CN114633993A - 一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，装置包括所述综合设备包括电芯步送机构、第二顶升机构、旋转动力装置和视觉检测装置；所述电芯步送机构用于将来料电芯送至检测工位；所述第二顶升机构位于检测工位处当所述第二顶升机构顶起来料电芯后，下压所述旋转动力装置，使所述第二顶升机构和旋转动力装置均与来料电芯紧接触，相对于现有技术而言，本发明所提供的一种电芯焊缝旋转检测装置，第一顶升机构与直线步送滑台相结合，提高步送效率，大大增加步送精度，节省了定位时间，当待检测电芯进入检测阶段，托举轮与特制摩擦轮上下配合，保证电芯旋转时不会有跳动发生，大大提高检测精度。

Description

一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备

技术领域

本发明涉及电池生产领域，特别涉及一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备。

背景技术

目前市场上，由于新能源产品的兴起，工业上对电池的需求量越来越大，对电池质量的要求也就越来越高。在对电池产品质量严格把关情况下，常常会由于电池内电芯的焊接质量不高容易而引起一系列电池安全问题。在电芯焊接的工艺中，焊接后焊缝质量评价分为合格与不合格，不合格主要分为两类，其一为外观不良，其二为强度及密封性不满足要求。外观不良主要表现在焊偏、砂眼；焊接强度及密封不满足要求主要表现为熔深不达标、有裂缝或气孔，致使电池漏液，焊缝质量检测一般为图像检测、人为手动检测、压力检测等。

公开号为CN111678916A的专利申请公开了一种用于电芯外观侧焊缝检测设备，顶升机构，设置在底座内部，用于将顶起输送线输送的电芯；检测机构，设置在顶升机构上方，用于对电芯两侧边的焊缝进行检测；顶升装置可上下移动的设置在顶升支架的中间，用于将电芯向上顶起，以便于检测机构进行检测，该发明顶升机构用于将顶起输送线输送的电芯；检测机构，设置在顶升机构上方，用于对电芯两侧边的焊缝进行检测；由控制器控制顶升机构，检测机构动作，实现设备代替人工生产，提高生产效率和检测质量；然而该检测装置在对焊缝进行检测时，电芯为固定状态，无法对电芯焊缝进行全面完整的检测，容易漏检。

公告号为CN212228762U的专利公开了一种圆柱电芯包胶重合度检测装置，包括顶升机构、旋转机构和视觉检测机构；顶升机构包括至少两个用于支撑待检测的圆柱电芯的托举轮，旋转机构包括带轮，带轮位于托举轮的上方，带轮用于带动圆柱电芯旋转，托举轮、带轮和圆柱电芯的转轴平行；视觉检测机构包括检测相机，检测相机的摄像头朝向圆柱电芯。该实用新型提供的圆柱电芯包胶重合度检测装置与本方案属于相同技术领域，使用的顶升机构和旋转机构的结构与本方案较为相似，但是该实用新型的托举轮间距较大，导致电芯旋转时稳定性不强，并且该实用新型的顶升动力装置位于4个托举轮下侧面，也提高了电芯旋转跳动的风险。

综上，现有技术中，由于图像获取装置检测焊缝时，对电芯旋转的平稳度有很高的要求，故需要精度较高的稳定装置稳定电芯旋转时的状态，但由于稳定装置对电芯来料的位置要求较高，现有焊缝检测中缺少一种精准送料的装置，避免重复定位；并且在电芯焊缝旋转检测中圆柱电芯的旋转机构主要依靠端面受力，受力方式为单面受力，端面受力会造成刮伤电芯表面，造成压印等问题，单面受力驱动，使得电芯旋转过程中电芯跳动非常大，极大影响检测时的精度。

发明内容

本发明针对现有技术中，圆柱电芯焊缝检测时，电芯旋转检测单面受力驱动，会刮伤电芯表面，并且在旋转过程中电芯跳动较大，影响检测精度，而当使用稳定装置稳定电芯旋转状态后，但由于送料装置的精度不高，存在上料错位、缺料等问题，因此本发明提供一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备。

