CN108511810B - 一种叠片定位设备及叠片定位方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种叠片定位设备及叠片定位方法，该叠片定位设备包括：第一传送机构、载台、叠片机构和图像获取装置；该第一传送机构用于将吸附于第一传送机构一侧的电池单元以第一速度传输到叠片区域，以使得电池单元脱离第一传送机构射入叠片区域时具有平行于载台的第一速度分量；图像获取装置用于获取进入叠片区域前该电池单元的图像，以分析电池单元的初始位置；叠片机构用于下压电池单元至载台；载台连接图像获取装置，用于根据电池单元的初始位置移动到目标位置，以使得叠片机构将电池单元下压至载台时，电池单元放置于载台的预设位置。通过上述方式，本申请可以提高叠片效率。

Description

一种叠片定位设备及叠片定位方法

技术领域

本发明涉及电池制造领域，尤其是涉及一种叠片定位设备及叠片定位方法。

背景技术

锂离子电芯的制造方式有卷绕式，也有叠片式，叠片式电芯的电池性能更好，但目前的电池极片叠片方式中，由于每层叠一片电池极片，就需要重复进行取片、定位、叠片的过程，叠片耗时长，且一个电芯具有多对极片，因此，上述传统的叠片方式速率低，叠片效率低。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种叠片定位设备及叠片定位方法，能够提高叠片效率。

为了解决上述问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种叠片定位设备，包括：第一传送机构、载台、叠片机构和图像获取装置；该第一传送机构用于将吸附于第一传送机构一侧的电池单元以第一速度传输到叠片区域，以使得电池单元脱离第一传送机构射入叠片区域时具有平行于载台的第一速度分量；图像获取装置用于获取进入叠片区域前该电池单元的图像，以分析电池单元的初始位置；叠片机构用于下压电池单元至载台；载台连接图像获取装置，用于根据电池单元的初始位置移动到目标位置，以使得叠片机构将电池单元下压至载台时，电池单元放置于载台的预设位置。

为了解决上述问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种叠片定位方法，应用于叠片定位设备，该叠片定位设备包括：第一传送机构、载台、叠片机构和图像获取装置，该叠片定位方法包括：利用第一传送机构将吸附于第一传送机构一侧的电池单元以第一速度传输到叠片区域，以使得电池单元脱离第一传送机构进入叠片区域时具有平行于载台的第一速度分量；利用图像获取装置获取进入叠片区域前该电池单元的图像，以分析电池单元的初始位置；根据电池单元的初始位置，将载台移动到目标位置，以使得叠片机构将电池单元下压至载台时，电池单元放置于载台的预设位置；利用叠片机构下压电池单元至载台的预设位置。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的部分实施例中，利用第一传送机构将吸附于第一传送机构一侧的电池单元以第一速度传输到叠片区域，以使得电池单元脱离该第一传送机构进入叠片区域时具有平行于载台的第一速度分量，利用图像获取装置获取进入叠片区域前该电池单元的图像，以分析电池单元的初始位置，根据电池单元的初始位置，将载台移动到目标位置，以使得叠片机构将电池单元下压至载台时，电池单元放置于载台的预设位置，利用叠片机构下压电池单元至载台，使得叠片机构下压电池单元时，该载台移动到目标位置，从而可以利用叠片机构直接将电池单元下压至载台的预设位置上，不需要重复进行取片、定位的操作，缩短叠片时间，进而提高叠片效率。

附图说明

图1是本申请叠片定位设备第一实施例的结构示意图；

图2是图1中载台上预设位置的俯视示意图；

图3是图1中真空传送机构上吸附电池单元的仰视示意图；

图4是图3中第一电池单元进入叠片区域后的运行轨迹示意图；

图5是本申请叠片定位设备第二实施例的结构示意图；

图6是图5中叠片机构朝向电池单元一端的仰视示意图；

图7是本申请叠片定位设备第三实施例的结构示意图；

图8是本申请叠片定位设备第四实施例的结构示意图；

图9是本申请叠片定位设备第四实施例中载台、第一导轨和第二导轨的俯视示意图；

图10是本申请叠片定位设备第五实施例的结构示意图；

图11是本申请叠片定位设备第六实施例的结构示意图；

图12是本申请叠片定位设备第七实施例的结构示意图；

图13是图12中连接机构采用可旋转的机械台时载台和机械台的俯视示意图；

图14是本申请叠片定位设备第八实施例的结构示意图；

图15是本申请叠片定位设备第九实施例的结构示意图；

图16是图15中边缘位置控制装置的俯视示意图；

图17是本申请叠片定位方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请进行详细说明。

如图1所示，本申请叠片定位设备10第一实施例包括：第一传送机构101、载台102、叠片机构103和图像获取装置104；

该第一传送机构101用于将吸附于该传送机构101一侧1011的电池单元20以第一速度v1传输到叠片区域105(如图1中的虚线框区域)，并释放该电池单元20以使得电池单元20脱离第一传送机构101进入叠片区域105时具有平行于载台102的第一速度分量v10；该第一速度分量v10是第一速度v1平行于载台102方向的速度分量。

其中，该第一传送机构101可以是真空传送机构或者电磁吸附传送机构等能够以抽真空或者电磁吸附等方式吸附并传送该电池单元20的机构，以在进入该叠片区域105时以破真空或放电等方式释放该电池单元20，以使得该电池单元20射入该叠片区域105。下面以真空传送机构为例进行说明。

