CN108120728A - 电池的x射线检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可正确地检查电极板的位置偏移的电池的X射线检查装置。本发明的电池的X射线检查装置包括：电极轮廓线提取部(21)，其提取表示X射线透过图像的正电极板和负电极板的位置的各轮廓线；基线设定部(22)，其设定基线B，基线在被提取的轮廓线彼此隔着隔膜分离的位置朝向横切各轮廓线的方向；第一搜查区域设定部(23)，其设定第一搜查区域，所述第一搜查区域以在基线B上相邻的轮廓线之间的位置作为起点，以沿着轮廓线的长度方向延伸的直线状的区划线作为边界，相对于各轮廓线宽度狭窄；以及第一顶端提取部(26)，其提取在对于作为检查对象的轮廓线所设定的第一搜查区域内从基线开始连续的轮廓线的顶端。

Description

电池的X射线检查装置

技术领域

本发明涉及检查电池内部的X射线检查装置，特别是涉及对锂电池那样的使隔膜介于带状的正电极板和负电极板之间并卷绕的结构的电池中的正电极板和负电极板的位置偏移进行检查的X射线检查装置。

背景技术

作为手机等的电源被使用的锂电池将可进行锂的吸藏以及释放的碳质材料等使用于负电极板，并且将LiCoO₂等过渡性金属和锂的复合氧化物使用于正电极板，并在使隔膜介于两电极间且被卷绕多层的状态下和电解液一起容纳于壳体中。

在该锂离子电池中，如果被卷绕的带状的正电极板的侧端缘(被卷绕的电极板的卷绕轴的方向的顶端部)比负电极板的侧端缘突出的话，则在使用时存在锂析出至突出的正电极板而短路，从而起火的担忧。因此，以正电极板的侧端缘比负电极板进入的形态在不同电极间设置高低差，从而配置为凹凸状，并且将该高低差尺寸保持为适当的值是重要的。但是，由于在制造过程中卷绕正电极板和负电极板时卷绕偏移等，正电极板和负电极板的顶端间的距离(侧端缘之间的距离)即高低差尺寸偏离设定值。

作为通过X射线透视来对这样的锂离子电池的电极板顶端的位置偏移进行检查的技术，例如存在专利文献1所公开的技术。

在该现有技术中，将X射线管和X射线检测器夹着锂离子电池而相对配置，朝向被卷绕的电极板的切线方向照射X射线束，并通过X射线检测器对电极板的顶端部分(侧端缘)的透视图像进行检测。被检测的透视图像被转换为图像数据并被输入至图像处理部(控制***)，通过进行图像处理，正电极板顶端和负电极板顶端的坐标被测量，两者间的高低差尺寸被推断出，判定高低差尺寸是否适当从而进行电池的合格与否判断。各电极板的顶端坐标的测量是在与相邻的电极板不重叠的区域中对电极板的顶端部分进行观察而进行的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-22206号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，顶端突出一侧的电极板在电池的制造过程中，存在例如在将卷绕的电极板收纳于壳体时，电极板的顶端部分与壳体接触等而大幅弯曲的情况。如果电极板的顶端部分弯曲的话，在测量顶端位置(坐标)时，顶端部分从设想的观察区域偏离，在从该观察区域偏移的位置电极板的顶端作为顶端坐标而被检测出，因此会存在错误地识别某个电极板的顶端和相邻的电极板的顶端的情况。因此，存在成为合格与否的判断基准的正电极板和负电极板的顶端(坐标)间的高低差尺寸被错误地检测，本来不合格的产品判断为合格，结果电极板彼此短路而发生起火等故障的担忧。

本发明鉴于上述的问题点，其目的在于，能够提供一种电池的X射线检查装置，所述电池的X射线检查装置能够正确检查电极板的位置偏移，并能够提供安全、高性能的电池。

此外，本发明的目的在于，提供一种电池的X射线检查装置，所述电池的X射线检查装置即使在被卷绕的电极板的顶端部分(侧端缘)弯曲的情况下，也能够正确地检测顶端位置，并检查电池合格与否。

