CN114549531B - 一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统及方法，包括视觉检测系统、计算系统和纠偏系统；视觉检测系统通过采集卷绕过程中，阴极极片内侧、外侧及阳极极片的外侧的图像数据，获取各极片涂膜边缘及隔膜边缘的位置坐标，并发送至计算系统，计算系统通过计算得到阴极极片边缘相对于阳极极片边缘的OH值及目标基准值，并将数据发送至纠偏系统，纠偏系统通过保证OH值及目标基准值相等来确保阴极极片与阳极极片两侧的OH值相等，从而实现锂电池卷绕过程中的对中纠偏。本发明通过集实时采图、计算及纠偏于一体的闭环控制系统，规避了Overhang超规格范围的风险，保证锂电池的生产质量与安全。

Description

一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统及方法
技术领域
本申请实施例涉及锂电池生产领域，特别是涉及一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统及方法。
背景技术
如今，锂电池与人们的生活密切相关，在诸如通讯、汽车、医疗、家居、安防等生产生活领域发挥着不可替代的作用。锂电池的生产工艺流程较长，其生产过程大致可划分为前段工序（极片制造）、中段工序（电芯合成）、后段工序（化成封装）。
卷绕，是锂电池中段工序中极为重要的一环，在锂电池生产的卷绕工序中，隔膜的作用是使电池的正、负极分隔开来，为达到阻隔绝缘的目的，防止两极接触而短路，隔膜相对于正负极必须有Overhang，阳极极片相对于阴极极片也存在Overhang的规格要求。而在实际生产中，在极片分切时，由于切刀、前后张力、纠偏等问题，会出现分切波浪，导致存在如图1所示的波浪料。如图1所示，极片的分切波浪会导致阴极极片及阳极极片两侧的Overhang值随之变化，如果卷绕机构偏移位置固定不动，则存在Overhang超规格范围的风险。
发明内容
基于上述背景技术，本发明提供了一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统及方法，通过实时采集锂电池电芯卷绕过程中的极片图像，确保阴极极片与阳极极片两侧的OverHang值相等，从而规避Overhang超规格范围的风险，保证锂电池的生产质量与安全。
第一方面，本发明提供了一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统包括视觉检测系统、计算系统和纠偏系统；所述计算系统分别与所述视觉检测系统和所述纠偏系统信号连接；
所述视觉检测系统包括第一视觉检测单元、第二视觉检测单元和第三视觉检测单元；所述第一视觉检测单元设置于阴极极片与待卷绕的隔膜之间，用于通过边缘检测算法获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标；所述第二视觉检测单元设置于待卷绕的所述阴极极片的外侧，用于通过边缘检测算法获取阴极极片外侧的左边缘与右边缘的涂膜边缘坐标，以及获取所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标；所述第三视觉检测单元设置于已卷绕的阳极极片的外侧，用于通过边缘检测算法获取所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标，以及获取所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘坐标；
所述计算系统用于接收所述第一视觉检测单元发送的信息，并根据所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片内侧的涂膜宽度；
所述计算系统还用于接收所述第二视觉检测单元发送的信息，并根据所述阴极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第一距离；还根据所述阴极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第二距离；以及根据所述阴极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片外侧涂膜宽度；
所述计算系统还用于接收所述第三视觉检测单元发送的信息，并根据所述阳极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第三距离；还根据所述阳极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧的坐标的差值获取第四距离；根据所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阳极极片外侧涂膜宽度；
所述计算系统还用于比较所述阴极极片内侧涂膜宽度与所述阴极极片外侧涂膜宽度的值，确定其中宽度值较大的为目标阴极极片涂膜宽度值；根据所述阳极极片外侧涂膜宽度与所述目标阴极极片涂膜宽度差值的一半，确定目标基准值；根据所述第一距离和第三距离的差值，获取第一OverHang值，根据所述第二距离和第四距离的差值，获取第二OverHang值，并将第一OverHang值和第二OverHang值发送至所述纠偏系统；
所述纠偏系统用于接收所述计算系统发送的数据，并比较所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值与所述目标基准值的大小，若所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值不等于所述目标基准值，则对所述阴极极片和/或所述阳极极片进行纠偏，使得所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值等于所述目标基准值。
进一步地，所述第一视觉检测单元用于获取阴极极片内侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息，并根据预设位置确定第一测量点及第二测量点，通过在所述第一测量点及所述第二测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标。
进一步地，所述第二视觉检测单元用于获取阴极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第三测量点及第四测量点，通过在所述第三测量点及所述第四测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标。
