例如，比亞迪電動(dòng)汽車電池工廠安裝了碟片式激光器，激光搭接焊接工藝在厚度≤2 mm的銅、鋁薄板部件上實(shí)現(xiàn)，要求焊縫微細(xì)、熱擴(kuò)散低、內(nèi)應(yīng)力低。

然而，鋁/銅異種金屬材料的激光焊接通常較為困難，原因在于不同金屬元素之間光學(xué)性能和熱物理性能的差異性與不兼容性，鋁/銅大量混合會(huì)形成脆性的、高電阻的金屬間化合物相（IMC）。

在實(shí)際生產(chǎn)中，汽車電池模組制造商傾向于選擇通過(guò)控制鋁/銅熔化時(shí)間來(lái)抑制IMC相生成量的解決方案，這樣就會(huì)使工藝參數(shù)窗口變得非常狹窄。

鋁/銅激光焊接固有的不穩(wěn)定性使得生產(chǎn)中很難保證焊接性能的重復(fù)性與再現(xiàn)性，不可避免地形成未焊透、未熔合、燒穿、咬邊、焊瘤、凹坑、間隙過(guò)大、氣孔及裂紋等焊接缺陷。圖1顯示了鋁/銅異種金屬激光焊接的良好焊縫與常見(jiàn)的典型焊接缺陷。

                                                                                                                                       圖1 良好焊縫與焊接缺陷

激光焊縫缺陷的*無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有超聲波紅外熱像技術(shù)、超聲波C掃描成像技術(shù)、空氣耦合超聲波檢測(cè)技術(shù)、全聚焦成像技術(shù)、同軸圖像傳感技術(shù)及磁光成像檢測(cè)技術(shù)等。目前，這些*無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法在電池制造工業(yè)中應(yīng)用非常有限。

為實(shí)現(xiàn)汽車動(dòng)力電池模組件鋁/銅激光焊縫的快速、批量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，尚需融合非傳統(tǒng)的*檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)探索激光焊縫缺陷人工智能可視化檢測(cè)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)焊縫缺陷檢測(cè)技術(shù)可視化、自動(dòng)化是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，人工智能技術(shù)是焊縫缺陷檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)。開(kāi)發(fā)適用于汽車動(dòng)力電池生產(chǎn)線上鋁/銅異種金屬激光搭接焊縫的人工智能無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，是有待深入探索的工業(yè)技術(shù)挑戰(zhàn)課題。

隨著機(jī)器視覺(jué)理論的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)逐漸應(yīng)用于焊接生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與質(zhì)量檢測(cè)，通過(guò)攝像機(jī)獲取被測(cè)圖像，集中用于對(duì)焊點(diǎn)的識(shí)別檢測(cè)。金屬片的激光焊接區(qū)域，可視為無(wú)數(shù)點(diǎn)焊形成的焊縫，使得機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在對(duì)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控中具備應(yīng)用可行性。

由于軟包單體電池自身的特點(diǎn)，焊接工裝定位尤為困難，將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)用于動(dòng)力電池模塊的組裝及焊接，有助于實(shí)現(xiàn)電池組裝的高精度定位以及電池激光焊接的實(shí)時(shí)追蹤。

徐劼深入討論了如何使用iRVision機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行單體電池極耳高精度定位以及Precitec視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)激光焊縫的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)追蹤，設(shè)備制程能力評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)CPK結(jié)果顯示，視覺(jué)系統(tǒng)參與定位引導(dǎo)的制造設(shè)備的制程能力遠(yuǎn)高于不使用視覺(jué)系統(tǒng)的制造設(shè)備，解決了動(dòng)力電池模組制造過(guò)程中激光焊接合格率低的問(wèn)題。

