CN114850072A - 电极外圈检测装置、检测方法和电极综合检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电极外圈检测装置、检测方法和电极综合检测设备，属于基于机器视觉的电池检测领域，装置包括图像采集单元、光源组件和图像处理器；光源组件对待测电极提供无影光，图像采集单元布置在光源组件外周用于采集待测电极包含外圈的图像；所述图像处理器与图像采集单元和光源组件电讯连接，用于控制图像采集和图像处理；方案基于机器视觉的外圈检，通过图像算法，后台判定是在外圈图像存在压伤区域，提高工作效率和检测质量，可在动力电池的检测领域中广泛应用。

Description

电极外圈检测装置、检测方法和电极综合检测设备

技术领域

本发明属于基于机器视觉的电池检测领域，具体涉及一种电极外圈检测装置、检测方法和电极综合检测设备，可广泛的在汽车动力电池的电极或端盖的产品检测中推广应用。

背景技术

随着环境恶化和新能源技术应用，动力电池被广泛应用于电动汽车中，从1865、2170到4680、4695，技术的创新使得电池的体积和能量密度也越来越得意提高，使得电动汽车能源模块进一步发展和提升。

其中，到了4680/4695动力电池，电池的电极(参见图1)已逐步取消电池极耳，而采用无极耳结构，减少或消除了发热点，因此，其热量控制或汽车的冷却或散热系统成本进一步降低。然而，无极耳的电池端盖，质量要求也相应提高，如电池端盖的毛刺、脏污、异物、刮伤、凹坑、亮痕、异色、金属屑等的容忍程度进一步降低。

其中，电池极片/电极的加工工艺领域，当极片涂布剪裁完成后，要检查电极外圈是否有压伤，对于动力电池，尤其应注意。现有的外圈瑕疵检测方法都是通过人工观察、手触摸、半自动观察等方式进行检测；显然，传统的人工肉眼检测或半自动检测已不能满足当前的高精度、高效率的生产要求，且容易造成漏检、错件、不稳定等问题。

因此，本发明的目的在于寻求一种智能化电池电极外圈检测方案，以提高电池电极的检测精度和效率，保证生产质量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电极外圈检测装置、检测方法和电极综合检测设备，其能解决上述问题。

设计原理：针对电极，进行基于机器视觉的外圈检，通过图像算法，后台判定是在外圈图像存在压伤区域，提高工作效率和检测质量；总体方案如下。

一种电极外圈检测装置，包括图像采集单元、光源组件和图像处理器；其中，光源组件对待测电极提供无影光，图像采集单元布置在光源组件外周用于采集待测电极包含外圈的图像；所述图像处理器与图像采集单元和光源组件电讯连接，用于控制图像采集和图像处理，判定电极外圈有无压伤及压伤图像区域。

进一步的，所述图像采集单元包括相对于水平传输的待测电极倾斜布置的外圈检相机和外圈检镜头，且所述外圈检镜头的光路正对待测电极的外圈布置；所述光源组件包括同轴上下间隔布置的上环形无影光源和下环形无影光源，待测电极从上环形无影光源和下环形无影光源之间水平传输。

进一步的，所述外圈检镜头入射底端面与待测电极入射面高度距离小于与外圈检镜头同侧的环形无影光源至待测电极的高度距离，且外圈检镜头的倾斜角度α＝10°～45°。

进一步的，图像采集单元包括环形布置的多组外圈检相机和外圈检镜头，多组外圈检相机和外圈检镜头通过相机镜头调整转接件转接至一个环形吊板上；所述上环形无影光源通过上光源调整转接件转接至所述环形吊板的下方。

进一步的，在环形吊板上方设置悬吊转接组件与上机架被悬吊的连接；所述下环形无影光源通过底部的底光源转接件与下机架被支撑的连接。

进一步的，所述环形吊板包括同轴连接布置的上安装基板和下旋转板，上环形无影光源通过上光源调整转接件转接至所述下旋转板；相机镜头调整转接件安装至所述上安装基板；所述悬吊转接组件的下部穿过所述上安装基板的调整腰型槽后固定至下旋转板上。

