CN111426685A

CN111426685A - 一种锂电池激光焊接的检测方法

Info

Publication number: CN111426685A
Application number: CN202010202691.9A
Authority: CN
Inventors: 李淑玲; 魏家兴; 曹峰
Original assignee: Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd
Current assignee: Hefei Gotion High Tech Power Energy Co Ltd
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2040-03-20
Also published as: CN111426685B

Abstract

本发明公开一种锂电池激光焊接的检测方法，可解决现有的检测方法基本都是检测电池焊缝外观，无法得知内部真实焊接情况，导致误判的技术问题。基于CCD检测器和micro‑CT扫描单元，将激光焊接好的锂电池放在装置台上，通过CCD检测器，对焊缝进行定位、计算并求出焊缝的有效面积；对所求的有效面积进行判断，若焊缝面积在设定的范围内，则进行下一步扫描；机械手将电池翻转，通过micro‑CT单元扫描图像判断转接片和电池盖板是否实际接触良好，判定有效焊接强度；对有效焊接强度进行判断。本发明考虑激光焊接有效面积，而不是只看爆点面积，可提高合格率，减少CCD视觉软件误判率；并且通过CT扫描单元进一步探测实际焊接强度，有效评判电池盖板与转接片激光焊接效果。

Description

一种锂电池激光焊接的检测方法

技术领域

本发明涉及锂电池制造技术领域，具体涉及一种锂电池激光焊接的检测方法。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，其重量轻、容量高、工作电压高、充放电寿命长，具有绿色环保，可循环利用，及自放电效率低等优点。

近年来，随着电动车，电动工具，模型飞机的迅速发展，对锂离子电池提出了更高的要求，要求电池的结构稳定、一致性良好、安全可靠，所以不断的改善锂离子电池的材料、工艺、设备迫在眉睫。

现有的评判电池激光焊接的检测方法仅仅只是通过CCD视觉检测软件来判断，一般通过视觉图像中抓取转接片的焊接区域，进行图像提取，利用内置的算法，计算出爆点面积的大小。而焊接情况并不是只看外观，主要在于实际的焊接面积及强度，仅凭爆点面积来评判焊接结果，比较单一，且无法得知锂电池内部焊接情况，即盖板与转接片在内部实际的焊接有效接触面积。如果要看内部的焊接情况，每日开工前会首检，一般通过破坏性的手段例如拆电池来看内部的情况，只能抽检小部分的电池进行拆解，且拆解后的电池只能报废，造成了不必要的浪费。故只靠CCD中爆点面积大小来评判焊接效果存在一定的误判，无法得知内部真实焊接情况，导致一次合格率低，NG品还需要人工进行二次检验。

X射线CT扫描系统具有无损、透视、能实现各个方向和位置的虚拟剖切的特点，可适用于圆形电池、方形电池、软包电池、动力电池等不同形状规格。可检测各种环境实验过程中电池内部结构的变化，如充放电循环实验、高温高湿、过度充电等；也可以观察电池内部的极片、极耳、涂覆电极材料、壳体、气泡、焊接等不同结构。

发明内容

本发明提出的一种锂电池激光焊接的检测方法，可解决现有的检测方法基本都是检测电池焊缝外观，无法得知内部真实焊接情况，导致误判的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种锂电池激光焊接的检测方法，包括：

基于CCD检测器和micro-CT扫描单元，

包括以下步骤：

S100、将激光焊接好的锂电池放在装置台上，焊接的一面正对CCD检测器；

S200、通过CCD检测器，对焊缝进行定位、计算并求出焊缝的有效面积；

S300、对S200所求的有效面积进行判断，若焊缝面积在设定的范围内，则进行下一步扫描；否则，判定为不合格并通过机械手抓取电池放入指定区一；

S400、基于S300，机械手将电池翻转，盖板一面正对micro-CT单元，通过micro-CT单元扫描图像判断转接片和电池盖板是否实际接触良好，判定有效焊接强度；