所述综合设备至少包括电芯步送机构、第二顶升机构、旋转动力装置和视觉检测装置；

所述电芯步送机构用于将来料电芯送至检测工位；

所述第二顶升机构位于检测工位处，用于当来料电芯到达检测工位后顶起所述电芯；

所述旋转动力装置位于检测工位上方，当所述第二顶升机构顶起来料电芯后，下压所述旋转动力装置，使所述第二顶升机构和旋转动力装置均与来料电芯紧接触。

其中，本发明的构思之一在于，在原先上料线的基础上加装电芯步送机构，减少定位时间，增加送料效率；

由于第二顶升机构和旋转动力装置均只能上下移动，且对电芯上料的精度有较高要求，所以在原先生产活动中常见的上料线的基础上加装电芯步送机构，所述电芯步送机构包括水平直线滑台和第一顶升机构，水平直线滑台驱动水平轴运动，第一顶升机构驱动竖直轴运动；当电芯通过上料线靠近检测工位时，先通过第一顶升机构顶起电芯，然后通过水平直线滑台带动第一顶升机构和所述电芯前进固定距离，达到检测工位后第一顶升机构下降，接着水平直线滑台带动第一顶升机构一起回到原位置；

在现有技术中，步送电芯使用气缸推送机构，大约步送一次需要2秒左右时间，本发明采用的直线滑台和第二顶升机构，步送时间缩减到1秒以内，实现了效率翻倍。

进一步的，本发明的构思还在于，提前预设水平直线滑台的移动距离，精准上料，节省定位时间；

提前预设水平直线滑台水平方向的移动距离，使第一顶升机构顶起的电芯水平移动移动固定距离后到达第二顶升机构正上方，便于所述第二顶升机构直接顶起电芯。

更进一步的，本发明的另一构思还在于，所述电芯步送机构一次性可运输多个待检测电芯，增加检测效率；

第一顶升机构上设置有多个顶升组件，每两个相对设置的顶升组件可顶起一个待检测电芯，根据生产的需求可对顶升组件的数量作出调整；

进一步的，第一顶升机构上设置有多个传感器，所述传感器的数量与位于一侧的顶升组件数量相同，所述传感器用于当电芯来料后，控制顶升组件依次升起，精准顶起电芯，直至所有顶升组件全部呈顶升状态后，水平直线滑台带动第一顶升机构移动至检测工位。

更进一步的，本发明的另一构思还在于，电芯在旋转检测过程中由于单面受力驱动，导致电芯的旋转跳动过大，故在待检测电芯的正下方引入第二顶升机构，所述第二顶升机构用于避免电芯在旋转状态下发生位移，但不限制电芯自身的旋转，提高电芯旋转检测状态下的稳定性，提高检测精度。

更进一步的，本发明的另一构思还在于，第二顶升机构包括2个托举轮和一个顶升动力气缸，托举轮用于托举待检测电芯，稳定电芯旋转状态，在对来料电芯形成托放支撑的同时，不限制来料电芯的转动自由度；顶升动力气缸设于托举轮的中垂线证下方，为托举轮提供稳定向上托举动力，将待检测电芯嵌于托举轮中间，进一步提高电芯旋转稳定性。

更进一步的，本发明的构思还在于，在电芯旋转检测时，所述两个托举轮关于所诉电芯轴线对称分布，紧贴所述电芯表面，且所述托举轮之间的最小间距小于来料电芯的直径，确保托举轮对来料电芯在对来料电芯形成托放支撑的同时，不限制来料电芯的转动自由度。

更进一步的，本发明的构思还在于，在检测工位两侧设置相同数量的第二顶升机构，每两组第二顶升机构用于分别支撑来料电芯的两端，进一步提高电芯旋转稳定性，避免电芯旋转跳动发生。

更进一步的，本发明的另一构思还在于，设置旋转动力装置配合第二顶升机构完成对待检测电芯的压紧式固定，避免电芯旋转时发生过大跳动。

具体的，当来料电芯就位后，第二顶升机构和旋转动力装置同时作业，位于电芯两端的两组第二顶升机构升起，位于电芯正上方的第二顶升机构下压，完成对电芯的压紧式固定。

更进一步的，本发明的另一构思还在于，旋转动力装置包括主动力摩擦轮和伺服电机，主动力摩擦轮为特制的大号摩擦轮，相较于现有技术中的摩擦轮，其直径增加2cm。主动力摩擦轮的外表面包胶，由伺服电机驱动，能够进一步增大摩擦力，并且确保主动力摩擦轮在驱动电芯时不会刮伤电芯表面，避免造成压印。

其中，伺服电机驱动主动力摩擦轮为电芯旋转提供动力，电芯旋转的直接动力为摩擦力，动力装置通过控制伺服电机的输出端旋转速率，来保证电芯匀速旋转，配合拍照机构的拍摄频率，进一步提高电芯焊缝检测精度。

