CN114544642A - 电池极片槽口的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池极片槽口的检测方法，该电池极片槽口的检测方法包括以下步骤：将相机视野范围分割为若干个小区域块，对每个小区域块分别进行标定，将每个区域映射到标定板上，并且得到相应的像素尺寸；测量时在图像中找到材料边缘点的像素坐标，然后通过标定数据将边缘点像素坐标转换成标定板上的物理坐标，在物理坐标上计算材料边缘点的距离，即材料的宽度。通过计算TD/MD量，通过二值化处理定位槽位区域，在白色区域，提取槽位四个顶点，对四条边细分多个区域，精确搜索边缘点，将边缘点拟合成线，四条边缘线的交点可得到精确的槽位区域，计算四条边缘之间的距离获取槽位的长宽，从而实现槽口的定位检测。

Description

电池极片槽口的检测方法

技术领域

本发明涉及电池极片生产技术领域，特别是涉及一种电池极片槽口的检测方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，对锂离子电池性能的要求越来越高，尤其是锂离子电池的能量密度，因此，如何提高锂离子电池的能量密度已成为国内外锂电行业竞相研究的热点，目前，提高锂离子电池能量密度的方法有很多，例如降低锂离子电池电极极片集流体的厚度、降低隔离膜的厚度和采用能量密度更高的硅基阳极，上述方法能够看出，锂离子电池的高效运行始终离不开优良的电池极片的配合。

然而，电池极片在以往的加工生产中，多有不足之处，受制于技术手段的发展，不便对极片槽口进行直接精准定位并检测其槽口质量，进而消耗了大量人力物力，提高了生产成本，影响了槽口质量检测的效率，因而提出一种设计，通过开槽四个顶点之间的连线，进而换算出槽口的精确坐标、面积等数据，以便于槽口的快速检测。

发明内容

基于此，有必要针对不便对极片槽口进行直接精准定位并检测其槽口质量的技术问题，提供一种电池极片槽口的检测方法。

一种电池极片槽口的检测方法，该电池极片槽口的检测方法包括以下步骤：

S1、确定相机标定方法

1)、将相机视野范围分割为若干个小区域块，对每个小区域块分别进行标定，将每个区域映射到标定板上，并且得到相应的像素尺寸；

2)、将标定板紧贴在拍照辊上，且铺满相机的整个视野，然后启动设备采集图像，在图像中找到每个小区域块相对应的位置，也就是把图像中的像素坐标映射到标定板的物理坐标上，并计算每个小区域对应的像素尺寸；

3)、测量时在图像中找到材料边缘点的像素坐标，然后通过标定数据将边缘点像素坐标转换成标定板上的物理坐标，在物理坐标上计算材料边缘点的距离，即材料的宽度；

S2、构建视觉检测平台

利用数据处理模块进行检测数据的处理，利用界面模块编写数据计算的逻辑及显示数据计算的结果，利用算法模块计算获得的数据值，利用Mes模块调度极片各检测模块结构精确、有序运行，利用16K线扫相机组成的图像采集模块进行图像采集，利用隧道线性光源和高聚合线性光源组成的光源控制模块作为检测光源；

S3、视觉检测方案施行

首先，进行测算MD量及TD量；之后进行尺寸测量，通过二值化处理定位槽位区域，在白色区域，提取槽位四个顶点，对四条边细分多个区域，精确搜索边缘点，将边缘点拟合成线，四条边缘线的交点可得到精确的槽位区域，计算四条边缘之间的距离获取槽位的长宽；再之后进行残留检测，对前面尺寸测量获得的槽位区域进行滤波，过滤大部分干扰，由于光源特性不一样，残留区域较暗，提取区域内较暗区域，即可得到残留区域，进而计算暗区域直径；最后进行针孔检测，由AB面槽位区域算出背光槽位所在区域，并在此基础上扩大针孔的搜索区域，通过二值化提取发亮的针孔区域，拟合区域的外接圆，最终算出针孔大小。

在其中一个实施例中，在进行S1步骤前，需要先明确检测***的三种不同检测模式：即极片A/B面均有槽位检测模式、极片A面有槽位检测模式和极片B面有槽位检测模式。

在其中一个实施例中，在进行S1步骤前，还需要明确检测的需求，包括长度(H)量、宽度(W)量、定位(TD)量、定位(MD)量、错位(TD/MD)量、石墨残留量和针孔量。

