CN115672754A - 一种膜电极的自动化图像检测设备、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜电极的自动化图像检测设备、方法，该膜电极的自动化图像检测设备包括气密性检测装置、第一移载装置、第一NG储料盒、第一视觉相机装置、第二视觉相机装置、第一吸附平台、第二吸附平台以及翻转机构。本发明能够实现自动视觉检测膜电极的正面、反面是否存在外观缺陷，本发明对于膜电极采用视觉检测代替人工检测，以提高检测效率，且能够大大减少漏检误检情况的发生，从而有效保证质子交换膜燃料电池的质量；此外通过气密性检测装置对膜电极进行气密性检测，以将气密性检测不合格的膜电极移载至第一NG储料盒中，进一步保障膜电极的检测质量。

Description

一种膜电极的自动化图像检测设备、方法

技术领域

本发明涉及膜电极检测技术领域，具体为一种膜电极的自动化图像检测设备、方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的发电装置，具有快速启动、能量密度高、环境友好的特点，可作为替代各种固定和移动电源应用的理想选择。

质子交换膜燃料电池的核心部件是膜电极，其决定着质子交换膜燃料电池的性能、寿命及成本。然而，部分膜电极其正面和/或背面会出现以下外观缺陷：膜电极的碳纸出现黑点、裂痕、破损、缺角等缺陷，膜电极的透明胶纸出现气泡、错位等缺陷。因此，在生产得到膜电极之后需对其正面、反面进行外观缺陷的检测，现有主要是依赖人工检测膜电极是否存在外观缺陷，即通过人眼观察完成，而人工检测的效率低下且容易存在漏检误检的情况，进而影响质子交换膜燃料电池的质量。此外，现有对于膜电极进行外观缺陷检测之前，未进行膜电极的气密性检测，而导致部分气密性不满足要求的膜电极(NG品，即不合格品)也进行外观缺陷检测，从而增加了外观缺陷的检测工作量。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种膜电极的自动化图像检测设备、方法，能够解决上述技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供如下一技术方案：一种膜电极的自动化图像检测设备，包括：气密性检测装置、第一移载装置、第一NG储料盒、第一视觉相机装置、第二视觉相机装置、第一吸附平台、第二吸附平台以及翻转机构，气密性检测装置设置于第一吸附平台的后侧，第一NG储料盒设置于第一吸附平台、气密性检测装置之间，第一移载装置靠近气密性检测装置、第一吸附平台设置，第二吸附平台与第一吸附平台前后间隔设置，翻转机构设置于第一吸附平台、第二吸附平台之间，第一视觉相机装置设置于第一吸附平台的上方，第二视觉相机装置设置于第二吸附平台的上方，第一视觉相机装置用于拍摄位于第一吸附平台上膜电极的正面图像，第二视觉相机装置用于拍摄位于第二吸附平台上膜电极的反面图像。

