CN105716540B - 二次电池方形壳体与顶盖r角装配属性的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其步骤为：1)拍摄壳体R角及顶盖R角的图片，并确定放大倍数；2)对所拍摄的图片进行处理，得到R角的轮廓线；3)对R角的轮廓线进行切线识别和旋转平移，将其放入直角坐标系中并拟合出拟合圆；4)将R角的拟合圆与设计规格进行比较，确定R角是否满足设计规格的要求；5)将需要配对的壳体R角及顶盖R角的轮廓线叠放在同一直角坐标系中，并计算两条轮廓线的点间隙/干涉量，根据计算结果判断二者是否满足装配要求。与现有技术相比，本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法具有检测精度高、重复性和再现性好的优点。

Description

二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法
技术领域
本发明涉及二次电池装配检测领域，更具体地说，涉及一种二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法。
背景技术
随着社会经济的发展与人们环保意识的增强，可充电的二次电池被越来越多的电器设备选为电源，如电动工具、储能站和电动汽车等等。这为可充电二次电池的应用与发展提供了广阔的空间。
动力锂电池是一种最常见的可充电二次电池。目前，市面上绝大多数动力锂电池的壳体和顶盖都是通过激光焊接在一起的，因此对方形壳体与顶盖的装配属性要求很高，既需要满足方便入壳、避免因顶盖与壳体的挤压产生金属屑进入电芯密封腔内，又需要满足激光焊接的最大间距要求。上述特性要求方形壳体与顶盖之间具有较高的形状轮廓与尺寸精度，同时也给检测技术带来了挑战，尤其是方形壳体与顶盖R角部分的形状轮廓与尺寸的测量。现有的检测技术受R角测量方法、R角弧线切点寻找、测量人员经验等测量因素差异的影响，导致利用二次元/三次元等设备测量方形顶盖/壳体R角的重复性和再现性均较差；尤其是，当R角形状不规则时，更是难以度量R角轮廓，而且仅用一个单一的R角半径作为度量参照也很牵强，这样的检测结果并不足够精确。
有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种精度较高、且具有较好重复性和再现性的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，以满足工业装配线上高效快速的生产需求。
为了实现上述目的，本发明提供了一种二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其包括以下步骤：
1)分别拍摄壳体R角及顶盖R角的图片，并确定每张图片的放大倍数；
2)对所拍摄的图片进行处理，得到每一壳体R角的内外边缘轮廓线及顶盖R角的轮廓线；对每一壳体R角的内外边缘轮廓线进行识别，并剔除壳体R角的外边缘轮廓线的像素点，仅保留壳体R角的内边缘轮廓线；
3)对每一壳体R角的内边缘轮廓线及顶盖R角的轮廓线进行切线检测和旋转平移，使其以切线与直角坐标系的X轴、Y轴重合的方式放入直角坐标系中，并对其进行拟合得到拟合圆；
4)结合图片的放大倍数，计算出每一壳体R角的内边缘轮廓线及顶盖R角的拟合圆的真实尺寸，并与设计规格进行比较，确定各个壳体R角及顶盖R角是否满足设计规格的要求：如果满足设计规格要求则进入下一步检测，若任一R角不满足设计规格要求，则废弃其所在的壳体或顶盖；
5)对于所有R角均满足设计规格要求的壳体及顶盖，将需要配对的壳体R角的内边缘轮廓线与顶盖R角的对应轮廓线叠放在同一直角坐标系中，并计算两条轮廓线在以顶盖R角拟合圆圆心为中心的各射线上的点间隙/干涉量：若根据壳体R角的内边缘轮廓线上任意取的点计算出的点间隙/干涉量均满足装配要求，则壳体R角与顶盖R角满足装配要求；若有任意一点的点间隙/干涉量超出装配要求，则壳体R角与顶盖R角不满足装配要求。
作为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法的一种改进，所述步骤1)所拍摄的图片中带有标尺，每张图片的放大倍数依据图片的尺寸与图片中的标尺确定。
作为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法的一种改进，在进行所述步骤3)之前，需要先依据壳体和顶盖的装配属性，分别确定各个R角的拍摄方位，以确保配对的壳体R角和顶盖R角的拍摄角度对应。
作为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法的一种改进，所述步骤2)对所拍摄图片进行处理的步骤为：对步骤1)拍摄的图片进行处理，消除图片中的噪点，得到壳体R角内外边缘轮廓线以及顶盖R角的轮廓线；对R角的内外边缘轮廓线进行识别，并剔除R角的外边缘轮廓线的像素点，仅保留R角的内边缘轮廓线。
作为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法的一种改进，所述消除图片中的噪点步骤包括对图片进行灰度化处理、边缘锐化处理以及阀值分割处理。
