CN113203745A - 一种叠片装置及极片翻折的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池制造技术领域，公开了一种叠片装置及极片翻折的检测方法，用以解决现有技术中存在的极片翻折部分被叠片装置遮挡时，极片的翻折情况不容易检出的问题。该叠片装置包括：叠片台，用于叠放极片，极片包括料区与极耳区，且料区的图像与极耳区的图像分别具有不同的灰度值；压刀，用于将极片压紧至叠片台上，压刀上设置有透光区域，透光区域在极片表面的正投影至少部分位于料区内；第一图像采集组件，用于采集极片从透光区域内露出的部分的第一图像；检测组件，用于根据第一图像内的灰度变化确定极片是否发生翻折。

Description

一种叠片装置及极片翻折的检测方法
技术领域
本发明涉及锂电池制造技术领域，尤其涉及一种叠片装置及极片翻折的检测方法。
背景技术
为了提高电池能量密度，正、负极箔材厚度减薄，由6μm降低到4.5μm或更低，这使得箔材的强度下降，导致极片容易出现翻折，在叠片过程中，极片一旦发生翻折，且这部分区域被叠片装置遮挡时，翻折情况不容易检出。
发明内容
本发明提供一种叠片装置及极片翻折的检测方法，用以解决现有技术中存在的极片翻折部分被叠片装置遮挡时，极片的翻折情况不容易检出的问题。
第一方面，本发明提供了一种叠片装置，该叠片装置包括：
叠片台，用于叠放极片，所述极片包括料区与极耳区，且所述料区的图像与所述极耳区的图像分别具有不同的灰度值；
压刀，用于将所述极片压紧至所述叠片台上，所述压刀上设置有透光区域，所述透光区域在所述极片表面的正投影至少部分位于所述料区内；
第一图像采集组件，用于采集所述极片从所述透光区域内露出部分的第一图像；
检测组件，用于根据所述第一图像内的灰度变化确定所述极片是否发生翻折。
上述的技术方案具有如下优点或者有益效果：
该叠片装置中，压刀用于将极片压紧至叠片台上，这会导致极片的部分区域被压刀遮挡，而压刀上设置有透光区域，当压刀将极片压紧至叠片台上时，一部分极片将从透光区域内露出，则通过第一图像采集组件可以采集到这部分极片的图像，从透光区域内露出的这部分极片中至少部分为料区，当极片发生翻折，并造成极耳至少部分覆盖透光区域内的料区时，所采集到的第一图像内的灰度将发生变化，从而可以识别出极片发生翻折，降低了产品的次品率。
第二方面，本发明还提供了一种极片翻折的检测方法，应用于上述叠片装置，包括：
采集所述极片从所述透光区域内露出部分的第一图像；
根据所述第一图像内的灰度变化确定所述极片是否发生翻折。
上述的技术方案具有如下优点或者有益效果：
该检测方法中，可以采集极片从透光区域内露出部分的图像，当极片发生翻折，并造成极耳至少部分覆盖透光区域内的料区时，所采集到的第一图像的灰度将发生变化，从而可以识别出极片发生翻折。
附图说明
图1为本发明实施例提供的叠片装置的结构简图；
图2为本发明实施例提供的极片未发生翻折时，极片从透光区域内露出的部分的一种示意图；
图3为图2中所示出的极片发生翻折后，极片从透光区域内露出的部分的示意图；
图4为本发明实施例提供的极片未发生翻折时，极片从透光区域内露出的部分的另一种示意图；
图5为图4中所示出的极片发生翻折后，极片从透光区域内露出的部分的示意图；
图6为本发明实施例提供的极片翻折的检测方法的流程图。
附图标记：
10-叠片台；20-极片；21-料区；22-极耳区；201-分界线；
30-压刀；301-透光区域；31-开孔；
40-第一图像采集组件；50-检测区域。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种叠片装置及极片翻折的检测方法，用以解决现有技术中存在的在极片的翻折部分被叠片装置遮挡的情况下，极片的翻折情况不容易检出的问题。
如图1所示，该叠片装置包括：
叠片台10，用于叠放极片20，极片20包括料区21与极耳区22，且料区21的图像与极耳区22的图像分别具有不同的灰度值；
压刀30，用于将极片20压紧至叠片台10上，压刀30上设置有透光区域301，透光区域301在极片20表面的正投影至少部分位于料区21内；
第一图像采集组件40，用于采集极片20从透光区域301内露出部分的第一图像；
检测组件（未示出），用于根据第一图像内的灰度变化确定极片20是否发生翻折。