在其中一个实施例中，所述长度(H)量、宽度(W)量、定位(TD)量、定位(MD)量、错位(TD/MD)量、石墨残留量和针孔量的单位均为mm。

在其中一个实施例中，所述长度(H)量的检测规格为10～50±0.5，所述宽度(W)量的检测规格为5～30±0.5，所述定位(TD)量的检测规格为10～650±1，所述定位(MD)量的检测规格为10～2000±1，所述错位(TD/MD)量的检测规格为0±1.0，所述石墨残留量的检测规格为0.2，所述针孔量的检测规格为0.1。

在其中一个实施例中，所述石墨残留量的检测要求为100％检出，所述针孔量规格为0.1mm时，准确判定率大于95％。

在其中一个实施例中，在S1中，进行标定操作前，需要进行标定板设计，将小区域块设计为2mm的宽度，并且给这些小区域块都标记上刻度，进而相机的整个视野将分割成若干个2mm宽的小区域块。

在其中一个实施例中，所述数据处理模块与界面模块信号互联，所述数据处理模块与算法模块信号连接，所述数据处理模块与报警模块信号连接，所述数据处理模块与Mes模块信号连接，所述算法模块与图像采集模块信号连接，所述图像采集模块与光源控制模块信号互联。

在其中一个实施例中，在S3中，MD量需要使用AB相机间距，因此需要测量AB面两个相机运动方向距离，计算AB相机间距时，包括以下步骤：

1)、在极片贴上Mark点，使Mark两面都可以拍摄到；

2)、启动设备，AB两个相机同时拍照；

3)、AB两相机的位置关系公式为：Dab＝d2-d1。

在其中一个实施例中，在S3中，在进行TD量时，包括以下步骤：

1)、安装硬件后先对两个相机进行标定，得到两相机距离d0；

2)、水平方向错位：(TDa)-(TDb)；

3)、运动方向错位：(X1+d1)-(X2+d2)-d0；

其中，X1，X2分别是AB面图像绝对坐标，即累计编码器坐标；d1，d2分别是AB面槽位的相对坐标，即相对图像位置。

上述电池极片槽口的检测方法，通过测量AB面两个相机运动方向，进而计算出AB相机间距距离，从而得出MD量，通过AB面图像绝对坐标，即累计编码器坐标，AB面槽位的相对坐标，即相对图像位置，换算出TD量，通过二值化处理定位槽位区域，在白色区域，提取槽位四个顶点，对四条边细分多个区域，精确搜索边缘点，将边缘点拟合成线，四条边缘线的交点可得到精确的槽位区域，计算四条边缘之间的距离获取槽位的长宽，从而实现槽口的精准定位及快速检测，自动化、智能化操作释放了劳动力，提高了工作效率。

附图说明

图1为一个实施例中电池极片槽口的检测方法的电池极片结构示意图；

图2为图1所示实施例中电池极片槽口的检测方法的定位(TD)量与定位(MD)量示意图；

图3为图1所示实施例中电池极片槽口的检测方法的AB面槽位的相对坐标示意图；

图4为图1所示实施例中电池极片槽口的检测方法的AB面图像绝对坐标示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请一并参阅图1至图4，本发明提供了一种电池极片槽口的检测方法，包括以下步骤：

S1、确定相机标定方法

1)、将相机视野范围分割为若干个小区域块，对每个小区域块分别进行标定，将每个区域映射到标定板上，并且得到相应的像素尺寸，分割的区域块越小，标定的准确性越高，但相应的复杂度也会增加；

2)、将标定板紧贴在拍照辊上，且铺满相机的整个视野，然后启动设备采集图像，在图像中找到每个小区域块相对应的位置，也就是把图像中的像素坐标映射到标定板的物理坐标上，并计算每个小区域对应的像素尺寸；

3)、测量时在图像中找到材料边缘点的像素坐标，然后通过标定数据将边缘点像素坐标转换成标定板上的物理坐标，在物理坐标上计算材料边缘点的距离，即材料的宽度；

S2、构建视觉检测平台

利用数据处理模块进行检测数据的处理，利用界面模块编写数据计算的逻辑及显示数据计算的结果，利用算法模块计算获得的数据值，利用Mes模块调度极片各检测模块结构精确、有序运行，利用16K线扫相机组成的图像采集模块进行图像采集，利用隧道线性光源和高聚合线性光源组成的光源控制模块作为检测光源；

S3、视觉检测方案施行

首先，进行测算MD量及TD量；之后进行尺寸测量，通过二值化处理定位槽位区域，在白色区域，提取槽位四个顶点，对四条边细分多个区域，精确搜索边缘点，将边缘点拟合成线，四条边缘线的交点可得到精确的槽位区域，计算四条边缘之间的距离获取槽位的长宽；再之后进行残留检测，对前面尺寸测量获得的槽位区域进行滤波，过滤大部分干扰，由于光源特性不一样，残留区域较暗，提取区域内较暗区域，即可得到残留区域，进而计算暗区域直径；最后进行针孔检测，由AB面槽位区域算出背光槽位所在区域，并在此基础上扩大针孔的搜索区域，通过二值化提取发亮的针孔区域，拟合区域的外接圆，最终算出针孔大小。

