CN111153268A - 入料系统及入料系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种入料系统，用于电池料件传送至卷绕机构，电池料件包括极片、连接于极片的极耳及覆盖于极片的隔膜，入料系统包括传送机构、视觉检测机构及处理器，传送机构驱动所述电池料件前进；视觉检测机构获取所述电池料件的图像；处理器，与视觉检测机构电连接，处理器接收电池料件的图像并对图像进行分析，获取极片的位置数据及极耳的位置数据，处理器对极片的位置数据及极耳的位置数据与预设范围进行比较，判断电池料件是否存在入料不良。本申请中通过视觉检测机构检测出电池料件的位置数据，并将位置数据与预设范围进行比较，可以准确判断电池料件是否存在入料不良，以利于及时对入料不良进行纠正，从而提高产品的良率。

Description

入料系统及入料系统的控制方法
技术领域
本申请涉及电池制造领域，尤其涉及一种入料系统及入料系统的控制方法。
背景技术
在锂电池制造的过程中，电池料件产生的入料打折、投料位置不准确、裁切位置不准确、极耳焊接位置不准确等情况往往是卷绕成批量电芯之后拆解电芯测量后才能够得以发现，容易造成电芯批量不良，降低成品的良率，其中，入料打折的问题尤为严重。因此需要对此类入料不良的问题的进行检测并解决此类问题。
发明内容
本申请提供一种入料系统及入料系统的控制方法，其可以准确判断入料不良的问题。
本申请提供一种入料系统，用于电池料件传送至卷绕机构，所述电池料件包括极片、连接于极片的极耳及覆盖于极片的隔膜，所述入料系统包括传送机构、视觉检测机构及处理器，传送机构驱动所述电池料件前进；视觉检测机构获取所述电池料件的图像；处理器，与所述视觉检测机构电连接，所述处理器接收电池料件的图像并对图像进行分析，获取极片的位置数据及极耳的位置数据，所述处理器将极片的位置数据及极耳的位置数据与预设范围进行比较，判断电池料件是否存在入料不良。
进一步的，所述入料机构包括抚平机构，所述抚平机构包括第一抚平辊、第二抚平辊及驱动第一抚平辊的第二动力装置。
进一步的，所述抚平机构包括控制第二抚平辊的离合机构，在电池料件前进时，所述离合机构阻止第二抚平辊沿顺时针旋转；在电池料件后退时，所述离合机构允许第二抚平辊辊顺时针旋转，所述第一抚平辊、第二抚平辊抚平后退的电池料件。
本申请还提供一种入料系统的控制方法，用于电池料件传送至卷绕机构，所述入料系统包括传送机构、视觉检测机构及处理器，所述电池料件包括极片、连接于极片的极耳及覆盖于极片的隔膜，所述控制方法包括：控制传送机构驱动所述电池料件前进；控制视觉检测机构获取电池料件的图像；处理器接收电池料件的图像并对图像进行分析，获取极片的位置数据及极耳的位置数据，所述处理器将极片的位置数据及极耳的位置数据与预设范围进行比较，判断是否存在入料不良。
进一步的，所述入料系统包括提示装置，所述控制方法包括：在判断电池料件存在入料不良时，处理器控制提示装置发出报警提示。
进一步的，所述极片的位置数据包括极片的横向边缘到隔膜的横向边缘的距离和极片的纵向边缘到卷针的距离。
进一步的，所述极耳的位置数据包括极耳的纵向边缘到极片的纵向边缘的距离和极耳的纵向边缘到卷针的距离。
进一步的，所述电池料件还包括密封胶，所述控制方法包括：在所述处理器对电池料件的图像进行分析时，获得密封胶的位置数据，所述处理器根据密封胶的位置数据判断是否存在入料不良。
进一步的，所述入料不良包括入料打折、投料位置不准确、裁切位置不准确、极耳焊接位置不准确隔膜宽度异常、极片宽度异常、极片整齐度异常、极片与隔膜的平行度异常的至少一个。
