CN114188581B - 一种ccm阴阳极自动识别系统、方法、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种CCM阴阳极自动识别系统、方法、设备及存储介质，包括：中心轴线位于同一直线上、自上而下依次设置的摄像模块、光源模块以及工件模块，还包括与所述摄像模块连接的计算机模块，解决了现有的膜电极阴阳极检测主要依靠人工检测，导致检测效率低、准确度不高的问题，本发明通过识别系统可以快速检测膜电极阴阳极是否满足放置要求，自动化程度高，实时性好；本发明提供的识别系统结构简单、成本低，且误判率低，大大提高了后续的生产效率，具有较好的普遍适用性。

Description

一种CCM阴阳极自动识别系统、方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种CCM阴阳极自动识别系统、方法、设备及存储介质。
背景技术
燃料电池中膜电极是燃料电池发电的关键核心部件，其由质子交换膜和对称设置于质子交换膜两侧的催化层、气体扩散层组成；其中，质子交换膜及其两侧的催化层组成催化剂涂布质子交换膜(CCM)，由于CCM包含阳极喷涂面和阴极喷涂面，因此，燃料电池膜电极在组装时，需要将CCM按照正确的方向放置安装，若出现安装方向放反，可能会导致以下问题：单片电池无输出电流；单片电池抗反极性能降低；耐久性性能差；单片电池击穿，漏气；产生不良气体，比如：CO，这可能导致铂中毒；对电堆整堆产生关联影响，因此，为了避免上述异常情况的出现，在膜电极生产过程中，必须实现阴阳极在线全数检测。
但是，由于在实际生产过程中，CCM的阴、阳极喷涂面颜色相近，均接近于灰黑色，依靠人工检测的方法，准确度不高且速度较慢，即使是专业人员进行检测，也容易出现漏检和错检的情况，从而导致检测效率低以及人力的浪费。
发明内容
本发明提供一种CCM阴阳极自动识别系统、方法、设备及存储介质，解决的技术问题是，现有的膜电极阴阳极检测主要依靠人工检测，导致检测效率低、准确度不高。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种CCM阴阳极自动识别系统、方法、设备及存储介质。
第一方面，本发明提供了一种CCM阴阳极自动识别系统，所述系统包括：中心轴线位于同一直线上、自上而下依次设置的摄像模块、光源模块以及工件模块，还包括与所述摄像模块连接的计算机模块；
所述工件模块，用于放置被测物；
所述光源模块，用于产生入射光线，并将所述入射光线辐射至所述被测物的检测面，将得到的检测面的反射光线发送至所述摄像模块；
所述摄像模块，用于根据所述反射光线得到不同波长的单色光，将所述单色光转换为电子信号，并将所述电子信号发送至所述计算机模块；
所述计算机模块，用于对接收到的所述电子信号进行处理，得到对应的反射光波长，并判断所述反射光波长是否在预设的检测面波长范围内，若是，则判定被测物的阴阳极未放反，若否，则判定被测物的阴阳极放反。
在进一步的实施方案中，还包括与所述摄像模块连接的运动模块，所述运动模块用于控制所述摄像模块运行至工位。
在进一步的实施方案中，所述工件模块包括用于放置所述被测物的加料匣；
所述被测物的中心与所述工件模块的中心位于同一直线。
在进一步的实施方案中，所述光源模块包括外壳组件、发光源以及设置在所述外壳组件内的光路控制器，所述发光源以预设角度设置在所述外壳组件的凹槽内；
所述光路控制器连接所述计算机模块，所述光路控制器用于通过所述计算机模块以程控方式控制所述发光源开启和关闭，并调节所述发光源的亮度。
在进一步的实施方案中，所述摄像模块包括相机、光学工业镜头以及感光单元；
所述光学工业镜头设置在所述相机下方，用于接收所述反射光线将所述反射光线分解为不同波长的单色光，并将不同波长的单色光传递至所述感光单元；
所述感光单元，用于将单色光转换为电子信号，并将电子信号发送至所述计算机模块。
在进一步的实施方案中，所述被测物为CCM膜电极，所述CCM膜电极包括阳极喷涂面、质子交换膜以及阴极喷涂面；
所述检测面包括阳极喷涂面和阴极喷涂面。
第二方面，本发明提供了一种CCM阴阳极自动识别方法，所述方法包括以下步骤：
将光源模块产生的入射光线辐射至被测物的检测面，得到检测面的反射光线；
根据所述反射光线得到不同波长的单色光，并将所述单色光转换为电子信号；
对所述电子信号进行处理，得到对应的反射光波长，并判断所述反射光波长是否在预设的检测面波长范围内，若是，则判定被测物的阴阳极未放反，若否，则判定被测物的阴阳极放反。