进一步地，所述第三视觉检测单元用于获取阳极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阳极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第五测量点及第六测量点，通过在所述第五测量点及所述第六测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阳极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标。
进一步地，所述第一视觉检测单元用于根据所述阴极极片内侧的极耳一侧的位置信息及预设的范围，确认所述阴极极片内侧的边缘外扩区；并根据预设的灰度阈值，确定所述边缘外扩区内高于所述预设灰度阈值的区域为极耳区域；确定位于所述阴极极片内侧极耳一侧位置且与所述极耳区域相距指定距离的点为所述第一测量点，在所述第一测量点的水平位置相对于该阴极极片内侧的另一边缘位置确定所述第二测量点。
进一步地，所述纠偏系统用于当所述第一OverHang值大于所述目标基准值时，控制所述阴极极片向所述阴极极片外侧的右边缘一侧移动；反之，当所述第一OverHang值小于所述目标基准值时，控制所述阴极极片向所述阴极极片外侧的左边缘一侧移动；或者，所述纠偏系统用于当所述第二OverHang值大于所述目标基准值时，控制所述阴极极片向所述阴极极片外侧的左边缘一侧移动；反之，当所述第二OverHang值小于所述目标基准值时，控制所述阴极极片向所述阴极极片外侧的右边缘一侧移动。
进一步地，所述计算系统用于根据所述根据所述阴极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值乘上横向单个像素表征的实际尺寸，计算所述阴极极片外侧涂膜宽度；根据所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值乘上横向单个像素表征的实际尺寸，计算所述阳极极片外侧涂膜宽度。
第二方面，本发明提供了一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制方法，包括如下步骤：
获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标，并根据所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片内侧的涂膜宽度；
获取阴极极片外侧的左边缘与右边缘的涂膜边缘坐标及隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标，并根据所述阴极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第一距离；还根据所述阴极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第二距离；以及根据所述阴极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片外侧涂膜宽度；
获取阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标以及所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘坐标，并根据所述阳极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第三距离；还根据所述阳极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧的坐标的差值获取第四距离；根据所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阳极极片外侧涂膜宽度；
比较所述阴极极片内侧涂膜宽度与所述阴极极片外侧涂膜宽度的值，确定其中宽度值较大的为目标阴极极片涂膜宽度值；根据所述阳极极片外侧涂膜宽度与所述目标阴极极片涂膜宽度差值的一半，确定目标基准值；
根据所述第一距离和第三距离的差值，获取第一OverHang值，根据所述第二距离和第四距离的差值，获取第二OverHang值，并将第一OverHang值和第二OverHang值发送至所述纠偏系统；
比较所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值与所述目标基准值的大小，若所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值不等于所述目标基准值，则对所述阴极极片和/或所述阳极极片进行纠偏，使得所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值等于所述目标基准值。
进一步地，获取涂膜边缘坐标及隔膜边缘坐标，包括如下步骤：
获取阴极极片内侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息，并根据预设位置确定第一测量点及第二测量点，通过在所述第一测量点及所述第二测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标；
获取阴极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第三测量点及第四测量点，通过在所述第三测量点及所述第四测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标；
获取阳极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阳极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第五测量点及第六测量点，通过在所述第五测量点及所述第六测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阳极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标。
进一步地，确定第一测量点及第二测量点，包括如下步骤：
根据所述阴极极片内侧的极耳一侧的位置信息及预设的范围，确认所述阴极极片内侧的边缘外扩区；