龔凱學(xué)等基于機(jī)器視覺(jué)對(duì)快充電池表面金屬片激光焊接區(qū)域進(jìn)行識(shí)別與檢測(cè)的研究，檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)選擇了合適的采集攝像機(jī)及光源照明方案，預(yù)處理階段進(jìn)行圖像的灰度處理、模糊度量及復(fù)原，焊接區(qū)域的識(shí)別中設(shè)計(jì)了閾值分割與邊緣檢測(cè)相結(jié)合的自適應(yīng)算法，通過(guò)特征提取實(shí)現(xiàn)對(duì)偏焊、過(guò)焊、虛焊等焊接缺陷的識(shí)別與檢測(cè)。

                                                                                                            圖2 LED光源位置不同時(shí)的焊接裂紋二維灰度圖像

                                                                                                                     圖3 提取的焊接缺陷三維深度圖像

                                                                                                                                     圖4 裂紋結(jié)構(gòu)

從激光等離子體源到X射線激光器，從慣性約束聚變到實(shí)驗(yàn)室天體物理，固體強(qiáng)激光輻照等離子體的形成是許多應(yīng)用研究和基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的課題。發(fā)射光譜法（OES）適用于研究過(guò)程發(fā)射的波長(zhǎng)，從而確定等離子體中存在的化學(xué)元素，但OES的靈敏度限制了其識(shí)別熔池元素之外的其他元素的能力。隨著集成度的提高，提高OES信噪比是可行的，但這會(huì)降低時(shí)間分辨力，不利于OES作為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用。

CIOHBANU等利用脈沖Nd-YAG激光器和Acton Research光譜儀（最佳光譜分辨力為0.5 nm）著重研究了空氣中鋁和銅等離子體的發(fā)射光譜，并用Boltzmann作圖法從試驗(yàn)觀測(cè)到的CuI譜線強(qiáng)度提取到銅等離子體激發(fā)溫度為（8210±370）K。

圖5為使用Oceanoptics HR2000+型光譜儀得到的純鋁和純銅激光焊接的光譜，1070 nm對(duì)應(yīng)于光纖激光器的波長(zhǎng)，鋁在360～430 nm之間的394.4 nm/396.15 nm特征雙峰僅表現(xiàn)為395 nm處單峰，在該光譜范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)銅峰。440 nm，454 nm，467 nm，487 nm，514 nm，544 nm和566 nm處的峰顯示了Al與O在沒(méi)有保護(hù)氣體條件下反應(yīng)生成了Al₂O₃。

                                                                                                                               圖5 鋁/銅激光焊接的測(cè)量光譜

SIMONDS領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)是LIF應(yīng)用在激光焊接領(lǐng)域內(nèi)的活躍研究者，其利用LIF技術(shù)研究了對(duì)鋁/銅激光搭接焊焊接過(guò)程進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)的可能性，結(jié)果表明，即使在焊縫熔深太淺而未形成牢固焊接接頭的情況下，LIF仍具有足夠的靈敏度在真實(shí)條件下探測(cè)到鋁/銅異種金屬薄片激光焊接蒸氣煙塵中的銅原子信號(hào)。LIF可憑借其優(yōu)異的靈敏度，成為實(shí)時(shí)的、原位過(guò)程監(jiān)測(cè)的工具，同時(shí)也是研究激光焊接基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)的工具。

隨著新能源汽車動(dòng)力電池制造技術(shù)的發(fā)展，模組件鋁/銅激光焊接的表征技術(shù)也不斷提出新的需求。常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)一般不適用于生產(chǎn)線上直接檢測(cè)鋁/銅激光焊接焊縫，而焊縫試樣從電池模組上取出后，可用RT或CT等常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法來(lái)探測(cè)激光焊接缺陷類型、尺寸、位置等。期待汽車動(dòng)力電池行業(yè)相關(guān)機(jī)構(gòu)頒布實(shí)施鋁/銅激光搭接焊接質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，推薦適用的檢測(cè)方法，并定義不允許存在的焊接缺陷類型、允許存在的焊接缺陷類型及其接受水平。