S500、对有效焊接强度进行判断，若焊接强度在设定范围则为合格，否则判定为不合格并通过机械手抓取电池放入指定区二。

由上述技术方案可知，本发明的锂电池激光焊接的检测方法，其用到的检测装置包含CCD检测单元和micro-CT扫描单元，综合考虑激光焊接的有效面积以及电池盖板和转接片的实际焊接强度。锂离子电池生产工程中需要把转接片和顶盖进行焊接，一般采用激光焊接的方法实现，且只通过CCD视觉检测转接片焊接后的效果。其基本原理是利用铜、铝反光特性，使用红光打铜，蓝光打铝，铜的焊缝白色，铝的焊缝黑色，这是第一次打光，将焊缝找出，并求出焊缝的面积。第二次打光，将整个转接片打亮，找出爆点，求出爆点的面积，最后求出焊缝的有效面积。光学上，亮度是1-255，爆点的亮度较低，平均在50以下，铝片焊缝的亮度在100附近。

CCD软件视觉检测流程为：第一步，定位；用特征匹配工具匹配到焊缝（圆环），第二步，找内外圆；用找圆工具找出焊缝的内圆和外圆，第三步，抠出焊缝，经过第一步和第二步，焊缝已经被精确定位，用视觉工具将焊缝抠出来。第四步，求焊缝的面积；用斑点工具求出焊缝面积（斑点根据亮度将焊缝背景区分出来）。第五步，过曝求爆点面积；同样使用斑点工具，将爆点的面积求出，焊缝面积减去爆点面积即为有效面积，最终输出焊缝的有效面积。

综上所述，本发明有益效果如下：

本发明的锂电池激光焊接的检测方法考虑激光焊接有效面积，而不是只看爆点面积，可提高一次合格率，减少CCD视觉软件误判率；并且通过CT扫描单元进一步探测实际焊接强度，有效评判电池盖板与转接片激光焊接效果。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的主视图；

图3是锂电池盖板的主视图；

图4是锂电池盖板和转接片激光焊接区域的主视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

由于以往评判电池激光焊接只是检测视觉图像中爆点面积的大小，比较单一片面，且无法得知锂电池内部焊接后盖板与转接片实际的有效接触面积，故只靠CCD中爆点面积大小来评判焊接效果存在误判且一次合格率低。因此，本发明实施例的具体方法如下：

如图1所示，本实施例所述的锂电池激光焊接的检测方法，包括：基于CCD检测器2和micro-CT扫描单元3；

包括以下步骤：

S100、将激光焊接好的锂电池放在装置台1上，焊接的一面正对CCD检测器2；

S200、通过CCD检测器2，对焊缝6进行定位、计算并求出焊缝的有效面积；

S400、基于S300，机械手将电池4翻转，盖板一面正对micro-CT单元3，通过micro-CT单元3扫描图像判断转接片和电池盖板是否实际接触良好，判定有效焊接强度；

结合图2、图3及图4，对本发明实施例做进一步说明：

其中，图2为锂电池激光焊接后的检测装置，包括装置台底座1，支撑并将micro-CT和CCD固定在一个装置台上。CCD相机2，由一种高度感光的半导体材料制成，通过模数转换器芯片将电信号转换成数字信号，数字信号经压缩处理经USB接口传到电脑上就形成所采集的图像。micro-CT扫描单元3，采用一种非破坏性的3D成像技术，可以在不破坏电池的情况下，清楚了解电池内部焊接的情况。4为激光焊接好的待检锂电池。

图3为锂电池的盖板，其结构包含转接片5，激光焊接区域6，激光焊接区域为圆环状。

图4为激光焊接区域6的放大图像，激光焊接轨迹为螺旋状；7是激光焊接内圈，8为激光焊接外圈。

以下对实施例的实施步骤，进行具体说明：

1.将已激光焊接好的锂电池放在装置台1上，焊接的一面正对CCD相机2。

2.通过CCD软件视觉检测，定位焊缝6：先点击抓取训练图像，图像模式选择当前训练图像，将当前训练图像中的蓝色圆框框住焊缝，在训练区域与原点选项中点击中心原点找回训练区域的中心原点，点击建模器按钮进入建模器，按照给定的标准做好建模器中的模型，关闭建模器。点击训练，确定匹配的特征。点击运行，运行初定位工具集；用找圆工具找出焊缝的内圆7和外圆8，将找圆工具拖动到要找的圆附近，确认搜索方向与极性是否一致。然后点击运行，最后查看运行的结果。借助视觉工具将焊缝抠出来；用斑点工具求出焊缝面积。过曝求爆点面积，焊缝面积减去爆点面积即为有效面积，最终输出焊缝的有效面积。当焊缝的有效面积≥S₁，判定合格，进行下一步CT扫描；当焊缝的有效面积＜S₁，判定为NG品，机械手抓取电池放入NG1区。

