李小明 谭秀强
广汽新能源汽车有限公司 广东广州 510000
摘要：现阶段电池PACK行业属于新兴行业，其所拥有的技术、工艺、机械设备等方面在应用发展过程中还不够成熟，且行业技术人员整体综合能力相对较低。但随着社会快速发展，近年来对电池PACK 的需求量大幅度增长，若电池PACK还按照目前的生产效率进行生产则难以满足时代发展要求。所以针对此类情况需要技术人员对电池PACK生产线加强重视，借助机器等相关技术设备进一步提高电池PACK生产的自动化水平。本文就以机器视觉为出发点，对电池PACK装配线装配工艺作出分析，提出几点建议，以供参考。
关键词：机器视觉；电池PACK装配线；装配工艺
机器视觉主要指利用机器视觉产品对目标进行拍摄，并将拍摄的图像经系统及设备处理形成数字信号，以代替人工对目标进行测量。在电池PACK生产中应用机器视觉能够提高生产过程中的自动化水平，且相比较人工视觉来说，机器视觉能够更为精准地检查电池PACK的质量，以确保所产生出的电池PACK符合质量要求。所以对于电池PACK行业来说，需要加强对机器视觉系统的重视度，有效应用机器视觉系统不断提高电池PACK装配线装配工艺水平，为电池PACK的高质量与高效率生产提供有力保障。
一、电池PAKC自动化产线发展现状分析
动力电池无论是生产环节，还是最终应用到新能源汽车中，都离不开电池PACK自动化装配线。动力电池单体在生产后需要经过相应的成组、检查等环节，在确保其各个条件合格且符合要求后才能在新能源汽车中使用动力电池。所以电池PACK装配线的运行质量可影响动力电池的质量，进而可影响新能源汽车的使用性能[1]。
现阶段电池PACK自动化生产线主要存在以下几点问题。①线束具有较强的柔软性，目前主要依靠人工在电池包上进行线束端口固定操作。但在固定装配过程中线束的数量极多，且线束颜色多种多样，线标也较为繁杂，一旦工作人员未按照要求将线束进行正确固定装配，就容易出现爆炸事件，工作危险性较强。②电池PACK装配线装配过程中，涉及到上下盖、模组等重量较重的结构部件，这些结构部件在上下料等相关装配环节中都需要由人工操作吊装设备完成，整体工作量较大且较为复杂。③模组上盖和托盘之间要使用螺栓进行紧固，但在此工作过程中所需要紧固的螺栓个数极多，同时紧固方式也需耗费大量的时间。若仅依靠人工完成只会大幅度下降电池PACK的生产效率。所以需要对电池PACK自动化生产线作出优化改进，有效应用机器视觉系统，以提高电池PACK自动化生产线的生产效率。
二、电池PACK装配线模型应用机器视觉定位系统
在电池PACK装配线中使用工业机器人，在机器中应用机器视觉定位系统，对模组进行搬运、对紧固螺栓孔位置进行准确定位，定位完成后由机器人自动进行模组搬运及紧固螺栓操作[2]。为达到电池PACK装配线装配的相关要求，实现上述机器人工作内容，首先需要技术人员将机器视觉和装配线进行有效结合，构建完整的装配系统，如图2所示。
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图2 装配系统
其次建立机器视觉模型，模型设计主要包括以下内容。①极性检测系统。极性检测设备中应用机器视觉系统，能够对不同组合形式装载后的电芯进行准确的极性分布检测，且检测效果具有较强的精确性和可靠性。②视觉定位子系统。借助机器视觉系统对螺栓紧固位置进行视觉定位，并通过控制机器人末端执行器由机器人进行螺栓紧固操作[3]。
三、以机器视觉检测系统为基础，构建机器人搬运系统
