CN107681202A - 一种ccd反馈纠偏闭环控制方法、控制装置及控制系统 - Google Patents

一种ccd反馈纠偏闭环控制方法、控制装置及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CCD反馈纠偏闭环控制方法，其中，包括：在预设位置实时采集多组电芯卷绕的图像，所述预设位置包括能够拍摄到电芯卷绕过程中的阳极、隔膜和阴极的位置；确定电芯卷绕的基准线；根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值；根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值；控制相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏。本发明还公开了一种CCD反馈纠偏闭环控制装置及控制系统。本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制方法提高了纠偏精度。

Description

一种CCD反馈纠偏闭环控制方法、控制装置及控制系统
技术领域
本发明涉及锂电池自动化设备技术领域，尤其涉及一种CCD反馈纠偏闭环控制方法、一种CCD反馈纠偏闭环控制装置及一种包括该CCD反馈纠偏闭环控制装置的CCD反馈纠偏闭环控制系统。
背景技术
在锂电池生产工艺中，电芯卷绕工序是一个关键技术环节。阳极、隔膜、阴极依次被送至一个卷针上卷绕形成电芯。在该工序中，极片(阳极、阴极)对齐度是衡量电芯质量的一个重要的指标。
现有技术中，采用纠偏传感器检测极片是否走偏，并在极片走偏的情况下，通过控制纠偏机构，对极片的位置进行纠偏。采用上述方法纠偏时，因为纠偏传感器用于判断极片位置是否偏移的设定值是人工预先设置的，极片行走过程中进行纠偏后是否还存在偏移，无法准确的检测，故采用上述设定值来进行纠偏时仍然会产生极片偏移，影响检测纠偏精度。
因此，如何提高纠偏系统的纠偏精度成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种CCD反馈纠偏闭环控制方法、一种CCD反馈纠偏闭环控制装置及一种包括该CCD反馈纠偏闭环控制装置的CCD反馈纠偏闭环控制系统，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种CCD反馈纠偏闭环控制方法，其中，所述CCD反馈纠偏闭环控制方法包括：
在预设位置实时采集多组电芯卷绕的图像，所述预设位置包括能够拍摄到电芯卷绕过程中的阳极、隔膜和阴极的位置；
确定电芯卷绕的基准线；
根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值；
根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值；
控制相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏。
优选地，所述确定电芯卷绕的基准线包括：
预先卷绕多个电芯；
对卷绕的多个电芯的阳极的中心线求取平均值；
将所述平均值作为电芯卷绕的基准线。
优选地，所述CCD反馈纠偏闭环控制方法还包括在所述相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏的步骤之前进行的：
根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像计算隔膜相对于所述阳极的偏移值；
根据所述隔膜相对于所述阳极的偏移值调整所述隔膜对应的纠偏传感器的当前设定值。
优选地，每组电芯卷绕的图像包括多个电芯卷绕的图像，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转固定的角度采集到的多张图像。
优选地，所述根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值包括：
分别计算每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值；
根据每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值分别计算当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像的阳极、阴极和隔膜的宽度的第二平均值以及分别计算当前组的阳极的中心线位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置；
将所述阳极的宽度的第二平均值作为当前组的阳极的宽度，将所述阴极的宽度的第二平均值作为当前组的阴极的宽度，以及将所述隔膜的宽度的第二平均值作为当前组的隔膜的宽度；
根据当前组的阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置分别计算所述阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置与所述基准线之间的偏移值。
优选地，所述根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值还包括：
计算阳极与阴极之间的比例系数。
