CN112371675A - 锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其依次包括残液回收工位、外壁清洗工位、法兰拆卸工位、法兰清洗工位、上料翻转工位、内壁清洗工位、桶烘干工位、下料翻转工位、降温工位、视觉检测工位、以及法兰安装及氮气置换工位。其中，残液回收工位用于在残液未超阈值时将残液从包装桶内排出；外壁清洗工位用于对包装桶外壁进行清洗；法兰拆卸工位用于拆卸法兰；上料翻转工位用于使包装桶翻转180度；内壁清洗工位用于清洗包装桶内壁；下料翻转工位用于使包装桶翻转180度；视觉检测工位用于获取内壁图像并基于其确定内壁洁净度。

Description

锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线

技术领域

本发明涉及锂电池领域，特别涉及一种锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线。

背景技术

在锂电池生产过程中，电解液的包装桶通常是需要反复使用的。然而，电解液包装桶通常会有电解液残留，采用人工清洗往往会对操作人员造成较大的人身危险，且这种清洗方式效率太低，清洗质量不能得到有效保证，不能满足工业化生产的需求。因此，需要一种能够自动对包装桶进行清洗的系统，其在保证作业环境的安全性的同时，实现高的系统效率和降低的功耗。

发明内容

针对这一问题，本发明提出了一种锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其中设计了残液回收、外壁清洗、内壁清洗、烘干、降温及视觉检测等一系列自动操作工位，使得能够以自动化的方式高效率、高标准且品质稳定地实现对锂电池电解液包装桶的清洗作业，其中不仅特别基于电极液包装桶结构及清洗特点，对上料翻转工位、内壁清洗工位、以及视觉检测工位等进行了优化设计，还通过提出在拆卸法兰的过程中进行废气收集，进一步改善了系统的安全性，并且通过在水洗操作之后均提供风干处理，有利于减少烘干时间，降低系统功耗。

具体而言，本发明的高效安全的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线可以依次包括残液回收工位、外壁清洗工位、法兰拆卸工位、法兰清洗工位、上料翻转工位、内壁清洗工位、桶烘干工位、下料翻转工位、降温工位、视觉检测工位、以及法兰安装及氮气置换工位；其中，

所述残液回收工位被设置用于判断所述包装桶中的残液是否超过预设阈值，并在所述残液未超过所述预设阈值时通过注水的方式将所述残液从所述包装桶内排出；

所述外壁清洗工位被设置用于对所述包装桶的外壁进行清洗；

所述法兰拆卸工位被设置用于允许将所述包装桶上的法兰拆卸下来；

所述法兰清洗工位被设置用于对拆卸下来的所述法兰进行清洗；

所述上料翻转工位被设置用于使所述包装桶从桶口朝上的直立状态翻转成所述桶口朝下的直立状态；

所述内壁清洗工位被设置用于对所述包装桶的内壁进行清洗；

所述桶烘干工位被设置用于以热风循环的方式将所述包装桶烘干；

所述下料翻转工位被设置用于使所述包装桶从所述桶口朝下的直立状态翻转成所述桶口朝上的直立状态；

所述降温工位被设置用于对所述包装桶进行降温；

所述视觉检测工位被设置用于获取所述包装桶的内壁的图像，并基于所述内壁的图像确定所述内壁的洁净度；

所述法兰安装及氮气置换工位被设置用于将经清洗的所述法兰安装在经清洗的所述包装桶上，并对所述包装桶进行抽真空和充注氮气。

进一步地，所述包装桶设置有RFID标签，且所述残液回收工位包括RFID扫描单元、称重单元和排液单元，其中：

所述RFID扫描单元被设置用于扫描所述RFID标签，以获取所述包装桶及其内容物的信息；

所述称重单元被设置用于获取所述包装桶的当前重量，根据所述包装桶的信息确定所述残液的重量，并将所述残液的重量与所述预设阈值进行比较；

所述排液单元具有注水部件、排水部件和充气部件，其中，所述注水部件被设置用于向所述包装桶内注水以将所述残液稀释，所述排水部件被设置用于将所述包装桶内的液体排出，所述充气部件被设置用于向所述包装桶内充入压缩空气以排空所述包装桶内的液体；

以及/或者，所述法兰清洗工位包括水洗单元、转动单元和风干单元，其中：

所述水洗单元被设置用于通过高压喷嘴对所述法兰的子牙进行冲洗，以及在所述法兰旋转时对所述法兰的表面进行冲洗；

所述转动单元包括伺服电机及电机移栽组件，所述伺服电机被设置用于使所述法兰正向向旋转；

所述风干单元被设置用于将所述法兰的表面风干。

进一步地，所述外壁清洗工位包括旋转单元、水平推拉单元和滚动清洗机构，其中：

所述旋转单元被设置用于使所述包装桶从直立状态旋转为水平状态，以及从水平状态旋转为直立状态；

所述水平推拉单元被设置用于将处于水平状态的所述包装桶推入或者拉离所述滚动清洗机构；

滚动清洗机构被设置用于使所述包装桶原地滚动，同时对其外壁进行擦拭和清洗。

更进一步地，所述滚动清洗机构包括滚动支架、擦洗单元、冲洗单元和吹洗单元，其中：

所述滚动支架具有用于容纳所述包装桶的半圆形内凹空间，所述内凹空间的表面上设有多个滚轮，所述滚轮由电机驱动发生滚动以使所述滚轮上的所述包装桶发生滚动；

所述擦洗单元包括擦洗部件，其被设置成在所述包装桶滚动时与所述包装桶的外壁形成接触；

所述冲洗单元包括高压冲洗部件和低压冲洗部件，所述高压冲击部件被设置用于在所述包装桶滚动时对桶口区域进行冲洗，所述低压冲洗部件被设置用于在所述包装桶滚动时对侧壁及桶底区域进行冲洗；

