CN110609040B - 一种隔膜的光学检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池的加工生产技术领域，公开了一种隔膜的光学检测方法，包括以下步骤：S1：提供一种隔膜的光学检测机构，所述隔膜的光学检测机构包括图像获取装置及检测光源，所述检测光源位于待检测的隔膜的正下方，包括第一光源和第二光源，所述图像获取装置位于所述待检测的隔膜的上方；S2：依次驱动所述第一光源和所述第二光源分别向所述待检测的隔膜发射第一光线和第二光线，且所述第一光线与所述第二光线照射于所述待检测的隔膜的相同位置；S3：驱动所述图像获取装置分别获取所述第一光线照射时及所述第二光线照射时所述待检测的隔膜的第一图像和第二图像；S4：根据所述第一图像与所述第二图像，判断所述待检测的隔膜是否存在缺陷。

Description

一种隔膜的光学检测方法

技术领域

本发明涉及锂电池的加工生产技术领域，尤其涉及一种隔膜的光学检测方法。

背景技术

随着手机、平板电脑、电动汽车等产业的发展，锂离子电池也获得了广泛的应用。锂离子电池由正极、负极、隔膜(透明膜)、电解液组成，正负极浸润在电解液中，锂离子以电解液为介质在正负极之间运动，实现电池的充放电。为避免正负极通过电解液发生短路，需要用隔膜将正负极分隔。隔膜是一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

隔膜作为锂离子电池的核心材料，它性能的好坏直接决定电池的界面结构、内阻，直接影响电池的电性能。隔膜在生产过程中，由于生产环境、溅射靶材的材料及设备、人为等原因，导致隔膜存在瑕疵。因此，在投入使用之前，需要对隔膜进行检测。

针对这些瑕疵的检测，目前主要有人工和自动光学检测两种。人工检测主要是靠肉眼观察，这种全凭肉眼检测的方式存在很大误差跟误判，不能及时准确地判断出瑕疵，费时费力；自动光学检测是通过线扫相机加背光源的方式，采集隔膜的外观图像，由图像处理设备进行分析，得出是否存在瑕疵，自动光学检测高效准确。

现有的自动光学检测采用的是单一背光源，无法检测出隔膜上的孔洞、油污缺陷的检测，因为油污、孔洞在单一背光源的照射下，在相机下呈现的图像是相同的，无法区别出孔洞、油污。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种隔膜的光学检测方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种隔膜的光学检测方法，能够检测出隔膜上的孔洞、油污等缺陷。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种隔膜的光学检测方法，包括以下步骤：

S1：提供一种隔膜的光学检测机构，所述隔膜的光学检测机构包括图像获取装置及检测光源，所述检测光源位于待检测的隔膜的正下方，包括第一光源和第二光源，所述图像获取装置位于所述待检测的隔膜的上方；

S2：依次驱动所述第一光源和所述第二光源分别向所述待检测的隔膜发射第一光线和第二光线，且所述第一光线与所述第二光线照射于所述待检测的隔膜的相同位置；

S3：驱动所述图像获取装置分别获取所述第一光线照射时及所述第二光线照射时所述待检测的隔膜的第一图像和第二图像；

S4：根据所述第一图像与所述第二图像，判断所述待检测的隔膜是否存在缺陷。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，所述步骤S2包含步骤：

S21：驱动所述第一光源向所述待检测的隔膜发出第一光线；

S22：关闭所述第一光源；

S23：驱动所述第二光源向所述待检测的隔膜发出第二光线；

S24：关闭所述第二光源。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，所述步骤S21中，所述第一光线垂直所述待检测的隔膜；所述步骤S23中，所述第二光线与所述第一光线的夹角为5°至45°。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，所述步骤S2中，依次驱动所述第一光源和所述第二光源的时间间隔为20微秒至50微秒。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，所述第一光源发出第一光线的持续时间大于20微秒；所述第二光源发出第二光线的持续时间大于20微秒。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，所述图像获取装置包括共线设置且线扫辐射范围交叉的两组相机机构；所述步骤S3包含步骤：

S31：驱动两组相机机构同时获取所述第一图像；

S32：驱动两组相机机构同时获取所述第二图像。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，还包含步骤S5：若所述步骤S4中判定所述待检测的隔膜存在缺陷，则判断所述缺陷的类型。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，所述步骤S4还包含步骤：