该真空传送机构101可以是真空传送带，该真空传送带表面设置有孔，每个孔均连接真空装置，真空装置利用该孔抽真空时，可以产生吸力将电池单元20吸附在该真空传送带上，以将该电池单元20以第一速度v1匀速传送到叠片区域105，在传输到叠片区域105时，可以利用该真空装置向与该电池单元20对应的孔吹气，以破真空使得该电池单元20脱离真空传输带，进入该叠片区域105，且该电池单元20具有平行于载台102的第一速度分量v10。该真空传送带表面孔的数量、形状和位置可以根据电池单元的形状而定，此处不做具体限定。该真空传送机构101表面也可以设置有真空吸盘，真空吸盘中设置有孔，以利用该孔连接的真空装置实现抽真空或破真空。

该真空传送机构101可以采用防静电的材料制作，以使得该真空传送机构101表面不易粘附灰尘等，从而使得电池单元20能够更好地吸附在该真空传送机构101一侧1011。该真空传送机构101上还可以设置一清洁机构(图未示)，用于周期性地清洁该真空传送机构101，以将该真空传送机构101表面粘附的灰尘或电池极片残材等污染物清除。该清洁机构也可以设置于其他位置，在需要清洁真空传送机构101时移动到该真空传送机构101上进行清洁。

其中，该真空传送机构101上传输的电池单元20可以是完全相同的结构，例如图1所示的正极片、隔膜、负极片、隔膜相邻层叠设置的结构，也可以是不同的结构，例如单独的正/负极片、正/负极片和一层隔膜的复合物、两层隔膜中夹设一正/负极片的复合结构、该复合结构和另一负/正极片的复合物以及多层隔膜中间隔设置正极片、负极片的复合结构等的组合，但是需要设置不同结构的传输顺序，以使得叠片时，该正极片、隔膜、负极片、隔膜相邻层叠放置。

例如，当真空传送机构101前一个传输的电池单元20是正极片时，后一个相邻传输的电池单元20必须是负极片和一层隔膜的复合物，或者两层隔膜中间夹设一负极片的结构。其中，若后一个相邻传输的电池单元20是两层隔膜中间夹设一负极片的结构，则后续真空传送机构101可以交替传输正极片和两层隔膜中间夹设一负极片的结构；若后一个相邻传输的电池单元20是负极片和一层隔膜的复合物，则下一个传输的电池单元20则可以是正极片和隔膜的复合物，以此类推，最终使得叠片时，该正极片、隔膜、负极片、隔膜相邻层叠放置。

该图像获取装置104用于获取进入叠片区域105前电池单元20的图像，以分析电池单元20的初始位置。

其中，该图像获取装置104可以是普通摄像机或三维摄像机或带有图像处理功能的相机等，此处不做具体限定。

具体地，在一个应用例中，该图像获取装置104可以设置于该真空传送机构101底部的第一位置1041，该图像获取装置104可以获取该真空传送机构101上吸附的电池单元20的图像，并对该图像进行处理，以识别该电池单元20的初始位置，例如识别该电池单元20的轮廓，以获取该电池单元20在图像中的位置(例如中心位置坐标等)，或者获取该电池单元20相对于基准位置的相对位置偏差(如中心位置偏移距离和角度)等。其中，该基准位置是根据当前载台位置预先设定的电池单元的初始位置，或者是由该图像获取装置104标定的基准位置，或者是获取范围内设置的某个固定的基准物(如标尺)的位置。该图像获取装置104所处的第一位置1041可以根据实际需求确定，例如在与当前传送到叠片区域105的电池单元20间隔三个电池单元的第四个电池单元的投影位置，以使得载台102可以提前获取电池单元20的初始位置，以便提前进行位置调整，进一步提高叠片精度。其中，对于相机等图像获取装置，可以周期性地对图像获取装置进行重新标定，以降低使用过程中的漂移现象对精度的影响。

该叠片机构103用于下压电池单元20至载台102；

其中，该叠片机构103可以是机械机构，利用机械运动下压电池单元20，也可以是可发射高速高压流体的机构，利用该高速高压流体向电池单元20施加压力，以下压电池单元20。其中，该高速高压流体可以是液体流或者气体流，该流体的压力和速度可以根据实际需求设置，此处不做具体限定。

本实施例中，该叠片机构103以沿垂直于载台102方向移动的机械机构为例进行说明。该叠片机构103可以预设频率将电池单元20下压至载台102的预设位置。其中，该预设频率是预先设定的该叠片机构103沿垂直于载台102方向下压电池单元20的频率，其具体取值可以根据该电池单元的速度，以及该电池单元进入叠片区域的位置与载台位置之间的距离设置，当然，该预设频率可以是固定频率，也可以是周期性变化的频率，还可以根据实际情况调整，此处不做具体限定。

该载台102连接图像获取装置104，用于根据电池单元20的初始位置移动到目标位置，以使得叠片机构103将电池单元20下压至载台102时，电池单元20放置于载台102的预设位置。