在进一步的实施方案中，所述被测物为CCM膜电极，所述CCM膜电极包括阳极喷涂面、质子交换膜以及阴极喷涂面；
所述检测面包括阳极喷涂面和阴极喷涂面。
第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行实现上述方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明提供了一种CCM阴阳极自动识别系统、方法、设备及存储介质，通过所述系统，实现了对膜电极阴阳极放反在线识别的技术方案。与现有技术相比，该系统通过摄像模块、光源模块、工件模块以及计算机模块，能够检测膜电极阴阳极的反射光波长是否满足预设波长范围，从而精准快速地判断出膜电极是否出现阴阳极颠倒的情况，大大提高了生产效率和后续产品的良品率，本发明提供的识别系统误判率低、实时性好，且避免了人力资源的浪费，降低了成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种CCM阴阳极自动识别系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种CCM阴阳极自动识别方法流程示意图；
图3是本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
参考图1，本发明实施例提供了一种CCM阴阳极自动识别系统，如图1所示，该系统包括：中心轴线位于同一直线上、自上而下依次设置的摄像模块1、光源模块2以及工件模块3，还包括与所述摄像模块1连接的计算机模块。
在一个实施例中，所述工件模块包括加料匣，所述加料匣用于放置被测物，其中，所述加料匣沿z轴向上、向下运动；在本实施例中，所述被测物的中心与所述工件模块的中心位于同一直线。
在一个实施例中，所述光源模块2用于产生入射光线，并将所述入射光线辐射至所述被测物的检测面，得到反射光线，所述反射光线经所述工件模块反射至所述摄像模块。
在本实施例中，所述被测物为CCM膜电极，所述CCM膜电极包括阳极喷涂面、质子交换膜以及阴极喷涂面；其中，所述检测面包括阳极喷涂面和阴极喷涂面；需要说明的是，为了便于理解，本实施例以检测面为阴极喷涂面为例进行说明。
在一个实施例中，所述光源模块2包括外壳组件、发光源以及设置在所述外壳组件内的光路控制器，所述发光源以预设角度设置在所述外壳组件的凹槽内。
在一个实施例中，所述光路控制器连接所述计算机模块，所述光路控制器用于通过所述计算机模块以程控方式控制所述发光源开启和关闭，并调节所述发光源的亮度；在本实施例中，所述光路控制器通过RS-485接口与所述计算机模块进行连接，本实施例通过光路控制器实现了发光源的自动控制，提高了检测的便捷性。
在一个实施例中，所述外壳组件包括合金保护罩，所述发光源以预设角度设置在所述合金保护罩的凹槽内，所述预设角度优先设置为45°，即所述发光源发出的入射光线与垂直线呈45度夹角；本实施例将所述发光源嵌入光源电路板，并将所述光源电路板封装在所述外壳组件内，所述发光源与所述垂直线呈一定角度设置，以将反射光线直接摄入所述摄像模块，不仅能够避免了相邻光线相互干涉，出现亮暗不均的现象，从而提高检测的准确度，而且可以提高光源的利用率。
在一个实施例中，所述发光源为LED平行光源。
在本实施例中，所述光学工业镜头与所述工件模块之间的距离D1，所述工件模块与所述光源模块之间的距离D2根据具体实施情况设置，比如，将距离D1设置在90～450mm之间，将距离D2设置在50～300mm之间，本实施例优先将距离D1设置为255mm，将距离D2设置为220mm。
在一个实施例中，所述摄像模块1用于根据所述反射光线得到不同波长的单色光，将所述单色光转换为电子信号，并将所述电子信号发送至所述计算机模块。
在一个实施例中，所述摄像模块包括相机11、光学工业镜头12以及感光单元。
在本实施例中，所述相机与所述计算机模块通过有线或者无线网络进行连接，以实现信号通讯；在本实施例中，所述相机通过以太网连接所述计算机模块，所述相机的分辨率为0.001mm，相机帧率为120Fps。
所述光学工业镜头设置在所述相机下方，用于接收所述反射光线将所述反射光线分解为不同波长的单色光，并将不同波长的单色光传递至所述感光单元；本实施例设置的光学工业镜头具有高分辨率、结构简单、使用方便的优点，在本实施例中，所述光学工业镜头的解析度为0.001mm。
所述感光单元，用于将单色光转换为电子信号，并将电子信号发送至所述计算机模块。