进一步的，在所述悬吊转接组件中部设置一个走线板。

本发明还提供了一种根据前述电极外圈检测装置的外圈检测方法，方法包括：

S1、通过图像采集单元获取电极外圈图像；

S2、对电极外圈图像进行压伤ROI区域定位，获得压伤检测区域；

S3、对压伤检测区域图像进行灰度二值化处理，获取外圈压伤缺陷区域。

本发明还提供了一种电极综合检测设备，设备包括上料模组、检测接料台、检测站、NG收料台、OK下料模组、机架和工控器；其中，所述上料模组设置在检测接料台的上游端；所述NG收料台和OK下料模组设置在所述检测接料台的下游；所述检测站沿着转盘式的所述检测接料台环形布置，以对流过所述检测接料台上的电池电极进行多工位综合检测，并由工控器对检测的电极缺陷进行分类；所述NG收料台设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；所述OK下料模组接收无瑕疵的OK电极。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本申请的电极外圈检测装置、检测方法和电极综合检测设备，提供了电池电极的包括外圈压伤检测在内的多种类型瑕疵的综合检测，避免了人工或半自动检测带来的漏检率高、速率慢等问题，可在动力电池的检测中广泛应用。

附图说明

图1为4680电池及其电极示意图；

图2-图5为电极外圈检测装置的示意图；

图6为电极外圈检测装置检测状态的俯视图；

图7为外圈检测的方法流程图；

图8为电极外圈OK与瑕疵对比图；

图9为电极综合检测设备示意图。

图中：

1、外圈检相机；

2、外圈检镜头；

3、上环形无影光源；

4、下环形无影光源；

5、相机镜头调整转接件；

6、环形吊板；61、上安装基板；62、下旋转板；

7、上光源调整转接件；

8、悬吊转接组件；

9、底光源转接件；

10、走线板；

100、上料模组；

200、检测接料台；

300、毛刺检测模块；

400、正面检测模块；

500、背面检测模块；

600、外圈检测模块；

700、内壁检测模块；

800、NG收料台；

900、OK下料模组；

1000、机架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

应当理解，本说明书中所使用的“设备”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

电极外圈检测装置

一种电极外圈检测装置，参见图1-图6，电极外圈检测装置包括图像采集单元、光源组件和图像处理器。其中，光源组件对待测电极提供无影光，图像采集单元布置在光源组件外周用于采集待测电极包含外圈的图像。

所述图像处理器与图像采集单元和光源组件电讯连接，用于控制图像采集和图像处理，判定电极外圈有无压伤及压伤图像区域。

其中，所述图像采集单元包括相对于水平传输的待测电极倾斜布置的外圈检相机1和外圈检镜头2，且所述外圈检镜头2的光路正对待测电极的外圈布置；所述光源组件包括同轴上下间隔布置的上环形无影光源3和下环形无影光源4，待测电极从上环形无影光源3和下环形无影光源4之间水平传输。

进一步的，所述外圈检镜头2入射底端面与待测电极入射面高度距离小于与外圈检镜头2同侧的环形无影光源至待测电极的高度距离，且外圈检镜头2的倾斜角度α＝10°～45°。优选的，外圈检镜头2的倾斜角度α优选为20°。

当传输的待测电极不能被驱动的周向转动时，图像采集单元采用多组周向环形布置的多组外圈检相机1和外圈检镜头2；优选为六组。

当传输的待测电极在检测位被驱动的周向转动时，图像采集单元采用一组或多组周向环形布置的多组外圈检相机1和外圈检镜头2。外圈检相机1采用黑白相机。

其中，图像采集单元包括环形布置的多组外圈检相机1和外圈检镜头2，多组外圈检相机1和外圈检镜头2通过相机镜头调整转接件5转接至一个环形吊板6上；所述上环形无影光源3通过上光源调整转接件7转接至所述环形吊板6的下方。