优选的，第一视觉相机装置包括第一视觉相机以及第一光源，第一光源呈水平设置于第一视觉相机的下方。

优选的，第一视觉相机装置还包括第二光源，第二光源呈倾斜设置于第一视觉相机的下方。

优选的，第一视觉相机装置还包括第二视觉相机，第一视觉相机与第二视觉相机左右间隔设置。

优选的，第一吸附平台与第二吸附平台均设有背光源。

优选的，该膜电极的自动化图像检测设备还包括测厚装置以及第三吸附平台，第三吸附平台设置于气密性检测装置的后侧，测厚装置设置于第三吸附平台的上方。

优选的，该膜电极的自动化图像检测设备还包括喷码头、扫码枪以及第四吸附平台，第四吸附平台设置于第三吸附平台的后侧，喷码头以及扫码枪设置于第四吸附平台的上方。

优选的，该膜电极的自动化图像检测设备还包括第二移载装置，第二移载装置靠近第三吸附平台、第四吸附平台设置。

优选的，该膜电极的自动化图像检测设备还包括第二NG储料盒，第二NG储料盒设置于第二吸附平台的前侧。

为解决上述技术问题，本发明提供如下另一技术方案：一种膜电极的自动化图像检测方法，包括：第一移载装置将膜电极移载至气密性检测装置进行气密性检测；第一移载装置将气密性检测不合格的膜电极移载至第一NG储料盒中，或者，第一移载装置将气密性检测合格的膜电极移载至第一吸附平台上；第一视觉相机装置拍摄位于第一吸附平台上膜电极的正面图像；翻转机构吸附、翻转第一吸附平台上的膜电极并将其移载至第二吸附平台上；第二视觉相机装置拍摄位于第二吸附平台上膜电极的反面图像；对膜电极的正面图像、反面图像进行视觉检测。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种膜电极的自动化图像检测设备、方法，具备以下有益效果：通过翻转机构对第一吸附平台上的膜电极进行翻转以及移载至第二吸附平台上，通过第一视觉相机装置拍摄位于第一吸附平台上膜电极的正面图像，通过第二视觉相机装置拍摄位于第二吸附平台上膜电极的反面图像，以实现自动视觉检测膜电极的正面、反面是否存在外观缺陷，本发明对于膜电极采用视觉检测代替人工检测，以提高检测效率，且能够大大减少漏检误检情况的发生，从而有效保证质子交换膜燃料电池的质量；此外通过在第一吸附平台的后侧设置气密性检测装置以及第一NG储料盒，实现在进行外观缺陷检测之前对膜电极进行气密性检测，以将气密性检测不合格的膜电极移载至第一NG储料盒中，从而减少外观缺陷的检测工作量，提高外观缺陷检测效率。

附图说明

图1为本发明一种膜电极的自动化图像检测设备的立体图；

图2为本发明的气密性检测装置、第一移载装置、第一NG储料盒以及第一吸附平台的立体图；

图3为本发明的第一视觉相机装置、第二视觉相机装置、第一吸附平台、第二吸附平台、翻转机构以及固定架的立体图；

图4为本发明的固定架与第一视觉相机装置的立体图；

图5为本发明的第一视觉相机装置的立体图；

图6为本发明的第一吸附平台、第二吸附平台以及翻转机构的立体图；

图7为本发明的翻转机构的立体图；

图8为本发明的测厚装置、第三吸附平台、喷码头、扫码枪、第四吸附平台以及第二移载装置的立体图；

图9为本发明的测厚装置、喷码头以及扫码枪的立体图。

图中标号为：1第一视觉相机装置、2第二视觉相机装置、3第一吸附平台、4第二吸附平台、5翻转机构、6固定架、7膜电极、81气密性检测装置、82第一移载装置、83第一NG储料盒、84测厚装置、85第三吸附平台、86喷码头、87扫码枪、88第四吸附平台、89第二移载装置、11第一视觉相机、12第一光源、13第二光源、14第二视觉相机、15X轴模组、16固定板、17第一Y轴模组、51底座、52第二Y轴模组、53第三Y轴模组、54移动架、55滑块、56第一气缸、57第二气缸、58第一吸盘、59第二吸盘、510电机、511翻转杆。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

本发明提供一种膜电极的自动化图像检测设备，包括：气密性检测装置81、第一移载装置82、第一NG储料盒83、第一视觉相机装置1、第二视觉相机装置2、第一吸附平台3、第二吸附平台4以及翻转机构5。气密性检测装置81设置于第一吸附平台3的后侧，第一NG储料盒83设置于第一吸附平台3、气密性检测装置81之间，第一移载装置82靠近气密性检测装置81、第一吸附平台3设置，第二吸附平台4与第一吸附平台3前后间隔设置，翻转机构5设置于第一吸附平台3、第二吸附平台4之间，第一视觉相机装置1设置于第一吸附平台3的上方，第二视觉相机装置2设置于第二吸附平台4的上方，第一视觉相机装置1用于拍摄位于第一吸附平台3上膜电极7的正面图像，第二视觉相机装置2用于拍摄位于第二吸附平台4上膜电极7的反面图像。优选的，第一NG储料盒83设置于直线滑动模组上，以实现其移动。

本发明还提供一种膜电极的自动化图像检测方法，包括：第一移载装置82将膜电极7移载至气密性检测装置81进行气密性检测；第一移载装置82将气密性检测不合格的膜电极移载至第一NG储料盒83中，或者，第一移载装置82将气密性检测合格的膜电极移载至第一吸附平台3上；第一视觉相机装置1拍摄位于第一吸附平台3上膜电极的正面图像；翻转机构5吸附、翻转第一吸附平台3上的膜电极并将其移载至第二吸附平台4上；第二视觉相机装置2拍摄位于第二吸附平台4上膜电极的反面图像；对膜电极的正面图像、反面图像进行视觉检测。

应理解，第一吸附平台3用于吸附膜电极的反面，以使得膜电极的正面与第一视觉相机装置1相对；第二吸附平台4用于吸附膜电极的正面，以使得膜电极的反面与第二视觉相机装置2相对。具体的，第一视觉相机装置1与第二视觉相机装置2均包括有CCD视觉相机，CCD是电荷耦合器件(charge coupled device)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化；CCD的光敏区域有一维线阵排列和二维面阵排列两种，与其对应的就是线阵(线扫描)相机和面阵(面扫描)相机。

上述视觉检测也即图像识别，具体可将第一视觉相机装置、第二视觉相机装置所拍摄采集的膜电极图像传输至一工控机，该工控机安装有CCD视觉软件***，通过CCD视觉软件***对膜电极图像进行视觉检测，即对图像进行特征提取及特征分类，本发明可采用现有技术的CCD视觉软件***对图像进行视觉检测，此处不作过多赘述。

