CN111539943A - 基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法、装置及系统 - Google Patents

基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法、装置及系统，方法包括：通过第一相机系统获取待测阳极片图像；根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值；通过第二相机系统获取待测阴极片图像；根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值；根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片边的位置差。本申请实施例使用了多个高分辨相机对极片多边进行全方位高精度的测量，使得测量精度更高，测量位置也更加全面。

Description

基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法、装置及系统
技术领域
本申请涉及锂电池制造技术领域，具体涉及一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法、装置及系统。
背景技术
在锂电池生产过程中，有一种新的工艺称为叠片工艺。叠片工艺是将模具冲切好的特定形状正、负材料的阴、阳极片一片一片交错堆叠在一起形成整个电池的工艺。在阴、阳极片一片一片交错堆叠过程中，对阴、阳极片的堆叠位置精度要求高，阴、阳极片边位置差值(边值Overhang)量的精度直接影响电池的品质。因此需要有一套稳定可靠的测量系统对阴、阳极片边位置进行检测并实时把检测结果反馈给系统，由系统根据数据结果判断阴、阳极片堆叠出来的电池是否满足品质要求。
目前，测量锂电池极片堆叠位置的方法是采用1个或2个相机对极片单边进行测量的系统。该测量系统一般只测量极片单边，测量位置不全，检测精度低、准确度差。
申请内容
本申请实施例的目的在于提供一种基于多相机组合的锂电池极片堆叠位置测量方法、装置及系统，以提高检测精度。
为实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供了一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法，包括：
通过第一相机系统获取待测阳极片图像，所述第一相机系统包括多个相机，且所述第一相机系统的相机数量等于所述待测阳极片的待测边角数量；
根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值；
通过第二相机系统获取待测阴极片图像，所述第二相机系统包括多个相机，且所述第二相机系统的相机数量等于所述待测阴极片的待测边角数量；
根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值；
根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片边的位置差。
第二方面，本申请实施例还提供了基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量装置，包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述第一方面的方法。
第三方面，本申请实施例提供了另一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法，包括：
当第一相机系统处于预设的标定位置时，将任意一片待测阳极片堆叠于所述第一相机系统下的叠片平台上；其中，所述第一相机系统包括多个相机，且所述第一相机系统的相机数量等于所述待测阳极片的待测边角数量；
通过所述第一相机系统获取待测阳极片图像，并根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值；
将所述叠片平台移动至第二相机系统下，并将任意一片待测阴极片堆叠于所述待测阳极片的正上方；其中，所述第二相机系统处于预设的标定位置，所述第二相机系统包括多个相机，且所述第二相机系统的相机数量等于所述待测阴极片的待测边角数量；
通过所述第二相机系统获取待测阳极片图像，并根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值；
根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片边的位置差。
进一步地，将任意一片待测阳极片堆叠于所述第一相机系统下的叠片平台上之前，所述方法还包括：
确定所述第一相机系统和第二相机系统对应的位置关系，并将所述第一相机系统和第二相机系统的多个相机放置于所述标定位置。
第四方面，本申请实施例提供了一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量系统，包括相互通信的第一相机系统、第二相机系统和测量装置。其中，所述测量装置如上述第二方面所述。
第五方面，本申请实施例提供了另一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量系统，包括控制器、测量装置、第一相机系统和第二相机系统，所述测量装置分别与所述控制器、第一相机系统和第二相机系统通信。其中，所述测量装置如上述第二方面所述。
