CN112556588A - 电池封印在线测厚装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电池封印在线测厚装置及方法，其中测厚装置包括支架组件和支架组件上设置的电芯承载组件及封印测厚组件；电芯承载组件包括用于承载被测电芯的电芯承载件及与所述电芯承载件压合配合将被测电芯的封印压紧的封印压件，电芯承载件及封印压件彼此于压紧所述封印的部位对应开设有至少一组检测通槽；封印测厚组件包括光轴同轴且相对设置的上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器，且设置的位置满足：上分光干涉式传感器的检测激光线穿过封印压件的检测通槽直射所述封印上表面，下分光干涉式传感器的检测激光线穿过电芯承载件的对应检测通槽直射所述封印下表面。本发明能够提升电芯封印的检测效率、准确性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于锂电池生产技术领域，具体涉及一种电池封印在线测厚装置及方法。
背景技术
软包锂离子电池是由正极、负极、隔离膜、电解液和外包装组成的，这个外包装就是铝塑膜，铝塑膜通过热封将电芯包裹，形成一个密闭的环境。单层铝塑膜包括三层结构，从外到内依次为尼龙层、铝层和PP层，每两层之间都有粘接层，尼龙层是半透明层，粘接层是半透明层，铝层是不透明层，电芯封印就是两层铝塑膜通过PP胶融合而成。软包锂离子电池在制成过程中为保证封印质量，需要定时离线抽检封印厚度，但是人工手持千分尺测量误差大，效率低，且有误杀或漏杀风险。
中国专利CN 109520434 A公布了一种电池在线测厚方法及装置，该发明采用两激光位移传感器，原理是：两激光位移传感器之间的距离减去每一个激光位移传感器与电池的侧面之间的距离就是电池的厚度值。然而，该专利的检测原理虽然可用于检测动力硬壳电芯厚度，但是不适用与检测软包电芯封印厚度，因为软包电芯封印是多层膜结构，最外层属于透明层，封印更薄，封印平整度也不稳定。
发明内容
本发明旨在提供一种电池封印在线测厚装置及方法，能够提升电芯封印的检测效率、准确性和稳定性。本发明由以下技术方案实现：
一种电池封印在线测厚装置，包括支架组件和支架组件上设置的电芯承载组件及封印测厚组件；其特征在于：所述电芯承载组件包括用于承载被测电芯的电芯承载件及与所述电芯承载件压合配合将被测电芯的封印压紧的封印压件，所述电芯承载件及封印压件彼此于压紧所述封印的部位对应开设有至少一组检测通槽；所述封印测厚组件包括光轴同轴且相对设置的上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器，且设置的位置满足：上分光干涉式传感器的检测激光线穿过所述封印压件的检测通槽直射所述封印上表面，下分光干涉式传感器的检测激光线穿过所述电芯承载件的对应检测通槽直射所述封印下表面。
优选地，所述检测通槽左右向具有一定长度及或所述检测通槽至少为左右向布置的两组；所述测厚装置还包括驱动所述电芯承载组件相对所述支架组件左右位移的位移驱动组件。
优选地，所述位移驱动组件包括基台、滑台及第一驱动机构，基台固定设置于所述支架组件上，滑台设置于基台上方，第一驱动机构与滑台连接并驱动滑台相对基台左右活动；所述电芯承载件直接或者通过一个安装板且前后向可调地设置于所述滑台上。
优选地，所述电芯承载组件还包括驱动所述电芯承载件前后可调的第二驱动机构。
优选地，所述电芯承载组件还包括第三驱动机构，驱动所述封印压件与所述电芯承载件分离或压合地配合。
优选地，所述封印测厚组件还包括基板、上传感器安装座、下传感器安装座；所述支架组件上提供有纵向滑槽，所述基板可纵向滑动地配合于所述滑槽内，所述上传感器安装座和下传感器安装座上下间隔分布地设置于基板上，所述上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器分别设置于所述上传感器安装座和下传感器安装座上。
优选地，所述上传感器安装座和下传感器安装座各自包括纵向滑块基座、纵向滑块、纵向滑块驱动机构、横向滑块基座、横向滑块、横向滑块驱动机构、传感器安装夹；纵向滑块基座固定设置于所述基板上，纵向滑块和纵向滑块驱动机构设置于纵向滑块基座上，且纵向滑块驱动机构驱动纵向滑块相对纵向滑块基座纵向滑动；横向滑块基座固定设置于纵向滑块上，横向滑块和横向滑块驱动机构设置于横向滑块基座上，且横向滑块驱动机构驱动横向滑块相对横向滑块基座横向滑动，传感器安装夹固定连接于横向滑块上；所述上分光干涉式传感器夹持于上传感器安装座的传感器安装夹上，所述下分光干涉式传感器夹持于下传感器安装座的传感器安装夹上。
一种电池封印在线测厚装置及方法，基于上述测厚装置，其特征在于，包括：
(1)在所述电芯承载件内放置被测电芯，使得所述封印压件与所述电芯承载件压合以压紧被测电芯的封印；