所述吹洗单元包括气体喷嘴，其被设置用于对向所述包装桶的外壁提供高压气流。

进一步地，所述上料翻转工位包括对射传感器、翻转支架和残液回收托盘，其中：

所述对射传感器被设置用于检测所述包装桶是否位于待翻转位置；

所述翻转支架被设置用于在所述包装桶处于所述待翻转位置时，使所述包装桶旋转180度；

所述残液回收托盘被设置成与所述翻转支架连接，用于在所述包装桶翻转过程中与所述包装桶的桶口建立密封连接关系。

更进一步地，所述残液回收托盘包括：一端开口的中空圆柱形主体；辅助夹持部件，其设置在所述主体的开口端附近内壁上，用于与所述包装桶的外壁形成夹持作用；密封部件，其设置在所述辅助夹持部件和主体的底部之间形成于所述主体的内壁上，用于与所述桶口附近外壁形成密封接触，从而在所述桶口与所述主体的底部之间形成密闭空间；形成于所述主体的底部上的防汇聚部件，用于防止滴落至所述主体的底部上的残液在翻转过程中快速汇聚于底部边缘；形成于所述底部上的多个引流孔；以及与所述底部连接的收集部件；其中，

所述辅助夹持部件包括沿圆周间隔形成的多个气囊或者沿圆周形成的一圈气囊，所述气囊由弹性橡胶材料形成且具有粗糙外表面，并且，所述气囊通过所述主体内的通道连接外部气源；

所述密封部件包括沿圆周在径向方向上向内延伸的水平部，以及从所述水平部的远离内壁端倾斜向上地向外延伸的倾斜部，其中，所述水平部的远离内壁那端形成的圆周的半径小于所述倾斜部的最上端形成的圆周的半径，用于所述水平部的弹性材料较用于所述倾斜部的弹性材料更易于发生弹性形变，并且，所述倾斜部与竖直方向形成5-15度的夹角；

所述防汇聚部件包括形成于所述主体的底部上且组成迷宫图案的多个凸起段，所述凸起段为三面体结构，其靠近中心的侧面为内凹弧面，远离中心的侧面为外凸弧面。

进一步地，所述内壁清洗工位包括移动单元、旋转清洗单元和后处理单元，其中：

所述移动单元被设置用于移动所述包装桶；

所述旋转清洗单元包括旋转柱、自由伸缩臂和弹性水囊；所述旋转柱由电机驱动旋转，且所述弹性水囊将所述旋转柱包围于其中，所述弹性水囊的外表面上形成有多个凸出区域以及位于所述凸出区域之间的多个微小喷孔，所述凸出区域上粘附有擦拭元件，所述伸缩臂的一端连接所述弹性水囊的与所述凸出区域对应的内表面且另一端所述旋转柱，所述弹性水囊通过所述旋转柱中的通道连接高压水源；

所述后处理单元被设置成在将所述旋转清洗单元从所述包装桶内退出之后向所述包装桶内喷注纯水以便根据流出的纯水水质来判断所述包装桶内化学物质的残留量是否合格，以及利用风刀将所述包装桶的内壁风干。

进一步地，所述视觉检测工位包括图像获取单元和图像分析单元；以及，其中：

所述图像获取单元被设置用于获取所述包装桶的内壁表面图像，以及以无线的方式将所述表面图像发送给所述图像分析单元；

所述图像分析单元被设置成基于所述内壁表面图像分析确定所述内壁上的污点数量及面积，以确定所述内壁的洁净度。

更进一步地，所述图像获取单元包括主体、悬浮组件、光源、成像组件及无线通信组件，其中：

所述悬浮组件包括第一永磁铁和底座，所述第一永磁铁布置在所述主体内，所述底座上设有与所述第一永磁铁磁性相反的第二永磁铁、电磁铁及控制机构，所述控制机构被设置用于改变所述电磁铁上的励磁电流，以调节由所述底座向所述第一永磁铁提供的磁场作用力；

所述光源设置在所述主体上，且包括场发射发光设备，其具有阳极、阴极和栅极，所述阳极包括其上涂覆有荧光层的第二ITO玻璃板，所述栅极包括第一ITO玻璃板上刻蚀形成的透明电极的一部分，所述阴极包括所述第一ITO玻璃板上刻蚀形成的透明电极中其上形成有纳米管层的另一部分构成，并且所述第一ITO玻璃板与所述第二ITO玻璃板通过透明间隔件隔开以提供真空密封空间；

所述成像组件设置在所述主体上，且包括鱼眼透镜组件和CCD器件，其中，所述鱼眼透镜组件从物侧到像侧依次包括凸面朝前的负弯月形透镜、凹面超前的正弯月形透镜、复合曲面透镜、凸面朝前的正弯月形透镜、双凹形透镜、曲率绝对值大的凸面朝前的双凸透镜、凹面朝前的负弯月形透镜、凸面朝后的平凸透镜、以及曲率绝对值小的凸面朝前的双凸透镜，其中，所述复合曲面透镜和所述凸面朝前的正弯月形透镜之间设有光阑，所述双凹形透镜和所述曲率绝对值大的凸面朝前的双凸透镜胶合在一起；所述复合曲面透镜具有前侧表面和后侧表面，其中，所述前侧表面从光轴到边缘依次形成第一折射区、第一反射区和第二折射区，所述后侧表面从光轴到边缘依次形成第二折射区和第三反射区。

