CN113552133A - 一种电芯裙边开裂检测方法及视觉检测装置 - Google Patents

一种电芯裙边开裂检测方法及视觉检测装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电芯检测技术领域，特别涉及一种电芯裙边开裂检测方法及视觉检测装置，通过对电芯图像进行处理，实现获取裙边线段的n个点位和拟合电芯侧边直线，通过检测裙边到电芯主体侧边的距离实现检测判断裙边是否存在开裂的问题，使用该方法提高检测准确性，具备交互性好、抗干扰能力强、检测***稳定、机器视觉图像处理逻辑稳定的优点，检测效率高。同时通过视觉检测装置和电芯图像获取方法能获取准确清晰的图片，实现稳定的定位测量功能，通过获取的图像能够准确检测出电芯裙边的开裂情况，保证电芯生产质量，提高检测效率。

Description

一种电芯裙边开裂检测方法及视觉检测装置
技术领域
本申请涉及电芯检测技术领域，特别涉及一种电芯裙边开裂检测方法及视觉检测装置。
背景技术
在锂电池的生产工艺中，需要对封装后的软包电芯的裙边进行折边成型处理，在将裙边折弯后可能会出现折后裙边开裂的情况，即折后裙边与电芯主体之间的间隙过大。现有技术中采用人工目检的方式将裙边开裂的不良品电芯挑出，然而由于裙边与电芯主体之间的间隙较小，人工目检存在检测不准确、无法检出开裂不良品的电芯，造成生产过程中电芯存在质量问题，并且导致生产效率低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种电芯裙边开裂检测方法，包括以下步骤：
S100、获取电芯灰度图像，获得电芯顶封角点初定位跟随空间；
S200、获得电芯顶封角点精定位跟随空间；
S300、通过电芯灰度图像识别靠近所述顶封角点的电芯裙边线段，并获得所述裙边线段的n个点位；
S400、获得电芯主体靠近于所述裙边线段的侧边直线；
S500、通过点到直线的距离，逐个求出所述裙边线段上每个点到主体侧边直线的距离值D；
S600、将距离值D与设定值A对比,若D≤A则判定电芯合格，若D＞A则判定电芯不合格。
通过检测裙边到电芯主体侧边的距离实现检测判断裙边是否存在开裂的问题，使用该方法提高检测准确性，具备交互性好、抗干扰能力强、检测***稳定、机器视觉图像处理逻辑稳定的优点，检测效率高。
优选的，在步骤S100中，将电芯灰度图像通过与预设的电芯模板进行匹配、斑点定位法或找角点定位法，以获得电芯顶封角点初定位跟随空间。
优选的，在步骤S300中，通过图像灰度差值法获取获取图像边缘灰度差，获得电芯裙边线段的n个点位。进而通过图像灰度差值法准确获取电芯裙边的n个点位。
优选的，一种视觉检测装置，用于获取电芯图像，包括用于承载电芯检测的架体、对称安装于所述架体上且位于电芯裙边两侧的条形光源、以及照射于所述电芯底部的背光源，位于所述电芯相对于所述背光源的另一侧设置有影像设备。进而利用两组条形光源的0角度平行条光与背光源的背光结合，以组合光的方式将电芯裙边和主体边打暗、进而将电芯裙边与电芯主体边之间的缝隙打亮，获取清晰的电芯主体轮廓。
优选的，所述影像设备包括两台沿电池极耳的延伸方向间隔设置的相机。
优选的，所述影像设备还包括套设于所述相机外周的保护套。
优选的，所述架体设置有用于检测电芯在位的检测组件。
优选的，还包括调节所述架体高度的调节组件；所述调节组件包括若干根与所述架体滑动设置的导向柱、以及用于固定所述架体和导向柱的固定块；任意一根所述导向柱上设置有调节螺丝。
优选的，所述影像设备还包括用于测量两台所述相机距离的标定板。通过标定板可以计算两台相机拍出的照片进而组合形成完整的电芯图像。
一种电芯图像获取方法，基于上述的视觉检测装置，包括以下步骤：
A100、关闭两组条形光源，打开背光源并照射于电芯底部，影像设备对电芯顶部拍摄，获得第一图像；
