CN113924675B - 电池的检查装置和电池的检查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为了设为能够在短时间内正确地检查电极的位置偏移而提供了如下的检查方法和使得能够进行所涉及的检查的装置,对于在电池内部大致平行地容纳的多个板状电极的位置,所述检查方法包括如下工序:1)使用被配置为能够对于该板状电极延伸的方向照射X射线的X射线源和对来自该X射线源的X射线进行受光的受光器以及还有能够使该X射线源和电极的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位的部件,来在使X射线源和电极的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位的同时对所有的所述多个容纳的电极实质上连续地进行拍摄;2)针对所拍摄的每个电极从所述实质上连续地拍摄的图像中选择投影宽度最小的图像;3)基于该选择的图像数据针对各电极运算电极在电池内部的位置;以及4)基于该运算的结果判断电池良好与否。
Description
技术领域
本发明涉及使用X射线检查电池内部的检查装置和检查方法,特别是涉及适合于在电池容器内成为正极和负极被呈层状地交替配置的堆叠型电池的检查的电池检查装置和检查方法。
背景技术
近年来,由于便携式电话等的机器的发展、电动汽车的实用化,对锂离子电池等的二次电池的需求扩大。锂离子电池的正极板和负极板是平板状的,在负极板使用有能够进行锂的吸藏和放出的碳质材料等,并且在正极板使用有LiCoO2等的过渡金属和锂的复合氧化物。而且在设为还使隔膜(separator)介于两个电极之间地堆积若干层而成的层叠构造(以下有时称为“堆叠型”)的状态下与电解液共同收纳于壳体。
在这种锂离子电池中,当正极板的位置偏移、正极板的侧端边缘与负极板的侧端边缘相比超出到外侧时,在使用电池当中存在如下情况:在超出到外侧的正极板有金属锂析出,电极间短路并起火。因此,保持正极板的侧端边缘与负极板的侧端边缘相比总是进入到内侧的位置关系在安全上是重要的。于是,设想万一在电池的制造工序中产生电极的位置偏移,在电极被封入到容器内之后,进行利用X射线透视的是否发生电极的位置偏移的检查。
作为使用X射线的对电极的位置偏移进行计测的检查,如在专利文献1和2中记载的那样,提出了将X射线与电极平行地照射到电池的角部来进行检查的方法。然而,由于X射线是从射线源的一点呈放射状地照射的,因此需要按每枚电极来使X射线的放射轴与电极成为平行地对电池进行位置决定。因此在检查时成为非常需要时间。另外,例如在由于电池的制造工序中的不妥当使得在将电极收纳于容器时电极的前端部分接触到容器等而使电极的前端存在较大弯曲的情况下,在对前端部分的位置(坐标)进行计测时前端部分从设想的观察区域偏离,变成在从该观察区域偏离的位置作为电极的前端坐标进行检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2016-109654号公报
专利文献2:特开2012-164620号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明鉴于上述的问题而目的在于提供能够以短时间正确地检查电极的位置偏移的电池检查装置和电池检查方法。
用于解决问题的方案
解决上述问题的本发明的电池检查装置是对在电池内部具有大致平行地容纳的多个板状电极的电池的所述电极的位置偏移进行检查的电池检查装置,其特征在于具备:X射线源;对来自该X射线源的X射线进行受光的受光器;以及使所述电池和所述X射线源的相对位置在相对于所述电极延伸的方向垂直的方向上移位的移位部件;判断部件,其获取所述受光器的图像信息和所述移位部件的位置信息,基于该图像信息和位置信息运算所述电极的位置,由此判定良好与否,其中基于所述图像信息和位置信息的运算针对每个板状电极从所拍摄的图像中选择投影宽度最小的图像,根据该选择图像数据检测电极的位置偏移。
