Bằng cách nhấp vào “Chấp nhận tất cả Cookie”, bạn đồng ý với việc lưu trữ cookie trên thiết bị của mình để tăng cường khả năng điều hướng trang web, phân tích việc sử dụng trang web và hỗ trợ các nỗ lực tiếp thị của chúng tôi. Thêm thông tin
Cài đặt Cookie
Bằng cách nhấp vào “Chấp nhận tất cả Cookie”, bạn đồng ý với việc lưu trữ cookie trên thiết bị của mình để tăng cường khả năng điều hướng trang web, phân tích việc sử dụng trang web và hỗ trợ các nỗ lực tiếp thị của chúng tôi. Thêm thông tin
Khám phá cách thị giác máy tính trong sản xuất pin cho phép phát hiện lỗi theo thời gian thực, lắp ráp bằng robot, xác minh nhãn và sản xuất an toàn hơn, chất lượng cao.
Pin là một phần quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chúng giúp điện thoại được sạc, máy tính xách tay hoạt động và xe điện di chuyển. Chúng ta dựa vào chúng nhiều hơn chúng ta nhận ra, nhưng chúng ta hiếm khi dừng lại để suy nghĩ về cách chúng được tạo ra. Trên thực tế, quy trình sản xuất pin phức tạp hơn nhiều so với hầu hết mọi người nghĩ.
Quy trình sản xuất pin phụ thuộc vào nhiều bước được phối hợp cẩn thận, từ khâu chuẩn bị vật liệu đến kiểm tra cuối cùng. Ngay cả một sai sót nhỏ, chẳng hạn như một lớp bị lệch hoặc một thành phần bị lỏng, cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc dẫn đến các vấn đề về an toàn.
Trong nhiều năm, các nhà sản xuất đã dựa vào kiểm tra thủ công và các cảm biến cơ bản để xác định vấn đề. Tuy nhiên, khi sản xuất mở rộng và yêu cầu về chất lượng tăng lên, các phương pháp truyền thống này đang gặp khó khăn trong việc đáp ứng.
Đó là lý do tại sao nhiều nhà sản xuất hiện đang chuyển sang thị giác máy tính, một nhánh của AI cho phép máy móc diễn giải và hiểu thông tin trực quan. Cụ thể, trong sản xuất pin, nó đang được sử dụng để phát hiện các khuyết tật, đo lường các thành phần một cách chính xác và theo dõi từng bước của quy trình theo thời gian thực.
Hình 1. Cách thị giác máy tính tăng cường sản xuất pin. Ảnh của tác giả.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách pin được sản xuất và cách thị giác máy tính đang chuyển đổi quy trình sản xuất pin để cải thiện chất lượng, tăng hiệu quả và hỗ trợ tương lai của công nghệ năng lượng. Hãy bắt đầu!
Pin được sản xuất như thế nào và thị giác máy tính có thể giúp gì?
Sản xuất pin là một quy trình từng bước cẩn thận, đòi hỏi độ chính xác cực cao. Nó bắt đầu bằng việc phủ các vật liệu đặc biệt lên các tấm kim loại mỏng, sau đó được cắt và xếp chồng lên nhau với các lớp khác để tạo thành lõi của pin.
Sau đó, chất điện phân lỏng được thêm vào, pin được niêm phong và trải qua quá trình sạc và thử nghiệm để đảm bảo nó hoạt động bình thường. Cuối cùng, nó được dán nhãn và đóng gói, sẵn sàng cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ điện thoại đến xe điện.
Hình 2. Pin được sản xuất như thế nào? Ảnh của tác giả.
Vì pin rất nhạy cảm, những lỗi nhỏ nhất cũng có thể gây ra vấn đề lớn. Một khiếm khuyết nhỏ như một vết xước mảnh hoặc lệch nhẹ cũng có thể làm giảm tuổi thọ pin, ảnh hưởng đến sự an toàn hoặc dẫn đến hỏng pin. Với việc ngày càng có nhiều thiết bị và phương tiện chạy bằng pin, các nhà sản xuất đang tìm kiếm những cách thức sáng tạo và nhanh chóng hơn để đảm bảo mỗi sản phẩm được chế tạo không có lỗi.
Đây là nơi thị giác máy tính phát huy tác dụng. Các mô hình thị giác máy tính như Ultralytics YOLO11 hỗ trợ các tác vụ khác nhau như phát hiện đối tượng và phân đoạn thể hiện có thể được huấn luyện để nhận dạng các thành phần pin, phát hiện các khuyết tật bề mặt và theo dõi độ chính xác của quá trình lắp ráp trong thời gian thực.
