CN115993104B - 一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法，配置一台标注设备，标注设备布置在测厚仪的下游，由伺服电机驱动；所述标注设备和测厚仪连接同一台纵向编码器，共用纵向编码信号；所述测厚仪在每一轮扫描结束后，如发现厚度超标缺陷，向所述标注设备发送一次标注信息，所述标注设备在接到标注设备发送的标注信息后，提前运行到厚度超限数据横向位置处，并与纵向编码器保持数据通信，当计数到厚度超限缺陷达到时，进行标注。本发明可以完成测厚仪扫描电池极片上厚度检测异常位置的喷码点定位，使喷码位置更加准确的同时减少产线上喷码机数量，达到减少电池极片材料的浪费和降低设备成本，同时降低电池极片厚度缺陷标记的漏标率。

Description

一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法

技术领域

本发明涉及一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法。

背景技术

在锂电池极片的涂敷生产和滚轧生产两个环节，需要测厚仪对锂电池极片进行实时在线厚度或者重量检测（所需设备为现有的面密度检测仪和激光测厚仪，一下统称为测厚仪），测厚仪在对电池极片连续扫描运行检测过程中，检测出电池极片厚度超过工艺允许范围的地方，需要通过关联的喷码机或者贴标机在电池极片上检测出超限的位置做出标记，以便于该批次电池极片到后工序中将标记部分位置电池极片剔除。

由于测厚仪工作原理得原因，测厚传感器以往复循环得扫描方式在电池极片上扫描，只有当探头单个扫描行程扫描结束后，测厚仪计算机才会给出该扫描位置的厚度数据，同时测厚仪程序中的告警监控逻辑判断出横幅数据中是否存在超限的数据，然后才会给出喷码信号指令，由于现场设备安装设计原因，一般测厚仪安装位置跟喷码机或者贴标机的安装位置相隔距离较远，通常距离在10米到80米不等，甚至有的产线距离更长，加之测厚仪判断出电池极片数据异常，给出喷码指令时，电池极片已经运行出相当长一截距离了，所以通常喷码机标记出来厚度异常的位置同电池极片实际检测出来厚度异常的位置相差较远，按照120米/分钟的产线速度和10米/分钟测厚仪扫描速度统计，最大标记偏差相差15米左右，因此对厂家原材料的浪费非常大。且目前几乎所有的产线上喷码机的配置都是，在测厚仪后端某一横向位置上，并列安装多台喷码机，以此来完成电池极片上不同横向位置上的喷码标记，此种配置方式在实际应用中无法完全覆盖到横向所有位置上的异常标记，因此存在漏标的风险，对最终产品带来严重安全隐患，且喷码机数量增多对成本的增加也非常明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于喷码或者打标机的标记定位方法，可以完成测厚仪扫描电池极片上厚度检测异常位置的喷码点定位，使喷码位置更加准确的同时减少产线上喷码机数量，达到减少电池极片材料的浪费和降低设备成本，同时降低电池极片厚度缺陷标记的漏标率。为此，本发明采用以下技术方案：

一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法，所述方法配置一台标注设备，所述标注设备为喷码机或者贴标机，以电池极片的输送方向为参考方向，所述标注设备布置在测厚仪的下游，由伺服电机驱动，能沿平行于测厚仪移动方向移动；

所述标注设备和测厚仪连接同一台纵向编码器，共用纵向编码信号；

所述测厚仪在每一轮扫描结束后，如发现厚度超标缺陷，向所述标注设备发送一次标注信息，所述标注信息包含厚度超限数据横向位置X1、厚度超限数据横向区间宽度l、标注设备或测厚仪运行方向以及喷码等待延时N，所述延时根据所述纵向编码器来计数；

所述标注设备在接到标注设备发送的标注信息后，提前运行到厚度超限数据横向位置X1处，并与纵向编码器保持数据通信，当计数到厚度超限缺陷达到时，进行标注。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：