优选地，所述计算阳极与阴极之间的比例系数包括：
根据所述阳极的宽度与所述阴极的宽度计算得到所述阳极与所述阴极在当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像中的宽度之差ΔD；
根据所述阳极的原材料规格参数以及阴极的原材料规格参数得到所述阳极与所述阴极的实际宽度之差ΔD′；
计算所述阳极与所述阴极的比例系数η＝ΔD′/ΔD。
优选地，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转180。采集到的多张图像。
优选地，所述纠偏传感器包括阳极纠偏传感器、阴极纠偏传感器和隔膜纠偏传感器。
优选地，所述根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值包括：
调整所述阳极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阳极相对于所述基准线的偏移值；
调整所述阴极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阴极相对于所述基准线的偏移值；
调整所述隔膜纠偏传感器的当前设定值加/减所述隔膜相对于所述基准线的偏移值。
作为本发明的第二个方面，提供一种CCD反馈纠偏闭环控制装置，其中，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置包括：
采集模块，所述采集模块用于在预设位置实时采集多组电芯卷绕的图像，所述预设位置包括能够拍摄到电芯卷绕过程中的阳极、隔膜和阴极的位置；
基准线确定模块，所述基准线确定模块用于确定电芯卷绕的基准线；
偏移值计算模块，所述偏移值计算模块用于根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值；
设定值调整模块，所述设定值调整模块用于根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值；
纠偏控制模块，所述纠偏控制模块用于控制相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏。
优选地，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置还包括：
隔膜偏移值计算模块，所述隔膜偏移值计算模块用于根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像计算隔膜相对于所述阳极的偏移值；
隔膜纠偏模块，所述隔膜纠偏模块用于根据所述隔膜相对于所述阳极的偏移值调整所述隔膜对应的纠偏传感器的当前设定值。
优选地，每组电芯卷绕的图像包括多个电芯卷绕的图像，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转固定的角度采集到的多张图像。
优选地，所述偏移值计算模块包括：
第一计算单元，所述第一计算单元用于分别计算每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值；
第二计算单元，所述第二计算单元用于根据每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值分别计算当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像的阳极、阴极和隔膜的宽度的第二平均值以及分别计算当前组的阳极的中心线位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置；
宽度获取模块，所述宽度获取模块用于将所述阳极的宽度的第二平均值作为当前组的阳极的宽度，将所述阴极的宽度的第二平均值作为当前组的阴极的宽度，以及将所述隔膜的宽度的第二平均值作为当前组的隔膜的宽度；
第三计算单元，所述第三计算单元用于根据当前组的阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置分别计算所述阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置与所述基准线之间的偏移值。
优选地，所述纠偏传感器包括阳极纠偏传感器、阴极纠偏传感器和隔膜纠偏传感器。
优选地，所述设定值调整模块包括：
阳极设定值调整单元，所述阳极设定值调整单元用于调整所述阳极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阳极相对于所述基准线的偏移值；
阴极设定值调整单元，所述阴极设定值调整单元用于调整所述阴极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阴极相对于所述基准线的偏移值；
隔膜设定值调整单元，所述隔膜设定值调整单元调整所述隔膜纠偏传感器的当前设定值加/减所述隔膜相对于所述基准线的偏移值。
作为本发明的第三个方面，提供一种CCD反馈纠偏闭环控制系统，其中，所述CCD反馈纠偏闭环控制系统包括纠偏传感器、纠偏执行机构和前文所述的CCD反馈纠偏闭环控制装置，所述纠偏传感器和所述纠偏执行机构均与所述CCD反馈纠偏控制装置连接，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置能够向所述纠偏传感器发送设定值调整信号，所述纠偏传感器能够根据所述设定值调整信号进行设定值调整，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置还能够向所述纠偏执行机构发送纠偏控制信号，所述纠偏执行机构能够根据所述纠偏控制信号执行纠偏动作。
