CN108152305B - 一种x-ray无损检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种X‑RAY无损检测设备，包括安全外罩组件、安装于安全外罩组件上的上料输送拉带组件、具有转盘本体的转盘机构、连接上料输送拉带组件和转盘机构的用于将定位好的电池从上料输送拉带组件转移到转盘本体的转盘夹具的上料机器人组件、对转盘夹具上的电池进行检测的X‑RAY成像系统、连接于转盘夹具处用于将好电池输送到下一道工序的下料输送拉带组件、安装于下料输送拉带组件侧面的坏品放置机构，以及用于将转盘夹具上的电池转移到下料输送拉带组件拉带或坏品放置机构的下料机器人组件，转盘本体包括上料位、扫码和检测电池头部两个角位、检测电池尾部两个角位和下料位。该X‑RAY无损检测设备能够检测电池四个角位且效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及锂电行业电芯X-RAY检测领域，特别是涉及一种X-RAY无损检测设备。
背景技术
近年来，随着新能源技术的发展和电子产品的普及，以锂电池为代表的新能源电池成为了人们日常生活中日益依赖的东西。然而电池爆炸事件，引发了人们对新能源技术的担忧。如果不能解决好电池的安全性问题，将影响新能源的发展。锂电池安全影响因素很多，主要有电池结构设计、材料选型、制造工艺、检测设备这四个方面。其中在检测设备中X-RAY无损检测是最直观清晰反应电池内部结构缺陷的检测。电池内部由阴极、阳极、隔离膜、电解液组成，通过卷绕的方式用隔离膜将阴极、阳极分开。在制造过程中，电池卷绕设备异常会导致电池阴阳极片偏差超过安全范围，如阳极包不住阴极，在充电过程中，阴极产生富余的锂析出，集中在阳极铜箔上，锂的枝状结晶会刺破隔离膜造成阴阳极短路，导致着火、爆炸。跌落或外力碰撞等会导致极片变形或错位，容易造成短路。基于此，X-Ray射线检查就成了锂电生产工艺中必不可少的检测。在检测中X-Ray射线只需呈现电池四个角位信息就能反应整个电池阴阳极是否满足安全要求。
X-Ray检检测是利用X光的透射原理，穿透电池，由于电池极片存在密度和厚度的差别，X光吸收的程度不同，达到增强器的X光量存在差异。通过增强器捕捉并将其转换成可见光后CCD进行图像采集，得到电池清晰的内部结构图像。通过相关软件对图像进行处理，自动分析和判断电池是否满足安全要求。
目前电池X-RAY检测一般只检测电芯对角，生产效率30个/每分钟，但对角检测不能反应电芯实际情况，为后续的安全使用带来一定风险，如检测四个角位，生产效率只有15个/每分钟，达不到产能的要求。
综上所述，如何有效地提供一种检测电池四个角位且不影响效率的设备，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种X-RAY无损检测设备，该X-RAY无损检测设备能够检测电池四个角位且效率较高。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种X-RAY无损检测设备，包括安全外罩组件、安装于所述安全外罩组件上的上料输送拉带组件、具有转盘本体的转盘机构、连接所述上料输送拉带组件和所述转盘机构的用于将定位好的电池从所述上料输送拉带组件转移到所述转盘本体的转盘夹具的上料机器人组件、对所述转盘夹具上的电池进行检测的X-RAY成像系统、连接于所述转盘夹具处用于将好电池输送到下一道工序的下料输送拉带组件、安装于所述下料输送拉带组件侧面的坏品放置机构，以及用于将所述转盘夹具上的电池转移到所述下料输送拉带组件拉带或所述坏品放置机构的下料机器人组件，所述转盘本体包括上料位、扫码和检测电池头部两个角位、检测电池尾部两个角位和下料位。
优选地，所述上料输送拉带组件和所述下料输送拉带组件均包括皮带、支撑所述皮带的主动轮和从动轮，所述主动轮与电机连接。
优选地，所述上料机器人组件和所述下料机器人组件包括机器人本体和与所述机器人本体连接的真空吸盘。
优选地，所述坏品放置机构包括第一坏品盒、第二坏品盒、能够左右切换的封盖、所述第一坏品盒和所述第二坏品盒的盖板闸门、与所述第一坏品盒配合的第一升降闸门、与所述第二坏品盒配合的第二升降闸门。
优选地，还包括安装于所述X-RAY成像系统上的扫码机构，所述扫码机构的扫码枪能够对电池表面上的条码进行扫描，并将条码信息传输到控制器，将所述条码信息与X-Ray成像的图像进行绑定。
优选地，还包括安装于所述安全外罩组件顶部的定位CCD组件，所述定位CCD组件包括CCD本体和背光源，当电池由所述上料输送拉带组件输送到设定位置时，所述CCD本体用于对电池进行拍照处理，经处理后找出电池的座标，并传输给所述机器人本体用于抓取。