其中，该预设位置是预先设定的该电池单元20叠放在载台102上时所处的位置区域，该预设位置可以根据电池单元的形状和类型设置。例如，结合图2所示，该电池单元20在载台102上的预设位置可以为A区域(如图2中虚线框区域)，当叠片机构103下压该电池单元20至载台102时，该电池单元20应位于载台102上的A区域。当然，叠片过程中，由于机械误差等的存在，该电池单元20通常会偏离A区域，但只要该电池单元20偏离该A区域的面积范围小于容许的误差范围即可，其中该容许的误差范围可以根据电池叠片的工艺要求和实际叠片精度要求而定，此处不做具体限定。当然，在其他实施例中，当真空传送机构交替传输两层隔膜中夹设一负极片的复合结构和正极片时，该复合结构和该正极片的预设位置区域可以不同，该正极片的预设位置区域应位于该复合结构的预设位置区域内，真空传送机构传输其他类型的结构时，该预设位置区域的设置与此类似，此处不再重复。

具体地，在一个应用例中，若该真空传送机构101传输的电池单元20之间的初始位置存在差异，会使得该叠片机构103下压该电池单元20至载台102时，该电池单元20放置的位置与预设位置之间的偏差超过容许的误差范围，由此，本实施例中，载台102连接该图像获取装置104，可以根据该图像获取装置104分析的电池单元20的初始位置，以及电池单元20的初始速度和叠片机构103的下压参数，根据运动学原理可以分析得到该电池单元20进入叠片区域105后的运行轨迹，从而根据该运行轨迹可以计算得到该载台102的目标位置，进而根据该载台102的当前位置和目标位置之间的差距，可以调整载台102自身的位置，使得在叠片机构103下压该电池单元20时，该载台102已经到达目标位置，该目标位置是电池单元20放置到载台102上预设位置时载台102应该处于的位置。

例如，结合图3所示，当图像获取装置104获取第一个电池单元201的图像后，可以分析出该第一个电池单元201的初始位置，该初始位置可以包括其在预设坐标系下的初始位置坐标和角度，或相对某一基准物的相对位置和相对角度，并向载台102提供该初始位置。其中，可以在该图像获取装置104的获取范围内，如真空传送机构101的一侧固定设置一标尺30作为基准物，且该基准物30不会随着电池单元20运动，图像获取装置104获取该第一电池单元201的图像时，该图像中存在该标尺30，分析该第一电池单元201的初始位置时，由于该标尺30的位置是预先设定的，因此可以根据该标尺30和该第一电池单元201的相对位置坐标和相对角度，得到该第一电池单元201的初始位置，从而载台102可以根据该初始位置、该第一电池单元201的初始速度以及该叠片机构103的下压参数，分析该第一电池单元201的运行轨迹，即载台102可以根据该电池单元201的初始运动速度v1和叠片机构103下压所需的时间t和下压速度v3，以及该第一电池单元201的初始位置，计算该第一电池单元201破真空进入叠片区域105后的运行轨迹。其中，该运行轨迹分为初始阶段和下压阶段，如图4所示，虚线是估计的该第一电池单元201的运行轨迹，在初始阶段，第一电池单元201脱离真空传送机构101进入叠片区域105，由于该第一电池单元201初始速度v1平行于x轴，则该第一电池单元201具有第一速度分量v10(或v1)，在重力作用下，该第一电池单元201做抛物线运动至点C时，叠片机构103接触该第一电池单元201，进入下压阶段，该叠片机构103以预设下压速度v3向z轴负方向下压该第一电池单元201，下压时间为t，同时该第一电池单元201具有平行于x轴正方向的第一速度分量v10。由于叠片过程中，该叠片机构103下压时间较短，下压速度较快，因此在下压阶段可以忽略重力作用和该叠片机构103与第一电池单元201之间的摩擦力作用，即第一电池单元201向z轴负方向运动v3*t距离叠的同时，还向x轴正方向运动v10*t距离，两个方向的运动合成为如图4虚线所示的运行轨迹。然后，根据该运行轨迹可以计算得到载台102的目标位置(例如该运行轨迹末端的位置)，进而根据载台102当前的位置和目标位置之间的差距，最终计算得到载台102在x、y轴方向上需要移动的距离以及载台102在xy平面上的需要旋转的角度θ(如顺时针旋转0.1度)。可以理解的是，以上内容为为了便于描述和理解所举出的理想状态下的运动轨迹的计算过程，在其它实施例中，可综合分析各运动学因素，如重力作用、该叠片机构103与第一电池单元201之间的摩擦力作用、该叠片机构103的启动与停止时的加速度等，并通过更复杂的计算过程获得更高精度的运动轨迹，由于该计算过程为现有技术，故不再详细展开赘述。

当该第一个电池单元201放置在载台102上后，该载台102可以根据第二个电池单元202与第一个电池单元201的初始位置之间的偏差，直接计算载台102目标位置的偏差，具体计算过程与第一电池单元201类似，此处不再重复。然后根据该偏差调整载台102的位置，从而使得第二个电池单元202放置到载台102的预设位置。叠片过程中，该载台102重复上述位置调整过程，则可以利用该叠片机构103直接将电池单元20下压至该载台102的预设位置，不需要重复进行取片、定位的操作，缩短叠片时间，进而提高叠片效率。其中，该基准物30也可以是其他固定设置在图像获取装置104获取范围内的物体，或者在获取范围内的某个标记等。

