CN105372328A - 一种检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测装置，安装在三维移动平台上，检测装置包括超声波发射探头，超声波接收探头，与超声波发射探头连接的发射角度盘，和与超声波接收探头连接的接收角度盘；超声波发射探头和超声波接收探头分别通过发射角度盘和接收角度盘与三维移动平台连接。一种检测方法，包括以下步骤：将待检测的动力电池模组传送到三维移动平台的下方；利用检测装置对动力电池模组的电极进行检测；绘制出电极评估曲线；判断各电极的电极评估系数是否在阈值范围内。本发明的优点和有益效果在于：具有灵敏度高并直接反映焊接质量的特点，对现场操作人员无害，无需防护；无需使用耦合剂耦合，避免了对被检试样的影响，有利于实现自动化及实时的全面检测。
Description
技术领域
本发明涉及超声波检测领域，特别涉及一种检测装置及检测方法。
背景技术
电池电极串并联接是新能源动力电池封装成组的关键环节，其必须用来保证系统所需的电压和电流及功率输出；目前动力电池联接方式主要有螺纹联接及焊接两种；
螺纹联接虽然由于其设计及工艺简单、更换方便，且生产设备投入小而应用较广，但因其电极接触未形成复合层，在长期通电使用过程中容易在接触面之间形成氧化或腐蚀层，导致连接阻抗增大，使系统效率降低，并发热产生安全隐患；另外由于螺纹联接易受外力影响而发生变化，若设计不合理，极易使接触阻抗随外力影响而变化，这对电池质量控制及使用安全带来隐患。
动力电池联接方式焊接有激光焊接、超声波焊接、电阻焊接、高频感应焊接等多种方式，由于焊接可在连接金属间形成复合层，从而其联接阻抗、耐氧化腐蚀等性能均优于普通螺纹联接方式，且不会受外力影响，安全性能高，因此目前有条件及规模的厂家大多采用焊接，而且其应用正逐步扩大，其中以激光焊接自动化程度高应用日益广泛；
激光焊接质量的可靠性主要由复合层保证，而复合层焊接质量无法通过肉眼或者视频图像分析来直接判断，此复合层的焊接质量直接影响电极的接触电阻，如接触不良不仅电池达不到所需的输出电压电流及功率指标，而且因长期过热工作容易引起燃烧发生安全事故；
因此，目前工厂常用的焊接检测方法是机械力检测，机械力检测主要是靠人工进行拉、撬等方式检测焊接质量，一般只适用于抽检，而且存在一定的破坏性。机械力检测不仅需要大量的人工，增加了质量检测得成本，无法实现自动化，而且存在漏检的风险及检测所带来的意外损伤。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种检测装置及检测方法。本技术方案解决以下技术问题，
1.采用超声波探头激发超声波进行探伤，灵敏度高直接反映焊接质量，比较CT对操作环境要求低对现场操作人员无害，无需防护；
2.采用非接触式的超声波激发和接受方法，避免了用耦合剂耦合的超声激发和接受方式对被检试样所产生的影响，容易实现自动化实时的全面检测。
本发明中的一种检测装置，安装在三维移动平台上，用于检测动力电池模组的电极，所述检测装置包括超声波发射探头，超声波接收探头，与所述超声波发射探头连接的发射角度盘，和与所述超声波接收探头连接的接收角度盘；所述发射角度盘和所述接收角度盘分别固定在所述三维移动平台上；所述超声波发射探头通过所述发射角度盘与所述三维移动平台连接，所述超声波接收探头通过所述接收角度盘与所述三维移动平台连接；所述动力电池模组位于所述三维移动平台的下方；所述动力电池模组至少具有一个电极。
上述方案中，所述三维移动平台具有运动滑块，所述发射角度盘和所述接收角度盘分别固定在所述运动滑块上；所述超声波发射探头和所述超声波接收探头分别朝向所述三维移动平台的下方。
上述方案中，所述检测装置还包括传送带，所述传送带的一端朝向所述三维移动平台；所述动力电池模组通过放置在所述传送带上，经所述传送带传送至所述三维移动平台的下方。
上述方案中，所述检测装置还包括控制处理器，所述控制处理器分别与所述三维移动平台、所述超声波发射探头和所述超声波接收探头连接。
