适用于电动汽车电池及电机生产全过程的3D视觉测量方案

锂离子电池生产过程中，极片制造属于前段工序，在整个过程中占据着重要的位置。极片质量的好坏，关系着锂电池中段组装工序的进行，也影响着后段及锂电池的电化学性能。而为了提升电动汽车续航里，提高能量密度是锂离子电池发展的一个重要方向，因此制备高涂布量的超厚极片是提升电池比能量的一个最直接的办法。

极片的精准涂布厚度对电池的性能和使用寿命有重要影响，因此起着至关重要的作用。在生产过程中，首先在载体薄膜上连续或间歇地涂覆浆料，然后在干燥通道中去除涂布上的溶剂。

电池极片的干燥过程是电池生产中必不可少的制造步骤。在干燥过程前后都要进行厚度测量。涂布无论干湿，也无论表面是反光的、黑色的还是多孔的，普雷茨特均可实现精确的测量，同时振动和皮带速度的影响会得到补偿，并对薄膜的波纹和厚度进行精确分析及显示结果。目前的市场要求是绝对精度 < 1 µm，重复精度 0.5 µm。为了节约能源成本，同时始终确保电极的最高质量，必须在生产过程中对各个干燥阶段进行专门优化和监控。为此，传感器必须要可靠、高精度地测量极片干燥过程的实时状态，同时实现在高温工作环境和传送带高速运转的情况下进行在线测量。

普雷茨特的 chrocodile 2 DPS 点传感器，可为上述应用提供适合的解决方案，并可实现 nm 级别的 Z 轴分辨率，以及亚微米级别的线性精度和重复性，且在干湿环境、黑色及多孔石墨、阴极活性材料中均可进行检测。

其中，DPS 可以精确测量从孔隙排空的开始到结束的整个过程。这可以防止不必要的粘结剂迁移，否则会导致涂层与基体之间的粘结强度降低。这样就能确保电池极片的最佳性能和使用寿命。

在生产电动汽车电池以及电机生产过程中，普雷茨特均可提供适合的测量解决方案，满足您的量产要求。

一.电池生产环节的光学测量

在电池生产链中，Precitec 的 3D 测量解决方案可用于大多数工序：

注：标绿的方格内为普雷茨特测量可涉及的工序

电池由正负极片交替层叠而成，并由俗称的隔膜隔开。之后卷起金属极片，将其装入金属外壳，最后将电池焊接牢固。客户对 3D 测量技术的要求是：精度小于 1 μm。

电动汽车通常使用三种类型的锂离子电池。这些电池依据相同的功能原理运作，具有较高的能量密度，可确保较长的续航里程。通常情况下会使用软包电池、圆柱形电池和棱柱形电池，然后将它们连接成电池模块，以提供所需的电力。

在实际生产中，普雷茨特可实现如下应用的测量：

测量涂布后电池极片的厚度
测量辊压模具和载体极片的实际空隙
测量喷涂后的边缘超高
测量涂布后的起始/停止边缘
测量干爆过程中电池极片的厚度
测量辗压后电池极片的厚度
测量压延辊之间的实际间隙
测量辊压辗的同心度
测量辊压后的褶皱
测量隔膜和绝缘层的厚度
电池极片的激光切割
电池极片切割毛刺的测量

二.电池模块环节的光学测量

从单个电池单元开始，工艺链一直延伸到电池模块的制造。然后，这些电池模块被组合到铝或钢制成的金属框架（即所谓的电池组）中，再粘合到电池托盘上。

在实际生产中，为了提供能承受机械载荷的高质量部件，满足焊点标准要求，避免焊点断裂或出现裂纹，并符合产品规格，必须检查焊点如下的几个特征：

任何针孔都必须检测出来，因为严密性是至关重要的；
检查焊缝底部填充物是否能承受机械载荷；
检查焊缝底部切口是否能防止缺口效应和裂缝；
检查焊缝宽度是否能控制焦点位置。

chrocodile CLS 2 线传感器是应对所有这些挑战的解决方案，它可以在一条线上测量整个形貌，甚至可以测量小于 5 µm 的特征，而且测量速度极快。

此外，电动汽车电池组越来越多地使用紫外线固化或环氧涂料。这种涂料涂层的厚度需要测量。Precitec 旗下 Enovasense 公司的激光光热技术是测量电池单元涂料涂层厚度的理想解决方案，该技术能够以出色的精度测量整个表面，实现非接触性、非破坏性、非侵入性、非辐射性的涂层厚度测量。

三.燃料电池生产环节的光学测量

燃料电池由堆栈组成，即层层叠加。单个元件包括双极板、垫片、气体扩散层 (GDL) 和膜电极组件 (MEA)。

无论使用的是金属双极板还是石墨双极板，对我们的 3D 测量技术的要求都是相似的。这涉及到几何参数的精确测量，如通道深度和通道间距、通道网的位置、通道的粗糙度或塑料层或金属层厚度的测定。特别是在确定层厚度时，我们可以依靠不同的技术来分析透明层和非透明层。

测量燃料电池的形貌、平整度、距离

小尺寸、高精度要求和关键的周期时间是测量燃料电池形貌的一些关键挑战。需要测量双极板的尺寸以保证尺寸公差，因为双极板的品质管控对燃料电池的效率和功率密度至关重要。需要监测的参数包括板材厚度、通道深度和宽度、通道中心距以及精确的设计要求。

为了应对这些测量挑战，Precitec 提供了三种针对特定任务的解决方案：用于厚度测量的 chrocodile 2 DPS。

Precitec Enovasense 公司的激光光热技术是测量燃料电池双极板镀膜的理想解决方案，该技术能够以极高的精度测量整个表面。

四.电力电子技术环节的光学测量

电力电子设备是电力驱动的重要组成部分。它将牵引能从电池或燃料电池传导到电动机，将电流从直流转换为交流。

为实现安全的转换，电动汽车动力电子控制单元的外壳密封质量必须经过密封严密性检测。在这里，需要实现无气泡点胶、无间断垫片沉积以及检测密封应用过程中所需的形状、宽度和位置。

chrocodile CLS 2 线阵传感器可以满足所有这些要求。它可以高精度、高速度地测量电力电子装置的整个外壳。其非接触、无损测量技术是理想的选择，即使在垫片坡度较大的情况下也是如此。

此外，印刷电路板（PCB）表面涂有规定厚度的保护漆，以达到保护和绝缘的目的。必须符合厚度规范。超薄塑料涂层的厚度（15-7,600 µm）必须以要求的精度进行测量。飞点扫描仪 310 就是应对这些挑战的解决方案，它可以进行超精确测量，并确保较短的周期时间和较高的产量。

最后，需要将所有部件 3D 封装起来，这需要实现高精度的线环和键合高度的 3D 测量，诸如超小直径的线弧。

chrocodile CLS 2 Pro 线阵传感器是我们为检测线弧回路和键合高度以及线弧交叉提供的解决方案，它是测量半导体应用中形貌的理想之选。该传感器的高角度特性能够精确测量线环和焊接凸点等圆形形状的形貌，而高达每秒 4320 万像素和每秒 36000 条线的快速数据采集率确保了较短的周期时间。

五.动力总成环节的光学测量

电池或者燃料电池为电动汽车提供能量。传动系统负责确保车轮移动。传动系统可细分为由定子和转子组成的电机和电力电子设备。特别是在定子生产过程中，我们的产品被用于多个生产步骤。

Hairpin 发卡测量