图像采集单元通过相机镜头调整转接件5调整外圈检相机1和外圈检镜头2的空间位置和倾斜角α。相机镜头调整转接件5包括多个设有调整槽的转接块，整体呈L形。

通过上光源调整转接件7调节上环形无影光源3至待测电极的高度距离，上光源调整转接件7包括两个反向安装的开槽L形板，整体呈Z形。

进一步的，在环形吊板6上方设置悬吊转接组件8与上机架被悬吊的连接；所述下环形无影光源4通过底部的底光源转接件9与下机架被支撑的连接。

其中，所述环形吊板6包括同轴连接布置的上安装基板61和下旋转板62，上环形无影光源3通过上光源调整转接件7转接至所述下旋转板62；相机镜头调整转接件5安装至所述上安装基板61；所述悬吊转接组件8的下部穿过所述上安装基板61的调整腰型槽后固定至下旋转板62上。

进一步的，在所述悬吊转接组件8中部设置一个走线板10，用于线缆走线。

外圈检测方法

一种根据前述电极外圈检测装置的外圈检测方法，参见图7，方法包括：

S1、通过图像采集单元获取电极外圈图像；

S2、对电极外圈图像进行压伤ROI区域定位，获得压伤检测区域；

S3、对压伤检测区域图像进行灰度二值化处理，获取外圈压伤缺陷区域。

参见图8，完好无瑕疵的OK电极图像如图8a所示，经上述方法检测，电极外圈有压伤缺陷的图像参见图8b。

电极综合检测设备

一种电极综合检测设备，参见图9，设备包括上料模组100、检测接料台200、检测站(300、400、500、600、700)、NG收料台800、OK下料模组900、机架1000和工控器(图未示)。

其中，所述上料模组100设置在检测接料台200的上游端；所述NG收料台800和OK下料模组900设置在所述检测接料台200的下游；所述检测站(300、400、500、600、700)沿着转盘式的所述检测接料台200环形布置，以对流过所述检测接料台200上的电池电极进行多工位综合检测，并由工控器对检测的电极缺陷进行分类；所述NG收料台800设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；所述OK下料模组900接收无瑕疵的OK电极。

其中，所述检测站(300、400、500、600、700)包括根据检测接料台200流线布置的毛刺检测模块300、正面检测模块400、背面检测模块500、外圈检测模块600和内壁检测模块700。

所述毛刺检测模块300对电极进行毛刺检测。所述正面检测模块400采用同轴光和低角度环光对电极正面外观瑕疵检测；所述背面检测模块500采用同轴光和低角度环光对电极反面外观瑕疵检测；所述外圈检测模块600采用前述电极外圈检测装置，并根前述的外圈检测方法获取电极外圈压伤缺陷区域的图像；所述内壁检测模块700用于对电极圆柱内壁瑕疵检测。

存储介质

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行前述方法的步骤。其中，所述方法请参见前述部分的详细介绍，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

终端

本发明还提供了一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有数据提供方信息和能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行前述方法的步骤。其中，所述方法请参见前述部分的详细介绍，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电极外圈检测装置，其特征在于：电极外圈检测装置包括图像采集单元、光源组件和图像处理器；

其中，光源组件对待测电极提供无影光，图像采集单元布置在光源组件外周用于采集待测电极包含外圈的图像；

所述图像处理器与图像采集单元和光源组件电讯连接，用于控制图像采集和图像处理，判定电极外圈有无压伤及压伤图像区域。

2.根据权利要求1所述的电极外圈检测装置，其特征在于：所述图像采集单元包括相对于水平传输的待测电极倾斜布置的外圈检相机(1)和外圈检镜头(2)，且所述外圈检镜头(2)的光路正对待测电极的外圈布置；所述光源组件包括同轴上下间隔布置的上环形无影光源(3)和下环形无影光源(4)，待测电极从上环形无影光源(3)和下环形无影光源(4)之间水平传输。

3.根据权利要求2所述的电极外圈检测装置，其特征在于：所述外圈检镜头(2)入射底端面与待测电极入射面高度距离小于与外圈检镜头(2)同侧的环形无影光源至待测电极的高度距离，且外圈检镜头(2)的倾斜角度α＝10°～45°；