优选地，所述转盘机构包括分割器、安装于所述分割器上的转盘本体、安装于所述转盘本体上的转盘夹具，所述转盘夹具包括安装于所述转盘本体上的两条直线导轨、安装于所述直线导轨上且能够沿所述直线导轨移动的夹具底板、与所述夹具底板连接的真空接口，所述转盘本体上设置有用于检测真空是否达到设定值的真空表。
优选地，所述转盘本体的上料位、扫码和检测电池头部两个角位、检测电池尾部两个角位和下料位依次均相隔90°，所述夹具底板上连接有两个同步轮，所述同步轮上连接有传动同步带，一个所述同步轮通过行星减速机与伺服电机连接，另一个所述同步轮处的所述传动同步带处设置有张紧机构。
优选地，所述转盘机构还包括安装于所述转盘本体上用于保护所述转盘本体上电器部件的保护罩、安装于所述转盘本体上用于传递所述转盘本体上电器的电信号和通讯信号的导电滑环、安装于所述转盘本体上用于保护伺服器件的保护盖板罩。
优选地，所述安全外罩组件包括安装在外罩本体顶部的三色灯、安装在外罩本体侧壁的触摸屏、显示器、键盘放置机构、可视窗口和支撑框架、安装在外罩本体的底部的脚杯。
本发明所提供的X-RAY无损检测设备，包括安全外罩组件、上料输送拉带组件、转盘机构、上料机器人组件、X-RAY成像系统、下料输送拉带组件、坏品放置机构和下料机器人组件，安全外罩组件的框架由方通焊接而成，外面封板。封板由三层组成，内外层为冷轧钢板，中间层为铅板，使设备成为一个半封闭体，防止X-RAY电离辐射外漏，起到保护人身安全、隔音降噪作用。上料输送拉带组件安装于安全外罩组件上，转盘机构包括转盘本体、上料位、扫码和检测电池头部两个角位、检测电池尾部两个角位和下料位。上料机器人组件连接上料输送拉带组件和转盘机构，用于将定位好的电池从上料输送拉带组件转移到转盘本体的转盘夹具。X-RAY成像系统对转盘夹具上的电池进行检测，安装于安全外罩组件底板上，此系统由X-Ray发射装置、接收装置、相机组成，通过X-Ray发射装置发出X射线，X射线穿透电池，X射线穿过电池时，因电芯密度不一样，X射线会有衰减，接收装置接收射线并转换成可见光，相机将可见光拍照成像出来，软件根据图像进行分析和判断是否OK。下料输送拉带组件连接于转盘夹具处，用于将好电池输送到下一道工序，坏品放置机构安装于下料输送拉带组件侧面，下料机器人组件用于将转盘夹具上的电池转移到下料输送拉带组件拉带或坏品放置机构。
电池放置在上料输送拉带上，上料机器人组件将电池吸附移至转盘夹具上，每个转盘夹具上有一个吸盘来吸附电池。转盘机构由四个工位组成，检测由二套X光管组成。每个工位有一套夹具位移机构，第一个工位为上料位，第二个为扫码和检测电池头部两个角位，第三个工位检测电池尾部两个角位，第四个为下料位。当电池在上料位夹具吸附后，转盘在伺服和分割器的驱动下旋转90度，电池到第二个工位，对电池进行扫码和检测头部第一个角，电池吸附夹具在伺服器件和减速机驱动下位移一个电池宽度位检测头部第二个角，完成检测后转盘再次旋转90度，电池随转盘旋转到第三工位，先检测电池尾部第一个角，电池吸附夹具在伺服器件和减速机驱动下位移一个电池宽度位检测尾部第二个角，完成检测后软件将条码和四个角位图像进行绑定，并做出分析和判断。转盘再次旋转90度，电池随转盘旋转到第四工位，下料机器人组件将好电池吸取放置到下料输送拉带组件上，坏品电池吸取放置到坏品放置机构的坏品盒内。
本发明所提供的X-RAY无损检测设备，能够在线自动分析和判断坏品，电池四角进行X-RAY的拍照分析和判断，实现电池四角全检功能，提高了电池的安全性；并且生产效率大于30个/每分钟，提高了生产效率。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明中一种具体实施方式所提供的X-RAY无损检测设备的结构示意图；
图2为X-RAY无损检测设备内部的结构示意图；
图3为图2中转盘机构的结构示意图；
图4为图3中转盘夹具的结构示意图；
图5为图1中安全外罩组件的结构示意图。
附图中标记如下：
