CN113588687A - 极片边缘检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种极片边缘检测装置及检测方法，极片边缘检测装置，包括：基座，设于基座上的成像组件，光源组件，用于贴紧极片的稳定器。极片边缘检测装置设置在极片的生产线上，光源组件将光束聚焦在稳定器的外沿，极片通过稳定器时，极片贴紧于稳定器且其边缘穿过设定区域，而成像组件拍摄设定区域的极片图像作为抽样检测，可实现生产过程中就对极片进行检测。本发明通过采用在生产线上即时检测，结合光源组件提高图像亮度，稳定器保证极片边缘在设定区域稳定，以保证成像组件拍摄设定区域的极片边缘图像符合检测要求，克服了锂电池极片实时检测时成像组件无法拍摄合格的检测图像的问题，达到了在生产线上即时检测检测且精确的技术效果。

Description

极片边缘检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及锂电池极片领域，尤其涉及极片边缘检测装置及检测方法。

背景技术

锂电池极片采用的是卷对卷的生产方式，正常生产过程也是不允许断带的，并且，极片非常薄，如果采用实时检测，成像组件检测的图像会存在亮度不够且存在拖影等情况，以使得成像组件无法拍摄到合格的检测图像的问题。因此，对于锂电池极片的抽样也只能是在生产完成后进行，而该取样结果也会存在一定的滞后性。目前，对锂电池极片边缘的检测采用的是人工抽查的方式，抽样效率低，且准确率低。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供极片边缘检测装置及检测方法，以解决锂电池极片实时检测时成像组件无法拍摄合格的检测图像的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种极片边缘检测装置，包括：基座，设于基座上的成像组件，光源组件，用于贴紧极片的稳定器；所述光源组件所发射的光束聚焦至稳定器外沿的设定区域；所述极片通过稳定器时，极片贴紧于稳定器且其边缘穿过所述设定区域；所述成像组件拍摄所述设定区域的图像。

进一步地，所述成像组件包括相机，及设于相机前端的成像镜头；所述极片边缘检测装置还包括用于调节相机与稳定器之间距离的调焦组件。

进一步地，所述成像组件还包括设于成像镜头前端的折射镜头。

进一步地，所述成像组件还包括用于安装相机的安装座；所述安装座滑动连接于所述基座；所述调焦组件驱动安装座移动，以使得成像镜头靠近或远离所述设定区域。

进一步地，所述调焦组件包括驱动电机，与驱动电机输出端传动连接的丝杆；所述安装座设有与所述丝杆传动连接的丝母。

进一步地，所述极片边缘检测装置还包括控制器，上位机；所述驱动电机、成像组件分别与控制器电连接；所述控制器与上位机通讯连接。

进一步地，所述光源组件包括安装架，至少二个LED灯珠；所述安装架设有环形的安装部，安装架的中部设有拍摄通道；所述LED灯珠固定于所述安装部且所发射的光束聚焦于设定区域；所述成像组件透过所述拍摄通道拍摄所述设定区域的图像。

进一步地，所述极片边缘检测装置还包括光源驱动器；所述光源驱动器与所述LED灯珠电性连接。

进一步地，所述稳定器包括固定于基座的转动支架，及转动连接于转动支架上的滚轮；所述转动支架包括固定于基座的固定支座，转动连接于固定支座的调节件；所述调节件设有用于转动安装所述滚轮的安装轴。

进一步地，调节件包括铰接于固定支座上的第一转动件和铰接于第一转动件上的第二转动件，固定支座、第一转动件和第二转动件依次连接组成两个活动关节，第二转动件的末端沿极片宽度方向设有安装孔，安装孔内固设有安装轴。作为一种实施方式，安装孔为螺孔，安装轴为螺接于螺孔内的螺杆结构，以实现牢固连接，且可根据需要进行调整。