Bằng cách phân tích hình ảnh từ camera độ phân giải cao, các mô hình này giúp kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo rằng mọi bộ phận đều được đặt đúng vị trí và không có lỗi. Điều này cho phép sản xuất pin nhanh hơn và nhất quán hơn với ít lỗi hơn.
Các tác vụ thị giác máy tính được sử dụng trong quy trình sản xuất pin
Sau đây là cái nhìn cận cảnh hơn về một số tác vụ thị giác máy tính chính có thể hỗ trợ và hợp lý hóa quy trình sản xuất pin:
Phát hiện đối tượng: Các mô hình như YOLO11, hỗ trợ phát hiện đối tượng, có thể được huấn luyện để định vị và xác định các thành phần cụ thể, chẳng hạn như pin, đầu nối và tab, trên dây chuyền sản xuất.
Phân đoạn thể hiện: Các hệ thống hỗ trợ thị giác máy tính có khả năng phân đoạn có thể phác thảo hình dạng và ranh giới chính xác của một đối tượng. Điều này giúp xác định các vật liệu chồng chéo, lỗi lớp phủ hoặc các khuyết tật bề mặt mà các phương pháp đơn giản hơn có thể bỏ qua.
Phân loại ảnh: Tác vụ này có thể được sử dụng để kiểm tra toàn bộ hình ảnh về các vấn đề có thể nhìn thấy như vết lõm, vết trầy xước hoặc lớp phủ không đồng đều. Nếu một bộ phận không đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng, nó có thể bị loại bỏ trước khi đến công đoạn lắp ráp cuối cùng.
Theo dõi đối tượng: Bằng cách theo dõi từng thành phần pin khi nó di chuyển qua dây chuyền sản xuất, theo dõi đối tượng có thể phát hiện các bộ phận bị thiếu hoặc lệch và đảm bảo quy trình lắp ráp luôn chính xác và hiệu quả.
Ứng dụng của Vision AI trong sản xuất pin
Bây giờ chúng ta đã hiểu rõ hơn về các tác vụ thị giác máy tính cốt lõi được sử dụng trong sản xuất pin, hãy cùng xem xét cách các tác vụ này có thể được áp dụng trong các giai đoạn sản xuất khác nhau để nâng cao chất lượng, an toàn và hiệu quả.
Kiểm tra bề mặt điện cực trong sản xuất pin
Lớp phủ điện cực là một phần quan trọng của quy trình sản xuất pin. Trong bước này, một lớp vật liệu hoạt tính mỏng được áp dụng cho lá kim loại để tạo thành các điện cực của pin.
Các khuyết tật nhỏ, chẳng hạn như bong bóng, lỗ kim hoặc các cạnh không đều, có thể xảy ra trong quá trình phủ. Mặc dù chúng có vẻ không đáng kể, nhưng những lỗi này có thể dẫn đến quá nhiệt, hiệu suất kém hoặc giảm tuổi thọ pin. Chúng cũng khó phát hiện bằng mắt thường, đặc biệt là trong môi trường sản xuất số lượng lớn.
Các mô hình thị giác máy tính có thể hỗ trợ kiểm soát chất lượng bằng cách phân tích hình ảnh có độ phân giải cao để phát hiện và gắn cờ các khuyết tật bề mặt trong thời gian thực. Các kỹ thuật như phân vùng thể hiện cho phép hệ thống xác định các vùng khác nhau của điện cực và làm nổi bật các điểm không đều, làm cho quy trình kiểm tra chính xác và nhất quán hơn so với kiểm tra thủ công.
Một ví dụ thú vị về điều này là một hệ thống được các nhà nghiên cứu phát triển, kết hợp chụp cắt lớp vi tính tia X (CT) với thị giác máy tính để kiểm tra điện cực pin lithium-ion. Nó sử dụng quét 3D để phát hiện các khuyết tật bên trong như vết nứt và lỗ hổng.
Hình 3. Ví dụ về các hạt điện cực pin bị nứt và có lỗi. (onlinelibrary.wiley.com)
Xếp chồng robot được dẫn hướng bằng thị giác trong quy trình sản xuất pin
Sau khi các điện cực được phủ thành công, chúng phải được lắp ráp vào cấu trúc bên trong của pin bằng cách cuộn hoặc xếp lớp. Cuộn là cuộn các tấm điện cực và tấm ngăn cách thành hình xoắn ốc, trong khi xếp lớp đặt các lớp phẳng lên trên nhau.