当一轮的扫描中发现多处厚度超限缺陷时，所述标注设备首先移动到该轮发现的第一处厚度超限缺陷所对应的横向位置处，在等到该第一处厚度超限缺陷抵达并进行标注后，所述标注设备按照该轮的测厚仪运动方向和运动速度移动，而依次对其余厚度超限缺陷标注。

在对于一轮扫描中发现的厚度超限缺陷标注完成后，所述标注设备停在当前位置等待测厚仪下一次发送的标注信息，并按下一次标注信息中所包含的位置信息移动。

所述纵向编码器即为测厚仪所配置的纵向编码器。

所述测厚仪的对位零位与所述喷码机或者贴标机的对位零位在横向坐标上相同。

测厚仪传感器正向扫描检测中，标注设备等待延时N为：

其中，X₁为厚度超限缺陷横向位置，T为测厚仪到标注设备之间的纵向距离，V₁为产线电池极片运行速度，V₂为测厚仪传感器自身运行速度，p为纵向编码器的分辨率，L为测厚仪传感器每轮扫描的整个行程；

标注设备接受到标注指令后，标注设备控制器即刻开始根据报警序号开始首个纵向编码器计数，同时伺服电机将标注设备运行到横向位置为X₁处，等待纵向编码器计数到达N时，标注设备立即开始标注，伺服电机沿正向运行宽度l后结束标注，同时伺服电机停止运行，等待下一报警序号喷码指令；

测厚仪传感器反向扫描检测中，标注设备等待延时N为：

相较于正向扫描检测的方法，反向扫描检测的伺服电机沿反向运行宽度l后结束喷码，其余步骤均与正向扫描检测方法一致。

所述方法包括伺服对位调试，包括以下步骤：

（1）、将测厚仪传感器运行到产线极片上某一位置，记录测厚仪传感器当前横向位置A；

（2）、用标记工具，在测厚仪传感器运行方向的侧面中心位置，紧贴传感器外壳，在产线极片上做出醒目标记；

（3）、将产线极片运行起来，同时记录纵向编码器计数清零，然后一直牵引到后端标注设备安装位置处，也即所述标记在产线电池极片运行方向上与标注设备处于同一位置；

（4）、点动标注设备伺服驱动电机，将标注设备的标注工作头运行到极片的标记位置处，使标注工作头对齐标记位置，再次记录纵向编码器的编码统计数据，即测厚仪到标注设备之间纵向距离T对应的纵向编码数据；

（5）、记录标注设备伺服驱动电机位置B与前述测厚仪标记处的横向位置A，将标注设备伺服驱动电机位置B减去测厚仪传感器当前横向位置A，所得偏差记作C；

（6）、根据C值，修正标注设备伺服驱动电机的零位，使修正后，标注设备运行到标记位置处的标注设备横向位置D等于A；

（7）、将测厚仪到标注设备之间纵向距离T对应的纵向编码数据输入到测厚仪控制器中。

本方法通过测厚仪与喷码机关联同一纵向编码信号，按照本方法所提供的喷码指令以及喷码延时计算方式，可将喷码位置同实际厚度缺陷位置错位偏差缩小到毫米级别，极大地提升了喷码位置的准确性，避免漏标、误标的情况，同时达到了减少用户电池极片原材料报废的效果。并且，区别于现有的多台喷码机固定配置形式，采用本发明的方法，只需一台喷码机，达到了大幅降低设备成本的效果，通过伺服电机驱动喷码机与测厚仪传感器在整个产线横幅上可以同向运行，实际喷码可完全覆盖到整个电池极片横幅，提升了用户最终电池成品的安全率，并且控制简单。

附图说明

图1为实施本发明的方法的***示意图。

图2为实施本发明的方法的工作流程图。

图3为产线测厚仪扫描轨迹与本发明的喷码机配置示意图。其中，A1，电池极片；B1，喷码机；C1，喷码机横向移动的导轨。

图4为本发明定位方法的示意图。其中，D1，测厚仪传感器相对于产线电池极片运行的运行轨迹；E1，产线电池极片运行方向，其速度为V₁；F1，喷码机横向位置X₂；G1，测厚仪传感器自身运行路径，其速度为V₂；H1，测厚仪与喷码机驱动模组的对位0点。