即是如下的电池检查装置,所述电池检查装置至少具备:X射线源;能够实质上连续地对来自该X射线源的X射线进行受光的受光器;以及使在电池内部包括大致平行地容纳的多个板状电极的电池和所述X射线源的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位的移位部件;判断部件,其获取来自所述受光器的图像信息和所述移位部件的位置信息,并且基于该图像信息和位置信息进行运算并判定电池良好与否,其中基于所述图像信息和位置信息的运算包括:针对每个板状电极从所拍摄的图像中选择投影宽度最小的图像的步骤;根据该选择的图像的数据运算电极的位置的步骤。
另外,解决上述问题的本发明的电池检查方法是对在电池内部大致平行地容纳的多个板状电极的位置进行检查的电池检查方法,其包括如下工序:
1)使用被配置为能够对于该板状电极延伸的方向照射X射线的X射线源和对来自该X射线源的X射线进行受光的受光器以及还有能够使该X射线源和电极的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位的部件,来在使X射线源和电极的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位的同时对所有的所述多个容纳的电极实质上连续地进行拍摄;
2)针对所拍摄的每个电极从所述实质上连续地拍摄的图像中选择投影宽度最小的图像;
3)基于该选择的图像的图像数据针对各电极运算电极在电池内部的位置;以及
4)基于该运算的结果判断电池良好与否。
另外,提出了多种改良的方式。
发明效果
根据本发明,能够以短时间检查电极的位置偏移。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的电池检查装置的结构的示意图。
图1a是表示在X射线照射器1(a)内部进行的测定方式的示例的示意图。
图1b是示出X射线照射器1(a)~1(h)中X射线对于电池角部的照射方向的示例的示意图。
图2是堆叠型锂离子电池的基本结构的概念图。
图3是表示照射区域内电极位置和亮度峰值的关系的示意图。
图4是示出电池的良品/不良品判定工序的示例的流程图。
图5是负极板末端的亮度轮廓的示意图。
图6是负极板末端的亮度直方图的示意图。
图7是用于说明选择负极板与X射线成为平行的图像的步骤的示意图。
具体实施方式
以下,关于本发明,将应用于堆叠型锂离子电池的电极位置的检查的情况设为示例,在参照附图的同时进行说明。但是,以下说明的具体示例是对本发明的一个实施方式进行例示、说明的示例,本发明并非是限定于所涉及的具体示例而解释的发明。当然,只要不脱离本发明的主旨,能够改变以下所说明的具体示例来进行实施。
首先说明堆叠型锂离子电池的基本结构。图2示出提取出锂离子电池(以下,有时简单称为“电池”)的主要部分的概念图。图2(a)是从侧面观看电池的侧面图,图2(b)是电池的A-A’截面图。另外,图2(c)是放大A-A’截面图的一部分的放大截面图。如图2(a)~图2(c)所示,电池可以是例如如下的电池:大约140×85mm的正极板14与比该正极板在纵横向上分别大数mm的负极板15交替地层叠,一层大约为0.3mm,整体上具有大约3mm的厚度。在正极板14和负极板15之间夹入有薄树脂制成的隔膜(未图示),电极(设为正极板14和负极板15的总称)的全体被收纳于铝壳体等的电池壳体13,正极板和负极板(电极)的间隙被由电解液(未图示)填充。另外,在各正极板连接有正极引线16,正极引线16被捆扎成一根并抽出到外部。负极板15也同样,在各负极板连接有负极引线17,该负极引线17被捆扎成一根并抽出到外部。
在这样的锂离子电池中,当正极板14与负极板15相比其边缘存在于外侧时,在重复充放电进行使用当中,有时在正极板14的与负极板15相比存在于外侧的部分析出金属锂而使电极间短路并起火。因此,为了安全使得保持正极板14和负极板15的位置关系而不产生偏移是重要的。然而,完成的电池由于成为电极被封入到通常使用金属的壳体的内部,因此在电极被封入之后不能通过目视确认电极的位置。因此,成为在电极封入之后利用放射线进行透视并进行电极位置偏移的检查。
