專利名稱：一種鋰離子電池極片在線檢測分級裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池極片的檢測裝置和方法，具體涉及一種鋰離子電池極片外觀質(zhì)量在線檢測分級的裝置與方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池具有比能量高、電壓高、循環(huán)壽命長、存儲時間長等優(yōu)點(diǎn)，不僅廣泛的應(yīng)用于手機(jī)、MP3、MP4、手提電腦等便攜式電子設(shè)備上，而且也廣泛應(yīng)用于電動自行車、電動汽車、油電混合車、航天等大中型的電動設(shè)備上，因此對鋰離子電池的性能要求也越來越
尚ο電極極片是鋰離子電池的核心部件和重要組成部分，涂敷后的電極極片的質(zhì)量將直接決定鋰離子電池的性能。如果極片有折痕、損傷、漏印或破損等外觀缺陷，就會使鋰離子電池存在存儲時間短、自放電高、循環(huán)壽命短、電壓低等質(zhì)量問題。因此，對涂敷后的電極極片的外觀質(zhì)量檢測非常重要。目前，為了保證鋰離子電池極片的質(zhì)量，生產(chǎn)廠家一般都采用人工肉眼識別的方式，這種檢測方式不但勞動強(qiáng)度高、勞動成本大，而且受檢測人員的視覺疲勞、勞動慣性、甚至技術(shù)水平的影響，從而導(dǎo)致漏檢和誤檢現(xiàn)象的發(fā)生。另外，現(xiàn)有的一些鋰離子電池極片檢測技術(shù)，中國專利申請?zhí)枮?00910106121. 3公開了一種名稱為“鋰離子電池極片C⑶在線檢測系統(tǒng)和方法”的鋰離子電池極片檢測系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)包括用于采集鋰離子電池極片圖像數(shù)據(jù)的CCD攝像模塊和與所述CCD攝像模塊連接的處理模塊，用于接收和處理所述圖像數(shù)據(jù)，并至少判斷鋰離子電池極片的膠紙或極耳位置是否滿足預(yù)先設(shè)定，但是這種檢測系統(tǒng)只對鋰電池極片上膠紙和極耳的位置進(jìn)行檢測，不能解決由于極片折痕、損傷、漏印或破損等外觀缺陷引起的鋰離子電池的質(zhì)量問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池極片在線檢測分級裝置，以解決現(xiàn)有檢測裝置只對鋰電池極片上膠紙和極耳的位置進(jìn)行檢測，不能檢測由于極片折痕、損傷、漏印或破損等外觀缺陷引起的鋰離子電池質(zhì)量的問題，同時提供一種利用該在線檢測分級裝置進(jìn)行檢測的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的鋰離子電池極片在線檢測分級裝置的技術(shù)方案如下一種鋰離子電池極片在線檢測分級裝置，包括
極片傳送裝置，用于傳送鋰離子電池極片通過視覺識別裝置的拍攝視野； 視覺識別裝置，包括正面識別裝置和反面識別裝置，正面識別裝置和反面識別裝置分別位于極片翻轉(zhuǎn)裝置的兩側(cè)，用于極片的正、反面圖像采集及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
極片翻轉(zhuǎn)裝置，與極片的正面識別裝置控制連接，根據(jù)極片正面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片翻轉(zhuǎn)裝置對待測極片是否翻轉(zhuǎn)；
極片分級裝置，位于反面識別裝置后方，并與反面識別裝置控制連接，根據(jù)極片反面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片分級裝置對待測極片進(jìn)行合格品或不合格品的分級處理。所述正面識別裝置和反面識別裝置均包括控制顯示模塊及與其控制連接的CCD 攝像模塊和識別接近開關(guān)，所述識別接近開關(guān)用于采集極片的位置信號，CXD攝像模塊位于極片傳送裝置的正上方；控制顯示模塊包括主控箱和與其控制連接的顯示器，主控箱與對應(yīng)的CXD攝像模塊和識別接近開關(guān)控制相連；所述CXD攝像模塊包括CXD攝像機(jī)和光照箱， 光照箱內(nèi)設(shè)有LED面光源，用于給電極極片表面產(chǎn)生均勻的漫反射光。