CN110954554A - 一种在线毛刺检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线毛刺检测系统，包括在线毛刺数据获取结构及控制器，线毛刺数据获取结构包括光源、距离感应器、相机及纠偏执行器，相机与纠偏执行器连接，控制器与距离感应器及相机电连接，距离感应器感应片状物料边缘至相机的距离，控制器根据距离控制纠偏执行器带动相机相对片状物料移动，调节相机与片状物料边缘的距离使相机在保持镜头的景深情况下获取到清晰的图像，控制器控制光源及相机采集片状物料边缘的清晰图像；控制器处理图像数据将像素坐标转换成世界坐标系的坐标后对图像进行分析，判断片状物料边缘是否存在毛刺，上述的在线毛刺检测系统，能够提高检测效率，避免出现漏检的现象，有利于提高检测的精准度。

Description

一种在线毛刺检测系统

技术领域

本发明涉及检测系统，尤其是涉及在线毛刺检测系统。

背景技术

在产品的加工领域中，需要检查裁切后的片状物料的周边是否有毛刺。

片状物料中如极片、极耳，由于锂电池分切毛刺极其微小，锂电池分切毛刺的长度为微米级的，而正极极片与负极极片之间通过隔膜分开，如果毛刺的长度超过隔膜的一半，就有可能刺穿隔膜形成正负极间的短路，造成电池安全事故。

所以在生产过程中必须严控毛刺的长度，而现有的检测方法是通过人工观察和手触摸的方式进行检测，这种方式的缺点是效率低、并且容易漏检。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种在线毛刺检测系统，用于对片状物料上毛刺的数据获取，用以检测是否有毛刺，能够提高检测效率，避免出现漏检的现象，有利于提高检测的精准度。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种在线毛刺检测系统，包括在线毛刺数据获取结构及控制器，所述线毛刺数据获取结构包括光源、距离感应器、相机及纠偏执行器，所述相机与所述纠偏执行器连接，所述控制器与所述距离感应器及所述相机电连接，所述距离感应器感应片状物料边缘至所述相机的距离，所述控制器根据所述距离控制所述纠偏执行器带动所述相机相对片状物料移动，调节所述相机与所述片状物料边缘的距离使所述相机在保持镜头的景深情况下获取到清晰的图像，所述控制器控制光源及相机采集片状物料边缘的清晰图像；所述控制器处理图像数据将像素坐标转换成世界坐标系的坐标后对图像进行分析，判断片状物料边缘是否存在毛刺。

进一步地，所述在线毛刺数据获取结构还包括机架，所述纠偏执行器固定安装于所述机架，所述相机滑动安装于所述机架。

进一步地，所述在线毛刺检测系统还包括抚平辊，所述抚平辊转动安装于所述机架并位于片状物料上方，所述片状物料在图像采集之前先经过所述抚平辊抚平，便于相机获取片状物料边缘的清晰图像。

进一步地，所述距离感应器包括信号发射装置及信号接收装置，所述信号发射装置与所述信号接收装置之间形成夹缝供片状物料通过，所述信号发射装置位于一直线上，能够在不同位置发射信号，通过所述信号接收装置接收信号的位置感应片状物料边缘至所述相机的距离。

进一步地，所述在线毛刺检测系统还包括编码结构，所述编码结构包括编码器及滚轮，所述滚轮安装于所述编码器，所述编码器用于在检测到片状物料边缘有毛刺时记录毛刺的位置，滚轮用于确定片状物料的运动方向，当判断出片状物料处于逆行时，所述控制器控制相机拍摄的时间，避免重复拍摄。

进一步地，所述在线毛刺检测系统还包括贴标机，检测到片状物料边缘有毛刺时，控制器控制贴标机对存在毛刺的片状物料边缘进行打标定位。

进一步地，所述打标定位包括以下步骤：

在开始检测之前预先设置相机到贴标机之间的位置L；

拍照图片的瞬间记录编码器脉冲位置一；

图像处理完毕分析出处理结果后记录编码器脉冲位置二；

通过位置一和位置二计算片状物料已走位置，已知L，计算出剩余未走距离，当片状物料运行到贴标机位置进行发送信号，让贴标机执行出标，给不合格产品打标。

进一步地，所述控制器对图像进行分析时具体为对图像进行分析，从而判断出图像中什么样的图像具有毛刺，并确定毛刺的尺寸，判断毛刺的尺寸是否大于预设值，当大于预设值时，确定片状物料有毛刺缺陷。

