智能檢測(cè)助力電驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)質(zhì)造蛻變

根據(jù)國(guó)際能源署IEA發(fā)布的《2023年全球電動(dòng)汽車展望報(bào)告》，2022年全球電動(dòng)汽車銷售超過(guò)1000萬(wàn)輛，2023年將增加35%，總量占據(jù)乘用車市場(chǎng)的18%。同時(shí)，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年，我國(guó)新能源汽車銷量達(dá)到688.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)93.4%，連續(xù)8年增速全球第一。截至2023年12月底，我國(guó)新能源汽車保有量達(dá)2041萬(wàn)輛。在鄉(xiāng)村地區(qū)，新能源汽車滲透率從4%上升到了17%。新能源汽車的高速發(fā)展，也推動(dòng)了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的變革。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為新能源汽車的核心部件，對(duì)于汽車的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、安全性以及汽車壽命都有著重要影響。在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，作為核心的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能，很大程度上決定了整車的性能。驅(qū)動(dòng)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、線束、殼體及軸承等構(gòu)成，根據(jù)定子銅線繞組形狀的不同，驅(qū)動(dòng)電機(jī)又可分為圓線電機(jī)和扁線電機(jī)。一般圓線電機(jī)的槽滿率為50%左右，而扁線電機(jī)的槽滿率能達(dá)到70%以上。槽滿率的提升，意味著在定子槽空間不變的條件下，可以填充更多的銅線，進(jìn)而能通過(guò)更大的電流，產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場(chǎng)，最終提升功率密度。電機(jī)的功率密度直接影響著汽車的續(xù)航效果，有數(shù)據(jù)表明：同等體積下，扁線電機(jī)持續(xù)動(dòng)力輸出的能力，要比圓線電機(jī)提高大約20%-30%。因此，體積更小、重量更輕、功率和能量密度更高的扁線電機(jī)，正逐步成為市場(chǎng)主流。隨著中游制造商擴(kuò)產(chǎn)加快、各主流車企切換扁線電機(jī)意向明確，扁線電機(jī)在電動(dòng)車市場(chǎng)的滲透率加速提升，預(yù)計(jì)到2025年其市場(chǎng)滲透率將超過(guò)90%。然而扁線電機(jī)的制造工藝復(fù)雜、設(shè)備要求高，而電機(jī)的質(zhì)量又關(guān)乎消費(fèi)者的生命安全，因此質(zhì)量檢測(cè)成為了至關(guān)重要的一道工序！從定子、轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)線，到整機(jī)的裝配線，每個(gè)環(huán)節(jié)的檢測(cè)要求不同、難易程度不同，加上人工檢測(cè)的不穩(wěn)定性，企業(yè)正尋找全新的解決方案以保證穩(wěn)定的生產(chǎn)質(zhì)量。電驅(qū)動(dòng)缺陷檢測(cè)面臨的難題?電驅(qū)動(dòng)全工序檢測(cè)需求復(fù)雜多樣驅(qū)動(dòng)電機(jī)繁多的組件與工藝環(huán)節(jié)，每種檢測(cè)內(nèi)容和檢測(cè)類型的要求各不相同，種類繁多。?人工檢測(cè)成本高、效率低產(chǎn)品形態(tài)復(fù)雜、材質(zhì)綜合，人工目測(cè)或視角受限、或判斷困難，造成漏檢、復(fù)查率居高不下。?對(duì)缺陷判定標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性低缺陷形態(tài)各異，對(duì)檢測(cè)的要求不一，憑經(jīng)驗(yàn)判斷且無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確數(shù)值定義。?質(zhì)量數(shù)據(jù)匯總難度高各種缺陷數(shù)據(jù)不能量化，難以快速發(fā)現(xiàn)制程問(wèn)題，也無(wú)法為工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。全面檢測(cè)覆蓋電驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)全工序全面的檢測(cè)系統(tǒng)是企業(yè)質(zhì)量的保障。扁線電機(jī)對(duì)產(chǎn)品的一致性、穩(wěn)定性要求很高；而繁多的組件與工藝，使各零部件在生產(chǎn)與組裝過(guò)程中，極易產(chǎn)生各種偏差與缺陷，包括翹片、開裂、破損、變形、焊接不良、鐵芯端面劃傷、尺寸不合格等問(wèn)題，嚴(yán)重影響良品率與成品質(zhì)量。面對(duì)檢測(cè)工序的檢測(cè)要求各有不同，檢測(cè)場(chǎng)景多樣而復(fù)雜，微億智造依靠自研的深度學(xué)習(xí)算法，對(duì)電機(jī)多個(gè)核心工序上的缺陷進(jìn)行快速理解和快速評(píng)估，結(jié)合項(xiàng)目落地應(yīng)用形成的行業(yè)Know-How，將電機(jī)行業(yè)全工序檢測(cè)需求沉淀為系統(tǒng)化的視覺(jué)檢測(cè)方案，從電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)，到驅(qū)動(dòng)總成、電控總成的FQC終檢，涵蓋外觀、焊接、尺寸等檢測(cè)類型，實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)工序視覺(jué)檢測(cè)全覆蓋。