上述方案中，所述超声波发射探头具有发射压电材料，所述超声波接收探头具有接收压电材料，所述控制处理器包括控制模块、发射器、放大器和数字处理模块；所述控制模块与所述三维移动平台连接，所述放大器分别与所述接收压电材料和所述数字处理模块连接，所述发射器与所述发射压电材料连接。
上述方案中，所述控制处理器还包括显示器，所述显示器与所述数字处理模块连接。
一种检测方法，包括以下步骤：
步骤S1.将待检测的动力电池模组放置在所述传送带上，并由传送带传送到三维移动平台的下方，其中，所述动力电池模组的电极朝上；
步骤S2.利用检测装置对所述动力电池模组的电极进行检测，包括以下步骤：
步骤S21.操作控制模块使所述三维移动平台带动超声波发射探头和超声波接收探头在三维空间上移动，使所述超声波发射探头和所述超声波接收探头位于所述动力电池模组的上方；操作发射角度盘和接收角度盘分别使超声波发射探头和超声波接收探头转动，使所述超声波发射探头和所述超声波接收探头对应所述动力电池模组的其中一个电极；
步骤S22.操作发射器使所述超声波发射探头通过发射压电材料发射超声波；所述超声波发射探头发射的超声波经所述电极反射回传至所述超声波接收探头；
步骤S23.分别调整所述发射角度盘和所述接收角度盘，使所述超声波发射探头所发出的超声波经所述电极的反弹，准确回弹至所述超声波接收探头；
步骤S24.所述超声波接收探头将接收到的超声波通过接收压电材料获得超声波电信号并发送至放大器，所述放大器将所述超声波电信号放大后形成超声波放大信号并传送至数字处理模块，所述数字处理模块对所述超声波放大信号进行分析，以获得经所述电极反射后的超声波的功率；
步骤S25.所述数字处理模块继续对所述超声波的功率进行计算，获得所述电极的电极评估系数；
步骤S3.判断所述动力电池模组的电极是否完全检测完毕；
步骤S31.若所述动力电池模组的电极完全检测完毕，则进入到步骤S4；
步骤S32.若所述动力电池模组的电极未完全检测完毕，则回到所述步骤S2，对所述动力电池模组的其他未检测的电极进行检测；
步骤S4.所述电极评估系数随着所述超声波发射探头、所述超声波接收探头以及所述三维移动平台的移动而变化；当所述超声波发射探头和所述超声波接收探头对所述动力电池模组的各电极检测完毕时，所述数字处理模块将绘制出以电极评估系数为纵轴，以时间为横轴的电极评估曲线；其中，所述电极评估曲线具有若干个数峰，各所述数峰所对应的纵轴的数值分别为各所述电极的电极评估系数；
步骤S5.所述数字处理模块设置有阈值范围，判断各所述电极的电极评估系数是否在阈值范围内；
步骤S6.若所述电极评估曲线上的各所述数峰均在所述阈值范围内，则视为各所述电极的电极评估系数均在所述阈值范围内，进而判断所述动力电池模组为合格；
步骤S7.若所述电极评估曲线上至少有一个所述数峰不在所述阈值范围内，则视为在各所述电极中，至少有一个所述电极的电极评估系数不在所述阈值范围内，进而判断所述动力电池模组为不合格。
上述方案中，在所述步骤S24中，所述数字处理模块以所述超声波发射探头发出的超声波的功率为采样功率，对经所述电极反射后传送至所述超声波接收探头的超声波的功率进行归一化计算，获得的归一化功率为电极评估系数。
上述方案中，在所述步骤S4中，所述电极评估曲线通过所述显示器显示；在所述步骤S5中，所述阈值范围将结合所述电极评估曲线通过显示器显示；所述阈值范围为0.5-0.9。
本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种检测装置及检测方法，具有灵敏度高并直接反映焊接质量的特点，比较CT对操作环境要求低对现场操作人员无害，无需防护；无需使用耦合剂耦合，避免了对被检试样的影响，有利于实现自动化及实时的全面检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种检测装置的结构示意图；
图2为本发明一种检测装置中三维移动平台、超声波接收探头及控制处理器的连接关系示意框图；