所述極片翻轉(zhuǎn)裝置包括翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)和翻轉(zhuǎn)膠梯，所述翻轉(zhuǎn)膠梯位于極片傳送裝置的正上方；翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)用于采集極片的位置信號；所述翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)和翻轉(zhuǎn)膠梯均與正面識別裝置的主控箱控制連接。所述極片分級裝置包括分級接近開關(guān)、機(jī)械手臂和極片料盒，分級接近開關(guān)用于采集極片的位置信號；所述分級接近開關(guān)和機(jī)械手臂均與反面識別裝置的主控箱控制連接；所述極片料盒包括合格品料盒和不合格品料盒，且均位于機(jī)械手臂的工作區(qū)域內(nèi)。所述主控箱由DSP模塊、CPLD模塊和ARM模塊三部分組成，所述DSP模塊用于視頻采集和圖像處理算法運(yùn)算，CPLD模塊進(jìn)行圖像及檢測結(jié)果信息顯示，ARM模塊用于作為復(fù)雜事件的處理和控制。本發(fā)明提供的鋰離子電池極片在線檢測分級方法的技術(shù)方案如下一種鋰離子電池極片在線檢測分級裝置的檢測分級方法，包括如下步驟
(1)極片通過極片傳送裝置向前自動成單列輸送，保證在通過視覺識別裝置時極片能逐片呈現(xiàn)給識別裝置；
(2)待測極片到達(dá)正面識別裝置檢測區(qū)域時，正面識別裝置對極片的正面進(jìn)行圖像采集，并對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
(3)在極片到達(dá)翻轉(zhuǎn)裝置區(qū)域時，極片翻轉(zhuǎn)裝置根據(jù)極片正面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片翻轉(zhuǎn)裝置對待測極片是否翻轉(zhuǎn)；
(4)待測極片到達(dá)反面識別裝置檢測區(qū)域時，反面識別裝置對極片的反面進(jìn)行圖像采集，并對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
(5)當(dāng)極片到達(dá)極片分級裝置區(qū)域時，極片分級裝置根據(jù)極片反面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片分級裝置對待測極片進(jìn)行合格品或不合格品的分級處理。待測極片進(jìn)行正面識別的過程待測極片到達(dá)正面識別裝置檢測區(qū)域時，
正面識別接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給正面識別裝置的主控箱； 正面識別裝置主控箱發(fā)出圖像采集信號，安裝在傳送裝置正上方的CXD攝像模塊根據(jù)圖像采集信號對每個極片的正面采集圖像；正面拍攝完后，主控箱分別對所采集的正面極片圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成極片正面表面缺陷的檢測與識別，并將結(jié)果送入顯示器進(jìn)行顯
示ο待測極片在到達(dá)翻轉(zhuǎn)裝置區(qū)域時，翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給正面識別裝置的主控箱；主控箱的ARM模塊根據(jù)極片正面表面缺陷的檢測與識別結(jié)果發(fā)出是否翻轉(zhuǎn)指令若結(jié)果判斷為不正常，則不發(fā)出翻轉(zhuǎn)指令；若結(jié)果判斷為正常，則發(fā)出翻轉(zhuǎn)指令，控制翻轉(zhuǎn)膠梯對極片進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。待測極片進(jìn)行反面識別的過程待測極片到達(dá)反面識別裝置檢測區(qū)域時，反面識別接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給反面識別裝置的主控箱；反面識別裝置主控箱發(fā)出圖像采集信號，安裝在傳送裝置正上方的CCD攝像模塊根據(jù)圖像采集信號對每個極片的反面采集圖像；反面拍攝完后，主控箱分別對所采集的反面極片圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成極片正面表面缺陷的檢測與識別，并將結(jié)果送入顯示器進(jìn)行顯示。當(dāng)待測極片到達(dá)極片分級裝置區(qū)域時，分級接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給反面識別裝置主控箱，根據(jù)主控箱發(fā)出的分級信號控制機(jī)械手臂，有效地把合格品或不合格品分別放入對應(yīng)料盒中。