产品越是精密，质量要求就越高，品质检测的难度也越高，作为电动汽车电机的重要技术路线，高集成化的扁线电机在检测方面就尤为严苛。

 

下面，就通过某全球知名汽车核心零部件制造企业的实际案例，解读如何运用智能光学检测技术，破解扁线电机定子焊点外观缺陷检测难题。

 

 

01

背景分析

高集成化让扁线电机的检测要求更严苛

 

短短十来年，电动汽车的动力性、经济性、舒适性、安全性、可靠性、耐久性等都有了长足进步，但市场随之也对核心零部件提出了更高的要求，体积更小、结构更紧凑、功率密度更高的扁线电机，就势成为未来电机的一种重要技术路线。

 

相对于其它电机，扁线电机的集成化程度更高，对组件的工艺、精度和质量要求也更高，这种需求压力传递到品质检测环节，迫使检测在速度、精度、准确度、稳定性等方面达到相匹配的水平，才能保障电机的质量与生产效率。

 

再加上扁线电机定子绕组方式工艺复杂，存在很多焊接难点，可能会导致种类繁多的焊接缺陷，如焊偏、焊漏、焊炸、烧伤、焊缝鼓包、焊缝凸起、焊点焊面的完整度不足等等。

 

这些因素，让定子焊点外观缺陷检测面临着诸多挑战。

 

扁线电机构成图

 

 

02

项目挑战

详解扁线电机焊点外观检测的4大难题

 

扁线电机定子的焊接工艺复杂，焊接难点与缺陷皆繁多，而这家制造企业又历来追求全球业内最严格的品质检测。这种双重压力，使该扁线电机焊点外观检测项目面临着4大难题：

 

① 焊点数量极其多，检测覆盖范围非常广，稳定而全面检查难度高：

 

扁线电机定子焊点的层数、位置和数量很多，比如一台8层Hairpin绕组型式电机，如果是48个槽，平均每个槽4+个焊点的话，那总共就有192+个焊点，且每个焊点又有不同的面。要保证检测效率，就需相机一次性快速而全面地覆盖检测所有焊点和焊面，这对相机的视野范围、成像效果和光源打光要求都极高。

 

扁线电机定子外观

 

② 缺陷种类多，传统方式难以稳准全检多种缺陷，漏检率、误判率高：

 

扁线电机定子的焊接缺陷类型繁多，检测内容包括焊漏、焊偏、焊炸、烧伤、焊缝鼓包、焊缝凸起、焊点熔深高度、焊面的完整度不足、焊接点尺寸不合格（焊珠过大、过小、不饱满）等，传统人工检查或检具难以一次全检所有缺陷类型，导致漏检率、误判率、复查率居高不下。

 

扁线电机定子焊点外观缺陷（部分）

 

③ 扁线电机线体生产速度快，传统检测方式难以适配产能和效率要求：

 

扁线电机的自动生产线，对产能和效率的要求很高，一般达到120s/pcs~90s/pcs。“检测”不仅要达到相应的产能和效率目标，还要深度嵌入线体、具有实时性，能及时在生产过程中预防问题、发现问题、解决问题。这对检测设备的自动化、智能化和算法设计都提出了更高的要求，而传统检测方式，不仅在质量标准方面难达标，更是难以达到自动生产线的效率要求。

 

④ 扁线电机的焊点一致性差，良品判断困难：

 

扁线电机无论采用激光焊接工艺还是采用TIG焊接工艺，都在焊点外形轮廓等方面难以避免一致性差、判定标准不一等行业难题，且传统机器视觉检测方式，一般相机安装在被测物上方，自上而下处于圆心位置，焊点周围的成像容易产生畸变，导致焊点合格标准的判定变得愈发困难。

 

定子焊点外观检测要考虑焊点表面、焊点深度、焊点间距等问题

 

 

03

解决方案

高速、高精、多维成像光学+AI算法

 

经过综合分析检测场景、难点与需求，三姆森科技为该汽车核心零部件制造企业，针对性地搭建了一套智能化光学全检解决方案：

 

智能光学检测设备外观示意图

 

智能光学检测设备内观示意图

 

硬件方案

 

 

 

1. 硬件系统主要由工业CCD相机+高精密线激光+定制FA镜头+定制光源+高精度运动模组+运动伺服+马达等组成。高配置光学与运动等硬件组件，只为实现高精密检测的目的。

    