100-安全外罩组件、200-上料输送拉带组件、300-定位CCD组件、400-上料机器人组件、500-转盘机构、600-X-RAY成像系统、601-扫码机构、700-下料机器人组件、800-下料输送拉带组件、900-坏品放置机构、101-触摸屏、102-显示器、103-键盘放置机构、104-三色灯、105-可视窗口、106-支撑框架、501-分割器、502-减速机安装座、503-转盘本体、504-保护盖板罩、505-导电滑环、506-保护罩、507-真空表、510-转盘夹具、511-行星减速机、512-伺服电机、513-传动同步带、514-张紧机构、515-同步轮、516-真空接口、517-直线导轨、518-电池、519-夹具底板。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种X-RAY无损检测设备，该X-RAY无损检测设备能够检测电池四个角位且效率较高。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1至图5，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的X-RAY无损检测设备的结构示意图；图2为X-RAY无损检测设备内部的结构示意图；图3为图2中转盘机构的结构示意图；图4为图3中转盘夹具的结构示意图；图5为图1中安全外罩组件的结构示意图。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的X-RAY无损检测设备，包括安全外罩组件100、上料输送拉带组件200、转盘机构500、上料机器人组件400、X-RAY成像系统600、下料输送拉带组件800、坏品放置机构900和下料机器人组件700，安全外罩组件100的框架由方通焊接而成，外面封板。封板由三层组成，内外层为冷轧钢板，中间层为铅板，使设备成为一个半封闭体，防止X-RAY电离辐射外漏，起到保护人身安全、隔音降噪作用。上料输送拉带组件200安装于安全外罩组件100上，转盘机构500包括转盘本体503、上料位、扫码和检测电池518头部两个角位、检测电池518尾部两个角位和下料位。上料机器人组件400连接上料输送拉带组件200和转盘机构500，用于将定位好的电池518从上料输送拉带组件200转移到转盘本体503的转盘夹具510。X-RAY成像系统600对转盘夹具510上的电池518进行检测，安装于安全外罩组件100底板上，此系统由X-Ray发射装置、接收装置、相机组成，通过X-Ray发射装置发出X射线，X射线穿透电池518，X射线穿过电池518时，因电芯密度不一样，X射线会有衰减，接收装置接收射线并转换成可见光，相机将可见光拍照成像出来，软件根据图像进行分析和判断是否OK。下料输送拉带组件800连接于转盘夹具510处，用于将好电池518输送到下一道工序，坏品放置机构900安装于下料输送拉带组件800侧面，下料机器人组件700用于将转盘夹具510上的电池518转移到下料输送拉带组件800拉带或坏品放置机构900。
电池518放置在上料输送拉带上，上料机器人组件400将电池518吸附移至转盘夹具510上，每个转盘夹具510上有一个吸盘来吸附电池518。转盘机构500由四个工位组成，检测由二套X光管组成。每个工位有一套夹具位移机构，第一个工位为上料位，第二个为扫码和检测电池518头部两个角位，第三个工位检测电池518尾部两个角位，第四个为下料位。当电池518在上料位夹具吸附后，转盘在伺服和分割器501的驱动下旋转90度，电池518到第二个工位，对电池518进行扫码和检测头部第一个角，电池518吸附夹具在伺服器件和减速机驱动下位移一个电池518宽度位检测头部第二个角，完成检测后转盘再次旋转90度，电池518随转盘旋转到第三工位，先检测电池518尾部第一个角，电池518吸附夹具在伺服器件和减速机驱动下位移一个电池518宽度位检测尾部第二个角，完成检测后软件将条码和四个角位图像进行绑定，并做出分析和判断。转盘再次旋转90度，电池518随转盘旋转到第四工位，下料机器人组件700将好电池518吸取放置到下料输送拉带组件800上，坏品电池518吸取放置到坏品放置机构900的坏品盒内。
本发明所提供的X-RAY无损检测设备，能够在线自动分析和判断坏品，电池518四角进行X-RAY的拍照分析和判断，实现电池518四角全检功能，提高了电池518的安全性；并且生产效率大于30个/每分钟，提高了生产效率。
上述X-RAY无损检测设备仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，上料输送拉带组件200和下料输送拉带组件800均包括皮带、主动轮和从动轮，安装于安全外罩组件100上，主动轮和从动轮支撑皮带，主动轮与电机连接，主动轮由电机来驱动，达到平稳输送目的。
在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对X-RAY无损检测设备进行若干改变，上料机器人组件400和下料机器人组件700包括机器人本体和真空吸盘，真空吸盘与机器人本体连接，安装于安全外罩组件100上，支撑在分割器501上，转盘本体503由四个工位组成，每个工位单独由伺服驱动，可以单方向位移，较为方便。
