中，需要实时检测阳极片和阴极片之间、at9和同一圆内的上下隔膜之间以及裸芯相邻圆之间的边缘对齐情况，在线计算极片、隔膜和参考位置之间的偏差，并反馈纠偏信号，实现对进给位置的闭环纠偏控制。
三维视觉技术突破了传统机器视觉
的局限性，因为传统机器视觉在拍摄图像并通过算法识别后测量相应的数据。单台摄像机的2D机器视觉无法获得物体的空间坐标信息，因此不支持形状相关的测量，例如物体平面度、表面角度、体积或相同颜色物体之间的区别特征。此外，二维视觉测量对象的对比度过于依赖于光源和颜色/灰度变化，测量精度容易受到设备、光源、算法、检测环境等因素的影响。为此，一些企业引入了三维机器视觉，拓宽了机器视觉的应用领域和测量精度。目前，市场上有四种主流三维视觉技术：双目视觉、TOF、三维结构光和激光三角测量。
双目视觉：目前是一个相对广泛的三维视觉系统。两台以上摄像机同时工作，从不同角度获取感知图像，并通过三角测量原理计算图像的视差，获得场景的三维信息。它具有响应速度快、软件简单、识别距离远的特点，不需要获取和分析灰度图像，不受外部光源表面特性的影响。双目技术原理简单，不需要使用特殊的发射机和接收机，具有实现灵活、成本低等优点。适用于生产现场的在线、产品检测和质量控制。然而，双目技术的缺点是算法复杂，计算量大，不适合在光线恶劣的环境中使用。
TOF飞行时间成像技术：其原理是连续向目标发送光脉冲，通过传感器接收目标返回的光，并计算光脉冲的飞行时间以获得目标距离。由于TOF直接根据公式输出深度信息，具有响应速度快、软件简单、识别距离远的特点，不需要获取和分析灰度图像，因此不受外部光源表面特性的影响。然而，TOF技术也存在着分辨率低、成像精度低、成本高等缺点。
3D结构光：使用光源投射一束结构光（具有特定结构的光，如黑白）。被测物体表面的条纹、斑点和形状会对不同的光谱产生不同的反射效果。通过该算法，可以计算出物体的距离、形状、大小等信息，得到物体的三维图像。三维结构光技术不需要以非常精确的时间延迟进行测量，而且解决了双目视觉中的匹配计算，该方法具有计算简单、测量精度高等优点。弱光环境下，无明显纹理和形状变化的表面也可精确测量。
激光三角测量：与三维结构光技术类似，不同之处在于通常使用激光作为光源，使用CCD（电荷耦合器件）相机作为探测器具有精度高、速度快、成本低等优点。然而，由于激光的聚束效应，激光三角测量更适合于近距离测量。
技术集成使机器视觉“识别更准确”
独特的3D机器视觉测量方案也为锂电池制造商带来了更多选择。例如，在传统的机器视觉应用中，在锂电池的涂装、轧制、分切、模切等过程中，经常使用线阵摄像机检测正负极板/膜片的表面缺陷，对生产线速度有一定的要求，检测精度和系统运行稳定性。除了升级到4K摄像机以提高检测精度外，3D结构光和激光三角测量的加入提供了一种新的高速高精度检测方案。
以锂电池焊接缺陷检测为例。激光束经过一组透镜放大和拉伸，形成一条激光线，投射到被测物体的表面上。光学系统利用沙姆定律将激光线的漫反射投影到传感器上，然后根据不同的投影位置和三角测量原理计算出物体轮廓面的长度、宽度和高度。通过处理三维等高线图，检测焊缝缺陷、缺陷尺寸和深度。