CN109239100A - 锂电池表面检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池表面检测设备，具有机架及控制部分，机架上设有转盘，转盘上设有电池置放区，电池置放区适配锂电池平躺置放；机架上设置多个工位，并在相应工位上布设上料机构、正面视觉检测机构、翻面机构、反面视觉检测机构、周边视觉检测机构及下料机构，转盘旋转实现电池置放区经过机架上分布的上料机构、正面视觉检测机构、翻面机构、反面视觉检测机构、周边视觉检测机构及下料机构，并在控制部分联动协调处理下，实现锂电池的正面、反面及周边的检测及上下料。以视觉检测取代人眼检测，能自动、快速、准确地对锂电池表面缺陷进行检测，并能在转盘旋转的工作周期内完成锂电池的正、反面及周边的三维检测，提高生产效率，符合产业需要。
Description
技术领域
本发明涉及产品质量检测技术领域，尤其是涉及锂电池表面缺陷检测设备。
背景技术
锂电池的用途非常广泛，涉及日常用品如手机、手提电脑、自行车以及汽车等许许多多电器设备，还用于工业、农业、军事和医疗等多种行业的各种各样电器设备，几乎无处不在，多数电池的使用寿命只有一至三年，其作为消耗品使用数量巨大。由于电池能量是通过化学能转换过程获取的，存在着像***这样的安全隐患，所以电池的质量检查和出厂审验非常重要；锂电池的很多表面缺陷与大量内部、外部结构缺陷直接相关，这些缺陷直接产生大量安全隐患及可靠性问题，通过表面缺陷的检测可以有效的排除一大部分重要安全隐患，因此表面缺陷的检测非常重要，是整个锂电池生产流程中消耗人工最多的一个环节。
在锂电池生产工艺中，锂电池封装后要对其表面缺陷进行检测，传统的检测方法是人工目视检测，但是人工检测存在着很多缺点，如目检人员培训困难，损伤视力，工作极度枯燥、繁重，人工成本高昂，人为判断标准不一，人为因素影响较多等，也会导致锂电池存在人为二次接触导致破损的情况。
随着机器视觉技术的发展，出现了各种通过机器视觉图像检测的自动检测机，但现有的自动检测机 存在效率低、二次伤害电池、结构复杂、成本高、可靠性低、拍摄效果差、可扩展性低等一种或多种缺点。为了实现锂电池的正、反面检测，目前存在隧道式、镜头上下对置式等，此类模式存在结构复杂化，组装及制作不便，打光及攫取影像效果不佳等缺点，不利于检测机的运行，影响了相关方案的实现和推广；再者，现有的自动检测机难以实现锂电池四周缺陷检测，检测功能不够完全，不能满足锂电池表面缺陷的自动化检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种锂电池表面缺陷检测设备的运动、结构解决方案，结构简单、使用便捷，能多方位检测锂电池表面缺陷，提高生产效率，满足产业需要。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
锂电池表面检测设备，具有机架及控制部分，该机架上设有转盘，转盘上设有电池置放区，电池置放区部分镂空，电池置放区适配锂电池平躺置放；以及机架上设置多个工位，并在相应工位上布设上料机构、正面视觉检测机构、翻面机构、反面视觉检测机构、周边视觉检测机构及下料机构，转盘旋转实现电池置放区经过机架上分布的上料机构、正面视觉检测机构、翻面机构、反面视觉检测机构、周边视觉检测机构及下料机构，并在控制部分联动协调处理下，实现锂电池的正面、反面及周边的检测及上下料。
上述方案进一步是：所述正面视觉检测机构和反面视觉检测机构分别对锂电池的正面和反面提取视觉2D图像及带有3D信息的影像。
上述方案进一步是：所述正面视觉检测机构具有第一光源、第一视觉图像攫取器、第一线激光扫描器，第一光源提供适宜强度及角度的照明光线照射在锂电池的表面上，第一视觉图像攫取器攫取锂电池表面的2D图像，第一线激光扫描器对锂电池表面进行3D扫描，第一视觉图像攫取器攫取的2D图像输送给控制部分分析处理，第一线激光扫描器的3D扫描影像与第一视觉图像攫取器攫取的2D图像融合为锂电池的正面2.5D图片并输送给控制部分分析处理。
上述方案进一步是：所述反面视觉检测机构具有第二光源、第二视觉图像攫取器、第二线激光扫描器，第二光源提供适宜强度及角度的照明光线照射在锂电池的表面上，第二视觉图像攫取器攫取锂电池表面的2D图像，第二线激光扫描器对锂电池表面进行3D扫描，第二视觉图像攫取器攫取的2D图像输送给控制部分分析处理，第二线激光扫描器的3D扫描影像与第二视觉图像攫取器攫取的2D图像融合为锂电池的正面2.5D图片并输送给控制部分分析处理。
