CN110076102A - 一种在生产线上检测干电池质量缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在生产线上检测干电池质量缺陷的方法，该方法在干电池生产线上用于运输干电池的传送带上方设置检测系统，采用接近开关传感器组合的方式，根据高度差原理，判断石墨棒是否错位，这种检测方法基于干电池固有的结构特性，因此检测结果更加准确；本方法还可以检测石墨棒是否发生缺损，以及锌桶形状是否规则，从而实现多种质量问题的检测，具有成本低、安装调试方便等特点。

Description

一种在生产线上检测干电池质量缺陷的方法

技术领域

本发明涉及干电池生产领域，具体涉及一种在生产线上检测干电池质量缺陷的方法。

背景技术

在传统干电池的生产过程中，由于生产设备使用年限较长或精度不足，常常会有质量问题发生，典型的例如石墨棒位置发生偏移、石墨棒缺损，或者锌桶不规则等问题，这将对干电池的品质造成影响。目前依靠人工肉眼观测来排除这些质量问题，但成本过高，还经常会有遗漏。

现有技术中提出一些采用图像处理方式来检测干电池质量的方法，然而图像处理的精确程度依赖于图像采集质量，环境光线变化会对图像质量造成影响，继而影响准确率；同时，由于在进行图像采集时，采集干电池端面的图像，但干电池中的填充物(主要为二氧化锰、碳粉以及糊状氯化铵)颜色与石墨棒颜色比较接近，使得识别精度不高；另外，图像处理的检测方法依赖高精度的光源、光线调控机构，以及图像采集设备，这些设备将耗费较高的成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种采用接近开关传感器组合的方式，利用干电池上端面与石墨棒上端面存在高度差的原理在生产线上检测干电池质量缺陷的方法，并对存在错位的干电池进行排除，从而在较低成本下实现较高的检测准确率。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种在生产线上检测干电池质量缺陷的方法，包括以下步骤：

步骤1，在干电池生产线上用于运输干电池的传送带上方设置检测系统，所述的传送带为干电池生产过程中在锌桶中填装好填充物、石墨棒后，将干电池运输到下一个生产环节的传送带；

所述的检测系统包括：沿传送带上干电池移动方向依次布设的前置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组以及后置位接近开关传感器，其中，所述的检测位接近开关传感器组包括三个在垂直于传送带上干电池移动方向等间距布设的接近开关传感器，这三个接近开关传感器的布设间距小于干电池的半径，且传送带运动时干电池的中心位置将经过位于中间的接近开关传感器的正下方；

步骤2，在后置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组之间的传送带侧面设置用于吹除次品干电池的喷嘴，喷嘴通过气管连接气泵，在喷嘴上安装电磁阀；

步骤3，将所述的前置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组、后置位接近开关传感器以及气泵、电磁阀均连接至PLC控制器，并且：

将检测位接近开关传感器组中位于中间的接近开关传感器配置为检测到干电池中石墨棒上端面时输出高电平，否则输出低电；而其余两个接近开关传感器、前置位接近开关传感器、后置位接近开关传感器均配置为检测到干电池中填充物上端面时输出高电平，否则输出低电平；

步骤4，步骤1至步骤3完成后，开始检测过程：

当PLC控制器检测到前置位接近开关传感器输出高电平时，说明干电池开始传送，此时检测位接近开关传感器组、后置位接近开关传感器以及气泵开始工作；当检测位接近开关传感器组中位于两侧的任意一个接近开关传感器输出高电平开始计时：

若在达到设定的时间T1时未检测到位于中间的接近开关传感器输出高电平，或在T1时检测到位于中间的接近开关传感器输出高电平，但该接近开关传感器输出高电平的持续时间小于设定的时间T2，或两侧的接近开关传感器输出高电平的持续时间差大于T3，则均说明当前检测的干电池为次品干电池，则：