优选地，所述纠偏执行机构包括驱动单元和执行单元，所述驱动单元用于根据所述纠偏控制信号驱动所述执行单元；所述执行单元用于执行纠偏动作。
本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制方法，通过实时采集电芯卷绕过程中的图像，实时计算出阳极、隔膜、阴极的偏移值，并且根据该偏移值实时自动调整纠偏传感器的当前设定值，这种CCD反馈纠偏闭环控制方法提高了纠偏精度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制方法的流程图。
图2为本发明提供的电芯卷绕过程示意图。
图3为本发明提供的电芯上阳极、隔膜和阴极的宽度示意图。
图4为本发明提供的电芯上阳极、隔膜和阴极的中心线位置示意图。
图5为本发明提供的纠偏传感器纠偏调整示意图。
图6为本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制装置的一种结构示意图。
图7为本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制装置的另一种结构示意图。
图8为本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种CCD反馈纠偏闭环控制方法，其中，如图1所示，所述CCD反馈纠偏闭环控制方法包括：
S110、在预设位置实时采集多组电芯卷绕的图像，所述预设位置包括能够拍摄到电芯卷绕过程中的阳极、隔膜和阴极的位置；
S120、确定电芯卷绕的基准线；
S130、根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值；
S140、根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值；
S150、控制相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏。
本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制方法，通过实时采集电芯卷绕过程中的图像，实时计算出阳极、隔膜、阴极的偏移值，并且根据该偏移值实时自动调整纠偏传感器的当前设定值，这种CCD反馈纠偏闭环控制方法提高了纠偏精度。
具体地，如图2所示，通过CCD采集预设位置的图像，其中预设位置为阳极、隔膜、阴极入卷卷针，卷绕在电芯上的位置，阳极、隔膜、阴极在此位置已经卷绕重叠。此时可以通过CCD拍摄，检测出阳极、隔膜、阴极在宽度方向上是否对齐。其中，CCD设置在卷针正前方，正面拍摄卷针上的图像，卷针每旋转180°，CCD拍摄一次，采集一次数据。其中，阳极和隔膜采集电芯上的图像(卷绕在卷针上)，阴极因为被包裹在最里层，不能从正前方看到，故采集电芯上方，阴极未入卷卷针的一段，由图中可知，阴极与阳极存在左右间距差，不在同一个平面上，而阳极和隔膜已经卷绕在电芯上，处于同一个平面。
可以理解的是，为了使得卷绕后的电芯不存在偏移，保证电芯卷绕的质量，首先需要确定电芯卷绕的基准线，所述确定电芯卷绕的基准线包括：
预先卷绕多个电芯；
对卷绕的多个电芯的阳极的中心线求取平均值；
将所述平均值作为电芯卷绕的基准线。
需要说明的是，通过卷绕多个电芯，然后以卷绕后的多个电芯的阳极中心线的平均值作为电芯卷绕的基准线，这种确定电芯卷绕的基准线的方式通过卷绕多个电芯后求取平均值提高了确定基准线的精确度。
为了使得电芯卷绕后的产品更加标准，进一步提高电芯卷绕后的质量，所述CCD反馈纠偏闭环控制方法还包括在所述相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏的步骤之前进行的：
根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像计算隔膜相对于所述阳极的偏移值；
根据所述隔膜相对于所述阳极的偏移值调整所述隔膜对应的纠偏传感器的当前设定值。
可以理解的是，通过将隔膜的中心线位置与阳极的中心线位置进行比较，然后对隔膜进行纠偏，使得隔膜与阳极之间不存在偏差，进一步提高了电芯卷绕的质量。
具体地，每组电芯卷绕的图像包括多个电芯卷绕的图像，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转固定的角度采集到的多张图像。
由前文描述可知，电芯在卷针上卷绕时，每旋转180°采集一张卷绕过程的图像，一个电芯在卷绕过程中可以被采集多张图像，每组电芯包括多个电芯，则每组电芯卷绕的图像则包括多个电芯卷绕的图像，而每个电芯卷绕的图像包括多张图像，所以每组电芯卷绕的图像包括了很多张电芯卷绕的图像。
需要说明的是，在采集电芯卷绕的图像时，虽然采集图像的频率是卷针每旋转固定的角度采集一张图像，但是在进行后续计算时，是以每组电芯为单位进行统计的，即连续采集一组电芯的多张图像后，统计该组中的每张图像的阳极、阴极和隔膜的位置，然后求取平均值，这样通过多张求平均值的方式从统计学角度出发能够提高准确度。
