CN104006748A - 软包电池尺寸测试方法及其*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软包电池尺寸测试方法及其***，该方法包括下列步骤：选定测试区域，分别在测试区域的上下和左右两侧分别设置多对纵向和横向测距激光头；分别用纵向测距激光头测量电池表面对应位置与各纵向激光头之间的距离；分别用横向测距激光头测量电池表面对应位置与各横向激光头之间的距离；记录位于测试区域上下两侧和/或左右两侧的每一对相对的激光头发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间；根据各距离及时间差数据分别计算出电池的长度、宽度和厚度尺寸。上述测试方法采用激光测试，能实现测量全自动化，测量结果有数据可追朔，测量可排除人为因素干扰，由于是多点测试，使精度可达到0.1微米。

Description

软包电池尺寸测试方法及其***

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种软包电池尺寸测试方法及其***。

背景技术

随着电子产品不断的开发，锂离子电池得到广泛应用，而现在的电子产品在不断的更新换代，同时对锂离子电池产品的要求也越来越高。目前在整个电池行业中，各个电池厂家的产品质量不一，90％的厂家都处于中低端水平状态，在对一些高要求的电子产品上，电池性能不能满足要求，例如：在早期主要是以蓝牙为主，对电池的性能要求不是很高，只要有一定资金的企业都能投入到锂离子电池行业来，而从目前的市场来看，主要的电子产品为数码、平板电脑、超薄手机，电子产品都是触摸屏显示，该类产品因受到体积的限制，要求电池越薄越好。

由于市场产品的尺寸越来越薄，对电池的尺寸从mm级变成现有的0.1mm级，对生产领域提升生产效率、节省人工带来压力，而且容易导致生产误判，导致所研制的设备费用较高。尤其是尺寸要求越来越薄，使得尺寸测量难度越来越大，对测量设备要求越来越高。然而现有的测量设备通常是游标卡尺等，由于软包电池外包装体为软质材料，并不适合于采用这些测量设备，测量结果易受人为因素影响，而且这种传统的测试设备效率低下，耗费人力，且误操作机率多。

发明内容

有鉴于此，提供一种机械自动化、快速高效的软包电池尺寸测试方法及其测试***，以节省人力，排除人为因素干扰，提升测量结果准确可靠性。

一种软包电池尺寸测试方法，所述待测软包电池具有长度、宽度和厚度三维尺寸，所述测试方法在软包电池运送过程中进行连续测试，包括下列步骤：

选定电池运送过程中的测试区域，分别在测试区域的上下两侧设置多对纵向测距激光头，纵向测距激光头成对数量为n，多对纵向测距激光头的距离分别为J₁至J_n，分别在测试区域平行于运送方向的左右两侧设置多对横向测距激光头，横向测距激光头成对数量为m，多对横向测距激光头之间距离分别为W₁至W_m，电池运送速度为V；

分别用纵向测距激光头测量电池表面对应位置与各纵向激光头之间的距离，测得多对上方距离J₁₁至J_1n和下方距离J₂₁至J_2n；

分别用横向测距激光头测量电池表面对应位置与各横向激光头之间的距离，测得多对左方距离W₁₁至W_1m和右方距离W₂₁至W_2m；

记录位于测试区域上下两侧和/或左右两侧的每一对相对的激光头发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间，对应得到多对上下时间差S₁₁至S_1n和/或左右时间差S₂₁至S_2m；

根据J₁至J_n、W₁至W_m、V以及测得各距离及时间差数据分别计算出电池的长度、宽度和厚度尺寸，以上n、m均是大于1的整数。

以及，一种软包电池尺寸测试***，其根据上述软包电池尺寸测试方法测试软包电池的长度、宽度或厚度尺寸，包括用于运送待测电池进行测试的传送元件、多对纵向测距激光头、多对横向测距激光头以及记时元件，所述多对纵向测距激光头分别成对设于传送元件的上下两侧，所述多对横向测距激光头分别成对设于传送元件的左右两侧，所述记时元件用于记录位于上下或左右两侧位置的每一对相对的激光头发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间。

