智能检测助力电驱动实现质造蜕变

根据国际能源署IEA发布的《2023年全球电动汽车展望报告》，2022年全球电动汽车销售超过1000万辆，2023年将增加35%，总量占据乘用车市场的18%。同时，中国汽车工业协会的统计数据显示，2022年，我国新能源汽车销量达到688.7万辆，同比增长93.4%，连续8年增速全球第一。截至2023年12月底，我国新能源汽车保有量达2041万辆。在乡村地区，新能源汽车渗透率从4%上升到了17%。新能源汽车的高速发展，也推动了电驱动系统的变革。电驱动系统电驱动系统作为新能源汽车的核心部件，对于汽车的动力、经济性、舒适性、安全性以及汽车寿命都有着重要影响。在电驱动系统中，作为核心的驱动电机的性能，很大程度上决定了整车的性能。驱动电机由定子、转子、线束、壳体及轴承等构成，根据定子铜线绕组形状的不同，驱动电机又可分为圆线电机和扁线电机。一般圆线电机的槽满率为50%左右，而扁线电机的槽满率能达到70%以上。槽满率的提升，意味着在定子槽空间不变的条件下，可以填充更多的铜线，进而能通过更大的电流，产生更强的磁场，最终提升功率密度。电机的功率密度直接影响着汽车的续航效果，有数据表明：同等体积下，扁线电机持续动力输出的能力，要比圆线电机提高大约20%-30%。因此，体积更小、重量更轻、功率和能量密度更高的扁线电机，正逐步成为市场主流。随着中游制造商扩产加快、各主流车企切换扁线电机意向明确，扁线电机在电动车市场的渗透率加速提升，预计到2025年其市场渗透率将超过90%。然而扁线电机的制造工艺复杂、设备要求高，而电机的质量又关乎消费者的生命安全，因此质量检测成为了至关重要的一道工序！从定子、转子的生产线，到整机的装配线，每个环节的检测要求不同、难易程度不同，加上人工检测的不稳定性，企业正寻找全新的解决方案以保证稳定的生产质量。电驱动缺陷检测面临的难题•电驱动全工序检测需求复杂多样驱动电机繁多的组件与工艺环节，每种检测内容和检测类型的要求各不相同，种类繁多。•人工检测成本高、效率低产品形态复杂、材质综合，人工目测或视角受限、或判断困难，造成漏检、复查率居高不下。•对缺陷判定标准统一性低缺陷形态各异，对检测的要求不一，凭经验判断且无法实现精确数值定义。•质量数据汇总难度高各种缺陷数据不能量化，难以快速发现制程问题，也无法为工艺优化提供数据支撑。全面检测覆盖电驱动生产全工序全面的检测系统是企业质量的保障。扁线电机对产品的一致性、稳定性要求很高；而繁多的组件与工艺，使各零部件在生产与组装过程中，极易产生各种偏差与缺陷，包括翘片、开裂、破损、变形、焊接不良、铁芯端面划伤、尺寸不合格等问题，严重影响良品率与成品质量。面对检测工序的检测要求各有不同，检测场景多样而复杂，微亿智造依靠自研的深度学习算法，对电机多个核心工序上的缺陷进行快速理解和快速评估，结合项目落地应用形成的行业Know-How，将电机行业全工序检测需求沉淀为系统化的视觉检测方案，从电机定子、转子的生产过程检测，到驱动总成、电控总成的FQC终检，涵盖外观、焊接、尺寸等检测类型，实现电驱动工序视觉检测全覆盖。图1：电驱动产品结构实物图。图2：电驱动关键生产工序环节及产生的缺陷类型。（1）高效垂类算法模型，重大缺陷0漏检基于对电驱动系统生产过程中材质及工艺的底层理解，微亿在电驱动关键生产环节检测方面，均积累了相应的算法模型，并在实际落地过程中不断进化学习；采用领先的自研光学方案和视觉感知算法模型，行业通用缺陷种类均能识别，全面覆盖每一个点位，进而实现驱动电机的全检，做到缺陷0样本检出。目前0.03mm的成像精度、0.1mm的检测精度，可实现功能性缺陷及重大缺陷0漏检。图3：驱动电机定子缺陷检测设备。（2）高精度快速检测，自动匹配产线速度整个电驱动的自动生产线，一直对产能和效率有着极高的要求。微亿智造自研的超高速下的运动控制与手眼协同控制算法、多机械臂协同控制算法，能够在适配产线速度的同时，确保机械臂在高速运动过程中做到高稳定性清晰取图。目前末端线速度最高1000mm/s，每点位拍照、图片处理仅需0.3s。图4：客户现场实际检测场景。（3）灵活柔性应变能力，切线换型无压力燃油车时代，一款产品全新换代需要5-6年的研发周期，而到了新能源汽车时代，这一周期被压缩到12-16个月，而与之相对应的灵活的生产线应变能力，成为企业未来的竞争优势之一。