A200、打开两组条形光源，打开背光源，影像设备对电芯顶部拍摄，并获得第二图像。通过这种电芯图像获取方法获取产品图像，产品的尺寸极差标准差都不超过1个像素，进而能实现稳定的定位测量功能，准确检测出产品的尺寸。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：本申请通过获取电芯图像，通过获取裙边线段的n个点位和拟合电芯侧边直线，通过检测裙边到电芯主体侧边的距离实现检测判断裙边是否存在开裂的问题，使用该方法提高检测准确性，具备交互性好、抗干扰能力强、检测***稳定、机器视觉图像处理逻辑稳定的优点，检测效率高。同时通过视觉检测装置和电芯图像获取方法能获取准确清晰的图片，实现稳定的定位测量功能，通过获取的图像能够准确检测出电芯裙边的开裂情况，保证电芯生产质量，提高检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的电芯裙边开裂检测方法流程框图；
图2为本申请实施例的视觉检测装置示意图；
图3为本申请实施例的视觉检测装置获取的第二图像；
图4为本申请实施例的视觉检测装置获取的第一图像。
图5为本申请实施例的视觉检测装置结构示意图；
图6为本申请实施例的调节组件结构示意图；
图7为本申请实施例的视觉检测装置架体结构示意图。
附图标记
10、架体；11、检测组件；12、调节组件；121、导向柱；122、固定块；123、调节螺丝；124、直线轴承；125、导向套；20、背光源；30、条形光源；40、影像设备；41、保护套。
具体实施方式
以下将以图式揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
为能进一步了解本申请的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
为了解决上述技术问题，本实施例提供一种电芯裙边开裂检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
S100、获取电芯灰度图像，获得电芯顶封角点初定位跟随空间；
通过视觉检测装置的影像设备获取电芯灰度图像，如图3所示，视觉检测装置利用两根0角度平行条光结合背光，以组合光的方式将电芯裙边和主体边打暗、进而将电芯裙边与电芯主体边之间的缝隙打亮，获取清晰的电芯主体轮廓，将电芯灰度图像通过与预设的电芯模板进行匹配，建立基准位置，还可以的，可以通过斑点工具或找角点工具对电池角点定位，进而获得电芯顶封角点初定位跟随空间。获得电芯顶封角点初定位跟随空间，其中，由于电芯的裙边形成在电芯的左侧和右侧，为此需要对左侧和右侧的裙边同时进行开裂检测，并且左右两侧裙边的检测方式相同，为此，本实施例以检测左侧裙边开裂情况为例进行说明。
S200、通过最小二乘法拟合角点，获得电芯顶封角点精定位跟随空间；
通过最小二乘法拟合电芯主体轮廓顶封的角点，进而对电芯顶封左角进行精准定位，获得电芯顶封左角精确定位的跟随空间。
S300、通过电芯灰度图像识别靠近顶封角点的电芯裙边线段，并获得电芯侧裙边线段的n个点位；
通过图像灰度差值法获取图像边缘灰度差，识别电芯左侧裙边线段再找到电芯左侧裙边线段等距均匀的n个点位，其中，点位的数量至少在3个以上，包括线段的两个端点、以及线段的中点，具体的取点数量可以根据产品的尺寸和型号而设定，点位的数量越多则检测结果越精准。
S400、通过最小二乘法拟合直线，获得电芯主体左/右侧边直线；
利用最小二乘法对电芯主体轮廓拟合直线，并获得电芯主体左侧边的直线。
S500、通过点到直线的距离，逐个求出左/右裙边线段上每个点到主体左 /右侧边直线的距离值D；
通过点到直线的距离，求出左侧裙边线段上每个点位到电芯主体侧边直线的距离值D，进而得到多个距离值D。
S600、将距离值D与设定值A对比,若D≤A则判定电芯合格，若D＞A则判定电芯不合格。