上述软包电池尺寸测试方法及其***采用激光测试，在电池运送过程中即行测试，提高生产效率，而且基本不需要手工操作，通过机械化即激光进行测距并计算得到所需尺寸，实现测量全自动化。首先，测量时，通过设置多个激光头分别测试不同位置，得到更加真实可靠的尺寸数据，并使得测量结果有数据可追朔。其次，测量是自动化方式，可自由地选择被测试位置，自由选择性大，且由于没有人参与测量，排除人为因素干扰，节省人力，提高生产效率，降低成本。另外，由于是多点测试，充分利用激光光学原理测距，使得测量精度可达到0.1微米，使测试结果更准确可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的软包电池尺寸测试***。

图2为图1的测试***中纵向激光头测量示意图。

图3为图1的测试***中横向激光头测量示意图。

图4为图1的测试***测试长度时的示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。

请参阅图1-4，显示本发明实施例的软包电池尺寸测试***10及其部件，用于测试软包电池20的长度、宽度或厚度尺寸。如图1所示，测试***10包括用于运送待测电池进行测试的传送元件12、多对纵向测距激光头14、多对横向测距激光头15以及记时元件，多对纵向测距激光头14分别成对设于传送元件12的上下两侧，多对横向测距激光头15分别成对设于传送元件12(即传送方向)的左右两侧，记时元件用于记录位于上下或左右两侧位置的每一对相对的激光头发射的光被电池20初始隔离到光初始重合所经历的时间。

具体地，测试***10具有一个测试机架101，以便按照需要位置安装上述各部件。测试机架101中部具有可滚动的部件101a，例如，滚动部件101a可以包括设置于运送方向前后两端的两个滚辊（图未示），以便支撑及传输电池，且使传送元件12保持水平。传送元件12优选为包括连续输送待测电池20的传送带，传送带12运送到测试区域102时与上下各激光头14所处平面平行。

在传送元件12的上下两侧以及左右两侧分别设置定位元件16，各激光头14、15按照正多边形或线性排列方式安装于定位元件16上，位于同一侧的各激光头14、15处于同一平面位置。传送元件12的传送速度优选为匀速。上下两平面的距离固定，或者说是预先测定了上下纵向激光头14之间的间距，即确定了每对纵向激光头14之间的距离。同样地，左右两侧定位元件16的距离固定，或者说是预先测定了左右横向激光头15之间的间距，即确定了每对横向激光头15之间的距离。在图示的实施例中，在测试区域102的上下两侧分别的每一侧分别设置五个纵向激光头14，上下两侧共有五对纵向激光头14，每对纵向激光头14优选为上下垂直正对，发出的激光对射重合。左右两侧也可以设有五对横向激光头15，每对横向激光头15水平正对，发出的激光对射重合，图中作为示例仅显示一对，为多对时可以并列排列于侧边。每对横向激光头15优选为水平设置。每一侧的五个激光头14或15位于同一平面，优选为呈正五边形分布或线性等间距分布。实际应用时可根据需要或多或少地设置纵向激光头14和横向激光头15，例如对厚度要求严格时，则设置较多纵向激光头14。

每个定位元件16可以是一个定位面板或其他安装部件，如透明胶板，也可以是定位支架或者定位杆，可以固定激光头14、15，也可以是可让激光头14、15滑动的固定杆，以便根据需要调节激光头14、15的相对于电池20的位置及它们之间的间距和方位等。

