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“火眼金睛”揪出微米級焊接缺陷

利元亨微米級焊縫檢測技術突破行業(yè)瓶頸，斬獲廣東專利優(yōu)秀獎

　　●惠州日報記者謝菁菁 通訊員陳麗凡

　　在新能源行業(yè)，焊接質量直接影響電池的導電性、機械強度和安全性。隨著新能源汽車產業(yè)對電池能量密度和安全性的要求不斷提高，高精度焊縫檢測已成為智能制造不可或缺的環(huán)節(jié)。

　　單件0.8秒完成全焊縫掃描，2秒內完成圖像處理，缺陷誤判率控制在0.5%以下，較傳統(tǒng)人工檢測效率提升10倍以上……這些力臻極限的工業(yè)檢測數據，其背后的關鍵支撐技術來源于一項專利——由廣東利元亨智能裝備股份有限公司（以下簡稱“利元亨”）研發(fā)的“焊縫質量檢測方法、裝置、系統(tǒng)及電子設備”專利。該專利近日榮獲第十屆廣東專利優(yōu)秀獎，是我市兩個獲獎專利之一。

　　這項工業(yè)界“火眼金睛”專利技術，能夠實時發(fā)現微米級焊接缺陷，將電池包安全風險從源頭切斷，填補了高精度激光焊接檢測的行業(yè)空白，成為保障動力電池安全的關鍵防線。該專利是利元亨4000多項專利布局中的一項。在“技術立業(yè) 苦練內功”的企業(yè)理念指引下，利元亨平均每年投入產值的11%到研發(fā)中，推動智能制造業(yè)務覆蓋從電池制造設備到數智整廠全鏈條，成為全球第一梯隊的高端智能裝備制造商，合作的頭部企業(yè)超40家，讓“惠州智造”在國內外擦亮招牌。

微米級焊縫檢測專利被應用到多種工業(yè)場景。 惠州日報記者謝菁菁 通訊員陳麗凡 攝

　　專利優(yōu)勢

　　“焊檢同步”效率提升超10倍

　　今年4月，“史上最嚴電池安全令”——工信部組織制定的“新國標”正式發(fā)布，將于2026年7月1日起施行。新標準進一步升級，要求電池系統(tǒng)在熱失控后兩小時內無明火、無爆炸，并將安全監(jiān)測范圍從5分鐘逃生時間延長至2小時。

　　在此背景下，必然也會推動新能源汽車產業(yè)和動力電池產業(yè)產品品質以及技術水平的不斷提升。

　　在利元亨研究院，技術人員向記者展示了一段焊縫質量檢測對比視頻：傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)下的焊縫影像模糊不清，而應用新專利技術的系統(tǒng)呈現的焊縫圖像，連微米級的缺陷都清晰可辨。

　　“這相當于給工業(yè)生產線裝上了‘智能顯微鏡’。”利元亨研究院院長杜義賢認為，“工業(yè)4.0時代，精度即生命線”，在動力電池極耳焊接中，0.1毫米偏差即可導致電芯性能驟降；120層銅箔焊接中，能量波動0.1%即可能引發(fā)過焊風險。

　　早在2020年，利元亨就已經開始不斷強化相關底座技術。

　　三維點云技術突破人工檢測極限。傳統(tǒng)焊縫檢測依賴平面CCD相機或人眼識別，存在重大局限——平面成像無法捕捉焊縫高度變化（如凹坑），人工抽檢效率低且難以實現全檢。

　　利元亨的獲獎專利首創(chuàng)“基于三維點云的高度圖分析法”，結合視覺技術與數字孿生技術，實時生成焊縫三維輪廓圖像，將檢測精度提升至0.05毫米，兩倍于人眼識別極限（人眼僅能識別0.1毫米以上）。

　　同時，該獲獎專利還有更為實在的“焊檢同步”優(yōu)勢。傳統(tǒng)檢測需獨立工位操作，而利元亨實現焊接與檢測單機同步進行。

　　檢測系統(tǒng)配合焊接速度300毫米/分鐘的飛行焊接同步開展，焊完即完成檢測，能捕捉縫隙等缺陷，通過自主開發(fā)的算法識別缺陷，還可通過采集激光焊接時的反射光（三個波段）判斷內部焊接質量（如虛焊、過焊及位置）。

　　在“焊檢同步”優(yōu)勢下，單件產品焊縫掃描僅需0.8秒，2秒內完成圖像處理，完美匹配每分鐘24件產品的高效產線。相比人工檢測，效率提升超10倍，缺陷過殺率（誤判率）控制在0.5%以下。

　　“研發(fā)中最棘手的是強反光曲面工件的邊緣定位。”杜義賢揭秘技術攻堅過程，團隊耗時1年多創(chuàng)新開發(fā)“峰值點-輔助點亞像素定位算法”，結合仿射變換糾偏技術，攻克了邊緣模糊與裝配偏差難題，最終在新能源電池端蓋周邊焊接、頂蓋密封釘焊接檢測中實現工程化落地。“這項技術能精準捕捉凸起、炸點、凹坑等微米級缺陷，解決了動力電池焊縫隱患的行業(yè)痛點。”杜義賢指出，在新能源電池頂蓋焊接等關鍵工藝中，該技術已攔截超萬件微小缺陷產品，從源頭杜絕類似“動力汽車電池爆炸”的安全風險。

