CN104792357B - 一种隔膜纸视觉检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔膜纸视觉检测方法及其装置。它包括PLC控制器、视觉控制器、相机和电池移位机构，所述的PLC控制器连接视觉控制器和电池移位机构，所述的视觉控制器连接相机，所述的电池移位机构上设有检测电池隔膜纸的检测工位和剔除不合格电池隔膜纸的剔除工位，所述的相机置于电池移位机构的检测工位上方，所述相机拍摄所在的轴线方向与检测工位所在的轴线方向相交，所述的相机前端设有光源。本发明的有益效果是：利用图像处理的方法来实现电池隔膜纸的检测，并且能够全自动的检测电池隔膜纸，检测效果好，检测精度高，安全可靠，提高了工作效率，降低了劳动强度，结构简单，操作方便。

Description

一种隔膜纸视觉检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及电池制备相关技术领域，尤其是指一种隔膜纸视觉检测方法及其装置。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。

隔膜纸又称聚乙稀薄膜、PE膜。它在锂离子电池中的作用是把正负极材料隔离。隔膜纸的质量直接地影响了电池的安全性能及容量等。故选用优质的隔膜纸已经是电池生产厂家的必经之路。

隔膜纸通常有两种类型：其一，选用PP、PE、PP三层合拼隔膜纸，目前有美国CELGARD及日本UBE。此类型隔膜纸特点在于降低成本，但制造工艺复杂，对超薄16um以下尤为难做到。其二，单层PE隔膜，目前有日本旭化成、东燃、美国ENTEK三家公司。此类型隔膜纸由于是单层PE，故生产成本较高，但对制造超薄16um以下隔膜尤为有条件，故获大电池厂家如三洋、索尼、松下、万胜等青睐。日本优质电芯几乎全部采用单层PE隔膜。本公司代理美国ENTEK单层PE隔膜，采用超高分子聚乙烯。

在现有技术中，没有直接有效的隔膜纸视觉检测方法，来直观的检测隔膜纸在电池钢壳中的具体情况，如：纸高、缺纸、纸太低、螺旋等状况，故而不能快速有效的将不合格的产品剔除出去，从而大大降低了电池的成品率，同时使得使用者在使用不合格的电池产品时，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种检测效果好且安全可靠的隔膜纸视觉检测方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种隔膜纸视觉检测方法，具体操作步骤如下：

(1)将相机置于检测工位的上方，连接视觉控制器，PLC控制器控制检测工位上电池的位置；

(2)将一个标准的电池产品安装在检测工位上，然后通过相机建立电池中隔膜纸的基准图像；

(3)将待检测的电池安装到检测工位上，设定一个搜索范围，进行一次拍照成像，通过视觉控制器在搜索范围内寻找与基准图像相似的图像，并计算出相似度，当相似度高于一定值时，进入到步骤(4)中；当相似度低于一定值时，进入到步骤(6)中；

(4)对所获取的图像进行位置偏移修正，然后设定检测面积的范围，进行面积重心的检测，并设定面积上限值和下限值，当所获取的图像在设定的面积上限值与下限值之间，进入到步骤(5)；当所获取的图像不在设定的面积上限值与下限值之间，进入到步骤(6)；

(5)获取安装有合格隔膜纸的电池，使其进入到下一工位后，进入到步骤(3)中；

(6)判断该安装有隔膜纸的电池是不合格的，并将信号输送给PLC控制器，然后控制相应检测工位上的电池到剔除工位上，将不合格的电池剔除。

本发明中，通过相机的拍摄来获取所需检测的电池产品中隔膜纸的具体位置，然后通过视觉控制器对拍摄的图像进行处理，之后与基准图像进行对比来判断安装的隔膜纸是否合格，将检测判断之后的信号发送给PLC控制，如果合格，则将合格的电池产品进入到下一个工位进行操作，并通过PLC控制器检测下一个检测工位上的电池隔膜纸；如果不合格的话，则将不合格的电池产品进入到剔除工位进行操作，并通过PLC控制器检测下一个检测工位上的电池隔膜纸；这样设计通过相机与视觉控制器的相配合使用，利用图像处理来实现自动控制电池隔膜纸的合格率，大大提高了检测效果，整个过程安全可靠，同时提高了工作效率，降低了劳动强度。

作为优选，在步骤(1)中，所述的相机前端设有光源，以检测工位上电池所在的轴线方向为基准线，相机的拍摄方向与基准线存在一定的角度。通过相机与检测工位上电池的位置关系设计，以便于视觉控制器能够较好的读取隔膜纸的位置状况，以提高对电池隔膜纸的检测效率。

作为优选，所述的角度大小在30到60度之间。在相机中，利用该角度使得所获取的图像能够尽可能的增大隔膜纸对于整个图像的比例，以便于提高对于隔膜纸的识别，从而便于对电池隔膜纸的判断，提高了电池隔膜纸检测的精准度。

