CN114562959A - 一种采用3d面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及卷绕机设备技术领域，且公开了一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，包括以下步骤：S1：准备所需的原料；S2：将准备好的原料放入机器中；S3：通过机器将原料卷绕在一起，对极耳位置进行拍照处理，拍出的照片传送至PLC控制板处；S4：然后压紧之后进行切断，将切断后的产品进行贴胶处理；S5：将贴好胶的电芯进行输送至取料处；S6：根据PLC控制板发出的检测结果进行处理，可靠对裸电芯本体边沿与阴、阳极极耳进行抓边，计算阴、阳极极耳翻折程度，可将计算结果(阴、阳极极耳错位方向与大小)输出给变卷针控制系统，满足变卷针执行机构控制要求，满足两种极耳分布方向(极耳朝向大板侧与极耳朝向人员侧)的检测要求。
Description
技术领域
本发明涉及卷绕机设备技术领域，具体为一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法。
背景技术
电池是分正负极的，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。这个接触点并不是我们看到的电池外表的那个铜片，而是电池内部的一种连接。极耳分为三种材料，电池的正极使用铝(Al)材料，负极使用镍(Ni)材料，负极也有铜镀镍(Ni—Cu)材料，它们都是由胶片和金属带两部分复合而成；目前的极耳翻折后都是通过人工进行检测，效率低下；因此提供一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，达到解决上述背景技术中提出的问题的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，包括以下步骤：
S1：准备所需的原料；
S2：将准备好的原料放入机器中；
S3：通过机器将原料卷绕在一起，对极耳位置进行拍照处理，拍出的照片
传送至PLC控制板处，由视觉系统进行处理；
S4：然后压紧之后进行切断，将切断后的产品进行贴胶处理；
S5：将贴好胶的电芯进行输送至取料处；
S6：根据PLC控制板发出的检测结果进行处理。
优选的，所述原料包括：隔离膜、负极极片、正极极片。
优选的，所述机器为电芯卷绕机，电芯卷绕机上开设有入口，电芯卷绕机与转盘连接，转盘与卷针连接，电芯卷绕机与固定支架连接，固定支架上安装有3D面阵相机，电芯卷绕机上安装有切断组件。
优选的，所述电芯卷绕机上安装有压辊组件，压辊组件下方设置有压紧组件，电芯卷绕机上安装有贴胶组件，贴胶组件下方设置有出料皮带线，电芯卷绕机上安装有取料组件。
优选的，所述软件针对3D面阵相机拍出的图像进行算法处理，用传统的方式对取出的三维点云数据进行数据提取，并进行基本的定位，高度信息等信息的提取，分类，再把取出的多维度数据和三维模型一同作为训练数据组成多维度的数据集进行全面分析，归类，统计，训练出稳定、准确的模型，供后续检测使用。
优选的，所述标定的方法，是在3D面阵相机和光源安装好之后，将标准的标定板放置卷针所在平面上，多个不同角度的拍照，标定板上的mark点覆盖整个相机视野，在对标定板进行选择的时候，要基于高精度测量的要求，标定板的精度也必须达到相应的级别。
优选的，所述3D面阵相机标定的目的是将图像坐标系与世界坐标系形成一个对应关系，要确定这个对应关系，就必须要得到相机的内参和外参，3D面阵相机的内参通常由12个参数构成，分别为[Focus,K1,K2,K3,P1,P2,Sx,Sy,Cx,Cy,ImageWidth,ImageHeight]，Focus:镜头焦距；K1,K2,K3,P1,P2:镜头径向与切向畸变系数；Sx:表示相机单个像元宽度；Sy:表示相机单个像元高度；Cx:表示镜头光轴在像平面坐标上的投影横坐标，一般初始化的时候设置为width/2；Cy:表示镜头光轴在像平面坐标上的投影纵坐标，一般初始化的时候设置为height/2；ImageWidth:表示一整幅图片像素宽度；ImageHeight:表示一整幅图片像素高度；3D面阵相机的外参有6个参数，表示由世界坐标系转换成3D面阵相机坐标系的变换参数，这6个参数分别为x,y,z三个轴的旋转角度和x,y,z三个轴的平移量。