在其他应用例中，该真空传送机构还可以连接该图像获取装置，进一步用于根据该图像获取装置获取的电池单元图像，判断该电池单元的形状、尺寸等参数是否符合要求，例如尺寸与所需尺寸的差异是否大于容许的误差范围，若大于，则该电池单元存在明显缺陷，可以控制真空传送机构在该电池单元进入叠片区域前破真空，将不符合要求的电池单元丢弃，以提高电池的良率。该载台上或该叠片区域还可以设置有一清洁装置，用于清洁载台，以将载台表面的电池极片残材或者灰尘等污染物清除。

本实施例中，该叠片定位设备也可以处于真空室中，或者该叠片区域是一个真空室，以降低空气阻力对电池单元运动的影响，以减少叠片过程中的计算量，提高叠片精度。

在其他实施例中，该叠片定位设备还可以进一步在叠片时，向电池单元表面喷洒液体，利用液体的粘附性保持相邻电池单元的相对位置。

具体如图5所示，本申请叠片定位设备10第二实施例的结构与图1中本申请叠片定位设备10第一实施例的结构类似，相同之处此处不再赘述，不同之处在于，本申请叠片定位设备10进一步包括：出液装置106，该出液装置106连通设置于叠片机构103朝向电池单元一端1031的出液孔(如图6所示的出液孔1032)，用于在将电池单元20下压至载台102时，通过出液孔向电池单元20表面喷洒液体，以利用该液体保持相邻层叠放置的电池单元20的相对位置。

其中，该液体可以是水或电解液，例如DMC(Dimethyl carbonate，碳酸二甲酯)、PC(Propylene carbonate，碳酸丙烯酯)、EMC(Ethylmentyl carbonate，碳酸甲基乙基酯)、EC(Ethylene carbonate，碳酸乙烯酯)、DEC(Diethyl carbonate碳酸二乙酯)等。当该液体是水时，为了避免极片之间短路等情况出现，后续电池制造工艺需要将该水滴蒸发。

具体地，在一个应用例中，结合图6所示，在叠片机构103朝向电池极片的一端1031，设置有多个出液孔1032，该多个出液孔1032连接一出液装置106，用于在将电池单元20(如正极片、隔膜、负极片、隔膜相邻层叠的复合物等)下压至载台102时，向电池单元20表面喷洒液体，例如DMC，则在下一次下压电池单元20至载台时，利用该液体的粘附性，可以增加该相邻层叠的电池单元20之间的附着力，从而保持电池单元20的相对位置，以避免由于叠片过程的振动等因素导致电池单元20之间的相对位置偏离而不符合工艺要求。

可选地，当该叠片机构103是可发射高速高压流体的机构时，该出液装置106可以用于发射高速高压流体，以利用该高速高压流体向电池极片施加压力，以下压电池极片。其中，该高速高压流体可以是液体流(例如电解液流)或者气体流。当该流体是液体流时，同时可以利用该液体增加该相邻层叠的正极片和负极片之间的附着力，从而保持该正极片和负极片的相对位置。

可选地，叠片机构103还可以通过调整其下压参数使得层叠放置的电池单元20在载台102的投影区域之间的差异小于容许的误差范围。

其中，该下压参数包括该叠片机构的下压位置、下压距离和速度等，该容许的误差范围可以根据工艺需求设定，具体可以根据叠片精度要求而定，此处不做具体限定。

例如，当真空传送机构101交替传输两层隔膜中间夹设一正极片的复合结构和负极片时，由于电池工艺需求，正极片在载台上的投影区域应与该负极片的投影区域重叠，该负极片在载台上的投影区域应与隔膜的投影区域重叠，因此，该正极片处于复合结构的中心区域时，该负极片与该复合结构上的正极片的容许的误差范围最大可以设置为当负极片的中心与该复合结构的中心重叠时，负极片超出正极片边缘区域的面积或距离，该负极片与该复合结构上的隔膜的容许误差范围可以设置为当负极片的中心与该复合结构的中心重叠时，该复合结构的隔膜超出负极片边缘区域的面积或距离。

具体地，调整叠片机构103的下压参数，例如减少下压速度，可以使得电池单元20在载台上的投影区域向该电池单元20的第一速度分量v10方向偏移，从而可以调整电池单元20的叠放位置，最终使得相邻层叠放置的电池单元20，如该复合结构和负极片，在载台102的投影区域之间的差异小于容许的误差范围。

在其他实施例中，该第一传送机构内部还可以设置有光源，向电池单元发射背光，从而可以使得图像获取装置获取的图像中，该电池单元的边缘清晰，便于识别该电池单元的初始位置。

具体如图7所示，本申请叠片定位设备40第三实施例的结构与图1中本申请叠片定位设备10第一实施例的结构类似，相同之处此处不再赘述，不同之处在于，本申请叠片定位设备40中，该第一传送机构101采用透明材料制作，该第一传送机构101进一步包括：设置于该第一传送机构101内部的第一光源1012，该第一光源1012用于照射吸附于该第一传送机构101一侧1011的电池单元20，以使得图像获取装置104能够获取到第一光源1012照射下的电池单元20。