根据预设的灰度阈值，确定所述边缘外扩区内高于所述预设灰度阈值的区域为极耳区域；
确定位于所述阴极极片内侧极耳一侧位置且与所述极耳区域相距指定距离的点为所述第一测量点，在所述第一测量点的水平位置相对于该阴极极片内侧的另一边缘位置确定所述第二测量点。
本发明通过视觉检测系统采集卷绕过程中，阴极极片内侧、外侧及阳极极片的外侧的图像数据，获取各极片涂膜边缘及隔膜边缘的位置坐标，并发送至计算系统，计算系统通过计算得到阴极极片边缘相对于阳极极片边缘的OverHang值及目标基准值，并将数据发送至纠偏系统，纠偏系统通过保证OverHang值及目标基准值相等来确保阴极极片与阳极极片两侧的OverHang值相等，从而实现锂电池卷绕过程中的对中纠偏。本发明通过集实时采图、计算及纠偏于一体的闭环控制系统，规避了Overhang超规格范围的风险，保证锂电池的生产质量与安全。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图说明
图1为在一个示例性的实施例中提供的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统中的波浪料示意图；
图2为在一个示例性的实施例中提供的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统纠偏原理示意图；
图3为在一个示例性的实施例中提供的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统中设备位置关系示意图；
图4为在一个示例性的实施例中提供的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统中线扫相机1采集的极片涂膜位置示意图；
图5为在一个示例性的实施例中提供的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统中线扫相机1采集的边缘外扩区位置示意图；
图6为在一个示例性的实施例中提供的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统中线扫相机2采集的测量点位置示意图；
图7为在一个示例性的实施例中提供的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统中线扫相机1采集的at9区域位置示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。
在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A 和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A 和B，单独存在B 这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
锂电池制作工艺中的涂布环节是将搅拌后的浆料均匀涂覆在金属箔片上并烘干制成正、负极片。涂膜即为阴极极片和阳极极片的涂布区域。阴极极片及阳极极片的正反面均需覆盖涂膜。
而锂电池制作工艺中的卷绕工序是将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成锂离子电池的电芯。在卷绕工序中，阴极极片与阳极极片之间需设置隔膜以分隔电源的正负极，卷绕机的卷针将涂覆涂膜的阴极极片、隔膜、涂覆涂膜的阳极极片三者卷绕成锂电池电芯。而正如背景技术中所介绍，隔膜相对于阴极极片和阳极极片需存在Overhang，阳极极片相对于阴极极片也需存在Overhang，且Overhang需满足一定的规格，防止锂电池内部生成锂枝晶，刺穿隔膜，造成电池内短路，引发热失控。而在卷绕过程中由于分切问题形成的波浪料可能导致阴极极片及阳极极片两侧的Overhang值随之变化，存在Overhang超规格范围的风险。
而针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统，如图2所示，通过确保阴极极片与阳极极片两侧的OverHang值相等，从而规避Overhang超规格范围的风险，保证锂电池的生产质量与安全。
本申请实施例提供的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统包括视觉检测系统、计算系统和纠偏系统，计算系统分别与视觉检测系统和纠偏系统信号连接，其中，视觉检测系统用于获取图像信息并将其发送至计算系统；计算系统用于接收视觉检测系统发送的图像信息并据此进行计算，再将计算得到的纠偏数据发送至纠偏系统；最终纠偏系统用于接收计算系统发送的纠偏数据，并根据纠偏数据移动极片位置进行纠偏。
为方便说明，规定阴极极片和阳极极片与隔膜贴合的一侧为阴极极片和阳极极片的内侧，反之，则为阴极极片和阳极极片的外侧。
具体如图2所示，所述视觉检测系统包括第一视觉检测单元、第二视觉检测单元和第三视觉检测单元，所述三个视觉检测单元位置固定，根据接收到的触发信号进行图像采集，并分别将采集到的图像信息发送至计算单元。在本实施例中，视觉检测系统采用线扫相机，第一视觉单元对应线扫相机1，第二视觉单元对应线扫相机2，第三视觉单元对应线扫相机3，在一些其他的例子中也可以是面阵相机或其他图像采集设备。
如图2所示，第一视觉检测单元设置于阴极极片与待卷绕的隔膜之间，用于采集阴极极片内侧的图像数据。在接收到触发采集图像信息的信号后，第一视觉检测单元获取此时的阴极极片内侧图像数据，并对其进行如图3所示的灰度处理。由于灰度图像灰阶等级是0到255，极片涂膜成像的灰度在一定范围内，所以可以通过设定涂布灰度阈值，将图像中满足阈值范围的部分提取出来，该部分即为阴极极片内侧涂膜区域。计算提取出来的区域的外接矩形的左右边界坐标，即可得到阴极极片内侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息。在所述阴极极片内侧的左边缘及右边缘位置对称设置第一测量点及第二测量点，并在第一及第二测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认边界点拟合直线的中心点的坐标为阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标，并将该涂膜边缘坐标发送至计算系统。