PLC控制器打开电磁阀，通过喷嘴喷出气体将次品干电池吹除。

进一步地，所述的在生产线上检测干电池质量缺陷的方法还包括：

步骤5，若PLC控制器检测到后置位接近开关传感器在喷嘴吹除次品干电池后一定时间内输出高电平，说明次品干电池排除故障，此时PLC控制器通过与其连接的报警装置进行报警。

本发明与现有技术相比具有以下技术特点：

1.本发明采用接近开关传感器组合的方式，根据高度差原理，判断石墨棒是否错位，这种检测方法基于干电池固有的结构特性，因此检测结果更加准确；本方法还可以检测石墨棒是否发生缺损，以及锌桶形状是否规则，从而实现多种质量问题的检测。

2.与通过图像检测的方式相比，本发明仅需要布设若干接近开关传感器，配合高压气泵，即可实现检测、排除，相比于图像采集处理设备，本方案具有很大的成本优势以及可靠性，以较低成本的方式优化生产线，提高生产效益。

3.本方案不需要对干电池生产线原有结构进行调整，只需要在干电池生产过程中向锌桶内填充物置入石墨棒之后到下一个生产环节之间的传送带上布设传感器和高压气泵即可，加装调试过程简单，有利于工业生产。

附图说明

图1为本发明方法中检测系统的布设结构示意图；

图2的(a)和(b)分别为干电池的俯视和侧向剖视示意图；

图3的(a)为正常干电池的俯视示意图，(b)、(c)、(d)为石墨棒位置错误时的干电池俯视示意图；

图4为本发明方法的流程示意图。

图中标号说明：1干电池，11锌桶，12石墨棒，13填充物，2传送带，3前置位接近开关传感器，4检测位接近开关传感器组，5后置位接近开关传感器，6检测位接近开关传感器组中的三个接近开关传感器，7喷嘴。

具体实施方式

本发明公开了一种在生产线上检测干电池质量缺陷的方法，该方法的原理是由于干电池生产过程中，在锌桶内填装填充物和石墨棒后，石墨棒的长度较长(石墨棒上端会伸出锌桶上端，而填充物上端面则在锌桶上端之下)，故在填充物端面和石墨棒端面之间存在高低落差。通过设置检测位接近开关传感器组，利用接近开关传感器检测到的高低电平变化来判断干电池石墨棒是否发生错位，以及石墨棒是否完整、锌桶形状是否规则；若错位、不完整或不规则，则判定为次品干电池，利用排除装置(气泵+喷嘴)对次品干电池进行排除。具体包括以下步骤：

步骤1，在干电池生产线上用于运输干电池的传送带上方设置检测系统，所述的传送带为干电池生产过程中在锌桶中填装好填充物、石墨棒后，将干电池运输到下一个生产环节的传送带。干电池生产过程中，当锌桶中填装好填充物、石墨棒后，还要进行上端密封、安装金属帽等操作，本方案则是在填充物和石墨棒都填装好之后，对石墨棒的位置进行检测。

所述的检测系统包括：沿传送带上干电池移动方向依次布设的前置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组以及后置位接近开关传感器，如图1所示，其中：

所述的检测位接近开关传感器组包括三个在垂直于传送带上干电池移动方向等间距布设的接近开关传感器，图1中的A部分展示出了检测位接近开关传感器组的俯视示意图，可以看到，这三个传感器的布设方向垂直于传送带，且等间距布设。另外，这三个接近开关传感器的布设间距小于干电池的半径，且传送带运动时干电池的中心位置将经过位于中间的接近开关传感器的正下方。

如图1所示，干电池生产线上，干电池位于传送带上的位置是等间距的，且传送带的传送速度也是已知的，这样传送带将依次运送干电池经过检测系统的下方。

本实施例中，接近开关传感器本设计使用欧姆龙ZX-LD40激光传感器，ZX-LD40激光传感器精确度是2um，响应速度为5ms，光斑直径50um，满足设计需求，传感器均安装在干电池上方30mm处。