进一步地，测试***10还包括用于监测待测电池20进入测试区域102并触发各激光头14、15发出激光进行测距的来料监测装置。来料监测装置可采用机械触发机构，也可以是光学测量方式，本实施例优选为光学测量方式，并充分利用激光监测方式，即将在测试区域102上下左右任意相对两侧安装一对监测激光头，优选为设置于对应于电池20传送到测试区域102最前端两侧，当电池20到达测试区域102时，将隔离该对监测激光头的重合，表明电池送到位，即开始测距。另外，还包括数据处理装置，用于存储以及计算结果以得到各尺寸数据，并判定当前被测试电池是否合格。数据处理装置包括计算模块以及质检模块，计算模块用于根据下面计算公算得各尺寸，质检模块用于根据各尺寸与长度、宽度或厚度尺寸的上下限阈值比较，符合要求的提示为合格，不符合要求的提示为不合格。另外，测试***10还可包括电池传送速度控制装置，以控制电池的速度，计算电池的长度，速度可采用匀速或变速。，速度控制装置与传送元件的驱动装置如马达、电机连接，还与数据处理装置电气连接，通过数据处理装置设定和控制速度。

本发明实施例还提供一种软包电池尺寸的测试方法，所述待测软包电池具有长度、宽度和厚度三维尺寸，该方法主要采用上述测试***10进行测试，测试时可以让电池暂停或者不停顿，由于是采用激光测试方法，能够做到连续测试，或者停顿数秒或更少时间即能完成测试，操作迅速快捷，准确。

该测试方法包括下列步骤：

S10，选定电池运送过程中的测试区域，分别在测试区域的上下两侧设置多对纵向测距激光头，纵向测距激光头成对数量为n，多对纵向测距激光头的距离分别为J₁至J_n，分别在测试区域平行于运送方向的左右两侧设置多对横向测距激光头，横向测距激光头成对数量为m，多对横向测距激光头之间距离分别为W₁至W_m，电池运送速度为V；

S20，分别用纵向测距激光头测量电池表面对应位置与各纵向激光头之间的距离，测得多对上方距离J₁₁至J_1n和下方距离J₂₁至J_2n；

S30，分别用横向测距激光头测量电池表面对应位置与各横向激光头之间的距离，测得多对左方距离W₁₁至W_1m和右方距离W₂₁至W_2m；

S40，记录位于测试区域上下两侧和/或左右两侧的每一对相对的激光头发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间，对应得到多对上下时间差S₁₁至S_1n和/或左右时间差S₂₁至S_2m；

S50，根据J₁至J_n、W₁至W_m、V以及测得各距离及时间差数据分别计算出电池的长度、宽度和厚度尺寸，以上n、m均是大于1的整数。

同样参考图1-4，该测试方法在软包电池20运送过程中进行连续测试，即传送带12将电池20运送到测试区域102进行测试。预先测量好各对纵向测距激光头的距离J_n，以及每对横向激光头之间距离W_m，设定电池20运送速度为V，且优选为匀速运动。如图2所示，本实施例以五对为例，五对纵向测距激光头14（图2和4中仅以点示意激光头14、15）具***置对应于电池A、B、C、D、E上方五点位置A₁、B₁、C₁、D₁、E₁和下方五点位置A₂、B₂、C₂、D₂、E₂，测得五对纵向测距激光头14的距离分别为J₁，J₂，J₃，J₄，J₅。图2中仅示例出A₁和A₂之间的距离J₁。同样，如图3所示，左右两侧也可以设置五对，测得五对横向激光头15之间距离分别为W₁，W₂，W₃，W₄，W₅。图3中仅示例出F₁和F₂之间的距离W₁。优选地，五对纵向测距激光头14的距离相同，五对横向激光头15之间距离也相同，即J₁=J₂=J₃=J₄=J₅，W₁=W₂=W₃=W₄=W₅。

在进行测量之前，优选经过一个来料监测步骤，本实施例中，通过来料监测装置监测待测电池20进入测试区域102以触发各激光头14、15发出激光进行测距。

步骤S20中，用纵向测距激光头14测量电池20表面对应位置与各纵向激光头14之间的距离，五对纵向测距激光头14分别对应于电池20上的五个点位置，每个纵向测距激光头14与对应位置的距离通过本身激光头测得，分别获得多对上方距离J_1n和下方距离J_2n。具体地，上方A₁、B₁、C₁、D₁、E₁五点位置激光头14与电池20上对应的五个点位置A、B、C、D、E之间距离分别为：J₁₁，J₁₂，J₁₃，J₁₄，J₁₅。下方A₂、B₂、C₂、D₂、E₂五点位置激光头14与电池20上对应的五个点位置A、B、C、D、E之间距离分别为：J₂₁，J₂₂，J₂₃，J₂₄，J₂₅。图2中仅示例出A₁和A₂之间的距离J₁₁和J₂₁，其他各点位置与此相同，在此不再赘述。