进一步地，固定支座包括固定部及与固定部一体成型的调节部，调节部设有沿极片宽度方向延伸的调节孔，螺钉穿过调节孔将稳定器固定于基座上。

进一步地，固定部开设有固定槽，末端沿极片宽度方向设有第一关节孔；第一转动件的始端沿极片宽度方向开设有第一连接孔，第一转动件借由穿过第一关节孔和第一连接孔的第一关节轴铰接于固定部上；第一转动件的末端开设有第一转动槽，第一转动槽的末端沿极片宽度方向开设有第二关节孔，第二转动件的始端沿极片宽度方向开设有第二连接孔，第二转动件借由穿过第二关节孔和第二连接孔的第二关节轴铰接于第一转动件上。

进一步地，LED灯珠的发光面固设有聚光透镜。

进一步地，稳定器有对称设置的两个，对应的两个滚轮面抵压于极片的两面，极片朝向光源的一侧超出滚轮边缘位于所述设定区域；所述成像组件正面对准极片朝向光源的侧缘进行拍摄。

进一步地，折射镜头为将极片边缘所成的像偏转90°的直角棱镜。

相应的，本发明实施例还提出了一种极片检测方法，所述检测方法采用上述的极片边缘检测装置；所述极片边缘检测装置的上位机设有图像分析单元、存储单元；所述检测方法包括：拍摄步骤：成像组件拍摄设定区域的极片图像；发送步骤：成像组件发送拍摄的所述极片图像至上位机；分析步骤：包括第一判断步骤，及第二判断步骤；所述第一判断步骤包括：上位机的图像分析单元分析所述极片图像是否清晰，若否，控制器控制调焦组件移动成像组件，并返回拍摄步骤；若是，则进入第二判断步骤；所述第二判断步骤包括：图像分析单元进一步判断该图像是否存在缺陷；若是，存储该图像至所述存储单元；若否，上位机通知控制器返回拍摄步骤进行下一幅图像拍摄。

进一步地，所述控制器控制调焦组件移动成像组件，并返回拍摄步骤包括：控制器根据图像分析单元的分析结果发送调焦指令至驱动电机；驱动电机驱动安装座、成像组件移动；返回拍摄步骤。

本发明实施例通过提出一种极片边缘检测装置，其可以设置在极片的生产线上，光源组件将光束聚焦在稳定器的外沿，极片通过稳定器时，极片贴紧于稳定器且其边缘穿过设定区域，而成像组件拍摄设定区域的极片图像作为抽样检测，可实现生产过程中就对极片进行检测。本发明通过采用在生产线上即时检测，一方面结合光源组件提高图像亮度，另一方面稳定器避免极片上下抖动稳定在设定区域，再一方面设置实时跟随极片左右摆动而整体移动进行调焦的相机，应对极片左右振动的问题，从而保证成像组件拍摄设定区域的极片边缘图像符合检测要求，从而方便检测极片边缘的质量，克服了锂电池极片实时检测时成像组件无法拍摄合格的检测图像的问题，达到了在生产线上即时检测检测且精确的技术效果。

进一步，通过调焦组件调节相机与稳定器之间的距离，便于相机清晰的拍摄极片的图像，从而得出准确的检测结果。

本发明实施例还提出一种极片检测方法，采用上述的极片边缘检测装置对极片拍摄图像进行检测的技术手段，克服了锂电池极片实时检测时成像组件无法拍摄合格的检测图像的问题，达到了在生产线上即时检测检测且精确的技术效果。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明一实施例极片边缘检测装置的立体视图；

图2为本发明另一实施例极片边缘检测装置的立体视图；

图3图1实施例极片边缘检测装置的俯视图；

图4为本发明实施例一种极片检测方法的流程图；

图5为图4中调节步骤的流程图。

附图标号说明

1基座 2成像组件

21相机 22成像镜头

23折射镜头 24安装座

3光源组件 31安装架

32LED灯珠 33拍摄通道

4稳定器 41滚轮

42固定支座 43第一转动件

44第二转动件 5调焦组件

51电机驱动器 6光源驱动器

7极片。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合示意图对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