作为具体地实施方式，所述根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值包括：
分别计算每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值；
根据每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值分别计算当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像的阳极、阴极和隔膜的宽度的第二平均值以及分别计算当前组的阳极的中心线位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置；
将所述阳极的宽度的第二平均值作为当前组的阳极的宽度，将所述阴极的宽度的第二平均值作为当前组的阴极的宽度，以及将所述隔膜的宽度的第二平均值作为当前组的隔膜的宽度；
根据当前组的阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置分别计算所述阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置与所述基准线之间的偏移值。
可以理解的是，由前文所述可知，每组包括多个电芯，而每个电芯在卷绕时被采集多张图像，所以先通过求取每个电芯卷绕过程中的多张图像的阳极、阴极和隔膜的第一平均值，然后当前组的多个第一平均值再进行求取平均值，得到第二平均值，该第二平均值即为最终结果，即阳极的宽度、阴极的宽度和隔膜的宽度，同时分别计算当前组的阳极的中心线位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置，然后分别比较阳极的中心线位置、阴极的中心线位置和隔膜的中心线位置与基准线，得到阳极、阴极和隔膜的偏移值。
具体地，如图3所示，根据采集到的预设位置的图像分别计算电芯的阳极、隔膜和阴极的宽度。其中，4表示CCD成像区域，5表示卷针，6表示电芯，定义电芯左端为电芯头部，定义电芯右端为电芯尾部。
优选地，采集阳极左端(阳极头部)到成像区域左边界的距离S2，采集阳极右端(阳极尾部)到成像区域左边界的距离S2′，计算出阳极的宽度D2＝S2′-S2；依此类推，采集隔膜左端(隔膜头部)到成像区域左边界的距离S1，采集隔膜右端(隔膜尾部)到成像区域左边界的距离S1′，计算出隔膜的宽度D1＝S1′-S1；可以计算出隔膜宽度D1；采集阴极左端(阴极头部)到成像区域左边界的距离S3，采集阴极右端(阴极尾部)到成像区域左边界的距离S3′，计算出阴极的宽度D3＝S3′-S3。当然，也可以通过计算阳极右端(尾部)到成像区域右边界的距离和阳极左端(头部)到成像区域右边界的距离来计算阳极的宽度D2。依此类推，隔膜和阴极的宽度也可以计算出。
可以理解的是，上述采集的距离S2和S2′，S1和S1′以及S3和S3′均是采集到的多张图像求取平均值后的结果。
需要说明的是，由于阳极和阴极不在同一平面上，所以在采集到的图像中存在偏差，为了提高调整精度，需要对阴极由于与阳极不在同一平面而产生的偏差进行补偿，因此，需要计算阳极与阴极之间的比例系数，具体地，所述计算阳极与阴极之间的比例系数包括：
根据所述阳极的宽度与所述阴极的宽度计算得到所述阳极与所述阴极在当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像中的宽度之差ΔD；
根据所述阳极的原材料规格参数以及阴极的原材料规格参数得到所述阳极与所述阴极的实际宽度之差ΔD′；
计算所述阳极与所述阴极的比例系数η＝ΔD′/ΔD。
通过比例系数，可以补偿阴极与阳极不在同一平面而产生的偏差，进一步提高了调整的精度。
如图3所示，在计算电芯的阳极、隔膜和阴极的宽度的同时计算出阳极、隔膜、阴极的中心线位置(图3所示的虚线D为阳极、隔膜和阴极对齐之后重合的中心线位置)，以及同时计算出阳极与阴极之间的比例系数，具体实施方式如下。
优选地，阳极左端(头部)到成像区域左边界的距离为S2，阳极的宽度为D2，则阳极中心线到阳极左边界的距离为X2＝S2+D2/2＝(S2+S2′)/2，此时采用成像区域左边界为坐标基准时，阳极中心线位置可以表达为X2＝S2+D2/2＝(S2+S2′)/2；依此类推，隔膜的中心线位置为X1＝S1+D1/2＝(S1+S1′)/2；阴极的中心线位置为X3＝S3+D3/2＝(S3+S3′)/2。
与此同时，阳极与隔膜之间的比例系数μ，阳极与阴极之间的比例系数是η；以阳极与阴极之间的比例系数是η为例：(实际上阳极与隔膜是在同一平面，它们之间的比例系数可以确定为μ＝1，目前主要是阳极与阴极不在同一平面，阳极与阴极的比例系数尤其重要)。
假设CCD成像区域内的阳极宽度为D2，而实际情况下阳极宽度为D2′，CCD成像区域内的阴极宽度为D3，而实际情况下阴极宽度为D3′；则阳极与阴极之间的比例系数的计算过程为：计算出阳极的宽度D2和阴极的宽度D3后，阳极和阴极的宽度差为ΔD＝D2-D3；根据极片原材料的规格参数已知，实际阳极和阴极的宽度差为ΔD′＝D2′-D3′，所以推算出阳极与阴极的比例系数η＝ΔD′/ΔD(实际/测量)。
针对电芯卷绕过程中，采集的图像中存在阳极和阴极不在同一个平面上的问题，设定了补偿的比例系数，从而使得检测计算出来的偏移值更加精确。