具体的，极片20的料区21表面具有活性物质层，活性物质层覆盖箔材，料区21表面的颜色即活性物质层的颜色；极片20的极耳区22包括一个或多个极耳，极耳区22表面无活性物质层，箔材裸露在外，极耳区22表面的颜色即箔材本身的颜色，由于活性物质层与箔材具有颜色差异，因此，在第一图像中，料区21内各像素点的灰度值与极耳区22内各像素点的灰度值不同，且料区21与极耳区22之间也具有明显的分界线201。
机械手抓取极片20并放置在叠片台10后，极片20将被压刀30压紧，这会导致极片20的部分区域被压刀30遮挡，而压刀30上设置有透光区域301，这部分区域允许光线穿过，不会覆盖位于其正下方的极片20，也就是说，极片20上与透光区域301对应的部分可以从透光区域301中显露出来。具体的，压刀30的部分或者全部采用透明玻璃制成，则设置有透明玻璃的区域形成透光区域301，或者，压刀30上设置有开孔31，开孔31所围成的区域形成透光区域301。
透光区域301在极片20表面的正投影至少部分位于极片20的料区21，也就是说，如图2所示，透光区域301在极片20表面的正投影可以部分位于料区21，部分位于极耳区22内，或者，如图4所示，透光区域301在极片20表面的正投影全部位于料区21内，一并参考图2、图3、图4、图5，当极片20发生翻折，并造成极耳至少部分覆盖透光区域301内的料区21时，会导致在透光区域301内，料区21裸露的面积发生变化。
具体而言，针对透光区域301在极片20表面的正投影部分位于料区21内，部分位于极耳区22内的情况，当极片20发生翻折，并造成极耳部分覆盖透光区域301内的料区21时，料区21裸露的面积将减小，料区21也可能完全被翻折的极耳遮挡。
同理，针对透光区域301在极片20表面的正投影全部位于料区21内的情况，当极片20发生翻折，并造成极耳部分覆盖透光区域301内的料区21时，料区21裸露的面积将减小，料区21也可能完全被翻折的极耳遮挡。
第一图像采集组件40能够采集极片20从透光区域301内露出部分的图像，记为第一图像，由于料区21内各像素点的灰度值与极耳区22内各像素点的灰度值具有较大的差异，因此，在透光区域301内，当料区21的一部分或者全部被翻折的极耳遮挡时，第一图像内将产生灰度变化。
换而言之，若根据活性物质层的颜色以及箔材本身的颜色设定第一灰度范围、第二灰度范围，与极片20未发生翻折的情况相比较，当料区21的一部分或者全部被翻折的极耳遮挡时，在第一图像内，处于第一灰度范围的区域将缩小，处于第二灰度范围的区域将扩大。
检测组件能够根据第一图像内的灰度变化确定极片20是否发生翻折，例如，检测组件可以根据第一图像中处于第一灰度范围的区域与处于第二灰度范围的区域的面积变化来进行判断；又例如，检测组件也可以根据第一图像中与料区21对应的区域内各像素点的灰度值计算灰度值均值以及灰度值方差，并根据灰度值均值或灰度值方差的波动进行判断；再例如，检测组件还可以根据第一图像中与料区21对应的区域内，通过灰度值的变化进行判断，具体的，在第一图像中与料区21对应的区域内，若检测到部分子区域内像素点的灰度值处于第二灰度范围内，则说明该子区域为翻折的极耳，由此可以判断出极片20发生翻折，有利于降低产品的次品率。
值得说明的是，压刀30的数量不限，可以为多个，本发明中，仅以一个压刀30为例进行说明。
在一些实施例中，压刀30在极片20表面的正投影部分位于极耳区22，也就是说，压刀30的一部分压在极片20的极耳区22，从而使得随极片20翻折的极耳容易从透光区域301内露出。
具体的，如图1所示，极耳区22内设置有一个极耳，该极耳为全极耳，可选的，压刀30能够压住极耳的端角，或压在靠近极耳端角的位置，使得极耳随极片20翻折后，极耳的端角容易从透光区域301内露出。极耳区22内也可以设置一个常规极耳，压刀30压住该极耳的部分区域或全部区域。
在一些实施例中，如图1所示，压刀30上设置有开孔31，开孔31所围成的区域形成透光区域301，这样，压刀30可以采用具有较大刚度的材质制成而成，例如，不锈钢材质，以延长压刀30的使用寿命，同时，贯穿压刀30的厚度设置开孔31，开孔31的形状可以为圆形孔，也可以为方形孔，或者，还可以为其他形状的孔结构。
具体设置时，沿靠近极片20的方向，开孔31的尺寸逐渐减小。
若以垂直于极片20表面的平面截取开孔31，则所得到的截面图为一个倒置的梯形，如此，可以避免光线射入开孔31后产生阴影，从而减小了阴影对第一图像中料区21以及极耳区22的灰度的影响。