上述方案进一步是：所述翻面机构具有气动夹及翻转电机，翻转电机带动气动夹翻转，气动夹夹持锂电池。
上述方案进一步是：所述周边视觉检测机构具有第三视觉图像攫取器、托举手及棱镜组，托举手将锂电池顶起并置入棱镜组反射区，第三视觉图像攫取器攫取棱镜组反射出的锂电池周边的2D图像并输送给控制部分分析处理。
上述方案进一步是：所述上料机构包括上料传送带及上料机械手，上料机械手通过吸附式拾取锂电池。
上述方案进一步是：所述下料机构包括有至少两条分选输出通道及下料机械手，下料机械手通过吸附式拾取锂电池并根据控制部分分析处理结果，由控制部分指令执行终端移送到对应的分选输出通道上。
上述方案进一步是：所述转盘上的电池置放区设置在转盘的周缘处，电池置放区具有对锂电池整列对位的涨收整列块。
上述方案进一步是：所述托举手由气缸驱动，托举手接触锂电池部位为带负压孔的托举平面；棱镜组位于托举手上方，棱镜组具有围合成四方形的四块棱镜，第三视觉图像攫取器架设在棱镜组上方，且第三视觉图像攫取器一次获取棱镜组的四块棱镜所反射的图像。
本发明是一种锂电池表面检测设备，与现有技术相比，本发明的优点包括：
（1）、以视觉检测采集锂电池表面图像的方式进行检测，能完全取代人眼检测且优于人眼检测，能自动、快速、准确地对锂电池表面的痕状、针孔、破损、断裂、点状、姿态、污渍、鼓包等进行检测。
（2）本方案具有翻面机构及周边视觉检测机构，实现了转盘旋转的工作周期内完成锂电池的正、反面及周边的三维检测，结构简单、使用便捷，能多方位检测锂电池表面缺陷，提高生产效率，符合产业需要。
（3）通过转盘实现的多工位并行处理，带来了极高的生产效率，而且能够进行充分的后续功能扩展，且不会因功能的增加而降低整体工作效率。
附图说明：
附图1为本发明的其一实施例第一角度的结构示意图；
附图2为图1所示实施例的第二角度结构示意图；
附图3为图2所示实施例的局部结构放大示意图；
附图4为图1所示实施例的第三角度结构示意图；
附图5为图1所示实施例的第四角度结构示意图。
具体实施方式：
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
参阅图1~5所示，本发明有关一种锂电池表面检测设备，具有机架1及控制部分，控制部分具有图像分析软件模块，实现图像分析处理。该机架1上设有转盘2，转盘2上设有电池置放区21，电池置放区21部分镂空，减少与锂电池的接触，防止二次伤害，且满足后续检测要求，电池置放区21适配锂电池平躺置放，有利于扁平的锂电池平稳置放，简化结构，方便检测。以及机架1上设置多个工位，多个工位围绕转盘2分布，在相应工位上布设上料机构7、正面视觉检测机构3、翻面机构4、反面视觉检测机构5、周边视觉检测机构6及下料机构8，转盘2旋转实现电池置放区21经过机架1上分布的上料机构7、正面视觉检测机构3、翻面机构4、反面视觉检测机构5、周边视觉检测机构6及下料机构8，并在控制部分协调处理下，实现锂电池的正面、反面及周边的检测及上下料。以视觉检测采集锂电池表面图像的方式进行检测，能完全取代人眼检测且优于人眼检测，能自动、快速、准确地对锂电池表面的痕状、针孔、破损、断裂、点状、姿态、污渍、鼓包等进行检测；且本发明具有翻面机构及周边视觉检测机构，实现了转盘旋转的工作周期内完成锂电池的正、反面及周边的三维检测，结构简单、使用便捷，能多方位检测锂电池表面缺陷，提高生产效率，符合产业需要。
参阅图1~5所示，本发明进一步地，所述正面视觉检测机构3和反面视觉检测机构5分别对锂电池的正面和反面提取视觉2D图像及三维影像。2D图像满足检测锂电池表面缺陷的位置、形状、缺陷类型及平面尺寸，三维影像适配检测锂电池表面缺陷的高度、深度等三维尺寸，增加检测范围。当然还可实现2D图像和三维影像的融合，通过坐标对位，抓取相应标靶点重叠融合方式，获得锂电池的3D数据存储，以方便智能制造MES***的管理、执行、整改等需要，也方便不同质量判定标准下的分选。为此，本实施例的正面视觉检测机构3具有第一光源31、第一视觉图像攫取器32、第一线激光扫描器33，第一光源31提供适宜强度及角度的照明光线照射在锂电池的表面上，第一视觉图像攫取器32攫取锂电池表面的2D图像，第一线激光扫描器33对锂电池表面进行3D扫描，第一视觉图像攫取器32攫取的2D图像输送给控制部分的图像分析软件模块分析处理，第一线激光扫描器33的3D扫描影像与第一视觉图像攫取器32攫取的2D图像融合为锂电池的正面2.5D图片并输送给控制部分的图像分析软件模块分析处理。