本实施例中，检测极片穿孔缺陷，有效检出直径为0.1mm，穿孔缺陷检测项目及标准按使用者的需求检测标准执行，在软件实现针孔检测时，须知：一只检测极片槽位区域，极片边缘区域由于相机视野角度问题漏检风险较大，故而不支持；二是由于针孔存在比较严重的衍射，测量的直径都是偏大的，理论上能够检测出来，但不能保证测量结果的精度，针孔检测时采用的是线光作为背光源，且检测位置的前后辊间隔小，能够防止极片晃动带来的检测误差，提高检测稳定性。

为了进一步完善本槽口的检测方法，在进行S1步骤前，需要先明确检测***的三种不同检测模式：即极片A/B面均有槽位检测模式、极片A面有槽位检测模式和极片B面有槽位检测模式；在进行S1步骤前，还需要明确检测的需求，参考检测需求表及检测需求部分数据结果表，包括长度(H)量、宽度(W)量、定位(TD)量、定位(MD)量、错位(TD/MD)量、石墨残留量和针孔量，长度(H)量、宽度(W)量、定位(TD)量、定位(MD)量、错位(TD/MD)量、石墨残留量和针孔量的单位均为mm，长度(H)量的检测规格为10～50±0.5，宽度(W)量的检测规格为5～30±0.5，定位(TD)量的检测规格为10～650±1，定位(MD)量的检测规格为10～2000±1，错位(TD/MD)量的检测规格为0±1.0，石墨残留量的检测规格为0.2，针孔量的检测规格为0.1，石墨残留量的检测要求为100％检出，针孔量规格为0.1mm时，准确判定率大于95％。

检测需求表：

检测需求部分数据结果表：

对于CCD测量***来说，相机标定是***最关键的核心部分，标定数据的质量将决定***的准确性，因而为了进一步完善相机标定的程序，在S1中，进行标定操作前，需要进行标定板设计，将小区域块设计为2mm的宽度，并且给这些小区域块都标记上刻度，进而相机的整个视野将分割成若干个2mm宽的小区域块。

为了使得检测软件能够顺利运行，需将各模块信号连接，数据处理模块与界面模块信号互联，数据处理模块与算法模块信号连接，数据处理模块与报警模块信号连接，数据处理模块与Mes模块信号连接，算法模块与图像采集模块信号连接，图像采集模块与光源控制模块信号互联。

为了落实、明确槽位的计算步骤，在S3中，MD量需要使用AB相机间距，因此需要测量AB面两个相机运动方向距离，计算AB相机间距时，包括以下步骤：

1)、在极片贴上Mark点，使Mark两面都可以拍摄到；

2)、启动设备，AB两个相机同时拍照；

3)、AB两相机的位置关系公式为：Dab＝d2-d1。

在S3中，在进行TD量时，包括以下步骤：

1)、安装硬件后先对两个相机进行标定，得到两相机距离d0；

2)、水平方向错位：(TDa)-(TDb)；

3)、运动方向错位：(X1+d1)-(X2+d2)-d0；

其中，X1，X2分别是AB面图像绝对坐标，即累计编码器坐标；d1，d2分别是AB面槽位的相对坐标，即相对图像位置。

视觉方案应用部分数据结果表：

表1：

表2：

A面	软件检测	二次元	差值
				MD1	529.699	529.66	0.039
MD2	529.643	529.608	0.035
				MD3	529.525	529.485	0.04
MD4	529.487	529.474	0.013
				MD5	529.283	529.258	0.025
MD6	529.492	529.438	0.054

表3：

A面	软件检测	测量	差值
				TD1	35.349	35.314	0.035
TD2	112.838	112.845	-0.007
				TD3	182.273	182.244	0.029
TD4	259.756	259.753	0.003
				TD5	356.598	356.597	0.001
TD6	434.123	434.146	-0.023

表4：

表5：

A面	软件检测	测量	差值
				TD1	35.326	35.301	0.025
TD2	112.843	112.81	0.033
				TD3	182.24	182.213	0.027
TD4	259.731	259.749	-0.018
				TD5	356.582	356.607	-0.025
TD6	434.143	434.179	-0.036

表6：

B面	软件检测	测量	差值
				TD1	39.552	39.491	0.061
TD2	117.255	117.237	0.018
				TD3	192.196	192.146	0.05
TD4	269.768	269.82	-0.052
				TD5	341.57	341.646	-0.076
TD6	419.301	419.347	-0.046