图5为本发明定位方法在扫描仪正行区间的缺陷喷码定位示意图。其中，I1，测厚仪传感器正向运行时检测出极片上厚度超限的位置；J1、该轮最先检测到的厚度超限缺陷从被检测到至测厚仪该轮正向扫描结束时继续运行的纵向距离；K1、测厚仪运行轨迹，K2为测厚仪在电池极片上的扫描线及扫描方向，其中，实线为已扫描过的扫描线，虚线为将要扫描的扫描线；L1，喷码机与测厚仪之间的纵向距离。

图6为本发明定位方法在扫描仪反行区间的缺陷喷码定位示意图。其中，M1，测厚仪传感器反向运行时，最先检测到的极片上厚度超限的位置；P1、该轮最先检测到的厚度超限缺陷从被检测到至测厚仪该轮反向扫描结束时继续运行的纵向距离；Q1、测厚仪运行轨迹，Q2为测厚仪在电池极片上的扫描线及扫描方向，其中，实线为已扫描过的扫描线，虚线为将要扫描的扫描线；R1，喷码机与测厚仪之间的纵向距离。

具体实施方式

如图1、图3所示，实施本发明方法的***包括两个设备，分别是测厚仪设备和标注设备（本实施例为喷码机设备），测厚仪设备包含测厚仪传感器和测厚仪控制器；喷码机设备包含喷码机和喷码机控制器并配置伺服电机。本电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法通过在产线测厚仪工位后面（按电池极片运行方向的下游）设置一台由伺服电机驱动在横向直线导轨上（垂直于电池极片的运行方向）上来回运行的喷码机或者贴标机，在伺服电机的驱动下，该喷码机可以在横向导轨上移动，且移动范围覆盖整个电池极片的宽度。在产线走带方向上设有纵向编码器，用以将产品走带的距离转换成编码计数（单位为个脉冲），信号同步给测厚仪和喷码机电机控制***，电机可以被视为喷码机的一部分，其控制***被视为喷码机控制***的一部分。所述喷码机和测厚仪连接同一台纵向编码器，共用纵向编码信号；进一步地，对于产线升级的案例中，所述纵向编码器可以即为测厚仪本身所配置的纵向编码器，并再将其与喷码机电机控制***进行通信连接。

所述测厚仪在每一轮扫描结束后，如发现厚度超标缺陷，向所述标注设备发送一次标注信息。在实施中，可以仅在发现厚度超标缺陷时。在该轮扫描结束后发送标注信息，也可以在每轮扫描结束后，不论是否发现厚度超标缺陷，都向所述标准设备发送一次标注指令。所述轮是指跨越电池极片宽度的一次自起点至终点的单向扫描。所述发送的标注指令中，根据检测到的结果，可以只有一处需要标注，也可以是有多处需要标注，如有多处标注，包含各个厚度超限缺陷的横向位置数据X1、和各个厚度超限缺陷的横向区间宽度l。

所述标注设备在接到标注设备发送的标注指令后，提前运行到厚度超限缺陷横向位置X1处，并与纵向编码器保持数据通信，当标注设备的控制***计数到厚度超限缺陷达到时，进行标注，仅用一台标注设备即可实现纵向编码器精度级的标注。

当一轮的扫描中发现一处厚度超限缺陷时，所述标注设备移动到该轮发现的厚度超限缺陷（相当于第一处）所对应的横向位置处，在等到该第一处厚度超限缺陷抵达并进行标注后，所述标注设备停在当前位置等待测厚仪下一次发送的标注信息，并按下一次标注信息中所包含的位置信息移动。

当一轮的扫描中发现多处厚度超限缺陷时，所述标注设备首先移动到该轮发现的第一处厚度超限缺陷所对应的横向位置处，在等到该第一处厚度超限缺陷抵达并进行标注后，所述标注设备按照该轮的测厚仪运动方向和运动速度移动，而依次对其余厚度超限缺陷标注，由此，只需保持当前速度即可获得精准标注，而无需其它控制，整体方案更加可靠。