更进一步地，所述主体大致成十字形，其包括具有半径为R1、高度为H1的圆柱部，以及内径和外径分别为R1和R2、高度为H2的环形部，H2<H1：

所述光源包括分别设置于所述环形部的上、下表面上的第一和第二环形的所述场发射发光设备；

所述成像组件包括第一鱼眼透镜组件和第一CCD设备，以及第二鱼眼透镜组件和第二CCD设备，所述第一和第二鱼眼透镜组件分别设置在所述圆柱部的上、下表面上。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图来获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的高效安全锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线的框架图；

图2示出了根据本发明的残液回收托盘的剖面示意图；

图3示出了根据本发明的图像获取单元的剖面示意图；

图4示出了根据本发明的鱼眼透镜组件的光路原理图。

具体实施方式

在下文中，本发明的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本发明的精神给本发明所属领域的技术人员。因此，本发明不限于本文公开的实施例。

如图1所示，发明的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线可以包括残液回收工位、外壁清洗工位、法兰拆卸工位、法兰清洗工位、上料翻转工位、内壁清洗工位、桶烘干工位、下料翻转工位、降温工位、视觉检测工位、以及法兰安装及氮气置换工位。

根据本发明，在电解液包装桶上设置有RFID标签，其中可以存储包装桶及其内容物的相关信息，例如包装桶的材质、尺寸、自重、使用寿命等信息，以及内容物的种类和重量等信息。可选地，RFID标签内还可以存储例如包装桶的实时信息、使用周期、循环周期等信息。

包装桶被放置在传输线上，并首先被移动至残液回收工位。

残液回收工位包括RFID扫描单元、称重单元和排液单元。

RFID扫描单元用于对包装桶上的RFID标签进行扫描，以获取包装桶及其内容物的相关信息。

称重单元用于获取包装桶的当前重量，以便结合包装桶的自重信息确定包装桶内的残液重量，并将残液重量与预设阈值进行比较。当包装桶内的残液重量未超过预设阈值时，则允许执行排液作业；否则发出警报，以便例如提醒工作人员将包装桶作下线处理。

作为一种实施方式，称重单元可以以举升称重的方式后去包装桶的当前重量。

排液单元用于执行排液作业，其可以包括注水部件、排水部件及充气部件。其中，注水部件用于向包装桶内注水以将残液稀释；排水部件用于将注入包装桶内的水及稀释的残液从包装桶内排出；充气部件用于向包装桶内充入压缩空气，以进一步将包装桶内残留的水分排出，减少包装桶内的液体残留。

从残液回收工位离开的包装桶借助传输线被继续传输至外壁清洗工位，以进行外壁的清洗工作。此时，包装桶的桶口朝上且桶口法兰未被拆卸。

外壁清洗工位设置密封空间，因此，外壁清洗工位包括自动门，其上设置有红外感应器，以便使自动门根据包装桶的接近程度自动启闭。

外壁清洗工位还可以包括旋转单元、水平推拉单元和滚动清洗机构。

旋转单元用于使包装桶从直立状态旋转90度成为水平状态，或者从水平状态旋转90度恢复为直立状态。

水平推拉单元用于将处于水平状态的包装桶推入或者拉离滚动清洗机构。

滚动清洗机构包括滚动支架、擦洗单元、冲洗单元和吹洗单元。其中，滚动支架具有内凹的半圆形支撑空间，用于将处于水平状态的包装桶容纳于其中。限定出支撑空间的支撑表面上均匀设置有多个滚轮。每个滚轮均可在电机驱动下滚动，从而使坐落于滚轮上的包装桶随之发生滚动。

擦洗单元可以包括用于在包装桶滚动时与其外壁形成接触的擦洗部件，其例如可以为百洁布或者刷子。在外壁清洗作业过程中，擦洗单元使例如百洁布与包装桶的外壁进行物理接触，从而借助包装桶的滚动运动对其外壁进行擦洗。

冲洗单元可以包括高压冲洗部件和低压冲洗部件。其中，高压冲击部件连接高压水源，被设置用于在包装桶的滚动过程中对其桶口区域进行冲洗；低压冲洗部件连接低压水源，被设置用于在包装桶的滚动过程中对其侧壁及桶底区域进行冲洗。

吹洗单元可以包括气体喷嘴，其连接高压气源且被设置用于在擦洗单元和冲洗单元停止工作之后对向包装桶外壁提供高压气流，以便清除残留于包装桶外壁上的水珠。由此，可以避免包装桶外壁上的液体在后续传输过程中流落在传输线或者其他工位上。

从外壁清洗工位离开的包装桶在传输线上继续被传输至法兰拆卸工位，以允许由操作人员将法兰从包装桶上拆卸下来。为此，在法兰拆卸工位上，配置有扭矩可调气动扳手，以便提高人工效率且对配件的使用规范化，增加桶身配件的使用寿命。

在法兰拆卸工位上还可以设置有废气收集单元，用于将开桶后桶内废气收集处理。作为示例，废气收集单元可以包括抽气管道及罩体。在法兰拆卸作业中，包装桶位于罩体下方，以使得包装桶中逃出的废气大致被限制在罩体内，罩体另一端连接抽气管道以将废气抽走，由此减少操作人员对废气的接触和吸收。