步骤2，在后置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组之间的传送带侧面设置用于吹除次品干电池的喷嘴，喷嘴通过气管连接气泵，在喷嘴上安装电磁阀；打开气泵和电磁阀，喷嘴喷出高压气体，以将传送带上的次品干电池吹除。所述的喷嘴与检测位接近开关传感器组的间距是已知的，故干电池从接近开关传感器组下方到喷嘴侧面的时间t可以简单算出；如某个干电池经过接近开关传感器组下方且被判定为次品干电池后，经过时间t后该干电池随着传送带到达喷嘴前方，此时打开电磁阀通过高压气体将次品干电池吹除。

步骤3，将所述的前置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组、后置位接近开关传感器以及气泵、电磁阀均连接至PLC控制器，并且：

将检测位接近开关传感器组中位于中间的接近开关传感器配置为检测到干电池中石墨棒上端面时输出高电平，否则输出低电；而其余两个接近开关传感器、前置位接近开关传感器、后置位接近开关传感器均配置为检测到干电池中填充物上端面时输出高电平，否则输出低电平。

如图2所示，本方案中的所有接近开关传感器均采用光电式传感器，其基本原理是发送并接收光信号，以此检测与物体之间的距离。本方案中，检传感器组内的三个传感器分别进行不同的配置。由于干电池的高度是一致的，故干电池的石墨棒上端面、填充物上端面到传感器组在竖直方向的距离S1、S2是固定的。由此，将传感器组中位于中间的传感器配置为检测到石墨棒上端面时输出高电平，即当其检测到某物体与传感器的距离为S1时，则认为检测到了石墨棒上端面。传感器组中其余的两个传感器，以及前置位接近开关传感器、后置位接近开关传感器则均配置为检测到填充物上端面时输出高电平。

传感器组中其余的两个传感器这样配置的目的是为了配合中间的传感器进行判断，而前置位、后置位接近开关传感器则用于检测是否有干电池经过，由于在干电池上端面上，填充物上端面所占面积最大，故以此为检测指标。

步骤4，步骤1至步骤3完成后，开始检测过程：

当PLC控制器检测到前置位接近开关传感器输出高电平时，说明干电池开始传送，此时检测位接近开关传感器组、后置位接近开关传感器以及气泵开始工作；当检测位接近开关传感器组中位于两侧的任意一个接近开关传感器输出高电平开始计时：

第一种情况：若在达到设定的时间T1时未检测到位于中间的接近开关传感器输出高电平，或：

第二种情况：在T1时检测到位于中间的接近开关传感器输出高电平，但该接近开关传感器输出高电平的持续时间小于设定的时间T2，或：

第三种情况：两侧的接近开关传感器开始输出高电平的时间差大于T3，则均说明当前检测的干电池为次品干电池，则：

PLC控制器打开电磁阀，通过喷嘴喷出气体将次品干电池吹除。

如图2所示，本方案的检测原理是：

若石墨棒位于干电池的正中心位置，则从干电池上填充物边缘处到石墨棒边缘的距离大致应该是相等的，合理的误差范围应该为干电池直径的±5％之间。记接近开关传感器组中，中间的传感器为a，其余两个为b、c，如图2的(a)所示，当干电池到达传感器组下方时，首先b和c发出的光信号先接触干电池锌桶，继而接触填充物上端面，此时b、c开始输出高电平，这时候b、c发出的光信号位于填充物边缘处；随着干电池的运动，a发出的光信号将与石墨棒开始接触，如石墨棒位置正确时，这个时间为T1，T1是一个时间范围，允许存在5％以内的偏差。

若在T1时间未检测到a输出高电平，说明石墨棒的位置在传送带运动方向上有向前或向后的偏移，或缺失石墨棒，如图3所示，使得在T1时间之前或之后a才输出高电平或不输出高电平，这时候判定当前干电池为次品干电池，即第一种情况。

若在T1时检测到了a输出高电平，但该高电平的输出持续时间小于T2。这种情况下，石墨棒出现缺损，则也判定为次品干电池。这是因为，石墨棒本应该是圆柱形结构，在传送带速度一定的条件下，经过实际测试可得知，a输出高电平的时间T2应该是固定的或在一个范围内。如输出高电平时间小于该范围，说明石墨棒不完整，判定为次品干电池，即第二种情况。