Cả hai kỹ thuật đều đòi hỏi sự căn chỉnh chính xác, thường chỉ sai số vài micron. Một sự dịch chuyển nhỏ có thể ảnh hưởng đến dòng điện chạy qua pin, dẫn đến hiệu suất thấp hơn hoặc tuổi thọ ngắn hơn.
Để đạt được độ chính xác này, các nhà sản xuất đang sử dụng thị giác máy tính để điều khiển cánh tay robot trong quá trình lắp ráp. Camera độ phân giải cao và cảm biến 3D giúp định vị chính xác từng lớp và phát hiện các vấn đề như bụi, cong vênh.
Các hệ thống này giúp duy trì khoảng cách, độ căng và sự liên kết nhất quán, điều này cải thiện cả chất lượng và tốc độ sản xuất. Trong một số trường hợp, robot cũng sử dụng cảm biến lực cùng với dữ liệu trực quan để xử lý nhẹ nhàng các vật liệu nhạy cảm.
Kiểm tra mối hàn và niêm phong trong sản xuất pin
Trong quá trình lắp ráp và đóng gói pin, các thành phần như tab và vỏ được nối với nhau thông qua hàn hoặc niêm phong. Các mối nối này rất quan trọng để duy trì dòng điện và an toàn cấu trúc.
Vết nứt nhỏ nhất hoặc điểm yếu có thể gây ra đoản mạch, quá nhiệt hoặc, trong trường hợp nghiêm trọng, hiện tượng mất kiểm soát nhiệt (một phản ứng dây chuyền nguy hiểm, trong đó pin quá nóng không kiểm soát được và có thể bắt lửa hoặc phát nổ).
Các nhà sản xuất đang áp dụng các giải pháp thị giác máy tính kết hợp với hình ảnh nhiệt để cải thiện bước này. Các hệ thống này có thể quét từng mối hàn trong thời gian thực, kiểm tra các khuyết tật như vết nứt (cracks), khoảng trống hoặc điểm yếu.
Trong khi kiểm tra trực quan có thể phát hiện các vấn đề trên bề mặt, một số khuyết tật bị ẩn bên dưới bề mặt hoặc gây ra sự phân bố nhiệt không đều, mà các máy ảnh tiêu chuẩn hoặc mắt người không thể phát hiện được. Chụp ảnh nhiệt có thể tiết lộ những vấn đề ẩn này bằng cách cho thấy nhiệt lan truyền qua mối hàn như thế nào, giúp dễ dàng xác định các mối nối yếu hoặc các kết nối không hoàn chỉnh có thể dẫn đến hỏng hóc sau này.
Phát hiện đối tượng trong quy trình sản xuất pin xe điện (EV)
Sản xuất pin bao gồm một quy trình chính xác gồm cắt, xếp chồng, hàn và niêm phong. Mọi bước đều được tính toán thời gian và tự động hóa cẩn thận. Nhưng ngay cả trong môi trường được kiểm soát, các vật thể lạ nhỏ vẫn có thể lọt qua. Một con ốc vít bị lỏng hoặc mảnh kim loại còn sót lại bên trong bộ pin có thể gây ra đoản mạch, hư hỏng bên trong hoặc hỏa hoạn.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà sản xuất đang dựa vào các hệ thống thị giác máy tính được xây dựng đặc biệt để phát hiện vật thể lạ. Các hệ thống này sử dụng camera độ phân giải cao và thị giác 3D để quét khay và mô-đun trước khi niêm phong cuối cùng. Chúng được huấn luyện để phát hiện các vật thể không mong muốn và phản hồi ngay lập tức, bằng cách dừng dây chuyền, cảnh báo kỹ thuật viên hoặc loại bỏ gói bị ảnh hưởng, mà không làm gián đoạn quy trình sản xuất.
Ví dụ: trong lắp ráp pin EV (xe điện), thị giác máy tính được sử dụng để kiểm tra khay xem có vật thể lạ hay không ngay trước khi niêm phong cuối cùng. Các hệ thống này có thể phát hiện các công cụ bị đặt sai vị trí, ốc vít lỏng lẻo hoặc mảnh vụn mà các kiểm tra thủ công có thể bỏ sót. Bằng cách xác định những vấn đề này sớm, chúng giúp ngăn ngừa sự cố điện, tránh chậm trễ sản xuất và giảm rủi ro an toàn.