实施本申请实施例，第一相机系统和第二相机系统包括多个相机，且第一/第二相机系统的相机数量分别等于待测阳/阴极片的待测边角数量，即使用了多个高分辨相机对极片多边进行全方位高精度的测量，使得测量精度更高，测量位置也更加全面。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请第一实施例提供的基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量系统的结构图；
图2是本申请实施例中测量装置的结构示意图；
图3是各相机检测位置说明图；
图4和5是极片检测位置坐标示意图；
图6是图片运算示例示意图；
图7是极片各角位阴、阳极片边的位置差的示意图；
图8是本申请第二实施例提供的基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量系统的结构框图；
图9是本申请第一实施例提供的基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法的流程示意图；
图10是本申请第二实施例提供的基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请第一实施例提供的基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量系统主要包括相互通信第一相机系统、第二相机系统和测量装置。具体地，如图1所示，该测量系统的结构如下：
A相机系统1，作用是光学成像，通过成像测量阳极片边9、10角位的位置。
B相机系统2，作用是光学成像，通过成像测量阳极片边7、8角位的位置。
C相机系统3，作用是光学成像，通过成像测量阴极片边9、10角位的位置。
D相机系统4，作用是光学成像，通过成像测量阴极片边7、8角位的位置。
E相机系统5，作用是光学成像，通过成像测量阳极片边1、2角位的位置。
F相机系统6，作用是光学成像，通过成像测量阳极片边3、4角位的位置。
G相机系统7，作用是光学成像，通过成像测量阴极片边1、2角位的位置。
H相机系统8，作用是光学成像，通过成像测量阴极片边3、4角位的位置。
相机安装支架9，用于安装固定相机，保证相机系统与测量对像的工作距离。
相机测量平台加固支架10，用于加固相机测量平台，防止振动使相机测量产生误差。
条形光源11，用于给相机测量平台照明使用。
极片12，极片为被测量对象，可以是阳极片或者阴极片，测量阴、阳极片各边位置。
叠片平台13，堆叠阴、阳极片的平台。
运动轴14，在A、B、E、F相机系统下叠片平台堆叠一片阳极片，一片阳极片叠完后运动轴带动叠片平台移动到C、D、G、H相机系统下堆叠一片阴极片，如此往复运动，交错堆叠阴、阳极片。
需要说明的是，A、B、E、F相机系统组合后可理解为前述的第一相机系统，C、D、G、H相机系统可理解为前述的第二相机系统。前述的测量装置为该系统中的软件处理部分，图1中并未示出。
再请参考图2，本实施例中的测量装置可以包括：一个或多个处理器101、一个或多个输入设备102、一个或多个输出设备103和存储器104，上述处理器101、输入设备102、输出设备103和存储器104通过总线105相互连接。存储器104用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器101被配置用于调用所述程序指令执行如下步骤：
通过第一相机系统获取待测阳极片图像，所述第一相机系统包括多个相机，且所述第一相机系统的相机数量等于所述待测阳极片的待测边角数量；在本实施例中，如图3所示，被测量对象阴、阳极片形状为L形，在L形极片中示意出极片每个角位对应相机检测的区域；进一步地结合对图1的说明可知，图3中的ABEF对应于第一相机系统的ABEF四个相机，图3中的CDGH对应于第二相机系统的CDGH四个相机；在图3中，左边的为阳极片，右边的为阴极片；
根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值；具体地，对待测阳极片图像进行分析，并计算出图片中的坐标值：x1(A),y2(A),y3(A)，x1(B),y2(B),y3(B)，x1(E),y2(E),y3(E)，x1(F),y2(F),y3(F)，如图4所示；
通过第二相机系统获取待测阴极片图像，所述第二相机系统包括多个相机，且所述第二相机系统的相机数量等于所述待测阴极片的待测边角数量；具体地，将待测阳极片移动至第二相机系统下，并将待测阴极片堆叠于待测阳极片的正上方，获取待测阴极片图像；
根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值；同理，可计算出图片中的坐标值：x1(C),y2(C),y3(C)，x1(D),y2(D),y3(D)，x1(G),y2(G),y3(G)，x1(H),y2(H),y3(H)，如图5所示；需要说明的是，请参考图6，测量装置获取来自第一或第二相机系统的待测图片后，针对每幅图片，都需要计算图中所标注的三个区域边缘位置坐标(即图中的a、b、c三处)，该区域边缘位置坐标的值可理解为前述的第一坐标值或第二坐标值；在本实施例中，采用图像计算位置坐标工具计算该区域边缘位置坐标的值，其中，图片计算位置坐标工具为图像算法库中计算边缘位置坐标接口函数：Vision_FindEdge()；
根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片边的位置差；请参考图7，角位9和10的边的位置差是
A/C_OH_Corner10＝Δdx(AC)–d(plat)+(x1(C)–Cx)*K(C)–(x1(A)–Cx)*K(A)；
A/C_OH_Conrner9＝(y2(C)–Cy)*K(C)–((y2(A)–Cy)*K(A)–Δdy(AC))
其中，Δdx(AC)为所述第一坐标值和第二坐标值之差，d(plat)为预设的叠片平台移动距离，x1(A)、y2(A)为所述第一坐标值，x1(C)、y2(C)为所述第二坐标值，x1(A)、y2(A)为所述第二坐标值，Cx、Cy为所述相机的视野中心坐标，K(A)为A相机像素与实际距离的关系，K(C)为C相机像素与实际距离的关系。