为了实现纠偏，需要对当前设定值进行实时调整。具体地，在确定基准线时，是以阳极的中心线多次求平均而确定的基准位置，然后再分别计算阳极、隔膜和阴极的中心线与基准线的偏移值；将该偏移值反馈至相应的纠偏传感器，从而驱动纠偏机构实现纠偏。
如图4所示，例如，若计算得到的基准线的位置为X，阳极中心线的位置为X2＝(S2+S2′)/2，阴极中心线的位置为X3＝(S3+S3′)/2，如果X3＝X，则阴极中心线的位置和基准线位置重叠，即为阴极与阳极已经对中对齐，偏移值为0，对阴极的纠偏传感器发送纠偏值为0的纠偏控制信号；如果X＜X3，则阴极相对于基准线发生偏移，偏移方向为右偏，即为朝向电芯右端(尾部)偏移，偏移值为ΔX3＝X3-X，则对阴极的纠偏传感器发送纠偏值为ΔX3的纠偏控制信号；如果X＞X3，则阴极相对于基准线发生偏移，偏移方向为左偏，即为朝向电芯左端(头部)偏移，偏移值为ΔX3＝X-X3，则对阴极的纠偏传感器发送纠偏值为ΔX3的纠偏控制信号，可以理解的是，计算得到的偏移值是带有正负符号的，该符合表示方向。阴极的纠偏传感器根据接收到的纠偏控制信号驱动纠偏机构执行纠偏动作。
进一步的，因为采集图像时，阳极卷在卷针上，阴极还未入卷，故阴极跟阳极在拍照方向上不在同一平面。故阳极与阴极的偏移值需要进行补偿，来消除计算出来的偏移值的误差。该补偿和阳极与阴极的比例系数有关。以阴极的偏移值为例，未补偿前的偏移值为ΔX3＝X3-X(结果为负数，则是左偏；结果为正数，则为右偏)，进行补偿后的偏移值为ΔX3′＝(X3-X)*η。
在计算出来阴极补偿后的偏移值ΔX3后，将该值以控制信号的形式发送至阴极的纠偏传感器。假设阴极的纠偏传感器的当前设定值为L3，采集到的图像中的阴极中心线位置和基准位置存在偏移值ΔX3，则阴极纠偏传感器的设定值自动调整为L3′＝L3+ΔX3。
需要说明的是，如果阴极中心线位置X3与基准线X之间的偏移值为ΔX3＝X3-X，那么实际的偏移值为ΔX3′＝(X3-X)*η。如果ΔX3′＜0，证明阴极在宽度方向偏向左端(头部)，因为越靠头部，X3越小，那么阴极纠偏传感器的设定值L3′＝L3+|ΔX3′|＞L3，反之，如果ΔX3′＞0，证明阴极在宽度方向偏向右端(尾部)，因为越靠尾部，X3越大，那么阴极纠偏传感器的设定值L3′＝L3-|ΔX3|＜L3。若采集到的图像中阴极左偏，则纠偏传感器的设定值变大；若采集到的图像中阴极右偏，则纠偏传感器的设定值变小。
如图5所示，对纠偏传感器的设定值的调整原理具体可以理解为：假设纠偏传感器对阴极进行纠偏的当前设定值为L1，即当检测到阴极的边缘位置与设定值L1相同时，偏移值为0，阴极不需要纠偏，否则需要纠偏。若纠偏传感器的当前设定值为L0，则需要对纠偏传感器调大，即需要将阴极往右移动，此时需要将设定值调整大一些，所以若左偏的情况则需要调大设定值；若纠偏传感器的当前设定值为L2，则需要对纠偏传感器调小，即需要将阴极往左移动，此时需要将当前设定值调小一些。
优选地，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转180°采集到的多张图像。
可以理解的是，所述纠偏传感器包括阳极纠偏传感器、阴极纠偏传感器和隔膜纠偏传感器。
进一步地，所述根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值包括：
调整所述阳极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阳极相对于所述基准线的偏移值；
调整所述阴极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阴极相对于所述基准线的偏移值；
调整所述隔膜纠偏传感器的当前设定值加/减所述隔膜相对于所述基准线的偏移值。
作为本发明的第二个方面，提供一种CCD反馈纠偏闭环控制装置，其中，如图6所示，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置110包括：
采集模块111，所述采集模块111用于在预设位置实时采集多组电芯卷绕的图像，所述预设位置包括能够拍摄到电芯卷绕过程中的阳极、隔膜和阴极的位置；
基准线确定模块112，所述基准线确定模块112用于确定电芯卷绕的基准线；
偏移值计算模块113，所述偏移值计算模块113用于根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值；
设定值调整模块114，所述设定值调整模块114用于根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值；
纠偏控制模块115，所述纠偏控制模块115用于控制相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏。
本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制装置，通过实时采集电芯卷绕过程中的图像，实时计算出阳极、隔膜、阴极的偏移值，并且根据该偏移值实时自动调整纠偏传感器的当前设定值，这种CCD反馈纠偏闭环控制装置提高了纠偏精度。
作为一种具体地实施方式，为了能够进一步提高电芯卷绕的质量，如图7所示，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置110还包括：
隔膜偏移值计算模块116，所述隔膜偏移值计算模块116用于根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像计算隔膜相对于所述阳极的偏移值；