解决课题的技术手段

为了达成上述目的，本发明采取了以下那样的技术手段。即，本发明所涉及的电池的X射线检查装置配置有能够在彼此相对配置的X射线源和X射线检测器之间移动的工作台，将具有隔着隔膜被卷绕的正电极板和负电极板的电池载置于工作台上，通过所述X射线检测器对将来自所述X射线源的X射线照射至所述电池而获得的透视X射线进行检测，在通过图像处理装置对基于该检测输出的所述电池的X射线透过图像进行图像处理之后显示于显示器上，对所述正电极板和所述负电极板的位置偏移进行检查，所述图像处理装置具备：电极轮廓线提取部，其提取表示所述X射线透过图像的正电极板和负电极板的位置的各轮廓线；基线设定部，其在被提取的轮廓线彼此隔着所述隔膜分离的位置在横切各轮廓线的方向上设定基线；；第一搜查区域设定部，其以直线状的区划线作为边界对于各轮廓线设定宽度狭窄的第一搜查区域，所述直线状的区划线以在所述基线上相邻的轮廓线之间的位置作为起点，沿着所述轮廓线的长度方向延伸；以及第一顶端提取部，其提取在对于作为检查对象的轮廓线设定的所述第一搜查区域内从所述基线开始连续的轮廓线的顶端。

根据本发明，在进行检查时，对载置有电池的工作台的位置进行调整，作为检查位置，电极板的顶端(侧端缘附近)部分以及相邻的电极板彼此隔着隔膜而可靠地分离的电极板的位置都被包含于X射线视野范围(参照后述的图2)。

在该位置进行摄像来获取透视X射线图像，并显示通过图像处理装置进行图像处理后的透视X射线图像。在图像处理装置中，首先，提取表示正电极板和负电极板的位置的电极的轮廓线。例如通过使用了适当的亮度阈值的二值化处理来进行公知的图案识别，由此能够提取轮廓线(另外，也包含将附着于电极板的涂料的轮廓线而不是电极板本身的轮廓线作为电极轮廓线而提取的情况)。

由于相邻的电极板彼此隔着隔膜而可靠地分离的电极板的位置被包含于所提取的轮廓线中，因此在该位置设定横切各轮廓线的基线。接着，以直线状的区划线作为边界对于各轮廓线设定基线方向宽度狭窄的第一搜查区域，所述直线状的区划线以在基线上相邻的轮廓线之间的位置作为起点，沿着轮廓线的长度方向延伸。然后，相对于作为检查对象的轮廓线，在由该轮廓线设定的第一搜查区域内提取从基线开始连续的轮廓线的顶端。

如此，由于提取的轮廓线的顶端是从隔着隔膜而可靠地相邻的电极板分离的电极板的位置开始持续的轮廓线的顶端，因此不会错误地识别相邻的电极板的顶端。

在上述发明中，也可以还包括：第二搜查区域设定部，其设定第二搜查区域，所述第二搜查区域以通过所述第一顶端提取部提取的轮廓线的顶端位置作为起点，放大至所述第一搜查区域的左侧以及右侧；以及第二顶端提取部，其提取在所述第二搜查区域内从所述起点开始连续的轮廓线的顶端。

在电极板大幅弯曲并延伸至相邻的电极板的上方的电池的情况下，在第一搜查区域内提取顶端的情况下，对于超过作为第一搜查区域的边界的区划线的部分无法掌握顶端，但通过以在第一搜查区域内提取的顶端位置作为起点，在第二搜查区域内进一步延长并提取轮廓线的顶端，即使在电极板的顶端延伸至第一搜查区域的外侧的情况下，也能够正确地提取顶端。