进一步地，所述图像分析步骤包括以下步骤：

获取感兴趣区域；

利用阈值分割提取片状物料区域；

特征区域噪点处理，使用模糊、滤波算法对图像噪声、杂点处理；

利用阈值分割提取特征边缘；

精度提取到片状物料边缘；

在边缘上利用行程编码进行计算片状物料的凹点和凸点，以凹点为基准线，已凸点为毛刺顶点，进行毛刺顶点到凹点基准点之间的距离即为片状物料毛刺长度，若毛刺长度≥10um，则毛刺长度超标，产品不合格；反之则产品合格。

进一步地，所述在线毛刺检测系统还包括除尘结构，所述除尘结构包括两除尘盒，每一所述除尘盒包括毛刷，所述片状物料在图像采集之前先经过所述除尘结构除尘，便于相机获取片状物料边缘的清晰图像。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述的在线毛刺检测系统，能够提高检测效率，避免出现漏检的现象，有利于提高检测的精准度。

附图说明

图1为本发明在线毛刺检测系统的一立体图；

图2为图1的在线毛刺检测系统的局部结构示意图；

图3为图1的在线毛刺检测系统的一毛刺数据获取结构的立体图；

图4为图3的毛刺数据获取结构的一内部结构示意图；

图5为图3的毛刺数据获取结构的另一内部结构示意图；

图6为图1的在线毛刺检测系统的流程图；

图7为图1的在线毛刺检测系统的检测效果图。

图中：10、固定板；20、除尘结构；21、除尘盒；22、毛刷；30、编码结构；31、安装轴；32、编码器；33、滚轮；40、在线毛刺数据获取结构；41、机架；410、杆体；411、第一安装架；412、第二安装架；4121、第一安装板；4122、第二安装板；4123、连接板；4124、第三安装板；413、第三安装架；414、第四安装架；43、抚平辊；44、光源；45、距离感应器；450、信号发射装置；451、信号接收装置；46、相机；47、纠偏执行器；50、从动轮；60、贴标机；200、极片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图5，本发明在线毛刺检测系统用以检测片状物料的边缘是否有毛刺，在本实施例中，片状物料为极片200。在线毛刺检测系统包括固定板10、除尘结构20、编码结构30、在线毛刺数据获取结构40、从动轮50、贴标机60及控制器。

除尘结构20包括两除尘盒21，每一除尘盒21内设有毛刷22。两除尘盒21固定于固定板10。两除尘盒21之间形成间隙，便于极片200通过，使极片200在检测之前先刮除极片200上的灰尘避免影响检测结果。

编码结构30包括安装轴31、编码器32以及滚轮33，安装轴31固定于固定板10。编码器32安装于安装轴31上，滚轮33安装于编码器32上。编码结构30位于除尘结构20之后，编码器32用于在检测到极片200边缘有毛刺时记录毛刺的位置，滚轮33用于确定极片200的运动方向，以便在机器出现故障需要倒片时，检测极片200倒片的长度，避免重复检测相同区域的极片200。

在线毛刺数据获取结构40包括机架41、抚平辊43、光源44、距离感应器45、相机46、纠偏执行器47。机架41包括杆体410、第一安装架411、第二安装架412、第三安装架413以及第四安装架414。第一安装架411、第二安装架412、第三安装架413以及第四安装架414固定于杆体410。第三安装架413以及第四安装架414位于杆体410两端。机架41通过第三安装架413以及第四安装架414固定于固定板10。第二安装架412及第三安装架413之间形成过料区域经极片200经过。第二安装架412包括第一安装板4121、第二安装板4122、连接板4123、第三安装板4124。第二安装板4122及第三安装板4124固定于杆体410，连接板4123一侧的两端分别与第二安装板4122及第三安装板4124固定，另一侧与第一安装板4121固定。