作为优选，在步骤(2)中，基准图像具体如下：以隔膜纸插入后标准的电池产品为基准，相机拍摄该电池产品的照片，并圈定一个最小的第一方圈，将所获取的照片置于该第一方圈内为基准图像，并将该基准图像作为图像模型进行保存。确定基准图像的范围大小，以便于相似度的对比，提高电池隔膜纸的检测效率。

作为优选，在步骤(3)中，所述的搜索范围为一个大的第二方圈，该第二方圈完全覆盖第一方圈，其中第二方圈的中心点与第一方圈的中心点重合，视觉控制器自动在第二方圈内搜索与设定保存的模型图像最相似的图像，并计算出相似度，当相似度高于60％时，进入到步骤(4)中；当相似度低于60％时，进入到步骤(6)中。进行第一步的形状搜索，以确保后面检测的可靠性。

作为优选，在步骤(4)中，位置偏移修正是将所获取的图像中心点置于第二方圈的中心点，采用“面积重心”的检测方式，设定检测面积的范围为第三方圈，第三方圈的面积大于第一方圈的面积且小于第二方圈的面积，其中第三方圈的中心点、第二方圈的中心点与第一方圈的中心点重合，调整所获取的图像适当的二值化数值，使得隔膜纸部分成像为白色，并设定适当的白色面积上限值和下限值。通过位置偏移修正能够确保所获取的图像重心与基准图像重心相重合，而通过二值化处理来进行隔膜纸的检测，这样设计有效的提高了电池隔膜纸的检测精准度。

作为优选，在步骤(4)中，当所获取的图像在设定的白色面积上限值与下限值之间，判定该电池产品中的隔膜纸是合格的，进入到步骤(5)；当所获取的图像高于设定的白色面积上限值时，判定该电池产品中的隔膜纸过高，进入到步骤(6)；当所获取的图像低于设定的白色面积下限值时，判定该电池产品中的隔膜纸过低或者缺少隔膜纸，进入到步骤(6)。

基于上述的一种隔膜纸视觉检测方法，本发明还提供了一种隔膜纸视觉检测装置，包括PLC控制器、视觉控制器、相机和电池移位机构，所述的PLC控制器连接视觉控制器和电池移位机构，所述的视觉控制器连接相机，所述的电池移位机构上设有检测电池隔膜纸的检测工位和剔除不合格电池隔膜纸的剔除工位，所述的相机置于电池移位机构的检测工位上方，所述相机拍摄所在的轴线方向与检测工位所在的轴线方向相交，所述的相机前端设有光源。

相机的位置与检测工位上电池的位置关系，使得相机能够有效的对电池上的隔膜纸进行成像，同时，通过相机前端的光源来照射检测工位上的电池隔膜纸，然后通过相机进行成像，以提高隔膜纸的二值化数值，从而提高检测的精准度，电池移位机构与PLC控制器的配合，能够自动有效的将不合格的电池剔除出去，而将合格的电池进入到下一个工位继续进行处理。

本发明的有益效果是：利用图像处理的方法来实现电池隔膜纸的检测，并且能够全自动的检测电池隔膜纸，检测效果好，检测精度高，安全可靠，提高了工作效率，降低了劳动强度，结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图。

图中：1.PLC控制器，2.视觉控制器，3.电池移位机构，4.相机，5.光源，6.检测工位，7.剔除工位。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种隔膜纸视觉检测装置，包括PLC控制器1、视觉控制器2、相机4和电池移位机构3，PLC控制器1连接视觉控制器2和电池移位机构3，视觉控制器2连接相机4，电池移位机构3上设有检测电池隔膜纸的检测工位6和剔除不合格电池隔膜纸的剔除工位7，相机4置于电池移位机构3的检测工位6上方，相机4拍摄所在的轴线方向与检测工位6所在的轴线方向相交，相机4前端设有光源5。

针对上述所述的隔膜纸视觉检测装置，本发明提供了一种隔膜纸视觉检测方法，具体操作步骤如下：

(1)将相机4置于检测工位6的上方，以检测工位6上电池所在的轴线方向为基准线，相机4的拍摄方向与基准线存在一定的角度，角度大小在30到60度之间，本实施例中采用45度角，相机4连接视觉控制器2，视觉控制器2与PLC控制器1连接，PLC控制器1控制检测工位6上电池的位置；

(2)将一个标准的电池产品安装在检测工位6上，然后通过相机4建立电池中隔膜纸的基准图像，基准图像的建立具体如下：以隔膜纸插入后标准的电池产品为基准，相机4拍摄该电池产品的照片，并圈定一个最小的第一方圈，将所获取的照片置于该第一方圈内为基准图像，并将该基准图像作为图像模型进行保存；

(3)将待检测的电池安装到检测工位6上，设定一个搜索范围，搜索范围为一个大的第二方圈，第二方圈与第一方圈的形状相似，该第二方圈完全覆盖第一方圈，其中第二方圈的中心点与第一方圈的中心点重合，进行一次拍照成像，将该成像的图像记录并保存，通过视觉控制器2自动在第二方圈内搜索与设定保存的模型图像最相似的图像，并计算出相似度，当相似度高于60％时，进入到步骤(4)中；当相似度低于60％时，进入到步骤(6)中；

