摘要

從創(chuàng)新技術(shù)來看，接觸式圖像傳感器（CIS）開始嶄露頭角，成為機器視覺領(lǐng)域的“新變數(shù)”。

新工藝、新技術(shù)正在給動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新變數(shù)。

面向動力電池大規(guī)模制造時代，新工藝、新技術(shù)的“戰(zhàn)火”，已經(jīng)從核心工序設(shè)備延伸到關(guān)鍵部件。幫助動力電池企業(yè)提高產(chǎn)品品質(zhì)、降低缺陷率、提升制造效率，不僅是行業(yè)共同面臨的挑戰(zhàn)，也是后來者實現(xiàn)彎道超車的機遇。

作為品質(zhì)智造賦能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，機器視覺設(shè)備正在迅猛發(fā)展，賽道涌入玩家越來越多。從創(chuàng)新技術(shù)來看，接觸式圖像傳感器（CIS）開始嶄露頭角，成為機器視覺領(lǐng)域的“新變數(shù)”。

CIS技術(shù)并不新穎，其在工業(yè)AOI領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，而將此技術(shù)遷移至鋰電領(lǐng)域，繞不開一家企業(yè)——威海華菱光電有限公司（下稱“WHEC”）。

01

CIS技術(shù)起源

1985年，日本傳真機市場競爭已接近白熱化地步。為實現(xiàn)市場突圍，三菱電機在世界上首次開發(fā)了傳真機用接觸式圖像傳感器（CIS）。

憑借小體積、高集成度一體化、寬視野、無畸變、高速度、高精度等優(yōu)勢，CIS技術(shù)在“CCD/CMOS+光學(xué)鏡頭”傳統(tǒng)技術(shù)中殺開一條血路，讓三菱傳真機在市場上大放異彩。

1990年，三菱電機開始規(guī)模化量產(chǎn)并銷售CIS。在此之后，CIS技術(shù)在傳真機領(lǐng)域迅速滲透，并發(fā)展成為全球傳真機市場技術(shù)應(yīng)用主流。

CIS技術(shù)的先行者，為彼時三菱電機CIS技術(shù)項目負責(zé)人——澤江哲則，由其主持并制定的CIS技術(shù)行業(yè)標準一直沿用至今。

1995年，三菱電機在中國威海正式成立合資企業(yè)（SHEC），澤江哲則作為技術(shù)領(lǐng)頭人開始將CIS技術(shù)導(dǎo)入中國。

2003年，威海華菱光電有限公司（WHEC）正式成立，采用CELL方式專業(yè)生產(chǎn)特殊用途CIS，澤江哲則擔任總經(jīng)理一職。

得益于對CIS技術(shù)的深厚積累與創(chuàng)新應(yīng)用，WHEC開始在市場上嶄露鋒芒。先后完成國家火炬計劃產(chǎn)業(yè)化示范項目、量產(chǎn)紙幣讀取用CIS及大型工業(yè)檢測相機等。

隨著CIS技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，CIS不斷向金融機具、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)檢測裝備等市場實現(xiàn)技術(shù)遷移，有效彌補了CCD器件在工業(yè)AOI領(lǐng)域應(yīng)用中的不足，從而在部分細分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了CCD器件的替代。

作為CIS技術(shù)的先驅(qū)者與引領(lǐng)者，WHEC的CIS產(chǎn)品目前在金融機具領(lǐng)域國內(nèi)市場占比達到90%，全球市場占有率超過60%。與此同時，在半導(dǎo)體制造、食品安全、生物醫(yī)藥、建材加工等領(lǐng)域，公司CIS產(chǎn)品的市占率也在不斷提升。

02

進入鋰電行業(yè)契機

在工業(yè)AOI領(lǐng)域的成熟規(guī)模化應(yīng)用之后，CIS技術(shù)引起了日韓鋰電池龍頭的關(guān)注。

由于動力電池企業(yè)對產(chǎn)品性能、品質(zhì)管理、生產(chǎn)效率不斷提出更高的要求，機器視覺設(shè)備于2015年開始，逐漸成為鋰電池多個核心工序檢測的標配。

彼時，電芯在線檢測的取像單元，普遍采用單個或者多個拼接CCD線陣相機；小范圍檢測與精確測量主要采用單個CCD面陣相機。

由此而來的問題是：1、單個面陣/線陣相機由于鏡頭外置，需要與檢測物體保持一定距離，占據(jù)空間。同時，受自身重量以及固定方法限制，相機容易受環(huán)境影響產(chǎn)生震動，對成像效果造成一定影響。