抚平辊43两端分别转动安装于第一安装架411及第二安装架412的第一安装板4121。抚平辊43位于过料区域，抚平辊43将极片200压平整。光源44的数量为两个，两光源44相对极片200边缘对称上下设置。光源44为条形。光源44发出的光照射至极片200边缘，便于相机46获取极片200边缘的清晰图像。距离感应器45包括信号发射装置450以及信号接收装置451。信号发射装置450与信号接收装置451之间形成夹缝供极片200通过，信号发射装置450位于一直线上，能够在直线的不同位置发射信号，通过信号接收装置451接收信号的位置感应极片200边缘至相机46的距离。相机46及光源44位于极片200的同一侧。光源44位于极片200与相机46之间。相机46滑动安装于连接板4123。相机46的景深保持固定值。纠偏执行器47固定安装于连接板4123并与相机46接触，纠偏执行器47为丝杆结构。纠偏执行器47根据极片200边缘至相机46的距离，带动相机46相对极片200边缘移动，调节极片200边缘与相机46的距离，便于相机46拍摄到极片200边缘的清晰图片。

从动轮50转动安装于固定板10，极片200缠绕于若干从动轮50之间。

控制器与距离感应器45、相机46以及纠偏执行器47连接。控制器根据距离感应器45感应到的极片200边缘至相机46的距离控制纠偏执行器47带动相机46相对极片200移动，调节相机46与极片200边缘的距离使相机46获取到极片200边缘清晰的图像数据，控制器处理图像数据，用以判断极片200边缘是否存在毛刺。

请继续参阅图6至图7，在线毛刺检测系统使用时，计算极片200运行速度，当极片200运行速度大于全检速度时，采用抽检的形式，控制器控制相机46自由模式拍照处理；当极片200运行速度小于等于全检速度时，采用全检的形式，控制器控制相机46固定间隔拍照处理。具体检测时，除尘结构20先对极片200除尘，使极片200在检测之前先刮除极片200上的灰尘避免影响检测结果。编码器32用于在检测到极片200边缘有毛刺时记录毛刺的位置，滚轮33用于确定极片200的运动方向，以便在机器出现故障需要倒片时，检测极片200倒片的长度，避免重复检测相同区域的极片200。在线毛刺数据获取结构40的距离感应器45感应极片200边缘至相机46的距离，控制器根据距离感应器45感应到的极片200边缘至相机46的距离控制纠偏执行器47带动相机46相对极片200移动，调节相机46与极片200边缘的距离使相机46获取到极片200边缘清晰的图像数据。

控制器通过控制光源44，使光源44的光照射在极片200边缘，通过控制相机46获取极片200边缘的清晰图像；将获取的图片进行处理，从而将图像的像素坐标，转换为世界坐标系的坐标；对图像进行分析，从而判断出图像中什么样的图像具有毛刺，并确定毛刺的尺寸，判断毛刺的尺寸是否大于预设值，当大于预设值时，确定极片有毛刺缺陷，图像分析具体包括：获取感兴趣区域；利用阈值分割提取极片区域；特征区域噪点处理，使用模糊、滤波算法对图像噪声、杂点处理；利用阈值分割提取特征边缘；精度提取到极片边缘；在边缘上利用行程编码进行计算极片200的凹点和凸点，以凹点为基准线，以凸点为毛刺顶点，进行毛刺顶点到凹点基准点之间的距离即为极片200毛刺长度，若毛刺长度≥10um，则毛刺长度超标，产品不合格；反之则产品合格。

当产品不合格时，需要对毛刺位置进行确定，具体为：检测到极片200边缘有毛刺时，利用编码器32记录毛刺的位置并对存在毛刺的极片200边缘进行打标定位。打标定位具体为：在开始检测之前预先设置相机46到贴标机60之间的位置L；拍照图片的瞬间记录编码器32脉冲位置一；图像处理完毕分析出处理结果后记录编码器32脉冲位置二；通过位置一和位置二计算极片200已走位置，已知L，可以计算出剩余未走距离，当极片200运行到贴标机60位置进行发送信号，让贴标机60执行出标，给不合格产品打标。如果单位时间内，不合格产品数量超出规定，则声光报警或停机待检测，并保存图片、数据，以便后续检测维修。