在本实施例中，当所述检测面为阳极喷涂面时，所述阳极喷涂面朝向所述摄像模块；当所述检测面为阴极喷涂面时，所述阴极喷涂面朝向所述摄像模块。
在一个实施例中，所述计算机模块包括视觉处理模块，所述视觉处理模块用于对接收到的所述电子信号进行处理，得到对应的反射光波长，并判断所述反射光波长是否在预设的检测面波长范围内，若是，则判定被测物的阴阳极未放反，若否，则判定被测物的阴阳极放反。
在本实施例中，当所述检测面为阳极喷涂面时，所述阳极喷涂面朝向所述摄像模块，此时，所述计算机模块判断所述反射光波长是否在预设的阳极喷涂面波长范围内；当所述检测面为阴极喷涂面时，所述阴极喷涂面朝向所述摄像模块，此时，所述计算机模块判断所述反射光波长是否在预设的阴极喷涂面波长范围内；本实施例仅选取其中一个检测面进行检测，即可快速、精确地判断出膜电极阴阳极是否放反，简便易行，大大提高了检测效率，且实时性好。
在一个实施例中，本实施例提供的一种CCM阴阳极自动识别系统还包括：与所述摄像模块连接的运动模块，所述运动模块用于控制所述摄像模块运行至工位，本实施例采用的运动模块不仅结构简单、硬件成本低，而且能够有效固定所述摄像模块，避免滑脱掉落。
本实施例提供的系统可实现1pcs/150ms的视觉检测效率以及1pcs/3s的综合检测效率，其中，所述综合检测效率不局限于本发明；其中，所述视觉检测效率指摄像模块与计算机模块通过分析得到结果所需要的时间；综合检测效率是包括视觉检测所需时间和运动机构所需时间之和。
本实施例根据CCM膜电极阴、阳喷涂面金属含量不同、反射波长不同的原理，通过识别系统对检测面的反射光波长进行检测，并判断被测物的阴阳极是否放反，从而实现了产品在线全数检验，减少了错检、漏检的情况，防止由于阴阳极喷涂面放反导致燃料电池无法正常使用。
在一个实施例中，如图2所示，本实施例提供了一种CCM阴阳极自动识别方法，所述方法包括以下步骤：
S1.将光源模块产生的入射光线辐射至被测物的检测面，得到检测面的反射光线；
S2.根据所述反射光线得到不同波长的单色光，并将所述单色光转换为电子信号；
S3.对所述电子信号进行处理，得到对应的反射光波长，并判断所述反射光波长是否在预设的检测面波长范围内，若是，则判定被测物的阴阳极未放反，若否，则判定被测物的阴阳极放反。
在一个实施例中，所述被测物为CCM膜电极，所述CCM膜电极包括阳极喷涂面、质子交换膜以及阴极喷涂面；在本实施例中，所述检测面包括阳极喷涂面和阴极喷涂面。
需要说明的是，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
关于一种CCM阴阳极自动识别方法的具体限定可以参见上述对于一种CCM阴阳极自动识别系统的限定，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本申请所公开的实施例描述的各个模块和步骤，能够以硬件、软件或者两者结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
与现有技术相比，本实施例提供的一种CCM阴阳极自动识别方法，通过将被测物检测面的反射光波长与计算机模块中预存的检测面波长范围比较，就能准确快速地判断出该检测面是否放反，以实现对阴、阳极喷涂面的自动光学检测；本发明实施例提供的自动识别方法操作简单，准确性高，能够根据检测结果实时判断膜电极的阴阳极是否放反，以确保流入后续产线的产品良率，具有显著的经济和社会效益。
图3是本发明实施例提供的一种计算机设备，包括存储器、处理器和收发器，它们之间通过总线连接；存储器用于存储一组计算机程序指令和数据，并可以将存储的数据传输给处理器，处理器可以执行存储器存储的程序指令，以执行上述方法的步骤。
其中，存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者；处理器可以是中央处理器、微处理器、特定应用集成电路、可编程逻辑器件或其组合。通过示例性但不是限制性说明，上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件、现场可编程逻辑门阵列、通用阵列逻辑或其任意组合。
另外，存储器可以是物理上独立的单元，也可以与处理器集成在一起。