由于极片厚度以微米计，又是在生产线高速传输中进行边缘检测，所以对拍摄分辨率、曝光强度及极片稳定性要求都非常高，抖动偏差必须要保持在很小的范围内，拍摄的图片才能准确的显示极片边缘，若有一点点的抖动就会使照片模糊，拍摄位置稍微偏差就拍摄不到极片边缘，进而影响检测效果。此外，高速传输中的极片不仅有上下的抖动，还有左右的摆动/抖动，如何消除两种抖动成了亟待解决的技术难题。

如图1所示，一种极片边缘检测装置，包括：基座1，设于基座1上的成像组件2，光源组件3，用于贴紧极片的稳定器4。光源组件3所发射的光束聚焦至稳定器4外沿的设定区域，极片7通过稳定器4时，极片7贴紧于稳定器4且其边缘穿过设定区域，成像组件3拍摄所述设定区域的图像。基座1固定在极片7生产线上，生产完成的极片7穿过稳定器4，其需要检测的边缘经过设定区域时，成像组件对极片7的边缘进行检测。

优选的，成像组件2包括相机21，及设于相机21前端的成像镜头22，极片边缘检测装置还包括用于调节相机21与稳定器4之间距离的调焦组件5。

优选的，光源组件3包括安装架31，LED灯珠32，安装架31设有环形的安装部，安装架31的中部设有拍摄通道33。LED灯珠32固定于安装部且所发射的光束聚焦于设定区域，作为一种实施方式，如图1和图3所示，LED灯珠32的发光面固设有聚光透镜，以减少不必要的散射光线，达到更好的聚光效果。成像组件2透过拍摄通道33拍摄设定区域。安装架31包括第一本体、第二本体，第二本体设于第一本体的内侧且位于更靠远于成像组件2的一侧，第一本体上的LED灯珠32数量为15个，第二本体上LED灯珠32数量为9个。

优选的，成像组件2还包括设于成像镜头22前端的折射镜头23，折射镜头23位于安装架31拍摄通道33的后侧。作为一种实施方式，折射镜头23为将极片7边缘所成的像偏转90°的直角棱镜。进而，采用直角棱镜，使得本来要垂直极片7长度方向设置的相机21及较长的成像镜头22变为与极片7长度方向平行设置，大大节省了宝贵的产品空间。

优选的，极片边缘检测装置还包括光源驱动器6，光源驱动器6与LED灯珠32电性连接。为保证检测质量，成像组件2的成像分辨率需要达到2微米，最小检出尺寸在10微米，为了避免成像出现拖影，光源的曝光时间需要控制在3微秒，同时为了保证图像有足够的亮度，光源组件的电流需要在3微秒的时间内达到60安培，而具有环形结构的安装架，可以起到聚光的作用，增加了拍摄电的亮度。而相机21选用的是像元尺寸为5.86微米的相机，成像镜头22采用3倍的远心镜头。进而，相对于申请号为201820290812 .8名称为检测装置的专利1公开的“设置于极片两侧的第一摄像头和第二摄像头”且“设置第一摄像头和第二摄像头的光轴均相对于极片检测支撑面倾斜”的技术特征，如图1和图3所示，本申请一方面设置环形安装部，多个LED灯珠32固定于安装部，LED灯珠借由聚光透镜发射的光束聚集至稳定器4外沿的设定区域，从而形成了巨大的聚光区域，也可称为亮斑/光斑区域，抖动范围也被覆盖于该大面积光源聚集范围内，不同于普通光源，且类似于手术灯是无影的，保证了实时得到充足的光照；3微秒内达到60安培的大电流，亮度级别相较于传统光源增强了几个数量级，大大增强了拍摄亮度，达到了2微米的分辨率；因为景深只有100微米左右，极片7在运行过程中的左右抖动足以超过这个范围，相对于申请号为201911292509.7名称为一种在线毛刺检测装置及在线毛刺数据获取结构的专利2，传感器反馈极片位置后再进行相机调整，导致相机调整总是比高速传输的极片有一定延时，难以实时精确调焦，本申请发明人设计的调焦组件5对于成像组件2的位置调节，其是采用对连续拍摄的图像对比分析的方法，在出现图像清晰度变差的趋势时，提前控制电机动作对成像组件2进行相应的位置调节，使得相机21整体在安装座24上实时与极片7左右抖动而同步往返移动，即相机21为实时自动调焦相机，因而可以适应这个大范围的极片7左右波动，使得成像保持清晰。