优选的，所述视觉系统得到的坐标是在图像上的坐标，需要将此坐标映射到实际物体尺寸，如下：在相机拍摄图像之后，获取图像上一个点坐标(图像坐标)，利用算法得到图像坐标与实际物体尺寸关系。
本发明提供了一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法。具备以下有益效果：
(1)、本发明通过将各种结构集成到现有的卷绕机上，完成在转塔的贴胶工位进行拍照功能，裸电芯在卷绕工位卷绕完成转至贴胶工位贴完收尾胶后分别针对阴、阳极极耳进行抓拍，CCD系统集成在现有的工控机上，可与机台进行信号交互联动，接收拍照执行触发信号并反馈拍照完成结束信号。
(2)、本发明可靠对裸电芯本体边沿与阴、阳极极耳进行抓边，计算阴、阳极极耳翻折程度，可将计算结果(阴、阳极极耳错位方向与大小)输出给变卷针控制系统，满足变卷针执行机构控制要求，满足两种极耳分布方向(极耳朝向大板侧与极耳朝向人员侧)的检测要求。
(3)、本发明通过利用图像处理算法：Blob分析、区域提取、模板匹配、阈值找边、边缘测量、等距测量、模糊测量、图像增强、图像分割、特征提取和模板定位等算法对极耳进行提取分析，提高效率。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明压紧组件的结构图；
图3为本发明出料皮带线的结构图；
图4为本发明转盘的结构图；
图5为本发明取料组件的结构图；
图6为本发明CCD工作流程图；
图7为本发明CCD单元示意图。
图中：1电芯卷绕机、2入口、3转盘、4卷针、6 3D面阵相机、7切断组件、8压辊组件、9贴胶组件、10压紧组件、11出料皮带线、12取料组件。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。
如图1-7所示，本发明提供一种技术方案：一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，包括以下步骤：
S1：准备所需的隔离膜、负极极片、正极极片；
S2：将准备好的隔离膜、负极极片、正极极片，从靠近3D面阵相机一侧向远离3D面阵相机一侧按照隔离膜、负极极片、隔离膜、正极极片沿着入口2处，放入电芯卷绕机1中，电芯卷绕机1与转盘3连接，转盘3与卷针4连接，电芯卷绕机1与固定支架固定连接，固定支架上安装有3D面阵相机6，电芯卷绕机1上安装有切断组件7，电芯卷绕机1上安装有压辊组件8，压辊组件8下方设置有压紧组件10，电芯卷绕机1上安装有贴胶组件9，贴胶组件9下方设置有出料皮带线11，电芯卷绕机1上安装有取料组件12；
S3：通过电芯卷绕机1将隔离膜、负极极片、隔离膜、正极极片卷绕在一起，通过3D面阵相机对极耳的位置进行拍照处理，拍出的照片传送至PLC控制板处，由视觉系统进行处理，标定的方法，是在3D面阵相机和光源安装好之后，将标准的标定板放置卷针所在平面上，多个不同角度的拍照，标定板上的mark点覆盖整个相机视野，在对标定板进行选择的时候，要基于高精度测量的要求，标定板的精度也必须达到相应的级别，3D面阵相机标定的目的是将图像坐标系与世界坐标系形成一个对应关系，要确定这个对应关系，就必须要得到相机的内参和外参，3D面阵相机的内参通常由12个参数构成，分别为[Focus,K1,K2,K3,P1,P2,Sx,Sy,Cx,Cy,ImageWidth,ImageHeight]，Focus:镜头焦距；K1,K2,K3,P1,P2:镜头径向与切向畸变系数；Sx:表示相机单个像元宽度；Sy:表示相机单个像