隔膜纠偏模块117，所述隔膜纠偏模块117用于根据所述隔膜相对于所述阳极的偏移值调整所述隔膜对应的纠偏传感器的当前设定值。
优选地，每组电芯卷绕的图像包括多个电芯卷绕的图像，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转固定的角度采集到的多张图像。
具体地，为了实现偏移值的计算，所述偏移值计算模块包括：
第一计算单元，所述第一计算单元用于分别计算每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值；
第二计算单元，所述第二计算单元用于根据每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值分别计算当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像的阳极、阴极和隔膜的宽度的第二平均值；
宽度获取模块，所述宽度获取模块用于将所述阳极的宽度的第二平均值作为当前组的阳极的宽度，将所述阴极的宽度的第二平均值作为当前组的阴极的宽度，以及将所述隔膜的宽度的第二平均值作为当前组的隔膜的宽度以及分别计算当前组的阳极的中心线位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置；
第三计算单元，所述第三计算单元用于根据当前组的阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置分别计算所述阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置与所述基准线之间的偏移值。
优选地，所述纠偏传感器包括阳极纠偏传感器、阴极纠偏传感器和隔膜纠偏传感器。
进一步地，所述设定值调整模块包括：
阳极设定值调整单元，所述阳极设定值调整单元用于调整所述阳极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阳极相对于所述基准线的偏移值；
阴极设定值调整单元，所述阴极设定值调整单元用于调整所述阴极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阴极相对于所述基准线的偏移值；
隔膜设定值调整单元，所述隔膜设定值调整单元调整所述隔膜纠偏传感器的当前设定值加/减所述隔膜相对于所述基准线的偏移值。
关于本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制装置的工作原理及工作过程可以参照前文关于CCD反馈纠偏闭环控制方法的描述，此处不再赘述。
作为本发明的第三个方面，提供一种CCD反馈纠偏闭环控制系统，其中，如图8所示，所述CCD反馈纠偏闭环控制系统10包括纠偏传感器120、纠偏执行机构130和前文所述的CCD反馈纠偏闭环控制装置110，所述纠偏传感器120和所述纠偏执行机构130均与所述CCD反馈纠偏控制装置110连接，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置110能够向所述纠偏传感器120发送设定值调整信号，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置110还能够向所述纠偏执行机构130发送纠偏控制信号，所述纠偏传感器120能够根据所述设定值调整信号进行设定值调整，所述纠偏执行机构130能够根据所述纠偏控制信号执行纠偏动作。
本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制系统，由于采用了CCD反馈纠偏闭环控制装置，因而可以通过实时采集电芯卷绕过程中的图像，实时计算出阳极、隔膜、阴极的偏移值，并且根据该偏移值实时自动调整纠偏传感器的当前设定值，这种CCD反馈纠偏闭环控制系统提高了纠偏精度。
优选地，所述纠偏执行机构130包括驱动单元和执行单元，所述驱动单元用于根据所述纠偏控制信号驱动所述执行单元；所述执行单元用于执行纠偏动作。
优选地，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置110可以采用工控机。
本发明提供的CCD反馈纠偏闭环控制系统的工作原理如下，在电芯卷绕过程中，阳极、隔膜、阴极分别需要经过放卷、工艺处理过程、收卷等作业。在这一系列的作业过程中，因机械安装精度或过棍加工精度误差所产生的极片走向波动等原因会出现阳极、隔膜、阴极跑偏的情况发生。纠偏装置就是为了减少此类情况的发生，在生产过程中始终跟踪阳极、隔膜、阴极的位置，并实时进行修正，无需人工干预就能确保和提高生产质量和效率。
以阴极为例，经过CCD反馈纠偏闭环控制装置采集到阴极的中心线的实际位置为L，阴极的纠偏传感器的设定值为L3，CCD反馈纠偏闭环控制装置计算阴极的中心线的实际位置L与设定值L3之间的偏移值，并根据该偏移值调整阴极的纠偏传感器的当前设定值，然后根据该偏移值向纠偏执行机构发送纠偏控制信号，纠偏执行机构根据该纠偏控制信号对后面进行卷绕的电芯执行纠偏动作。