本发明是检查如前述的堆叠型锂离子电池那样在电池内部大致平行地容纳的多个板状电极的电池检查方法。在此,大致平行意指未必需要板状电极是严格平行地容纳的,意指接近平行的情况以及是平行的情况。如后述那样,虽然本发明的检查方法即使板状电极并非被严格平行地容纳也能够有效地进行检查,但是在使伴随充放电的化学反应发生场所无偏离方面优选的是使板状电极被平行地容纳。另外,板状电极是平板状的在生产性、电池体积效率的点上是优选的。另外,如在图2(a)看到的那样,该板状电极作为从侧面投影的形状是矩形(优选地,长方形或正方形)在提高作为电池使用时的体积效率方面是优选的。
在本发明的电池检查方法中,使用X射线源和对来自该X射线源的X射线进行受光的受光器。作为能够使用的X射线源没有特别的限制。另外,能够使用公知的X射线源。举例来说,作为X射线源,优选地使用作为X射线束发散点的X射线焦点的大小为50μm以下的微聚焦X射线管。虽然X射线管的管电压没有特别的限制,但是由于堆叠型锂离子电池的厚度大的情况较多,因此为使X射线透过管电压高比较好,优选地使用100kV以上的管电压。
另外,作为受光器,只要能够进行在时间意义上实质上连续的拍摄就没有特别的限制。在此,能够实质上连续地摄像的意思如后述那样意指关于各个电极和X射线源在使相对位置移位而进行摄像时与相对位置的移位速度比较拍摄(即图像数据的获取)的频度足够大。即,在将受光器的像素尺寸设为P(mm)、将拍摄的放大率(FOD/FDD。参照图1(a))设为M、将相对移位速度设为vt(mm/秒)时,与拍摄频度Ct(1/秒)间的关系至少满足Ct≥M×vt/P的关系,优选地满足Ct≥2×M×vt/P,更优选地满足Ct≥3×M×vt/P,特别优选地满足Ct≥5×M×vt/P的关系。虽然Ct/(M×vt/P)越大越是优选,但是若使得其过大则与所得到的测定精度相比也只是运算处理变得繁重,因此作为其上限设为10左右是实用的。
进一步地,也可以是电极的投影像实质上连续地变化而能够拍摄。投影像实质上连续地变化意指当各个电极和X射线源焦点的相对位置移位而进行拍摄时使相对位置为正切的角度足够小。也就是,当将电极的投影像的移位量设为δx(mm)、将朝向移位点的X射线照射角度设为θ、将X射线管焦点和X射线受光器表面间的距离设为FFD (Focus toDetecter Distance,焦点到检测器距离)时,只要正切tanθ=δx/FDD的每次拍摄的θ间隔为5度以下就足够。作为与拍摄频度Ct的关系,为Ct≥M×vt/δx。
作为受光器,虽然通用的二维X射线检测器即可,但是当考虑到还为了利用于工业用途而能够实现高可靠性、即使检测器的外周部也精度良好地进行检测的精度方面时,优选地使用间接转换方式的FPD(Flat Panel Detector,平坦面板检测器)。间接转换方式的FPD与直接转换方式的检测器相比没有可使用温度等的制约,机械强度也优良。因此,间接转换方式的X射线检测器操作性优良。进一步地,间接转换方式的FPD优选地具备隔室式闪烁体。在间接转换方式的FPD中,为了将放射线转换成可见光,使用闪烁体面板。闪烁体面板包括碘化铯(CsI)等X射线荧光体,对应于所放射的X射线,X射线荧光体发光出可见光,利用TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶体管)、CCD(Charge-Coupled Device,电荷耦合器件)将该发光转换成电信号,由此将X射线信息转换成数字图像信息。然而,在间接转换方式的FPD中,当X射线荧光体发光时,由于因荧光体自身使可见光散射等原因,图像的鲜锐性容易降低。另一方面,采用隔室式闪烁体的FPD由于荧光体填充于被由隔壁间隔开的隔室内,因此成为能够抑制可见光的散射的影响。其结果是,具备隔室式闪烁体的FPD鲜锐度高,可以以高精度检测出锂离子电池的电极的末端位置、缺陷位置。从可以容易地形成大面积且高鲜锐的隔室式闪烁体这点来看更优选的是使用含有玻璃粉末的感光性涂胶通过光刻加工以玻璃为主成分的隔壁而制作成的隔室式闪烁体。