在上述发明中，所述第二搜查区域内的轮廓线的顶端的提取可以是对所述正电极板和所述负电极板中顶端突出的电极板一侧的轮廓线进行的。

由于在正负电极板中顶端突出一侧的电极板容易因为接触等弯曲，因此对突出一侧的电极板的轮廓线进行第二搜查区域内的顶端的提取是有效且优选的。

另外，在锂离子电池中，突出侧的电极板为负电极侧，但根据电池的种类也有使正电极侧突出的情况，因此在该情况下是在正电极侧进行的。

在上述发明中，优选地包括合格与否判定部，其根据相邻的轮廓线的顶端的高低差尺寸以及突出一侧的轮廓线彼此的间隔尺寸，来对所述正电极板和所述负电极板之间的位置偏移的合格与否判断进行判定。

通过不仅测量高低差尺寸还测量突出侧的电极彼此的间隔尺寸能够提高检查的可靠性。即，如果突出侧的电极彼此的间隔尺寸远超过标准尺寸，则卷绕后的电极板成为被勉强***至壳体内的状态，因此能够排除那样的电池。

发明的效果

根据本发明，由于在设定的宽度狭窄的第一搜查区域内，根据从基线的位置开始连续的轮廓线对电极板顶端的位置进行检测，因此能够减少将相邻的轮廓线的顶端错误地判断为作为检查对象的轮廓线的顶端的失误。

此外，将在第一搜查区域内提取的顶端作为起点并放大至第二搜查区域对电极板的顶端位置进行搜查，检测顶端坐标，由此，即使在电极板的顶端弯曲了的情况下，也能够不忽略该顶端地正确地进行检测。

然后，根据本发明，具有如下的效果：能够提供一种安全且高性能的电池，所述电池能够高精度地对正负电极板的(轮廓线的)顶端间的高低差尺寸、突出一侧的电极板(的轮廓线)的顶端间的间隔尺寸进行测量从而能够可靠地判定电池合格与否，并能够预先防止电极板彼此的接触所导致的起火等故障。

附图说明

图1是示出本发明的一实施例的X射线检查装置的构成的图。

图2是示出检查时的锂离子电池的电极板部分和X射线束的位置关系的立体图。

图3是透视X射线图像的示意图。

图4是示出基于透视X射线图像的检查步骤的说明图。

图5是示出本发明所涉及的X射线检查装置的动作步骤的流程图。

具体实施方式

以下，对本发明的一实施例的X射线检查装置的构成进行说明。

如图1所示，X射线检查装置A包括：X射线管1(X射线源)，其照射X射线束1a；X射线检测器2，其二维地对透过作为检查对象的锂离子电池4的X射线进行检测；以及工作台3，其配置于X射线管1和X射线检测器2之间，载置有锂离子电池4且具备在三轴方向上移动的移动机构(未图示)。

如图2所示，本实施例中被检查的锂离子电池4是使用于手机等薄型长方体状的电池，在正电极板5和负电极板6之间隔着隔膜(图2中省略)并且被卷绕多层的状态下与电解液一起容纳于薄型的长方体状壳体7中。然后，该锂离子电池4使扁平的面7a朝下地被载置于工作台3上，从X射线管1朝向被卷绕的正负电极板5、6的圆周面的切线方向照射X射线束1a，通过X射线检测器2对切线部分的透视X射线图像进行检测。另外，通过工作台3的移动机构来调整电池的拍摄位置。另外，图2是将图1上下颠倒来图示。

通过X射线检测器2检测到的透视X射线的检测输出经由图像数据读取电路10a被图像处理装置10读取。图像处理装置10进行后述的图像处理，且将图像显示于显示器13(液晶面板)上。

并且，包括：控制部(CPU、存储器)11，其控制上述的各部；以及输入部12(鼠标、键盘)，其对控制部11进行指令等输入操作。

在此，数据读取电路10a、图像处理装置10、显示器13、控制部11、输入部12实际上是通过计算机装置和它的***设备构成的，根据被安装的软件(程序)来实现需要的功能。

为了方便说明通过软件实现的功能，将图1中通过图像处理装置10处理的各功能按照功能区块化来进行说明。

即，从X射线检测器2读取的检测输出信号作为透视X射线图像数据而被存储于图像处理装置10的图像存储部20中，在图像处理装置10中，基于该数据，通过电极轮廓线提取部21、基线设定部22、第一搜查区域设定部23、第一顶端提取部24、第二搜查区域设定部25、第二顶端提取部26以及合格与否判定部27来实现以下的功能。