拆卸下来的法兰被传输至法兰清洗工位。法兰清洗工位包括水洗单元、转动单元和风干单元。其中，转动单元包括伺服电机及电机移栽组件；水洗单元包括高压喷嘴。

在法兰清洗工位上，首先利用水洗单元的高压喷嘴对法兰的子牙进行冲洗。

然后，电机移栽组件移动伺服电机，使伺服电机的输出端上的摩擦板与法兰接触，带动法兰正反向旋转，同时利用水洗单元的高压喷嘴对法兰表面进行冲洗。

在水洗完成之后，利用风干单元将法兰内外表面风干。

无法兰的包装桶接着在传输线上被传输至上料翻转工位。

上料翻转工位用于使处于直立状态且桶口朝上的包装桶发生180度旋转，从而变成桶口朝下的直立状态。

为此，上料翻转工位可以包括对射传感器和翻转支架。其中，对射传感器用于检测包装桶是否位于待翻转位置。翻转支架用于在包装桶处于待翻转位置时，使包装桶旋转180度。

由于包装桶内可能还存在少量残液，因此，在翻转过程中可能会有残液从包装桶内流出。为此，一般的处理方式是在下方传输线上设置回收槽，用以接收从包装桶流出的残液。

发明人注意到，在实际运行中，残液从桶口流出都滴落至传输线上的回收槽这一过程中，残液的下落运动是不稳定且不可控的，因此会对传输线及周围环境造成污染，从而影响传输线的清洁度和破坏清洁的工作环境。

因此，在上料翻转工位上还设置有残液回收托盘，其连接于翻转支架上，用于在包装桶翻转过程中与包装桶的桶口建立密封连接关系，从而为包装桶流出的残液提供密封的回收空间，避免残液不受控制地流动。

如图2所示，本发明的残液回收托盘包括一端开口的中空圆柱形主体11；辅助夹持部件12，其设置在主体11的开口端附近内壁上，用于与包装桶外壁形成夹持作用；密封部件13，其设置在辅助夹持部件12和主体11的底部之间形成于主体11的内壁上，用于与桶口附近外壁形成密封接触，从而在桶口与主体11的底部之间形成密闭空间；形成于主体11的底部上的防汇聚部件14，用于防止滴落至主体11的底部上的残液在翻转过程中快速汇聚于底部边缘（当残液快速汇聚于底部边缘时，残液可能会发生倒流，从而对桶口形成污染）；形成于底部上的多个引流孔15和收集部件16，因此，滴落至底部上的残液可以通过引流孔15进入收集部件16，以便后续集中处理残液。

具体而言，辅助夹持部件12可以包括沿圆周间隔形成的多个气囊或者沿圆周形成的一圈气囊。气囊可以由弹性橡胶材料形成且具有粗糙外表面，并且，气囊可以通过主体11内的通道连接外部气源。

密封部件13可以包括沿圆周在径向方向上向内延伸的水平部131，以及从水平部的远离内壁端倾斜向上地向外延伸的倾斜部132。其中，水平部的远离内壁那端形成的圆周的半径为第一半径，倾斜部的最上端形成的圆周的半径为第二半径，第一半径小于第二半径，因此，密封部件可适用于与其外壁半径在第一半径和第二半径之间的任何包装桶形成密封配合。为了形成可靠的密封配合，水平部131和倾斜部132可以由不同弹性材料制成，以使得水平部相对于倾斜部更易于发生弹性形变；并且，倾斜部被设置成与竖直方向形成较小的夹角，例如5-15度。

防汇聚部件14可以包括形成于主体11的底部上的多个凸起段14。在本发明中，多个凸起段14将组成迷宫图案，以便增加残液在底部上的行进路径。并且，凸起段14被设计成三面体结构，其两个侧面均为弧形表面，其中靠近底盘中心的侧面为内凹面，远离底盘中心的侧面为外凸面。

下面进一步描述本发明的残液回收托盘的工作原理，以便能够更清楚地理解残液回收托盘的结构。

在本发明中，残液回收托盘可以连接于翻转支架的上端。因此，当包装桶以直立状态位于待翻转位置时，翻转支架向下移动以将包装桶套入其中。随着翻转支架向下移动，包装桶的桶口外壁将与残液回收托盘的倾斜部形成接触。此时，由于倾斜部具有弹性且与竖直方向形成的夹角较小，包装桶受到的阻力较小，翻转支架将进一步下移，因此，水平部将会因受力（朝向主体底部）弯曲变形，使倾斜部与包装桶外壁的接触面积增加且受到径向向内的压力，从而使密封部件13与包装桶内壁形成密封连接。在一种实施方式中，可以通过检测包装桶受到的来自密封部件13的阻力是否达到预设值来确定两者之间是否已经形成预定的密封连接。

在本发明中，密封部件被设计用于在包装桶的桶口与主体11的底部之间形成密闭的残液回收空间，而非用于在翻转过程中保持托盘1与包装桶的稳定连接，这样可以降低对水平部和倾斜部的材料形变需求，有利于实现包装桶与密封部件的密封连接，同时还有利于改善密封部件的使用寿命，以及避免在包装桶表面上形成不必要的磨损。

因此，当密封部件与包装桶形成期望的密封连接时，停止托盘1与包装桶在竖直方向上的相对运动，利用辅助夹持组件12提供所需要的夹持作用。具体而言，通过主体11内的管道向形成于内壁上的气囊充气使其向内膨胀，直至气囊与包装桶外壁形成接触并形成稳固的夹持，由此保证在翻转过程中，托盘1与包装桶之间不会出现相对位置变化。