显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，坏品放置机构900包括第一坏品盒、第二坏品盒、盖板闸门、第一升降闸门、第二升降闸门，盖板闸门能够切换封盖第一坏品盒和第二坏品盒，第一升降闸门与第一坏品盒配合，第二升降闸门与第二坏品盒配合，当第一坏品盒满料后，盖板闸门移动，第一升降闸门升起，手工将第一坏品盒取出，保证安全和取坏品时不停机。
需要特别指出的是，本发明所提供的X-RAY无损检测设备不应被限制于此种情形，还包括安装于X-RAY成像系统600上的扫码机构601，扫码机构601的扫码枪能够对电池518表面上的条码进行扫描，并将条码信息传输到控制器，将条码信息与图像进行绑定，实现电池518条码信息与拍照数据的绑定，实现自动分选功能。
本发明所提供的X-RAY无损检测设备，在其它部件不改变的情况下，还包括安装于安全外罩组件100顶部的定位CCD组件300，定位CCD组件300包括CCD本体和背光源，当电池518由上料输送拉带组件200输送到设定位置时，CCD本体用于对电池518进行拍照处理，经处理后找出电池518的座标，并传输给机器人本体用于抓取。电芯随拉带流拉至感应器位停止，CCD本体定位拍照并给出电池518的定位坐标，机器人本体按照CCD本体定位坐标进行抓取，机器人本体上安装真空吸盘，在真空负压的作用下将电池518吸附移至转盘夹具510上，结构简单，易于操作。
对于上述各个实施例中的X-RAY无损检测设备，转盘机构500包括分割器501、转盘本体503、转盘夹具510，分割器501能够进行分割，转盘本体503安装于分割器501上，转盘夹具510安装于转盘本体503上，转盘夹具510包括两条直线导轨517、夹具底板519、真空接口516、真空表507，两条直线导轨517安装于转盘本体503上，夹具底板519安装于直线导轨517上且能够沿直线导轨517移动，真空接口516与夹具底板519连接，分割器501用于转盘本体503精准定位，转盘本体503支撑转盘夹具510，转盘夹具510用于将电池518放置在夹具上，用于电池518位移。转盘本体503上设置有真空表507，用于检测真空是否达到设定值。
为了进一步优化上述技术方案，转盘本体503的上料位、扫码和检测电池518头部两个角位、检测电池518尾部两个角位和下料位依次均相隔90°，分割清晰，易于控制。夹具底板519上连接有两个同步轮515，同步轮515上连接有传动同步带513，一个同步轮515通过行星减速机511与伺服电机512连接，用于传递伺服动力与运动；另一个同步轮515处的传动同步带513处设置有张紧机构514，保证传动同步带513正常传动。
在上述各个具体实施例的基础上，转盘机构500还包括保护罩506、导电滑环505、保护盖板罩504，保护罩506安装于转盘本体503上，用于保护转盘本体503上电器部件。导电滑环505安装于转盘本体503上，用于传递转盘本体503上电器的电信号和通讯信号的导电滑环505。保护盖板罩504安装于转盘本体503上，用于保护伺服器件。转盘本体503下设置有减速机安装座502，便于安装减速机。
本发明所提供的另一创造性思想在于，安全外罩组件100包括三色灯104、触摸屏101、显示器102、键盘放置机构103、可视窗口105、支撑框架106、脚杯，三色灯104安装在外罩本体顶部，具有标志提醒作用。触摸屏101、显示器102、键盘放置机构103、可视窗口105和支撑框架106安装在外罩本体侧壁，触摸屏101由护罩盖板、盖板安装块、转动销、护罩安装固定块和盖板缓冲限位块组成，盖板安装在盖板安装块上；盖板安装块与护罩固定安装块由转动销连接；盖板缓冲限位块安装在安全外罩组件100上。显示器102并嵌入设计，便于操作员工实时观察检测结果图片。键盘放置机构103在触摸屏101护罩的正下方。可视窗口105带透明铅玻璃的观察窗，便于观察。支撑框架106支撑坏品放置机构900，较为可靠。脚杯安装在外罩本体的底部，通常布置四个，便于调节设备的水平高度及调试。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语下、底部等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种X-RAY无损检测设备，其特征在于，包括安全外罩组件(100)、安装于所述安全外罩组件(100)上的上料输送拉带组件(200)、具有转盘本体(503)的转盘机构(500)、连接所述上料输送拉带组件(200)和所述转盘机构(500)的用于将定位好的电池(518)从所述上料输送拉带组件(200)转移到所述转盘本体(503)的转盘夹具(510)的上料机器人组件(400)、对所述转盘夹具(510)上的电池(518)进行检测的X-RAY成像系统(600)、连接于所述转盘夹具(510)处用于将好电池(518)输送到下一道工序的下料输送拉带组件(800)、安装于所述下料输送拉带组件(800)侧面的坏品放置机构(900)，以及用于将所述转盘夹具(510)上的电池(518)转移到所述下料输送拉带组件(800)拉带或所述坏品放置机构(900)的下料机器人组件(700)，所述转盘本体(503)包括上料位、扫码和检测电池(518)头部两个角位、检测电池(518)尾部两个角位和下料位。