进一步的，开孔31靠近极片20的一端的边缘设置有倒角，倒角的设计可以避免开孔31的边缘损坏极片20。
该叠片装置中，还包括第二图像采集组件（未示出），第二图像采集组件用于采集极片20未被压片覆盖的部分的第二图像；检测组件还用于根据第二图像内的灰度变化检测极片20是否发生翻折。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种极片20翻折的检测方法，应用于上述任一种技术方案中所述的叠片装置，如图6所示，该检测方法包括：
步骤S101、采集极片20从透光区域301内露出部分的第一图像；
步骤S102、根据第一图像内的灰度变化确定极片20是否发生翻折。
其中，极片20包括料区21与极耳区22，极片20的料区21表面具有活性物质层，活性物质层覆盖箔材，料区21表面的颜色即活性物质层的颜色；极耳区22包括一个或多个极耳，极耳区22表面无活性物质层，箔材裸露在外，极耳区22表面的颜色即箔材本身的颜色，由于活性物质层与箔材具有颜色差异，因此，在第一图像中，料区21内各像素点的灰度值与极耳区22内各像素点的灰度值不同，且料区21与极耳区22之间也具有明显的分界线201。
压刀30上设置有透光区域301，透光区域301在极片20表面的正投影至少部分位于料区21内，压刀30将极片20压紧至叠片台10上后，极片20可以从透光区域301中显露出来，且其中至少部分为料区21，当极片20发生翻折，并造成极耳至少部分覆盖透光区域301内的料区21时，会导致在透光区域301内，料区21裸露的面积发生变化。
第一图像为从透光区域301中露出的极片20的图像，当极片20发生翻折，并造成极耳至少部分覆盖透光区域301内的料区21时，第一图像内将发生灰度变化，则可以根据第一图像内的灰度变化确定极片20是否发生翻折。
例如，若根据活性物质层的颜色以及箔材本身的颜色设定第一灰度范围、第二灰度范围，则可以根据第一图像中处于第一灰度范围的区域与处于第二灰度范围的区域的面积变化来进行判断；又例如，也可以根据第一图像中与料区21对应的区域内各像素点的灰度值计算灰度值均值以及灰度值方差，并根据灰度值均值或灰度值方差的波动进行判断；再例如，还可以根据第一图像中与料区21对应的区域内，通过灰度值的变化进行判断，具体的，在第一图像中与料区21对应的区域内，若检测到部分子区域内像素点的灰度值处于第二灰度范围内，则说明该子区域为翻折的极耳，由此可以判断出极片20发生翻折，有利于降低产品的次品率。
在一些实施例中，透光区域301在极片20表面的正投影部分位于料区21内，部分位于极耳区22内；
则步骤S102中，根据第一图像内的灰度变化确定极片20是否发生翻折具体包括：
在第一图像内，识别料区21与极耳区22之间的分界线201；
根据分界线201上的任意两点确定一条基准线OP；
在位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，根据灰度变化确定极片20是否发生翻折。
其中，该分界线201指料区21与极耳区22的根部之间的分界线201。
在第一图像中，识别料区21与极耳区22之间的分界线201后，抓取分界线201上的任意两点做一条直线，该直线即为基准线OP，基准线OP的一侧对应极耳区22，另一侧对应料区21，在位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，具体在基准线OP与透光区域301的边界围成的区域内，根据该区域内的灰度变化确定极片20是否发生翻折。
在位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，可以获取各像素点的灰度值，若有部分子区域内的像素点的灰度值与其它区域内的像素点的灰度值具有较大的变化，则可以确实极片20发生翻折。
或者，还可以根据各像素点的灰度值确定灰度值均值与灰度值方差；
若灰度值均值与灰度值方差中的任意一个不满足预设条件，则判断极片20发生翻折。
其中，灰度值方差越大，则说明各像素点的灰度值的波动越大；灰度值方差越小，则说明各像素点的灰度值的波动就越小。