电极轮廓线提取部21进行透视X射线图像中各像素的亮度的二值化处理，通过提取亮度值超过规定的阈值的部分来进行图案识别，并进行提取表示正电极板5和负电极板6的位置的电极的轮廓线的处理(也包含提取附着于电极板的涂料的轮廓线而不是提取实际的电极板的轮廓线的情况)。图3示意性地示出了正电极板5、负电极板6的轮廓线5a、6a的透视X射线图像。

基线设定部22在被提取的轮廓线5a(6a)上进行如下处理：以横切各轮廓线与相邻的轮廓线之间以隔膜的宽度可靠地分离的电极板上的位置的方式来设定基线。图3示出了通过基线设定部22引出的基线B。

第一搜查区域设定部23进行设定以直线状的区划线K、K作为边界的第一搜查区域S1(S2)的处理，所述直线状的区划线K、K以基线B上相邻的轮廓线5a和轮廓线6a之间的某个位置作为起点，在该轮廓线5a(6a)的左右两侧沿着该轮廓线5a(6a)的长度方向延伸。

如图4的(a)、(b)所示，第一顶端提取部24进行在第一搜查区域S1(S2)内提取从基线B开始连续的轮廓线5a(6a)的顶端P1(P2)的处理。

如图4的(b)所示，第二搜查区域设定部25对于突出一侧的负电极6的轮廓线6a进行设定第二搜查区域S3的处理，该第二搜查区域S3以被提取的轮廓线6a的第一搜查区域S2内的顶端P2的位置作为起点，放大至第一搜查区域S1的左侧以及右侧。

如图4的(c)所示，第二顶端提取部26进行提取在第二搜查区域S3内从起点(顶端P2)开始连续的轮廓线6a的顶端P3的动作。另外，在图4的(c)中，由于轮廓线6a以超出至第一搜查区域S1的外侧的形态弯曲，因此顶端P3相比顶端P2在远离基线B的较高的位置被提取。在轮廓线6a没有大幅弯曲且轮廓线6a的整体保留在第一搜查区域S1的情况下，在第二搜查区域S3内的提取后相同的顶端P2也被提取。

如图4的(d)所示，合格与否判定部27进行如下处理：在针对作为检查对象的轮廓线5a(6a)的全部提取了顶端P1(P2、P3)后，算出相邻的轮廓线5a的顶端P1和轮廓线6a的顶端P2(或者是P3)的高低差尺寸L1(L2)，以及突出一侧的轮廓线6a、6a彼此的间隔尺寸L3，由此来进行合格品判定。

接着，参照图5的流程图，对该X射线检查装置A的对于锂离子电池的检查步骤进行说明。

首先，在s101中，将进行检查的锂离子电池4载置于工作台3上，对工作台3进行定位调整，以使想要进行检查的电池的特定部位(进行正负电极板间的位置偏移检查的部位)进入X射线束的视野内。此时，在X射线视野内，包括隔着隔膜相邻的电极板5以及电极板6之间以与隔膜的厚度对应的宽度可靠地分离的位置，以及作为电极板5(6)的侧端缘的顶端部分(参照图2、3)。

在s102中，对锂离子电池4照射X射线来获取透视X射线图像，经由图像数据读取电路10a将检测输出信号从X射线检测器2传送至图像处理装置10，进行图像数据化并存储于图像存储部20，由此透视X射线图像显示于显示器13上，此外，根据需要随时都能显示。

在s103中，以适当的亮度对所获取的图像数据的各像素进行二值化处理，并通过图案识别来提取正电极板5的轮廓线5a、负电极板6的轮廓线6a。图3示出了被提取的轮廓线5a、6a的一例。在图3中显示为正电极板5的轮廓线5a短，负电极板6的轮廓线6a长，轮廓线6a相比轮廓线5a突出。由于轮廓线6a和轮廓线5a交替排列，长度不同，因此通过图案识别，即使稍微弯曲，也能够容易地判别哪一个是突出侧的电极(即负电极6)的轮廓线6a。