优选的，极片边缘检测装置还包括控制器，上位机，光源驱动器6、调焦组件5、成像组件2分别与控制器电连接，控制器与上位机通讯连接。

优选的，稳定器4包括固定于基座的转动支架，及转动连接于转动支架上的滚轮41。转动支架包括固定于基座的固定支座42，转动连接于固定支座42的调节件，调节件设有用于转动安装滚轮41的安装轴。

具体地，如图1所示，调节件包括铰接于固定支座42上的第一转动件43和铰接于第一转动件43上的第二转动件44，固定支座42、第一转动件43和第二转动件44依次连接组成两个活动关节，第二转动件44的末端沿极片7宽度方向设有安装孔，安装孔内固设有安装轴。

图1中，固定支座42包括固定部及与固定部一体成型的调节部，调节部设有沿极片7宽度方向延伸的调节孔，螺钉穿过调节孔将稳定器4固定于基座上。进而，可对整个稳定器4沿极片7宽度方向进行微调，避免滚轮41压住极片7朝向光源的边缘而导致拍不到对应的毛刺图片，也适应了不同宽度规格的极片7的边缘检测的需要。

图1中，固定部开设有固定槽，末端沿极片7宽度方向设有第一关节孔；第一转动件43的始端沿极片7宽度方向开设有第一连接孔，第一转动件43借由穿过第一关节孔和第一连接孔的第一关节轴铰接于固定部上；第一转动件43的末端开设有第一转动槽，第一转动槽的末端沿极片7宽度方向开设有第二关节孔，第二转动件44的始端沿极片7宽度方向开设有第二连接孔，第二转动件44借由穿过第二关节孔和第二连接孔的第二关节轴铰接于第一转动件43上。在实际生产中，极片7虽然已很薄，但各种规格极片7对应的厚度也有所不同，通过设置两个关节使滚轮41在半圆范围内调节的稳定器4结构，灵活地适应性了多种厚度规格的极片7边缘检测的需要。

作为一种实施方式，如图3所示，稳定器4对称地设置两个，对应的两个滚轮41面抵压于极片7的两面，极片7朝向光源的一侧超出滚轮41边缘位于所述设定区域；所述成像组件正面对准极片7朝向光源的侧缘进行拍摄。进而，相对于所述专利1，两个防抖动辊相互间隔地设置，仍然不能避免高速传输的极片细微的上下抖动，本申请通过采用两个可调的滚轮41面同时抵压于极片7同一位置的上下两面的结构设置，使极片7必须在预定的狭小空间内通过，稳定在设定区域内，避免极片7上下抖动，达到了极好的稳定效果。此外，相对于专利1，本申请极片7朝向光源的侧缘并未被滚轮41抵压，而是露出于滚轮41边沿，避免了滚轮41对极片7边缘毛刺的干扰，且两滚轮41对应切线、聚光区域、拍摄通道重叠于同一直线上，聚集区域、极片7侧边缘和拍摄通道重叠于同一位置，从而达到了极清晰精准的拍摄效果。采用本申请装置结构的极片7朝向光源的侧缘不存在碰触和遮挡，处于悬空状态，解决了悬空状态的极片7稳定性不够，拍摄质量不佳的技术难题。

如图2所示，成像组件2还包括用于安装相机21的安装座24，安装座24滑动连接于基座1，调焦组件5驱动安装座24移动，以使得成像镜头22靠近或远离设定区域，从而实现变焦，方便成像组件2拍摄到清晰的极片图像。