机器视觉检测系统在构建设计过程中技术人员需要对其的灵活性、精确性、准确性、通用性等方面加以重视，确保机器视觉检测系统在应用过程中能够获得清晰图片，且高效处理图片信息。公司该系统目前在电池PACK装配线中主要应用与模组壳体搬运与螺栓紧固环节，以下就螺栓紧固环节作出分析[4]。
螺栓紧固环节：视觉检测系统应用于螺栓紧固中，能够对需要紧固螺栓的相关条件进行测定，如螺栓孔的尺寸、螺栓孔的位置、紧固孔的深度等。机器人根据该系统提供的位置合理正确进行螺栓紧固操作。视觉检测系统在确定和测量螺栓孔的尺寸、位置等参数条件时，所利用的算法通常为模板匹配法。该方法主要指通过已知的模板与匹配的线上电池箱盖螺栓孔的位置，进而计算得出螺丝孔的位置偏差[5]。若偏差范围超出合格偏差范围外，则通过系统设备发出警报信号，由专业人员进行处理解决；若偏差范围在合格偏差范围内，则将需要紧固的位置、深度等参数条件发送至机器人，从机器人末端执行器进行螺栓紧固操作。另外对于螺栓紧固工作来说，除视觉检测系统的应用外，还需要机器人末端执行器的稳定运行，能够顺利正确完成螺栓紧固工作。一般情况下机器人末端执行器可分为两种工作方式，①X-Z工作模块。其可以使末端执行器进行上下移动，借助自动送料装置将所需要紧固的螺栓送至末端执行器，并根据检测位置由机器人末端执行器将螺栓正确放置螺栓孔位置进行紧固。②X-Y工作模块。其可对机器人末端执行器部位的视觉定位系统进行移动操作，以准确定位电池包，并采集接收相关信息数据，经视觉系统分析处理后将准确的位置传输给机器人末端执行器。再由末端执行器进行相应的螺栓紧固工作。
四、机器视觉应用于电池PACK装配线装配过程的相关建议
想要切实提高电池PACK自动化生产线的生产能力，确保动力电池PACK的生产质量与产量，一方面需要电池PACK行业加强对相关技术、工艺、设备等方面的研发改进力度，提高行业自身的发展水平。如在未来发展过程中根据电池PACK生产实际需求合理应用模组入箱系统，即借助机器人，由机器人通过视觉子系统为其提供目标位置的数据信息，其根据所提供的位置锁定目标，进行模组抓取操作。并将传输过来的模组从非精确定位的3托盘上搬运并装配到位于装配线抬起定位装置上的电池PACK下壳体底座上[6]。另一方面需要在应用机器视觉时，了解机器视觉系统的相关内容和应用要求，能够结合电池PACK装配线装配实际需求制定合理的装配应用方案，最大化突显机器视觉系统的应用价值，为电池PACK 的自动化生产提供有力条件。
结语：综上所述，电池PACK装配线装配过程中合理应用机器视觉系统，不仅可提高装配过程的准确性和可靠性，还能有效保障电池PACK 的质量与产量。所以需要技术人员能够加强对机器视觉系统的重视度，以全面合理的方式将机器视觉系统应用于电池PACK装配线装配过程中，并在未来发展应用过程中加强技术研发，以达到不断增强电池PACK装配线装配能力，提高电池PACK生产质量与产量的效果。
参考文献：
[1]武慧,熊峰,余涛, 等.基于机器视觉的电池PACK装配线装配工艺研究[J].工业控制计算机,2019,32(3):73-74.
[2]张研,曹永娣.用于储能系统锂电池pack热设计的仿真计算与实验研究[J].电源学报,2019,17(6):193-198.
[3]欧阳文龙,张含叶,陈爱霞, 等.锂离子电池模块装配工艺规划系统[J].价值工程,2018,37(32):148-150.
[4]杨邵文,田乐.浅谈优化电池装配工艺管理的措施[J].卷宗,2014,(4):348-348.
[5]贺刚,方伟,刘波.动力电池装配线改善研究[J].汽车工艺与材料,2016,(12):1-5.
[6]赵伟博.基于机器视觉的机器人协同装配工作站设计[J].组合机床与自动化加工技术,2020,(6):162-164,168.