进一步的，所述入料系统包括抚平机构，所述控制方法包括：控制传送机构驱动电池料件后退至抚平机构，且控制抚平机构抚平电池料件。
进一步的，所述控制方法包括：在导向机构抚平电池料件后，控制电池料件前进，控制视觉检测机构获取电池料件的图像；处理器对电池料件的图像进行分析，获取极片的位置数据及极耳的位置数据，所述处理器将极片的位置数据及极耳的位置数据与预设范围进行比较，判断是否存在入料不良。
本申请中通过视觉检测机构检测出电池料件的位置数据，并将位置数据与预设范围进行比较，可以准确判断电池料件是否存在入料不良，以利于及时对入料不良进行纠正，从而提高产品的良率。
附图说明
图1所示为本申请入料系统的一个实施例的系统框架示意图；
图2所示为本申请电池料件的俯视示意图；
图3所示为本申请入料系统的一个实施例的结构示意图，其中处理器未显示；
图4所示为本申请入料系统的一个实施例的结构示意图，其中处理器未显示；
图5所示本申请入料系统的控制方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
请参照图1及图3所示，本申请实施例的入料系统用于将电池料件1传送到卷绕机构6(图3中仅示意出卷针61)，所述入料系统包括处理器2、传送机构3、导向机构4及视觉检测机构5，所述传送机构3用于传送所述电池料件1，所述导向机构对电池料件1进行导引和支撑。所述视觉检测机构5用于获取电池料件的图像，处理器2与视觉检测机构电连接，处理器2接收电池料件1的图像并对图像进行分析，获得电池料件的位置数据。所述处理器2还用于控制传送机构3，处理器可设置为两个，一个即是通常的PLC工控机，另一个则是用于视觉检测的处理器，也可以两者合二为一。
所述传送机构3包括第一传送机构31、抚平机构32及第二传送机构33，所述导向机构4包括第一导向机构41及第二导向机构42，所述第一传送机构31、第一导向机构41、抚平机构32、第二导向机构42、第二传送机构33沿电池料件1的前进方向依次排列。
所述第一传送机构31包括主动辊311、第一动力装置312及从动辊313，所述第一动力装置312用于驱动主动辊311，主动辊311与从动辊313通过摩擦力驱动电池料件1前进/后退。第一动力装置312可选用电机或气缸。
抚平机构32包括第一抚平辊321、第二动力装置322、第二抚平辊323及离合机构324，所述第二动力装置322驱动第一抚平辊321朝向/远离第二抚平辊323，也就是说第二传送机构实际仅是允许电池料件1前进或后退，本身对电池料件1并无向前的驱动力。所述第一抚平辊321始终可以自由旋转，第二抚平辊323在电池料件1前进时只能逆时针旋转，不能顺时针旋转，而在电池料件1后退时(检测到入料打折时)可顺时针旋转，本实施例中设计为可自由旋转。在电池料件1后退的过程中，经过第一抚平辊321及第二抚平辊323，电池料件打折的部分被抚平，从而消除极片打折的问题，抚平后，处理器再重新控制第一传送机构驱动电池料件前进。
所述第二传送机构33包括两个传送辊331及两个第三动力装置332，两个第三动力装置332分别驱动对应的传送辊331，从而使两个传送辊331相互靠近或远离，以与电池料件接触或脱离。类似的，第二传送机构33对电池料件1并无向前/向后的驱动力。
当电池料件1通过第二传送机构33后到达入料位置，所述视觉检测机构5获取电池料件1的图像，以获得相应的位置数据。所述视觉检测机构5包括相机51及连接于相机的镜头52，所述视觉检测机构5用于采集电池料件1的图像，再通过处理器2进行处理，从而获得电池料件的位置数据。这里处理器可以是视觉检测机构5的内置处理器，也可以是PLC工控机。所述视觉检测机构5还可以包括光源(未图示)，以便于在弱光环境下亦然能够采集到较为清晰的图像，从而有利于提高位置数据的准确度。
