CN103940820A - 动力锂离子电池极片自动检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力锂离子电池极片自动检测设备及检测方法，该自动检测设备包括安装有四个固定料盒的多工位转盘，以及朝向固定料盒的上料机构、视觉检测机构和下料机构。该检测方法包括上料步骤、检测步骤和下料步骤。本发明具有检测效率高、可靠性高和产品质量标准统一的优点。

Description

动力锂离子电池极片自动检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及一种自动检测设备及方法，具体涉及一种动力锂离子电池极片自动检测设备及检测方法。

背景技术

随着人类经济的高速发展，使环境污染和能源短缺问题日益突出。为了应对减排和石油资源日渐匮乏的双重压力,世界上多数国家都将发展新能源汽车视为振兴汽车产业和节能减排的重要途径。同时军事、航空、医药等领域也对大容量电池提出新的要求。由于锂离子电池具有比能量高、具有较宽的充电功率范围、循环寿命长、倍率放电性能好、没有记忆效应和无污染等诸多优点，目前锂离子电池在移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等领域，几乎完全代替了传统电池，成为国内外动力电池发展和应用的趋势，也促使锂离子电池成为新的替代能源之一。

动力锂离子电池的制造工艺已经趋于成熟，主要工艺流程为：配料→涂布→干燥→辊压→裁片→包膜→叠片→电芯封装→烘干→注液→化成→检测→分选配组→包装出厂等。根据锂离子电池的工作原理，必须在基体即铜箔和铝箔的表面分别涂上含有锂合金金属氧化物和石墨的浆料，形成极片，这个步骤称为涂布。涂布作为锂离子电池生产的一个重要工序，对于电池的性能有着很大的影响，极片涂布的一般工艺流程如下：放卷→接片→拉片→张力控制→自动纠偏→涂布→干燥→自动纠偏→张力控制→自动纠偏→收卷。其中在涂布工艺中，任何一个环节都有可能导致极片产生缺陷，会产生很多缺陷，如划痕、褶皱等，这就会严重影响电池的性能和使用寿命，这就有必要对极片进行精确的检测，以提高电池的质量和一致性。而对于极片的缺陷检测，大部分的国内厂家均使用传统的人工检测，其检测效率低下，往往会受主观因素的影响，多工位自动化检测和机器视觉检测必将取代人工检测成为以后的主要发展方向。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术人工目检中存在的成本高和标准波动大的不足，本发明提供一种动力锂离子电池极片自动检测设备及检测方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的动力锂离子电池极片自动检测设备，包括多工位转盘，所述多工位转盘的圆周方向上等间距地安装有四个固定料盒，其特征在于包括：所述多工位转盘的转轴处安装有槽轮机构，沿多工位转盘等间距地设置有朝向固定料盒的上料机构、视觉检测机构和下料机构；

所述槽轮机构包括槽轮和销轮，所述槽轮包括十字形排列的四条径向槽和相邻径向槽之间的锁止弧，所述销轮包括与所述径向槽配合的圆柱销和与所述锁止弧配合的外缘；

所述上料机构包括原料料盒、第一悬臂、第一吸盘、第二吸盘、第一旋转支架、第一驱动轴和第一凸轮轴，所述第一悬臂的中部与第一旋转支架的顶部固定连接，所述第一吸盘和第二吸盘对称地安装于第一悬臂的两端并分别朝向固定料盒和原料料盒；所述第一驱动轴上安装有第一不完全齿轮和第一齿轮，所述第一不完全齿轮与安装于第一旋转支架上的第一完全齿轮啮合，所述第一齿轮与安装于第一凸轮轴上的第二齿轮啮合，所述第一旋转支架的底端抵靠第一凸轮轴；

所述视觉检测机构包括朝向一个固定料盒的第一相机和第一光源，朝向相邻的固定料盒的第二相机和第二光源；

所述下料机构包括合格品料盒、不良品料盒、第二悬臂、第三吸盘、第四吸盘、第二旋转支架、第二驱动轴和第二凸轮轴，所述第二悬臂的中部与第二旋转支架的顶部固定连接，所述第三吸盘和第四吸盘对称地安装于第二悬臂的两端，所述第三吸盘朝向固定料盒，所述合格品料盒和不良品料盒安装于以第四吸盘为中心的往复运动机构上；所述第二驱动轴上安装有第二不完全齿轮和第三齿轮，所述第二不完全齿轮与安装于第二旋转支架上的第二完全齿轮啮合，所述第三齿轮与安装于第二凸轮轴上的第四齿轮啮合，所述第二旋转支架的底端抵靠第二凸轮轴；