其中，该第一光源1012可以发射白光或者蓝光等，可以根据叠片环境、成本等实际情况选择，此处不做具体限定。

具体地，在一个应用例中，该第一传送机构101是真空传送带，该真空传送带表面采用透明材质的皮带，该真空传送带内部安装有第一光源1012，该第一光源1012可以对应设置在图像获取装置104获取范围内的电池单元20的背部，向该电池单元20发射背光，以使得该图像获取装置104可以获取到背光照射下的该电池单元20，从而可以使得图像中该电池单元20的轮廓更清晰，便于后续识别该电池单元20的初始位置。当然，在其他实施例中，该第一光源1012也可以设置于第一传送机构101内部的其他位置，或者设置于第一传送机构101外部，只要能够照射该图像获取装置104获取范围内的电池单元20即可。

本实施例中，该叠片定位设备也可以包括如图5所示的出液装置，具体可以参考本申请叠片定位设备第二实施例的结构，此处不再重复。

在其他实施例中，载台还可以通过位置控制器，利用可移动底座或者导轨等机构，移动到目标位置。

具体如图8所示，本申请叠片定位设备50第四实施例的结构与图1中本申请叠片定位设备10第一实施例的结构类似，相同之处此处不再赘述，不同之处在于，本申请叠片定位设备50中，载台102进一步包括：位置控制器1021，连接图像获取装置104，用于根据电池单元20的初始位置控制载台102移动到目标位置。

可选地，在一个应用例中，如图8所示，该载台102进一步包括：可移动底座1022，连接该位置控制器1021，用于根据位置控制器1021的指令将载台102移动到目标位置。

具体地，该可移动底座1022可以通过多个滚轮(如万向轮等)接触地面，载台102的位置控制器1021在获取当前需要叠放的电池单元20的初始位置后，可以根据该初始位置和电池单元20的移动速度(如第一速度分量v10)，计算该电池单元20的运动轨迹，并根据该运动轨迹计算出使得该电池单元20放置到载台102上预设位置时，该载台102应该处于的目标位置，然后根据载台102当前的所处位置和目标位置之间的差距，向该可移动底座1022发送移动指令，该可移动底座1022接收到该移动指令后，即控制滚轮移动，将载台102从当前位置移动到目标位置。其中，该移动指令可以包括载台102的移动距离、移动方向和移动角度，例如沿x轴正方向移动0.05mm，或者沿逆时针方向旋转0.1度等。在其他实施例中，也可以由该可移动底座根据该载台的当前位置和目标位置计算移动路径，以使得载台移动到目标位置。

可选地，在另一个应用例中，结合图9所示，载台102进一步包括：第一导轨1023，该第一导轨1023设置于地面，且沿第一方向(如图9中x轴方向)延伸，载台102底部与第一导轨1023滑动连接，该第一导轨1023用于根据位置控制器1021的指令将载台102沿第一方向移动到目标位置；

其中，该第一方向与第一速度分量v10的方向平行。

可选地，载台102还包括：第二导轨1024，该第二导轨1024同样设置于地面，且沿垂直于第一方向的第二方向(如图9中的y轴方向)延伸，载台102底部同样与第二导轨1024滑动连接，该第二导轨1024用于配合第一导轨1023，将载台102沿第二方向移动到目标位置。

具体地，在载台102底部滑动连接第一导轨1023和第二导轨1024，可以使得载台102沿该第一导轨1023和第二导轨1024移动，当载台102接收到位置控制器1021的移动指令时，例如沿x轴负方向移动0.04毫米且沿y轴方向移动0.03毫米，该载台102可以先沿第一导轨1023向x轴负方向移动0.04毫米，然后沿第二导轨1024向y轴方向移动0.03毫米，最终到达该目标位置。在其他实施例中，该载台102还可以设置有转轴，以使得该载台102可以在xy平面上进行转动。

本实施例中，该叠片定位设备也可以包括如图5所示的出液装置，还可以包括如图7的第一光源，具体可以参考本申请叠片定位设备第二和第三实施例的结构，此处不再重复。

在其他实施例中，随着载台上层叠的电池单元高度的增加，该叠片定位设备还可以利用测距装置测试层叠的电池单元高度，以利用该高度数据调整载台或叠片机构，提高叠片的准确性。

具体如图10所示，本申请叠片定位设备60第五实施例的结构与图1中本申请叠片定位设备10第一实施例的结构类似，相同之处此处不再赘述，不同之处在于，本申请叠片定位设备60进一步包括：设置于叠片区域105的测距装置107，用于测量叠放在载台102上的电池单元20的高度，以根据电池单元20的高度调整载台102的高度或者调整叠片机构103的下压参数。

其中，该下压参数包括该叠片机构103的下压位置、下压距离和速度等。该测距装置107可以是激光测距装置、光栅、红外测距装置、超声测距装置等，该测距装置107可以设置于该载台102上方，也可以设置于其他位置，例如与该载台102表面呈一定角度的某个位置等，只要可以测量叠放在载台102上的电池单元20的高度即可。

可选地，在一个应用例中，载台102可以调整载台102放置电池单元20的平面在该叠片机构103下压方向的位置，即载台102的高度，从而使得叠片机构103可以在固定位置，以固定频率/固定速度及固定时间下压电池单元20，进一步提高叠片效率。