如图2所示，测厚仪运行过程中，传感器连续性扫描，测厚仪上位机根据厚度超限报警逻辑判断出厚度缺陷位置，测厚仪控制器将立即向喷码机控制器发出喷码指令信号，所发喷码指令包括测厚仪完整的一轮扫描行程内（也即图3扫描线箭头所示的从一侧到另一侧的一轮扫描，后续一轮为相反方向，也即从右向左的一轮扫描）所有的厚度缺陷信息，包含本轮指令序号，本轮检测运行方向，本轮扫描行程内的缺陷位置，每个缺陷位置的横向宽度，以及本轮首个厚度缺陷喷码延时，喷码机控制器根据接收到的喷码指令，按接收到指令的序号分别进行纵向编码器计数，同时喷码机伺服电机将喷码机驱动运行到对应指令序号中首个厚度缺陷的起始位置，等待喷码延时计数到达后，喷码机伺服电机即刻开始以测厚仪传感器运行的速度驱动喷码机按对应喷码指令方向运行，同时喷码机开始喷码，直到喷码伺服电机驱动喷码机运行距离到对应厚度缺陷宽度后喷码停止，若本轮运行中包含多个区域厚度缺陷，则喷码伺服电机将继续运行，直到完成本轮剩余厚度缺陷的全部喷码动作，完成后喷码机伺服电机停止，待机等待开始下一喷码指令序号。

如图3、图4所示，测厚仪和喷码机在横向上的零位H1是重合的，这可以极大地减少位移距离的计算量，且对一轮的检测结构有多处超限缺陷需要标注时，喷码机B1在第一处缺陷标注后的横向运行的方向与测厚仪传感器在该轮扫描运行的方向相同，传感器从零位向结束位运行的方向即为正向（图5中的从左至右），反之则为反向。测厚仪每轮检测扫描完成后，在运行方向切换同时刷新横幅检测数据，测厚仪传感器每轮扫描的整个行程为L，测厚仪扫描得到横幅数据，其中厚度超限缺陷的横向位置数据为X1，测厚仪到喷码机之间的纵向距离T，当测厚仪传感器在正向扫描过程中检测到产品厚度超限时，测厚仪控制器在该轮结束给出喷码指令，喷码指令包含厚度超限缺陷的横向位置数据X1、厚度超限缺陷的横向区间宽度l、喷码机运行方向以及喷码等待延时N（该延时计数方式根据纵向编码器来计数，如延时为5000个脉冲，则需等待纵向编码器运转到5000个脉冲），和报警序号k。根据实际情况分析，该测厚缺陷喷码定位方式包含两部分内容。

其一如图5所示：测厚仪传感器正向扫描检测中的厚度超限缺陷横向位置为X₁，喷码等待延时为N，

其中，X₁为厚度超限缺陷横向位置，T为测厚仪到标注设备之间的纵向距离，V₁为产线电池极片运行速度，V₂为测厚仪传感器自身运行速度，p为纵向编码器的分辨率，L为测厚仪传感器每轮扫描的整个行程。

喷码机接受到喷码指令后，喷码机控制器即刻开始根据报警序号开始首个纵向编码器计数，同时喷码机伺服电机将喷码机运行到横向位置为X₁处，等待纵向编码器计数到达N时，喷码机立即开始喷码，喷码机伺服电机沿正向运行宽度l后结束喷码，同时喷码机伺服电机停止运行，等待下一报警序号喷码指令。

其二如图6所示：测厚仪传感器反向扫描检测中的厚度缺陷位置为X₁，喷码等待延时为N,

喷码机接受到喷码指令后，喷码机控制器即刻开始根据报警序号开始首个开始纵向编码器计数，同时喷码机伺服电机将喷码机运行到位置为X₁处，等待纵向编码器计数到达N时，喷码机立即开始喷码，喷码机伺服电机沿反向运行宽度l后结束喷码，同时喷码机伺服电机停止运行，等待下一报警序号喷码指令。