S41：循环N次所述步骤S2和所述步骤S3，获得行高为2N的组合图像；

S42：拆分所述组合图像的奇偶行，分别获得所述第一光源照射下的所述第一图像的行高为N的第一整图及所述第二光源照射下的所述第二图像的行高为N的第二整图；其中N为正整数。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，所述步骤S4还包含步骤S43：根据所述第一整图及/或所述第二整图，判断所述待检测的隔膜是否存在缺陷。

作为上述的隔膜的光学检测方法的一种优选方案，所述步骤S5中：对比所述第一整图与所述第二整图中相同位置的缺陷是否存在差异，以判断缺陷的类型。

本发明的有益效果为：通过设置第一光源与第二光源，并利用图像获取装置在第一光源的照射下对隔膜取像、在第二光源的照射下对隔膜取像，对同一位置取的两组图像进行比对，根据图像的差别，识别出孔洞、油污的缺陷。

附图说明

图1是本发明涉及的隔膜的光学检测机构的立体结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是本发明涉及的隔膜的光学检测机构的侧视图。

图中：100-支架，200-图像获取装置，210-相机机构，211-固定架，2111-第一支座，2112-第二支座，2113-第三支座，212-线扫相机，300-检测光源，301-支撑座，302-支撑架，303-第一光源，304-第二光源，400-隔膜。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明的隔膜的光学检测方法依托隔膜的光学检测机构实现，该隔膜的光学检测机构如图1至3所示，包括支架100及设置于支架100的图像获取装置200、检测光源300。其中，支架100为龙门架结构，能够供待检测的隔膜400通过；检测光源300位于待检测的隔膜400的正下方，包括第一光源303和第二光源304，第一光源303与第二光源304被配置为可依次向待检测的隔膜400发出第一光线和第二光线，且第一光线与第二光线照射于待检测的隔膜400的相同位置；图像获取装置200位于待检测的隔膜400的上方，图像获取装置200被配置分别采集第一光源303与第二光源304依次向待检测的隔膜400发出第一光线与第二光线时待检测的隔膜400的外观图像。将检测光源300设置于待检测的隔膜400的下方作为背光源，通过光照透射待检测的隔膜400。

本发明通过设置第一光源303与第二光源304，并利用图像获取装置200在第一光源303的照射下对隔膜400取像、在第二光源304的照射下对隔膜400取像，对同一位置取的两组图像进行比对，根据图像的差别，识别出孔洞、油污的缺陷。

于一实施例中，对于第一光源303与第二光源304的具体关系，需使得第一光源303发出的第一光线与第二光源304发出的第二光线的照射的夹角范围为5°至45°，且第一光线的方向垂直待检测的隔膜400。第一光线与第二光线的照射的夹角范围为5°至15°为本发明的较佳实施例角度，当然，第一光线与第二光线之间的夹角也可为1°、2°、3°、4°以及50°、55°等其他角度，可根据实际情况进行设置。

对于第一光源303与第二光源304的发光时机与发光时长的设置，本发明中，第一光源303与第二光源304依次发光的时间间隔为20微秒至50微秒，第一光源303每次发光持续时间为大于20微秒。时间间隔即第一光源303关闭后至第二光源304打开时的间隔时间，以避免第二光源304对第一光源303造成光照干涉。例如，具体的间隔时间可为25微秒、30微秒、35微秒、40微秒、45微秒，当然间隔时间也可以是小于20微秒或大于50微秒，实际间隔时间视相机、隔膜400等硬件条件而定，不以此为限。为了确保图像获取装置200完整地采集到第一光线照射隔膜400时的隔膜400图像，第一光源303每次发光持续时间为大于20微秒，具体可为25微秒、30微秒、35微秒等，当然第一光源303每次发光持续时间为也可以小于20微秒，实际持续时间同样视相机、隔膜等硬件条件而定，不以此为限。同样的，第二光源304每次发光持续时间为大于20微秒。

作为本发明的优选实施方式，本发明中的图像获取装置200包括共线设置的两组相机机构210，且两组相机机构210的线扫辐射范围能够交叉。设置两组相机机构210，可全面地对位于检测位置的待检测隔膜400进行拍照，而且，通过使两组相机机构210的线扫辐射范围交叉，更能全面地对待检测的隔膜400进行拍照，避免局部拍摄不到，产生漏检。实现两组相机机构210的线扫辐射范围交叉的方式，可通过平移相机机构210实现，即，调整两组相机机构210之间的间距即可。