所述槽轮机构、第一驱动轴和第二驱动轴之间安装有同步带。

作为优选，为了使相机获取的图像质量更高，所述第一光源是安装于第一相机下方的环形光源。所述第二光源是安装于第二相机下方的环形光源。

作为优选，所述第一吸盘、第二吸盘、第三吸盘和第四吸盘是气动吸盘，所述气动吸盘上安装有弹性件。

本发明同时提出上述动力锂离子电池极片自动检测设备的检测方法，包括沿多工位转盘转动方向进行的：

1）上料步骤，固定料盒停靠于上料机构下方，第一凸轮轴驱动第一旋转支架下降，第一吸盘将已吸取的极片放置于第一料盒中，同时第一悬臂另一侧的第二吸盘吸取原料料盒中的极片，第一凸轮轴驱动第一旋转支架上升；

2）检测步骤，多工位转盘转动90゜，放置了极片的固定料盒到达第一相机和第一光源下方，进行极片一半区域的检测；多工位转盘再转动90゜，该固定料盒到达第二相机和第二光源下方，进行极片的另一半检测；

3) 下料步骤，多工位转盘再转动90゜，该固定料盒停靠下料机构下方，第二悬臂一侧的第三吸盘旋转到固定料盒上方，第二凸轮轴驱动第二旋转支架下降，第三吸盘吸取固定料盒中的极片，第二凸轮轴驱动第二旋转支架上升，当多工位转盘再转动180゜后，第三吸盘到达合格品料盒和不良品料盒上方，控制中心依据检测步骤获取的极片信息控制往复运动机构将合格品料盒或不良品料盒上方移动到第三吸盘的下方，第二凸轮轴驱动第二旋转支架下降，第三吸盘将合格的极片放入合格品料盒，将不良的极片放入不良品料盒。

有益效果：本发明使用机器视觉技术代替人工检测，利用多工位转盘作为传送装置，具有以下优势：

1.检测效率高。本发明的自动化检测设备使用机器视觉技术代替人工检测，检测速度快；采用多工位转盘与上下料装置实现自动上下料，上下料装置均采用对称设置的吸盘，在一个升降循环中同时进行极片的吸取和放置，在最短的时间内完成相关动作，实现了各工位无缝衔接，具有很高的执行效率；

2.可靠性高，利用单动力源来驱动各部分的运动，多工位转盘的转动、上下料机构的转动和升降均通过机械传动实现，确保了极片在装置中各工位的定位精度，而不需要位置传感器，也使控制部分变得简单，增加了电气控制的可靠性，降低了设备的制造成本与维护费用；

3.产品质量标准统一的实现。本发明全程采用自动化的光电检测方式，避免了传统生产方式下，人工目检带来的产品标准不一的现象，而且整个过程中只有固定料盒、吸盘与极片接触，避免了人工检测可能对极片造成的损伤。

附图说明

图1是本发明的实施例的动力锂离子电池极片自动检测设备的整体结构示意图；

图2是图1中四轴联动部分的结构示意图；

图3为凸轮机构的运动曲线图。

具体实施方式

实施例：本实施例动力锂离子电池极片自动检测设备如图1所示，包括多工位转盘1、上料机构2、视觉检测机构（图中未示出）和下料机构3，多工位转盘的圆周方向上等间距地安装有四个固定料盒4，上料机构2、下料机构3以及视觉检测机构的两组相机与光源分别对应四个固定料盒4中的一个。

上料机构2与下料机构3除原料料盒、合格品料盒、不良品料盒的结构不同外，其余部分的结构相同，故以下只对下料部分的结构做详细说明。

下料机构3包括合格品料盒5、不良品料盒6、第二悬臂7、第三吸盘8、第四吸盘9、第二旋转支架10、第二驱动轴11和第二凸轮轴12，其中第二悬臂7的中部与第二旋转支架10的顶部固定连接，第三吸盘8和第四吸盘9对称地安装于第二悬臂7的两端，第三吸盘8朝向固定料盒，合格品料盒5和不良品料盒6安装于以第四吸盘为中心的往复运动机构上；第二驱动轴11上安装有第二不完全齿轮13和第三齿轮14，第二不完全齿轮13与安装于第二旋转支架11上的第二完全齿轮15啮合，第三齿轮14与安装于第二凸轮轴12上的第四齿轮16啮合，第二旋转支架10的底端抵靠第二凸轮轴12。

视觉检测机构由工业相机、条形光源和数据处理计算机等组成。在检测极片缺陷时，采用环形光源，可以使工业相机获取的图像质量更高。由于极片缺陷种类繁多，在保证效率的同时提高检测质量，所以对同一个极片进行两次检测，各检测极片的要半区域。

如图2所示，槽轮机构1-1、上料机构2和下料机构3之间安装有同步带。槽轮机构是主动销轮在主动转动时，由圆柱销拔动从动槽轮来实现等角度的间歇运动，主动销轮顺时针作等速连续转动，当圆柱销未进入径向槽时，槽轮因内凹的锁止弧被主动销轮外凸的锁止弧锁住而静止；圆柱销进入从动槽轮的径向槽时，两弧脱开，从动槽轮在圆柱销的驱动下转动；当圆柱销再次脱离径向槽时，从动槽轮另一圆弧又被锁住，从而实现了槽轮的单向间歇运动。电机1-2通过同步带同时驱动槽轮机构1-1、上料机构2和下料机构3，其内部的不完全齿轮机构与凸轮机构也通过齿轮啮合同步运动，实现了四轴联动。