在***中预设一个最大值A，将各个裙边点位到电芯主体侧边的距离值D 与设定值A对比，若有一个距离值D＞A，则表示裙边有开裂情况，判定电芯不合格，实现将不良品电芯挑出，若各个距离值D≤A则判定电芯合格。进而通过检测裙边到电芯主体侧边的距离实现检测判断裙边是否存在开裂的问题，使用该方法提高检测准确性，具备交互性好、抗干扰能力强、检测***稳定、机器视觉图像处理逻辑稳定的优点，检测效率高。
为了实现准确获取电芯图像，如图2、图5所示，本实施例提供一种视觉检测装置，用于获取电芯图像，包括用于承载卧置电芯的架体10、对称安装于架体10上位于电芯裙边两侧的条形光源30、以及照射于电芯底部的背光源 20，位于电芯相对于背光源20的另一侧设置有影像设备40。
如图7所示，在架体10设置有用于检测电芯在位的检测组件11，检测组件11可以是对射光纤传感器，将电芯放置在架体10上后，通过检测组件11 检测到电芯放置到位，进而影像设备40开始对电芯进行拍摄。
具体的，对于型号尺寸较大的电芯，一台相机设备难以获取整个电芯的图片，为此，影像设备40包括两台沿电池极耳的延伸方向间隔设置的相机，两个相机的间距为100mm，影像设备40还包括用于测量两台相机距离的标定板，通过标定板可以计算两台相机拍出的照片进而组合形成完整的电芯图像。为了实现对相机的镜头进行保护，在相机上套设有保护套41，放置镜头被碰撞造成损坏。
进一步的，两个相机与电芯上表面的距离为650mm，两组条形光源30的间距为200mm。背光源20与电芯底部的距离为50mm，进而利用两组条形光源 30的0角度平行条光与背光源20的背光结合，以组合光的方式将电芯裙边和主体边打暗、进而将电芯裙边与电芯主体边之间的缝隙打亮，获取清晰的电芯主体轮廓，通过设置以上距离参数，实现相机视野范围为156mm*117mm，图像理论精度为0.028mm/pixel，进而实现准确的定位和检测功能。根据客户提供的需要兼容的电芯尺寸，电芯长度最大尺寸180mm，选取的2000万相机视野短边为117mm，两个相机搭配使用，根据视野长边和相机分辨率计算可得单像素精度：117/3840＝0.028mm/pixel，满足测试要求。
其中，对于不同的电芯型号，需要选择不同的电芯高度，为此，如图6 所示，架体10上设置有调节组件12，调节组件12包括四根与架体10滑动设置的导向柱121、以及用于固定架体10和导向柱121的固定块122，导向柱 121和架体10通过直线轴承124连接，进而架体10与导向柱121可以相对滑动设置，通过直线轴承124实现减少导向柱121和架体10之间的摩擦。在任意一根导向柱121上设置有调节螺丝123和导向套125，导向套125起导向作用。固定块122设置在其中两根导向柱121上，调节架体10时，先松开固定块122上的螺栓，通过调节其中一根导向柱121上的调节螺丝123，进而架体 10与导向柱121相对滑动实现高度调整，调整完成后，通过拧紧螺栓实现固定块122将架体10与导向柱121固定，实现对架体进行高度调节。
为了实现获取清晰的电芯图像，本实施例还提供一种电芯图像获取方法，基于上述的视觉检测装置，包括以下步骤：
A100、关闭两组条形光源30，打开背光源20并照射于电芯底部，影像设备40对电芯顶部拍摄，获得第一图像；
打开背光源20同时关闭两组条形光源30，背光源20照射于电芯底部，影像设备40对电芯顶部拍摄，获得第一图像，如图4所示，可以通过第一图像，根据最小二乘法对第一图像进行处理，进而可以计算出电池的长宽尺寸、以及极耳边距。
A200、打开两组条形光源30，打开背光源20，影像设备40对电芯顶部拍摄，并获得第二图像，进而根据第二图像通过上述电芯裙边开裂检测方法对电芯裙边开裂情况进行检测，确保检测准确。
利用上述的视觉检测装置和电芯图像获取方法，在实验室中进行打光测试，并对获取的图片进行视觉软件处理，测试结果如下：