在一个优选的实施例中，第一视觉检测单元测量点通过极耳位置确定，实现连续采集。在获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息后，在极耳一侧创建边缘外扩区。在本实施例中，边缘外扩区如图4所示，为一宽度为300像素的矩形框区域。由于极耳相对于极片涂膜来说亮度更高，通过预设极耳灰度阈值，提取边缘外扩区内灰度大于阈值的区域，从而确定极耳区域位置。在确定极耳位置后，预设在该极片极耳边缘一侧位置且距离极耳区域为指定距离的点为第一测量点，在第一测量点的水平位置相对于该阴极极片内侧的另一边缘位置确定所述第二测量点。当检测到测量点位置时，第一视觉检测单元即对当前画面进行采集。在本实施例中，第一视觉检测单元采集方式为定长采集，采用行触发方式，满8000个像素即生成一帧图像信息，通过此采样方式可以兼顾检测破损，避免漏检。
第二视觉检测单元设置于待卷绕的所述阴极极片的外侧，用于采集阴极极片外侧涂膜及隔膜相关的图像数据。在本实施例中，第二视觉单元通过与上述第一视觉单元相同的边缘检测算法，获取阴极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标，并将上述坐标发送至计算系统。其具体边缘坐标获取方式，参见第一视觉检测系统对图像的处理步骤，在此不再赘述。
第三视觉检测单元设置于待卷绕的所述阳极极片的外侧，用于采集阳极极片外侧涂膜及隔膜相关的图像数据。在本实施例中，第三视觉单元通过与上述第一视觉单元相同的边缘检测算法，获取阳极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘坐标，并将上述坐标发送至计算系统。其具体边缘坐标获取方式，参见第一视觉检测系统对图像的处理步骤，在此不再赘述。
在一个优选的实施例中，第二视觉检测单元与第三视觉检测单元通过帧触发的方式进行图像采集，当卷针旋转到设定角度时提供采图帧信号，触发第二视觉检测单元与第三视觉检测单元进行采图。卷针每旋转一圈，第二及第三视觉检测单元各采集一帧图像。在本实施例中，如图5所示，对于每一帧图像，测量点设置有八个，其中四个设置于图像头部，均处于同一水平位置，分别设置在隔膜左边缘、极片左边缘、极片右边缘及隔膜右边缘的位置；其余四个设置于图像尾部，均处于同一水平位置，分别设置在隔膜左边缘、极片左边缘、极片右边缘及隔膜右边缘的位置。
在本实施例中，计算系统用于对视觉检测系统发送的数据信息进行计算处理。计算系统包括存储器和处理器，其具体功能由处理器结合存储器实现，其中存储器存储有计算机程序，处理器根据存储的计算机程序对接收到的数据进行计算。
计算系统接收第一视觉检测单元发送的坐标数据信息，并根据阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取阴极极片内侧的涂膜宽度M，在本实施例中，具体的阴极极片内侧的涂膜宽度M1计算公式为：M1= (左边缘坐标-右边缘坐标)*横向标定，其中横向标定含义是横向单个像素表征的实际尺寸，单位为mm/pix（毫米/像素)；
计算系统接收第二视觉检测单元发送的信息，并根据阴极极片外侧的左边缘涂膜坐标和隔膜位于阴极极片左边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第一距离L1；还根据阴极极片外侧的右边缘涂膜坐标和隔膜位于阴极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第二距离L2；以及根据阴极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取阴极极片外侧涂膜宽度M2；
计算系统接收第三视觉检测单元发送的信息，并根据阳极极片外侧的右边缘涂膜坐标和隔膜位于阳极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第三距离L3；还根据阳极极片外侧的左边缘涂膜坐标和隔膜位于阳极极片左边缘的一侧的坐标的差值获取第四距离L4；根据阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取阳极极片外侧涂膜宽度N；
计算系统比较阴极极片内侧涂膜宽度M1与阴极极片外侧涂膜宽度M2的值的大小，确定其中宽度值较大的为目标阴极极片涂膜宽度值Mmax；根据阳极极片外侧涂膜宽度M1与目标阴极极片涂膜宽度Mmax差值的一半，确定目标基准值T；根据第一距离L1和第三距离的差值L3，获取第一OverHang值，根据第二距离L2和第四距离L4的差值，获取第二OverHang值，并将第一OverHang值OH1和第二OverHang值OH2发送至纠偏系统。
具体的，该计算系统的存储器为可以通过任何方法或技术来实现信息存储的产品，包括但不限于：相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其它类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其它内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其它光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其它磁性存储设备或任何其他可用于存储可以被处理器访问的信息的非传输介质。
该计算系统的处理器为能够执行计算功能的处理器，包括但不限于：FPGA、MCU、MPU、DPU、CPU、ASIC等中的一种或任意多种的组合；也可以是包括上述处理器中一种或任意多种的终端设备。
纠偏系统为设置于锂电池卷绕机台上的纠偏器，能够根据计算系统发送的数据，实现锂电池在卷绕过程中的实时纠偏。计算系统接收所述计算系统发送的数据，并比较第一OverHang值OH1和/或第二OverHang值OH2与目标基准值T的大小，若第一OverHang值和/或第二OverHang值不等于所述目标基准值T，则对阴极极片和/或阳极极片进行纠偏，使得第一OverHang值和/或第二OverHang值等于目标基准值T。
具体的，纠偏系统当第一OverHang值OH1大于所述目标基准值T时，控制阴极极片向所述阴极极片外侧的右边缘一侧移动；反之，当第一OverHang值OH1小于所述目标基准值T时，控制阴极极片向阴极极片外侧的左边缘一侧移动；或者，纠偏系统当第二OverHang值OH2大于目标基准值T时，控制阴极极片向阴极极片外侧的左边缘一侧移动；反之，当第二OverHang值OH2小于所述目标基准值T时，控制阴极极片向阴极极片外侧的右边缘一侧移动。
在本实施例中，纠偏系统通过移动阴极极片的位置来进行纠偏，在一些其他的例子中，也可以通过移动阳极极片的位置来进行纠偏，其效果是相同的。