在实施时，现场完成测厚仪和喷码机***的安装，喷码机和测厚仪的安装方向需要保持一致，即两者的正向运行同向，将纵向走带编码器信号接入测厚仪和喷码机控制***，至此安装工作完成。伺服对位调试步骤：

（1）、将测厚仪传感器运行到产线极片上某一位置，记录测厚仪传感器当前横向位置A。

（2）、用马克笔或其他标记工具，在测厚仪传感器运行方向的侧面中心位置，紧贴传感器外壳，在产线极片上做出醒目标记。

（3）、将产线极片A1运行起来，同时记录纵向编码器计数清零，然后一直牵引到后端喷码机安装位置处，也即所述标记在产线电池极片运行方向上（纵向）与喷码机处于同一位置。

（4）、点动喷码机伺服驱动电机，将喷码机的喷码头运行到极片的标记位置处，使喷码头对齐标记位置，再次记录纵向编码器的编码统计数据，即测厚仪到标注设备之间纵向距离T对应的纵向编码数据。

（5）、记录喷码机伺服电机位置B，与前述测厚仪标记处的横向位置A做差(B-A），所得偏差记作C。

（6）、根据C值，修正喷码机伺服电机的0位，使修正后，喷码机运行到上面标记位置处的喷码机横向位置D等于A。

（7）、将测厚仪到标注设备之间纵向距离T对应的纵向编码数据输入到测厚仪控制器中。

至此完成该产线上测厚仪同喷码机的伺服对位调试。

完成安装调试后，可进行相关实际工作，下面例举最复杂的一种现场情况说明：

当产线开启生产后，测厚仪（传感器）连续循环往复运行，在某一任意时刻，测厚仪检测出一轮正行（图5所示，从左至右扫描）横幅厚度数据中有三个区域厚度数据超限，超限区域位置分别是40mm-180mm，340mm-560mm，600mm-820mm三个区域，测厚仪控制器在计算出横幅数据后立即向喷码机控制器发出喷码指令，该指令内容解读后为“告警序号1，喷码正行，首段喷码延时N1，共包含3个区域超限，第1个区域起点位40mm宽度为140mm，第2个区域起点为340mm宽度为220mm，第3个区域起点为600mm宽度为220mm，”喷码机控制器收到测厚仪控制器发送的喷码指令后，立即开始纵向编码计数，同时喷码机伺服电机将喷码机运行到40mm位置上静止等待，且紧接着测厚仪传感器反向运行（图6所示，从右至左扫描）所得横幅数据中亦有一个区域厚度超限，超限区域位置为700mm-900mm区域，测厚仪控制器立即再次发出喷码指令，该指令内容解读后为“告警序号2，喷码反行，首段喷码延时N2，共包含1个区域超限，第1个区域起点位900mm宽度为200mm，”喷码机控制器收到喷码指令后，立即同步开始告警序号2的纵向编码计数，当喷码控制器所计告警序号1的编码到达N1时，喷码机伺服电机立即开始正向连续运行，同时喷码机喷头开始对产线极片进行喷码标记，喷码机伺服电机一直持续运行到820mm位置处，喷码机喷头在180mm处中断喷码，在340mm再次开始喷码，在560mm处再次中断喷码，在600mm处再次开始喷码，在820mm处结束喷码，至此完成告警指令1的喷码命令，紧接着喷码机伺服电机运行到900mm位置处等待，直到喷码控制器所计告警序号2的编码到达N2时，喷码伺服电机开始反向运行，同时喷码机喷头开始对产线极片进行喷码标记，喷码机伺服电机一直持续运行到700mm位置处，喷码机喷头停止喷码，喷码机伺服电机停止待命，等待下一条喷码指令。

以上即为现场最复杂的喷码情况，具体验证喷码准确性的方式，可将收卷后的电池极片割断，手动裁下喷码位置的电池极片，人工打样进行称重验证即刻。

以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法，其特征在于所述方法配置一台标注设备，所述标注设备为喷码机或者贴标机，以电池极片的输送方向为参考方向，所述标注设备布置在测厚仪的下游，由伺服电机驱动，能沿平行于测厚仪移动方向移动；