微亿智造全面的电驱动检测系统，不仅可以满足工程化复制交付；同时，通过预设拍摄轨迹和配套算法模型，结合柔性机械臂的平台框架，可实现大兼容和秒级切线，帮助客户产线换型无压力。图5：客户现场实际检测场景。（4）缺陷数据根因分析，优化生产过程微亿智造自研的DQI系统，通过3D缺陷复原和2D图像缺陷定位功能，例如“伤线-产品外侧-45槽-端子”等信息，对缺陷进行精准定位，再通过生产数量、缺陷数量、占比和良率等生产数据统计分析，生成数据报表，进而准确地推演出每个工艺段、每个工序的生产质量，并做出针对性的优化指导。面对突发的密集性缺陷，系统也能及时警报提示，对相关工艺段进行检修。图6：微亿智造自研的QDI系统可实时显示缺陷信息。（5）建模分析助力工艺迭代，快速提升新品良率在新品试用阶段，通过质量数据的建模分析，帮助生产商提前获得在电驱动生产中更多、更全面的工艺信息，从而加速工艺迭代、降低时间成本，同步保证了极高缺陷检测率，更快拉升新品良率、更早推向市场，从而让企业在灵活应对不同类型产品生产方面，保持持续竞争力。图7：即将“奔赴”客户现场的批量电驱动缺陷检测设备。极具挑战性的焊点缺陷检测扁线电机焊接，是扁线电机工艺中最关键、也最具挑战性的环节之一。扁线电机焊接对节拍、焊接质量、稳定性都具有极高的要求，尤其是确保良好电接触的定子端部的焊接工艺。由于焊接都是基于高温熔化方式，因此容易受到环境、技术等多方因素的影响，如果工艺参数选择不当，会损伤扁线焊点周围的漆膜，从而导致绝缘漆膜可靠性下降。因此，在焊接完成后，需要通过严格的检测来确认扁线焊接的质量。以一台8极48槽8层波绕扁线电机为例，平均每槽4个焊点，整个电机共192个焊点；且每个焊点又有不同的面，焊点数量多，范围广，想要一次性完成检测难度极高。微亿智造焊点检测解决方案，通过对定子焊点的内侧、外侧、左侧、右侧、顶部，共计5个方位进行拍摄，全方位实现电驱动焊点缺陷检测全检。焊点缺陷类型有缺焊、偏焊、焊缝熔深高度不足等问题，加上焊点小且多，肉眼检测的漏检率、误判率高，这些都是行业存在的普遍难题。微亿智造领先的自研光学方案和视觉感知算法模型，在电驱动焊点检测方面可以做到成像精度0.03mm，检测精度0.1mm。保证重大缺陷0漏检，最大程度阻止了不良品进入后面的工序。扁线电机的自动生产线，对产能和效率的要求都很高，一般要达到60s/pcs~150s/pcs。微亿智造焊点检测解决方案，采用工业6轴机械臂，搭载高速飞拍成像技术，末端最高线速度达1000mm/s。这种非接触式无损检测，几乎可以完全替代人工，实现大兼容和秒级切换，并且检测速度还可根据产线焊接速度进行调整。在焊接过程中，缺陷数据统计可以很明显地体现出焊接产生的问题及背后的原因。通过微亿智造自研的DQI软件系统，不仅可以通过焊点缺陷数据统计，分析反馈焊接制程问题；同时通过缺陷形态数据、缺陷空间位置及补焊机机械运动坐标，匹配对应的缺陷修复数据包，实现焊点的检测和修补闭环。图8：扁线电机在焊接过程所产生的部分主要缺陷类型。新能源汽车生产应用实例某公司系新能源汽车驱动电机、微电机及控制器、汽车控制系统领域的领军企业，其中扁线电机方面，对组件的工艺、精度和质量要求也更高，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。然而在检测方面却面临着行业普遍存在的难题——传统的人工检测难以一次全检所有的缺陷类型，需要人工二次复检，不仅浪费人力，更难以达到自动化产线的效率要求。面对各检测工序的产品材质及缺陷的种类不同，需要收集不同的缺陷样本进行训练。基于对电机生产过程中物料材质及工艺的底层理解，面对短时间样本量少的难题，微亿智造得益于在工厂现场积累的丰富产线数据，提出一系列针对各种产线数据的域迁移方法，使得同等数据条件下的模型泛化能力更强、且指标更高。基于大模型域迁移和数据与知识融合推理的外观缺陷检测方法，能够缓解缺陷数据少、且分布不平衡对检测性能的影响，并在项目样本需求量减少70%的情况下，平均检测准确率仍然能够达到95%以上，综合漏检率＜0.5%，并快速匹配不同工序的检测标准和效率，大大缩短了新品量产上市的时间。通过工程化交付，不仅为该企业节省了大量的人工成本，而且对部分检出缺陷可实现智能修复，不仅保证了客户高质量出货的需求，最大限度阻止不良品进入下道生产工序，提升二次良率，降低了总体生产成本。同时通过精准的检测和及时处理，帮助企业建立了完善的质量控制体系，加强质量监管和追溯，优化生产工艺，从而保持整个电驱动