需要说明的是，本实施例中仅给出了图7中Conrner9和Conrner10的边的位置差，其余角位的边的位置差类似，在此不再赘述。且，图6中的数字1—10分别代表Corner1至Corner10。
应当理解，在本申请实施例中，所称处理器101可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
输入设备102可以包括键盘等，输出设备103可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。
该存储器104可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器101提供指令和数据。存储器104的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器104还可以存储设备类型的信息。
具体实现中，本申请实施例中所描述的处理器101、输入设备102、输出设备103可执行本申请实施例提供的上述步骤中所描述的实现方式，在此不再赘述。
实施本申请实施例，第一相机系统和第二相机系统包括多个相机，且第一/第二相机系统的相机数量分别等于待测阳/阴极片的待测边角数量，即使用了多个高分辨相机对极片多边进行全方位高精度的测量，使得测量精度更高，测量位置也更加全面。
请参考图8，本申请还提供了另一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量系统。如图所示，该系统包括控制器、测量装置、第一相机系统和第二相机系统，所述测量装置分别与所述测量装置、第一相机系统和第二相机系统通信。
在本实施例中，控制器可以为PLC控制器，测量装置为安装有图像计算软件的图像系统，第一相机系统和第二相机系统均包括四台相机。PLC控制器用于发送命令通知图像系统进行运算，图像系统用于触发第一相机系统和第二相机系统拍照，对所拍图片进行计算，并将计算结果反馈给PLC控制器，使得PLC控制器根据计算结果来确定发送命令的时间等。
在本实施例中，对第一或第二相机系统中的相机要求为：相机类型为CMOS，相机接口为千兆网，相机分辨率为大于等于1000万像素。
关于本实施例中测量装置的具体结构及工作流程，请参考前述系统实施例，在此不再赘述。
基于相同的发明构思，对应于上述测量装置，本申请实施例提供了一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法。如图9所示，该方法包括：
S101，通过第一相机系统获取待测阳极片图像；
其中，所述第一相机系统包括多个相机，且所述第一相机系统的相机数量等于所述待测阳极片的待测边角数量；
S102，根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值；
S103，通过第二相机系统获取待测阴极片图像；
其中，所述第二相机系统包括多个相机，且所述第二相机系统的相机数量等于所述待测阴极片的待测边角数；
S104，根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值；
S105，根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片边的位置差。
进一步地，对应于上述测量系统，本申请还提供了另一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法。如图10所示，该方法包括：
S201，确定第一相机系统和第二相机系统对应的位置关系，并将第一相机系统和第二相机系统的多个相机放置于标定位置。
其中，需要标定位置关系的相机对应如下：
相机A——相机C:记Δdx(AC),Δdy(AC)；
相机B——相机D:记Δdx(BD),Δdy(BD)；
相机E——相机G:记Δdx(EG),Δdy(EG)；
相机F——相机H:记Δdx(FH),Δdy(FH)；
S202，当第一相机系统处于预设的标定位置时，将任意一片待测阳极片堆叠于所述第一相机系统下的叠片平台上。
其中，所述第一相机系统包括多个相机，且所述第一相机系统的相机数量等于所述待测阳极片的待测边角数量。
S203，通过所述第一相机系统获取待测阳极片图像，并根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值。
具体地，在A、B、E、F相机系统下的叠片平台上堆叠一片阳极片，A、B、E、F相机拍照，并通过软件计算出第一坐标值。
S204，将所述叠片平台移动至第二相机系统下，并将任意一片待测阴极片堆叠于所述待测阳极片的正上方。
其中，所述第二相机系统处于预设的标定位置，所述第二相机系统包括多个相机，且所述第二相机系统的相机数量等于所述待测阴极片的待测边角数量。
S205，通过所述第二相机系统获取待测阳极片图像，并根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值。
具体地，运动轴带动叠片平台移动到C、D、G、H相机系统下，堆叠一片阴极片，阴极片叠在阳极片正上方，C、B、G、H相机拍照，并通过软件计算出第二坐标值。
S206，根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片边的位置差。
需要说明的是，关于方法实施例更为具体的描述，请参考前述测量系统及测量装置部分，在此不再赘述。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法，其特征在于，包括：