请结合图2，所述电池料件1包括极片11、连接于极片的极耳12及覆盖于极片的隔膜13及部分覆盖于极耳12的密封胶14，所述隔膜13用于绝缘，密封胶14用于在后续工序中对极耳12进行密封。所述位置数据包括极片11的位置数据、极耳12的位置数据及密封胶14的位置数据。
所述极片11的位置数据包括极片11的横向边缘到隔膜13的横向边缘的距离c、d(取两个位置的距离，下同)和极片11的纵向边缘到卷针61的距离a、b，所述极耳12的位置数据包括极耳12的纵向边缘到极片11的纵向边缘的距离e和极耳12的纵向边缘到卷针61的距离f，所述密封胶14的位置数据包括密封胶14的横向边缘到极片11的横向边缘的距离g。横向为极耳12的纵长方向X，纵向为极片11的纵长方向Y。
所述处理器2根据极片11的位置数据、极耳12的位置数据及密封胶14的位置数据与预设范围进行比较，确定是否存在入料不良，具体的判断逻辑请参照下文入料系统的控制方法。
所述入料系统还包括提示装置8，在检测到入料不良时，所述处理器2控制提示装置发出报警提示，具体的提示方式例如为声音、灯光或两者的结合。
请参照图4，本实施例与图3所示的实施例的结构大体相似，区别仅在于第一传送机构，其他相同的结构不再赘述。图3所示的实施例中的入料方式为滚动式入料，而图4所示的实施例中的入料方式为插片式入料。第一传送机构31A包括插片机构311A及驱动插片结构的第一动力装置312A，所述插片机构311A带动电池料件1的前进/后退。
请结合图5，本申请还提供一种入料系统的控制方法，其包括：
S1：控制第一传送机构31驱动电池料件1前进，直至电池料件1到达入料位置。
S2：控制视觉检测机构5获取电池料件1的图像。
可选的，当电池料件1到达入料位置，视觉检测机构5获取电池料件1的图像，亦即极片11、极耳12、隔膜13及密封胶14的图像。
S3：处理器5接收电池料件1的图像并对电池料件1的图像进行分析，获取极片11的位置数据、极耳12的位置数据及密封胶14的位置数据，所述处理器5将极片11的位置数据、极耳12的位置数据及密封胶14的位置数据与预设范围进行比较，判断是否存在入料不良。
可选的，所述极片11的位置数据包括极片11的横向边缘到隔膜13的横向边缘的距离c、d(为提高精度，因此可取两个位置的距离，下同)和极片11的纵向边缘到卷针61的距离a、b，所述极耳12的位置数据包括极耳12的纵向边缘到极片11的纵向边缘的距离e和极耳12的纵向边缘到卷针61的距离f，所述密封胶14的位置数据包括密封胶的横向边缘到极片的横向边缘的距离g。
对a、b的数值与预设的公差范围进行比较，a、b超出范围，判断存在入料打折或投料位置不准确问题。
对c、d的数值预设的公差范围进行比较，c、d超出范围，判断存在入料打折、投料位置不准确、极片宽度异常或隔膜宽度异常问题。
a、c偏大或者b、d偏大，判断可能是入料打折；a、b偏小或者偏大则可能是投料位置不准确，c、d偏大或偏小可能是极片宽度或者隔膜宽度有问题。
将(c+d)-(h-i)与预设的公差范围进行比较，当(c+d)-(h-i)>公差范围时,则判断存在入料打折，其中h为隔膜13的宽度，i为极片11的宽度；当(c+d)-(h-i)<公差范围,则判断隔膜宽度异常或极片宽度异常；
当a、f处于公差范围内，而b处于公差范围外，则可以判断存在入料打折；反之当b、f处于公差范围内，而a处于公差范围外，则也可以判断存在入料打折。
当c、h、i处于公差范围内，而d处于公差范围外，则可以判断存在入料打折；反之，当d、h、i处于公差范围内，而c处于公差范围外，则可以判断存在入料打折。
