CN114951015A - 电极孔柱内壁检测装置、检测方法和电极综合检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电极孔柱内壁检测装置、检测方法和电极综合检测设备，属于基于机器视觉的电池检测领域，装置包括图像采集单元、光源组件和图像处理器；光源组件从下向上全覆盖的对待测电极供光，图像采集单元布置在待测电极流线的斜上方，用于从上方斜向下的采集待测电极包含中间孔柱内壁的图像；所述图像处理器与图像采集单元和光源组件电讯连接，用于控制图像采集和图像处理，后台判定是在孔柱内壁面是否存在划伤和/或脏污区域，提高工作效率和检测质量；可在动力电池的检测领域中广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于基于机器视觉的电池检测领域，具体涉及一种电极孔柱内壁检测装置、检测方法和电极综合检测设备，可广泛的在汽车动力电池的电极或端盖的产品检测中推广应用。
背景技术
随着环境恶化和新能源技术应用，动力电池被广泛应用于电动汽车中，从1865、2170到4680、4695，技术的创新使得电池的体积和能量密度也越来越得意提高，使得电动汽车能源模块进一步发展和提升。
其中，到了4680/4695动力电池，电池的电极(参见图1)已逐步取消电池极耳，而采用无极耳结构，减少或消除了发热点，因此，其热量控制或汽车的冷却或散热***成本进一步降低。然而，无极耳的电池端盖，质量要求也相应提高，如电池端盖的毛刺、脏污、异物、刮伤、凹坑、亮痕、异色、金属屑等的容忍程度进一步降低。
其中，电池极片/电极的加工工艺领域，当极片涂布剪裁完成后，要检查电极孔柱内壁是否有划伤及脏污，对于动力电池，尤其应注意。现有的孔柱内壁瑕疵检测方法都是通过人工观察、半自动观察等方式进行检测；显然，传统的检测方案已不能满足当前的高精度、高效率的生产要求，且容易造成漏检、错件、不稳定等问题。
因此，本发明的目的在于寻求一种智能化电池电极孔柱内壁检测方案，以提高电池电极的检测精度和效率，保证生产质量。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电极孔柱内壁检测装置、检测方法和电极综合检测设备，其能解决上述问题。
设计原理：针对电极，进行基于机器视觉的孔柱内壁检，通过图像算法，后台判定是在孔柱内壁面是否存在划伤和/或脏污区域，提高工作效率和检测质量；总体方案如下。
一种电极孔柱内壁检测装置，电极孔柱内壁检测装置包括图像采集单元、光源组件和图像处理器；其中，光源组件从下向上全覆盖的对待测电极供光，图像采集单元布置在待测电极流线的斜上方，用于从上方斜向下的采集待测电极包含中间孔柱内壁的图像；所述图像处理器与图像采集单元和光源组件电讯连接，用于控制图像采集和图像处理，判定电极孔柱内壁有无压伤、脏污瑕疵并确定瑕疵区域。
进一步的，所述图像采集单元包括相对于水平传输的待测电极倾斜布置的孔柱内壁检相机和孔柱内壁检镜头，且所述孔柱内壁检镜头的光路全覆盖待测电极中间向上凸起的孔柱上端口；所述光源组件采用平面无影光源，其发光面全覆盖待测电极的下表面；待测电极从平面无影光源正上方水平传输。
进一步的，图像采集单元包括环形布置的多组孔柱内壁检相机和孔柱内壁检镜头，多组孔柱内壁检相机和孔柱内壁检镜头通过相机镜头调整转接件转接至一个环形吊板上。
进一步的，在环形吊板上方设置悬吊转接组件实现图像采集单元的悬吊；所述平面无影光源通过底光源转接件与下机架被支撑的连接。
进一步的，所述环形吊板包括同轴连接布置的上安装基板和下旋转板；相机镜头调整转接件将图像采集单元安装至所述上安装基板；所述悬吊转接组件的下部穿过所述上安装基板的调整腰型槽后固定至下旋转板上。
进一步的，在所述悬吊转接组件中部设置一个走线板。