外圈检镜头(2)的倾斜角度α优选为20°；

当传输的待测电极不能被驱动的周向转动时，图像采集单元采用六组周向环形布置的多组外圈检相机(1)和外圈检镜头(2)；

当传输的待测电极在检测位被驱动的周向转动时，图像采集单元采用一组或多组周向环形布置的多组外圈检相机(1)和外圈检镜头(2)；外圈检相机(1)采用黑白相机。

4.根据权利要求2所述的电极外圈检测装置，其特征在于：图像采集单元包括环形布置的多组外圈检相机(1)和外圈检镜头(2)，多组外圈检相机(1)和外圈检镜头(2)通过相机镜头调整转接件(5)转接至一个环形吊板(6)上；所述上环形无影光源(3)通过上光源调整转接件(7)转接至所述环形吊板(6)的下方；

图像采集单元通过相机镜头调整转接件(5)调整外圈检相机(1)和外圈检镜头(2)的空间位置和倾斜角α；相机镜头调整转接件(5)包括多个设有调整槽的转接块，整体呈L形；

通过上光源调整转接件(7)调节上环形无影光源(3)至待测电极的高度距离，上光源调整转接件(7)包括两个反向安装的开槽L形板，整体呈Z形。

5.根据权利要求4所述的电极外圈检测装置，其特征在于：在环形吊板(6)上方设置悬吊转接组件(8)与上机架被悬吊的连接；所述下环形无影光源(4)通过底部的底光源转接件(9)与下机架被支撑的连接。

6.根据权利要求5所述的电极外圈检测装置，其特征在于：所述环形吊板(6)包括同轴连接布置的上安装基板(61)和下旋转板(62)，上环形无影光源(3)通过上光源调整转接件(7)转接至所述下旋转板(62)；相机镜头调整转接件(5)安装至所述上安装基板(61)；所述悬吊转接组件(8)的下部穿过所述上安装基板(61)的调整腰型槽后固定至下旋转板(62)上。

7.根据权利要求5所述的电极外圈检测装置，其特征在于：在所述悬吊转接组件(8)中部设置一个走线板(10)。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述电极外圈检测装置的外圈检测方法，其特征在于，方法包括：

S1、通过图像采集单元获取电极外圈图像；

S2、对电极外圈图像进行压伤ROI区域定位，获得压伤检测区域；

S3、对压伤检测区域图像进行灰度二值化处理，获取外圈压伤缺陷区域。

9.一种电极综合检测设备，其特征在于：设备包括上料模组(100)、检测接料台(200)、检测站(300、400、500、600、700)、NG收料台(800)、OK下料模组(900)、机架(1000)和工控器；

其中，所述上料模组(100)设置在检测接料台(200)的上游端；所述NG收料台(800)和OK下料模组(900)设置在所述检测接料台(200)的下游；

所述检测站(300、400、500、600、700)沿着转盘式的所述检测接料台(200)环形布置，以对流过所述检测接料台(200)上的电池电极进行多工位综合检测，并由工控器对检测的电极缺陷进行分类；

所述NG收料台(800)设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；

所述OK下料模组(900)接收无瑕疵的OK电极。

10.根据权利要求9所述的电极综合检测设备，其特征在于：所述检测站(300、400、500、600、700)包括根据检测接料台(200)流线布置的毛刺检测模块(300)、正面检测模块(400)、背面检测模块(500)、外圈检测模块(600)和内壁检测模块(700)；其中，

所述毛刺检测模块(300)对电极进行毛刺检测；

所述正面检测模块(400)采用同轴光和低角度环光对电极正面外观瑕疵检测；

所述背面检测模块(500)采用同轴光和低角度环光对电极反面外观瑕疵检测；

所述外圈检测模块(600)采用权利要求1-7任一项所述的电极外圈检测装置，并根据权利要求8所述的外圈检测方法获取电极外圈压伤缺陷区域的图像；

所述内壁检测模块(700)用于对电极圆柱内壁瑕疵检测。

Images