更进一步的，本发明的另一构思还在于，设置视觉拍照装置对待检测电芯焊缝进行检测，其中，视觉拍照装置包括安装机构和三维拍照相机。安装机构可实现上下左右独立可调节功能，便于所述三维拍照相机在生产线的各个环节获取电芯焊缝图像。

更进一步的，本发明的构思还在于，所述第二顶升机构上设有位置传感器，所述传感器用于在感应到电芯来料信号后，控制第二顶升机构和旋转动力装置作业，如此设置可避免设置多处传感器，无需具体定位来料电芯位置，

具体的，顶升气缸提供动力，托举轮接触待检测电芯的下表面的同时，待检测电芯上表面接触主动力摩擦轮，直至主动力摩擦轮将待检测电芯完全压紧，即可进行旋转检测。

在一些实施方式中，主动力摩擦轮和圆柱电芯的转轴平行，进一步提高电芯旋转精度。

在一些实施方式中，托举轮与圆柱电芯为线接触，接触线与圆柱电芯和托举轮的轴线平行。

在一些实施方式中，伺服电机的旋转精度需达到正负0.05mm，即可保证电芯焊缝处成像清晰。

综上，本发明所提供的一种圆柱电芯焊缝检测综合设备，所述综合设备包括电芯步送机构、第二顶升机构、旋转动力装置和视觉拍照装置；

所述电芯步送机构设置在上料线上，包括水平直线滑台和第一顶升机构，水平直线滑台用于带动第一顶升机构在水平方向移动，第一顶升机构包括顶升组件和传感器，所述顶升组件分布在上料线两侧，用于顶起来料电芯，所述传感器感应电芯来料情况；

第二顶升机构，包括托举轮和顶升动力气缸，所述第二顶升机构设于待检测电芯下方，顶升动力气缸设于托举轮的下方，托举轮可在顶升动力气缸的驱动下上下移动；

旋转动力装置，包括主动力摩擦轮和伺服电机，所述旋转动力装置为所述待检测电芯旋转提供动力，所述旋转动力装置位于所述第二顶升机构正上方，所述主动力摩擦轮由所述伺服电机驱动控制；其中，当所述待检测电芯被顶起时，所述待检测电芯上表面接触主动力摩擦轮，所述主动力摩擦轮为所述待检测电芯旋转提供动力；

视觉拍照装置包括安装机构和三维拍照相机。

相对于现有技术而言，本发明所提供的一种电芯焊缝旋转检测装置，第一顶升机构与直线步送滑台相结合，提高步送效率，大大增加步送精度，节省了定位时间，当待检测电芯进入检测阶段，托举轮与特制摩擦轮上下配合，保证电芯旋转时不会有跳动发生，大大提高检测精度。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为本发明一个实施例提供的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备的示意图；

图2为图1提供的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备的示意图中的A处放大图；

图3为本发明一个实施例提供的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备中的电芯步送机构的示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备中的第二顶升机构结构示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备中旋转动力装置的结构示意图；

图6为本发明一个实施例提供的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备中视觉拍照机构结构示意图；

其中，10、上料线；11、水平直线滑台；12、第一顶升机构；13、顶升组件；22、第二顶升机构；31、顶升动力气缸；32、托举轮；33、连接器；34、固定板；35、滑轨；41、安装机构；42、三维拍照相机；43、支撑架；51、主动力摩擦轮；52、伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图1至6，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备实施例，具体如图1和图2所示：

该电芯焊缝旋转检测装置包括了电芯步送滑台、第二顶升机构22、旋转动力装置、视觉拍照装置、支撑架43；

电芯步送滑台包括第一顶升机构12和水平直线滑台11，水平直线滑台11用于带动第一顶升机构12在水平方向移动，第一顶升机构12包括顶升组件13，所述顶升组件13分布在上料线两侧，用于顶起来料电芯；

在本实施例中，所述第二顶升机构22包括两个用于支撑待检测圆柱电芯的托举轮32、顶升动力气缸31、连接器33和固定板34，所述第二顶升机构22通过固定板34与支撑架43固定连接，在支撑架43两侧各设置有数量相等的第二顶升机构；

所述第二顶升机构22至少包括两个用于支撑待检测圆柱电芯的托举轮32、顶升动力气缸31，当收到待检测电芯位置信息后，顶升动力气缸31驱动托举轮32顶起待检测电芯，托举轮32与圆柱电芯为线接触，接触线与圆柱电芯和托举轮32的轴线平行；