步骤S30中，分别用横向测距激光头15测量电池20表面对应位置与各横向激光头15之间的距离，测得多对左方距离W_1m和右方距离W_2m。以五对激光头15为例，与步骤S20类似，左边五点位置横向激光头15与电池20上对应的五个点位置之间距离分别为：W₁₁，W₁₂，W₁₃，W₁₄，W₁₅。右边五点位置横向激光头15与电池20上对应的五个点位置之间距离分别为：W₂₁，W₂₂，W₂₃，W₂₄，W₂₅。图3中仅示例出F₁和F₂之间的距离J₁₁和J₂₁。₁，其他各点位置与此相同，在此不再赘述。

激光头14、15的测距原理，可采用脉冲激光测距方式，以横向激光头14在A₁和A之间测距为例，A₁位于横向激光头14向电池20上的A点位置发射激光脉冲，同时由光学方式（如内置探测器探测发射的脉冲信号）或电学方式（如LD驱动信号）确定发射时间，生成起始信号，开启计时器（如TDC模块）计时，探测器接收被A点位置反射回的激光脉冲，在接收通道产生停止信号，停止计时。设定TDC模块测量起止信号的时间间隔t，可得距离J₁₁=C*t/2，其中C为光速。

步骤S40中，当送到测试区域102的电池20将相对的一对激光头14或15发射的光隔离时，开始计时，直到同一对的激光头14或15光重合后结束计时，记录下每一对相对的激光头发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间，优选记录位于测试区域上下两侧和左右两侧的每一对相对的激光头14、15发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间，也可只记录上下两侧或左右两侧激光头14或15发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间，对应得到多对上下时间差S_1n和/或左右时间差S_2m。采用上下两侧五点位置激光头14时，分别得到五对上下时间差S₁₂，S₁₂，S₁₃，S₁₄，S₁₅。采用左右两侧五点位置激光头15时，分别得到五对左右时间差S₂₁，S₂₂，S₂₃，S₂₄，S₂₅。图4中以A₁点位置激光头14为例，当电池20处于虚线位置时，开始遮挡（即隔断）A₁和A₂两点位置的一对激光头14对射（即重合），开始计时，随着电池20以速度V向前移动，直到移动到实线位置，A₁和A₂两点位置的一对激光头14发出的激光至此再现重合，结束记时，记录得到时差S12。其他各点激光头的测量长度原理与此相同，在此不再赘述。

应当理解的是，上述步骤S20，S30，S40并无先后顺序之分，可以是同时进行或者按照预先安排顺序进行。

测得上述数据后，根据J₁至J₅、W₁至W₅、V以及测得各距离J₁₁至J₁₅、J₂₁至J₂₅、W₁₁至W₁₅、W₂₁至W₂₅及时间差S₁₂至S₁₅、S₂₁至S₂₅等数据分别计算出电池20的长度、宽度和厚度尺寸。

对于各点位置的数据，即待测电池在各点位置对应长度、宽度和厚度的计算方式为：

式(1)：Ln=V*S_1n，或Lm=V*S_2m；

式(2)：Hm=W_m-W_1m -W_2m；

式(3)：Tn=J_n -J_1n -J_2n。

图2-4中示例出A、A₁、A₂、F₁、F₂点位置测试示意图，测试厚度长度L1、宽度H1和厚度T1尺寸分别为：L1= V*S₁₁；H1=W₁-W₁₁ -W₂₁；T1=J₁ -J₁₁ -J₂₁；其他各点位置的尺寸计算如此类推。