在s104中，在被提取的轮廓线5a(6a)上对于各轮廓线求出相邻的轮廓线5a和6a之间以隔膜的宽度可靠地分离的电极板上的位置。然后以横切该位置的方式设定基线B。

另外，在上述的s101中，使隔着隔膜相邻的电极板5以及电极板6之间以与隔膜的厚度对应的宽度可靠地分离的位置进入X射线视野内，但如果以该位置变为在X射线视野的边界上的方式来定位电池的话，则如图3所示，能够将透视X射线图像的端侧设为基线B。

在s105中，设定以直线状的区划线K、K为边界的第一搜查区域S1(S2)，该直线状的区划线K、K以基线B上相邻的轮廓线5a和6a之间的位置作为起点，在该轮廓线5a(6a)的左右两侧沿着该轮廓线5a(6a)的长度方向延伸。

区划线K的起点位置也可以是相邻的轮廓线5a和轮廓线6a的中点，如图3所示，也可以在相邻的1个轮廓线间设置2个的区划线的起点，缩窄第一搜查区域S1(S2)的宽度。

如图4的(a)、(b)所示，在所设定的第一搜查区域S1(S2)提取从基线B开始连续持续的轮廓线5a(6a)的顶端P1(P2)。

在s107中，判断当前提取顶端的轮廓线是否是突出一侧的电极(本实施例中为负电极)的轮廓线，在是突出一侧的电极的轮廓线6a的情况下进入s108，在不是的情况下跳至s110。由于存在轮廓线弯曲、其顶端从第一搜查区域偏移的可能性的是突出侧电极的轮廓线6a，因此为了对于轮廓线6a进一步放大搜查区域并确认顶端的位置而进入s108。

如图4的(b)所示，在s108中，对于作为突出侧电极的负电极6的轮廓线6a设定第二搜查区域S3，该第二搜查区域S3以被提取的轮廓线6a的第一搜查区域S2内的顶端P2的位置作为起点而放大至第一搜查区域S2的左侧以及右侧。

如图4的(b)、(c)所示，在s109中，在第二搜查区域S3内提取从起点(顶端P2)开始连续的轮廓线6a的顶端P3。在图4的(c)中，由于轮廓线6a以超出第一搜查区域S2的外侧的形态弯曲，因顶端P3在相比顶端P2远离基线B的较高的位置被提取。另外，在轮廓线6a没有大幅弯曲而保留在第一搜查区域S2的情况下，相同的顶端P2在第二搜查区域S3内的提取后也被提取。

在s110中，判断在目前为止是否提取了作为检查对象的全部的轮廓线的顶端。在轮廓线的顶端没有被全部提取的情况下进入s111，在全部的轮廓线的顶端被提取的情况下进入s112。

在s111中，为了提取剩余的轮廓线的顶端，朝相邻的轮廓线移动，回归s106，并从第一搜查区域内的轮廓线的顶端的提取开始反复。

如图4的(d)所示，在s112中，对于作为检查对象的轮廓线5a(6a)，在顶端P1(P2、P3)被提取之后，算出相邻的轮廓线5a的顶端P1和轮廓线6a的顶端P2(或者是P3)的高低差尺寸L1(L2)，以及突出侧电极板6a、6a彼此的间隔尺寸L3，由此来进行合格品判定。判定是通过和预先设定的阈值的比较来进行的。

通过不仅对高低差尺寸L1(L2)进行测量，也对突出侧的电极板的轮廓线6a、6a彼此的间隔尺寸L3进行测量，能够提高检查的可靠性。

综上所述，在本发明中，由于对宽度狭窄的第一搜查区域S1内突出一侧的负电极板6的轮廓线6a的顶端P2(粗略位置)进行检测，在以该顶端P2作为基准朝左右(以及上)宽幅地区域放大后的第二搜查区域内追加搜查轮廓线6a的顶端位置，并检测出顶端P3，因此即使在负电极板6的顶端弯曲的情况下也能够不忽略该顶端地正确地进行检测。