图3为本发明一种检测方法的流程图；
图4为本发明一种检测方法通过检测第一件不合格的动力电池模组所显示输出的电极评估曲线的图像；
图5为本发明一种检测方法通过检测第二件不合格的动力电池模组所显示输出的电极评估曲线的图像；
图6为本发明一种检测方法通过检测第三件不合格的动力电池模组所显示输出的电极评估曲线的图像。
图中：1、动力电池模组2、超声波发射探头3、超声波接收探头
4、发射角度盘5、接收角度盘6、三维移动平台
7、控制处理器8、运动滑块11、电极
21、发射压电材料31、接收压电材料71、控制模块
72、放大器73、数字处理模块74、显示器
75、发射器
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本发明是一种检测装置，安装在三维移动平台6上，用于检测动力电池模组1的电极11，检测装置包括超声波发射探头2，超声波接收探头3，与超声波发射探头2连接的发射角度盘4，和与超声波接收探头3连接的接收角度盘5；发射角度盘4和接收角度盘5分别固定在三维移动平台6上；超声波发射探头2通过发射角度盘4与三维移动平台6连接，超声波接收探头3通过接收角度盘5与三维移动平台6连接；动力电池模组1位于三维移动平台6的下方；动力电池模组1至少具有一个电极11。
上述技术方案的工作原理是：超声波发射探头2和超声波接收探头3分别通过发射角度盘4和接收角度盘5固定在机床上；超声波发射探头2向动力电池模组1的电极11发射超声波，超声波经电极11的反射回传至超声波接收探头3。
优选的，三维移动平台6具有运动滑块8，发射角度盘4和接收角度盘5分别固定在运动滑块8上；超声波发射探头2和超声波接收探头3分别朝向三维移动平台6的下方。
进一步的，检测装置还包括传送带(图中未示出)，传送带(图中未示出)的一端朝向三维移动平台6；动力电池模组1通过放置在传送带(图中未示出)上，经传送带(图中未示出)传送至三维移动平台6的下方。
进一步的，检测装置还包括控制处理器7，控制处理器7分别与三维移动平台6、超声波发射探头2和超声波接收探头3连接。
进一步的，超声波发射探头2具有发射压电材料21用于发射超声波，超声波接收探头3具有接收压电材料31用于接收超声波，控制处理器7包括控制模块71、发射器75、放大器72和数字处理模块73；控制模块71与三维移动平台6连接，放大器72分别与接收压电材料31和数字处理模块73连接；控制处理器7还包括显示器74，显示器74与数字处理模块73连接，发射器75与发射压电材料21连接；其中，接收压电材料31用于将超声波接收探头3所接收的超声波转换为超声波电信号，超声波电信号再经放大形成超声波放大信号，超声波放大信号再通过数字处理模块73进行分析，将分析结果通过显示器74显示。
如图3所示，本发明还是一种检测方法，包括以下步骤：
步骤S1.将待检测的动力电池模组1放置在传送带(图中未示出)上，并由传送带(图中未示出)传送到三维移动平台6的下方，其中，动力电池模组1的电极11朝上；
步骤S2.利用检测装置对动力电池模组1的电极11进行检测，包括以下步骤：
步骤S21.操作控制模块71使三维移动平台6带动超声波发射探头2和超声波接收探头3在三维空间上移动，使超声波发射探头2和超声波接收探头3位于动力电池模组1的上方；操作发射角度盘4和接收角度盘5分别使超声波发射探头2和超声波接收探头3转动，使超声波发射探头2和超声波接收探头3对应动力电池模组1的其中一个电极11；
步骤S22.操作发射器75使超声波发射探头2通过发射压电材料21发射超声波；超声波发射探头2发射的超声波经电极11反射回传至超声波接收探头3；
步骤S23.分别调整发射角度盘和接收角度盘，使超声波发射探头2所发出的超声波经电极11的反弹，准确回弹至超声波接收探头3；
步骤S24.超声波接收探头3将接收到的超声波通过接收压电材料31获得超声波电信号并发送至放大器72，放大器72将超声波电信号放大后形成超声波放大信号并传送至数字处理模块73，数字处理模块73对超声波放大信号进行分析，以获得经电极11反射后的超声波的功率；
