CN115683937A - 基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***及方法，包括射线源、线阵光电传感器和信号处理装置；空载状态下，射线源发射射线直接到达线阵光电传感器，阵列光电传感器输出n个初始射线电压并发送至信号处理装置；将待检测极片置于射线源和线阵光电传感器之间，射线源发射射线穿透待检测极片到达线阵光电传感器，线阵光电传感器输出n个次级射线电压并发送至信号处理装置；信号处理装置根据预先标定的极片的材料吸收系数、初始射线电压、次级射线电压以及待检测极片上材料的位置分布，计算获得待检测极片上的面密度分布数据；该***能够有效提高锂电池极片面密度检测的分辨率。

Description

基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***及方法

技术领域

本发明涉及锂电池极片面密度检测技术领域，尤其涉及一种基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***及方法。

背景技术

随着锂电池涂布工艺的不断升级发展，目前出现极片涂层边缘削薄区、陶瓷涂层区、留白缝的面密度尺寸检测和监控需求，参考图1和图2，涂布极片包括极耳留白区A、陶瓷区B、基材留白缝C、涂布削薄区D以及正常涂布区E。涂布削薄区D、陶瓷区B以及基材留白缝C会共同出现在极片边缘的小区域内。涂布削薄区横向宽度一般在3-8mm，基材留白缝宽度甚至会小于1mm，目前行业内对锂电池涂布工艺极片削薄区厚度检测主要采用的是双激光位移传感器三角测距法，利用激光传感器小光斑（25*1400um）在极片表面进行V字型往复式扫描，获取涂布削薄区的厚度数据，将厚度数据与扫描横向位置进行匹配得到被测区域的厚度曲线，通过对厚度曲线的进一步统计分析即可获知涂布削薄区的厚度变化趋势和尺寸等信息；此外还有X/β射线穿透式测厚方法，利用X/β射线光斑在极片上进行V字型往复式扫描，获取形成极片面密度曲线，通过对面密度曲线的统计分析判断出涂布削薄区的面密度趋势和尺寸信息。极片厚度与面密度有相对固定的转换关系，可以根据面密度转换得到厚度的变化趋势。

然而，激光位移传感器的厚度测量基本原理是根据三角测距法原理测量极片的厚度，基于三角测距的检测方法会受到被测物的表面光洁度、平整度、颜色等因素影响。而极片生产过程中因为牵引张力波动往往都会存在抖动和表面波浪纹的情况，最终造成动态测厚数据的偏差。尤其是涂布削薄区是位于极片的边缘，在涂布过程中极易产生塌边和大幅抖动而造成涂布削薄区厚度测量误差。由于测量方式采用V字型往复扫描方式，对涂布削薄区的检测只能达到抽样检测的频率。不能对削薄区实现连续全检，存在造成削薄区厚度漏检的可能。同时因为往复扫描需要伺服电机进行驱动传动机构运动，不可避免的存在机械抖动而导致激光传感器高度变化，进而引起厚度测量的误差。为提高检测效率而提高扫描速度反而会导致更大的机械震动造成更大的测量误差和延迟问题。

专利文献CN115015039A公开了一种面密度检测***，包括射线发射器、射线接收器、均匀板和处理器，所述射线发射器与射线接收器相对设置，所述均匀板设置在射线发射器与射线接收器间，且三者相互平行；所述待测物放置在均匀板的正下方且与均匀板平行；所述处理器与射线发射器和射线接收器分别连接，用于获取初始发射线强度以及其依次经均匀板和待测物后的最终透射线强度，并基于初始发射线强度以及其依次经均匀板和待测物后的最终透射线强度获得待测物的面密度。X、β射线发生器的初始出射光斑尺寸一般直径在20mm左右，需要通过特种材料在出射口进行屏蔽遮挡形成小尺寸光斑来使用。但出射光斑尺寸缩小会牺牲掉大量的射线强度造成穿透式检测的测量规格上限变小，所以一般X/β射线小光斑尺寸都在2mm以上，而极片的涂布削薄区尺寸一般在3mm-8mm，即使采用2mm的射线光斑无法达到理想的削薄区厚度和尺寸检测效果。而且因为同样采用往复式运动扫描检测，无法实现削薄区的连续全检。因此受光斑尺寸限制，对上述涂布削薄区、陶瓷区、基材留白缝同时出现的极片边缘区域，传统的射线剂量探测器分辨能力已远远无法满足工艺要求。此外，传统射线剂量探测检测光斑尺寸大同时也导致对极片各类区域边界的精准识别和定位能力不佳，边界识别不准将无法实现对涂层削薄区、陶瓷涂层等区域尺寸无法进行准确的测量计算。