本发明还提供了一种根据前述电极孔柱内壁检测装置的孔柱内壁检测方法，方法包括：
S1、通过图像采集单元获取电极孔柱内壁图像；
S2、对电极孔柱内壁图像进行瑕疵ROI区域定位，获得划伤或脏污检测区域；
S3、对孔柱内壁划伤或脏污检测区域进行动态阈值算法，获取图中缺陷区域；
S4、对缺陷区域进行特征提取算法，并将特征通过随机森林分类算法进行分类，获得划伤和/或脏污区域。
本发明还提供了一种电极综合检测设备，设备包括上料模组、检测接料台、检测站、NG收料台、OK下料模组、机架和工控器；其中，所述上料模组设置在检测接料台的上游端；所述NG收料台和OK下料模组设置在所述检测接料台的下游；所述检测站沿着转盘式的检测接料台环形布置，以对流过所述检测接料台上的电池电极进行包括电极孔柱内壁瑕疵在内的多工位综合检测，并由工控器对检测的电极缺陷进行分类；所述NG收料台设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；所述OK下料模组接收无瑕疵的OK电极。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本申请的电极孔柱内壁检测装置、检测方法和电极综合检测设备，提供了电池电极的包括孔柱内壁划伤和/或脏污在内的多种类型瑕疵的综合检测，避免了人工或半自动检测带来的漏检率高、速率慢等问题，可在动力电池的检测中广泛应用。
附图说明
图1为4680电池及其电极示意图；
图2-图5为电极孔柱内壁检测装置的示意图；
图6和图7为电极孔柱内壁检测装置检测状态的示意图；
图8为孔柱内壁检测的方法流程图；
图9为电极孔柱内壁检测结果示意图；
图10为电极综合检测设备示意图。
图中：
1、孔柱内壁检相机；
2、孔柱内壁检镜头；
3、平面无影光源；
4、相机镜头调整转接件；
5、环形吊板；51、上安装基板；52、下旋转板；
6、悬吊转接组件；
7、底光源转接件；
8、走线板；
100、上料模组；
200、检测接料台；
300、毛刺检测模块；
400、正面检测模块；
500、背面检测模块；
600、外圈检测模块；
700、内壁检测模块；
800、NG收料台；
900、OK下料模组；
1000、机架。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本说明书中所使用的“设备”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的***所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
电极孔柱内壁检测装置
一种电极孔柱内壁检测装置，参见图2-图7，包括图像采集单元、光源组件和图像处理器。
布置关系：光源组件从下向上全覆盖的对待测电极供光，图像采集单元布置在待测电极流线的斜上方，用于从上方斜向下的采集待测电极包含中间孔柱内壁的图像；所述图像处理器与图像采集单元和光源组件电讯连接，用于控制图像采集和图像处理，判定电极孔柱内壁有无压伤、脏污瑕疵并确定瑕疵区域。
其中，所述图像采集单元包括相对于水平传输的待测电极倾斜布置的孔柱内壁检相机1和孔柱内壁检镜头2，且所述孔柱内壁检镜头2的光路全覆盖待测电极中间向上凸起的孔柱上端口；所述光源组件采用平面无影光源3，其发光面全覆盖待测电极的下表面；待测电极从平面无影光源3正上方水平传输。
其中，所述孔柱内壁检镜头2入射底端面与待测电极上表面形成的入射倾角α＝30°～45°。孔柱内壁检镜头2的入射倾角α优选为40°。
当传输的待测电极不能被驱动的周向转动时，图像采集单元采用多组周向环形布置的多组孔柱内壁检相机1和孔柱内壁检镜头2；优选为六组。
当传输的待测电极在检测位被驱动的周向转动时，图像采集单元采用一组或多组周向环形布置的多组孔柱内壁检相机1和孔柱内壁检镜头2。孔柱内壁检相机1采用黑白相机。