本发明中，相机机构210的拍摄角度能够调节。通过调节拍摄角度，能够适应对不同的宽度与角度的隔膜400进行拍照，适用于不同的生产线，适用性较高。

具体地，相机机构210包括固定架211及线扫相机212。其中，固定架211包括与支架100连接的第一支座2111、与第一支座211转动连接的第二支座2112及与第二支座2112转动连接的第三支座2113，线扫相机212与第三支座2113转动连接。第二支座2112能够绕第一轴线(图2中X方向)相对第一支座2111转动；第三支座2113能够绕第二轴线(图2中Y方向)相对第二支座2112转动，且第二轴线垂直于第一轴线；线扫相机212能够绕第三轴线(图2中Z向)相对第三支座2113转动，且第三轴线垂直于第二轴线和第一轴线。如此，线扫相机212可实现三个方向的旋转，从而能适应对不同宽度与角度的隔膜400进行拍照，适用性较高。

另外，为了使第一光线与第二光线的照射的夹角在5°至45°之间可调节，本发明中，第一光源303和/或第二光源304的光照角度能够调节。通过调节检测光源300的光照角度，能够适应对不同的宽度与角度的隔膜400进行拍照，适用于不同的生产线，适用性较高。

对于检测光源300的调节结构，本发明在第一光源303与第二光源304的两端均连接有支撑座301，支撑座301转动连接有支撑架302，支撑架302固定于支架100。该安装结构可实现检测光源300的转动，从而调节检测光源300的光照角度。

为了使检测光源300在合适的范围内对待检测的隔膜400进行光照，本发明在支撑座301上设有限定其转动角度的弧形槽、在支撑架302设置与弧形槽滑动配合的挡柱。利用弧形槽限制支撑座301的转动角度，结构简单，可避免检测光源300转动过度而影响光照效果。

另外，本发明中，检测光源300相对待检测的隔膜400的距离能够调节。通过调节检测光源300与待检测的隔膜400之间的距离，以便适应对不同的待检测的隔膜400进行光照，确保光照效果最佳。可通过在支撑架302设置竖向的条形槽，使支撑座301沿条形槽移动，即可调节检测光源300相对待检测的隔膜400的距离。

本发明中的检测光源300为LED线性光源，LED线性光源具有高均匀性、高亮度的优点，使得线扫相机212采集的图像更清晰，进一步提升检测效果。

利用上述的隔膜的光学检测机构对隔膜400进行检测时，包括以下步骤：

S1：提供上述的隔膜的光学检测机构。

S2：依次驱动第一光源303和第二光源304分别向待检测的隔膜400发射第一光线和第二光线，且第一光线与第二光线照射于待检测的隔膜400的相同位置。

具体地，步骤S2包含步骤：

S21：驱动第一光源303向待检测的隔膜400发出第一光线，且第一光线垂直待检测的隔膜400；

S22：关闭第一光源303；

S23：驱动第二光源304向待检测的隔膜400发出第二光线，且第二光线与第一光线的夹角为5°至45°；

S24：关闭第二光源304。

其中，依次驱动第一光源303和第二光源304的时间间隔为20微秒至50微秒，第一光源303发出第一光线的持续时间大于20微秒，第二光源304发出第二光线的持续时间大于20微秒。

S3：驱动图像获取装置200分别获取第一光线照射时及第二光线照射时待检测的隔膜400的第一图像和第二图像。

具体地，步骤S3包含步骤：

S31：驱动两组相机机构210同时获取第一图像；

S32：驱动两组相机机构210同时获取第二图像。

S4：根据第一图像与第二图像，判断待检测的隔膜400是否存在缺陷。

具体地，步骤S4包含步骤：

S41：循环N次步骤S2和步骤S3，获得行高为2N的组合图像；

S42：拆分组合图像的奇偶行，分别获得第一光源303照射下的第一图像的行高为N的第一整图及第二光源304照射下的第二图像的行高为N的第二整图；其中N为正整数；

S43：根据第一整图及/或第二整图，判断待检测的隔膜400是否存在缺陷。

S5：若步骤S4中判定待检测的隔膜400存在缺陷，则判断缺陷的类型。即，对比第一整图与第二整图中相同位置的缺陷是否存在差异，以判断缺陷的类型。

对于光源与相机的驱动，可利用编码器输出脉冲信号到计数卡，计数卡调制脉冲信号，输出触发信号到光源控制器，光源控制器通过内部分频，将触发信号同时输出给第一光源303、第二光源304和两组相机机构210，通过PC设定第一光源303和第二光源304的工作时间与延长时间。