(2)控制所述上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器对某组检测通槽处的所述封印进行测厚检测，通过波峰位移图检测所述封印及封印各层厚度。
优选地，步骤(2)还包括：控制电芯承载件、封印压件及其上被测电芯相对所述上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器左右活动，同时控制所述上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器进行以下方式的检测：对某组检测通槽处的所述封印的多个检测点进行检测并获取一组数据；及或，对两组以上检测通槽处的所述封印进行检测并获取两组以上数据。
优选地，步骤(2)中，所述上分光干涉式传感器检测所述封印的尼龙层表面及铝层表面的位移波峰图，下分光干涉式传感器检测所述封印的粘接层表面及铝层表面的位移波峰图，通过处理位移波峰图之间的距离信息，得到所述封印厚度、尼龙层厚度、粘接层厚度以及铝层厚度；其中对某组检测通槽处的所述封印的多个检测点进行检测时，取相应数据的平均值作为该区域封印相应封印厚度值、尼龙层厚度值、粘接层厚度值以及铝层厚度值。
本发明提供的电池封印在线测厚装置及方法，采用电芯承载件、封印压件和检测通槽的组合结构，可以压平电芯封印，并提供光检测通路，同时采用上下对称设置的一对分光干涉式传感器，通过波峰位移图检测方式对所述封印及封印各层厚度，实现在线全检，提高了检测精确度、效率和稳定性，保证电芯封印质量。此外，本发明采用检测通槽内的间隙移动测量方式，每个检测通槽检测一排点，取平均值作为该区域封印相应厚度值，避免了测量误差带来的影响。再者，本发明通过设置多组检测通槽，可以对电芯封印多个位置进行检测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的测厚装置的立体图。
图2为本发明实施例提供的测厚装置的分解图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，为了便于说明，本申请中对上、下、左、右等方位的定义，这些方位的定义仅仅为了便于清楚地描述装置的构造，并不用于对装置在生产、使用、销售等过程中实际方位的限制。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
结合图1及图2所示，本实施例提供的电池封印在线测厚装置，包括支架组件10、位移驱动组件20、电芯承载组件30及封印测厚组件40。下文对上述组件分别进行具体说明。
支架组件10用于为其他组件提供安装位置和空间，其包括第一底板11、第二底板12、两个侧立板13、后立板14以及四个高度可调的支撑脚15，四个支撑脚15设置于第一底板11底部的四个角上，第二底板12通过两个侧立板13固定设置于第一底板11上方前部，后立板14固定设置于第一底板11上方后部，后立板14的顶部高出第二底板12一定距离。
位移驱动组件20用于驱动电芯承载组件30至少在一个维度上活动，以适应检测过程中对电芯的位移需求。本实施例中，位移驱动组件20驱动电芯承载组件30左右向活动，其包括基台21、滑台22及第一驱动机构，第一驱动机构伺服电机23及丝杠螺母机构(图中未示)，基台21固定设置于第二底板12上，丝杠螺母机构设置于基台21内，伺服电机23与丝杠驱动连接，滑台22与螺母固定连接，且滑台22主体位于基台21外部上方。伺服电机23正反转动时带动丝杠转动，丝杠驱动螺母在基台21内左右活动，进而带动滑台22左右活动。
电芯承载组件30包括电芯承载件31、安装板32及封印压件33，电芯承载件31通过安装板32设置于上文所述的滑台22上，电芯承载件31相对安装板32或安装板32相对滑台22可前后向位移调整地装配。具体地，滑台22上开设螺栓孔，安装板32上开设前后向的条孔，通过螺栓与螺栓孔及条孔配合，将安装板33及电芯承载件31设置于滑台22上。作为替代方案，电芯承载件31可以直接固定安装于滑台22上；或者，在滑台22上设置的前后向的滑轨，电芯承载件31直接或通过安装板33设置于滑轨上，另外再设置一个驱动电芯承载件31前后向微调的第二驱动机构(例如电机丝杆驱动组件)。
封印压件33位于电芯承载件31的上方，更具体的是，封印压件33至少位于电芯承载件31内装载了电芯后，电芯的封印所处位置的上方。封印压件33由人工或者一个第三驱动机构(例如气缸组件)控制与电芯承载件31分离或压合地配合，压合时，电芯的封印被压紧于封印压件33与电芯承载件31的相应部分之间。
由于封印测厚组件40是基于光感测进行测量(下文将详述)，因此要设置必要的光通路，具体地，在封印压件33上开设有左右向具有一定长度、上下贯通的检测通槽301，电芯承载件31上对应的位置开设有对应长度、上下贯通的检测通槽302，本实施例中，封印压件33和电芯承载件31上对应开设有四组检测通槽。本实施例中，封印压件33和电芯承载件31均采用透明材料制成，例如亚力克材质，封印压件33厚度为3～4mm，电芯承载件31厚度为3～4mm。