所述反面视觉检测机构5具有第二光源51、第二视觉图像攫取器52、第二线激光扫描器53，第二光源51提供适宜强度及角度的照明光线照射在锂电池的表面上，第二视觉图像攫取器52攫取锂电池表面的2D图像，第二线激光扫描器53对锂电池表面进行3D扫描，第二视觉图像攫取器52攫取的2D图像输送给控制部分的图像分析软件模块分析处理，第二线激光扫描器53的3D扫描影像与第二视觉图像攫取器52攫取的2D图像融合为锂电池的正面2.5D图片并输送给控制部分的图像分析软件模块分析处理。图中，正面视觉检测机构3和反面视觉检测机构5通过带悬臂的立柱架设在转盘2上方，第一视觉图像攫取器32和第二视觉图像攫取器52优选CCD相机，且第一视觉图像攫取器32和第二视觉图像攫取器52均为垂直向下布置，第一线激光扫描器33相对第一视觉图像攫取器32的光轴斜置一角度，第二线激光扫描器53相对第二视觉图像攫取器52的光轴斜置一角度，由此满足第一视觉图像攫取器32和第二视觉图像攫取器52正面攫取锂电池表面的2D图像，同时还实现第一线激光扫描器33和第二线激光扫描器53对锂电池表面进行3D扫描；第一光源31和第二光源51射出的光均匀照射在锂电池表面上，满足图像攫取及扫描。
参阅图1~5所示，本发明进一步地，所述翻面机构4具有气动夹41及翻转电机42，翻转电机42带动气动夹41翻转，气动夹41夹持锂电池。气动夹41方便控制夹持力度及张合度，达到轻捏轻放，避免对锂电池的二次伤害，进一步地还在气动夹41与锂电池接触的夹口增加有特殊棉垫，获得相应缓冲防撞保护。翻面机构4实现锂电池在线上翻面，利于锂电池的正反面检测，且简化了正面视觉检测机构3和反面视觉检测机构5的结构设计，优化设备，方便制作、组装及控制，降低成本，提升设备的运行率及可操作性，符合产业利用。
参阅图1~5所示，本发明进一步地，所述周边视觉检测机构6具有第三视觉图像攫取器61、托举手62及棱镜组63，托举手62将锂电池顶起并置入棱镜组63反射区，第三视觉图像攫取器61攫取棱镜组63反射出的锂电池周边的2D图像并输送给控制部分的图像分析软件模块分析处理。本实施例中，所述托举手62由气缸驱动，托举手62接触锂电池部位为带负压孔的托举平面，实现稳定托起锂电池，减少晃动及歪斜，有助于提升棱镜组63对锂电池周边形态准确反射。棱镜组63位于托举手62上方，棱镜组63具有围合成四方形的四块棱镜，这样，托举手62将锂电池顶起并置入棱镜组63反射区，四块棱镜恰好围绕锂电池外周，完全将锂电池周边形态准确反射。第三视觉图像攫取器61架设在棱镜组63上方，且第三视觉图像攫取器61一次获取棱镜组63的四块棱镜所反射的图像，实现在一图像上检测锂电池周边的缺陷。
参阅图1~5所示，本发明进一步地，所述转盘2上的电池置放区21设置在转盘2的周缘处，电池置放区21具有对锂电池整列对位的涨收整列块22。涨收整列块22可通过机械连杆等结构联动，达到同步涨收，对锂电池整列对位，达到锂电池居中定位在电池置放区21中，方便后续检测。所述上料机构7包括上料传送带71及上料机械手72，上料机械手72通过吸附式拾取锂电池，上料传送带71方便人工上料、自动上料或衔接上一工序的生产线，上料机械手72拾取上料传送带71传送的锂电池并有效对位置放在转盘2的电池置放区21上。图中，上料机械手72在电机丝杆机构的驱动下直线往复移动，实现桥接上料传送带71和转盘2。所述下料机构8包括有至少两条分选输出通道81及下料机械手82，下料机械手82通过吸附式拾取锂电池并根据控制部分分析处理结果移送到对应的分选输出通道81上。本发明在上述视觉检测的基础上，配以现有的机器手技术，即可完成高速、精密的全自动锂电池检测工作。
本实施例中，控制部分提供了图像传输、分析处理、存储及控制，基于Linux***工作，其为现有技术，在此不再详细赘述。控制部分还可提供相应端口连接人工智能算法、厂商判定规则及厂商管理等，从而增加检测设备的运行率及可操作性，拓展功能，符合产业利用。