在翻转过程中，包装桶内的残液从桶口流出并滴落在托盘底部上。由于迷宫式分布的凸起段的阻挡作用，残液在汇聚到托盘边缘之前所要经历的路径大大增加，基本可以在形成汇聚之前通过引流孔15进入收集部件16。其中，由于凸起段形成为具有凹凸弧形侧面的三面体形状，可以在翻转过程中有效确保对残液的阻挡作用。

此外，为了确保桶口朝下的包装桶在以直立状态离开上料翻转工位之后，不会有残液继续从桶口流出，翻转支架还包括振动元件，其用于对翻转支架中的包装桶提供高频振动，以促进在上料翻转工位上，包装桶内的残液基本能够从桶口流出并被残液回收托盘所收集，不会在后续传输过程中流落在传输线上，对传输线或工厂环境造成污染。

桶口朝下的包装桶继续由传输线传输至内壁清洗工位，用于对其内壁进行清洗。

内壁清洗工位包括移动单元和旋转清洗单元。

移动单元用于将包装桶在传输线和待清洗位置之间进行转移。

旋转清洗单元可以包括旋转柱、自由伸缩臂和弹性水囊。旋转柱可在电机驱动作用下旋转，且弹性水囊将旋转柱包围于其中。其中，自由伸缩臂的一端连接旋转柱，另一端连接弹性水囊的内壁，从而将弹性水囊限定出大致圆柱形。

弹性水囊的外表面上形成有多个凸出区域，并且在凸出区域之外形成有多个微小喷孔。凸出区域上粘附有擦拭元件（例如百洁布），以便在与包装桶内壁形成接触时对其进行擦拭，其中，伸缩臂与水囊内壁的连接处与凸出区域相对应。弹性水囊通过旋转柱中的通道与外部高压水源相连接。

当包装桶桶口朝下地位于待清洗位置时，旋转柱连同弹性水囊经桶口插入至包装桶内，并开始向水囊内充入高压水。由于水囊上喷孔开口尺寸较小，因此，尽管有开孔的存在，水囊在高压水的作用下仍然可以膨胀。在本发明中，通过控制供给压力调节水囊膨胀程度，使水囊的凸起区域与包装桶内壁形成接触，例如可以通过检测伸缩臂向外延伸的停止来确定。

当凸起区域与包装桶内壁形成接触之后，电机驱动旋转柱旋转，由于伸缩臂只能沿径向方向自由伸缩，因此伸缩臂可以带动水囊旋转，凸起区域处的擦拭元件对包装桶内壁进行擦拭，同时通过凸起区域之间的喷孔还可以向内壁进行冲洗。借助机械擦拭和高压水冲洗的交替配合作用，可以提供良好的内壁清洗效果。同时，由于水囊与包装桶内壁的接触是借助水囊弹性膨胀实现的，因此水囊形状可以与包装桶内部形成良好匹配，再借助旋转运动，可以确保内壁各处均得到擦拭，且不存在死角，由此解决现有技术中用水冲洗和/或用毛刷刷洗容易存在死角的问题。

进一步地，内壁清洗工位还可以包括后处理单元，其被设置成：在将旋转清洗单元从包装桶内退出之后向包装桶内喷注纯水，以便根据流出的纯水水质来判断包装桶内化学物质的残留量是否合格；以及利用风刀将包装桶内壁风干。通过风干处理，可以明显减少后续烘干工位上的处理时间，减少功耗。

其内壁经清洗的包装桶继续在传输线上依次经过桶烘干工位、下料翻转工位和降温工位。

桶烘干工位可以被设置成以热风循环的方式烘干包装桶。其中，烘干温度可以设为90摄氏度。

下料翻转工位可以被设置成利用翻转支架使包装桶翻转180度，从而处于桶口朝上的直立状态。

降温工位可以被设置成利用风扇对包装桶进行降温。

最后，经清洗处理的包装桶被传输至视觉检测工位，以对其内壁的洁净度进行检测。

视觉检测工位可以包括：用于获取包装桶内壁表面图像的图像获取单元；以及，基于内壁表面图像分析内壁洁净度的图像分析单元。作为一种实施方式，图像分析单元可以根据内壁上污点的数量和面积来确定内壁洁净度。

如图3所示，本发明的图像获取单元可以包括主体21、悬浮组件、光源23、成像组件24及无线通信组件。

现有技术中，在对内腔进行成像时，往往是借助探杆将图像获取单元置于内腔。然而，在内腔入口尺寸有限的场合下，图像获取单元在内腔中的活动范围受限，有时会导致出现成像质量不能满足要求的问题。

发明人注意到，用于电解液包装桶的不锈钢材料一般都是非铁磁性的，其不会受到磁场的影响，同时电解液包装桶的桶口尺寸相对较小。为了使图像获取单元能够在包装桶内具有更大的活动范围，获得更大的成像灵活性，降低对成像器件的性能要求，本发明提出将光源23、成像组件24和无线通信组件设置在主体21，借助悬浮组件使主体21稳定地悬浮在空中（例如悬浮在包装桶内部空间中），因此使得能够简单地通过移动包装桶本身来调整图像获取单元在包装桶内部空间的位置，原则上可以使图像获取单元的活动范围扩展至整个包装桶内部空间，这使得能够满足图像获取单元在成像时对于成像方位的各种需求。

在一种实施方式中，悬浮组件可以包括第一永磁铁和底座。其中，第一永磁铁布置在主体21内，底座上设有与第一永磁铁磁性相反的第二永磁铁、电磁铁及控制机构。利用控制机构改变电磁铁上的励磁电流，可以调节由底座向主体21中的第一永磁铁提供的磁场作用力，以调节主体21的悬浮状态。由于悬浮组件本身的结构和控制方式并非本发明的改进之处，因此本文中不再对此进行赘述。