具体地，本实施例中，电池20的长度L、宽度H和厚度T的计算按照平均计算方式，如按照算术平均值，即将各位置计算出的对应、宽度和厚度求和后除以相应的激光头成对数量。具体计算公式分别为：

式A：L_均= V*(∑S_1n +∑S_2m)/(n+m)；

式B：H_均=(∑W_m-∑W_1m -∑W_2m)/m；

式C：T_均=(∑J_n-∑J_1n -∑J_2n)/n；

以上各式中，n=m≥3。

本实施例以五点为例，即n=m=5。则计算各尺寸的各式分别为：

L_均= V*(S₁₂+S₁₂+S₁₃+S₁₄+S₁₅+ S₂₁+ S₂₂+ S₂₃+ S₂₄+ S₂₅)/10；

H_均=( W₁+W₂+W₃+W₄+W₅ -( W₁₁+W₁₂+W₁₃+W₁₄+W₁₅ + W₂₁+W₂₂+W₂₃+W₂₄+W₂₅)/5；

T_均=( J₁+ J ₂+ J ₃+ J ₄+ J ₅ -( J ₁₁+ J ₁₂+ J ₁₃+ J ₁₄+ J ₁₅ + J ₂₁+ J ₂₂+ J ₂₃+ J ₂₄+ J ₂₅)/5。

在其他实施例中，电池20的长度L、宽度H和厚度T尺寸可以按照取最大值得到或者通过其他方式得到，并不限于此。

测得各点位置的尺寸后，无论是长度、宽度和厚度中任一尺寸，可直接进一步判定电池是否合格，判定步骤为：设定长度、宽度和厚度上限或下限；比较计算出的各位置的长度、宽度和厚度中任一尺寸与对应尺寸的上限或下限；判断计算出的每个孔位置的长度、宽度和厚度中任一尺寸在上限或下限允许范围内，则判定电池为合格，判断计算出的每个孔位置的长度、宽度和厚度中任一尺寸超出上限或下限允许范围，则判定电池为不合格。例如，现有电子产品都要求厚度薄，通常对厚度要求较高，例如一个电池厚度为5mm级别，上限为5 mm，厚度通常采用负公差，即不能超出上限，只要是任意点位置算出的T1=J₁ -J₁₁ -J₂₁>5 mm，那么判定该电池不合格。而长度和宽度可以用正公差，只要是任意点位置算出的Ln和Hn超出0.5mm，则判定电池为不合格。应当理解，以上数据只为举例，实际情况根据需要而定。这些计算和判定操作都可通过数据处理装置中的相应功能模块来实现。具体地，数据处理装置还连接一个显示装置，以便显示数据及测试状态，不合格的电池可设定为报警方式，并可进一步进行计数，以算出不合格率。因此，测试***还可设置一个报警装置如报警器，以及计算器。

进一步优选地，如测试***所述，在电池20的上下两侧以及左右两侧分别设置定位元件16，各激光头14、15按照正多边形或线性排列方式安装于定位元件16上，位于同一侧的各激光头处于同一平面位置。这样，如前所述，J₁=J₂=J₃=J₄=J₅，W₁=W₂=W₃=W₄=W₅，方便计算。

上述软包电池尺寸测试方法采用激光测试，在电池运送过程中即行测试，提高生产效率，而且基本不需要手工操作，通过机械化即激光进行测距并计算得到所需尺寸，实现测量全自动化。首先，测量时，通过设置多个激光头分别测试不同位置，得到更加真实可靠的尺寸数据，并使得测量结果有数据可追朔。其次，测量是自动化方式，可自由地选择被测试位置，自由选择性大，且由于没有人参与测量，排除人为因素干扰，节省人力，提高生产效率，降低成本。另外，由于是多点测试，充分利用激光光学原理测距，使得测量精度可达到0.1微米，使测试结果更准确可靠。

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种软包电池尺寸测试方法，所述待测软包电池具有长度、宽度和厚度三维尺寸，所述测试方法在软包电池运送过程中进行连续测试，包括下列步骤：