发明内容

本发明提供了一种基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***及方法，能够有效提高锂电池极片面密度检测的分辨率。

一种基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***，包括射线源、线阵光电传感器和信号处理装置，所述线阵光电传感器包括呈阵列分布的n个传感单元；

空载状态下，所述射线源发射射线直接到达所述线阵光电传感器，所述阵列光电传感器输出n个初始射线电压并发送至所述信号处理装置；

将待检测极片置于所述射线源和所述线阵光电传感器之间，所述射线源发射射线穿透所述待检测极片到达所述线阵光电传感器，所述线阵光电传感器输出n个次级射线电压并发送至所述信号处理装置；

所述信号处理装置根据预先标定的极片的材料吸收系数、所述初始射线电压、次级射线电压以及待检测极片上材料的位置分布，计算获得待检测极片上的面密度分布数据。

进一步地，所述射线源为X射线源或者β射线源。

进一步地，所述线阵光电传感器包括多个感光二极管以及覆盖在所述感光二极管上的闪烁体，至少一个感光二极管及对应的闪烁体区域形成一个传感单元。

进一步地，所述待检测极片上的材料包括基底材料、陶瓷材料以及涂层材料；

将已知面密度的待标定极片材料放置于所述射线源和所述线阵光电传感器之间，所述射线源发射射线穿透待标定极片材料到达所述线阵光电传感器，所述线阵光电传感器输出标定电压至所述信号处理装置，所述信号处理装置根据所述标定电压、所述初始射线电压以及已知的面密度计算待标定极片材料的材料吸收系数。

进一步地，所述待检测极片上设置有极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区；

所述信号处理装置根据待检测极片上的面密度分布数据以及预设的边界阈值，识别所述极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的边界，根据所述边界，计算极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的横向像素点数量，根据线阵光电传感器的原始像元尺寸、射线源与待检测极片之间的物距、射线源与线阵光电传感器之间的像距计算图像像元尺寸，根据横向像素点数量以及图像像元尺寸，计算极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的实际宽度尺寸。

进一步地，所述图像像元尺寸根据如下公式进行计算：

；

；

其中，Q为图像像元尺寸，Q_原为原始像元尺寸，f为放大倍率，H₁为射线源与待检测极片之间的物距，H₂为射线源与线阵光电传感器之间的像距。

进一步地，所述信号处理装置根据所述面密度分布数据以及预设的面密度报警阈值，结合极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的实际宽度尺寸，识别异常区域并进行标记。

进一步地，所述信号处理装置还用于将所述面密度分布数据进行RGB转换生成彩色热力图。

进一步地，所述材料吸收系数根据如下公式进行计算：

；

其中，I_标为标定电压，I₀为初始射线电压，μ为材料吸收系数，M为面密度；

待检测极片的面密度根据如下公式进行计算：

；

其中，M’为待检测极片的面密度，μ为材料吸收系数，I₀为初始射线电压，I为次级射线电压。

一种应用于上述***的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测方法，包括：

空载状态下，所述射线源发射射线直接到达所述线阵光电传感器，所述阵列光电传感器输出n个初始射线电压并发送至所述信号处理装置；

将待检测极片置于所述射线源和所述线阵光电传感器之间，所述射线源发射射线穿透所述待检测极片到达所述线阵光电传感器，所述线阵光电传感器输出n个次级射线电压并发送至所述信号处理装置；

所述信号处理装置根据预先标定的极片的材料吸收系数、所述初始射线电压、次级射线电压以及待检测极片上材料的位置分布，计算获得待检测极片上的面密度分布数据。

本发明提供的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***及方法，至少包括如下有益效果：

（1）线阵式光电传感器面密度检测法显著提升了检测的分辨率，解决了锂电池涂布工艺中削薄区、陶瓷区、留白缝等毫米级甚至亚毫米级的小尺寸面密度检测问题；

（2）采用定点连续采样的检测方式区别于传统激光测厚往复式抽样检测法，可以实现对检测区域的全检效果；

（3）对削薄区检测的稳定性明显优于传统双激光测厚法；

（4）通过线阵式传感器的转换将极片抽象的面密度信息以数据表和图像的形式进行展现，大大提升了操作人员对实时面密度变化的直观性；

（5）凭借超高的分辨率，定点检测模式下检测面密度的同时也可以实现类似机器视觉的尺寸检测和监控预警功能；

（6）机器视觉的光学图像检测法仅能对锂电池极片进行外观检测，无法对极片涂层内部的瑕疵进行检测，射线成像法利用贯穿透射被测物的特点，通过对面密度数据的分析可以实现对极片涂层内部气泡、隐裂、杂质等外观不可见瑕疵的有效检出；