作为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法的一种改进，所述步骤3)的具体步骤包括：对每一壳体R角的内边缘轮廓线进行检测，检测出R角的内边缘轮廓线两侧的切线，利用识别出的两条切线模拟实际测量中的X、Y方向的测量基准；将壳体R角内边缘轮廓线上的点矢量化成一条曲线，并通过旋转平移使其两条切线分别与直角坐标系中的X、Y轴重合，从而将壳体R角内边缘轮廓线放入直角坐标系中；之后对壳体R角的内边缘轮廓线进行拟合得到拟合圆。
作为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法的一种改进，所述步骤3)中对壳体R角的内边缘轮廓线进行切线检测时所使用的算法为Hough变换。
作为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法的一种改进，所述步骤3)中对壳体R角的内边缘轮廓线进行拟合圆拟合时所使用的算法为Hough变换。
作为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法的一种改进，所述步骤5)中的装配要求为：壳体R角的内边缘轮廓线与顶盖R角的轮廓线对应点之间的点间隙为0～0.08mm，且干涉量为-0.1～0mm。
与现有技术相比，本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法通过图像拍摄及后续计算机处理，得到壳体R角及顶盖R角的内边缘点间隙/干涉量，并据此判断方形壳体与顶盖的R角是否满足装配要求，因此，具有检测精度高、重复性和再现性好的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法及其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1为本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法流程图；
图2为本发明步骤1)中壳体/顶盖的R角图片拍摄方位图；
图3为本发明步骤1)至3)的图像拍摄和处理过程图；
图4为本发明步骤4)和5)的R角内边缘轮廓线的矢量化和旋转平移图；
图5为本发明步骤6)的R角内边缘轮廓线的拟合圆图；
图6为本发明步骤8)的壳体R角及顶盖R角的内边缘轮廓线叠放示意图；
图7为本发明步骤8)的壳体R角及顶盖R角的内边缘轮廓线的点间隙/干涉量计算结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
请参阅图1，本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法包括以下步骤：
1)带尺寸的R角图片拍摄：请参阅图2和图3，分别拍摄各个壳体R角及顶盖R角的图片，并且图片中带有标尺，依据图片的尺寸与图片中的标尺确定每张图片的放大倍数；可在拍摄前依据壳体和顶盖的装配属性，分别确定各个R角的拍摄方位，以确保配对的壳体R角和顶盖R角的拍摄角度对应；
2)R角轮廓线的提取：拍摄出来的图片难免存在噪点、局部模糊不清等现象，因此需要对拍摄的图片进行灰度化处理、边缘锐化处理、阀值分割处理等，以消除图片中的噪点，得到壳体R角及顶盖R角的内外边缘轮廓线；
3)R角的外边缘轮廓线剔除：由于在壳体与顶盖的R角装配属性检测中，R角的内轮廓形状与尺寸才是重要的关心量，而在经过步骤2)的R角轮廓线提取后，会同时存在内边缘轮廓线和外边缘轮廓线；为此，需要对R角的内外边缘轮廓线进行识别，并剔除外边缘轮廓线的像素点，仅保留R角的内边缘轮廓线，此时可根据实际情况对所得到的轮廓线的朝向进行调整以便于后续处理；
4)R角两侧的像素点直线检测：请参阅图4，对各个R角的内边缘轮廓线分别进行检测，检测出R角的内边缘轮廓线两侧的切线，利用识别出的两条切线模拟实际测量中的X、Y方向的测量基准，检测切线时使用的算法为Hough变换；
5)将R角的内边缘轮廓线坐标转换到直角坐标系中：将R角内边缘轮廓线上的点矢量化成一条曲线，并通过旋转平移使检测出的两条切线分别与直角坐标系中的X、Y轴重合，从而将R角内边缘轮廓线放入直角坐标系中；
6)R角内边缘轮廓线拟合圆的拟合：请参阅图5，为了对壳体和顶盖的R角内边缘轮廓形状进行度量，对矢量化后的内边缘轮廓线进行拟合得到拟合圆，再计算曲线上各点到拟合圆圆心的距离，以距离的平均值与标准差作为R角的轮廓形状度量；对R角的内边缘轮廓线进行拟合圆拟合时所使用的算法为Hough变换；
7)与设计规格比较：结合步骤1)中每张图片的放大倍数，计算出各个R角拟合圆的真实尺寸，并与设计规格进行比较，确定壳体R角及顶盖R角是否满足设计规格的要求；如果满足设计规格则进入下一步检测，若任一R角不满足设计规格，则废弃其所在的壳体或顶盖，并分析出现不合格的原因；
8)壳体R角及顶盖R角的配合检测：请参阅图6和图7，对于所有R角均满足设计规格的壳体及顶盖，将需要配对的壳体R角及顶盖R角的内边缘轮廓线叠放在同一直角坐标系中，并计算两条曲线在以顶盖R角拟合圆圆心为中心的各射线上的点间隙/干涉量；