2. 图像采集采用线激光与CCD相机结合的方式，且设置正面、侧面多个拍摄视角，实现2D&3D多维成像。顶部拍摄检测焊点正面覆盖面积与饱和度，侧面拍摄检测焊点侧面熔深高度与饱和度，成像覆盖面广，可有效去除死角情况，解决成像畸变、漏检缺陷类别等问题。

3. 采用产品旋转+相机飞拍技术，相机在被测物运动过程中快速、连续、精准拍照，被测物不需要停留。

 

相机工位示意图

 

软件方案

 

 

 

1. 机器视觉算法软件：检测算法由传统算法+逻辑算法+AI算法组成，包括2D&3D视觉算法、深度学习算法、图像采集算法、信号管理算法、运动控制算法等，具有在线实时数据采集、公差自由设定、自动判断OK/NG等功能，通过算法管控，精准而高效地判定缺陷类型。

    

2. 慧视质检分析平台：平台自动收集检测设备的检测数据，以SPC分析为基础，实时监控生产过程，科学区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，对异常趋势给出告警，以便管理人员及时采取措施，消除异常，有效预防、预警、预测与控制，全流程质量管理。

 

软件界面成像与判定（部分）  

 

质检平台缺陷数控制图（示意）

04

方案优势

功能全面、快稳精准，自动化+智能化+可视化

智能光学检测设备检测步骤示意图（部分）

 

• 功能全面，覆盖范围广

 

①检测全面：一次全检多种缺陷类别，几乎可检测所有焊点外观缺陷类别。

②多维推断：综合多角度拍摄数据，AI多维度联合判断，极限达致零漏检。

③功能丰富：检测判断、统计报表、数据管理、数据追溯与工艺分析等功能集成一体。

④算法丰富：融合2D与3D算法、传统算法和AI算法，丰富检测算法应对不同功能需求。

⑤通用性强：一机多用，可应用于各类定子焊点的检测，且只需更换治具，即可实现对各种不同产品的检测。

 

• 高精度、高速度、高准度、高稳定性

 

①高精光学：对于技术能力可做到±0.01mm以下级别精度的三姆森科技来说，轻松达到该司±0.1mm级要求。

②高速光学：飞拍技术提升300％拍摄速度，高效检测匹配高效线体。

③准确性高：判定标准统一，判定稳定，焊点检测准确性可达99.99％，避免资源损耗与返工复检。

④稳定性高：设备可以持续性检测，24H不间断运行，故障率＜0.1％。

 

快速全检，稳定高效

• 自动化，智能化，可视化管理

 

①在线检测，数据可追溯，实时分析，全程可视化管理，自动生成各种统计报表图表，方便客户进行质量管理。

②质检分析平台以SPC智能分析为基础，AI学习能力强，及时预防、预警、预测与控制。

③全自动上下料，非接触式检测，可100％完全替代人工，无需人工复检复判。

④自研软件算法，快速匹配，可定制，扩展性强，灵活适应不同需求。

 

智能光学检测设备组成与功能图（部分）

 

质检分析与管理实现数据可视化（部分）

 

 

05

实际效果

降本、增效、提质皆改善，助推高效益、高质量发展

通过运用智能光学检测解决方案，该企业扁线电机焊点外观缺陷的检测需求与难题得到全部解决，企业在降本、增效、提质三个维度上皆得到改善，提升了综合效益与质量管理水平。

 

1

漏检率：0.0166％

该企业要求0.1％，实际降低到0.0166％以下（月度），多个月份达到零漏检。

2

过杀率：1.49％

该企业要求3％，实际降低到1.49％以下（月度）。

3

准确率：99.99％

该企业要求90％，实际检测准确率可达99.99％以上，判定稳定，品质得到极大提升。

4

良品率：95％

通过智能分析，供给前段改善，产品良率达到95％以上，有效减少不良流到客户端，增加客户满意度，避免退货风险。

5

产线效率：75-70 s/pcs

该企业要求120~90s/pcs，实际可达到75-70 s/pcs。

6

降低人力成本：几近100％替代人工

自动化程度高，几近100％替代人工，保留1名后端检测管理人员（非必须），应对设备智能检测与分析的各种结果。

*以上数据基于某具体项目，仅供参考，每个项目需根据场景、需求、技术等条件具体分析。

 

除了扁线电机定子焊点外观检测，三姆森科技的智能光学检测解决方案，还广泛运用于电动汽车“三电”（电驱、电控、电池）各细分产品检测场景，比如定子与转子的尺寸检测，电控部件与成品检测，圆柱、方形、软包等类型锂电池的外观检测等，帮助汽车企业或汽车零部件供应商实现高效率、智能化、柔性化生产。

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