优选的，调焦组件5包括驱动电机，与驱动电机输出端传动连接的丝杆，电机驱动器51。安装座24设有与丝杆传动连接的丝母，安装座24通过直线滑台与基座1滑动连接。由于需要达到2微米的分辨率，而景深只有100微米左右，极片7在运行过程中的抖动足以超过这个范围，而调焦组件对于成像组件的位置调节可以弥补这个范围的波动。作为一种实施方式，如图1至图3所示，发明人还设置了手动调焦旋钮，可以实现初始位置相机21的调焦。基座上还设有安装座24移动位置进行监测的传感器，和对移动位置进行限位的挡片。

优选的，基座1还设有保护壳，光源组件3和折射镜头23、成像镜头22设于保护壳内。

本申请的极片边缘检测装置，其可以设置在极片的生产线上，通过稳定器4来承载极片，光源组件3将光束聚焦在稳定器4上的设定区域上，当极片通过稳定器4时，成像组件2拍摄该区域的极片图像作为抽样检测，可实现生产过程中就对极片进行检测，且可以避免人工取样对极片的损坏，所取得样品比较分散，具有较高的样品价值，其检测结果也具有代表性，能通过检测精准的反应整卷极片的质量。本发明通过采用在生产线上即时检测的技术手段，克服了锂电池极片检测滞后的技术问题，达到了在生产线上即时检测检测且精确的技术效果。

作为一种实施方式，成像组件不设置折射镜，其成像镜头直接设置在拍摄通道的后侧。

如图3所示，一种检测方法，采用上述的极片边缘检测装置，极片边缘检测装置的上位机设有图像分析单元、存储单元；所述检测方法包括：

拍摄步骤：成像组件拍摄设定区域的极片图像；

发送步骤：成像组件发送拍摄的所述极片图像至上位机；

分析步骤：包括第一判断步骤，及第二判断步骤；

所述第一判断步骤包括：上位机的图像分析单元分析所述极片图像是否清晰，若否，控制器控制调焦组件移动成像组件，并返回拍摄步骤；

若是，则进入第二判断步骤；

所述第二判断步骤包括：图像分析单元进一步判断该图像是否存在缺陷；

若是，存储该图像至所述存储单元；

若否，上位机通知控制器返回拍摄步骤进行下一幅图像拍摄。

如图4所示，对于调节步骤：控制器控制调焦组件移动成像组件，并返回拍摄步骤，具体包括包括：

控制器根据图像分析单元的分析结果发送调焦指令至驱动电机；

驱动电机驱动安装座、成像组件移动；

返回拍摄步骤。

其中，第二判断步骤主要用于判断极片图像的像素是否符合要求，能不能达到检测极片质量的要求，若所述拍摄的图片不符合要求，通过调焦组件调节成像组件与设定区域的距离实现焦距的调整，从而拍摄出清晰，符合要求的极片图像，而符合所拍摄符合要求的图像则作为抽样检测的样本，整个取样检测的过程不会对极片产生任何的损坏，不会像人工取样的方式对整卷极片产生破坏。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (16)

1.一种极片边缘检测装置，其特征在于，包括：基座，设于基座上的成像组件，光源组件，用于贴紧极片的稳定器；所述光源组件所发射的光束聚焦至稳定器外沿的设定区域；所述极片通过稳定器时，极片贴紧于稳定器且其边缘穿过所述设定区域；所述成像组件拍摄所述设定区域的图像。

2.如权利要求1所述的极片边缘检测装置，其特征在于，所述成像组件包括相机，及设于相机前端的成像镜头；所述极片边缘检测装置还包括用于调节相机与稳定器之间距离的调焦组件。

3.如权利要求2所述的极片边缘检测装置，其特征在于，所述成像组件还包括设于成像镜头前端的折射镜头。

4.如权利要求2所述的极片边缘检测装置，其特征在于，所述成像组件还包括用于安装相机的安装座；所述安装座滑动连接于所述基座；所述调焦组件驱动安装座移动，以使得成像镜头靠近或远离所述设定区域。