（7）线阵式光电传感器可代替传统的电离室作为射线的探测接收器，用于扫描检测，并且具有更高的分辨率。

附图说明

图1为锂电池涂布工艺中极片一种实施例的结构示意图。

图2为锂电池涂布工艺中极片截面一种实施例的结构示意图。

图3为本发明提供的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***一种实施例的结构示意图。

图4为本发明提供的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***中线阵光电传感器一种实施例的结构示意图。

图5为本发明提供的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***中像距和物距一种实施例的结构示意图。

图6为本发明提供的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***一种应用场景下获得的面密度数据分布示意图。

图7为本发明提供的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测方法一种实施例的流程图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

参考图3，在一些实施例中，提供一种基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***，包括射线源101、线阵光电传感器102和信号处理装置103，线阵光电传感器102包括呈阵列分布的n个传感单元；

空载状态下，射线源101发射射线直接到达线阵光电传感器102，线阵光电传感器102输出n个初始射线电压并发送至信号处理装置103；

将待检测极片置于射线源101和线阵光电传感器102之间，射线源101发射射线穿透待检测极片到达线阵光电传感器102，线阵光电传感器102输出n个次级射线电压并发送至信号处理装置103；

信号处理装置103根据预先标定的极片的材料吸收系数、所述初始射线电压、次级射线电压以及待检测极片上材料的位置分布，计算获得待检测极片上的面密度分布数据。

在一些实施例中，射线源101可以为X射线源或者β射线源。

在一些实施例中，参考图4，线阵光电传感器102包括多个感光二极管1021以及覆盖在感光二极管1021上的闪烁体1022，至少一个感光二极管1021及对应的闪烁体1022区域形成一个传感单元，传感单元的数量n为多个。

本实施例提供的面密度检测***的基本原理是利用射线衰减比例来计算极片的面密度值，选择闪烁体材料配合感光二极管的线阵光电传感器来取代传统气体电离室作为射线探测器。射线穿透极片后先到达闪烁体发生荧光作用转换成光强信号，再由感光二极管将光强换成电信号，形成一个电压信号输出阵列。电压信号的强弱直接代表接收到射线的剂量大小。感光元器件是由多个微小的感光二极管排列成阵列，一个或多个二极管对应构成一个传感单元。实际测试中保证良好成像质量的情况下单个传感单元最小尺寸范围达到33-400um，即对被测的检测分辨率可达到几十微米的级别。

具体地，首先进行初始射线电压的获取：射线源101和线阵光电传感器102之间无 被测物，即空载状态，射线源101发出的射线仅穿透空气直接到达线阵光电传感器102的感 光区，射线与闪烁体发生荧光作用产生光信号，底部各个感光二极管进行光电转换，将光信 号以电压信号的形式输出到至信号处理装置103，至此信号处理装置103获得了n个初始射 线电压

。

进一步地，需要对极片上的不同的材料进行材料吸收系数的标定，待检测极片上的材料包括基底材料、陶瓷材料以及涂层材料；具体的标定方法为：

将已知面密度的待标定极片材料放置于射线源101和线阵光电传感器102之间，射线源101发射射线穿透待标定极片材料到达线阵光电传感器102，线阵光电传感器102输出标定电压至信号处理装置103，信号处理装置103根据标定电压、初始射线电压以及已知的面密度计算待标定极片材料的材料吸收系数。

具体地，所述材料吸收系数根据如下公式进行计算：

；（1）

其中，I_标为标定电压，I₀为初始射线电压，μ为材料吸收系数，M为面密度。

具体地，通过人工称重获得基底材料、陶瓷材料以及涂层材料的面密度，再获得上述材料的标定电压，将已知的面密度代入上述公式（1），即可获得基底材料、陶瓷材料以及涂层材料的材料吸收系数。

进一步地，获得基底材料、陶瓷材料以及涂层材料的材料吸收系数之后，即可进一步进行待检测极片的面密度检测：

将待检测极片置于射线源101和线阵光电传感器102之间，射线源101发射射线穿透待检测极片到达线阵光电传感器102，射线穿透待检测极片和空气再到达线阵光电传感器102的感光区被探测，穿透过程中射线会被待检测极片吸收和反射掉一部分，最终到达线阵光电传感器102的感光区的次级射线强度将减弱，线阵光电传感器102输出n个次级射线电压并发送至信号处理装置103。