具体而言，若极片20未发生翻折，在位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，各个像素点的灰度值将落入第一灰度范围内，灰度值方差较小，若极片20发生翻折，并造成极耳落入基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，则该区域内将存在第一子区域、第二子区域，第一子区域内各像素点的灰度值在第一灰度范围内，第二子区域内各像素点的灰度值在第二灰度范围内，由于第一灰度范围、第二灰度范围具有较大的数值差异，各像素点的灰度值波动较大，由各像素点的灰度值计算得出的灰度值方差也较大。
在应用过程中，可以设定灰度值均值的阈值范围以及灰度值方差的阈值范围，若两者中的任意一个落入对应的阈值范围之外，则判断极片20发生翻折。
进一步的，在位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，根据灰度变化确定极片20是否发生翻折具体包括：
在位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，距离基准线OP设定距离确定检测区域50；
在检测区域50内，根据灰度变化确定极片20是否发生翻折。
具体的，该“设定距离”可以取0、0.5mm、0.8mm、1.0mm等数值，检测区域50位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，检测区域50的形状可以为具有设定的长宽尺寸的矩形区域，矩形区域沿基准线OP方向的长度可以等于或略小于透光区域301沿基准线OP方向的长度，以增大随极片20翻折的极耳落入矩形区域的几率，矩形区域的宽度可以取0.5mm、1mm、1.5mm、2mm等，具体的尺寸值可以根据透光区域301的尺寸等因素进行设定，另外，检测区域50还可以为其他形状，在此不进行限定。
如图3所示，检测区域50的面积小于位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域的面积，也就是说，在位于基准线OP与料区21对应的一侧的区域内，选取其中的一部分子区域作为检测区域50，通过该检测区域50内的灰度变化来确定极片20是否发生翻折，这样，一方面，减小了计算量，另一方面，保留了各像素点的灰度值之间的差异性，能够较好的反映出极片20的翻折情况。
具体的，在检测区域50内，可以获取各像素点的灰度值，若有部分子区域内的像素点的灰度值与其它区域内的像素点的灰度值具有较大的变化，则可以确实极片20发生翻折。
或者，还可以根据各像素点的灰度值确定灰度值均值与灰度值方差；
若灰度值均值与灰度值方差中的任意一个不满足预设条件，则判断极片20发生翻折。
具体而言，若极片20未发生翻折，则在检测区域50内，各个像素点的灰度值将落入第一灰度范围内，各像素点的灰度值的波动较小，灰度值方差较小；若极片20发生翻折，并造成极耳落入检测区域50内，则在检测区域50内，部分像素点的灰度值落入第一灰度范围内，部分像素点的灰度值落入第二灰度范围内，会产生较大的波动，因此，由各像素点的灰度值计算得到的灰度值方差较大。
检测区域50距离基准线OP的距离越小，则越容易检测出小范围的极耳翻折，可选的，检测区域50距离基准线OP的距离可以取0，这样，基准线OP为检测区域50的一条边界线，当极片20翻折后，极耳的边缘落在基准线OP上时，可以获取落在基准线OP上的极耳边缘的各像素点的灰度值，由于这些像素点的灰度值与检测区域50内其他像素点的灰度值的数值具有较大的差异，会使得灰度值均值与灰度值方差产生波动，从而可以将极片20翻折后，极耳的边缘落在料区21与极耳区22之间的分界线201上的这种情况检测出来。
同理，当极片20翻折后，极耳的边缘越过基准线OP伸入检测区域50内时，在检测区域50内，极耳部分的各像素点的灰度值与其他部分的像素点的灰度值具有较大的差异，会使得灰度值均值与灰度值方差产生波动，从而将极片20的翻折检测出来。
在一些实施例中，该检测方法还包括：
在第一图像内，若未识别到中的料区21与极耳区22之间的分界线201，则判断极片20发生翻折。
具体的，在第一图像内，若未识别到分界线201，则说明第一图像内各像素点的灰度值均位于第一灰度范围内，换而言之，在透光区域301区域内，料区21完全被翻折的极耳覆盖。
在一些实施例中，根据灰度变化确定极片20是否发生翻折，具体包括：
获取各像素点的灰度值；
根据各像素点的灰度值确定灰度值均值与灰度值方差；