5.如权利要求4所述的极片边缘检测装置，其特征在于，所述调焦组件包括驱动电机，与驱动电机输出端传动连接的丝杆；所述安装座设有与所述丝杆传动连接的丝母。

6.如权利要求5所述的极片边缘检测装置，其特征在于，所述极片边缘检测装置还包括控制器，上位机；所述驱动电机、成像组件分别与控制器电连接；所述控制器与上位机通讯连接。

7.如权利要求1所述的极片边缘检测装置，其特征在于，所述光源组件包括安装架，至少二个LED灯珠；所述安装架设有环形的安装部，安装架的中部设有拍摄通道；所述LED灯珠固定于所述安装部且所发射的光束聚焦于设定区域；所述成像组件透过所述拍摄通道拍摄所述设定区域的图像。

8.如权利要求1所述的极片边缘检测装置，其特征在于，所述稳定器包括固定于基座的转动支架，及转动连接于转动支架上的滚轮；所述转动支架包括固定于基座的固定支座，转动连接于固定支座的调节件；所述调节件设有用于转动安装所述滚轮的安装轴。

9.如权利要求8所述的极片边缘检测装置，其特征在于，调节件包括铰接于固定支座上的第一转动件和铰接于第一转动件上的第二转动件，固定支座、第一转动件和第二转动件依次连接组成两个活动关节，第二转动件的末端沿极片宽度方向设有安装孔，安装孔内固设有安装轴。

10.如权利要求9所述的极片边缘检测装置，其特征在于，固定支座包括固定部及与固定部一体成型的调节部，调节部设有沿极片宽度方向延伸的调节孔。

11.如权利要求10所述的极片边缘检测装置，其特征在于，固定部开设有固定槽，末端沿极片宽度方向设有第一关节孔；第一转动件的始端沿极片宽度方向开设有第一连接孔，第一转动件借由穿过第一关节孔和第一连接孔的第一关节轴铰接于固定部上；第一转动件的末端开设有第一转动槽，第一转动槽的末端沿极片宽度方向开设有第二关节孔，第二转动件的始端沿极片宽度方向开设有第二连接孔，第二转动件借由穿过第二关节孔和第二连接孔的第二关节轴铰接于第一转动件上。

12.如权利要求7所述的极片边缘检测装置，其特征在于，LED灯珠的发光面固设有聚光透镜。

13.如权利要求8所述的极片边缘检测装置，其特征在于，稳定器有对称设置的两个，对应的两个滚轮面抵压于极片的两面，极片朝向光源的一侧超出滚轮边缘位于所述设定区域；所述成像组件正面对准极片朝向光源的侧缘进行拍摄。

14.如权利要求3所述的极片边缘检测装置，其特征在于，折射镜头为将极片边缘所成的像偏转90°的直角棱镜。

15.一种极片检测方法，其特征在于，所述检测方法采用如权利要求6所述的极片边缘检测装置；所述极片边缘检测装置的上位机设有图像分析单元、存储单元；所述检测方法包括：

拍摄步骤：成像组件拍摄设定区域的极片图像；

发送步骤：成像组件发送拍摄的所述极片图像至上位机；

分析步骤：包括第一判断步骤，及第二判断步骤；

所述第一判断步骤包括：上位机的图像分析单元分析所述极片图像是否清晰，若否，控制器控制调焦组件移动成像组件，并返回拍摄步骤；

若是，则进入第二判断步骤；

所述第二判断步骤包括：图像分析单元进一步判断该图像是否存在缺陷；

若是，存储该图像至所述存储单元；

若否，上位机通知控制器返回拍摄步骤进行下一幅图像拍摄。

16.如权利要求15所述的极片检测方法，其特征在于，所述控制器控制调焦组件移动成像组件，并返回拍摄步骤包括：

控制器根据图像分析单元的分析结果发送调焦指令至驱动电机；

驱动电机驱动安装座、成像组件移动；

返回拍摄步骤。

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