本發(fā)明的鋰離子電池極片在線檢測分級裝置通過嵌入式視覺識別裝置采集鋰離子電池極片的圖像數(shù)據(jù)，通過對圖像數(shù)據(jù)的分析處理判斷極片的外觀質(zhì)量是否滿足要求， 從而控制翻轉(zhuǎn)部分和分級部分的動作實(shí)現(xiàn)電極極片的實(shí)時在線雙面檢測與分級。與傳統(tǒng)的采用人工檢測方式相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)檢測速度快。通常1秒內(nèi)可以完成一個電極極片的正反兩面檢測，提高了生產(chǎn)效率，而如果人工檢測，則需要花費(fèi)較長時間；(2)檢測精度高采用嵌入式視覺檢測技術(shù)，不但精度高而且穩(wěn)定，檢測結(jié)果具有高度一致性；(3) 運(yùn)行時間長檢測系統(tǒng)可以M小時不間斷運(yùn)行，提高了生產(chǎn)力，節(jié)省了人力成本；(4)可以實(shí)現(xiàn)在線檢測，不僅實(shí)現(xiàn)了電極極片的在線檢測，而且減少了人工過程的干擾，提高了生產(chǎn)率。


圖1是本發(fā)明鋰離子電池極片在線檢測分級裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明鋰離子電池極片在線檢測分級方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明的鋰離子電池極片在線檢測分級裝置和方法做進(jìn)一步介紹。如圖1所示為本發(fā)明鋰離子電池極片在線檢測分級裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，該裝置包括極片傳送裝置，用于將鋰離子電池極片傳送通過視覺識別裝置的拍攝視野； 視覺識別裝置，包括正面識別裝置和反面識別裝置，正面識別裝置和反面識別裝置分別位于極片翻轉(zhuǎn)裝置的兩側(cè)，分別用于極片的正、反面圖像采集及對圖像數(shù)據(jù)的處理；極片翻轉(zhuǎn)裝置，與極片的正面識別裝置控制連接，根據(jù)極片正面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片翻轉(zhuǎn)裝置對待測極片是否翻轉(zhuǎn)；極片分級裝置，位于反面識別裝置后方，并與反面識別裝置控制連接，根據(jù)極片反面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片分級裝置對待測極片進(jìn)行合格或不合格的分級處理。本實(shí)施例中的正面識別裝置安裝在極片傳送裝置輸送鏈7前端的上方，極片翻轉(zhuǎn)裝置6安裝在輸送鏈7中間部位的上方，用于極片反面檢測的反面識別裝置安裝在輸送鏈7 后端的上方，極片分級部分安裝在輸送部分后端的輸送鏈側(cè)方。輸送鏈7主要用于將鋰離子電池極片輸送到嵌入式視覺識別部分CXD攝像機(jī)4和10的拍攝視野，并通過極片翻轉(zhuǎn)裝置的翻轉(zhuǎn)膠梯6，最后到達(dá)極片分級裝置的機(jī)械手臂12位置處，由機(jī)械手臂12完成極片的分級動作。嵌入式視覺識別部分是本發(fā)明的核心部分，包括正面識別裝置和反面識別裝置，分別對鋰離子電池極片的正反兩面進(jìn)行檢測。正面識別裝置和反面識別裝置均包括控制顯示模塊及與其控制連接的CXD攝像模塊和識別接近開關(guān)，識別接近開關(guān)用于采集極片極片的位置信號(本實(shí)施例中的接近開關(guān)安裝于傳送裝置的側(cè)方)，CCD攝像模塊位于極片傳送裝置的正上方；控制顯示模塊包括主控箱和與其控制連接的顯示器，主控箱與對應(yīng)的CCD 攝像模塊和識別接近開關(guān)控制相連。主控箱由DSP模塊、CPLD模塊和ARM模塊三部分組成，所述DSP模塊用于視頻采集和圖像處理算法運(yùn)算，CPLD模塊進(jìn)行圖像及檢測結(jié)果信息顯示，ARM模塊用于作為復(fù)雜事件的處理和控制。正面識別裝置主要由CXD攝像機(jī)4、光照箱3，正面識別接近開關(guān)2、嵌入式主控箱 17和工業(yè)顯示器18連接而成，光照箱3安裝在輸送鏈7的上面，里面安置有LED面光源， 用于給電極極片1表面產(chǎn)生均勻的漫反射光。CCD攝像機(jī)4安裝光照箱3內(nèi)，并垂直安裝在輸送鏈7的正上方，經(jīng)線路與嵌入式主控箱17相連，用于拍攝電極極片的圖像。