具体地，在上述应用例中，该测距装置107是激光器，该激光器可以向叠放在载台102上的电池单元20发射激光，以利用电池单元20反射的光线，采用激光测距原理，例如三角反射法等，测量叠放在载台102上的电池单元20的整体高度。每叠放一个电池单元20，则计算载台102上叠放的电池单元20增加的高度，然后，根据该增加的高度，调低该载台102的高度。其中，该载台102可以进一步包括：高度调节装置1025，连接该测距装置107(连接方式图未示)，用于在叠放在载台102上的电池单元20的高度增加时，调低载台102的高度，例如将载台102的高度调低该电池单元20增加的高度，从而保证下压下一个电池单元时，该电池单元在载台102上方下压前的位置和下压后放置的位置之间的高度差不变，进而不需要频繁调整叠片机构103的下压参数，即可以实现叠片。其中，该载台102可以是一个电机驱动的升降台，该高度调节装置1025为驱动电机。

可选地，在另一个应用例中，在叠放在载台102上的电池单元20的高度增加时，也可以不调整载台102的高度，而调整叠片机构103的下压参数。例如图10所示，叠片机构103进一步包括：下压调节装置1033，连接测距装置107(连接方式图未示)，用于在叠放在载台102上的电池单元20的高度增加时，将叠片机构103的下压距离调小和/或将叠片机构103的初始下压位置调高，例如将下压距离调小该电池单元20增加的高度，或者将该初始下压位置调高该电池单元20增加的高度，又或者同时调小该下压距离和调高该初始下压位置，从而使得电池单元20被下压至载台102的预设位置，避免由于叠片机构下压距离过大或过小导致误差增大，进一步提高叠片的精度。

本实施例中，可以同时调整该载台的高度和该下压机构的下压参数，也可以只调整其中一个，此处不做具体限定。本实施例中，该叠片定位设备也可以包括如图5所示的出液装置，也可以包括如图7所示的第一光源，该载台还可以包括如图8或图9所示的可移动底座或第一、第二导轨，具体可以参考本申请叠片定位设备第二至第四实施例的结构，此处不再重复。

在其他实施例中，该叠片定位设备还可以在调整载台位置后，采用拍照及图像分析等方式对载台位置进行验证，以在载台位置未达到目标位置时及时将载台位置调整到目标位置。

具体如图11所示，本申请叠片定位设备70第六实施例的结构与图8中本申请叠片定位设备50第四实施例的结构类似，相同之处此处不再赘述，不同之处在于，本申请叠片定位设备70进一步包括：设置于叠片区域105的图像获取组件108，用于获取载台102的图像，以验证载台102是否到达目标位置。

其中，该图像获取组件108可以是普通相机、三维相机或激光相机等，也可以是具有图像获取和图像处理功能的装置。该图像获取组件108连接设置于载台102中的位置控制器1021，以在载台102未到达目标位置时，利用位置控制器1021将载台102调整到目标位置。

具体地，在一个应用例中，该图像获取组件108获取该载台102的图像后，可以利用该图像分析该载台102当前所处的位置，并将该位置反馈给位置控制器1021，由位置控制器1021判断该位置与目标位置的偏差是否大于容许的位置误差范围，若大于容许的位置误差范围，则该位置控制器1021根据该位置和目标位置之间的偏差，进一步控制载台向目标位置移动，直到图像获取组件108反馈的位置与目标位置的偏差不大于容许的位置误差范围。其中，该位置误差范围包括距离误差和角度误差，例如边缘距离误差应在10～20微米，角度误差应不大于0.01度。该图像获取组件108也可以只是将该载台102的图像发送给位置控制器1021，由位置控制器1021分析该载台102的位置。

当然，在其他应用例中，该图像获取组件108也可以通过图像获取装置104连接该位置控制器1021，该图像获取组件108将该载台102的位置传输给该图像获取装置104后，利用电池单元的初始位置分析得到目标位置和该载台102当前位置之间的位置差异，并将该差异传输给位置控制器1021，由位置控制器1021重新控制该载台1021移动到目标位置。该图像获取组件108还可以具有测距功能，例如激光摄像机，可以在获取图像的同时测量载台102上放置的电池单元20的高度。其中，当图像获取组件108将该载台102的位置传输给该图像获取装置104前，可以预先将该载台102的位置转换为该图像获取装置104采用的坐标下的位置后传输，或者转换为统一的世界坐标下的位置后再传输，或者由该图像获取装置104接收到该载台102的位置后自行转换坐标，从而避免由于设备坐标不统一导致的计算误差。

可选地，该载台102用于叠放电池单元20表面可以采用透明材料制作，例如玻璃等，该载台102内部可以安装有第二光源1026，该第二光源1026用于从载台102底部发射光线照射该载台102叠放电池单元20的表面，以使得图像获取组件108能够获取到第二光源1026照射下的载台102的图像。该第二光源1026发射的光线照亮载台102叠放电池单元20的表面，可以使得图像获取组件108获取的图像中，该载台102的轮廓更加清晰，从而使得后续图像处理时更容易识别该载台的位置，提高位置识别精度。

本实施例中，该叠片定位设备也可以包括如图10所示的测距装置、高度调节装置和下压调节装置，具体可以参考本申请叠片定位设备第五实施例的结构，此处不再重复。

在其他实施例中，该叠片定位设备可以包括多个载台，以在当前叠片的载台上叠放的电池单元高度达到预设高度时，利用另一个空载台替换当前载台，以减少叠片过程的时间浪费。

具体如图12所示，本申请叠片定位设备80第七实施例的结构与图1中本申请叠片定位设备10第一实施例的结构类似，相同之处此处不再赘述，不同之处在于，本申请叠片定位设备80进一步包括：多个载台102，多个载台102之间设置有连接机构109，用于在当前进行叠片的载台102a上叠放的电池单元20的高度大于预设高度时，利用连接机构109将当前叠片的载台102a替换为另一空载台102b。

