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行業(yè)聚焦
在電動汽車電池及儲能系統(tǒng)的復(fù)雜生產(chǎn)工藝中，很多工位處均需要傳感器。這些傳感器既能夠輸出工藝控制信號，又能夠?qū)崿F(xiàn)裝配工位的安全防護(hù)，并且執(zhí)行集成式質(zhì)量管理工作。SICK 為設(shè)備制造商及設(shè)備運(yùn)營商一站式提供全品類傳感器，顯著提升電池生產(chǎn)的工藝控制精度、安全性、質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
未來的電池制造市場
未來幾年，預(yù)計所有相關(guān)市場的電動汽車產(chǎn)銷量 都將大幅增長。根據(jù)預(yù)測，到 2030 年，約 80% 的新車將配備電力驅(qū)動裝置。這意味著每年大約需要 6,000 萬輛汽車的電池。為實現(xiàn)該目標(biāo)，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上建立更多的“超級工廠”。
2035 年，歐盟將徹底停止銷售內(nèi)燃機(jī)汽車。在中國這個巨大的汽車市場，所有汽車都將采用“新能源”。這意味著在 2030 年之后，所需的電池數(shù)量將繼續(xù)增加。此外，固定式儲能系統(tǒng)將構(gòu)成能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略中對擺脫化石能源依賴的基石。該市場亦將迎來強(qiáng)勁增長。
復(fù)雜的工藝
電池生產(chǎn)工藝非常復(fù)雜：從電極到電芯，再到模組及完整的電池組，整個工藝需經(jīng)歷多道單獨的步驟，并且每個步驟均須確保高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。要滿足量產(chǎn)要求，必須實現(xiàn)高度自動化。超級工廠產(chǎn)能規(guī)模也須與之匹配，尤其是在經(jīng)濟(jì)壓力較大的情況下：汽車行業(yè)的客戶期望每千瓦時的“目標(biāo)價格”穩(wěn)中有降。
零停機(jī)高品質(zhì)生產(chǎn)
出于這些原因，超級工廠運(yùn)營商不僅主動追求，更必須依賴零停機(jī)生產(chǎn)。同樣須將廢品率降至更低，即實現(xiàn)實時檢測與剔除。因此，各個工藝步驟需配備集成式質(zhì)量管理系統(tǒng)。最終環(huán)節(jié)須遵循電池工廠所在地的機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。安全技術(shù)不應(yīng)影響生產(chǎn)效率。相反，智能的安全技術(shù)通過高效適配工藝，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)力。
目標(biāo)：降低復(fù)雜性
設(shè)備制造商和一站式集成方案提供商的核心目標(biāo)是 為客戶的生產(chǎn)過程提供穩(wěn)定的設(shè)備。在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，這意味著高效的控制工藝并降低復(fù)雜性。因此，在傳感器層面，可通過使用一站式提供的高質(zhì)量傳感器技術(shù)來實現(xiàn)這一目標(biāo)。
傳感器有助于提高電池生產(chǎn)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率
傳感器技術(shù)完整解決方案的供應(yīng)商——以電芯生產(chǎn)為例
針對電池生產(chǎn)的多項任務(wù)（如電芯生產(chǎn)），提供不同的傳感器技術(shù)供選擇。在生產(chǎn)過程中，電芯的主要部件（電極箔和隔膜）被高速加工為卷材形式。