在一个优选的实施例中，通过计算无极耳一侧的极片边缘的OH值来进行纠偏。如图6所示，在阴极极片靠近极耳一侧的涂膜边缘位置涂覆有at9材料，用于绝缘。阴极极片内侧和外侧涂膜区域的宽度是相等的，但由于极耳一侧涂覆有at9，使得阴极极片的内侧与外侧的涂膜宽度出现差异，通过比较阴极极片内外侧的最大宽度来计算目标基准值T，是为了保证阳极极片与阴极极片边缘OverHang值符合规格，保证绝缘。但对于不涂覆at9材料的无极耳一侧，其阴极极片内侧相对于阳极极片的OH值与阴极极片外侧相对于阳极极片的OH值是相同的。因此，在本实施例中，其无极耳一侧为阴极极片外侧左边缘，通过根据第一距离L1和第三距离的差值L3，获取第一OverHang值并发送至纠偏系统，纠偏系统比较第一OverHang值与目标基准值T来进行纠偏。
在一个优选的实施例中，由于在锂电池卷绕过程中，其图像采集是连续的，视觉检测系统所获取到的图像信息为一数据集，在计算系统接收到视觉检测系统发送的数据后，剔除数据集中的异常点，计算阴极极片正面及反面涂膜宽度的平均值、第一、二、三、四距离的平均值；根据计算后的平均值来进行后续目标基准值T及第一、二OverHang值的计算。
本发明通过视觉检测系统采集卷绕过程中，阴极极片内侧、外侧及阳极极片的外侧的图像数据，获取各极片涂膜边缘及隔膜边缘的位置坐标，并发送至计算系统，计算系统通过计算得到阴极极片边缘相对于阳极极片边缘的OverHang值及目标基准值，并将数据发送至纠偏系统，纠偏系统通过保证OverHang值及目标基准值相等来确保阴极极片与阳极极片两侧的OverHang值相等，从而实现锂电池卷绕过程中的对中纠偏。本发明通过集实时采图、计算及纠偏于一体的闭环控制系统，规避了Overhang超规格范围的风险，保证锂电池的生产质量与安全。
本申请实施例还提供了一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制方法，包括如下方法步骤：
S101：获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标，并根据所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片内侧的涂膜宽度；
S102：获取阴极极片外侧的左边缘与右边缘的涂膜边缘坐标及隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标，并根据所述阴极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第一距离；还根据所述阴极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第二距离；以及根据所述阴极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片外侧涂膜宽度；
S103：获取阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标以及所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘坐标，并根据所述阳极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第三距离；还根据所述阳极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧的坐标的差值获取第四距离；根据所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阳极极片外侧涂膜宽度；
S104：比较所述阴极极片内侧涂膜宽度与所述阴极极片外侧涂膜宽度的值，确定其中宽度值较大的为目标阴极极片涂膜宽度值；根据所述阳极极片外侧涂膜宽度与所述目标阴极极片涂膜宽度差值的一半，确定目标基准值；
根据所述第一距离和第三距离的差值，获取第一OverHang值，根据所述第二距离和第四距离的差值，获取第二OverHang值，并将第一OverHang值和第二OverHang值发送至所述纠偏系统；
S105：比较所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值与所述目标基准值的大小，若所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值不等于所述目标基准值，则对所述阴极极片和/或所述阳极极片进行纠偏，使得所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值等于所述目标基准值。
在一个优选的实施例中，获取涂膜边缘坐标及隔膜边缘坐标，包括如下步骤：
获取阴极极片内侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息，并根据预设位置确定第一测量点及第二测量点，通过在所述第一及第二测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标；
获取阴极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第三测量点及第四测量点，通过在所述第三及第四测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标；
获取阳极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阳极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第五测量点及第六测量点，通过在所述第五及第六测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阳极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标。
在一个优选的实施例中，确定第一测量点及第二测量点，包括如下步骤：
根据所述阴极极片内侧的极耳一侧的位置信息及预设的范围，确认所述阴极极片内侧的边缘外扩区；
根据预设的灰度阈值，确定所述边缘外扩区内高于所述预设灰度阈值的区域为极耳区域；
确定位于所述阴极极片内侧极耳一侧位置且与所述极耳区域相距指定距离的点为所述第一测量点，在所述第一测量点的水平位置相对于该阴极极片内侧的另一边缘位置确定所述第二测量点。