其中，该预设高度是根据当前制作的电池规格确定的电芯所需电池单元的厚度，例如10层该电池单元的厚度(如10毫米)。

在一个应用例中，结合图13所示，该连接机构109可以是可旋转的机械台，机械台上设置有多个载台102，该多个载台102中至少存在一个空载台102b，在当前正在叠片的载台102a上叠放的电池单元20的高度大于预设高度时，该机械台旋转，并将该空载台102b旋转到该叠片区域内，从而可以继续进行叠片，减少时间浪费，提高叠片效率。其中，该被替换的载台102a可以进行下一步工艺，机械台上的其他载台也可以同时进行其他工艺，以进一步提高电池制作效率。当然，在其他应用例中，该连接机构也可以是其他类型，例如机械导轨，该载台上叠放的电池单元高度大于预设高度时，该载台可以通过该机械导轨移动，以利用空载台替换当前载台。

在其他实施例中，该载台也可以在叠放的电池单元数量等于预设数量(如10)时，替换空载台。

在其他实施例中，该叠片定位设备也可以同时具有多个第一传送机构、多个叠片机构、多个图像获取装置和多个载台，以同时进行叠片，进一步提高叠片效率。其中，该第一传送机构、叠片机构和图像获取装置的数量一致，载台的数量不小于叠片机构的数量，以使得多个叠片机构可同时进行叠片，当载台数量大于叠片机构数量时，还可以存在空载台以便进行替换。

本实施例中，该叠片定位设备也可以包括如图5所示的出液装置，也可以包括如图7所示的第一光源，该载台也可以包括如图8或图9所示的可移动底座或第一、第二导轨，还可以包括如图10所示的测距装置、高度调节装置和下压调节装置，还可以包括如图11所示的图像获取组件和第二光源，具体可以参考本申请叠片定位设备第二至第六实施例的结构，此处不再重复。

在其他实施例中，该叠片定位设备还可以采用取料机构将载台上的电池单元取出，以进行下一步工艺。

具体如图14所示，本申请叠片定位设备90第八实施例的结构与图1中本申请叠片定位设备10第一实施例的结构类似，相同之处此处不再赘述，不同之处在于，本申请叠片定位设备90进一步包括：取料机构110，用于在叠放在载台102上的电池单元20的高度大于预设高度时，将载台102上叠放的电池单元20取出。

其中，该取料机构110可以是机械臂或者真空夹持装置等。

在一个应用例中，如图14所示，该取料机构110是机械臂，在该载台102上叠放的电池单元20的高度大于预设高度(如12毫米)时，该机械臂110将电池单元20取出，以进行后续加工工艺，例如热压合等。其中，该电池单元20的高度可以采用激光或者超声波等测距装置测量后反馈给取料机构110。当然，在其他实施例中，该取料机构也可以在叠放的电池单元数量等于预设数量(如10)时，将该电池单元取出。

本实施例中，该叠片定位设备也可以包括如图5所示的出液装置，也可以包括如图7所示的第一光源，该载台也可以包括如图8或图9所示的可移动底座或第一、第二导轨，还可以包括如图10所示的测距装置、高度调节装置和下压调节装置，还可以包括如图11所示的图像获取组件和第二光源，还可以包括如图12所示的连接机构，具体可以参考本申请叠片定位设备第二至第七实施例的结构，此处不再重复。

在其他实施例中，该叠片定位设备在利用第一传送机构传输电池单元前，可以先对电池单元的位置进行调整定位，以减少后续载台位置的调整幅度，提高叠片效率和精度。

具体如图15所示，本申请叠片定位设备100第九实施例的结构与图1中本申请叠片定位设备10第一实施例的结构类似，相同之处此处不再赘述，不同之处在于，本申请叠片定位设备100进一步包括：边缘位置控制装置111，设置于第一传送机构101上游，用于调整电池单元20的位置，以使得电池单元20的初始位置与预设位置的差异小于预设范围。

其中，该预设范围是预先设定的该载台进行位置调整的容许范围，包括距离范围和角度范围，例如10～20微米、小于0.01度，其具体数值可以根据实际精度需求而定，此处不做具体限定。

具体地，在一个应用例中，该边缘位置控制装置111可以设置于该第一传送机构101上游的第二传送机构112上，例如传送带112，该传送带112将电池单元20向第一传送机构101下方传送，以使得该第一传送机构101可以吸取电池单元20。该边缘位置控制装置111用于在与电池极片的输送方向(如图15和图16所示的x轴方向)和叠片机构103的下压方向(如图15的z轴方向)同时垂直的第三方向(如图16所示的y轴方向)调整电池单元20的位置。

结合图16所示，该边缘位置控制装置111包括相互连接的位置传感器1111和位置调整器1112，该位置传感器1111用于感测电池单元20在y轴方向上的初始位置，包括电池单元20与y轴方向的角度，位置调整器1112用于根据该初始位置实时调整电池单元20在y轴方向上的实际位置，以使得第一传送机构101吸附该电池单元20时，电池单元20的初始位置与最终放置该电池单元20的预设位置的差异小于预设范围，从而使得后续载台位置的调整幅度较小，进而提高叠片精度和速度。