以下九個應(yīng)用案例簡要說明了 SICK 傳感器所完成的任務(wù)：
傳感器解決方案在電池電芯生產(chǎn)中的九個應(yīng)用案例
1. 應(yīng)用案例：針對快速運(yùn)行的繞制單元的入口控制，采用安全光幕 deTec4 與安全控制器 Flexi Compact 配套使用。必須對物流員工通道或自動導(dǎo)引車輛系統(tǒng)加以保護(hù)，以便輸送新的薄膜卷筒。
2. 應(yīng)用案例：可通過防護(hù)門進(jìn)入很多封閉式機(jī)器的工作區(qū)——flexLock 安全鎖定裝置與 Flexi Compact 安全控制器協(xié)同工作，共同完成防護(hù)門的監(jiān)控任務(wù)。
3. 應(yīng)用案例：在多個工位進(jìn)行的電極涂層厚度測量（例如壓延之后），要求達(dá)到最高測量頻率（最高 80 kHz）及微米級測量精度。此處使用位移傳感器 OD5000。
4. 應(yīng)用案例：在電極極耳工藝集成質(zhì)量管理中，2D 視覺傳感器 InspectorP61x 可發(fā)揮獨特優(yōu)勢：在較小的安裝空間內(nèi)實現(xiàn)高效檢測與集成照明，確保了準(zhǔn)確的距離測量。通過在視覺相機(jī)上直接集成 Deep Learning 工具擴(kuò)展功能，可完成質(zhì)量管理所需的復(fù)雜圖像處理任務(wù)。
5. 應(yīng)用示例：位移傳感器 OD2000 測量開卷時卷筒的高度，并發(fā)出換卷信號（剩余薄膜檢查）——測量范圍可達(dá) 1.20 m，重復(fù)精度可達(dá) 0.1 µm。
6. 應(yīng)用案例：對快速運(yùn)行的薄膜進(jìn)行集成式裂紋及孔洞檢測至關(guān)重要。該任務(wù)由測量型自動化光柵 MLG-2 完成，既能確保進(jìn)一步加工高品質(zhì)的膜幅，又能防止工藝中斷。
7. 應(yīng)用案例：AS30 系列的陣列式傳感器適用于電極箔和隔膜的邊緣控制器，MLG-2 WebChecker 則適用于同時檢測多個薄膜的邊緣。
8. 應(yīng)用案例：為檢測薄膜末端的標(biāo)記或涂層缺陷，在拼接帶檢測中主要使用以下傳感器：顏色傳感器 CSS High Resolution，具備長測量距離（達(dá) 500 mm），和采用 Twin Eye 技術(shù)的色標(biāo)傳感器 KTS Prime，即使在用于顫動的材料時，也能實現(xiàn)理想的對比度檢測。
9. 應(yīng)用案例：在需要準(zhǔn)確位置測量或速度測量的卷對卷工藝中，使用激光表面運(yùn)動傳感器 SPEETEC 1D。其非接觸式測量原理可有效保護(hù)電極材料的敏感表面。
結(jié)論：綜合考量生產(chǎn)效率、質(zhì)量和機(jī)械安全
用于電芯生產(chǎn)的傳感器解決方案涵蓋以下任務(wù)領(lǐng)域：生產(chǎn)效率/ 設(shè)備控制（如卷材邊緣檢測、剩余薄膜檢查）、質(zhì)量（裂縫及 孔洞檢測、電極距離測量）和機(jī)器安全（門禁、危險區(qū)域防護(hù)）。
傳感器的附加值不僅體現(xiàn)在傳感器層面或機(jī)器層面。將傳感器集成到總控系統(tǒng)（如通過以太網(wǎng)、IO-Link 等）以及上級 MES 和 ERP 系統(tǒng)中，可實現(xiàn) 全價值鏈的透明度和數(shù)據(jù)可用性。
此外，SICK 追蹤追溯解決方案生成的數(shù)據(jù)和信息可在聯(lián)網(wǎng)工藝鏈中實現(xiàn)對產(chǎn)品及材料的無縫檢測、識別與追溯。通過以這種方式建立的可追溯性，傳感器數(shù)據(jù)與機(jī)器數(shù)據(jù)可成為基于數(shù)據(jù)優(yōu)化質(zhì)量與效率的前提條件。SICK 傳感器解決方案由此為未來高效智能的電池生產(chǎn)創(chuàng)造了重要的先決條件。
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