一、引言

在新能源动力电池高速量产场景中，电芯极耳的外观缺陷（开裂、褶皱、压痕、变形等）直接影响电池安全性、一致性与使用寿命。极耳材质多为金属箔材，表面光滑、曲率复杂、局部高度差明显，传统环形光源、条形光源、面光源难以实现全域均匀照明，常出现局部过曝、阴影重、缺陷特征不明显等问题，导致算法漏检、误检率偏高，严重制约产线良率与检测效率。

为解决上述痛点，沃德普推出40 分区光控一体式光源（图1），将高精度光学设计、独立分区驱动、一体化控制与自动调光软件深度融合，实现 “一光源适配多规格电芯、一次成像覆盖全缺陷、一键自动优化亮度” 的工程化目标。本文从产品架构、创新技术、性能优势、应用价值等方面进行学术化解析，为机器视觉照明领域提供可复用的设计思路。

图1 四十分区光源

二、产品总体架构与设计目标

1. 系统定位

本产品为工业级、高集成、可编程多分区视觉光源，专为锂电电芯极耳 AOI 检测设计，同时可扩展至3C、半导体、汽车零部件等高精度外观检测场景。

2.核心设计目标

⑴ 解决不平整物体表面均匀成像难题

⑵ 实现40 区域独立亮度、角度、时序控制

⑶ 采用光控一体化，取消外置控制器，简化部署

⑷ 提供自动打光软件，降低现场调试门槛

⑸ 满足高速产线要求，优化相机曝光时间与节拍 CT

三、核心技术与创新点解析

1.  多分区多角度独立控制技术

传统光源采用整体调光，无法对局部反光、凹凸、阴影区域做差异化补偿。本产品采用40 通道独立驱动，从光学控制理论看，多分区独立控制本质是对照明场进行空间域精细化调制，通过局部亮度加权，实现对复杂曲面的照度均衡化，使极耳褶皱、开裂、变形等弱特征被显著增强。

2.  光控一体化集成架构 

产品将光源发光体 + 恒压驱动 + 逻辑控制 + 通讯模块集成在同一壳体。

3. 三重光学设计优化

⑴ 多分区多角度曲面光学 提升照射覆盖度与照度均匀性，降低相机曝光时间，直接提升产线 CT。

⑵ 柔性漫射光学 抑制金属镜面反射，使图像全域均匀，提升缺陷对比度。

⑶ 工业级结构与散热，确保长时间稳定工作。

4. 自动调光软件

配套自动打光软件（软件界面见图2）：

■ 相机–光源联动控制

■ 图像采集→区域框选→自动计算亮度→一键下发

■ 支持40个分区配置，支持参数导入导出

■ 降低工程师调试难度，缩短换型时间

从算法角度，该软件基于图像灰度均值与方差优化，自动求解各分区最优亮度，实现无人化快速打光。

图 2 四十分区自动调光软件界面

四、关键性能指标与对比优势

⑴ 成像质量：均匀性更高，弱特征更清晰

⑵ 控制能力：支持局部调光，适配复杂曲面

⑶ 集成度：无外置控制器，部署更简洁

⑷ 智能化：支持自动打光，换型更快

⑸ 稳定性：内部直驱，抗干扰更强

五、 典型应用场景与效果

在锂电电芯极耳检测中，本产品可稳定实现：

■ 极耳焊点清晰成像（图3）：均匀抑制了金属镜面反光，让焊点表面的氧化色、纹路细节清晰呈现，局部提亮焊点边缘，突出烧蚀、凹陷等缺陷的对比度；

■ 极耳开裂清晰成像（图4）：传统光源很容易被铜箔反光干扰，导致这种细微裂纹被“淹没”在反光里，而你的分区光源通过均匀照明，把裂纹的边缘、形态都清晰呈现了出来；

图3 极耳焊点检测

图4 极耳开裂检测

■ Mylar底部缺陷呈现（图5）：柔性漫射光可均匀柔和地照射 Mylar 膜，既不会让膜层过曝，也能凸显其褶皱、气泡、破损的边缘轮廓，让透明 / 半透明缺陷也能被清晰捕捉。

■极耳褶皱有效区分（图6）：通过独立控制每个分区的亮度，对褶皱的凸起和凹陷区域做差异化照明，避免了镜面反射的干扰。

■兼容不同尺寸电芯，顶部 AOI 环光可移动适配。

图5 Mylar底部缺陷检测

图6 极耳褶皱检测

■手机中框R角缺陷检测：可单独压低R角顶部直射光源亮度、增强侧壁光源强度，定点压制局部高光，无需整体降曝光导致暗区信噪比下降；也可关闭易产生反光的分区，定向优化成像，按需分组点亮（全域、单侧、上下分区），测试效果见图7、图8。

图7 R角脏检测效果

图 8 R角划伤效果

■40分区光源+光度立体:是把传统 4/8 分区升级成40个独立可控LED单元的高密度穹顶/环形光源，配合单相机多角度成像，具有更高的复杂曲面适配性，适合手机中框、3C外壳、精密注塑件，可自定义分区组合（如仅亮上半区/左右区），适配不同材质与缺陷。以下图9为产品原图、图10为光度立体处理后图像。

图9 产品原图 

图10 光度预处理图像

六、学术价值与产业意义

⑴ 提出多分区照明的空间调制理论框架，为复杂表面检测提供通用照明方案

⑵ 光控一体化推动视觉光源从“部件”向“智能子系统”升级

⑶ 自动打光软件降低AI视觉部署门槛，加速产业智能化

⑷ 高度适配锂电、半导体、3C 等高端制造，符合高精度、高稳定、高效率的产业需求

七、总结与展望

东莞市沃德普自动化科技有限公司深耕机器视觉光源与控制器领域多年，其推出的40分区光控一体式光源，通过多分区独立控制、光控一体化、三重光学优化、自动调光软件，系统性解决了极耳检测等复杂场景的成像痛点，精准攻克高端制造视觉检测中光影不均、成像不稳定、适配性差等行业难题，是机器视觉照明向精细化、集成化、智能化发展的典型代表。深耕行业的沃德普专注打磨视觉照明产品与解决方案，依托成熟的自研技术与生产实力，为各类工业检测场景输出高稳定性、高精度的视觉照明产品。未来，沃德普将持续深耕视觉照明技术创新，推动产品向更高分区数、多光谱融合、AI实时自适应调光、数字孪生照明仿真等方向迭代升级，为高端制造筑牢视觉基础设施，助力智能制造产业高质量发展。