上述在线毛刺检测系统，能够提高极片200检测效率，避免出现漏检的现象，有利于提高检测的精准度。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在线毛刺检测系统，包括在线毛刺数据获取结构及控制器，其特征在于：所述线毛刺数据获取结构包括光源、距离感应器、相机及纠偏执行器，所述相机与所述纠偏执行器连接，所述控制器与所述距离感应器及所述相机电连接，所述距离感应器感应片状物料边缘至所述相机的距离，所述控制器根据所述距离控制所述纠偏执行器带动所述相机相对片状物料移动，调节所述相机与所述片状物料边缘的距离使所述相机在保持镜头的景深情况下获取到清晰的图像，所述控制器控制光源及相机采集片状物料边缘的清晰图像；所述控制器处理图像数据将像素坐标转换成世界坐标系的坐标后对图像进行分析，判断片状物料边缘是否存在毛刺。

2.根据权利要求1所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述在线毛刺数据获取结构还包括机架，所述纠偏执行器固定安装于所述机架，所述相机滑动安装于所述机架。

3.根据权利要求2所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述在线毛刺检测系统还包括抚平辊，所述抚平辊转动安装于所述机架并位于片状物料上方，所述片状物料在图像采集之前先经过所述抚平辊抚平，便于相机获取片状物料边缘的清晰图像。

4.根据权利要求1所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述距离感应器包括信号发射装置及信号接收装置，所述信号发射装置与所述信号接收装置之间形成夹缝供片状物料通过，所述信号发射装置位于一直线上，能够在不同位置发射信号，通过所述信号接收装置接收信号的位置感应片状物料边缘至所述相机的距离。

5.根据权利要求1所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述在线毛刺检测系统还包括编码结构，所述编码结构包括编码器及滚轮，所述滚轮安装于所述编码器，所述编码器用于在检测到片状物料边缘有毛刺时记录毛刺的位置，滚轮用于确定片状物料的运动方向，当判断出片状物料处于逆行时，所述控制器控制相机拍摄的时间，避免重复拍摄。

6.根据权利要求1所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述在线毛刺检测系统还包括贴标机，检测到片状物料边缘有毛刺时，控制器控制贴标机对存在毛刺的片状物料边缘进行打标定位。

7.根据权利要求6所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述打标定位包括以下步骤：

在开始检测之前预先设置相机到贴标机之间的位置L；

拍照图片的瞬间记录编码器脉冲位置一；

图像处理完毕分析出处理结果后记录编码器脉冲位置二；

通过位置一和位置二计算片状物料已走位置，已知L，计算出剩余未走距离，当片状物料运行到贴标机位置进行发送信号，让贴标机执行出标，给不合格产品打标。

8.根据权利要求1所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述控制器对图像进行分析时具体为对图像进行分析，从而判断出图像中什么样的图像具有毛刺，并确定毛刺的尺寸，判断毛刺的尺寸是否大于预设值，当大于预设值时，确定片状物料有毛刺缺陷。

9.根据权利要求8所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述图像分析步骤包括以下步骤：

获取感兴趣区域；

利用阈值分割提取片状物料区域；

特征区域噪点处理，使用模糊、滤波算法对图像噪声、杂点处理；

利用阈值分割提取特征边缘；

精度提取到片状物料边缘；

在边缘上利用行程编码进行计算片状物料的凹点和凸点，以凹点为基准线，已凸点为毛刺顶点，进行毛刺顶点到凹点基准点之间的距离即为片状物料毛刺长度，若毛刺长度≥10um，则毛刺长度超标，产品不合格；反之则产品合格。

10.根据权利要求1所述的在线毛刺检测系统，其特征在于：所述在线毛刺检测系统还包括除尘结构，所述除尘结构包括两除尘盒，每一所述除尘盒包括毛刷，所述片状物料在图像采集之前先经过所述除尘结构除尘，便于相机获取片状物料边缘的清晰图像。

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