3.机械手将电池翻转，盖板一面正对micro-CT单元3。根据CT扫描图像判断转接片和电池盖板是否实际接触良好，判定有效焊接强度。依据扫描图像运行算法，求出实际焊接面积。当CT检测出的焊接面积≥S₂，判定合格，电池流入下一道工序；当CT检测出的焊接面积＜S₂，则为不合格，机械手将电池抓取下来，放入NG2区。

4.同时通过CCD视觉检测中的得到的有效面积和micro-CT单元得到的图像综合评判激光焊接后的效果。当满足焊接有效面积≥S₁，且micro-CT扫描的实际焊接效果符合预期，即焊接面积大于≥S₂，判定检测的锂电池合格并流入下一道工序。

综上，转接片焊接其实更重要的是焊接面积，并不是外观，故将评判标准从爆点面积转变为焊接的有效面积更加可靠。但是其焊接的实际有效面积并不能从CCD图像中得知，现将传统的激光焊接检测装置中加入micro-CT扫描单元，用CT检测电池盖板与转接片是否接触良好，焊接的实际接触面积越大，过流能力越大，焊接效果越好。

本发明实施例的锂电池激光焊接的检测方法考虑激光焊接有效面积，而不是只看爆点面积，可提高一次合格率，减少CCD视觉软件误判率；并且通过CT扫描单元进一步探测实际焊接强度，有效评判电池盖板与转接片激光焊接效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种锂电池激光焊接的检测方法，基于CCD检测器（2）和micro-CT扫描单元（3），其特征在于：

包括以下步骤：

S100、将激光焊接好的锂电池放在装置台（1）上，焊接的一面正对CCD检测器（2）；

S200、通过CCD检测器（2），对焊缝（6）进行定位、计算并求出焊缝的有效面积；

S400、基于S300，机械手将电池翻转，盖板一面正对micro-CT单元（3），通过micro-CT单元（3）扫描图像判断转接片和电池盖板是否实际接触良好，判定有效焊接强度；

2.根据权利要求1所述的锂电池激光焊接的检测方法，其特征在于：所述S200、通过CCD检测器（2），对焊缝（6）进行定位、计算并求出焊缝的有效面积；

具体包括：

第一步，定位焊缝；

用特征匹配工具匹配到焊缝即圆环；

第二步，找内外圆；

用找圆工具找出焊缝的内圆和外圆；

第三步，抠出焊缝；

用视觉工具将焊缝抠出来；

第四步，求焊缝的面积；

用斑点工具求出焊缝面积；

第五步，计算并输出焊缝的有效面积。

3.根据权利要求1所述的锂电池激光焊接的检测方法，其特征在于：所述S300对S200所求的有效面积进行判断，若焊缝面积在设定的范围内，则进行下一步扫描；否则，判定为不合格并通过机械手抓取电池放入指定区一；

具体包括：

当焊缝的有效面积≥S₁，判定合格，进行下一步CT扫描；

当焊缝的有效面积＜S₁，判定为NG品，机械手抓取电池放入NG1区。

4.根据权利要求1所述的锂电池激光焊接的检测方法，其特征在于：所述CCD检测器（2）和micro-CT扫描单元（3）固定在装置台（1）上。

5.根据权利要求2所述的锂电池激光焊接的检测方法，其特征在于：

所述S200中第一步定位焊缝的具体步骤包括：

先点击抓取训练图像，图像模式选择当前训练图像，将当前训练图像中的圆框框住焊缝，在训练区域与原点选项中点击中心原点找回训练区域的中心原点，点击建模器按钮进入建模器，按照给定的标准做好建模器中的模型，关闭建模器；

点击训练，确定匹配的特征；

点击运行，运行初定位工具集。

6.根据权利要求5所述的锂电池激光焊接的检测方法，其特征在于：

所述S200中第二步找内外圆的具体步骤包括：

用找圆工具找出焊缝的内圆（7）和外圆（8），将找圆工具拖动到要找的圆附近，确认搜索方向与极性是否一致，然后点击运行，最后查看运行的结果。

7.根据权利要求5所述的锂电池激光焊接的检测方法，其特征在于：

所述S200中第五步计算并输出焊缝的有效面积；

具体包括：

用斑点工具求出焊缝面积，过曝求爆点面积，焊缝面积减去爆点面积即为有效面积，最终输出焊缝的有效面积。