需要说明的是，CCD反馈纠偏闭环控制装置最终执行的纠偏动作是针对极片送料机构上的还未卷绕的极片进行纠偏的，而纠偏执行机构与卷绕的电芯之间存在物理距离，因此采集到的该物理距离卷绕的电芯的图像数据是无效的，若要看到纠偏后的效果，需要等待纠偏后的极片进行卷绕后才可以看到，所以需要等待纠偏执行机构与卷绕的电芯之间的物理距离卷绕完成后再次采集到的卷绕的电芯的图像的数据才是有效的。还需要说明的是，为了能够得知纠偏执行机构与卷绕的电芯之间的物理距离何时能够走完，即能够得知何时采集到的图像数据才为有效数据，在卷绕机构旁边设置有编码器，该编码器用于检测该物理距离何时走完，并将检测的结果发送至CCD反馈纠偏闭环控制装置，当编码器检测到该物理距离已经完全走完，则CCD反馈纠偏闭环控制装置则得知此刻之后采集到的卷绕的电芯的图像数据为有效数据。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，所述CCD反馈纠偏闭环控制方法包括：
在预设位置实时采集多组电芯卷绕的图像，所述预设位置包括能够拍摄到电芯卷绕过程中的阳极、隔膜和阴极的位置；
确定电芯卷绕的基准线；
根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值；
根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值；
控制相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏。
2.根据权利要求1所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，所述确定电芯卷绕的基准线包括：
预先卷绕多个电芯；
对卷绕的多个电芯的阳极的中心线求取平均值；
将所述平均值作为电芯卷绕的基准线。
3.根据权利要求1或2所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，所述CCD反馈纠偏闭环控制方法还包括在所述控制相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏的步骤之前进行的：
根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像计算隔膜相对于所述阳极的偏移值；
根据所述隔膜相对于所述阳极的偏移值调整所述隔膜对应的纠偏传感器的当前设定值。
4.根据权利要求1所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，每组电芯卷绕的图像包括多个电芯卷绕的图像，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转固定的角度采集到的多张图像。
5.根据权利要求4所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，所述根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值包括：
分别计算每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值；
根据每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值分别计算当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像的阳极、阴极和隔膜的宽度的第二平均值以及分别计算当前组的阳极的中心线位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置；
将所述阳极的宽度的第二平均值作为当前组的阳极的宽度，将所述阴极的宽度的第二平均值作为当前组的阴极的宽度，以及将所述隔膜的宽度的第二平均值作为当前组的隔膜的宽度；
根据当前组的阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置分别计算所述阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置与所述基准线之间的偏移值。
6.根据权利要求5所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，所述根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值还包括：
计算阳极与阴极之间的比例系数。
7.根据权利要求6所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，所述计算阳极与阴极之间的比例系数包括：
根据所述阳极的宽度与所述阴极的宽度计算得到所述阳极与所述阴极在当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像中的宽度之差ΔD；
根据所述阳极的原材料规格参数以及阴极的原材料规格参数得到所述阳极与所述阴极的实际宽度之差ΔD′；
计算所述阳极与所述阴极的比例系数η＝ΔD′/ΔD。
8.根据权利要求4所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转180°采集到的多张图像。
9.根据权利要求1所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，所述纠偏传感器包括阳极纠偏传感器、阴极纠偏传感器和隔膜纠偏传感器。