应当理解的是，本申请实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请实施例的范围仅由所附的权利要求来限制。
以上所述实施例仅表达了本申请实施例的几种实施方式，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，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请实施例构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请实施例的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统，其特征在于：
包括视觉检测系统、计算系统和纠偏系统；所述计算系统分别与所述视觉检测系统和所述纠偏系统信号连接；
所述视觉检测系统包括第一视觉检测单元、第二视觉检测单元和第三视觉检测单元；所述第一视觉检测单元设置于阴极极片与待卷绕的隔膜之间，用于通过边缘检测算法获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标；所述第二视觉检测单元设置于待卷绕的所述阴极极片的外侧，用于通过边缘检测算法获取阴极极片外侧的左边缘与右边缘的涂膜边缘坐标，以及获取所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标；所述第三视觉检测单元设置于已卷绕的阳极极片的外侧，用于通过边缘检测算法获取所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标，以及获取所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘坐标；
所述计算系统用于接收所述第一视觉检测单元发送的信息，并根据所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片内侧的涂膜宽度；
所述计算系统还用于接收所述第二视觉检测单元发送的信息，并根据所述阴极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第一距离；还根据所述阴极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第二距离；以及根据所述阴极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片外侧涂膜宽度；
所述计算系统还用于接收所述第三视觉检测单元发送的信息，并根据所述阳极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第三距离；还根据所述阳极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧的坐标的差值获取第四距离；根据所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阳极极片外侧涂膜宽度；
所述计算系统还用于比较所述阴极极片内侧涂膜宽度与所述阴极极片外侧涂膜宽度的值，确定其中宽度值较大的为目标阴极极片涂膜宽度值；根据所述阳极极片外侧涂膜宽度与所述目标阴极极片涂膜宽度差值的一半，确定目标基准值；根据所述第一距离和第三距离的差值，获取第一OverHang值，根据所述第二距离和第四距离的差值，获取第二OverHang值，并将第一OverHang值和第二OverHang值发送至所述纠偏系统；
所述纠偏系统用于接收所述计算系统发送的数据，并比较所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值与所述目标基准值的大小，若所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值不等于所述目标基准值，则对所述阴极极片和/或所述阳极极片进行纠偏，使得所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值等于所述目标基准值。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统，其特征在于：
所述第一视觉检测单元用于获取阴极极片内侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息，并根据预设位置确定第一测量点及第二测量点，通过在所述第一测量点及所述第二测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统，其特征在于：
所述第二视觉检测单元用于获取阴极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第三测量点及第四测量点，通过在所述第三测量点及所述第四测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统，其特征在于：
所述第三视觉检测单元用于获取阳极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阳极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第五测量点及第六测量点，通过在所述第五测量点及所述第六测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阳极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标。
5.根据权利要求2所述的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统，其特征在于：
所述第一视觉检测单元用于根据所述阴极极片内侧的极耳一侧的位置信息及预设的范围，确认所述阴极极片内侧的边缘外扩区；并根据预设灰度阈值，确定所述边缘外扩区内高于所述预设灰度阈值的区域为极耳区域；确定位于所述阴极极片内侧极耳一侧位置且与所述极耳区域相距指定距离的点为所述第一测量点，在所述第一测量点的水平位置相对于该阴极极片内侧的另一边缘位置确定所述第二测量点。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统，其特征在于：
所述纠偏系统用于当所述第一OverHang值大于所述目标基准值时，控制所述阴极极片向所述阴极极片外侧的右边缘一侧移动；反之，当所述第一OverHang值小于所述目标基准值时，控制所述阴极极片向所述阴极极片外侧的左边缘一侧移动；