　　專利應用

　　應用于鋰電池企業(yè)自動化生產線

　　中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟日前發(fā)布數據顯示，今年6月，我國動力電池裝車量58.2GWh，同比增長35.9%；1至6月，我國動力電池累計裝車量299.6GWh，累計同比增長47.3%。

　　在新能源汽車市場升溫、海外出口增長等多重因素驅動下，我國動力電池產業(yè)呈現出強勁的發(fā)展韌性和國際競爭力。

　　“在這樣龐大的市場需求下，我們的技術堅持不斷精進。”杜義賢介紹，2020年完成第一代檢測樣機就申報了相關專利，2021年規(guī)模化應用于動力電池領域，此后不斷迭代，目前已應用于各大鋰電池企業(yè)自動化生產線，相關焊接機均配備該系統(tǒng)。

　　“底座”技術強化，一方面帶動更多創(chuàng)新發(fā)明。近期，利元亨更是多項迭代產品頻出：激光焊接在線檢測設備，可通過捕捉激光焊接產生的400～1700nm波段弧光，進行20余類“缺陷診斷”；超聲波焊接技術，以微米級控制、AI智能監(jiān)控、全場景適配三大核心優(yōu)勢，為新能源、半導體、汽車制造提供“高精度焊接”終極方案；精細化設計方面，包括工業(yè)CT作為現代工業(yè)無損檢測的“利器”，還推出了手持激光填絲焊接設備，通過雙絲送絲技術，實現對大間隙、厚壁板材及異種金屬焊接難題的突破……

　　“底座”技術強化，另一方面也打開了新風口賽道。“我們正在構建跨行業(yè)工藝數據庫，進一步提升檢測精度標準，將數據拓展重點應用于固態(tài)電池，以及鈣鈦礦、智能倉儲和AI算力等前沿領域。”杜義賢說，固態(tài)電池因天然具備熱失控抑制能力以及更長時間續(xù)航的優(yōu)勢，或成為新國標下的技術突破口。

　　目前，利元亨作為國內較早布局全固態(tài)電池整線解決方案的企業(yè)，已打通固態(tài)電池全線量產工藝，覆蓋從各工段關鍵設備到整線方案，形成了涵蓋高壓致密化工藝、電解質與極片復合工藝、封裝工藝及高壓化成等在內的核心技術體系。

　　近期，該公司承接某頭部車企的全固態(tài)電池整線項目已開始陸續(xù)交付。利元亨所提供的整體解決方案融合了高效、高智能化與高安全性三大核心優(yōu)勢，為全固態(tài)電池的大規(guī)模量產提供了堅實有力的技術保障和系統(tǒng)支撐。

　　●對話

近三年研發(fā)投入累計14億元

　　惠州日報：利元亨近年的研發(fā)投入強度如何？下一步此項獲獎技術還會怎么升級？

　　杜義賢：公司近三年研發(fā)投入累計近14億元，研發(fā)費用率持續(xù)保持在11%以上，其中，2024年研發(fā)投入達3.36億元，占營收的13.55%，是歷年最高的投入。比如，此次獲獎的專利中，對研發(fā)和人工的投入遠遠高于設備硬件的成本。強投入也為公司拿下不少榮譽，獲得了4項省部級的科技進步獎，1項國家級專利獎和2項省級專利獎等。下一步將重點推進三方面升級，一是融合深度學習模型提升復雜缺陷分類能力；二是集成多光譜傳感實現焊接內部缺陷無損檢測；三是構建跨行業(yè)工藝數據庫，進一步提升檢測精度標準，將數據拓展應用于固態(tài)電池、鈣鈦礦、智能倉儲和AI算力等前沿領域。

　　惠州日報：我市的產業(yè)配套和科技創(chuàng)新環(huán)境，給企業(yè)研發(fā)帶來了哪些幫助？

　　杜義賢：惠州優(yōu)越的產業(yè)配套和科創(chuàng)環(huán)境，為利元亨的研發(fā)創(chuàng)新提供了全方位的強力支撐，主要體現在四個關鍵方面：

　　一是產業(yè)配套降本增效。惠州可以提供50公里半徑內快速配齊傳感器等核心部件，大幅降低供應鏈成本，加速研發(fā)迭代。

　　二是政策賦能激發(fā)活力。惠州的技改等多項補貼精準給力，例如在2025年新型儲能專項資金中，利元亨獲得203萬元用電補貼，有效降低研發(fā)投入成本。

　　三是人才生態(tài)夯實根基。在政府支持下，利元亨獲批惠城區(qū)首個博士后科研工作站，引進多名博士；與惠州學院共建實驗室，穩(wěn)定輸送超百名專業(yè)人才，充實核心研發(fā)團隊。

　　四是技術協(xié)同提升效率。利元亨與惠州移動共建“5G+工業(yè)互聯(lián)網”平臺，實現產線遠程診斷與分析，深度賦能研發(fā)，顯著提升研發(fā)效率和成果轉化率。

　　總的來說，惠州“政產學研用”深度融合的創(chuàng)新生態(tài)，給利元亨很大的發(fā)展“底氣”，讓我們輕裝上陣、心無旁騖地布局超4000件知識產權、持續(xù)搶占新能源裝備技術制高點。它實實在在地降低了綜合創(chuàng)新成本，加速了技術突破，是我們在惠州發(fā)展的核心優(yōu)勢之一。