(4)对所获取的图像进行位置偏移修正，位置偏移修正是将所获取的图像中心点置于第二方圈的中心点，采用“面积重心”的检测方式，设定检测面积的范围为第三方圈，第三方圈、第二方圈和第一方圈形状相似，第三方圈的面积大于第一方圈的面积且小于第二方圈的面积，其中第三方圈的中心点、第二方圈的中心点与第一方圈的中心点重合，然后进行面积重心的检测，调整所获取的图像适当的二值化数值，使得隔膜纸部分成像为白色，并设定白色面积上限值和下限值，当所获取的图像在设定的白色面积上限值与下限值之间，判定该电池产品中的隔膜纸是合格的，进入到步骤(5)；当所获取的图像高于设定的白色面积上限值时，判定该电池产品中的隔膜纸过高，进入到步骤(6)；当所获取的图像低于设定的白色面积下限值时，判定该电池产品中的隔膜纸过低或者缺少隔膜纸，进入到步骤(6)；

(5)获取安装有合格隔膜纸的电池，使其进入到下一工位后，进入到步骤(3)中；

(6)判断该安装有隔膜纸的电池是不合格的，并将信号输送给PLC控制器1，然后通过电池移位机构3控制相应检测工位6上的电池到剔除工位7上，将不合格的电池剔除。

Claims (7)

1.一种隔膜纸视觉检测方法，其特征是，具体操作步骤如下：

(1)将相机(4)置于检测工位(6)的上方，连接视觉控制器(2)，PLC控制器(1)控制检测工位(6)上电池的位置；

(2)将一个标准的电池产品安装在检测工位(6)上，然后通过相机(4)建立电池中隔膜纸的基准图像；

(3)将待检测的电池安装到检测工位(6)上，设定一个搜索范围，进行一次拍照成像，通过视觉控制器(2)在搜索范围内寻找与基准图像相似的图像，并计算出相似度，当相似度高于一定值时，进入到步骤(4)中；当相似度低于一定值时，进入到步骤(6)中；

(4)对所获取的图像进行位置偏移修正，然后设定检测面积的范围，进行面积重心的检测，并设定面积上限值和下限值，当所获取的图像在设定的面积上限值与下限值之间，进入到步骤(5)；当所获取的图像不在设定的面积上限值与下限值之间，进入到步骤(6)；

(5)获取安装有合格隔膜纸的电池，使其进入到下一工位后，进入到步骤(3)中；

(6)判断该安装有隔膜纸的电池是不合格的，并将信号输送给PLC控制器(1)，然后控制相应检测工位(6)上的电池到剔除工位(7)上，将不合格的电池剔除。

2.根据权利要求1所述的一种隔膜纸视觉检测方法，其特征是，在步骤(1)中，所述的相机(4)前端设有光源(5)，以检测工位(6)上电池所在的轴线方向为基准线，相机(4)的拍摄方向与基准线存在一定的角度。

3.根据权利要求2所述的一种隔膜纸视觉检测方法，其特征是，所述的角度大小在30到60度之间。

4.根据权利要求1所述的一种隔膜纸视觉检测方法，其特征是，在步骤(2)中，基准图像具体如下：以隔膜纸插入后标准的电池产品为基准，相机(4)拍摄该电池产品的照片，并圈定一个最小的第一方圈，将所获取的照片置于该第一方圈内为基准图像，并将该基准图像作为图像模型进行保存。

5.根据权利要求4所述的一种隔膜纸视觉检测方法，其特征是，在步骤(3)中，所述的搜索范围为一个大的第二方圈，该第二方圈完全覆盖第一方圈，其中第二方圈的中心点与第一方圈的中心点重合，视觉控制器(2)自动在第二方圈内搜索与设定保存的模型图像最相似的图像，并计算出相似度，当相似度高于60％时，进入到步骤(4)中；当相似度低于60％时，进入到步骤(6)中。

6.根据权利要求5所述的一种隔膜纸视觉检测方法，其特征是，在步骤(4)中，位置偏移修正是将所获取的图像中心点置于第二方圈的中心点，采用“面积重心”的检测方式，设定检测面积的范围为第三方圈，第三方圈的面积大于第一方圈的面积且小于第二方圈的面积，其中第三方圈的中心点、第二方圈的中心点与第一方圈的中心点重合，调整所获取的图像适当的二值化数值，使得隔膜纸部分成像为白色，并设定适当的白色面积上限值和下限值。

7.根据权利要求6所述的一种隔膜纸视觉检测方法，其特征是，在步骤(4)中，当所获取的图像在设定的白色面积上限值与下限值之间，判定该电池产品中的隔膜纸是合格的，进入到步骤(5)；当所获取的图像高于设定的白色面积上限值时，判定该电池产品中的隔膜纸过高，进入到步骤(6)；当所获取的图像低于设定的白色面积下限值时，判定该电池产品中的隔膜纸过低或者缺少隔膜纸，进入到步骤(6)。