其中，图像采集单元包括环形布置的多组孔柱内壁检相机1和孔柱内壁检镜头2，多组孔柱内壁检相机1和孔柱内壁检镜头2通过相机镜头调整转接件4转接至一个环形吊板5上。
进一步的，图像采集单元通过相机镜头调整转接件4调整孔柱内壁检相机1和孔柱内壁检镜头2的空间位置和入射倾角α。相机镜头调整转接件4包括多个设有调整槽的转接块，整体呈L形。
进一步的，在环形吊板5上方设置悬吊转接组件6实现图像采集单元的悬吊；所述平面无影光源3通过底光源转接件7与下机架被支撑的连接。
其中，环形吊板5包括同轴连接布置的上安装基板51和下旋转板52；相机镜头调整转接件4将图像采集单元安装至所述上安装基板51；所述悬吊转接组件6的下部穿过所述上安装基板51的调整腰型槽后固定至下旋转板52上。
进一步的，在所述悬吊转接组件6中部设置一个走线板8。
孔柱内壁检测方法
一种根据前述电极孔柱内壁检测装置的孔柱内壁检测方法，参见图8，方法包括：
S1、通过图像采集单元获取电极孔柱内壁图像；具体的，通过六组黑白相机获取待测电极的孔柱内壁图像。
S2、对电极孔柱内壁图像进行瑕疵ROI区域定位，获得划伤或脏污检测区域。
S3、对孔柱内壁划伤或脏污检测区域进行动态阈值算法，获取图中缺陷区域。
S4、对缺陷区域进行特征提取算法，并将特征通过随机森林分类算法进行分类，获得划伤和/或脏污区域。
参见图9,为通过上述方法对电极检测的图像对比图，图9a为完好的无瑕疵OK图像，图9b为电极孔柱内壁出现划伤的瑕疵图像，图9c为电极孔柱内壁出现脏污的瑕疵图像。
电极综合检测设备
一种电极综合检测设备，参见图10，设备包括上料模组100、检测接料台200、检测站(300、400、500、600、700)、NG收料台800、OK下料模组900、机架1000和工控器(图未示)。
布置关系：上料模组100设置在检测接料台200的上游端；所述NG收料台800和OK下料模组900设置在所述检测接料台200的下游。所述检测站(300、400、500、600、700)沿着转盘式的检测接料台200环形布置，以对流过所述检测接料台200上的电池电极进行包括电极孔柱内壁瑕疵在内的多工位综合检测，并由工控器对检测的电极缺陷进行分类；所述NG收料台800设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；所述OK下料模组900接收无瑕疵的OK电极。
其中，所述检测站(300、400、500、600、700)包括根据检测接料台200流线布置的毛刺检测模块300、正面检测模块400、背面检测模块500、外圈检测模块600和内壁检测模块700。各模块功能如下。
毛刺检测模块300对电极进行毛刺检测。
正面检测模块400采用同轴光和低角度环光对电极正面外观瑕疵检测。
背面检测模块500采用同轴光和低角度环光对电极反面外观瑕疵检测。
外圈检测模块600用于对电极外圈进行压伤瑕疵检测。
内壁检测模块700采用前述的电极孔柱内壁检测装置，并根据前述孔柱内壁检测方法获取电极孔柱内壁划伤和/或脏污缺陷区域的图像。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电极孔柱内壁检测装置，其特征在于：电极孔柱内壁检测装置包括图像采集单元、光源组件和图像处理器；
其中，光源组件从下向上全覆盖的对待测电极供光；图像采集单元布置在待测电极流线的斜上方，用于从上方斜向下的采集待测电极包含中间孔柱内壁的图像；
所述图像处理器与图像采集单元和光源组件电讯连接，用于控制图像采集和图像处理，判定电极孔柱内壁有无压伤、脏污瑕疵并确定瑕疵区域。