传感器b、c等间距地位于a的两侧，而a又位于干电池的正上方，如果干电池锌桶不存在质量问题，为圆柱形结构，那么b、c接触干电池的时间，即输出高电平的时间应该是一致的，时间差为0或者小于一个可接受误差范围内的阈值T3(0.05ms)，例如大于该阈值，则说明锌桶形状不规则，为次品干电池，即第三种情况。

无论出现上述三种情况中的哪一种，均判定为次品干电池进行吹除；实际应用时，先判断第三种情况，再判断第一、第二种情况。

检测到次品干电池后，PLC控制器打开电磁阀，通过喷嘴喷出气体将次品干电池吹除。

步骤5，若PLC控制器检测到后置位接近开关传感器在喷嘴吹除次品干电池后一定时间内输出高电平，说明次品干电池排除故障，此时通过与PLC控制器连接的报警装置进行报警，报警装置为警报灯以及喇叭。

具体地，后置位接近开关传感器与喷嘴之间的间距是固定的，传送带的速度是已知的，故干电池经过喷嘴到达后置位接近开关传感器的时间(即所述的“一定时间”)是固定的，记为t2。若t2时检测到了高电平，则可能是由于异物粘连或气泵异常等原因造成排除失败，此时通过报警装置提醒工作人员进行故障检测。

Claims (2)

1.一种在生产线上检测干电池质量缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在干电池生产线上用于运输干电池的传送带上方设置检测系统，所述的传送带为干电池生产过程中在锌桶中填装好填充物、石墨棒后，将干电池运输到下一个生产环节的传送带；

所述的检测系统包括：沿传送带上干电池移动方向依次布设的前置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组以及后置位接近开关传感器，其中，所述的检测位接近开关传感器组包括三个在垂直于传送带上干电池移动方向等间距布设的接近开关传感器，这三个接近开关传感器的布设间距小于干电池的半径，且传送带运动时干电池的中心位置将经过位于中间的接近开关传感器的正下方；

步骤2，在后置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组之间的传送带侧面设置用于吹除次品干电池的喷嘴，喷嘴通过气管连接气泵，在喷嘴上安装电磁阀；

步骤3，将所述的前置位接近开关传感器、检测位接近开关传感器组、后置位接近开关传感器以及气泵、电磁阀均连接至PLC控制器，并且：

将检测位接近开关传感器组中位于中间的接近开关传感器配置为检测到干电池中石墨棒上端面时输出高电平，否则输出低电；而其余两个接近开关传感器、前置位接近开关传感器、后置位接近开关传感器均配置为检测到干电池中填充物上端面时输出高电平，否则输出低电平；

步骤4，步骤1至步骤3完成后，开始检测过程：

当PLC控制器检测到前置位接近开关传感器输出高电平时，说明干电池开始传送，此时检测位接近开关传感器组、后置位接近开关传感器以及气泵开始工作；当检测位接近开关传感器组中位于两侧的任意一个接近开关传感器输出高电平开始计时：

若在达到设定的时间T1时未检测到位于中间的接近开关传感器输出高电平，或在T1时检测到位于中间的接近开关传感器输出高电平，但该接近开关传感器输出高电平的持续时间小于设定的时间T2，或两侧的接近开关传感器输出高电平的持续时间差大于T3，则均说明当前检测的干电池为次品干电池，则：

PLC控制器打开电磁阀，通过喷嘴喷出气体将次品干电池吹除。

2.如权利要求1所述的在生产线上检测干电池质量缺陷的方法，其特征在于，所述的在生产线上检测干电池质量缺陷的方法还包括：

步骤5，若PLC控制器检测到后置位接近开关传感器在喷嘴吹除次品干电池后一定时间内输出高电平，说明次品干电池排除故障，此时PLC控制器通过与其连接的报警装置进行报警。