步骤S25.数字处理模块73继续对超声波的功率进行计算，获得电极11的电极评估系数；
步骤S3.判断动力电池模组1的电极11是否完全检测完毕；
步骤S31.若动力电池模组1的电极11完全检测完毕，则进入到步骤S4；
步骤S32.若动力电池模组1的电极11未完全检测完毕，则回到步骤S2，对动力电池模组1的其他未检测的电极11进行检测；
步骤S4.电极评估系数随着超声波发射探头2、超声波接收探头3以及三维移动平台6的移动而变化；当超声波发射探头2和超声波接收探头3对动力电池模组1的各电极11检测完毕时，数字处理模块73将绘制出以电极评估系数为纵轴，以时间为横轴的电极评估曲线；其中，电极评估曲线具有若干个数峰，各数峰所对应的纵轴的数值分别为各电极11的电极评估系数；
步骤S5.数字处理模块73设置有阈值范围，判断各电极11的电极评估系数是否在阈值范围内；
步骤S6.若电极评估曲线上的各数峰均在阈值范围内，则视为各电极11的电极评估系数均在阈值范围内，进而判断动力电池模组1为合格；
步骤S7.若电极评估曲线上至少有一个数峰不在阈值范围内，则视为在各电极11中，至少有一个电极11的电极评估系数不在阈值范围内，进而判断动力电池模组1为不合格。
优选的，在步骤S24中，数字处理模块73以超声波发射探头2发出的超声波的功率为采样功率，对经电极11反射后传送至超声波接收探头3的超声波的功率进行归一化计算，获得的归一化功率为电极评估系数。
进一步的，在步骤S4中，电极评估曲线通过显示器74显示；在步骤S5中，阈值范围将结合电极评估曲线通过显示器74显示。
进一步的，通过观察在显示器74上显示的电极评估曲线，判断出动力电池模组1中的不合格的电极11，进而对不合格的电极11进行维修或返工处理。
具体的，通过利用上述技术方案分别对三个不合格的动力电池模组进行检测，其中，设定阈值范围为0.5-0.9；具体的检测结果如下：
1、利用上述技术方案对第一件动力电池模组1检测，动力电池模组1的四个电极11的电极评估系数分别对应图4中的四个电极评估曲线的数峰；发现有两个数峰在阈值范围内，有两个超出阈值范围，则判断为不合格；
2、利用上述技术方案对第二件动力电池模组1检测，动力电池模组1的四个电极11的电极评估系数分别对应图5中的四个电极评估曲线的数峰；发现有两个数峰在阈值范围内，有两个超出阈值范围，则判断为不合格；
3、利用上述技术方案对第三件动力电池模组1检测，动力电池模组1的三个电极11的电极评估系数分别对应图6中的三个电极评估曲线的数峰；发现有两个数峰在阈值范围内，有一个超出阈值范围，则判断为不合格。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种检测装置，安装在三维移动平台上，用于检测动力电池模组的电极，其特征在于，所述检测装置包括超声波发射探头，超声波接收探头，与所述超声波发射探头连接的发射角度盘，和与所述超声波接收探头连接的接收角度盘；所述发射角度盘和所述接收角度盘分别固定在所述三维移动平台上；所述超声波发射探头通过所述发射角度盘与所述三维移动平台连接，所述超声波接收探头通过所述接收角度盘与所述三维移动平台连接；所述动力电池模组位于所述三维移动平台的下方；所述动力电池模组至少具有一个电极。
2.根据权利要求1所述的一种检测装置，其特征在于，所述三维移动平台具有运动滑块，所述发射角度盘和所述接收角度盘分别固定在所述运动滑块上；所述超声波发射探头和所述超声波接收探头分别朝向所述三维移动平台的下方。
3.根据权利要求2所述的一种检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括传送带，所述传送带的一端朝向所述三维移动平台；所述动力电池模组通过放置在所述传送带上，经所述传送带传送至所述三维移动平台的下方。