2.根据权利要求1所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，所述上料输送拉带组件(200)和所述下料输送拉带组件(800)均包括皮带、支撑所述皮带的主动轮和从动轮，所述主动轮与电机连接。
3.根据权利要求2所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，所述上料机器人组件(400)和所述下料机器人组件(700)包括机器人本体和与所述机器人本体连接的真空吸盘。
4.根据权利要求3所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，所述坏品放置机构(900)包括第一坏品盒、第二坏品盒、能够左右切换的封盖所述第一坏品盒和所述第二坏品盒的盖板闸门、与所述第一坏品盒配合的第一升降闸门、与所述第二坏品盒配合的第二升降闸门。
5.根据权利要求4所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，还包括安装于所述X-RAY成像系统(600)上的扫码机构(601)，所述扫码机构(601)的扫码枪能够对电池(518)表面上的条码进行扫描，并将条码信息传输到控制器，将所述条码信息与X-Ray成像的图像进行绑定。
6.根据权利要求4所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，还包括安装于所述安全外罩组件(100)顶部的定位CCD组件(300)，所述定位CCD组件(300)包括CCD本体和背光源，当电池(518)由所述上料输送拉带组件(200)输送到设定位置时，所述CCD本体用于对电池(518)进行拍照处理，经处理后找出电池(518)的座标，并传输给所述机器人本体用于抓取。
7.根据权利要求1-6任一项所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，所述转盘机构(500)包括分割器(501)、安装于所述分割器(501)上的转盘本体(503)、安装于所述转盘本体(503)上的转盘夹具(510)，所述转盘夹具(510)包括安装于所述转盘本体(503)上的两条直线导轨(517)、安装于所述直线导轨(517)上且能够沿所述直线导轨(517)移动的夹具底板(519)、与所述夹具底板(519)连接的真空接口(516)，所述转盘本体(503)上设置有用于检测真空是否达到设定值的真空表(507)。
8.根据权利要求7所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，所述转盘本体(503)的上料位、扫码和检测电池(518)头部两个角位、检测电池(518)尾部两个角位和下料位依次均相隔90°，所述夹具底板(519)上连接有两个同步轮(515)，所述同步轮(515)上连接有传动同步带(513)，一个所述同步轮(515)通过行星减速机(511)与伺服电机(512)连接，另一个所述同步轮(515)处的所述传动同步带(513)处设置有张紧机构(514)。
9.根据权利要求8所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，所述转盘机构(500)还包括安装于所述转盘本体(503)上用于保护所述转盘本体(503)上电器部件的保护罩(506)、安装于所述转盘本体(503)上用于传递所述转盘本体(503)上电器的电信号和通讯信号的导电滑环(505)、安装于所述转盘本体(503)上用于保护伺服器件的保护盖板罩(504)。
10.根据权利要求7所述的X-RAY无损检测设备，其特征在于，所述安全外罩组件(100)包括安装在外罩本体顶部的三色灯(104)、安装在外罩本体侧壁的触摸屏(101)、显示器(102)、键盘放置机构(103)、可视窗口(105)和支撑框架(106)、安装在外罩本体的底部的脚杯。
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