由于包装桶的金属材质，为保证良好的成像条件，要求光源23能够提供均匀的照明；同时，由于光源23布置于悬浮的主体21内，其只能通过电池供电，因此还要求光源23具有较高的发光效率。针对这些要求，在本发明的光源23中应用了一种改进的场发射发光设备。

场发射发光设备通常可以包括阳极、阴极、栅极和玻璃间隔件。本发明对阳极、阴极和栅极的制备及具体布局进行了改进，以实现一种高发光效率和发光均匀性的光源。

根据本发明，首先在第一ITO玻璃板上刻蚀形成透明电极图案。

第一ITO玻璃板上的透明电极的一部分用作栅极；另一部分通过例如印刷方式被涂覆以CNT（碳纳米管）浆料（并经干燥处理）以形成阴极。其中，CNT浆料可以由直径为10-20nm的CNT与第一溶液以4:1的重量比充分混合而成，第一溶液由乙酸乙酯和松油醇以3:1的重量比充分混合制成。

形成有栅极和阴极的第一ITO玻璃板最终需要在氮气环境下以400-450摄氏度的温度进行烧结处理。作为示例，烧结处理时间为1-0.7小时。

同样例如以印刷的方式在第二ITO玻璃板上涂覆荧光粉浆料，并将其置于氮气环境下以400-450摄氏度的温度进行烧结处理，形成阳极。其中，荧光粉浆料由乙基纤维素、松油醇和荧光粉以1:1:3的重量比混合而成。

具有阴极和栅极的第一ITO玻璃板与具有阳极的第二ITO玻璃板借助透明间隔件间隔预设距离，并形成密封空间。其中，该密封空间被抽成真空。

该场发射发光设备可以提供大于20000cd/m²的亮度、86%的发光均匀度和14.69lm/w的发光效率。

在本发明的成像组件24中，采用能够提供大视场的鱼眼透镜组件241实现其光学结构，利用CCD器件来将由鱼眼透镜组件在像平面上成的像转换为电信号。

在常规的鱼眼透镜组件中，为获得更大的视场通常要求最外侧的弯月形透镜具有更大的直径。然而，包装桶的桶口尺寸会对图像获取单元的尺寸提出限制，这就会对鱼眼透镜组件的径向尺寸产生限制，从而限制图像获取单元在成像过程中的视场。

为此，本发明还对常规的鱼眼透镜组件的光学结构进行了优化设计，在原有光学结构的基础上增设一个具有复合曲面的光学透镜来提供额外的视场，使得能够在不增加最外侧弯月形透镜直径的基础上，实现更大的视场。

如图4所示，本发明的鱼眼透镜组件241从物侧到像侧依次包括凸面朝前的负弯月形透镜2411、凹面超前的正弯月形透镜2412、复合曲面透镜2413、凸面朝前的正弯月形透镜2414、双凹形透镜2415、曲率绝对值大的凸面朝前的双凸透镜2416、凹面朝前的负弯月形透镜2417、凸面朝后的平凸透镜2418、以及曲率绝对值小的凸面朝前的双凸透镜2419，其中，复合曲面透镜2413和正弯月形透镜2414之间设有光阑，双凹形透镜2415和双凸透镜2416胶合在一起。

复合曲面透镜2413具有前侧表面和后侧表面，其中，前侧表面从光轴到边缘依次形成第一折射区、第一反射区和第二折射区，后侧表面从光轴到边缘依次形成第二折射区和第三反射区。

在该鱼眼透镜组件241中，由透镜2411-2419等9个透镜提供从0-α的第一视场，由透镜2413-2419等7个透镜提供从α-β的第二视场，由此，可以在用于实现较小的第一视场的弯月形透镜2411的直径下，获得0-β的较大视场。例如，可以获得0-80度的视场。

由于本领域技术人员基于上文对鱼眼透镜组件24的光学结构的说明，容易根据所需要的视场FOV大小等性能要求，利用例如光学设计软件获得合适的具体透镜参数，因此，本文将不再对其进行赘述。

主体21大致成十字形，其包括具有半径为R1、高度为H1的圆柱部211，以及内径和外径分别为R1和R2（R2>R1）、高度为H2（H2<H1）的环形部222。

光源23包括分别设置于环形部212的上下表面上的第一和第二环形的场发射发光设备，以便能够同时提供朝上和朝下的均匀照明。其中，场发射发光设备的环形出光面基本覆盖环形部211的上/下表面。

成像组件24包括两个鱼眼透镜组件241及相应的CCD设备，其中，两个鱼眼透镜组件分别设置在圆柱部211的上下表面上，以便能够同时获取主体上方和下方的图像。

在本发明中，将主体设计为大致十字形且鱼眼透镜组件设置在相对光源更高的平面上的目的之一在于最大程度地利用鱼眼透镜组件的大视场，同时防止光源发出的光直接进入鱼眼透镜组件而造成鬼影。

因此，在进行视觉检测时，可以在移动包装桶使图像获取单元进入其内部的过程中，分别在例如距离桶口约1/4桶高处和距离桶底约1/4桶高处对内壁进行成像，即可获取包装桶内壁的全部图像。