通过第一相机系统获取待测阳极片图像，所述第一相机系统包括多个相机，且所述第一相机系统的相机数量等于所述待测阳极片的待测边角数量；
根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值；
通过第二相机系统获取待测阴极片图像，所述第二相机系统包括多个相机，且所述第二相机系统的相机数量等于所述待测阴极片的待测边角数量；
根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值；
根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片边的位置差。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一坐标值为所述待测阳极片图像中的区域边缘位置坐标值，所述第二坐标值为所述待测阴极片图像中的区域边缘位置坐标值，所述根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值具体包括：
采用图像计算位置坐标工具计算所述第一坐标值；
所述根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值具体包括：
利用图像计算位置坐标工具计算所述第二坐标值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片的边位置差，具体包括：
任一角位边位置差A/C_OH_Corner10＝Δdx(AC)–d(plat)+(x1(C)–Cx)*K(C)–(x1(A)–Cx)*K(A)；
其中，Δdx(AC)为所述第一坐标值和第二坐标值之差，d(plat)为预设的叠片平台移动距离，x1(A)为所述第一坐标值，x1(C)为所述第二坐标值，Cx为所述相机的视野中心坐标，K(A)为A相机像素与实际距离的关系，K(C)为C相机像素与实际距离的关系。
4.一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量装置，其特征在于，包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1-3任一项所述的方法。
5.一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量方法，其特征在于，包括：
当第一相机系统处于预设的标定位置时，将任意一片待测阳极片堆叠于所述第一相机系统下的叠片平台上；其中，所述第一相机系统包括多个相机，且所述第一相机系统的相机数量等于所述待测阳极片的待测边角数量；
通过所述第一相机系统获取待测阳极片图像，并根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值；
将所述叠片平台移动至第二相机系统下，并将任意一片待测阴极片堆叠于所述待测阳极片的正上方；其中，所述第二相机系统处于预设的标定位置，所述第二相机系统包括多个相机，且所述第二相机系统的相机数量等于所述待测阴极片的待测边角数量；
通过所述第二相机系统获取待测阳极片图像，并根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值；
根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片边的位置差。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将任意一片待测阳极片堆叠于所述第一相机系统下的叠片平台上之前，所述方法还包括：
确定第一相机系统和第二相机系统对应的位置关系，并将所述第一相机系统和第二相机系统的多个相机放置于标定位置。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一坐标值为所述待测阳极片图像中的区域边缘位置坐标值，所述第二坐标值为所述待测阴极片图像中的区域边缘位置坐标值，所述根据所述待测阳极片图像计算第一坐标值具体包括：
采用图像计算位置坐标工具计算所述第一坐标值；
所述根据所述待测阴极片图像计算第二坐标值具体包括：
利用图像计算位置坐标工具计算所述第二坐标值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一坐标值和第二坐标值计算各角位所述待测阳极片和所述待测阴极片的边位置差，具体包括：
任一角位所述边位置差A/C_OH_Corner10＝Δdx(AC)–d(plat)+(x1(C)–Cx)*K(C)–(x1(A)–Cx)*K(A)；
其中，Δdx(AC)为所述第一坐标值和第二坐标值之差，d(plat)为预设的叠片平台移动距离，x1(A)为所述第一坐标值，x1(C)为所述第二坐标值，Cx为所述相机的视野中心坐标，K(A)为A相机像素与实际距离的关系，K(C)为C相机像素与实际距离的关系。
9.一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量系统，包括相互通信的第一相机系统、第二相机系统和测量装置，其特征在于，所述测量装置为如权利要求4所述的基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量装置。
10.一种基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量系统，包括控制器、测量装置、第一相机系统和第二相机系统，所述测量装置分别与所述控制器、第一相机系统和第二相机系统通信，其特征在于，所述测量装置为如权利要求4所述的基于多相机的锂电池极片堆叠位置测量装置。
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