圖1：電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)物圖。圖2：電驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)及產(chǎn)生的缺陷類型。（1）高效垂類算法模型，重大缺陷0漏檢基于對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中材質(zhì)及工藝的底層理解，微億在電驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)檢測(cè)方面，均積累了相應(yīng)的算法模型，并在實(shí)際落地過(guò)程中不斷進(jìn)化學(xué)習(xí)；采用領(lǐng)先的自研光學(xué)方案和視覺(jué)感知算法模型，行業(yè)通用缺陷種類均能識(shí)別，全面覆蓋每一個(gè)點(diǎn)位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的全檢，做到缺陷0樣本檢出。目前0.03mm的成像精度、0.1mm的檢測(cè)精度，可實(shí)現(xiàn)功能性缺陷及重大缺陷0漏檢。圖3：驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子缺陷檢測(cè)設(shè)備。（2）高精度快速檢測(cè)，自動(dòng)匹配產(chǎn)線速度整個(gè)電驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)生產(chǎn)線，一直對(duì)產(chǎn)能和效率有著極高的要求。微億智造自研的超高速下的運(yùn)動(dòng)控制與手眼協(xié)同控制算法、多機(jī)械臂協(xié)同控制算法，能夠在適配產(chǎn)線速度的同時(shí)，確保機(jī)械臂在高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做到高穩(wěn)定性清晰取圖。目前末端線速度最高1000mm/s，每點(diǎn)位拍照、圖片處理僅需0.3s。圖4：客戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)場(chǎng)景。（3）靈活柔性應(yīng)變能力，切線換型無(wú)壓力燃油車時(shí)代，一款產(chǎn)品全新?lián)Q代需要5-6年的研發(fā)周期，而到了新能源汽車時(shí)代，這一周期被壓縮到12-16個(gè)月，而與之相對(duì)應(yīng)的靈活的生產(chǎn)線應(yīng)變能力，成為企業(yè)未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)之一。微億智造全面的電驅(qū)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，不僅可以滿足工程化復(fù)制交付；同時(shí)，通過(guò)預(yù)設(shè)拍攝軌跡和配套算法模型，結(jié)合柔性機(jī)械臂的平臺(tái)框架，可實(shí)現(xiàn)大兼容和秒級(jí)切線，幫助客戶產(chǎn)線換型無(wú)壓力。圖5：客戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)場(chǎng)景。（4）缺陷數(shù)據(jù)根因分析，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程微億智造自研的DQI系統(tǒng)，通過(guò)3D缺陷復(fù)原和2D圖像缺陷定位功能，例如“傷線-產(chǎn)品外側(cè)-45槽-端子”等信息，對(duì)缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)定位，再通過(guò)生產(chǎn)數(shù)量、缺陷數(shù)量、占比和良率等生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，生成數(shù)據(jù)報(bào)表，進(jìn)而準(zhǔn)確地推演出每個(gè)工藝段、每個(gè)工序的生產(chǎn)質(zhì)量，并做出針對(duì)性的優(yōu)化指導(dǎo)。面對(duì)突發(fā)的密集性缺陷，系統(tǒng)也能及時(shí)警報(bào)提示，對(duì)相關(guān)工藝段進(jìn)行檢修。圖6：微億智造自研的QDI系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示缺陷信息。（5）建模分析助力工藝迭代，快速提升新品良率在新品試用階段，通過(guò)質(zhì)量數(shù)據(jù)的建模分析，幫助生產(chǎn)商提前獲得在電驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)中更多、更全面的工藝信息，從而加速工藝迭代、降低時(shí)間成本，同步保證了極高缺陷檢測(cè)率，更快拉升新品良率、更早推向市場(chǎng)，從而讓企業(yè)在靈活應(yīng)對(duì)不同類型產(chǎn)品生產(chǎn)方面，保持持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力。圖7：即將“奔赴”客戶現(xiàn)場(chǎng)的批量電驅(qū)動(dòng)缺陷檢測(cè)設(shè)備。極具挑戰(zhàn)性的焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)扁線電機(jī)焊接，是扁線電機(jī)工藝中最關(guān)鍵、也最具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)之一。扁線電機(jī)焊接對(duì)節(jié)拍、焊接質(zhì)量、穩(wěn)定性都具有極高的要求，尤其是確保良好電接觸的定子端部的焊接工藝。