虽然X射线检测器的光受光元件的像素尺寸不被特别地限定,但是优选一边为20~300μm,最优选50~150μm。在像素尺寸不足20μm的情况下,存在直至检测到不贡献于电极的形变、缺陷的微小杂质而将良品错误判断为不良品的可能性。另外,在这样的像素尺寸下,图像数据变得庞大,存在信号读出、图像处理所要求的时间变长的倾向。另一方面,在像素尺寸超过300μm的情况下,存在不能充分检测出电极位置的可能性。
关于X射线检测器,以在隔着传送面与X射线源相对的位置X射线束的中心轴与检测器中央一致的方式、还以照射轴成为垂直于检测器面的方式进行设置是一般且还优选的形式。此外,作为X射线管焦点与X射线检测器表面间的距离FDD(Focus to DetecterDistance,焦点到检测器距离)同X射线管焦点与锂离子电池的距离FOD(Focus to ObjectDistance,焦点到物体距离)的比的放大率M(FOD/FDD)优选为3倍以上。另外,X射线管和X射线检测器优选地以FDD保持一定间隔的方式进行配置。
另外,在本发明的检查方法中,使用能够使X射线源与电极的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位的部件。即,如果进行从一方看到另一方时的移位向量中在相对于板状电极延伸的方向(即板状电极的最宽阔面扩展的方向)垂直的方向上具有向量的移位,则能够从侧方或者上方或下方观测到所有的板状电极。最典型的移位是在各板状电极被以最宽阔面正对于其它电极而排列并容纳(因此以该面大致平行的状态容纳于电池内部)时朝向相对于该面的法线方向的移位。
在此,虽然作为进行移位的部件没有特别的限制,但是可列举使电池移动的运送器等传送部件、使安装于台架等的X射线源和受光器移动的移动部件、或者使用这两者的情况。
接着,作为最典型的示例,列举一边利用运送器传送电池一边从电池上方照射X射线并检查电池的方法,在参照图的同时说明本发明。此外,在此为了使说明简单,提出如下的情况来进行说明:电池的传送方向与大致平行地容纳于电池的板状电极的最宽阔面的法线方向一致,X射线源和受光器的距离(FDD)贯穿测定期间之中是固定的。此外,将容易理解的是,即使电池的传送方向与大致平行地容纳于电池的板状电极的最宽阔面的法线方向稍微偏移,只要知道其方向就能够在运算处理中进行修正。X射线源和受光器间的距离当然也如此。
在图1中揭示的示例中X射线检查装置1具备框体2。框体2被排入到具备用于传送电池的在单轴方向上移动的移动机构的传送装置7。传送装置7能够设为电池生产设备的一部分,在这种情况下,还是X射线检查装置1的一部分,是具备将所载置的电池8在规定的移动方向上传送的传送面的传送机构。此外,为了使传送装置不被拍入到透过X射线图像,优选使用传送装置的传送面的短边(换言之,传送面的宽度)的长度同电池8的与传送面的接触面的该宽度方向的长度相比更短的传送装置。在框体2具备运入有电池8的运入口3和运出有电池8的运出口部4。传送装置7通过运入口3、运出口4贯通框体2。为了作业者的安全,框体2、运入口3、运出口4在内壁具备由铅、不锈钢等能够遮蔽X射线的金属制成的遮蔽壁,在运入口3、运出口4的开口部通常具备防止X射线向外部泄漏的橡胶制成的遮蔽罩。在传送装置7的上方设置有引导构件6,引导构件6以使电池8被在传送装置7上的宽度方向的中央位置处进行传送的方式进行引导。引导构件6以在宽度方向上隔着电池8的方式按左右设置一对合计4根。引导构件6是X射线透过率高的材质,与传送路径同样地以从开口部3到开口部4贯通的方式连续地设置。为了使电池8在传送中不翻倒,在传送装置7设置有固定引导件5,以电极相对于传送方向成直角的方式将电池8载置于传送机构的规定位置。