当e、f位于公差范围外时，可以判断存在裁切位置不准确的问题。
当g位于公差范围外时，可以判断焊接位置不准确的问题。
根据a、b、c、d的值，可以确定隔膜13和极片11所成的偏斜角度，若该偏斜角度位于公差范围外，则判断存在极片与隔膜的平行度异常，卷绕出来的电芯存在报废风险。
值得注意的是上述公差范围可根据用户的要求进行设定。
综上，入料不良包括入料打折、投料位置不准确、裁切位置不准确、极耳焊接位置不准确隔膜宽度异常、极片宽度异常、极片与隔膜的平行度异常等。
S4:处理器2控制提示装置8发出报警提示。
可选的，通过PLC显示面板的报警信息、蜂鸣器、指示灯等发出报警提示。
在发出报警提示后，入料系统可以自行将不良电芯作为废料丢弃，入料系统本身不停止工作；此外，也可在报警后停止运行，操作者选择丢弃废料或在手动修复并确认修复后，入料系统继续工作，对于无法进行修复的，则可以手动选择放弃。在修复完成后可以直接送料至绕卷绕机构6，也可通过视觉检测机构重新进行检测。
S5：处理器控制抚平机构32对存在入料不良的电池料件进行修复。
可选的，对于入料打折、极片与隔膜的平行度异常、投料位置不准确等问题，处理器2控制第三动力装置332带动一个传送辊331远离另一个传送辊运动，同时处理器3控制离合机构324，使离合机构324允许第二抚平辊323顺时针旋转，这样传送辊331及第二抚平辊323均允许电池料件1后退。之后控制第一动力装置312驱动主动辊311，主动辊311及从动辊313带动电池料件1后退，直至电池料件1通过抚平机构32。
当电池料件1通过抚平机构32时，第一抚平辊321及第二抚平辊323对电池料件1进行抚平，从而消除入料打折的问题。
在完成抚平后，处理器控制第二动力装置322驱动第一抚平辊321缩回，同时控制离合机构324，使第二抚平辊323仅能逆时针旋转。之后控制第一动力装置312驱动主动辊311，主动辊311及从动辊313带动电池料件1前进直至到达入料位置。电池料件1到达入料位置后，处理器控制第二动力装置322及第三动力装置332，使传送辊331及第一抚平辊321回到初始位置。对于插片式入料方式的入料系统进行修复的过程，与前述内容类似，不再赘述。
当然，对于入料打折、极片与隔膜的偏斜角度异常、投料位置不准确等问题，也可通过操作者手动进行修复。例如入料打折，在入料系统机器报警停止运行之后，可用工具让打折部分重新舒展平整；对于隔膜和极片的偏斜角度不良，可用工具调整偏斜角度；对于投料位置不准确，可人工送料到正确的位置。当然，对于裁切位置不准确及焊接位置不准确，通常无法修复，而只能作废料处理。
S6：判断修复后的电池料件是否存在入料不良。
可选的，在抚平机构32抚平电池料件1后，控制电池料件1前进，控制视觉检测机构5再次获取电池料件1的图像；处理器2对电池料件1的图像进行分析，获取极片11的位置数据及极耳12的位置数据，所述处理器将极片11的位置数据及极耳12的位置数据与预设范围进行比较，判断是否存在入料不良。
当然，所述入料系统的控制方法的各个步骤，可根据需求进行增减，而不应局限于本实施中的所记载的步骤。
本申请中通过视觉检测机构检测出电池料件的位置数据，并将位置数据与预设范围进行比较，可以准确判断电池料件是否存在入料不良，以利于及时对入料不良进行纠正，从而提高产品的良率。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种入料系统，用于电池料件(1)传送至卷绕机构，所述电池料件(1)包括极片(11)、连接于极片的极耳(12)及覆盖于极片的隔膜(13)，其特征在于：所述入料系统包括：
传送机构(3)，驱动所述电池料件前进；
视觉检测机构(5)，获取所述电池料件的图像；