正面識別接近開關(guān)2安裝在傳送裝置的側(cè)方，通過線路與嵌入式主控箱17相連，用于檢測鋰離子電池極片的行進(jìn)位置并在其到達(dá)預(yù)定拍攝位置時通知主控箱17的DSP模塊，控制CCD攝像機(jī)4和光照箱3采集圖像。嵌入式主控箱17是嵌入式視覺識別的核心部分，主要由DSP模塊、CPLD模塊和ARM模塊三部分組成，它與CXD攝像機(jī)4、翻轉(zhuǎn)膠梯6、正面識別接近開關(guān)2 和翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)5以及工業(yè)顯示器18相連，用于完成圖像采集、圖像分析處理、各種輸入輸出控制及人機(jī)界面顯示控制等功能。工業(yè)顯示器18與主控箱17相連，用于顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，鋰電膠片數(shù)量、良品率等相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息。反面識別裝置主要由CXD攝像機(jī)10、光照箱9、反面識別接近開關(guān)8、嵌入式主控箱 15和工業(yè)顯示器16連接而成。光照箱9安裝在傳送鏈7的上面，用于給電極極片1表面產(chǎn)生均勻的漫反射光。CXD攝像機(jī)10安裝光照箱9內(nèi)，經(jīng)線路與嵌入式主控箱15相連，用于拍攝電極極片的圖像。反面識別接近開關(guān)8安裝在輸送裝置的側(cè)方，通過線路與嵌入式主控箱15相連，用于檢測鋰離子電池極片的行進(jìn)位置并在其到達(dá)預(yù)定拍攝位置時通知主控箱15的DSP模塊，控制CXD攝像機(jī)10和光照箱9采集圖像。嵌入式主控箱15與CXD攝像機(jī)10、分級部分的機(jī)械手臂12、反面識別接近開關(guān)8、分級接近開關(guān)11以及工業(yè)顯示器16 相連，用于完成圖像采集、圖像分析處理、各種輸入輸出控制及人機(jī)界面顯示控制等功能。 工業(yè)顯示器16與主控箱15相連，用于顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，鋰電膠片數(shù)量、良品率等相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息。 極片翻轉(zhuǎn)裝置用于將鋰離子電池極片正反面翻面，從而保證對電極極片的正反面進(jìn)行拍攝，包括翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)5和翻轉(zhuǎn)膠梯6，翻轉(zhuǎn)膠梯位于傳送鏈7的正上方；翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)用于采集極片位置信號，本實(shí)施例中翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)5設(shè)于傳送鏈7的側(cè)方，并位于翻轉(zhuǎn)膠梯6的前方，兩者均通過線路與嵌入式主控箱17相連。翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)5用于檢測鋰離子電池極片的行進(jìn)位置并在其到達(dá)預(yù)定翻轉(zhuǎn)位置時通知嵌入式主控箱17，由主控箱17的ARM 模塊根據(jù)正面視覺識別部分結(jié)果發(fā)出控制信號，控制翻轉(zhuǎn)膠梯6實(shí)現(xiàn)極片的翻面功能。極片分級裝置用于有效地把合格品或不合格品分別放入對應(yīng)極片料盒中，包括分級接近開關(guān)11、機(jī)械手臂12和合格品料盒13、不合格品料盒14，極片料盒均位于機(jī)械手臂的工作區(qū)域內(nèi)。分級接近開關(guān)用于采集極片位置信號，本實(shí)施例中分級接近開關(guān)11設(shè)于傳送鏈7的側(cè)方，用于檢測鋰離子電池極片的行進(jìn)位置并在其到達(dá)預(yù)定分級位置時通知嵌入式主控箱15，由主控箱15的ARM模擬根據(jù)反面視覺識別部分結(jié)果發(fā)出控制信號，控制機(jī)械手臂12將電極極片放到 相應(yīng)的料盒13或14中，從而實(shí)現(xiàn)極片的分級功能。