所述标注设备和测厚仪连接同一台纵向编码器，共用纵向编码信号；所述纵向编码器即为测厚仪所配置的纵向编码器；

所述测厚仪在每一轮扫描结束后，如发现厚度超标缺陷，向所述标注设备发送一次标注指令，所述标注指令包含厚度超限缺陷的横向位置X1、厚度超限缺陷的横向区间宽度l、标注设备运行方向以及标注等待延时N，所述延时根据所述纵向编码器来计数；

所述标注设备在接到测厚仪发送的标注指令后，提前运行到厚度超限缺陷的横向位置X1处，并与纵向编码器保持数据通信，当计数到厚度超限缺陷达到时，进行标注；

当一轮的扫描中发现多处厚度超限缺陷时，所述标注设备首先移动到该轮发现的第一处厚度超限缺陷所对应的横向位置处，在等到该第一处厚度超限缺陷抵达并进行标注后，所述标注设备按照该轮的测厚仪运动方向和运动速度移动，而依次对其余厚度超限缺陷标注；

测厚仪传感器正向扫描检测中，标注设备等待延时N为：

其中，X₁为厚度超限缺陷横向位置，T为测厚仪到标注设备之间的纵向距离，V₁为产线电池极片运行速度，V₂为测厚仪传感器自身运行速度，p为纵向编码器的分辨率，L为测厚仪传感器每轮扫描的整个行程；

标注设备接受到标注指令后，标注设备控制器即刻开始根据报警序号开始首个纵向编码器计数，同时伺服电机将标注设备运行到横向位置为X₁处，等待纵向编码器计数到达N时，标注设备立即开始标注，伺服电机沿正向运行横向区间宽度l后结束标注，同时伺服电机停止运行，等待下一报警序号喷码指令；

测厚仪传感器反向扫描检测中，标注设备等待延时N为：

标注设备接受到标注指令后，标注设备控制器即刻开始根据报警序号开始首个开始纵向编码器计数，同时伺服电机将标注设备运行到位置为X₁处，等待纵向编码器计数到达N时，标注设备立即开始标注，伺服电机沿反向运行横向区间宽度l后结束喷码，同时伺服电机停止运行，等待下一报警序号喷码指令。

2.如权利要求1所述的一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法，其特征在于在对于一轮扫描中发现的厚度超限缺陷标注完成后，所述标注设备停在当前位置等待测厚仪下一次发送的标注信息，并按下一次标注信息中所包含的位置信息移动。

3.如权利要求1所述的一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法，其特征在于所述测厚仪的对位零位与所述喷码机或者贴标机的对位零位在横向坐标上相同。

4.如权利要求1所述的一种新能源电池极片产线测厚缺陷喷码定位方法，其特征在于所述方法包括伺服对位调试，包括以下步骤：

(1)、将测厚仪传感器运行到产线极片上某一位置，记录测厚仪传感器当前横向位置A；

(2)、用标记工具，在测厚仪传感器运行方向，紧贴传感器外壳，在产线极片的侧面中心位置上做出醒目标记；

(3)、将产线极片运行起来，同时记录纵向编码器计数清零，然后一直牵引到后端标注设备安装位置处，也即所述标记在产线电池极片运行方向上与标注设备处于同一位置；

(4)、点动标注设备伺服驱动电机，将标注设备的标注工作头运行到极片的标记位置处，使标注工作头对齐标记位置，再次记录纵向编码器的编码统计数据T，即标注工作头与测厚仪传感器之间的纵向距离对应的编码数；

(5)、记录标注设备伺服驱动电机位置B，与前述测厚仪标记处的横向位置A做差(B-A)，所得偏差记作C；

(6)、根据C值，修正标注设备伺服驱动电机的零位，使修正后，标注设备运行到标记位置处的标注设备横向位置D等于A；

(7)、将测厚仪到标注设备之间纵向距离T对应的纵向编码数据输入到测厚仪控制器中。

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