由于焊接都是基于高溫熔化方式，因此容易受到環(huán)境、技術(shù)等多方因素的影響，如果工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，會(huì)損傷扁線焊點(diǎn)周圍的漆膜，從而導(dǎo)致絕緣漆膜可靠性下降。因此，在焊接完成后，需要通過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)來(lái)確認(rèn)扁線焊接的質(zhì)量。以一臺(tái)8極48槽8層波繞扁線電機(jī)為例，平均每槽4個(gè)焊點(diǎn)，整個(gè)電機(jī)共192個(gè)焊點(diǎn)；且每個(gè)焊點(diǎn)又有不同的面，焊點(diǎn)數(shù)量多，范圍廣，想要一次性完成檢測(cè)難度極高。微億智造焊點(diǎn)檢測(cè)解決方案，通過(guò)對(duì)定子焊點(diǎn)的內(nèi)側(cè)、外側(cè)、左側(cè)、右側(cè)、頂部，共計(jì)5個(gè)方位進(jìn)行拍攝，全方位實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)全檢。焊點(diǎn)缺陷類型有缺焊、偏焊、焊縫熔深高度不足等問(wèn)題，加上焊點(diǎn)小且多，肉眼檢測(cè)的漏檢率、誤判率高，這些都是行業(yè)存在的普遍難題。微億智造領(lǐng)先的自研光學(xué)方案和視覺(jué)感知算法模型，在電驅(qū)動(dòng)焊點(diǎn)檢測(cè)方面可以做到成像精度0.03mm，檢測(cè)精度0.1mm。保證重大缺陷0漏檢，最大程度阻止了不良品進(jìn)入后面的工序。扁線電機(jī)的自動(dòng)生產(chǎn)線，對(duì)產(chǎn)能和效率的要求都很高，一般要達(dá)到60s/pcs~150s/pcs。微億智造焊點(diǎn)檢測(cè)解決方案，采用工業(yè)6軸機(jī)械臂，搭載高速飛拍成像技術(shù)，末端最高線速度達(dá)1000mm/s。這種非接觸式無(wú)損檢測(cè)，幾乎可以完全替代人工，實(shí)現(xiàn)大兼容和秒級(jí)切換，并且檢測(cè)速度還可根據(jù)產(chǎn)線焊接速度進(jìn)行調(diào)整。在焊接過(guò)程中，缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以很明顯地體現(xiàn)出焊接產(chǎn)生的問(wèn)題及背后的原因。通過(guò)微億智造自研的DQI軟件系統(tǒng)，不僅可以通過(guò)焊點(diǎn)缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析反饋焊接制程問(wèn)題；同時(shí)通過(guò)缺陷形態(tài)數(shù)據(jù)、缺陷空間位置及補(bǔ)焊機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，匹配對(duì)應(yīng)的缺陷修復(fù)數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)的檢測(cè)和修補(bǔ)閉環(huán)。圖8：扁線電機(jī)在焊接過(guò)程所產(chǎn)生的部分主要缺陷類型。新能源汽車生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例某公司系新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、微電機(jī)及控制器、汽車控制系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，其中扁線電機(jī)方面，對(duì)組件的工藝、精度和質(zhì)量要求也更高，迫使檢測(cè)在速度、精度、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性等方面達(dá)到相匹配的水平，才能保障電機(jī)的質(zhì)量與生產(chǎn)效率。然而在檢測(cè)方面卻面臨著行業(yè)普遍存在的難題——傳統(tǒng)的人工檢測(cè)難以一次全檢所有的缺陷類型，需要人工二次復(fù)檢，不僅浪費(fèi)人力，更難以達(dá)到自動(dòng)化產(chǎn)線的效率要求。面對(duì)各檢測(cè)工序的產(chǎn)品材質(zhì)及缺陷的種類不同，需要收集不同的缺陷樣本進(jìn)行訓(xùn)練?；趯?duì)電機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中物料材質(zhì)及工藝的底層理解，面對(duì)短時(shí)間樣本量少的難題，微億智造得益于在工廠現(xiàn)場(chǎng)積累的豐富產(chǎn)線數(shù)據(jù)，提出一系列針對(duì)各種產(chǎn)線數(shù)據(jù)的域遷移方法，使得同等數(shù)據(jù)條件下的模型泛化能力更強(qiáng)、且指標(biāo)更高?；诖竽Ｐ陀蜻w移和數(shù)據(jù)與知識(shí)融合推理的外觀缺陷檢測(cè)方法，能夠緩解缺陷數(shù)據(jù)少、且分布不平衡對(duì)檢測(cè)性能的影響，并在項(xiàng)目樣本需求量減少70%的情況下，平均檢測(cè)準(zhǔn)確率仍然能夠達(dá)到95%以上，綜合漏檢率＜0.5%，并快速匹配不同工序的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和效率，大大縮短了新品量產(chǎn)上市的時(shí)間。通過(guò)工程化交付，不僅為該企業(yè)節(jié)省了大量的人工成本，而且對(duì)部分檢出缺陷可實(shí)現(xiàn)智能修復(fù)，不僅保證了客戶高質(zhì)量出貨的需求，最大限度阻止不良品進(jìn)入下道生產(chǎn)工序，提升二次良率，降低了總體生產(chǎn)成本。同時(shí)通過(guò)精準(zhǔn)的檢測(cè)和及時(shí)處理，幫助企業(yè)建立了完善的質(zhì)量控制體系，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)管和追溯，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，從而保持整個(gè)電驅(qū)動(dòng)