10.根据权利要求9所述的CCD反馈纠偏闭环控制方法，其特征在于，所述根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值包括：
调整所述阳极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阳极相对于所述基准线的偏移值；
调整所述阴极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阴极相对于所述基准线的偏移值；
调整所述隔膜纠偏传感器的当前设定值加/减所述隔膜相对于所述基准线的偏移值。
11.一种CCD反馈纠偏闭环控制装置，其特征在于，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置包括：
采集模块，所述采集模块用于在预设位置实时采集多组电芯卷绕的图像，所述预设位置包括能够拍摄到电芯卷绕过程中的阳极、隔膜和阴极的位置；
基准线确定模块，所述基准线确定模块用于确定电芯卷绕的基准线；
偏移值计算模块，所述偏移值计算模块用于根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像分别计算阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值；
设定值调整模块，所述设定值调整模块用于根据所述阳极和/或阴极和/或隔膜相对于所述基准线的偏移值调整相应的纠偏传感器的当前设定值；
纠偏控制模块，所述纠偏控制模块用于控制相应的纠偏传感器根据调整后的设定值驱动纠偏执行机构对送料过程中的阳极和/或阴极和/或隔膜进行纠偏。
12.根据权利要求11所述的CCD反馈纠偏闭环控制装置，其特征在于，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置还包括：
隔膜偏移值计算模块，所述隔膜偏移值计算模块用于根据采集到的当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像计算隔膜相对于所述阳极的偏移值；
隔膜纠偏模块，所述隔膜纠偏模块用于根据所述隔膜相对于所述阳极的偏移值调整所述隔膜对应的纠偏传感器的当前设定值。
13.根据权利要求11所述的CCD反馈纠偏闭环控制装置，其特征在于，每组电芯卷绕的图像包括多个电芯卷绕的图像，每个电芯卷绕的图像包括通过该电芯的卷针每旋转固定的角度采集到的多张图像。
14.根据权利要求13所述的CCD反馈纠偏闭环控制装置，其特征在于，所述偏移值计算模块包括：
第一计算单元，所述第一计算单元用于分别计算每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值；
第二计算单元，所述第二计算单元用于根据每个电芯卷绕的图像中的阳极、阴极和隔膜的宽度的第一平均值分别计算当前组所述预设位置处的电芯卷绕图像的阳极、阴极和隔膜的宽度的第二平均值以及分别计算当前组的阳极的中心线位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置；
宽度获取模块，所述宽度获取模块用于将所述阳极的宽度的第二平均值作为当前组的阳极的宽度，将所述阴极的宽度的第二平均值作为当前组的阴极的宽度，以及将所述隔膜的宽度的第二平均值作为当前组的隔膜的宽度；
第三计算单元，所述第三计算单元用于根据当前组的阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置分别计算所述阳极中心线的位置、隔膜的中心线位置以及阴极的中心线位置与所述基准线之间的偏移值。
15.根据权利要求11所述的CCD反馈纠偏闭环控制装置，其特征在于，所述纠偏传感器包括阳极纠偏传感器、阴极纠偏传感器和隔膜纠偏传感器。
16.根据权利要求15所述的CCD反馈纠偏闭环控制装置，其特征在于，所述设定值调整模块包括：
阳极设定值调整单元，所述阳极设定值调整单元用于调整所述阳极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阳极相对于所述基准线的偏移值；
阴极设定值调整单元，所述阴极设定值调整单元用于调整所述阴极纠偏传感器的当前设定值加/减所述阴极相对于所述基准线的偏移值；
隔膜设定值调整单元，所述隔膜设定值调整单元调整所述隔膜纠偏传感器的当前设定值加/减所述隔膜相对于所述基准线的偏移值。
17.一种CCD反馈纠偏闭环控制系统，其特征在于，所述CCD反馈纠偏闭环控制系统包括纠偏传感器、纠偏执行机构和权利要求11至16中任意一项所述的CCD反馈纠偏闭环控制装置，所述纠偏传感器和所述纠偏执行机构均与所述CCD反馈纠偏控制装置连接，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置能够向所述纠偏传感器发送设定值调整信号，所述纠偏传感器能够根据所述设定值调整信号进行设定值调整，所述CCD反馈纠偏闭环控制装置还能够向所述纠偏执行机构发送纠偏控制信号，所述纠偏执行机构能够根据所述纠偏控制信号执行纠偏动作。
18.根据权利要求17所述的CCD反馈纠偏闭环控制系统，其特征在于，所述纠偏执行机构包括驱动单元和执行单元，所述驱动单元用于根据所述纠偏控制信号驱动所述执行单元；所述执行单元用于执行纠偏动作。
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