摘要

光度立體技術指基于二維紋理信息提取出相應的三維模型，是一種利用2D機器視覺處理傳統3D場景檢測需求的多光解決方案。借助光度立體技術，廣大電池及設備廠商能夠在可控的成本范圍內享受更高層級的視覺檢測服務。

當下，磷酸錳鐵鋰、硅基負極、高鎳三元等新材料不斷推出；大圓柱電池、CTC、刀片電池等新工藝應用提速。

然而，新材料、新工藝必然帶來新的缺陷。原材料和生產工藝迭代使得鋰電視覺檢測場景愈加復雜和精細化，要求視覺檢測企業對各種復雜應用場景、生產工序工藝、客戶關注點有深刻的理解和快速響應。

動力電池視覺檢測的新需求對傳統算法提出巨大挑戰，基于AI、深度學習的檢測技術成為機器視覺企業的競爭核心之一。

傳統檢測算法的底層邏輯在于，在指定區域找亮度、顏色差異，并據此來判斷異物的大小或形狀等。顯然傳統算法無法解決焊接環節的檢測痛點，無法滿足該領域的檢測需求。

目前，深度學習技術已逐漸應用到鋰電機器視覺檢測應用當中，相比于傳統算法，AI視覺檢測系統可以自動學習和提取缺陷特征，提升檢出率。深度學習具有準確率高、魯棒性強、避免繁瑣特征設計等優勢。

以密封釘焊接檢測為例，密封釘焊接缺陷形態豐富，難以界定其形態邊緣；檢測區移動頻繁，缺陷位置具有隨機性；部分小缺陷混雜于焊灰或清洗圈中等，對機器視覺檢測提出了不小的挑戰。

華漢偉業基于光度立體技術的核心邏輯，將2D圖像的紋理信息與3D圖像的形貌信息進行異源數據融合，結合深度學習技術，完成表面焊接質量檢測。檢測效果達到掃描速度50mm/s，漏殺率為0% ，過殺率<1%，很好地解決了上述焊接檢測痛點。

光度立體法在密封釘焊接檢測中的應用

一句話概括，光度立體技術即基于二維紋理信息提取出相應的三維模型，是一種利用2D機器視覺處理傳統3D場景檢測需求的多光解決方案。

具體而言，當相機、光源和目標物體相對位置固定不變時，使用不同方向的光源照射同一目標物體，可拍攝到多張目標物體帶有不同明暗分布的圖像；繼而通過求解基于朗伯反射原理的反射方程組，得到物體表面的法向量、梯度、高度等信息。

也就是說，一張圖片中的每個像素都與一個相對高度相關聯。對局部梯度信息進行計算，可整合得出對應的3D高度信息圖。

由于光度立體技術依托于對光度信息的評估，即圖像中的灰度值，因此圖像質量的好壞至關重要。為了保證良好的照明與最終的圖像質量，華漢偉業采購國際頂尖光源與相機設備，并且獨家開發了基于灰度圖像引導的高度圖像增強技術。

為了提升檢測的準確率，降低高度圖像中孔洞、無效像素對于檢測的影響，華漢偉業技術團隊利用灰度圖像對高度圖像進行無效像素填充；將灰度圖像、高度圖像輸入到卷積神經網絡中，完成多尺度的特征抽取，并利用編碼器-解碼器結構進行特征融合，最終得到重建圖像數據。

在密封釘焊接檢測的具體場景中，針對爆點、焊坑、孔洞、 斷焊等缺陷，融合3D的高度信息和2D的紋理信息，分別輸入到卷積神經網絡進行特征提取，然后對3D的高度特征圖和2D紋理特征圖進行異源數據融合，經過多尺度高級特征融合后，輸出缺陷的分割和類別信息。檢測針孔的極限控制在0.2mm以內。

根據不同的缺陷類型，各自對應的檢測流程分別如下：

針孔&爆點

將密封釘圓環狀焊道展開，采用傳統的缺陷檢測工具對高度圖進行自由曲面擬合，再根據缺陷的深度/高度和面積進行聚類篩選。

斷焊&焊道偏移&漏焊

將密封釘圓環狀焊道展開，采用深度學習滑窗的方式進行分類。

反釘&翹釘

測量密封釘中心凸臺和頂蓋面之間的高度差，進行尺寸管控。

檢測效果圖

自研算法解決“卡脖子”難題

視覺控制系統及底層的機器視覺算法是工業機器視覺的靈魂。相比于起跑甚早的日本企業，國內大部分機器視覺公司在硬件方面已有較大進步，但僅有少數擁有自己獨立的底層算法庫。

華漢偉業產品負責人向高工鋰電分享到，出于“讓專業的人做專業的事”的企業理念，華漢偉業一直沒有分散精力去布局邊緣賽道，而是深耕自研算法，在底層算法庫與軟件系統方面建立堅固的“護城河”。

如今，華漢偉業的3D視覺檢測系統在華南地區已成為標桿王牌產品，其自研的MVDevelop 開發者視覺算法平臺對標全球一流算法平臺，解決卡脖子問題，打破了國外視覺算法技術壟斷的壁壘。

而且，華漢偉業技術團隊可以深層次為客戶進行靈活定制化和針對特定場景的開發。光度立體技術密封釘焊接檢測中的應用便是在這種需求下，特別推出的兼具成本與檢測成效優勢的非標解決方案，企業可根據自身預算與實際檢測場景，靈活選擇2D、3D、AI的定制搭配組合。

目前，光度立體技術尚未在國內機器視覺行業得到大規模商用。華漢偉業的率先布局，也體現了其對市場新興檢測場景及實際檢測訴求的靈敏嗅覺。

基于7年來深入鋰電行業的研發、交付和技術迭代，以及對鋰電制造工藝的理解，華漢偉業以先進的自研3D+AI檢測算法為抓手，為國內多家鋰電頭部企業提供整體解決方案。在多個維度持續不斷實現著技術迭代和know-how積累，已經形成了鋰電生產全工序的底層視覺服務能力。

借助光度立體法等前沿應用創新，華漢偉業的目標是以更普惠的形式，將3D級別的高水平檢測服務提供給廣大電池及設備企業，助力新能源行業降本增效。

審核編輯 ：李倩