图1a是示意性地示出图1所示的X射线检测器1(a)的内部的图。图是从斜上方看去的图。是说明在框体2内传送的电池8和照射X射线束的X射线管(X射线源9)与将透过检查对象的电池的X射线作为透过图像以二维进行检测的X射线检测器12(受光器)的位置关系的图。此外,未图示向X射线管供给高电压电力的高压发生器、控制管电压/管电流的X射线控制器等附带设备。由于X射线束通常是放射状地照射的,因此X射线所照射的空间通常成为圆锥状。由于呈放射状地进行照射,因此靠近X射线管的物质在X射线检测器12中被拍摄为较大的像,远离的物质在X射线检测器12中被拍摄为较小的像。因此,如果使被测定物为相同的形状,则能够根据像的大小获知被测定物的进行测定的位置与X射线源的距离。另外,从X射线检测器12输出的信号(图像信息)被发送到对信号进行处理的图像处理装置,由数据处理部(未图示)处理并进行良好与否判定。信号处理部、数据处理部能够收纳于框体2的内部。
另外,如图1a所示,如果以经X射线的照射区域照射板状电极组的角部的方式配置X射线源,则成为每个板状电极被拍摄为前部细小的像,所拍摄的图像的前端示出电极的角。能够利用所拍摄的像中的角的位置来获知角在电池内的位置。X射线照射区域的中心轴10与电极的上边所成的角度α(此外,由于电极的上边与电池的上表面通常大致平行,因此为了方便能够利用X射线照射区域的中心轴11与电池的上表面所成的角度来代替使用)优选为由于容易获得良好的测定精度而是10~60˚(参照图1a)。另外,并非只是一个角部,通过进一步照射电池8的四个角部Cr1~Cr4且还进一步优选地针对同一角部从相反方向照射(在图1a的示例下,从下侧朝向上侧照射),从而如果预先知道电极的尺寸信息,则能够获得关于各电极在电池内的存在位置的信息(在电池内的绝对位置信息或板状电极的相互的位置关系信息)。图1b示出从侧面查看电池8在X射线检测器1(a)~1(h)中X射线所照射的角部和照射方向(图1b中,a~h)的示例。此外,从测定精度的观点看应当以不拍摄到传送装置、电池端子的部分的方式配置X射线源9和X射线检测器12。对于一个角,能够通过从两个方向进行X射线的照射来以高精度获得位置信息。
拍摄是针对容纳于电池的多个电极的全体实质上连续地进行的。通过利用传送装置7传送电池8从而成为使板状电极的全体通过X射线的照射区域,另外,能够通过实质上连续地进行拍摄来为图像解析获得充分的信息。
接着,说明所拍摄的图像的处理和运算工序以及电池良好与否的判断工序。图像处理、运算是使用电子计算机进行的。该电子计算机也可以兼有传送装置7、X射线源9的控制装置。
如前述那样,板状电极组被由传送装置7传送而由此进入来自X射线源9的X射线的照射区域。此时,最先进入的电极被识别为最先观测到的像。虽然伴随电池的传送像的位置移动,但是如果知道传送速度则能够追踪像和电极的对应关系。另外,当将电池内的电极的数目设为n时,成为能够在最先的电极进入X射线照射区域直到最后的电极从X射线照射区域离开的期间中针对n个电极的每个获得进入X射线照射区域(确切地,能够由X射线检测器12检查/拍摄的范围)还有直到离开X射线的照射区域的图像信息。
接着,说明在各拍摄的电极中从所拍摄的图像中选择投影宽度最小的图像。由于X射线从射线源呈放射状地照射,因此在刚进入照射区域的状态下成为在电极的最宽阔面照射有较多的X射线。因此,朝向所涉及的面的总照射量越多该电极的像的宽度越是变大。作为所拍摄的图像,成为从像的与电极的角部对应的位置起的扩展得较大的像(图3,19-a)。伴随着电极的移动,由于随着接近照射区域的中央部,朝向电极的最宽阔面的总照射量减小,因此像的扩展逐渐变小,当照在电极的X射线与电极的最宽阔面成为平行时,理想地成为X射线只照射板状电极的端面,因此可获得为从像的与电极的角部对应的位置起的扩展得最小的像,也就是投影宽度最小的图像(图3,19-b)。