或，所述纠偏系统用于当所述第二OverHang值大于所述目标基准值时，控制所述阴极极片向所述阴极极片外侧的左边缘一侧移动；反之，当所述第二OverHang值小于所述目标基准值时，控制所述阴极极片向所述阴极极片外侧的右边缘一侧移动。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制系统，其特征在于：
所述计算系统用于根据所述阴极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值乘上横向单个像素表征的实际尺寸，计算所述阴极极片外侧涂膜宽度；根据所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值乘上横向单个像素表征的实际尺寸，计算所述阳极极片外侧涂膜宽度。
8.一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标，并根据所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片内侧的涂膜宽度；
获取阴极极片外侧的左边缘与右边缘的涂膜边缘坐标及隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标，并根据所述阴极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第一距离；还根据所述阴极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阴极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第二距离；以及根据所述阴极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阴极极片外侧涂膜宽度；
获取阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标以及所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘坐标，并根据所述阳极极片外侧的右边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片右边缘的一侧的边缘坐标的差值获取第三距离；还根据所述阳极极片外侧的左边缘涂膜坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧的坐标的差值获取第四距离；根据所述阳极极片外侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标的差值，获取所述阳极极片外侧涂膜宽度；
比较所述阴极极片内侧涂膜宽度与所述阴极极片外侧涂膜宽度的值，确定其中宽度值较大的为目标阴极极片涂膜宽度值；根据所述阳极极片外侧涂膜宽度与所述目标阴极极片涂膜宽度差值的一半，确定目标基准值；
根据所述第一距离和第三距离的差值，获取第一OverHang值，根据所述第二距离和第四距离的差值，获取第二OverHang值，并将第一OverHang值和第二OverHang值发送至纠偏系统；
比较所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值与所述目标基准值的大小，若所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值不等于所述目标基准值，则对所述阴极极片和/或所述阳极极片进行纠偏，使得所述第一OverHang值和/或所述第二OverHang值等于所述目标基准值。
9.根据权利要求8所述的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制方法，其特征在于，获取涂膜边缘坐标及隔膜边缘坐标，包括如下步骤：
获取阴极极片内侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片内侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息，并根据预设位置确定第一测量点及第二测量点，通过在所述第一测量点及所述第二测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片内侧的左边缘和右边缘的涂膜边缘坐标；
获取阴极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阴极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第三测量点及第四测量点，通过在所述第三测量点及所述第四测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阴极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阴极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标；
获取阳极极片外侧图像信息，并对其进行灰度处理；获取阳极极片外侧的左边缘和右边缘的边缘位置信息以及所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阳极极片右边缘一侧的边缘位置信息；根据预设位置确定第五测量点及第六测量点，通过在所述第五测量点及所述第六测量点位置创建矩形区域，根据该矩形区域内亮暗的跳跃位置，确定边界点；拟合全部所述边界点位置，确认所述边界点拟合直线的中心点的坐标为所述阳极极片外侧的左边缘及右边缘的涂膜边缘坐标和所述隔膜位于所述阳极极片左边缘的一侧和位于所述阴极极片右边缘一侧的边缘坐标。
10.根据权利要求9所述的一种锂电池卷绕OverHang对中纠偏控制方法，其特征在于，确定第一测量点及第二测量点，包括如下步骤：
根据所述阴极极片内侧的极耳一侧的位置信息及预设的范围，确认所述阴极极片内侧的边缘外扩区；
根据预设灰度阈值，确定所述边缘外扩区内高于所述预设灰度阈值的区域为极耳区域；
确定位于所述阴极极片内侧极耳一侧位置且与所述极耳区域相距指定距离的点为所述第一测量点，在所述第一测量点的水平位置相对于该阴极极片内侧的另一边缘位置确定所述第二测量点。
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