Hình 4. Xem xét việc kiểm tra pin cao áp trong khi lắp ráp xe điện (Nguồn).
Xác minh bao bì và nhãn của bộ pin
Sau khi bộ pin được lắp ráp hoàn chỉnh, bước cuối cùng là kiểm tra bao bì và nhãn mác. Một lớp niêm phong bị hỏng, vỏ bị móp hoặc nhãn in sai có thể gây ra các vấn đề sau này. Những vấn đề này có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của sản phẩm, trì hoãn việc vận chuyển hoặc dẫn đến các sai sót về quy định nếu không được kiểm tra.
Kiểm tra thủ công ở giai đoạn này có thể chậm và không đáng tin cậy, đặc biệt là với số lượng lớn, trong khi các hệ thống thị giác máy tính có thể thực hiện các kiểm tra tương tự một cách nhanh chóng, nhất quán và với độ chính xác cao hơn.
Ví dụ: giả sử một bộ pin có lỗi chính tả trên nhãn của nó. Tính năng phát hiện đối tượng trước tiên có thể xác định phần nhãn có chứa văn bản, sau đó công nghệ OCR (nhận dạng ký tự quang học) có thể được sử dụng để đọc và xác minh nội dung. Nếu có lỗi chính tả hoặc lỗi định dạng, hệ thống có thể gắn cờ bộ pin để sửa trước khi nó di chuyển xuống dây chuyền.
Ưu và nhược điểm của thị giác máy tính trong sản xuất pin
Đây là cái nhìn sơ lược về những cách thức mà thị giác máy tính cải thiện việc sản xuất pin:
Tăng tốc độ sản xuất: Kiểm tra tự động nhanh hơn đáng kể so với kiểm tra thủ công, giúp đáp ứng nhu cầu sản xuất số lượng lớn.
Kiểm soát chất lượng nhất quán: Các mô hình kiểm tra tiêu chuẩn có thể được áp dụng trên các dây chuyền và cơ sở sản xuất khác nhau, đảm bảo rằng mọi pin đều đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng giống nhau, bất kể chúng được sản xuất ở đâu.
Hỗ trợ cải tiến quy trình: Mỗi lần kiểm tra tạo ra dữ liệu và thông tin chi tiết trực quan có tác động lớn. Các nhóm có thể xem xét dữ liệu này để xác định các mẫu, phát hiện các lỗi lặp lại và đưa ra các quyết định sáng suốt để cải thiện quy trình sản xuất.
Mặc dù thị giác máy tính mang lại nhiều lợi thế khác nhau, có một vài hạn chế cần xem xét khi áp dụng các hệ thống này. Dưới đây là một số yếu tố cần lưu ý:
Các rủi ro về bảo mật dữ liệu: Vì các hệ thống này thu thập hình ảnh chi tiết về dây chuyền sản xuất và các thành phần, điều cần thiết là bảo vệ dữ liệu này để ngăn chặn rò rỉ các thiết kế hoặc quy trình độc quyền.
Yêu cầu hiệu chỉnh thường xuyên: Những thay đổi về ánh sáng, rung động hoặc sự thay đổi nhỏ trong vị trí máy ảnh có thể ảnh hưởng đến độ chính xác. Cần kiểm tra và hiệu chỉnh lại hệ thống thường xuyên để duy trì độ tin cậy.
Khó khăn với vật liệu phản chiếu: Các bề mặt bóng, chẳng hạn như giấy bạc kim loại được sử dụng trong pin, có thể phản xạ ánh sáng một cách khó đoán. Điều này có thể gây khó khăn cho việc thu được kết quả chính xác.
Những điều cần nhớ
Thị giác máy tính đang dần thay đổi quy trình sản xuất pin. Nó có thể được sử dụng để phát hiện các lỗi nhỏ, điều khiển cánh tay robot một cách chính xác, kiểm tra các mối hàn và niêm phong, đồng thời xác minh bao bì cuối cùng.
Mỗi bước có thể được giám sát chặt chẽ bởi Vision AI để đảm bảo mọi pin đều đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng cao. Các hệ thống này nhanh hơn và nhất quán hơn so với kiểm tra thủ công, giúp các nhà sản xuất giảm lãng phí và tránh các lỗi tốn kém. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, vai trò của thị giác máy tính trong sản xuất pin có khả năng sẽ tăng lên.