其中，该位置传感器1111可以是激光传感器，也可以是红外传感器，还可以是超声波传感器等，该位置调整器1122可以包括设置于第二传送机构112两端的可在该第三方向上移动的两个定位块(如图16所示)，也可以是夹持机构或机械臂等机构。该位置传感器1111和位置调整器1112的数量可以是多个，例如在第二传送机构112每间隔一段距离设置一个边缘位置控制装置111，每个边缘位置控制装置111至少包括一个位置传感器1111和一个位置调整器1112。

本实施例中，该叠片定位设备也可以包括如图5所示的出液装置，也可以包括如图7所示的第一光源，该载台也可以包括如图8或图9所示的可移动底座或第一、第二导轨，还可以包括如图10所示的测距装置、高度调节装置和下压调节装置，还可以包括如图11所示的图像获取组件和第二光源，还可以包括如图12所示的连接机构，还可以包括如图14的取料机构，具体可以参考本申请叠片定位设备第二至第八实施例的结构，此处不再重复。

请参阅图17，图17是本申请叠片定位方法一实施例的流程示意图。本实施例的叠片定位方法应用于叠片定位设备，该叠片定位设备包括第一传送机构、载台、叠片机构和图像获取装置，该叠片定位设备的具体结构可以参考本申请叠片定位设备第一至第九任一实施例的结构，此处不再重复。本实施例的叠片定位方法包括：

S11：利用第一传送机构将吸附于传送机构一侧的电池单元以第一速度传输到叠片区域，以使得电池单元脱离第一传送机构进入叠片区域时具有平行于载台的第一速度分量；

其中，该第一速度分量是第一速度平行于载台方向的速度分量，该第一传送机构可以是真空传送机构或者电磁吸附传送机构等可以吸附并传送电池单元的机构，以在进入该叠片区域时释放该电池单元，以使得该电池单元射入该叠片区域。

S12：利用图像获取装置获取进入叠片区域前电池单元的图像，以分析电池单元的初始位置；

S13：根据电池单元的初始位置，将载台移动到目标位置，以使得叠片机构将电池单元下压至载台时，电池单元放置于载台的预设位置；

S14：利用叠片机构下压电池单元至载台的预设位置。

本实施例中的上述步骤的具体实施过程可以参考本申请叠片定位设备第一至第九任一实施例的内容，此处不再重复。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种叠片定位设备，其特征在于，包括：

第一传送机构、载台、叠片机构、图像获取装置和出液装置；

所述第一传送机构用于将吸附于所述第一传送机构一侧的电池单元以第一速度传输到叠片区域，以使得所述电池单元脱离所述第一传送机构进入所述叠片区域时具有平行于所述载台的第一速度分量；

所述图像获取装置用于获取进入所述叠片区域前所述电池单元的图像，以分析所述电池单元的初始位置；

所述叠片机构用于向所述电池单元喷射流体，以利用所述流体将所述电池单元下压至所述载台；

所述载台连接所述图像获取装置，用于根据所述电池单元的初始位置移动到目标位置，以使得所述叠片机构将所述电池单元下压至所述载台时，所述电池单元放置于所述载台的预设位置；

所述出液装置连通设置于所述叠片机构朝向所述电池单元一端的出液孔，用于在所述叠片机构将所述电池单元下压至所述载台时，通过所述出液孔向所述电池单元表面喷洒液体，以利用所述液体保持相邻层叠放置的电池单元的相对位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一传送机构采用透明材料制作，所述第一传送机构进一步包括：设置于所述第一传送机构内部的第一光源，所述第一光源用于照射吸附于所述第一传送机构一侧的所述电池单元，以使得所述图像获取装置能够获取到所述第一光源照射下的所述电池单元。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述载台进一步包括：位置控制器，连接所述图像获取装置，用于根据所述电池单元的初始位置得到所述载台的所述目标位置并控制所述载台移动到所述目标位置。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：设置于所述叠片区域的测距装置，用于测量叠放在所述载台上的所述电池单元的高度。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述载台进一步包括：高度调节装置，连接所述测距装置，用于在叠放在所述载台上的所述电池单元的高度增加时，调低所述载台的高度。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：设置于所述叠片区域的图像获取组件，用于获取所述载台的图像，以验证所述载台是否到达所述目标位置。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：多个所述载台，所述多个载台之间设置有连接机构，用于在当前进行叠片的载台上叠放的所述电池单元的高度大于预设高度时，利用所述连接机构将所述当前进行叠片的载台替换为另一空载台。

8.一种叠片定位方法，应用于如权利要求1所述的叠片定位设备，所述叠片定位设备包括：第一传送机构、载台、叠片机构和图像获取装置，其特征在于，所述方法包括：

利用所述第一传送机构将吸附于所述第一传送机构一侧的电池单元以第一速度传输到叠片区域，以使得所述电池单元脱离所述第一传送机构进入所述叠片区域时具有平行于所述载台的第一速度分量；

利用所述图像获取装置获取进入所述叠片区域前所述电池单元的图像，以分析所述电池单元的初始位置；

根据所述电池单元的初始位置，将所述载台移动到目标位置，以使得所述叠片机构将所述电池单元下压至所述载台时，所述电池单元放置于所述载台的预设位置；

利用所述叠片机构下压所述电池单元至所述载台的所述预设位置。