封印测厚组件40包括基板41、上传感器安装座42、下传感器安装座43、上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46。后立板14上开设有纵向滑槽141，基板41可纵向滑动地配合于滑槽141内，上传感器安装座42和下传感器安装座43上下间隔分布地设置于基板41上。
具体地，上传感器安装座42、下传感器安装座43构造相同，均包括纵向滑块基座401、纵向滑块402、纵向滑块驱动机构403、横向滑块基座404、横向滑块405、横向滑块驱动机构405、传感器安装夹406。纵向滑块基座401固定设置于基板41上，纵向滑块402和纵向滑块驱动机构403设置于纵向滑块基座401上，且纵向滑块驱动机构403驱动纵向滑块402相对纵向滑块基座401纵向滑动；横向滑块基座404固定设置于纵向滑块402上，横向滑块405和横向滑块驱动机构405设置于横向滑块基座404上，且横向滑块驱动机构405驱动横向滑块405相对横向滑块基座404横向滑动；传感器安装夹406固定连接于横向滑块404上，上分光干涉式传感器45夹持于上传感器安装座42的传感器安装夹406上，下分光干涉式传感器46夹持于下传感器安装座43的传感器安装夹406上。其中，为了整个装置结构紧凑，合理利用空间，本实施例中，在第二底板12靠近后立板14的部分镂空，以提供下传感器安装座43及下分光干涉式传感器46的安装位置，使得整个装置不至于太高。
上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46光轴同轴地相对设置，且所述光轴与封印压件33和电芯承载件31上对应开设的检测通槽对位。上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46通过检测通槽对封印压件33和电芯承载件31之间压紧的电芯封印进行测厚操作，各自的检测激光线穿过对应检测通槽直射电芯封印表面，具体是通过波峰位移图检测封印及封印各层厚度。
基于上述封印在线测厚装置，其工作过程及测厚方法如下：
通过上传感器安装座42和下传感器安装座43校准上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46的光轴对齐度；此外，调整电芯承载件31与封印压件33的位置，使得各组检测通槽位于上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46之间时，上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46的光轴位于各组检测通槽的长方向中轴线上；
在电芯承载件31内放置电芯90，使得电芯封印位于封印压件33和电芯承载件31之间，控制封印压件33贴紧电芯承载件31以压紧电芯90的封印；
位移驱动组件20驱动电芯承载件31、封印压件33及其上电芯90活动，使得右起第一组检测通槽的右端移动至上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46之间；
控制上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46对该组检测通槽处的电芯封印进行测厚检测；具体是：位移驱动组件20驱动电芯承载件31、封印压件33及其上电芯90逐渐左移，使得上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46在该组检测通槽内检测检测一组数据(例如十个检测点的数据)；当然，也可以是通过横向滑块驱动机构405带动上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46活动，使得上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46在该组检测通槽内检测一组数据(例如十个检测点的数据)；
依次将四组检测通槽驱动至上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46之间，分别完成相同的检测。
其中，上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46检测原理说明如下：上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46能够检测到尼龙层表面和粘接层表面以及铝层表面的位移波峰图，通过处理位移波峰图之间的距离信息，可以得到封印厚度、尼龙层厚度、粘接层厚度以及铝层厚度；设：上分光干涉式传感器45和下分光干涉式传感器46之间的距离为L，两传感器同时检测传感器到封印表面之间的距离为L1、L2，封印厚度就等于两传感器之间的距离L减去两传感器各自到封印表面的距离之和(L1+L2)；另外，位移驱动组件20驱动电芯承载件31从右往左移动，每组检测通槽内会间隙移动测量十个点，采集十个厚度值，取平均值作为该区域封印厚度值，连续测量四组检测通槽，一个电芯90的封印测量结束。