工作時，極片1在電極極片輸送部分上有序排列并隨著輸送鏈7前進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)正面識別裝置區(qū)域時，觸動正面識別裝置的正面識別接近開關(guān)2，正面識別接近開關(guān)2采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給的嵌入式主控箱17，主控箱17的DSP模塊發(fā)出圖像采集信號，安裝在輸送鏈7正上方的CCD攝像部分4根據(jù)圖像采集信號對每個極片的正面采集圖像。拍攝完后，嵌入式主控箱17的DSP模塊對所采集極片圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成極片正面表面缺陷的檢測與識別，并將結(jié)果通過嵌入式主控箱17的CPLD模塊送入機(jī)界面工業(yè)顯示器18進(jìn)行顯示，同時發(fā)出翻轉(zhuǎn)指令給嵌入式主控箱17的ARM模塊。在極片到達(dá)翻轉(zhuǎn)部分時，翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)5將極片位置發(fā)送給嵌入式主控箱17，嵌入式主控箱17的ARM模塊發(fā)出翻轉(zhuǎn)指令控制翻轉(zhuǎn)膠梯6對極片進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。當(dāng)極片到達(dá)反面識別裝置時，觸動反面識別接近開關(guān)8，反面識別接近開關(guān)8采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給嵌入式主控箱15，嵌入式主控箱15的DSP模塊發(fā)出圖像采集信號，安裝在輸送鏈7正上方的CXD攝像部分10根據(jù)嵌入式主控箱15的DSP模塊的圖像采集信號對每個極片的反面采集圖像。拍攝完后，嵌入式主控箱15的DSP模塊對所采集極片圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成極片反面表面缺陷的檢測與識別，并將結(jié)果通過嵌入式主控箱15的CPLD模塊送入機(jī)界面工業(yè)顯示器16進(jìn)行顯示，同時發(fā)出消息給嵌入式主控箱15的ARM模塊。當(dāng)極片1到達(dá)分級部分時， 觸動視覺識別部分的分級接近開關(guān)11，分級接近開關(guān)11采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給嵌入式主控箱15，嵌入式主控箱15的ARM模塊發(fā)出的分級信號控制機(jī)械手臂12，有效地把合格品及不合格品分別放入對應(yīng)的料盒13或14中。本發(fā)明主控箱的DSP模塊由ADI公司推出的新一代的Blackfin 531數(shù)字信號處理器(DSP)為核心，用來實(shí)現(xiàn)視頻采集及圖像處理運(yùn)算。CPLD模塊采用Altera公司的高性能低價(jià)格MAXII系列的EPM570T144C8，負(fù)責(zé)VGA的顯示驅(qū)動及檢測結(jié)果顯示。Blackfin 531通過總線與CPLD相連，并把顯示緩沖數(shù)據(jù)寫到CPLD擴(kuò)展的顯示緩沖器，以達(dá)到實(shí)時顯示的目的。ARM模塊以LPC2136為核心，用于各種復(fù)雜事件的處理和控制。ARM通過UART 接口，與Blackfin 531進(jìn)行命令及數(shù)據(jù)交互，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時事件控制及檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)和遠(yuǎn)程傳輸。如圖2所示為本發(fā)明鋰離子電池極片在線檢測分級方法的流程圖，包括如下步驟
(1)極片通過傳送裝置向前自動成單列以1個/秒的速度隨輸送鏈高速輸送，保證在通過嵌入式視覺識別裝置時極片能逐片呈現(xiàn)給識別裝置；
(2)待測極片到達(dá)正面識別裝置檢測區(qū)域時，觸動正面識別接近開關(guān)，正面識別接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給正面識別裝置的主控箱；
(3)正面識別裝置主控箱發(fā)出圖像采集信號，安裝在傳送裝置正上方的CCD攝像模塊根據(jù)圖像采集信號對每個極片的正面采集圖像；