通过无线通信模块将内壁图像发送给图像分析单元，基于内壁图像识别污点的存在及面积，从而确定内壁清洁度。

在法兰安装及氮气置换工位上，由操作人员将经清洗的法兰安装在包装桶上，并对包装桶进行抽真空和充注氮气操作。进一步地，还需要利用露点仪测试充气效果。

在优选实施例中，还可以配置配水循环处理系统，以对废水进行循环处理，从而提高水的利用率，节约能源。

在本发明的电解液包装桶全自动清洗检测生产线中，提出了完整的包装桶自动化清洗流程（工位），保证自动化系统的系统效率，其中，还特别基于电极液包装桶结构及清洗特点，对上料翻转工位、内壁清洗工位、以及视觉检测工位进行了优化设计，使得能够有效保证包装桶清洗效果、洁净度检测的准确性和高效性，简化视觉检测工位的结构复杂性，提高检测的灵活性，避免系统作业环境的污染，同时能够进一步降低系统的功耗和提高安全性。

尽管前面结合附图通过具体实施例对本发明进行了说明，但是，本领域技术人员容易认识到，上述实施例仅仅是示例性的，用于说明本发明的原理，其并不会对本发明的范围造成限制，本领域技术人员可以对上述实施例进行各种组合、修改和等同替换，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其依次包括残液回收工位、外壁清洗工位、法兰拆卸工位、法兰清洗工位、上料翻转工位、内壁清洗工位、桶烘干工位、下料翻转工位、降温工位、视觉检测工位、以及法兰安装及氮气置换工位；其中，

所述残液回收工位被设置用于判断所述包装桶中的残液是否超过预设阈值，并在所述残液未超过所述预设阈值时通过注水的方式将所述残液从所述包装桶内排出；

所述外壁清洗工位被设置用于对所述包装桶的外壁进行清洗并吹干；

所述法兰拆卸工位被设置用于允许将所述包装桶上的法兰拆卸下来；

所述法兰清洗工位被设置用于对拆卸下来的所述法兰进行清洗并吹干；

所述上料翻转工位被设置用于使所述包装桶从桶口朝上的直立状态翻转成所述桶口朝下的直立状态；

所述内壁清洗工位被设置用于对所述包装桶的内壁进行清洗并吹干；

所述桶烘干工位被设置用于以热风循环的方式将所述包装桶烘干；

所述下料翻转工位被设置用于使所述包装桶从所述桶口朝下的直立状态翻转成所述桶口朝上的直立状态；

所述降温工位被设置用于对所述包装桶进行降温；

所述视觉检测工位被设置用于获取所述包装桶的内壁的图像，并基于所述内壁的图像确定所述内壁的洁净度；

所述法兰安装及氮气置换工位被设置用于将经清洗的所述法兰安装在经清洗的所述包装桶上，并对所述包装桶进行抽真空和充注氮气。

2.如权利要求1所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其特征在于，所述包装桶设置有RFID标签，且所述残液回收工位包括RFID扫描单元、称重单元和排液单元，其中：

所述RFID扫描单元被设置用于扫描所述RFID标签，以获取所述包装桶及其内容物的信息；

所述称重单元被设置用于获取所述包装桶的当前重量，根据所述包装桶的信息确定所述残液的重量，并将所述残液的重量与所述预设阈值进行比较；

所述排液单元具有注水部件、排水部件和充气部件，其中，所述注水部件被设置用于向所述包装桶内注水以将所述残液稀释，所述排水部件被设置用于将所述包装桶内的液体排出，所述充气部件被设置用于向所述包装桶内充入压缩空气以排空所述包装桶内的液体；

以及/或者，所述法兰清洗工位包括水洗单元、转动单元和风干单元，其中：

所述水洗单元被设置用于通过高压喷嘴对所述法兰的子牙进行冲洗，以及在所述法兰旋转时对所述法兰的表面进行冲洗；

所述转动单元包括伺服电机及电机移栽组件，所述伺服电机被设置用于使所述法兰正向向旋转；

所述风干单元被设置用于将所述法兰的表面风干。

3.如权利要求1所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其特征在于，所述外壁清洗工位包括旋转单元、水平推拉单元和滚动清洗机构，其中：

所述旋转单元被设置用于使所述包装桶从直立状态旋转为水平状态，以及从水平状态旋转为直立状态；

所述水平推拉单元被设置用于将处于水平状态的所述包装桶推入或者拉离所述滚动清洗机构；

滚动清洗机构被设置用于使所述包装桶原地滚动，同时对其外壁进行擦拭和清洗。

4.如权利要求3所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其特征在于，所述滚动清洗机构包括滚动支架、擦洗单元、冲洗单元和吹洗单元，其中：

所述滚动支架具有用于容纳所述包装桶的半圆形内凹空间，所述内凹空间的表面上设有多个滚轮，所述滚轮由电机驱动发生滚动以使所述滚轮上的所述包装桶发生滚动；

所述擦洗单元包括擦洗部件，其被设置成在所述包装桶滚动时与所述包装桶的外壁形成接触；

所述冲洗单元包括高压冲洗部件和低压冲洗部件，所述高压冲击部件被设置用于在所述包装桶滚动时对桶口区域进行冲洗，所述低压冲洗部件被设置用于在所述包装桶滚动时对侧壁及桶底区域进行冲洗；

所述吹洗单元包括气体喷嘴，其被设置用于对向所述包装桶的外壁提供高压气流。

5.如权利要求1所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其特征在于，所述上料翻转工位包括对射传感器、翻转支架和残液回收托盘，其中：