Figure BDA0003141737110000111
Figure BDA0003141737110000121
表1
根据上表1可知，在这种电芯图像获取方法下的产品基准定位情况，编号1尺寸数据的标准差为0.0161，极差为0.067；编号2尺寸数据的标准差为0.0257，极差为0.118，由此可见利用上述的视觉检测装置和电芯图像获取方法获取的产品图像，其产品尺寸极差和标准差都不超过1个像素，进而能实现稳定的定位测量功能，获取的图像能够准确检测出产品的尺寸。
综上所述，在本申请一或多个实施方式中，本申请通过对电芯图像进行处理，实现获取裙边线段的n个点位和拟合电芯侧边直线，通过检测裙边到电芯主体侧边的距离实现检测判断裙边是否存在开裂的问题，使用该方法提高检测准确性，具备交互性好、抗干扰能力强、检测***稳定、机器视觉图像处理逻辑稳定的优点，检测效率高。同时通过视觉检测装置和电芯图像获取方法能获取准确清晰的图片，实现稳定的定位测量功能，通过获取的图像能够准确检测出电芯裙边的开裂情况，保证电芯生产质量，提高检测效率。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯裙边开裂检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、获取电芯灰度图像，获得电芯顶封角点初定位跟随空间；
S200、获得电芯顶封角点精定位跟随空间；
S300、通过电芯灰度图像识别靠近所述顶封角点的电芯裙边线段，并获得所述裙边线段的n个点位；
S400、获得电芯主体靠近于所述裙边线段的侧边直线；
S500、通过点到直线的距离，逐个求出所述裙边线段上每个点到主体侧边直线的距离值D；
S600、将距离值D与设定值A对比,若D≤A则判定电芯合格，若D＞A则判定电芯不合格。
2.根据权利要求1所述的电芯裙边开裂检测方法，其特征在于：在步骤S100中，将电芯灰度图像通过与预设的电芯模板匹配、斑点定位法或找角点定位法，以获得电芯顶封角点初定位跟随空间。
3.根据权利要求1所述的电芯裙边开裂检测方法，其特征在于：在步骤S300中，通过图像灰度差值法获取图像边缘灰度差，获得电芯裙边线段的n个点位。
4.一种视觉检测装置，用于获取电芯图像，其特征在于：包括用于承载电芯检测的架体(10)、对称安装于所述架体(10)上且位于电芯裙边两侧的条形光源(30)、以及照射于所述电芯底部的背光源(20)，位于所述电芯相对于所述背光源(20)的另一侧设置有影像设备(40)。
5.根据权利要求4所述的视觉检测装置，其特征在于：所述影像设备(40)包括两台沿电池极耳的延伸方向间隔设置的相机。
6.根据权利要求5所述的视觉检测装置，其特征在于：所述影像设备(40)还包括套设于所述相机外周的保护套(41)。
7.根据权利要求4所述的视觉检测装置，其特征在于：所述架体(10)设置有用于检测电芯在位的检测组件(11)。
8.根据权利要求4所述的视觉检测装置，其特征在于：还包括调节所述架体(10)高度的调节组件(12)；所述调节组件(12)包括若干根与所述架体(10)滑动设置的导向柱(121)、以及用于固定所述架体(10)和导向柱(121)的固定块(122)；任意一根所述导向柱(121)上设置有调节螺丝(123)。
9.根据权利要求5所述的视觉检测装置，其特征在于：所述影像设备还包括用于测量两台所述相机距离的标定板。
10.一种电芯图像获取方法，其特征在于：基于权利要求4-9任意所述的视觉检测装置，包括以下步骤：
A100、关闭两组条形光源，打开背光源并照射于电芯底部，影像设备对电芯顶部拍摄，获得第一图像；
A200、打开两组条形光源，打开背光源，影像设备对电芯顶部拍摄，并获得第二图像。
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