由此，能够高精度地对正负电极板5、6的顶端之间(轮廓线5a、6a之间)的高低差尺寸L1、L2、突出的负电极板6、6之间的顶端的(轮廓线6a、6a之间)的间隔尺寸L3进行测量，并可以可靠地进行电池的合格与否判定。

以上，对本发明的代表性的实施例进行了说明，但本发明不必仅限定于上述的实施例，可以在达成该目的的不脱离权利要求的范围内进行适当修改、变更。

例如，上述实施方式中，在s107中仅选择突出侧的电极板的轮廓线，从而设定第二搜查区域并进行追加搜查，但如果测定时间增大的情况不会作为问题的话，则也可以对于两电极板的轮廓线设定第二搜查区域并进行追加搜查。

产业上的利用可能性

本发明能够在对锂离子电池的正电极板和负电极板的位置偏移进行检查的X射线检查装置中使用。

符号说明

A X射线检查装置

P1 正电极板的轮廓线的顶端

P2 负电极板的轮廓线的顶端(粗略位置)

P3 负电极板的轮廓线的顶端

S1 正电极板的轮廓线的第一搜查区域

S2 负电极板的轮廓线的第一搜查区域

S3 负电极板的轮廓线的第二搜查区域

1 X射线管(X射线源)

1a X射线束

2 X射线检测器

3 工作台

4 电池

5 正电极

5a 正电极的轮廓线

6 负电极

6a 负电极的轮廓线

10 图像处理装置

11 控制部

21 电极轮廓线提取部

22 基线设定部

23 第一搜查区域设定部

24 第一顶端提取部

25 第二搜查区域设定部

26 第二顶端提取部

27 合格与否判定部。

Claims (4)

1.一种电池的X射线检查装置，配置有能够在彼此相对配置的X射线源和X射线检测器之间移动的工作台，将具有隔着隔膜被卷绕的正电极板和负电极板的电池载置于工作台上，通过所述X射线检测器对将来自所述X射线源的X射线照射至所述电池而获得的透视X射线进行检测，在通过图像处理装置对基于该检测输出的所述电池的X射线透过图像进行图像处理之后显示于显示器上，对所述正电极板和所述负电极板的位置偏移进行检查，

所述电池的X射线检查装置的特征在于，

所述图像处理装置具备：

电极轮廓线提取部，其提取表示所述X射线透过图像的正电极板和负电极板的位置的各轮廓线；

基线设定部，其在被提取的轮廓线彼此隔着所述隔膜分离的位置在横切各轮廓线的方向上设定基线；

第一搜查区域设定部，其以直线状的区划线作为边界对于各轮廓线设定宽度狭窄的第一搜查区域，所述直线状的区划线以在所述基线上相邻的轮廓线之间的位置作为起点，沿着所述轮廓线的长度方向延伸；以及

第一顶端提取部，其提取在对于作为检查对象的轮廓线设定的所述第一搜查区域内从所述基线开始连续的轮廓线的顶端。

2.根据权利要求1所述的电池的X射线检查装置，其特征在于，还包括：

第二搜查区域设定部，其设定第二搜查区域，所述第二搜查区域以通过所述第一顶端提取部提取的轮廓线的顶端位置作为起点，放大至所述第一搜查区域的左侧以及右侧；以及

第二顶端提取部，其提取在所述第二搜查区域内从所述起点开始连续的轮廓线的顶端。

3.根据权利要求2所述的电池的X射线检查装置，其特征在于，

所述第二搜查区域内的轮廓线的顶端的提取是对所述正电极板和所述负电极板中顶端突出的电极板一侧的轮廓线进行的。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电池的X射线检查装置，其特征在于，还包括：

合格与否判定部，其根据相邻的轮廓线的顶端的高低差尺寸以及突出一侧的轮廓线彼此的间隔尺寸，来对所述正电极板和所述负电极板之间的位置偏移的合格与否判断进行判定。