以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可等到的等效技术特征的替换，应当视为本发明揭露的范围。
Claims (10)
1.一种电池封印在线测厚装置，包括支架组件和支架组件上设置的电芯承载组件及封印测厚组件；其特征在于：所述电芯承载组件包括用于承载被测电芯的电芯承载件及与所述电芯承载件压合配合将被测电芯的封印压紧的封印压件，所述电芯承载件及封印压件彼此于压紧所述封印的部位对应开设有至少一组检测通槽；所述封印测厚组件包括光轴同轴且相对设置的上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器，且设置的位置满足：上分光干涉式传感器的检测激光线穿过所述封印压件的检测通槽直射所述封印上表面，下分光干涉式传感器的检测激光线穿过所述电芯承载件的对应检测通槽直射所述封印下表面。
2.根据权利要求1所述的测厚装置，其特征在于：所述检测通槽左右向具有一定长度及或所述检测通槽至少为左右向布置的两组；所述测厚装置还包括驱动所述电芯承载组件相对所述支架组件左右位移的位移驱动组件。
3.根据权利要求2所述的测厚装置，其特征在于：所述位移驱动组件包括基台、滑台及第一驱动机构，基台固定设置于所述支架组件上，滑台设置于基台上方，第一驱动机构与滑台连接并驱动滑台相对基台左右活动；所述电芯承载件直接或者通过一个安装板且前后向可调地设置于所述滑台上。
4.根据权利要求1所述的测厚装置，其特征在于：所述电芯承载组件还包括驱动所述电芯承载件前后可调的第二驱动机构。
5.根据权利要求1所述的测厚装置，其特征在于：所述电芯承载组件还包括第三驱动机构，驱动所述封印压件与所述电芯承载件分离或压合地配合。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的测厚装置，其特征在于：所述封印测厚组件还包括基板、上传感器安装座、下传感器安装座；所述支架组件上提供有纵向滑槽，所述基板可纵向滑动地配合于所述滑槽内，所述上传感器安装座和下传感器安装座上下间隔分布地设置于基板上，所述上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器分别设置于所述上传感器安装座和下传感器安装座上。
7.根据权利要求6所述的测厚装置，其特征在于：所述上传感器安装座和下传感器安装座各自包括纵向滑块基座、纵向滑块、纵向滑块驱动机构、横向滑块基座、横向滑块、横向滑块驱动机构、传感器安装夹；纵向滑块基座固定设置于所述基板上，纵向滑块和纵向滑块驱动机构设置于纵向滑块基座上，且纵向滑块驱动机构驱动纵向滑块相对纵向滑块基座纵向滑动；横向滑块基座固定设置于纵向滑块上，横向滑块和横向滑块驱动机构设置于横向滑块基座上，且横向滑块驱动机构驱动横向滑块相对横向滑块基座横向滑动，传感器安装夹固定连接于横向滑块上；所述上分光干涉式传感器夹持于上传感器安装座的传感器安装夹上，所述下分光干涉式传感器夹持于下传感器安装座的传感器安装夹上。
8.一种电池封印在线测厚方法，基于权利要求1所述的测厚装置，其特征在于，包括：
(1)在所述电芯承载件内放置被测电芯，使得所述封印压件与所述电芯承载件压合以压紧被测电芯的封印；
(2)控制所述上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器对某组检测通槽处的所述封印进行测厚检测，通过波峰位移图检测所述封印及封印各层厚度。
9.根据权利要求8所述的测厚方法，其特征在于：步骤(2)还包括：控制电芯承载件、封印压件及其上被测电芯相对所述上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器左右活动，同时控制所述上分光干涉式传感器和下分光干涉式传感器进行以下方式的检测：对某组检测通槽处的所述封印的多个检测点进行检测并获取一组数据；及或，对两组以上检测通槽处的所述封印进行检测并获取两组以上数据。
10.根据权利要求8或9所述的测厚方法，其特征在于：步骤(2)中，所述上分光干涉式传感器检测所述封印的尼龙层表面及铝层表面的位移波峰图，下分光干涉式传感器检测所述封印的粘接层表面及铝层表面的位移波峰图，通过处理位移波峰图之间的距离信息，得到所述封印厚度、尼龙层厚度、粘接层厚度以及铝层厚度。
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