优选的，上述气密性检测装置81的数量为多个以提高检测效率，本发明可采用现有的气密性检测装置，此处不作过多限制。第一移载装置82设有可前后移动及上下升降的吸盘，以实现膜电极的移载。

具体的，本实施方式中，第一视觉相机装置1包括第一视觉相机11、第一光源12、第二光源13以及第二视觉相机14，第一光源12呈水平设置于第一视觉相机11的下方，第二光源13呈倾斜设置于第一视觉相机11的下方，第一视觉相机11与第二视觉相机14左右间隔设置。此外，第一视觉相机装置1还包括X轴模组15以及固定板16，固定板16设置于X轴模组15上，第一视觉相机11、第二视觉相机14、第一光源12以及第二光源13均设置于固定板16上。进一步的，本实施方式的第一视觉相机装置1还包括第一Y轴模组17，第一Y轴模组17设置于固定板16上，第二视觉相机14设置于第一Y轴模组17上。优选的，第一视觉相机11为线阵相机；第二视觉相机14为面阵相机，第一视觉相机装置中第二视觉相机14的数量优选为两个；第一光源12优选为同轴光源；第二光源13优选为线光源。

本实施方式中，X轴模组15可带动第一视觉相机11、第二视觉相机14、第一光源12以及第二光源13进行左右移动；第一Y轴模组17可带动第二视觉相机14进行前后移动。具体的，通过第一视觉相机11与第一光源12配合对膜电极7的正面进行拍摄，以检测其正面是否存在碳纸黑点、碳纸裂痕、碳纸破损、碳纸缺角等外观缺陷；具体的，通过第一视觉相机11与第二光源13配合对膜电极7的正面进行拍摄，以检测其正面是否存在透明胶纸气泡、透明胶纸错位等外观缺陷。

优选的，第一吸附平台3与第二吸附平台4均设有背光源。上述第二视觉相机14与第一吸附平台3的背光源配合对膜电极正面的四个角进行拍摄，以检测四个角是否存在碳纸错位的外观缺陷。

本实施方式中，第一视觉相机装置1与第二视觉相机装置2两者结构相同。本发明的膜电极的自动化图像检测设备还包括固定架6，第二视觉相机装置2与第一视觉相机装置1分别设置于固定架6的前后两侧。

此外，翻转机构5具体包括两个底座51、两个第二Y轴模组52、两个第三Y轴模组53、移动架54、两个滑块55、第一气缸56、第二气缸57、第一吸盘58、第二吸盘59、电机510以及翻转杆511，上述第一吸附平台3、第二吸附平台4均位于两个底座51之间，其中一个第二Y轴模组52以及第三Y轴模组53左右间隔设置于其中一个底座51上，另外一个第二Y轴模组52以及第三Y轴模组53左右间隔设置于另外一个底座51上，移动架54的两侧分别设置于两个第二Y轴模组52上，两个滑块55分别设置于两个第三Y轴模组53上，第一气缸56设置于移动架54上，第一气缸56与第一吸盘58连接，翻转杆511设置于两个滑块55上，电机510与翻转杆511的一端连接，第二气缸57设置于翻转杆511上，第二气缸57与第二吸盘59连接。

上述翻转机构5的工作原理为：第二Y轴模组52驱动移动架54进行前后移动，第一气缸56驱动第一吸盘58下降以吸附第一吸附平台3上的膜电极7；进一步的，第三Y轴模组53驱动翻转杆511前后移动，电机510驱动翻转杆511进行翻转以使得第二吸盘59与第一吸盘58上的膜电极的反面相对；进一步的，第二气缸57驱动第二吸盘59吸附膜电极的反面；翻转杆511进行翻转以使得第二吸盘59的膜电极的正面与第二吸附平台4相对；最后第二气缸57驱动第二吸盘59下降以将膜电极放至第二吸附平台4上，使得第二吸附平台4吸附膜电极的正面，从而完成膜电极的翻转、移载。

此外，本发明的膜电极的自动化图像检测设备还可包括测厚装置84以及第三吸附平台85，第三吸附平台85设置于气密性检测装置81的后侧，测厚装置84设置于第三吸附平台85的上方，通过测厚装置84测量第三吸附平台85上的膜电极的厚度，测厚装置84具体可采用现有的接触式测厚仪。本发明的膜电极的自动化图像检测设备还可包括喷码头86、扫码枪87以及第四吸附平台88，第四吸附平台88设置于第三吸附平台85的后侧，喷码头86以及扫码枪87设置于第四吸附平台88的上方，通过喷码头86对第四吸附平台88上的膜电极进行喷码，通过扫码枪87对第四吸附平台88上的膜电极进行扫码，优选的，喷码头86、扫码枪87可进行左右及前后移动。