虽然多个板状电极理想地是最宽阔面平行地容纳的,但是实际上也有时是以稍微从平行偏移的状态容纳的,因此不限于所有电极中在X射线检测器12的同一位置处拍摄的图像成为投影宽度最小的图像。于是,能够通过从针对各电极拍摄的图像中选出投影宽度最小的图像来提取为照在电极的X射线与电极的最宽阔面成为最接近平行的状态时的图像。例如能够利用图像前端部的角度或图像的与图像前端部分离一定距离的位置处的宽度来得知投影宽度为最小。此外,由于实质上连续地拍摄,因此能够确实地针对n个电极的每个进行图像的提取。另外,拍摄的频度越是多,越能多地提取照在电极的X射线与电极的最宽阔面的平行度高的图像,测定的精度变高。
在所提取的图像中,如果已知板状电极的厚度,则由于成为图像的宽度表示距X射线源的距离,因此如果与拍摄时间点的信息匹配地进行运算,则能够确定电极的端面的位置。另外,在针对电极组的角部进行X射线照射的情况下,成为图像的前端位置给出电极的角的位置,并成为图像的宽度给出与电极端面有关的位置信息。另外,通过参照从邻接电极获得的数据,从而能够掌握各电极的位置关系。此外,在此,合期望的是朝向角部的照射在透过针对板状电极的角部构成角的两条边的方向上进行(参照图1a)。
而且,在判断工序中,参照与所得到的电极的位置有关的信息和规格(符合与否基准)来进行符合与否判定,将结果输出到显示装置和/或控制装置系统。
以下,进一步详细说明该示例。
图4是示出测定流程的一个示例的流程图。在步骤S01中当通过传送装置将电池运入到X射线检查装置时,在步骤S02中,在测定对象的电池进入X射线的照射区域并从照射区域行进离开为止的期间中,针对所有电极(电极个数设为n)获取多个(N个)X射线透过图像。在此,保存在存储器的N个透过X射线图像按拍摄顺序设为I(k)(k=1,2,…,N)。X射线透过图像是利用X射线检测器13将X射线的透过强度作为亮度值以二维方式输出的图像。X射线的透过强度较强的位置被检测为亮度值高(发亮),相反X射线的透过强度较弱的位置被检测为亮度值低(发暗)。
在步骤S03中,按每一编号读出所保存的X射线透过图像I(k),从所读入的X射线透过图像获取负极板的亮度轮廓。在图5中示出在处于电极进入X射线的照射区域的时间点的X射线透过图像和负极板末端附近的亮度轮廓。当针对电极的排列方向获取负极板末端附近的亮度,表示为将亮度值设为纵轴、电极排列方向设为横轴的图时,将亮度轮廓获得为具有多个极大、极小的波形那样的形状20。极小值的位置示出负极板的位置。如前述那样,虽然由于电池移动亮度峰值的位置变化,但是因为电池的移动速度是已知的,因此能够使各透过图像中的亮度峰值归属于各电极。针对所有的X射线透过图像获取亮度轮廓,在步骤S04中,根据所获取的负极板亮度轮廓求出与负极板对应的极小值的个数(L)。在步骤S05中,将在步骤S04中求出的极小值的个数(L)与电极的个数n比较,比较L和n是否一致,即最小值的个数(L)与负极板的个数是否为相同数目,在不一致的情况下,由于是电极成为外观上不足或过剩的状态,例如电极一体化的状态或剥离的状态,因此判定为不良品。在一致的情况下进入下一步骤。
步骤S06~S11是关注于各个电极并针对各电极选择成为与X射线平行(或大致平行)的图像的步骤。如图5所示,当关注于一个电极时,虽然在X射线透过图像中从进入X射线的照射区域到离开为止峰值的形状变化,但是首先在步骤S06中在从各图像提取的该电极的X射线透过图像中将ROI(Region of Interest,感兴趣区)设定于末端部分(峰值的前端的区域),获得该部分中的亮度的直方图。该ROI以不包括来自邻接电极的峰值的方式决定高度和宽度(参照图6和图7所示的长方形)。只要运算上不出现障碍ROI的面积是任意的。此外,虽然获得映照有设为运算对象的图像的拍摄图像个数的量的峰值的像,但是ROI的高度和宽度在设为运算对象的电极下相同是由于运算变得简便而合期望的。另一方面,可以还考虑与所拍摄的图像中的邻接的电极的像的重复关系等来按每一设为运算对象的电极进行改变。另外,应当以峰值的顶点在ROI中的位置成为相同位置(当参照图7说明时,使亮度峰值的顶点位于示出ROI的长方形的上边的中点之下并且将距上边的距离设为固定)的方式进行设定。