根据上述获得的基底材料、陶瓷材料以及涂层材料的材料吸收系数，以及上述各材料在极片上的位置分布、初始射线电压、次级射线电压，计算获得待检测极片上的面密度分布数据。

具体地，待检测极片的面密度根据如下公式进行计算：

；（2）

其中，M’为待检测极片的面密度，μ为材料吸收系数，I₀为初始射线电压，I为次级射线电压。

根据待检测极片上材料的位置分布，将对应的材料吸收系数、初始射线电压和次级射线电压代入公式（2）中，即可获得待检测极片上的面密度分布数据。

进一步地，获得待检测极片上的面密度分布数据之后，还可获得待检测极片上各个区域的实际宽度尺寸。

具体地，参考图1和图2，待检测极片上设置有极耳留白区A、陶瓷区B、基材留白缝C、涂布削薄区D以及正常涂布区E。

信号处理装置103根据待检测极片上的面密度分布数据以及预设的边界阈值，识别极耳留白区A、陶瓷区B、基材留白缝C、涂布削薄区D以及正常涂布区E的边界，根据所述边界，计算极耳留白区A、陶瓷区B、基材留白缝C、涂布削薄区D以及正常涂布区E的横向像素点数量，根据线阵光电传感器102的原始像元尺寸、射线源101与待检测极片之间的物距、射线源101与线阵光电传感器102之间的像距计算图像像元尺寸，根据横向像素点数量以及图像像元尺寸，计算极耳留白区A、陶瓷区B、基材留白缝C、涂布削薄区D以及正常涂布区E的实际宽度尺寸。

具体地，图像像元尺寸根据如下公式进行计算：

；（3）

；（4）

其中，Q为图像像元尺寸，Q_原为原始像元尺寸，f为放大倍率，H₁为射线源与待检测极片之间的物距，H₂为射线源与线阵光电传感器之间的像距。

图像像元尺寸乘以横向像素点的数量，即可得到实际宽度尺寸。

被测物的实际尺寸与成像后的像元尺寸受放大倍率和线阵光电传感器原始像元尺寸共同决定。像距和物距决定了放大倍率，线阵光电传感器固有的感光组件决定了原始像元尺寸。像距和物距如图5所示。

获得极耳留白区A、陶瓷区B、基材留白缝C、涂布削薄区D以及正常涂布区E的实际宽度尺寸之后，可以进一步的进行极片的瑕疵检测，具体为：

信号处理装置103根据所述面密度分布数据以及预设的面密度报警阈值，结合极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂层区的实际宽度尺寸，识别异常区域并进行标记。例如在涂布削薄区出现了异物导致局部面密度异常触发报警阈值，***将在图像中标记出异物位置，在极片面密度彩色图中以高亮显示来提醒操作人员。

作为一种可选的实施方式，信号处理装置103还用于将所述面密度分布数据进行RGB转换生成彩色热力图。彩色图像的色彩差异相较纯数值表格更易于被人眼所辨别。

以下通过具体的应用场景对上述***做进一步说明。

射线源101采用普通X-ray光源、线阵光电传感器102采用LDA线阵式光电传感器、信号处理装置103配备AvgColorInRect数据处理软件。

首先安装调整X-ray光源和线阵光电传感器102位置，保证射线束垂直对准线阵光电传感器102感应区，保证射线射野范围覆盖待检测极片边缘需要检测的区域，同时调整待检测极片绷紧后与射线源101和传感器的距离，得到理想的放大倍率。

初始射线电压值获取：去除待检测极片，保证射线源与线阵光电传感器之间为空， 开启射线源和线阵光电传感器采集并持续几十秒，获得初始射线电压值表

。

动态品种参数标定：产线开始走带生产并达到涂布稳定状态，***开始连续采集 当前电压信号，获得稳定的标定电压值表，使用软件选取基材、陶瓷、削薄区、涂层区的标定 电压平均值

。通过人工取样称重的方式获取上述各区域的真实面密度值，根据上述公式 （1）计算当前品种各区域的材料吸收系数。

面密度值计算及彩图转换：完成品种标定后，已知品种各区域的材料吸收系数和初始射线电压，线阵光电传感器连续成像检测过程中可持续获取待检测极片次级射线电压，信号处理装置103根据公式（2）以数据点为单位进行面密度计算，最终得到待检测极片面密度数据分布表，数据处理软件根据陶瓷区、涂布削薄区、正常涂布区将数据表进行RGB转换成彩色图像供操作人员观，实现面密度的在线检测效果。