所述旋转动力装置与支撑架43顶部的支撑结构固定连接，且位于检测工位的正上方，旋转动力装置包括主动力摩擦轮51和伺服电机52，当待检测电芯被顶起时上表面可直接接触到主动力摩擦轮51，伺服电机52驱动主动力摩擦轮51旋转，并通过主动力摩擦轮51带动待检测电芯进行旋转；在本实施例中，所述伺服电机52为通过多条传动履带为三个主动力摩擦轮51提供动力，精准控制主动力摩擦轮51的旋转速度，并且便于多个电芯同时检测；

所述支撑架43放置于上料线10的一处，支撑架43可根据电池生产环节的需求，改变在上料线10的位置；

视觉拍照装置包括安装机构41和三维拍照相机42所述视觉拍照装置通过固定轴安装于支撑架43上，其中，安装机构41与固定轴连接，方便调节三维拍照相机42，所述三维相机对准待检测电芯焊缝位置，所述固定轴固定在支撑架43上。

本发明实施例提供的圆柱电芯焊缝旋转检测装置的使用方法如下：

上料线10运送待检测电芯到电芯步送滑台起始位置，当电芯步送滑台上的传感器感应到电芯来料后，第一顶升机构12升起，顶起待检测电芯后，水平直线滑台11带动第一顶升机构12移动固定距离到达检测工位，第二顶升机构22上的传感器感应到待检测电芯的位置信息后，位于托举轮32正下方的顶升动力气缸31为托举轮32提供向上驱动力，两组托举轮32接触待检测电芯下表面，为待检测电芯提供向上的支撑力，匀速顶起待检测电芯，直至所述电芯上表面与主动力摩擦轮51胶体表面接触，托举轮32和主动力摩擦轮51与待检测电芯为线接触，接触线与待检测电芯、托举轮32和主动力摩擦力51的轴线平行。

主动力摩擦轮51与待检测电芯接触后，主动力摩擦轮51为主动轮，伺服电机52为主动力摩擦轮51提供动力，所述主动力摩擦轮51通过摩擦力带动圆柱电芯转动，使位于待检测电池两端的三维相机能够获取待检测电芯两端完整的焊缝图像。

本发明实施例提供的圆柱电芯焊缝旋转检测装置，能够自动进行生产线上待检测电芯焊缝的检测，快速高效、节省人力，提高了电池检测的自动化水平。

在一个实施例中，所述第一顶升机构12中直设置单个传感器，所述单个传感器设置在靠近来料方向的顶升组件13上，当所述传感器感应到电芯来料时，靠近来料方向的顶升组件13最先升起，顶起第一个来料电芯，后续顶升组件13根据提前设置的时间，与上料线10配合依次升起，直至全程呈顶升状态，如此设置可避免每个顶升组件13上均设置传感器，降低成本。

在一个实施例中提供一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备中的电芯步送滑台，具体如图3所示，

所述电芯步送机构设置在上料线10上，包括水平直线滑台11和第一顶升机构12，水平直线滑台11用于带动第一顶升机构12在水平方向移动，第一顶升机构12包括顶升组件13和传感器，所述顶升组件13分布在上料线两侧，用于顶起来料电芯，所述传感器的数量与位于同一侧的顶升组件13数量相同，用于当电芯来料后，控制顶升组件13依次升起；

当顶升组件13全部呈顶升状态后，先通过第一顶升机构12顶起电芯，然后通过水平直线滑台11带动第一顶升机构12和所述电芯前进固定距离，达到检测工位后第一顶升机构12下降，使所述电芯正好落在第二顶升机构上，接着水平直线滑台带动第一顶升机构一起回到原位置。

在一个具体实施例中提供一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备中的第二顶升机构，如图4所示：

第二顶升机构22还包括：顶升动力气缸31、托举轮32、连接器33、固定板34和滑轨35；

顶升动力气缸31包括固定端和动作端，所述顶升动力气缸31的固定端可拆卸地与固定板34连接，所述顶升动力气缸31的动作端与连接器33固定连接，所述托举轮32安装在所述连接器33的一侧，且所述托举轮32用于托举稳定待检测电芯；

所述连接器33一侧设有滑轨凹槽，固定板34上设有滑轨35，所述滑轨35和所述滑轨凹槽相匹配，当第二顶升机构22作业时，连接器33沿滑轨35竖直滑动；

其工作原理是电芯到位后，第二顶升机构22将电芯顶起，电芯下表面接触托举轮32，电芯上表面接触主动力摩擦轮51，主动力摩擦轮51带动电芯旋转。

在一个具体的实施例中，如图5所示：

本装置的旋转动力装置包括主动力摩擦轮51和伺服电机52，所述伺服电机52位于主动力摩擦轮的上方，精确控制主动力摩擦轮旋转速率，所述伺服电机52通过工业皮带为所述主动力摩擦轮传递动力；伺服电机52的旋转精度需达到正负0.05mm，即可保证电芯焊缝处成像清晰。