(4)正面拍攝完后，主控箱分別對所采集的正面極片圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成極片正面表面缺陷的檢測與識別，并將結(jié)果送入顯示器進(jìn)行顯示；
(5)在極片到達(dá)翻轉(zhuǎn)裝置區(qū)域時，翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給正面識別裝置的主控箱；主控箱的ARM模塊根據(jù)極片正面表面缺陷的檢測與識別結(jié)果發(fā)出是否翻轉(zhuǎn)指令若結(jié)果判斷為不正常，則不發(fā)出翻轉(zhuǎn)指令；若結(jié)果判斷為正常，則發(fā)出翻轉(zhuǎn)指令，控制翻轉(zhuǎn)膠梯對極片進(jìn)行翻轉(zhuǎn)；
(6)待測極片到達(dá)反面識別裝置檢測區(qū)域時，觸動反面識別接近開關(guān)，反面識別接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給反面識別裝置的主控箱；
(7)反面識別裝置主控箱發(fā)出圖像采集信號，安裝在傳送裝置正上方的CCD攝像模塊根據(jù)圖像采集信號對每個極片的反面采集圖像；
(8)反面拍攝完后，主控箱分別對所采集的反面極片圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成極片反面表面缺陷的檢測與識別，并將結(jié)果送入顯示器進(jìn)行顯示；
(9)當(dāng)極片到達(dá)極片分級裝置區(qū)域時，觸動分級接近開關(guān)，分級接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給反面識別裝置主控箱，根據(jù)主控箱發(fā)出的分級信號控制機(jī)械手臂 ，有效地把合格品或不合格品分別放入對應(yīng)料盒中。序列圖像處理包括每一幅圖像的獲取、濾波、二值化、分割、膨脹等，并對提取的極片圖像特征參數(shù)進(jìn)行分析和識別，保證識別精度在99%以上。另外，CXD攝像模塊中光照箱的LED光源應(yīng)針對不同的極片進(jìn)行位置調(diào)整，選取合適的空間位置，使攝像機(jī)視場內(nèi)的光照均勻一致；CXD攝像機(jī)在光照箱中的位置也應(yīng)根據(jù)極片進(jìn)行調(diào)整，使攝像機(jī)可以獲得極片清晰、完整的圖像。本發(fā)明通過嵌入式視覺識別裝置采集鋰離子電池極片的圖像數(shù)據(jù)，通過對圖像數(shù)據(jù)的分析處理判斷極片的外觀質(zhì)量是否滿足要求，從而控制翻轉(zhuǎn)部分和分級部分的動作實(shí)現(xiàn)電極極片的實(shí)時在線雙面檢測與分級。與傳統(tǒng)的采用人工檢測方式相比，本發(fā)明的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在
(1)檢測速度快。通常1秒內(nèi)可以完成一個電極極片的正反兩面檢測，提高了生產(chǎn)效率。而如果人工檢測，則需要花費(fèi)較長時間。(2)檢測精度高。由于受檢測人員的視覺疲勞、勞動慣性、甚至技術(shù)水平的影響，人工檢測產(chǎn)生的誤差較大，從而導(dǎo)致漏檢和誤檢現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明采用嵌入式視覺檢測技術(shù)，不但精度高而且穩(wěn)定，檢測結(jié)果具有高度一致性。(3)運(yùn)行時間長。檢測系統(tǒng)可以24小時不間斷運(yùn)行，提高了生產(chǎn)力，節(jié)省了人力成本。(4)可以實(shí)現(xiàn)在線檢測。目前的檢測都是人工離線檢測，檢測過程中，可能會對電池極片造成損傷，增加不合格品率。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了電極極片的在線檢測，而且減少了人工過程的干擾，提高了生產(chǎn)率。本發(fā)明的各接近開關(guān)也可以采用側(cè)方設(shè)置的光電觸發(fā)傳感器；另外，實(shí)施例中各接近開關(guān)均位于極片傳送裝置的側(cè)方，也可以安裝于傳送裝置的下方，也就是說在接近開關(guān)可采集信號的區(qū)域內(nèi)均可。