例如，获得的面密度分布数据如图6所示。

尺寸检测和监控：将像距和物距输入到数据处理软件中，软件根据公式（4）计算出单个图像像元尺寸。软件根据面密度表中值的大小识别出各区域的分界线，统计各分界线之间的横向像素点数量，横向像素点的数量乘以图像像元尺寸即可得到该区域的实物宽度，实现尺寸的检测。线阵光电传感器原始像元为400*400um，H₁=40.5mm，H₂=81.5mm,，则根据公式（4）计算获得的图像像元尺寸为198.77um，所以当被测物高度不变的情况下最终图像的单个像素点对应实物尺寸约为198.77um。由此可以直接通过图像中各目标对象的二极管数量来精确计算实物的尺寸。同时软件将计算出的宽度与预设定的尺寸预警范围进行对比，实现尺寸的超限监控功能。

参考图7，在一些实施例中，提供一种应用于上述***的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测方法，包括：

S1、空载状态下，所述射线源发射射线直接到达所述线阵光电传感器，所述阵列光电传感器输出n个初始射线电压并发送至所述信号处理装置；

S2、将待检测极片置于所述射线源和所述线阵光电传感器之间，所述射线源发射射线穿透所述待检测极片到达所述线阵光电传感器，所述线阵光电传感器输出n个次级射线电压并发送至所述信号处理装置；

S3、所述信号处理装置根据预先标定的极片的材料吸收系数、所述初始射线电压、次级射线电压以及待检测极片上材料的位置分布，计算获得待检测极片上的面密度分布数据。

具体地，步骤S1中，射线源101和线阵光电传感器102之间无被测物，即空载状态， 射线源101发出的射线仅穿透空气直接到达线阵光电传感器102的感光区，射线与闪烁体发 生荧光作用产生光信号，底部各个感光二极管进行光电转换，将光信号以电压信号的形式 输出到至信号处理装置103，至此信号处理装置103获得了n个初始射线电压

。

进一步地，将已知面密度的待标定极片材料放置于射线源101和线阵光电传感器102之间，射线源101发射射线穿透待标定极片材料到达线阵光电传感器102，线阵光电传感器102输出标定电压至信号处理装置103，信号处理装置103根据标定电压、初始射线电压以及已知的面密度计算待标定极片材料的材料吸收系数。具体地，所述材料吸收系数根据公式（2）进行计算。

进一步地，步骤S2中，将待检测极片置于射线源101和线阵光电传感器102之间，射线源101发射射线穿透待检测极片到达线阵光电传感器102，射线穿透待检测极片和空气再到达线阵光电传感器102的感光区被探测，穿透过程中射线会被待检测极片吸收和反射掉一部分，最终到达线阵光电传感器102的感光区的次级射线强度将减弱，线阵光电传感器102输出n个次级射线电压并发送至信号处理装置103。

进一步地，步骤S3中，信号处理装置根据公式（2）进行面密度的计算，在此不再赘述。

进一步地，获得面密度分布数据之后，还包括：

S4、信号处理装置根据待检测极片上的面密度分布数据以及预设的边界阈值，识别所述极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的边界，根据所述边界，计算极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的横向像素点数量，根据线阵光电传感器的原始像元尺寸、射线源与待检测极片之间的物距、射线源与线阵光电传感器之间的像距计算图像像元尺寸，根据横向像素点数量以及图像像元尺寸，计算极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的实际宽度尺寸。

图像像元尺寸根据公式（3）和公式（4）进行计算，在此不再赘述。

进一步地，获得极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的实际宽度尺寸之后，还包括：

信号处理装置根据所述面密度分布数据以及预设的面密度报警阈值，结合极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的实际宽度尺寸，识别异常区域并进行标记。