选定电池运送过程中的测试区域，分别在测试区域的上下两侧设置多对纵向测距激光头，纵向测距激光头成对数量为n，多对纵向测距激光头的距离分别为J₁至J_n，分别在测试区域平行于运送方向的左右两侧设置多对横向测距激光头，横向测距激光头成对数量为m，多对横向测距激光头之间距离分别为W₁至W_m，电池运送速度为V；

分别用纵向测距激光头测量电池表面对应位置与各纵向激光头之间的距离，测得多对上方距离J₁₁至J_1n和下方距离J₂₁至J_2n；

分别用横向测距激光头测量电池表面对应位置与各横向激光头之间的距离，测得多对左方距离W₁₁至W_1m和右方距离W₂₁至W_2m；

记录位于测试区域上下两侧和/或左右两侧的每一对相对的激光头发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间，对应得到多对上下时间差S₁₁至S_1n和/或左右时间差S₂₁至S_2m；

根据J₁至J_n、W₁至W_m、V以及测得各距离及时间差数据分别计算出电池的长度、宽度和厚度尺寸，以上n、m均是大于1的整数。

2.如权利要求1所述的软包电池尺寸测试方法，其特征在于，所述待测电池在各位置对应L、宽度H和厚度T的计算方式为：

式(1)：Ln=V*S_1n，或 Lm=V*S_2m；

式(2)：Hm=W_m-W_1m -W_2m；

式(3)：Tn=J_n -J_1n -J_2n。

3.如权利要求2所述的软包电池尺寸测试方法，其特征在于，所述电池的长度、宽度和厚度的计算按照平均计算方式，将各位置计算出的对应、宽度和厚度求和后除以相应的激光头成对数量。

4.如权利要求1所述的软包电池尺寸测试方法，其特征在于，在计算出电池的各位置对应长度、宽度和厚度中任一尺寸时，进一步判定电池是否合格，判定步骤为：

设定长度、宽度和厚度上限或下限；

比较计算出的各位置的长度、宽度和厚度中任一尺寸与对应尺寸的上限或下限；

判断计算出的每个孔位置的长度、宽度和厚度中任一尺寸在上限或下限允许范围内，则判定电池为合格，判断计算出的每个孔位置的长度、宽度和厚度中任一尺寸超出上限或下限允许范围，则判定电池为不合格。

5.如权利要求1所述的软包电池尺寸测试方法，其特征在于，在电池的上下两侧以及左右两侧分别设置定位元件，各激光头按照正多边形或线性排列方式安装于定位元件上，位于同一侧的各激光头处于同一平面位置。

6.如权利要求1所述的软包电池尺寸测试方法，其特征在于，进一步包括监测待测电池进入测试区域以触发各激光头发出激光进行测距的来料监测步骤。

7.一种软包电池尺寸测试***，其根据权利要求1-6任一项所述的软包电池尺寸测试方法测试软包电池的长度、宽度或厚度尺寸，该测试***包括用于运送待测电池进行测试的传送元件、多对纵向测距激光头、多对横向测距激光头以及记时元件，所述多对纵向测距激光头分别成对设于传送元件的上下两侧，所述多对横向测距激光头分别成对设于传送元件的左右两侧，所述记时元件用于记录位于上下或左右两侧位置的每一对相对的激光头发射的光被电池初始隔离到光初始重合所经历的时间。

8.如权利要求7所述的软包电池尺寸测试***，其特征在于，所述传送元件包括连续输送待测电池的传送带，所述传送带运送到测试区域时与上下各激光头所处平面平行。

9.如权利要求7所述的软包电池尺寸测试***，其特征在于，还包括用于监测待测电池进入测试区域并触发各激光头发出激光进行测距的来料监测装置，以及数据处理装置，用于存储以及计算结果以得到各尺寸数据，并判定当前被测试电池是否合格。

10.如权利要求9所述的软包电池尺寸测试***，其特征在于，还包括用于控制电池传送速度的速度控制装置，所述速度控制装置与传送元件的一个驱动装置连接，以及与数据处理装置电气连接。