2.根据权利要求1所述的电极孔柱内壁检测装置，其特征在于：所述图像采集单元包括相对于水平传输的待测电极倾斜布置的孔柱内壁检相机(1)和孔柱内壁检镜头(2)，且所述孔柱内壁检镜头(2)的光路全覆盖待测电极中间向上凸起的孔柱上端口；所述光源组件采用平面无影光源(3)，其发光面全覆盖待测电极的下表面；待测电极从平面无影光源(3)正上方水平传输。
3.根据权利要求2所述的电极孔柱内壁检测装置，其特征在于：所述孔柱内壁检镜头(2)入射底端面与待测电极上表面形成的入射倾角α＝30°～45°。
4.根据权利要求2所述的电极孔柱内壁检测装置，其特征在于：图像采集单元包括环形布置的多组孔柱内壁检相机(1)和孔柱内壁检镜头(2)，多组孔柱内壁检相机(1)和孔柱内壁检镜头(2)通过相机镜头调整转接件(4)转接至一个环形吊板(5)上。
5.根据权利要求4所述的电极孔柱内壁检测装置，其特征在于：在环形吊板(5)上方设置悬吊转接组件(6)实现图像采集单元的悬吊；所述平面无影光源(3)通过底光源转接件(7)与下机架被支撑的连接。
6.根据权利要求5所述的电极孔柱内壁检测装置，其特征在于：所述环形吊板(5)包括同轴连接布置的上安装基板(51)和下旋转板(52)；相机镜头调整转接件(4)将图像采集单元安装至所述上安装基板(51)；所述悬吊转接组件(6)的下部穿过所述上安装基板(51)的调整腰型槽后固定至下旋转板(52)上。
7.根据权利要求5所述的电极孔柱内壁检测装置，其特征在于：在所述悬吊转接组件(6)中部设置一个走线板(8)。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述电极孔柱内壁检测装置的孔柱内壁检测方法，其特征在于，方法包括：
S1、通过图像采集单元获取电极孔柱内壁图像；
S2、对电极孔柱内壁图像进行瑕疵ROI区域定位，获得划伤或脏污检测区域；
S3、对孔柱内壁划伤或脏污检测区域进行动态阈值算法，获取图中缺陷区域；
S4、对缺陷区域进行特征提取算法，并将特征通过随机森林分类算法进行分类，获得划伤和/或脏污区域。
9.一种电极综合检测设备，其特征在于：设备包括上料模组(100)、检测接料台(200)、检测站(300、400、500、600、700)、NG收料台(800)、OK下料模组(900)、机架(1000)和工控器；
其中，所述上料模组(100)设置在检测接料台(200)的上游端；所述NG收料台(800)和OK下料模组(900)设置在所述检测接料台(200)的下游；
所述检测站(300、400、500、600、700)沿着转盘式的检测接料台(200)环形布置，以对流过所述检测接料台(200)上的电池电极进行包括电极孔柱内壁瑕疵在内的多工位综合检测，并由工控器对检测的电极缺陷进行分类；
所述NG收料台(800)设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；
所述OK下料模组(900)接收无瑕疵的OK电极。
10.根据权利要求9所述的电极综合检测设备，其特征在于：所述检测站(300、400、500、600、700)包括根据检测接料台(200)流线布置的毛刺检测模块(300)、正面检测模块(400)、背面检测模块(500)、外圈检测模块(600)和内壁检测模块(700)；其中，
所述毛刺检测模块(300)对电极进行毛刺检测；
所述正面检测模块(400)采用同轴光和低角度环光对电极正面外观瑕疵检测；
所述背面检测模块(500)采用同轴光和低角度环光对电极反面外观瑕疵检测；
所述外圈检测模块(600)用于对电极外圈进行压伤瑕疵检测；
所述内壁检测模块(700)采用权利要求1-7任一项所述的电极孔柱内壁检测装置，并根据权利要求8所述的孔柱内壁检测方法获取电极孔柱内壁划伤和/或脏污缺陷区域的图像。
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