一、引言

在新能源動(dòng)力電池高速量產(chǎn)場景中，電芯極耳的外觀缺陷（開裂、褶皺、壓痕、變形等）直接影響電池安全性、一致性與使用壽命。極耳材質(zhì)多為金屬箔材，表面光滑、曲率復(fù)雜、局部高度差明顯，傳統(tǒng)環(huán)形光源、條形光源、面光源難以實(shí)現(xiàn)全域均勻照明，常出現(xiàn)局部過曝、陰影重、缺陷特征不明顯等問題，導(dǎo)致算法漏檢、誤檢率偏高，嚴(yán)重制約產(chǎn)線良率與檢測效率。

為解決上述痛點(diǎn)，沃德普推出40 分區(qū)光控一體式光源（圖1），將高精度光學(xué)設(shè)計(jì)、獨(dú)立分區(qū)驅(qū)動(dòng)、一體化控制與自動(dòng)調(diào)光軟件深度融合，實(shí)現(xiàn) “一光源適配多規(guī)格電芯、一次成像覆蓋全缺陷、一鍵自動(dòng)優(yōu)化亮度” 的工程化目標(biāo)。本文從產(chǎn)品架構(gòu)、創(chuàng)新技術(shù)、性能優(yōu)勢、應(yīng)用價(jià)值等方面進(jìn)行學(xué)術(shù)化解析，為機(jī)器視覺照明領(lǐng)域提供可復(fù)用的設(shè)計(jì)思路。

圖1 四十分區(qū)光源

二、產(chǎn)品總體架構(gòu)與設(shè)計(jì)目標(biāo)

1. 系統(tǒng)定位

本產(chǎn)品為工業(yè)級(jí)、高集成、可編程多分區(qū)視覺光源，專為鋰電電芯極耳 AOI 檢測設(shè)計(jì)，同時(shí)可擴(kuò)展至 3C、半導(dǎo)體、汽車零部件等高精度外觀檢測場景。

2. 核心設(shè)計(jì)目標(biāo)

(1) 解決不平整物體表面均勻成像難題

(2) 實(shí)現(xiàn)40 區(qū)域獨(dú)立亮度、角度、時(shí)序控制

(3) 采用光控一體化，取消外置控制器，簡化部署

(4) 提供自動(dòng)打光軟件，降低現(xiàn)場調(diào)試門檻

(5) 滿足高速產(chǎn)線要求，優(yōu)化相機(jī)曝光時(shí)間與節(jié)拍 CT

 三、核心技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)解析

1. 多分區(qū)多角度獨(dú)立控制技術(shù)

傳統(tǒng)光源采用整體調(diào)光，無法對局部反光、凹凸、陰影區(qū)域做差異化補(bǔ)償。本產(chǎn)品采用40 通道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，從光學(xué)控制理論看，多分區(qū)獨(dú)立控制本質(zhì)是對照明場進(jìn)行空間域精細(xì)化調(diào)制，通過局部亮度加權(quán)，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜曲面的照度均衡化，使極耳褶皺、開裂、變形等弱特征被顯著增強(qiáng)。

2. 光控一體化集成架構(gòu)

產(chǎn)品將光源發(fā)光體 + 恒壓驅(qū)動(dòng) + 邏輯控制 + 通訊模塊集成在同一殼體。

3. 三重光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化

(1) 多分區(qū)多角度曲面光學(xué) 提升照射覆蓋度與照度均勻性，降低相機(jī)曝光時(shí)間，直接提升產(chǎn)線 CT。

(2) 柔性漫射光學(xué) 抑制金屬鏡面反射，使圖像全域均勻，提升缺陷對比度。

(3) 工業(yè)級(jí)結(jié)構(gòu)與散熱，確保長時(shí)間穩(wěn)定工作。

4. 自動(dòng)調(diào)光軟件

配套自動(dòng)打光軟件（軟件界面見圖2）：

■ 相機(jī)–光源聯(lián)動(dòng)控制

■ 圖像采集→區(qū)域框選→自動(dòng)計(jì)算亮度→一鍵下發(fā)