4.根据权利要求3所述的一种检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括控制处理器，所述控制处理器分别与所述三维移动平台、所述超声波发射探头和所述超声波接收探头连接。
5.根据权利要求4所述的一种检测装置，其特征在于，所述超声波发射探头具有发射压电材料，所述超声波接收探头具有接收压电材料，所述控制处理器包括控制模块、发射器、放大器和数字处理模块；所述控制模块与所述三维移动平台连接，所述放大器分别与所述接收压电材料和所述数字处理模块连接，所述发射器与所述发射压电材料连接。
6.根据权利要求5所述的一种检测装置，其特征在于，所述控制处理器还包括显示器，所述显示器与所述数字处理模块连接。
7.一种检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.将待检测的动力电池模组放置在传送带上，并由所述传送带传送到三维移动平台的下方，其中，所述动力电池模组的电极朝上；
步骤S2.利用检测装置对所述动力电池模组的电极进行检测，包括以下步骤：
步骤S21.操作控制模块使所述三维移动平台带动超声波发射探头和超声波接收探头在三维空间上移动，使所述超声波发射探头和所述超声波接收探头位于所述动力电池模组的上方；操作发射角度盘和接收角度盘分别使超声波发射探头和超声波接收探头转动，使所述超声波发射探头和所述超声波接收探头对应所述动力电池模组的其中一个电极；
步骤S22.操作发射器使所述超声波发射探头通过发射压电材料发射超声波；所述超声波发射探头发射的超声波经所述电极反射回传至所述超声波接收探头；
步骤S23.分别调整所述发射角度盘和所述接收角度盘，使所述超声波发射探头所发出的超声波经所述电极的反弹，准确回弹至所述超声波接收探头；
步骤S24.所述超声波接收探头将接收到的超声波通过接收压电材料获得超声波电信号并发送至放大器，所述放大器将所述超声波电信号放大后形成超声波放大信号并传送至数字处理模块，所述数字处理模块对所述超声波放大信号进行分析，以获得经所述电极反射后的超声波的功率；
步骤S25.所述数字处理模块继续对所述超声波的功率进行计算，获得所述电极的电极评估系数；
步骤S3.判断所述动力电池模组的电极是否完全检测完毕；
步骤S31.若所述动力电池模组的电极完全检测完毕，则进入到步骤S4；
步骤S32.若所述动力电池模组的电极未完全检测完毕，则回到所述步骤S2，对所述动力电池模组的其他未检测的电极进行检测；
步骤S4.所述电极评估系数随着所述超声波发射探头、所述超声波接收探头以及所述三维移动平台的移动而变化；当所述超声波发射探头和所述超声波接收探头对所述动力电池模组的各电极检测完毕时，所述数字处理模块将绘制出以电极评估系数为纵轴，以时间为横轴的电极评估曲线；其中，所述电极评估曲线具有若干个数峰，各所述数峰所对应的纵轴的数值分别为各所述电极的电极评估系数；
步骤S5.所述数字处理模块设置有阈值范围，判断各所述电极的电极评估系数是否在阈值范围内；
步骤S6.若所述电极评估曲线上的各所述数峰均在所述阈值范围内，则视为各所述电极的电极评估系数均在所述阈值范围内，进而判断所述动力电池模组为合格；
步骤S7.若所述电极评估曲线上至少有一个所述数峰不在所述阈值范围内，则视为在各所述电极中，至少有一个所述电极的电极评估系数不在所述阈值范围内，进而判断所述动力电池模组为不合格。
8.根据权利要求7所述的一种检测方法，其特征在于，在所述步骤S24中，所述数字处理模块以所述超声波发射探头发出的超声波的功率为采样功率，对经所述电极反射后传送至所述超声波接收探头的超声波的功率进行归一化计算，获得的归一化功率为电极评估系数。
9.根据权利要求8所述的一种检测方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述电极评估曲线通过所述显示器显示；在所述步骤S5中，所述阈值范围将结合所述电极评估曲线通过显示器显示；所述阈值范围为0.5-0.9。
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