如图3所示，凸轮在0°时，吸盘已从多工位转盘上的固定料盒中吸取了检测过的极片，凸轮从65°开始，不完全齿轮开始与完全齿轮啮合，旋转支架转过180°，即没有吸取极片的吸盘转到多工位转盘固定料盒的位置，已吸取检测过的极片的吸盘转到下料的料盒上方，在250°时，吸盘开始在凸轮的作用下下移，到325°时，吸盘到达固定料盒吸取极片，同时悬臂另一侧的吸盘把吸取的极片放入下料的料盒，完成下料动作。上述凸轮运动曲线的说明以下料机构的运动曲线为例，上料机构的凸轮运动曲线与下料机构相同。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种动力锂离子电池极片自动检测设备，包括多工位转盘，所述多工位转盘的圆周方向上等间距地安装有四个固定料盒，其特征在于包括：所述多工位转盘的转轴处安装有槽轮机构，沿多工位转盘等间距地设置有朝向固定料盒的上料机构、视觉检测机构和下料机构；

所述槽轮机构包括槽轮和销轮，所述槽轮包括十字形排列的四条径向槽和相邻径向槽之间的锁止弧，所述销轮包括与所述径向槽配合的圆柱销和与所述锁止弧配合的外缘；

所述上料机构包括原料料盒、第一悬臂、第一吸盘、第二吸盘、第一旋转支架、第一驱动轴和第一凸轮轴，所述第一悬臂的中部与第一旋转支架的顶部固定连接，所述第一吸盘和第二吸盘对称地安装于第一悬臂的两端并分别朝向固定料盒和原料料盒；所述第一驱动轴上安装有第一不完全齿轮和第一齿轮，所述第一不完全齿轮与安装于第一旋转支架上的第一完全齿轮啮合，所述第一齿轮与安装于第一凸轮轴上的第二齿轮啮合，所述第一旋转支架的底端抵靠第一凸轮轴；

所述视觉检测机构包括朝向一个固定料盒的第一相机和第一光源，朝向相邻的固定料盒的第二相机和第二光源；

所述下料机构包括合格品料盒、不良品料盒、第二悬臂、第三吸盘、第四吸盘、第二旋转支架、第二驱动轴和第二凸轮轴，所述第二悬臂的中部与第二旋转支架的顶部固定连接，所述第三吸盘和第四吸盘对称地安装于第二悬臂的两端，所述第三吸盘朝向固定料盒，所述合格品料盒和不良品料盒安装于以第四吸盘为中心的往复运动机构上；所述第二驱动轴上安装有第二不完全齿轮和第三齿轮，所述第二不完全齿轮与安装于第二旋转支架上的第二完全齿轮啮合，所述第三齿轮与安装于第二凸轮轴上的第四齿轮啮合，所述第二旋转支架的底端抵靠第二凸轮轴；

所述槽轮机构、第一驱动轴和第二驱动轴之间安装有同步带。

2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池极片自动检测设备，其特征在于：所述第一光源是安装于第一相机下方的环形光源。

3.根据权利要求1所述的动力锂离子电池极片自动检测设备，其特征在于：所述第二光源是安装于第二相机下方的环形光源。

4.根据权利要求1所述的动力锂离子电池极片自动检测设备，其特征在于：所述第一吸盘、第二吸盘、第三吸盘和第四吸盘是气动吸盘，所述气动吸盘上安装有弹性件。

5.根据权利要求1所述的动力锂离子电池极片自动检测设备的检测方法，其特征在于包括沿多工位转盘转动方向进行的：

1）上料步骤，固定料盒停靠于上料机构下方，第一凸轮轴驱动第一旋转支架下降，第一吸盘将已吸取的极片放置于第一料盒中，同时第一悬臂另一侧的第二吸盘吸取原料料盒中的极片，第一凸轮轴驱动第一旋转支架上升；

2）检测步骤，多工位转盘转动90゜，放置了极片的固定料盒到达第一相机和第一光源下方，进行极片一半区域的检测；多工位转盘再转动90゜，该固定料盒到达第二相机和第二光源下方，进行极片的另一半检测；

3) 下料步骤，多工位转盘再转动90゜，该固定料盒停靠下料机构下方，第二悬臂一侧的第三吸盘旋转到固定料盒上方，第二凸轮轴驱动第二旋转支架下降，第三吸盘吸取固定料盒中的极片，第二凸轮轴驱动第二旋转支架上升，当多工位转盘再转动90゜后，第三吸盘到达合格品料盒和不良品料盒上方，控制中心依据检测步骤获取的极片信息控制往复运动机构将合格品料盒或不良品料盒上方移动到第三吸盘的下方，第二凸轮轴驱动第二旋转支架下降，第三吸盘将合格的极片放入合格品料盒，将不良的极片放入不良品料盒。