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，是對本發(fā)明的進(jìn)一步解釋說明，然其并不能用以限定本發(fā)明的范圍，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上所作的進(jìn)一步的改進(jìn)和變化，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池極片在線檢測分級裝置，其特征在于，包括極片傳送裝置，用于將鋰離子電池極片傳送通過視覺識別裝置的拍攝視野；視覺識別裝置，包括正面識別裝置和反面識別裝置，正面識別裝置和反面識別裝置分別位于極片翻轉(zhuǎn)裝置的兩側(cè)，用于極片的正、反面圖像采集及圖像數(shù)據(jù)的處理；極片翻轉(zhuǎn)裝置，與極片的正面識別裝置控制連接，根據(jù)極片正面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片翻轉(zhuǎn)裝置對待測極片是否翻轉(zhuǎn)；極片分級裝置，位于反面識別裝置后方，并與反面識別裝置控制連接，根據(jù)極片反面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片分級裝置對待測極片進(jìn)行合格品或不合格品的分級處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池極片在線檢測分級裝置，其特征在于所述正面識別裝置和反面識別裝置均包括控制顯示模塊及與其控制連接的CCD攝像模塊和識別接近開關(guān)，所述識別接近開關(guān)用于采集極片的位置信號，CCD攝像模塊位于極片傳送裝置的正上方；控制顯示模塊包括主控箱和與其控制連接的顯示器，主控箱與對應(yīng)的CXD攝像模塊和識別接近開關(guān)控制相連；所述CXD攝像模塊包括CXD攝像機(jī)和光照箱，光照箱內(nèi)設(shè)有LED 面光源，用于給電極極片表面產(chǎn)生均勻的漫反射光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池極片在線檢測分級裝置，其特征在于所述極片翻轉(zhuǎn)裝置包括翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)和翻轉(zhuǎn)膠梯，所述翻轉(zhuǎn)膠梯位于極片傳送裝置的正上方；翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)用于采集極片的位置信號；所述翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)和翻轉(zhuǎn)膠梯均與正面識別裝置的主控箱控制連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池極片在線檢測分級裝置，其特征在于所述極片分級裝置包括分級接近開關(guān)、機(jī)械手臂和極片料盒，分級接近開關(guān)用于采集極片的位置信號；所述分級接近開關(guān)和機(jī)械手臂均與反面識別裝置的主控箱控制連接；所述極片料盒包括合格品料盒和不合格品料盒，且均位于機(jī)械手臂的工作區(qū)域內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4任意一項(xiàng)所述的鋰離子電池極片在線檢測分級裝置，其特征在于所述主控箱由DSP模塊、CPLD模塊和ARM模塊三部分組成，所述DSP模塊用于視頻采集和圖像處理算法運(yùn)算，CPLD模塊進(jìn)行圖像及檢測結(jié)果信息顯示，ARM模塊用于復(fù)雜事件的處理和控制。
6.一種如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池極片在線檢測分級裝置的檢測分級方法，其特征在于，包括如下步驟(1)極片通過極片傳送裝置向前自動成單列輸送，保證在通過視覺識別裝置時極片能逐片呈現(xiàn)給識別裝置；(2)待測極片到達(dá)正面識別裝置檢測區(qū)域時，正面識別裝置對極片的正面進(jìn)行圖像采集，并對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；(3)在極片到達(dá)翻轉(zhuǎn)裝置區(qū)域時，極片翻轉(zhuǎn)裝置根據(jù)極片正面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片翻轉(zhuǎn)裝置對待測極片是否翻轉(zhuǎn)；(4)待測極片到達(dá)反面識別裝置檢測區(qū)域時，反面識別裝置對極片的反面進(jìn)行圖像采集，并對