处理器(2)，与所述视觉检测机构(5)电连接，所述处理器(2)接收电池料件的图像并对图像进行分析，获取极片(11)的位置数据及极耳(12)的位置数据，所述处理器(2)将极片(11)的位置数据及极耳(12)的位置数据与预设范围进行比较，判断电池料件(1)是否存在入料不良。
2.如权利要求1所述的入料系统，其特征在于：所述入料系统包括抚平机构(32)，所述抚平机构(32)包括第一抚平辊(321)、第二抚平辊(323)及驱动第一抚平辊的第二动力装置(322)。
3.如权利要求2所述的入料系统，其特征在于：所述抚平机构(32)包括控制第二抚平辊(323)的离合机构(324)，在电池料件前进时，所述离合机构(324)阻止第二抚平辊(323)沿顺时针旋转；在电池料件后退时，所述离合机构(324)允许第二抚平辊(323)沿顺时针旋转，所述第一抚平辊(321)、第二抚平辊(323)抚平后退的电池料件。
4.一种入料系统的控制方法，用于电池料件传送至卷绕机构，所述入料系统包括传送机构(3)、视觉检测机构(5)及处理器(2)，所述电池料件(1)包括极片(11)、连接于极片的极耳(12)及覆盖于极片的隔膜(13)，其特征在于，所述控制方法包括：
控制传送机构(3)驱动所述电池料件前进；
控制视觉检测机构(5)获取电池料件的图像；
处理器(2)接收电池料件的图像并对图像进行分析，获取极片(11)的位置数据及极耳(12)的位置数据，所述处理器(2)将极片(11)的位置数据及极耳(12)的位置数据与预设范围进行比较，判断是否存在入料不良。
5.如权利要求4所述的入料系统的控制方法，其特征在于：所述入料系统包括提示装置(8)，所述控制方法包括：
在判断电池料件存在入料不良时，处理器(2)控制提示装置(8)发出报警提示。
6.如权利要求4所述的入料系统的控制方法，其特征在于：所述极片(11)的位置数据包括极片(11)的横向边缘到隔膜(13)的横向边缘的距离(c、d)和极片(11)的纵向边缘到卷针(61)的距离(a、b)。
7.如权利要求4所述的入料系统的控制方法，其特征在于：所述极耳(12)的位置数据包括极耳(12)的纵向边缘到极片(11)的纵向边缘的距离(e)和极耳(12)的纵向边缘到卷针(61)的距离(f)。
8.如权利要求4至7项中任一项所述的入料系统的控制方法，其特征在于：所述电池料件还包括密封胶(14)，所述控制方法包括：在所述处理器(2)对电池料件的图像进行分析时，获取密封胶(14)的位置数据，所述处理器(2)根据密封胶(14)的位置数据判断是否存在入料不良。
9.如权利要求4所述的入料系统的控制方法，其特征在于：所述入料不良包括入料打折、投料位置不准确、裁切位置不准确、极耳焊接位置不准确、隔膜宽度异常、极片宽度异常、极片与隔膜的平行度异常中的至少一种。
10.如权利要求9所述的入料系统的控制方法，其特征在于：所述入料系统包括抚平机构(32)，所述控制方法包括：控制传送机构(3)驱动电池料件后退至抚平机构(32)，且控制抚平机构(32)抚平电池料件。
11.如权利要求10所述的入料系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：在抚平机构(32)抚平电池料件后，控制电池料件前进，控制视觉检测机构(5)获取电池料件的图像；处理器(2)对电池料件的图像进行分析，获取极片(11)的位置数据及极耳(12)的位置数据，所述处理器(2)将极片(11)的位置数据及极耳(12)的位置与预设范围进行比较，判断是否存在入料不良。
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