9)壳体R角与顶盖R角是否满足装配要求的判断：请参阅图7，根据步骤8)的计算结果，判断壳体R角与顶盖R角是否满足装配要求，判断方法为：若根据壳体R角的轮廓线上任意取的点计算出的点间隙/干涉量均满足装配要求，则壳体R角与顶盖R角满足装配要求；若有任意一点的点间隙/干涉量超出装配要求，则壳体R角与顶盖R角不满足装配要求，此情况下，可以废弃壳体或顶盖，也可以将二者分别与其他顶盖或壳体进行重新配对；上述装配要求为：壳体R角的轮廓线与顶盖R角的轮廓线对应点之间的点间隙为0～0.08mm，且干涉量为-0.1～0mm。
与现有技术相比，本发明二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法至少具有以下优点：
1)检测精度高：本发明通过将需要配对的壳体R角及顶盖R角的内边缘轮廓线叠放在同一直角坐标系上，并计算两条曲线在以顶盖R角拟合圆圆心为中心的各射线上的点间隙/干涉量的方法，来判断壳体与顶盖的R角是否满足装配要求，因此，比现有的仅以R角半径作为度量的方法更加精确，检测结果的准确度也就更高；
2)重复性和再现性好：本发明通过图像拍摄及后续计算机处理，来判断壳体与顶盖的R角是否满足装配要求，由于整个检测过程受人为因素的影响很少，因此，具有很好的重复性和再现性。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)分别拍摄壳体R角及顶盖R角的图片，并确定每张图片的放大倍数；
2)对所拍摄的图片进行处理，得到每一壳体R角的内外边缘轮廓线及顶盖R角的轮廓线；对每一壳体R角的内外边缘轮廓线进行识别，并剔除壳体R角的外边缘轮廓线的像素点，仅保留壳体R角的内边缘轮廓线；
3)对每一壳体R角的内边缘轮廓线及顶盖R角的轮廓线进行切线检测和旋转平移，使其以切线与直角坐标系的X轴、Y轴重合的方式放入直角坐标系中，并对其进行拟合得到拟合圆；
4)结合图片的放大倍数，计算出每一壳体R角的内边缘轮廓线及顶盖R角的拟合圆的真实尺寸，并与设计规格进行比较，确定各个壳体R角及顶盖R角是否满足设计规格的要求：如果满足设计规格要求则进入下一步检测，若任一R角不满足设计规格要求，则废弃其所在的壳体或顶盖；
5)对于所有R角均满足设计规格要求的壳体及顶盖，将需要配对的壳体R角的内边缘轮廓线与顶盖R角的对应轮廓线叠放在同一直角坐标系中，并计算两条轮廓线在以顶盖R角拟合圆圆心为中心的各射线上的点间隙/干涉量：若根据壳体R角的内边缘轮廓线上任意取的点计算出的点间隙/干涉量均满足装配要求，则壳体R角与顶盖R角满足装配要求；若有任意一点的点间隙/干涉量超出装配要求，则壳体R角与顶盖R角不满足装配要求。
2.根据权利要求1所述的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于：所述步骤1)所拍摄的图片中带有标尺，每张图片的放大倍数依据图片的尺寸与图片中的标尺确定。
3.根据权利要求1所述的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于：在进行所述步骤3)之前，需要先依据壳体和顶盖的装配属性，分别确定各个R角的拍摄方位，以确保配对的壳体R角和顶盖R角的拍摄角度对应。
4.根据权利要求1所述的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于：所述步骤2)对所拍摄图片进行处理的步骤为：对步骤1)拍摄的图片进行处理，消除图片中的噪点，得到壳体R角内外边缘轮廓线以及顶盖R角的轮廓线。
5.根据权利要求4所述的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于：所述消除图片中的噪点步骤包括对图片进行灰度化处理、边缘锐化处理以及阀值分割处理。
6.根据权利要求1所述的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于：所述步骤3)的具体步骤包括：对每一壳体R角的内边缘轮廓线进行检测，检测出R角的内边缘轮廓线两侧的切线，利用识别出的两条切线模拟实际测量中的X、Y方向的测量基准；将壳体R角内边缘轮廓线上的点矢量化成一条曲线，并通过旋转平移使其两条切线分别与直角坐标系中的X、Y轴重合，从而将壳体R角内边缘轮廓线放入直角坐标系中；之后对壳体R角的内边缘轮廓线进行拟合得到拟合圆。
7.根据权利要求6所述的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于：所述步骤3)中对壳体R角的内边缘轮廓线进行切线检测时所使用的算法为Hough变换。
8.根据权利要求6所述的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于：所述步骤3)中对壳体R角的内边缘轮廓线进行拟合圆拟合时所使用的算法为Hough变换。
9.根据权利要求1所述的二次电池方形壳体与顶盖R角装配属性的检测方法，其特征在于：所述步骤5)中的装配要求为：壳体R角的内边缘轮廓线与顶盖R角的轮廓线对应点之间的点间隙为0～0.08mm，且干涉量为-0.1～0mm。
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