在此,亮度的直方图是指将亮度值设为横轴、将示出该亮度值的像素的数量设为纵轴的图。图6示出亮度直方图的示例。在X射线与电极不平行的情况下,如图6的左图所示亮度低的、即其中X射线被电极衰减而到达检测器的像素数变多,亮度高的、即其中X射线几乎未被电极遮挡而到达检测器的像素数变少。随着电极和X射线接近平行状态,亮度低的像素数变小(从图6的左图到中间图),在平行或接近于平行的状态下(图6的右图)亮度低的像素数变成最小,另一方面亮度高的像素数变成最多。在步骤S07中,根据亮度直方图计算平均亮度MkL、亮度的标准差σkL、亮度的中心值CkL((最大亮度值+最小亮度值)÷2)、亮度分布上的偏度的绝对值│SkL│。在图6的亮度直方图中图示了平均亮度、标准差、亮度的中心值。在步骤S08中,求出将标准差σkL、亮度的中心CkL按平均亮度标准化得到的σ'kL(=σkL/MkL)、标准化中心值C'kL(=CkL/MkL),在步骤S09中计算按PkL=│SkL│×C'kL/(σ'kL)4 定义的平行度。
在步骤S10中,比较从拍摄有设为对象的负极板的图像求出的平行度PkL,示出最高平行度PkL的X 射线透过图像成为设为对象的负极板与X射线处于最接近平行的状态的图像(IL''-para)。例如,在拍摄有某个负极板的X射线透过图像为14个的情况下,X射线透过图像(I(1)~I(14))的平行度PkL的值与X射线透过图像的关系成为如图7那样。在这种情况下,I(8)是该负极板与X射线处于最接近平行状态的图像(IL''-para)。
针对所有负极板进行这种处理,求出与各负极板对应的IL''-para。
接着,使用与各负极板对应地提取的图像IL''-para求出负极板和正极板的位置关系。
在步骤S12中,利用适当的亮度对图像IL''-para进行二值化处理,通过模式识别提取正极板14的轮廓线、负极板15的轮廓线。所得到的轮廓线的末端部分(末端部分对应于电极的角部)的坐标(顺带地,在亮度轮廓下为与极小值、极大值对应的部分)在正极板的情况下求出为(XCL'',YCL''),在负极板的情况下求出为(XAL'',YAL'')。此时,以将X设为电极排列的方向、Y为与电极排列的朝向垂直的方向而电极末端成为较大数值的方式对图像进行坐标变换是简便的。关于各电极针对所求出的图像IL''-para进行这种处理(步骤S12~S13),在所有电极都结束了的情况下进入步骤S14。
在步骤S14中,求出邻接的正负极板的末端坐标之间的距离DX0L''=│XAL''-XCL''│、DX1L''=│XA(L''+1)-XCL''│、DY0L''=YAL''-YCL''、DY1L''=YA(L''+1)-YCL''。在步骤S15中,对于每个电极的良好与否判定,将X方向、Y方向的偏移容许量分别设为ΔX、∆Y(ΔX和∆Y是正实数),在0<DX0L'' <ΔX且0<X1L''<ΔX且0<DY0L''<∆Y且0<DY1L''<∆Y时关于负极板L''以及邻接的正极板设为良品,将其它情况设为不良品。当并非为不良品判定时,针对设为测定对象的一个电池的角部判定为良品。对于其它三个位置的角部也同样地进行求取,当所有四个角部被判定为良品时,综合判定为良品。
(产业上的利用可能性)
根据本发明,由于在使电池在垂直于层叠面的方向上移动的同时获取X射线透过图像,因此能够获取以各种各样的X射线照射角度拍摄的电极的多个X射线图像,另外,针对各电极,根据运算从所获取的多个图像中求出成为与X射线平行的图像,由此即使是电极的前端稍微弯曲的情况下也不需要以每一电极成为与X射线平行的方式来决定位置,能够在短时间内检查高容量堆叠型电池的电极位置偏移。
符号说明
1、1(a)~1(h) X射线检查装置;2 框体;3 运入口;4 运出口;5 固定引导件;6 引导构件;7 传送装置;8 电池;9 X射线源;10 X射线光轴;11 X射线;12 X射线检测器;13 电池壳体;14 正极板;15 负极板;16 正极端子的引线;17 负极端子的引线;18、18-a、18-b、18-c 电极;19、19-a、19-b、19-c X射线透过像;20 电极末端部的亮度轮廓;21-a、21-b 来自于负极板的X射线透过像;22-a 来自于正极板的X射线透过像;a~h X射线的照射方向。