2、多個拼接線陣相機存在設(shè)備占用空間大，讀取圖像會存在變形及邊緣虛化等問題，還需不斷調(diào)整相機的角度位置及鏡頭位置，對檢測效率也會造成一定影響。

因此，在CCD工業(yè)相機應(yīng)用之外，韓國鋰電池龍頭也在不斷尋求鋰電池極片、隔膜檢測新的解決方案。

而這，也成為WHEC將CIS技術(shù)應(yīng)用到鋰電池機器視覺檢測領(lǐng)域探索的契機。2018年以來，WHEC開始配合日韓鋰電池龍頭研發(fā)鋰電池領(lǐng)域用CIS工業(yè)相機。

經(jīng)過長期嚴謹?shù)募夹g(shù)驗證，WHEC的CIS產(chǎn)品已成功應(yīng)用于日韓鋰電池龍頭鋰電池檢測，覆蓋從前段涂布、模切、卷繞/疊片到后段外觀檢測的全工序環(huán)節(jié)。

03

鋰電用CIS工業(yè)相機優(yōu)勢

相比于CCD面陣、線陣相機，WHEC鋰電用CIS工業(yè)相機的優(yōu)勢在于：

1、占用空間小，無需復(fù)雜調(diào)整。CIS工業(yè)相機集光源、鏡頭、光電轉(zhuǎn)換芯片于一體，一體式超小機身不受安裝空間限制。同時，CIS工業(yè)相機還具備重量輕，固定方式穩(wěn)定，抗震性能強等優(yōu)勢。

2、微距成像，高精度檢測。CIS工業(yè)相機可根據(jù)需求與目標物體保持0.9mm-29.3mm的檢測距離，進行單面及雙面的在線同步檢測。光源接近目標物體，線性光不會產(chǎn)生非均勻光照，可自由調(diào)整光源角度，能夠更為靈敏地檢測出如涂層脫落、孔洞、異物、破損、褶皺、凹陷、劃痕、邊緣毛刺等細微、隱秘缺陷。

3、高分辨率1:1成像。在圖像采集方面，CIS工業(yè)相機檢測幅寬MAX可達1960mm，具備高分辨率、1:1的成像特點，避免由于圖像畸變及邊緣虛化所帶來的分辨率損失問題，同時可減輕后續(xù)圖像處理環(huán)節(jié)的負擔。

4、定制化設(shè)計。WHEC的CIS產(chǎn)品設(shè)計分為光源內(nèi)置一體化及光源外置多角度化，具備多種外觀尺寸、長度的產(chǎn)品設(shè)計，滿足不同在線生產(chǎn)及檢測應(yīng)用。

整體來看，CIS產(chǎn)品高集成化、高速度、高精度、無畸變等優(yōu)勢能夠充分滿足鋰電池檢測的核心訴求。目前，WHEC的CIS工業(yè)相機已經(jīng)得到國內(nèi)頭部機器視覺系統(tǒng)集成商的青睞，并在國內(nèi)動力電池產(chǎn)線、隔膜產(chǎn)線上開啟導(dǎo)入滲透。

04

鋰電行業(yè)CIS的機會

當前，全球動力電池企業(yè)正在加速邁向TWh時代。按照當前各家鋰電池廠商的擴產(chǎn)計劃，到 2025年的投產(chǎn)產(chǎn)能有望超過2TWh。

站在工藝鏈對機器視覺需求顯著提升大背景下，中國鋰電行業(yè)機器視覺的市場規(guī)模有望從2017年1.37億元提升至2025年56.4億元。

在GWh到TWh的跨越進程中，為滿足產(chǎn)能規(guī)模、產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)效率的高維度躍升，新工藝、新技術(shù)的導(dǎo)入被寄予厚望。

而CIS新技術(shù)一旦在鋰電機器視覺領(lǐng)域形成規(guī)模化導(dǎo)入，其市場成長價值將會非常誘人。這也將給以WHEC為代表的CIS企業(yè)以新的發(fā)展機遇。

目前，CIS憑借性能優(yōu)勢，已經(jīng)從最初的傳真機延伸到了金融機具、半導(dǎo)體制造、食品安全、生物醫(yī)藥、建材加工等多個應(yīng)用場景，成功實現(xiàn)多個行業(yè)的技術(shù)平移。

TWh時代巨浪下，或許還將帶給CIS更巨大的發(fā)展機遇。

審核編輯 ：李倩