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池极片槽口的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定相机标定方法

1)、将相机视野范围分割为若干个小区域块，对每个小区域块分别进行标定，将每个区域映射到标定板上，并且得到相应的像素尺寸；

2)、将标定板紧贴在拍照辊上，且铺满相机的整个视野，然后启动设备采集图像，在图像中找到每个小区域块相对应的位置，也就是把图像中的像素坐标映射到标定板的物理坐标上，并计算每个小区域对应的像素尺寸；

3)、测量时在图像中找到材料边缘点的像素坐标，然后通过标定数据将边缘点像素坐标转换成标定板上的物理坐标，在物理坐标上计算材料边缘点的距离，即材料的宽度；

S2、构建视觉检测平台

利用数据处理模块进行检测数据的处理，利用界面模块编写数据计算的逻辑及显示数据计算的结果，利用算法模块计算获得的数据值，利用Mes模块调度极片各检测模块结构精确、有序运行，利用16K线扫相机组成的图像采集模块进行图像采集，利用隧道线性光源和高聚合线性光源组成的光源控制模块作为检测光源；

S3、视觉检测方案施行

首先，进行测算MD量及TD量；之后进行尺寸测量，通过二值化处理定位槽位区域，在白色区域，提取槽位四个顶点，对四条边细分多个区域，精确搜索边缘点，将边缘点拟合成线，四条边缘线的交点可得到精确的槽位区域，计算四条边缘之间的距离获取槽位的长宽；再之后进行残留检测，对前面尺寸测量获得的槽位区域进行滤波，过滤大部分干扰，由于光源特性不一样，残留区域较暗，提取区域内较暗区域，即可得到残留区域，进而计算暗区域直径；最后进行针孔检测，由AB面槽位区域算出背光槽位所在区域，并在此基础上扩大针孔的搜索区域，通过二值化提取发亮的针孔区域，拟合区域的外接圆，最终算出针孔大小。

2.根据权利要求1所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，在进行S1步骤前，需要先明确检测***的三种不同检测模式：即极片A/B面均有槽位检测模式、极片A面有槽位检测模式和极片B面有槽位检测模式。

3.根据权利要求1所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，在进行S1步骤前，还需要明确检测的需求，包括长度(H)量、宽度(W)量、定位(TD)量、定位(MD)量、错位(TD/MD)量、石墨残留量和针孔量。

4.根据权利要求3所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，所述长度(H)量、宽度(W)量、定位(TD)量、定位(MD)量、错位(TD/MD)量、石墨残留量和针孔量的单位均为mm。

5.根据权利要求4所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，所述长度(H)量的检测规格为10～50±0.5，所述宽度(W)量的检测规格为5～30±0.5，所述定位(TD)量的检测规格为10～650±1，所述定位(MD)量的检测规格为10～2000±1，所述错位(TD/MD)量的检测规格为0±1.0，所述石墨残留量的检测规格为0.2，所述针孔量的检测规格为0.1。

6.根据权利要求5所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，所述石墨残留量的检测要求为100％检出，所述针孔量规格为0.1mm时，准确判定率大于95％。

7.根据权利要求1所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，在S1中，进行标定操作前，需要进行标定板设计，将小区域块设计为2mm的宽度，并且给这些小区域块都标记上刻度，进而相机的整个视野将分割成若干个2mm宽的小区域块。

8.根据权利要求1所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，所述数据处理模块与界面模块信号互联，所述数据处理模块与算法模块信号连接，所述数据处理模块与报警模块信号连接，所述数据处理模块与Mes模块信号连接，所述算法模块与图像采集模块信号连接，所述图像采集模块与光源控制模块信号互联。

9.根据权利要求1所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，在S3中，MD量需要使用AB相机间距，因此需要测量AB面两个相机运动方向距离，计算AB相机间距时，包括以下步骤：

1)、在极片贴上Mark点，使Mark两面都可以拍摄到；

2)、启动设备，AB两个相机同时拍照；

3)、AB两相机的位置关系公式为：Dab＝d2-d1。

10.根据权利要求1所述的电池极片槽口的检测方法，其特征在于，在S3中，在进行TD量时，包括以下步骤：

1)、安装硬件后先对两个相机进行标定，得到两相机距离d0；

2)、水平方向错位：(TDa)-(TDb)；

3)、运动方向错位：(X1+d1)-(X2+d2)-d0；

其中，X1，X2分别是AB面图像绝对坐标，即累计编码器坐标；d1，d2分别是AB面槽位的相对坐标，即相对图像位置。

Images