综上，本发明的隔膜的光学检测方法在第一光源303点亮时对隔膜400取像，在第二光源304点亮时对隔膜400取像，将两次取像的图片进行比对，即可分析出隔膜400是否存在缺陷以及缺陷的类型，检测精度较高。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔膜的光学检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：提供一种隔膜的光学检测机构，所述隔膜的光学检测机构包括图像获取装置(200)及检测光源(300)，所述检测光源(300)位于待检测的隔膜(400)的正下方，包括第一光源(303)和第二光源(304)，所述图像获取装置(200)位于所述待检测的隔膜(400)的上方；

S2：依次驱动所述第一光源(303)和所述第二光源(304)分别向所述待检测的隔膜(400)发射第一光线和第二光线，且所述第一光线与所述第二光线照射于所述待检测的隔膜(400)的相同位置；

S3：驱动所述图像获取装置(200)分别获取所述第一光线照射时及所述第二光线照射时所述待检测的隔膜(400)的第一图像和第二图像；

所述图像获取装置(200)包括共线设置的两组相机机构(210)，且两组所述相机机构(210)的线扫辐射范围能够交叉；

所述相机机构(210)的拍摄角度能够调节；

所述相机机构(210)包括固定架(211)及线扫相机(212)，其中，所述固定架(211)包括与支架(100)连接的第一支座(2111)、与所述第一支座(2111)转动连接的第二支座(2112)及与所述第二支座(2112)转动连接的第三支座(2113)，所述线扫相机(212)与所述第三支座(2113)转动连接；所述第二支座(2112)能够绕第一轴线相对所述第一支座(2111)转动；所述第三支座(2113)能够绕第二轴线相对所述第二支座(2112)转动，且所述第二轴线垂直于所述第一轴线；所述线扫相机(212)能够绕第三轴线相对所述第三支座(2113)转动，且所述第三轴线垂直于所述第二轴线和所述第一轴线；

S4：根据所述第一图像与所述第二图像，判断所述待检测的隔膜(400)是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，所述步骤S2包含步骤：

S21：驱动所述第一光源(303)向所述待检测的隔膜(400)发出第一光线；

S22：关闭所述第一光源(303)；

S23：驱动所述第二光源(304)向所述待检测的隔膜(400)发出第二光线；

S24：关闭所述第二光源(304)。

3.根据权利要求2所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，所述步骤S21中，所述第一光线垂直所述待检测的隔膜(400)；所述步骤S23中，所述第二光线与所述第一光线的夹角为5°至45°。

4.根据权利要求1所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，依次驱动所述第一光源(303)和所述第二光源(304)的时间间隔为20微秒至50微秒。

5.根据权利要求1所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，所述第一光源(303)发出第一光线的持续时间大于20微秒；所述第二光源(304)发出第二光线的持续时间大于20微秒。

6.根据权利要求1所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，所述图像获取装置(200)包括共线设置且线扫辐射范围交叉的两组相机机构(210)；所述步骤S3包含步骤：

S31：驱动两组相机机构(210)同时获取所述第一图像；

S32：驱动两组相机机构(210)同时获取所述第二图像。

7.根据权利要求1所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，还包含步骤S5：若所述步骤S4中判定所述待检测的隔膜(400)存在缺陷，则判断所述缺陷的类型。

8.根据权利要求7所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，所述步骤S4还包含步骤：

S41：循环N次所述步骤S2和所述步骤S3，获得行高为2N的组合图像；

S42：拆分所述组合图像的奇偶行，分别获得所述第一光源(303)照射下的所述第一图像的行高为N的第一整图及所述第二光源(304)照射下的所述第二图像的行高为N的第二整图；其中N为正整数。

9.根据权利要求8所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，所述步骤S4还包含步骤S43：根据所述第一整图及/或所述第二整图，判断所述待检测的隔膜(400)是否存在缺陷。

10.根据权利要求9所述的隔膜的光学检测方法，其特征在于，所述步骤S5中：对比所述第一整图与所述第二整图中相同位置的缺陷是否存在差异，以判断缺陷的类型。

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