本领域普通技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有相同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例提供的一种CCM阴阳极自动识别系统、方法、设备及存储介质，其一种CCM阴阳极自动识别系统利用自上而下依次设置的摄像模块、光源模块以及工件模块对膜电极的检测面进行检测，还通过与所述摄像模块连接的计算机模块，将被测物检测面的反射光波长与预设的检测面波长范围进行比较，从而快速检测膜电极的阴阳极是否满足放置要求，大大提高了检测效率；本发明实施例提供的识别系统具有误判率低、安全性高的特点。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如SSD)等。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种CCM阴阳极自动识别系统，其特征在于，包括：中心轴线位于同一直线上、自上而下依次设置的摄像模块、光源模块以及工件模块，还包括与所述摄像模块连接的计算机模块；
所述工件模块，用于放置被测物；
所述光源模块，用于产生入射光线，并将所述入射光线辐射至所述被测物的检测面，将得到的检测面的反射光线发送至所述摄像模块；
所述摄像模块，用于根据所述反射光线得到不同波长的单色光，将所述单色光转换为电子信号，并将所述电子信号发送至所述计算机模块；
所述计算机模块，用于对接收到的所述电子信号进行处理，得到对应的反射光波长，并判断所述反射光波长是否在预设的检测面波长范围内，若是，则判定被测物的阴阳极未放反，若否，则判定被测物的阴阳极放反；其中，所述检测面包括阳极喷涂面和阴极喷涂面；当所述检测面为阳极喷涂面时，所述阳极喷涂面朝向所述摄像模块，此时，所述计算机模块判断所述反射光波长是否在预设的阳极喷涂面波长范围内；当所述检测面为阴极喷涂面时，所述阴极喷涂面朝向所述摄像模块，此时，所述计算机模块判断所述反射光波长是否在预设的阴极喷涂面波长范围内；
所述光源模块包括外壳组件、发光源以及设置在所述外壳组件内的光路控制器，所述外壳组件包括合金保护罩，所述发光源以预设角度设置在所述合金保护罩的凹槽内，所述预设角度为45°，即所述发光源发出的入射光线与垂直线呈45度夹角；所述发光源嵌入光源电路板，并将所述光源电路板封装在所述外壳组件内；
所述光路控制器连接所述计算机模块，所述光路控制器用于通过所述计算机模块以程控方式控制所述发光源开启和关闭，并调节所述发光源的亮度。
2.如权利要求1所述的一种CCM阴阳极自动识别系统，其特征在于：还包括与所述摄像模块连接的运动模块，所述运动模块用于控制所述摄像模块运行至工位。
3.如权利要求1所述的一种CCM阴阳极自动识别系统，其特征在于：所述工件模块包括用于放置所述被测物的加料匣；
所述被测物的中心与所述工件模块的中心位于同一直线。
4.如权利要求1所述的一种CCM阴阳极自动识别系统，其特征在于：所述摄像模块包括相机、光学工业镜头以及感光单元；
所述光学工业镜头设置在所述相机下方，用于接收所述反射光线将所述反射光线分解为不同波长的单色光，并将不同波长的单色光传递至所述感光单元；
所述感光单元，用于将单色光转换为电子信号，并将电子信号发送至所述计算机模块。
5.如权利要求1所述的一种CCM阴阳极自动识别系统，其特征在于：所述被测物为CCM膜电极，所述CCM膜电极包括阳极喷涂面、质子交换膜以及阴极喷涂面。
6.一种CCM阴阳极自动识别方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的一种CCM阴阳极自动识别系统，所述方法包括以下步骤：
将光源模块产生的入射光线辐射至被测物的检测面，得到检测面的反射光线；
根据所述反射光线得到不同波长的单色光，并将所述单色光转换为电子信号；
对所述电子信号进行处理，得到对应的反射光波长，并判断所述反射光波长是否在预设的检测面波长范围内，若是，则判定被测物的阴阳极未放反，若否，则判定被测物的阴阳极放反。
7.如权利要求6所述的一种CCM阴阳极自动识别方法，其特征在于：所述被测物为CCM膜电极，所述CCM膜电极包括阳极喷涂面、质子交换膜以及阴极喷涂面。
8.一种计算机设备，其特征在于：包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行如权利要求6、7中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被运行时，实现如权利要求6、7任一项所述的方法。
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