所述对射传感器被设置用于检测所述包装桶是否位于待翻转位置；

所述翻转支架被设置用于在所述包装桶处于所述待翻转位置时，使所述包装桶旋转180度；

所述残液回收托盘被设置成与所述翻转支架连接，用于在所述包装桶翻转过程中与所述包装桶的桶口建立密封连接关系。

6.如权利要求5所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其特征在于，所述残液回收托盘包括：一端开口的中空圆柱形主体；辅助夹持部件，其设置在所述主体的开口端附近内壁上，用于与所述包装桶的外壁形成夹持作用；密封部件，其设置在所述辅助夹持部件和主体的底部之间形成于所述主体的内壁上，用于与所述桶口附近外壁形成密封接触，从而在所述桶口与所述主体的底部之间形成密闭空间；形成于所述主体的底部上的防汇聚部件，用于防止滴落至所述主体的底部上的残液在翻转过程中快速汇聚于底部边缘；形成于所述底部上的多个引流孔；以及与所述底部连接的收集部件；其中，

所述辅助夹持部件包括沿圆周间隔形成的多个气囊或者沿圆周形成的一圈气囊，所述气囊由弹性橡胶材料形成且具有粗糙外表面，并且，所述气囊通过所述主体内的通道连接外部气源；

所述密封部件包括沿圆周在径向方向上向内延伸的水平部，以及从所述水平部的远离内壁端倾斜向上地向外延伸的倾斜部，其中，所述水平部的远离内壁那端形成的圆周的半径小于所述倾斜部的最上端形成的圆周的半径，用于所述水平部的弹性材料较用于所述倾斜部的弹性材料更易于发生弹性形变，并且，所述倾斜部与竖直方向形成5-15度的夹角；

所述防汇聚部件包括形成于所述主体的底部上且组成迷宫图案的多个凸起段，所述凸起段为三面体结构，其靠近中心的侧面为内凹弧面，远离中心的侧面为外凸弧面。

7.如权利要求1所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其特征在于，所述内壁清洗工位包括移动单元、旋转清洗单元和后处理单元，其中：

所述移动单元被设置用于移动所述包装桶；

所述旋转清洗单元包括旋转柱、自由伸缩臂和弹性水囊；所述旋转柱由电机驱动旋转，且所述弹性水囊将所述旋转柱包围于其中，所述弹性水囊的外表面上形成有多个凸出区域以及位于所述凸出区域之间的多个微小喷孔，所述凸出区域上粘附有擦拭元件，所述伸缩臂的一端连接所述弹性水囊的与所述凸出区域对应的内表面且另一端所述旋转柱，所述弹性水囊通过所述旋转柱中的通道连接高压水源；

所述后处理单元被设置成在将所述旋转清洗单元从所述包装桶内退出之后向所述包装桶内喷注纯水以便根据流出的纯水水质来判断所述包装桶内化学物质的残留量是否合格，以及利用风刀将所述包装桶的内壁风干。

8.如权利要求1所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其特征在于，所述视觉检测工位包括图像获取单元和图像分析单元；以及，其中：

所述图像获取单元被设置用于获取所述包装桶的内壁表面图像，以及以无线的方式将所述表面图像发送给所述图像分析单元；

所述图像分析单元被设置成基于所述内壁表面图像分析确定所述内壁上的污点数量及面积，以确定所述内壁的洁净度。

9.如权利要求8所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其特征在于，所述图像获取单元包括主体、悬浮组件、光源、成像组件及无线通信组件，其中：

所述悬浮组件包括第一永磁铁和底座，所述第一永磁铁布置在所述主体内，所述底座上设有与所述第一永磁铁磁性相反的第二永磁铁、电磁铁及控制机构，所述控制机构被设置用于改变所述电磁铁上的励磁电流，以调节由所述底座向所述第一永磁铁提供的磁场作用力；

所述光源设置在所述主体上，且包括场发射发光设备，其具有阳极、阴极和栅极，所述阳极包括其上涂覆有荧光层的第二ITO玻璃板，所述栅极包括第一ITO玻璃板上刻蚀形成的透明电极的一部分，所述阴极包括所述第一ITO玻璃板上刻蚀形成的透明电极中其上形成有纳米管层的另一部分构成，并且所述第一ITO玻璃板与所述第二ITO玻璃板通过透明间隔件隔开以提供真空密封空间；

所述成像组件设置在所述主体上，且包括鱼眼透镜组件和CCD器件，其中，所述鱼眼透镜组件从物侧到像侧依次包括凸面朝前的负弯月形透镜、凹面超前的正弯月形透镜、复合曲面透镜、凸面朝前的正弯月形透镜、双凹形透镜、曲率绝对值大的凸面朝前的双凸透镜、凹面朝前的负弯月形透镜、凸面朝后的平凸透镜、以及曲率绝对值小的凸面朝前的双凸透镜，其中，所述复合曲面透镜和所述凸面朝前的正弯月形透镜之间设有光阑，所述双凹形透镜和所述曲率绝对值大的凸面朝前的双凸透镜胶合在一起；所述复合曲面透镜具有前侧表面和后侧表面，其中，所述前侧表面从光轴到边缘依次形成第一折射区、第一反射区和第二折射区，所述后侧表面从光轴到边缘依次形成第二折射区和第三反射区。

10.如权利要求9所述的锂电池电解液包装桶全自动清洗检测生产线，其中，所述主体大致成十字形，其包括具有半径为R1、高度为H1的圆柱部，以及内径和外径分别为R1和R2、高度为H2的环形部，H2<H1：

所述光源包括分别设置于所述环形部的上、下表面上的第一和第二环形的所述场发射发光设备；

所述成像组件包括第一鱼眼透镜组件和第一CCD设备，以及第二鱼眼透镜组件和第二CCD设备，所述第一和第二鱼眼透镜组件分别设置在所述圆柱部的上、下表面上。

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