若灰度值均值与灰度值方差中的任意一个不满足预设条件，则判断极片20发生翻折。
其中，灰度值方差越大，则说明各像素点的灰度值的波动越大；灰度值方差越小，则说明各像素点的灰度值的波动就越小。
在应用过程中，可以设定灰度值均值的阈值范围以及灰度值方差的阈值范围，若两者中的任意一个落入对应的阈值范围之外，则判断极片20发生翻折。
在一些实施例中，该检测方法还包括：
采集极片20未被压刀覆盖部分的第二图像；
根据第二图像内的灰度变化确定极片20是否发生翻折。
针对未被压刀覆盖的部分，采集这部分的图像，并记为第二图像，根据第二图像内的灰度变化确定极片20是否发生翻折的原理与根据第一图像内的灰度变化确定极片20是否发生翻折的原理相同，均可以识别料区21与极耳区22之间的分界线201，并根据分界线201上的任意两点确定一条基准线，在位于基准线与料区21对应的一侧的区域内，根据灰度变化确定极片20是否发生翻折。
同理，在位于基准线与料区21对应的一侧的区域内，可以距离基准线设定距离确定检测区域，在检测区域内，根据灰度变化确定极片20是否发生翻折。具体的，在检测区域内，获取各像素点的灰度值，根据各像素点的灰度值确定灰度值均值与灰度值方差，若灰度值均值与灰度值方差中的任意一个不满足预设条件，则判断极片20发生翻折。
通过以上描述可以看出，本发明实施例中通过在压刀上设置透光区域，并使透光区域在极片表面的正投影至少部分覆盖料区，如此，当极片发生翻折，并造成至少部分极耳覆盖透光区域内的料区时，所采集到的第一图像内的灰度将发生变化，从而可以将极片发生翻折的这种情况识别出来，降低了产品的次品率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种叠片装置，其特征在于，包括：
叠片台，用于叠放极片，所述极片包括料区与极耳区，且所述料区的图像与所述极耳区的图像分别具有不同的灰度值；
压刀，用于将所述极片压紧至所述叠片台上，所述压刀上设置有透光区域，所述透光区域在所述极片表面的正投影至少部分位于所述料区内；
第一图像采集组件，用于采集所述极片从所述透光区域内露出部分的第一图像；
检测组件，用于根据所述第一图像内的灰度变化确定所述极片是否发生翻折。
2.如权利要求1所述的叠片装置，其特征在于，所述压刀在所述极片表面的正投影部分位于所述极耳区。
3.如权利要求1或2所述的叠片装置，其特征在于，所述压刀上设置有开孔，所述开孔所围成的区域形成所述透光区域。
4.如权利要求3所述的叠片装置，其特征在于，沿靠近所述极片的方向，所述开孔的尺寸逐渐减小。
5.如权利要求3所述的叠片装置，其特征在于，所述开孔靠近所述极片的一端的边缘设置有倒角。
6.一种极片翻折的检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1~5任一项所述的叠片装置，包括：
采集所述极片从所述透光区域内露出部分的第一图像；
根据所述第一图像内的灰度变化确定所述极片是否发生翻折。
7.如权利要求6所述的极片翻折的检测方法，其特征在于，所述透光区域在所述极片表面的正投影部分位于所述料区内，部分位于所述极耳区内；
所述根据所述第一图像内的灰度变化确定所述极片是否发生翻折具体包括：
在所述第一图像内，识别所述料区与所述极耳区之间的分界线；
根据所述分界线上的任意两点确定一条基准线；
在位于所述基准线与所述料区对应的一侧的区域内，根据灰度变化确定所述极片是否发生翻折。
8.如权利要求7所述的极片翻折的检测方法，其特征在于，所述在位于所述基准线与所述料区对应的一侧的区域内，根据灰度变化确定所述极片是否发生翻折具体包括：
在位于所述基准线与所述料区对应的一侧的区域内，距离所述基准线设定距离确定检测区域；
在所述检测区域内，根据灰度变化确定所述极片是否发生翻折。
9.如权利要求7或8所述的极片翻折的检测方法，其特征在于，还包括：
在所述第一图像内，若未识别到所述料区与所述极耳区之间的分界线，则判断所述极片发生翻折。
10.如权利要求7或8所述的极片翻折的检测方法，其特征在于，所述根据灰度变化确定所述极片是否发生翻折，具体包括：
获取各像素点的灰度值；
根据所述各像素点的灰度值确定灰度值均值与灰度值方差；
若所述灰度值均值与所述灰度值方差中的任意一个不满足预设条件，则判断所述极片发生翻折。
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