Claims (12)
1.一种电池检查装置,其对在电池内部具有平行地容纳的多个板状电极的电池的所述电极的位置偏移进行检查,所述电池检查装置特征在于,具备:X射线源;受光器,其对来自该X射线源的X射线进行受光;以及移位部件,其使所述电池和所述X射线源的相对位置在相对于所述电极延伸的方向垂直的方向上移位;判断部件,其获取所述受光器的图像信息和所述移位部件的位置信息,基于该图像信息和位置信息运算所述电极的位置,由此判定良好与否,其中基于所述图像信息和位置信息的运算针对每个板状电极从所拍摄的图像中选择投影宽度最小的图像,根据该选择图像数据检测电极的位置偏移。
2.一种电池检查装置,其至少具备:X射线源;受光器,其能够实质上连续地对来自该X射线源的X射线进行受光;以及移位部件,其使在电池内部包括平行地容纳的多个板状电极的电池和所述X射线源的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位;判断部件,其获取来自所述受光器的图像信息和所述移位部件的位置信息,并且基于该图像信息和位置信息进行运算并判定电池良好与否,其中基于所述图像信息和位置信息的运算针对每个板状电极包括从所拍摄的图像中选择投影宽度最小的图像的步骤以及根据该选择的图像的数据运算电极的位置的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的电池检查装置,其特征在于,所述X射线源被配置为能够在透过对于板状电极的角部而言构成角的两条边的方向上照射X射线。
4.根据权利要求1或2中的任何一项所述的电池检查装置,其中所述移位部件是传送电池的传送装置。
5.根据权利要求1或2中的任何一项所述的电池检查装置,其中所述受光器是间接转换方式的X射线检测器。
6.根据权利要求5所述的电池检查装置,其中所述间接转换方式的X射线检测器具备隔室式闪烁体。
7.一种电池检查方法,其对在电池内部平行地容纳的多个板状电极的位置进行检查,所述电池检查方法包括如下工序:
1)使用被配置为能够对于该板状电极延伸的方向照射X射线的X射线源和对来自该X射线源的X射线进行受光的受光器还有能够使该X射线源和电极的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位的部件,来在使X射线源和电极的相对位置在相对于该板状电极延伸的方向垂直的方向上移位的同时对所有的所述多个容纳的电极实质上连续地进行拍摄;
2)针对所拍摄的每个电极从所述实质上连续地拍摄的图像中选择投影宽度最小的图像;
3)基于该选择的图像的图像数据针对各电极运算电极在电池内部的位置;以及
4)基于该运算的结果判断电池良好与否。
8.根据权利要求7所述的电池检查方法,其特征在于,在透过对于板状电极的角部而言构成角的两条边的方向上照射X射线来进行X射线的照射和拍摄,在各角部中进行所述2)的工序和所述3)的工序。
9.根据权利要求7或8所述的电池检查方法,其特征在于,所述4)的工序根据从所述选择的图像求出电极的正极和负极的端部的相对的位置偏移来进行良好与否的判断。
10.根据权利要求7或8所述的电池检查方法,其特征在于,所述4)的工序根据求出电极的空间位置来进行良好与否的判断。
11.根据权利要求7或8所述的电池检查方法,其中所述受光器是间接转换方式的X射线检测器。
12.根据权利要求11所述的电池检查方法,其中所述间接转换方式的X射线检测器具备隔室式闪烁体。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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