其工作原理是电芯到位后，顶升接触主动力摩擦轮51，伺服电机52控制摩擦轮旋转速度，配合视觉拍照的节拍，来准确实现视觉拍照功能。

在一个具体的实施例中，如图6所示：

本装置的视觉拍照装置包括安装机构41和三维拍照相机42，所述视觉拍照装置通过固定轴安装支撑架43上，其中，安装机构41以转轴为主体，方便作业前调节三维拍照相机42的位置，安装机构41与固定轴连接，所述三维拍照相机42对准待检测电芯焊缝位置；

进一步的，支撑架43两侧各设置有与第二顶升机构数量相等的视觉拍照装置，用于多个圆柱电芯同时检测，且两侧的视觉拍照装置可拍摄不同的焊接部位，提升检测效率，便于自动化生产；

其工作原理是电芯到位后，顶升电芯直至接触主动力摩擦轮51，伺服电机52驱动主动力摩擦轮51旋转，通过摩擦动力带动电芯旋转，同时三维拍照相机42拍照，拍下所述电芯两端的焊缝，便于将不良焊缝电芯剔除。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，所述综合设备包括：上料线、电芯步送机构、第二顶升机构、旋转动力装置和视觉拍照装置；

所述电芯步送机构设置在上料线上，包括水平直线滑台和第一顶升机构，水平直线滑台用于带动第一顶升机构在水平方向移动，第一顶升机构包括顶升组件和传感器，所述顶升组件分布在上料线两侧，用于顶起来料电芯，所述传感器用于感应电芯来料情况；

所述第二顶升机构位于检测工位处，用于当来料电芯到达检测工位后顶起所述电芯；

所述旋转动力装置位于检测工位上方，当所述第二顶升机构顶起来料电芯后，下压所述旋转动力装置，使所述第二顶升机构和旋转动力装置均与来料电芯紧接触；

视觉拍照装置位于检测工位上方，用于检测待检测电芯两侧焊缝，所述视觉拍照装置包括安装机构和三维拍照相机。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，

第二顶升机构，包括托举轮和顶升动力气缸，所述第二顶升机构设于待检测电芯下方，顶升动力气缸设于托举轮的下方，托举轮可在顶升动力气缸的驱动下上下移动；

旋转动力装置，包括主动力摩擦轮和伺服电机，所述旋转动力装置为所述待检测电芯旋转提供动力，所述旋转动力装置位于所述第二顶升机构正上方，所述主动力摩擦轮由所述伺服电机驱动控制；其中，当所述待检测电芯被顶起时，所述待检测电芯上表面接触主动力摩擦轮，所述主动力摩擦轮为所述待检测电芯旋转提供动力。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，提前预设所述水平直线滑台移动的距离，水平直线滑台移动所述距离后，使第一顶升机构顶起的电芯到达第二顶升机构的正上方。

4.根据权利要求2所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，第二顶升机构包括两个托举轮，在电芯旋转检测时，所述两个托举轮关于所诉电芯轴线对称分布，与电芯表面紧接触，且所述托举轮之间的最小间距小于来料电芯的直径。

5.根据权利要求1所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，在检测工位两侧各设置数量相同的第二顶升机构，位于同一侧的第二顶升机构之间的间距与位于同一侧的顶升组件之间的间距相匹配。

6.根据权利要求1所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，所述综合设备还包括支撑架，所述旋转动力装置和视觉拍照装置与支撑架固定连接。

7.根据权利要求2所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，第二顶升机构还包括连接器和固定板，所述托举轮设于连接器一侧，且顶升动力气缸的动作端与连接器底部固定连接，所述第二顶升机构通过固定板与支撑架连接。

8.根据权利要求6所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，所述支撑架两侧各设置有与第二顶升机构数量相等的视觉拍照装置，用于同时进行多个电芯的焊缝检测。

9.根据权利要求2所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，所述主动力摩擦轮为特制摩擦轮，且所述主动力摩擦轮外表面包胶。

10.根据权利要求2所述的一种圆柱电芯焊缝旋转检测综合设备，其特征在于，所述主动力摩擦轮为匀速旋转，且旋转速度与视觉拍照装置的拍摄频率相匹配。

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