当然，以上附图仅是描述了本发明的较佳具体实施例，对本技术领域的技术人员来说，在不超出本发明构思和范围的情况下通过逻辑分析、推理或者有限的实验还可对上述实施例作出许多改进和变化，这些改进和变化都应属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.锂电池表面检测设备，具有机架（1）及控制部分，其特征在于：该机架（1）上设有转盘（2），转盘（2）上设有电池置放区（21），电池置放区（21）部分镂空，电池置放区（21）适配锂电池平躺置放；以及机架（1）上设置多个工位，并在相应工位上布设上料机构（7）、正面视觉检测机构（3）、翻面机构（4）、反面视觉检测机构（5）、周边视觉检测机构（6）及下料机构（8），转盘（2）旋转,实现电池置放区（21）经过机架（1）上分布的上料机构（7）、正面视觉检测机构（3）、翻面机构（4）、反面视觉检测机构（5）、周边视觉检测机构（6）及下料机构（8），并在控制部分协调处理下，实现锂电池的正面、反面及周边的检测及上下料。
2.根据权利要求1所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述正面视觉检测机构（3）和反面视觉检测机构（5）分别对锂电池的正面和反面提取视觉2D图像及三维扫描影像。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述正面视觉检测机构（3）具有第一光源（31）、第一视觉图像攫取器（32）、第一线激光扫描器（33），第一光源（31）提供适宜强度及角度的照明光线照射在锂电池的表面上，第一视觉图像攫取器（32）攫取锂电池表面的2D图像，第一线激光扫描器（33）对锂电池表面进行3D扫描，第一视觉图像攫取器（32）攫取的2D图像输送给控制部分分析处理，第一线激光扫描器（33）的3D扫描影像与第一视觉图像攫取器（32）攫取的2D图像融合为锂电池的正面2.5D图片并输送给控制部分分析处理。
4.根据权利要求1或2所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述反面视觉检测机构（5）具有第二光源（51）、第二视觉图像攫取器（52）、第二线激光扫描器（53），第二光源（51）提供适宜强度及角度的照明光线照射在锂电池的表面上，第二视觉图像攫取器（52）攫取锂电池表面的2D图像，第二线激光扫描器（53）对锂电池表面进行3D扫描，第二视觉图像攫取器（52）攫取的2D图像输送给控制部分分析处理，第二线激光扫描器（53）的3D扫描影像与第二视觉图像攫取器（52）攫取的2D图像融合为锂电池的正面2.5D图片并输送给控制部分分析处理。
5.根据权利要求1所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述翻面机构（4）具有气动夹（41）及翻转电机（42），翻转电机（42）带动气动夹（41）翻转，气动夹（41）夹持锂电池。
6.根据权利要求1所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述周边视觉检测机构（6）具有第三视觉图像攫取器（61）、托举手（62）及棱镜组（63），托举手（62）将锂电池顶起并置入棱镜组（63）反射区，第三视觉图像攫取器（61）攫取棱镜组（63）反射出的锂电池周边的2D图像并输送给控制部分分析处理。
7.根据权利要求1所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述上料机构（7）包括上料传送带（71）及上料机械手（72），上料机械手（72）通过吸附式拾取锂电池。
8.根据权利要求1所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述下料机构（8）包括有至少两条分选输出通道（81）及下料机械手（82），下料机械手（82）通过吸附式拾取锂电池并根据控制部分分析处理结果，由控制部分指令执行终端移送到对应的分选输出通道（81）上。
9.根据权利要求1所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述转盘（2）上的电池置放区（21）设置在转盘（2）的周缘处，电池置放区（21）具有对锂电池整列对位的涨收整列块（22）。
10.根据权利要求6所述的锂电池表面检测设备，其特征在于：所述托举手（62）由气缸驱动，托举手（62）接触锂电池部位为带负压孔的托举平面；棱镜组（63）位于托举手（62）上方，棱镜组（63）具有围合成四方形的四块棱镜，第三视觉图像攫取器（61）架设在棱镜组（63）上方，且第三视觉图像攫取器（61）一次获取棱镜组（63）的四块棱镜所反射的图像。
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