优选的，本发明的膜电极的自动化图像检测设备还包括第二移载装置89，第二移载装置89靠近第三吸附平台85、第四吸附平台88设置，通过第二移载装置89将第四吸附平台88上完成喷码、扫码操作的膜电极移载至第三吸附平台85，以进行上述测量膜电极的厚度。上述第一移载装置82用于将第三吸附平台85上的膜电极移载至气密性检测装置81进行气密性检测。

此外，本发明的膜电极的自动化图像检测设备还可包括第二NG储料盒，第二NG储料盒设置于第二吸附平台4的前侧，第二NG储料盒用于存储外观缺陷不合格的膜电极。

与现有技术相比，本发明提供了一种膜电极的自动化图像检测设备、方法，具备以下有益效果：通过翻转机构对第一吸附平台上的膜电极进行翻转以及移载至第二吸附平台上，通过第一视觉相机装置拍摄位于第一吸附平台上膜电极的正面图像，通过第二视觉相机装置拍摄位于第二吸附平台上膜电极的反面图像，以实现自动视觉检测膜电极的正面、反面是否存在外观缺陷，本发明对于膜电极采用视觉检测代替人工检测，以提高检测效率，且能够大大减少漏检误检情况的发生，从而有效保证质子交换膜燃料电池的质量；此外通过在第一吸附平台的后侧设置气密性检测装置以及第一NG储料盒，实现在进行外观缺陷检测之前对膜电极进行气密性检测，以将气密性检测不合格的膜电极移载至第一NG储料盒中，从而减少外观缺陷的检测工作量，提高外观缺陷检测效率。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于，包括：气密性检测装置、第一移载装置、第一NG储料盒、第一视觉相机装置、第二视觉相机装置、第一吸附平台、第二吸附平台以及翻转机构，所述气密性检测装置设置于所述第一吸附平台的后侧，所述第一NG储料盒设置于所述第一吸附平台、气密性检测装置之间，所述第一移载装置靠近所述气密性检测装置、第一吸附平台设置，所述第二吸附平台与第一吸附平台前后间隔设置，所述翻转机构设置于所述第一吸附平台、第二吸附平台之间，所述第一视觉相机装置设置于所述第一吸附平台的上方，所述第二视觉相机装置设置于所述第二吸附平台的上方，所述第一视觉相机装置用于拍摄位于所述第一吸附平台上膜电极的正面图像，所述第二视觉相机装置用于拍摄位于所述第二吸附平台上膜电极的反面图像。

2.根据权利要求1所述的膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于：所述第一视觉相机装置包括第一视觉相机以及第一光源，所述第一光源呈水平设置于所述第一视觉相机的下方。

3.根据权利要求2所述的膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于：所述第一视觉相机装置还包括第二光源，所述第二光源呈倾斜设置于所述第一视觉相机的下方。

4.根据权利要求3所述的膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于：所述第一视觉相机装置还包括第二视觉相机，所述第一视觉相机与所述第二视觉相机左右间隔设置。

5.根据权利要求1所述的膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于：所述第一吸附平台与第二吸附平台均设有背光源。

6.根据权利要求1所述的膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于：还包括测厚装置以及第三吸附平台，所述第三吸附平台设置于所述气密性检测装置的后侧，所述测厚装置设置于所述第三吸附平台的上方。

7.根据权利要求6所述的膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于：还包括喷码头、扫码枪以及第四吸附平台，所述第四吸附平台设置于所述第三吸附平台的后侧，所述喷码头以及扫码枪设置于所述第四吸附平台的上方。

8.根据权利要求7所述的膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于：还包括第二移载装置，所述第二移载装置靠近所述第三吸附平台、第四吸附平台设置。

9.根据权利要求1所述的膜电极的自动化图像检测设备，其特征在于：还包括第二NG储料盒，所述第二NG储料盒设置于所述第二吸附平台的前侧。

10.一种膜电极的自动化图像检测方法，其特征在于，包括：

第一移载装置将膜电极移载至气密性检测装置进行气密性检测；

所述第一移载装置将气密性检测不合格的所述膜电极移载至第一NG储料盒中，或者，所述第一移载装置将气密性检测合格的所述膜电极移载至第一吸附平台上；

第一视觉相机装置拍摄位于所述第一吸附平台上膜电极的正面图像；

翻转机构吸附、翻转所述第一吸附平台上的膜电极并将其移载至第二吸附平台上；

第二视觉相机装置拍摄位于所述第二吸附平台上膜电极的反面图像；

对所述膜电极的正面图像、反面图像进行视觉检测。

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