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果未翻轉(zhuǎn)，反面識別裝置仍對極片的正面進(jìn)行圖像采集，并對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；(5)當(dāng)極片到達(dá)極片分級裝置區(qū)域時，極片分級裝置根據(jù)極片反面表面圖像缺陷的檢測與識別結(jié)果控制極片分級裝置對待測極片進(jìn)行合格品或不合格品的分級處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池極片在線檢測分級方法，其特征在于待測極片進(jìn)行正面識別的過程待測極片到達(dá)正面識別裝置檢測區(qū)域時，正面識別接近開關(guān)采集極片位置信號，并發(fā)送給正面識別裝置的主控箱；正面識別裝置主控箱發(fā)出圖像采集信號，安裝在傳送裝置正上方的CCD攝像模塊根據(jù)圖像采集信號對每個極片的正面采集圖像；正面拍攝完后，主控箱分別對所采集正面極片圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成極片正面表面缺陷的檢測與識別，并將結(jié)果送入顯示器進(jìn)行顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池極片在線檢測分級方法，其特征在于待測極片在到達(dá)翻轉(zhuǎn)裝置區(qū)域時，翻轉(zhuǎn)接近開關(guān)采集極片位置信號，并發(fā)送給正面識別裝置的主控箱；主控箱的ARM模塊根據(jù)極片正面表面缺陷的檢測與識別結(jié)果發(fā)出是否翻轉(zhuǎn)指令若結(jié)果判斷為不正常，則不發(fā)出翻轉(zhuǎn)指令；若結(jié)果判斷為正常，則發(fā)出翻轉(zhuǎn)指令，控制翻轉(zhuǎn)膠梯對極片進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池極片在線檢測分級方法，其特征在于待測極片進(jìn)行反面識別的過程待測極片到達(dá)反面識別裝置檢測區(qū)域時，反面識別接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給反面識別裝置的主控箱；反面識別裝置主控箱發(fā)出圖像采集信號，安裝在傳送裝置正上方的CCD攝像模塊根據(jù)圖像采集信號對每個極片的反面采集圖像；反面拍攝完后，主控箱分別對所采集反面極片圖像進(jìn)行序列圖像處理，完成極片正面表面缺陷的檢測與識別，并將結(jié)果送入顯示器進(jìn)行顯示。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池極片在線檢測分級方法，其特征在于當(dāng)待測極片到達(dá)極片分級裝置區(qū)域時，分級接近開關(guān)采集極片位置信號，并將極片位置發(fā)送給反面識別裝置主控箱，根據(jù)主控箱發(fā)出的分級信號控制機(jī)械手臂，有效地把合格品或不合格品分別放入對應(yīng)料盒中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池極片在線檢測分級裝置及其方法，該裝置通過嵌入式視覺識別裝置采集鋰離子電池極片的圖像數(shù)據(jù)，通過對圖像數(shù)據(jù)的分析處理判斷極片的外觀質(zhì)量是否滿足要求，從而控制翻轉(zhuǎn)部分和分級部分的動作實(shí)現(xiàn)電極極片的實(shí)時在線雙面檢測與分級。該方法檢測速度快，通常1秒內(nèi)可以完成一個電極極片的正反兩面檢測，提高了生產(chǎn)效率，而如果人工檢測，則需要花費(fèi)較長時間；檢測精度高，采用嵌入式視覺檢測技術(shù)，不但精度高而且穩(wěn)定，檢測結(jié)果具有高度一致性；運(yùn)行時間長，檢測系統(tǒng)可以24小時不間斷運(yùn)行，提高了生產(chǎn)力，節(jié)省了人力成本；可以實(shí)現(xiàn)在線檢測，不僅實(shí)現(xiàn)了電極極片的在線檢測，而且減少了人工過程的干擾，提高了生產(chǎn)率。
文檔編號B07C5/342GK102284431SQ201110108839
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者姚懷, 徐巧玉, 王傳宗, 王軍委, 齊鑫 申請人:河南科技大學(xué)