进一步地，获得面密度分布数据之后还包括：

将所述面密度分布数据进行RGB转换生成彩色热力图。

上述实施例提供的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***及方法，至少包括如下有益效果：

（1）线阵式光电传感器面密度检测法显著提升了检测的分辨率，解决了锂电池涂布工艺中削薄区、陶瓷区、留白缝等毫米级甚至亚毫米级的小尺寸面密度检测问题；

（2）采用定点连续采样的检测方式区别于传统激光测厚往复式抽样检测法，可以实现对检测区域的全检效果；

（3）对削薄区检测的稳定性明显优于传统双激光测厚法；

（4）通过线阵式传感器的转换将极片抽象的面密度信息以数据表和图像的形式进行展现，大大提升了操作人员对实时面密度变化的直观性；

（5）凭借超高的分辨率，定点检测模式下检测面密度的同时也可以实现类似机器视觉的尺寸检测和监控预警功能；

（6）机器视觉的光学图像检测法仅能对锂电池极片进行外观检测，无法对极片涂层内部的瑕疵进行检测，射线成像法利用贯穿透射被测物的特点，通过对面密度数据的分析可以实现对极片涂层内部气泡、隐裂、杂质等外观不可见瑕疵的有效检出；

（7）线阵式光电传感器可代替传统的电离室作为射线的探测接收器，用于扫描检测，并且具有更高的分辨率。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测***，其特征在于，包括射线源、线阵光电传感器和信号处理装置，所述线阵光电传感器包括呈阵列分布的n个传感单元；

空载状态下，所述射线源发射射线直接到达所述线阵光电传感器，所述阵列光电传感器输出n个初始射线电压并发送至所述信号处理装置；

将待检测极片置于所述射线源和所述线阵光电传感器之间，所述射线源发射射线穿透所述待检测极片到达所述线阵光电传感器，所述线阵光电传感器输出n个次级射线电压并发送至所述信号处理装置；

所述信号处理装置根据预先标定的极片的材料吸收系数、所述初始射线电压、次级射线电压以及待检测极片上材料的位置分布，计算获得待检测极片上的面密度分布数据。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述射线源为X射线源或者β射线源。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述线阵光电传感器包括多个感光二极管以及覆盖在所述感光二极管上的闪烁体，至少一个感光二极管及对应的闪烁体区域形成一个传感单元。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述待检测极片上的材料包括基底材料、陶瓷材料以及涂层材料；

将已知面密度的待标定极片材料放置于所述射线源和所述线阵光电传感器之间，所述射线源发射射线穿透待标定极片材料到达所述线阵光电传感器，所述线阵光电传感器输出标定电压至所述信号处理装置，所述信号处理装置根据所述标定电压、所述初始射线电压以及已知的面密度计算待标定极片材料的材料吸收系数。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述待检测极片上设置有极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区；

所述信号处理装置根据待检测极片上的面密度分布数据以及预设的边界阈值，识别所述极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的边界，根据所述边界，计算极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的横向像素点数量，根据线阵光电传感器的原始像元尺寸、射线源与待检测极片之间的物距、射线源与线阵光电传感器之间的像距计算图像像元尺寸，根据横向像素点数量以及图像像元尺寸，计算极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的实际宽度尺寸。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述图像像元尺寸根据如下公式进行计算：

；

；

其中，Q为图像像元尺寸，Q_原为原始像元尺寸，f为放大倍率，H₁为射线源与待检测极片之间的物距，H₂为射线源与线阵光电传感器之间的像距。

7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述信号处理装置根据所述面密度分布数据以及预设的面密度报警阈值，结合极耳留白区、陶瓷区、基材留白缝、涂布削薄区以及正常涂布区的实际宽度尺寸，识别异常区域并进行标记。

8.根据权利要求1-7任一所述的***，其特征在于，所述信号处理装置还用于将所述面密度分布数据进行RGB转换生成彩色热力图。

9.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述材料吸收系数根据如下公式进行计算：

；

其中，I_标为标定电压，I₀为初始射线电压，μ为材料吸收系数，M为面密度；

待检测极片的面密度根据如下公式进行计算：

；

其中，M’为待检测极片的面密度，μ为材料吸收系数，I₀为初始射线电压，I为次级射线电压。

10.一种应用于如权利要求1-9任一所述***的基于线阵光电传感器的锂电池极片面密度检测方法，其特征在于，包括：

空载状态下，所述射线源发射射线直接到达所述线阵光电传感器，所述阵列光电传感器输出n个初始射线电压并发送至所述信号处理装置；

将待检测极片置于所述射线源和所述线阵光电传感器之间，所述射线源发射射线穿透所述待检测极片到达所述线阵光电传感器，所述线阵光电传感器输出n个次级射线电压并发送至所述信号处理装置；

所述信号处理装置根据预先标定的极片的材料吸收系数、所述初始射线电压、次级射线电压以及待检测极片上材料的位置分布，计算获得待检测极片上的面密度分布数据。

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