■ 支持40個(gè)分區(qū)配置，支持參數(shù)導(dǎo)入導(dǎo)出

■ 降低工程師調(diào)試難度，縮短換型時(shí)間

從算法角度，該軟件基于圖像灰度均值與方差優(yōu)化，自動(dòng)求解各分區(qū)最優(yōu)亮度，實(shí)現(xiàn)無人化快速打光。

圖 2 四十分區(qū)自動(dòng)調(diào)光軟件界面

四、關(guān)鍵性能指標(biāo)與對比優(yōu)勢

(1) 成像質(zhì)量：均勻性更高，弱特征更清晰

(2) 控制能力：支持局部調(diào)光，適配復(fù)雜曲面

(3) 集成度：無外置控制器，部署更簡潔

(4) 智能化：支持自動(dòng)打光，換型更快

(5) 穩(wěn)定性：內(nèi)部直驅(qū)，抗干擾更強(qiáng)

五、典型應(yīng)用場景與效果

在鋰電電芯極耳檢測中，本產(chǎn)品可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)：

■ 極耳焊點(diǎn)清晰成像（圖3）：均勻抑制了金屬鏡面反光，讓焊點(diǎn)表面的氧化色、紋路細(xì)

節(jié)清晰呈現(xiàn)，局部提亮焊點(diǎn)邊緣，突出燒蝕、凹陷等缺陷的對比度；

■ 極耳開裂清晰成像（圖4）：傳統(tǒng)光源很容易被銅箔反光干擾，導(dǎo)致這種細(xì)微裂紋被“淹

沒”在反光里，而你的分區(qū)光源通過均勻照明，把裂紋的邊緣、形態(tài)都清晰呈現(xiàn)了出來；

        圖3極耳焊點(diǎn)檢測 

                     圖4極耳開裂檢測 

■ Mylar底部缺陷呈現(xiàn)（圖5）：柔性漫射光可均勻柔和地照射 Mylar 膜，既不會(huì)讓膜

層過曝，也能凸顯其褶皺、氣泡、破損的邊緣輪廓，讓透明 / 半透明缺陷也能被清晰捕捉。

■極耳褶皺有效區(qū)分（圖6）：通過獨(dú)立控制每個(gè)分區(qū)的亮度，對褶皺的凸起和凹陷區(qū)域做

差異化照明，避免了鏡面反射的干擾。

■兼容不同尺寸電芯，頂部 AOI 環(huán)光可移動(dòng)適配。 

        圖5 Mylar底部缺陷檢測

                    圖6 極耳褶皺檢測

■手機(jī)中框R角缺陷檢測：可單獨(dú)壓低R角頂部直射光源亮度、增強(qiáng)側(cè)壁光源強(qiáng)度，定點(diǎn)壓制局部高光，無需整體降曝光導(dǎo)致暗區(qū)信噪比下降；也可關(guān)閉易產(chǎn)生反光的分區(qū)，定向優(yōu)化成像，按需分組點(diǎn)亮（全域、單側(cè)、上下分區(qū)），測試效果見圖7、圖8。

        圖7 R角臟檢測效果

                        圖 8 R角劃傷效果

■40分區(qū)光源+光度立體:是把傳統(tǒng) 4/8 分區(qū)升級(jí)成40個(gè)獨(dú)立可控LED單元的高密度穹頂/

環(huán)形光源，配合單相機(jī)多角度成像，具有更高的復(fù)雜曲面適配性，適合手機(jī)中框、3C外殼、

精密注塑件，可自定義分區(qū)組合（如僅亮上半?yún)^(qū)/左右區(qū)），適配不同材質(zhì)與缺陷。以下圖

9為產(chǎn)品原圖、圖10為光度立體處理后圖像。

       圖9產(chǎn)品原圖

圖10光度預(yù)處理圖像

六、學(xué)術(shù)價(jià)值與產(chǎn)業(yè)意義

(1) 提出多分區(qū)照明的空間調(diào)制理論框架，為復(fù)雜表面檢測提供通用照明方案

(2) 光控一體化推動(dòng)視覺光源從“部件”向“智能子系統(tǒng)”升級(jí)

(3) 自動(dòng)打光軟件降低AI視覺部署門檻，加速產(chǎn)業(yè)智能化

(4) 高度適配鋰電、半導(dǎo)體、3C 等高端制造，符合高精度、高穩(wěn)定、高效率的產(chǎn)業(yè)需求