元高度；Cx:表示镜头光轴在像平面坐标上的投影横坐标，一般初始化的时候设置为width/2；Cy:表示镜头光轴在像平面坐标上的投影纵坐标，一般初始化的时候设置为height/2；ImageWidth:表示一整幅图片像素宽度；ImageHeight:表示一整幅图片像素高度；3D面阵相机的外参有6个参数，表示由世界坐标系转换成3D面阵相机坐标系的变换参数，这6个参数分别为x,y,z三个轴的旋转角度和x,y,z三个轴的平移量，软件针对3D面阵相机拍出的图像进行算法处理，用传统的方式对取出的三维点云数据进行数据提取，并进行基本的定位，高度信息等信息的提取，分类，再把取出的多维度数据和三维模型一同作为训练数据组成多维度的数据集进行全面分析，归类，统计，训练出稳定、准确的模型，供后续检测使用；
S4：然后压紧之后进行切断，将切断后的产品进行贴胶处理；
S5：将贴好胶的电芯进行输送至取料处；
S6：视觉系统得到的坐标是在图像上的坐标，需要将此坐标映射到实际物体尺寸，如下：在相机拍摄图像之后，获取图像上一个点坐标(图像坐标)，利用算法得到图像坐标与实际物体尺寸关系，结构光三维成像的硬件主要由相机和投射器组成，结构光就是通过投射器投射到被测物体表面的主动结构信息，如激光条纹、格雷码、正弦条纹等；然后，通过单个或多个相机拍摄被测表面即得结构光图像；最后，基于三角测量原理经过图像三维解析计算从而实现三维重建，根据PLC控制板发出的检测结果进行处理，NG报警则在下料工位处将不良品挑出，OK则继续下一个电芯的卷绕流程。
在使用时，正-负极极片，隔离膜通过传送到达卷针4位置，电机带动卷针4卷动，卷绕组成电芯，3D相机6对极耳位置进行拍照处理。通过切断组件7切断极片，经过贴胶组件9进行贴胶组成一个完整的电芯，通过3D面阵相机拍照成像，软件针对图像进行算法处理，对电芯极耳形貌进行检测，检测极耳是否打折、极耳外翻、极耳内折等极耳不良，结果反馈给PLC，NG报警在下料工位挑出，OK则继续下个电芯的卷绕流程；视觉3D面阵相机拍取电芯极耳位置的图片，通过PC机器视觉软件分析物料边缘或分界边与标示位置的二维距离，并实现实时以散点连接曲线和图示显示在显示器或触摸屏上，同时，系统对电芯错位值进行处理，计算出每个裸电芯层与层之间错位值的最大值、最小值、平均值以及每个极耳的翻折程度等；卷绕过程中，错位值超出设定的预警范围时，系统发出报警信息并把报警信号给到卷绕机PLC，同时由卷绕机PLC发出声光报警，提示、显示报警信息，提醒操作人员对极片错位值、纠偏中值状况进行检查调整；卷绕过程中，错位值超出设定的规格范围时，系统发出报警信息并把报警信号给到卷绕机PLC，卷绕机报警停机或者报警提示但不停机(该两种功能在触屏可选)，并实现不良品的自动排出。
综上可得，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物限定。
Claims (8)
1.一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：准备所需的原料；
S2：将准备好的原料放入机器中；
S3：通过机器将原料卷绕在一起，对极耳位置进行拍照处理，拍出的照片传送至PLC控制板处，由视觉系统进行处理；
S4：然后压紧之后进行切断，将切断后的产品进行贴胶处理；
S5：将贴好胶的电芯进行输送至取料处；
S6：根据PLC控制板发出的检测结果进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，其特征在于：所述原料包括：隔离膜、负极极片、正极极片。
3.根据权利要求1所述的一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，其特征在于：所述机器为电芯卷绕机(1)，电芯卷绕机(1)上开设有入口(2)，电芯卷绕机(1)与转盘(3)连接，转盘(3)与卷针(4)连接，电芯卷绕机(1)与固定支架连接，固定支架上安装有3D面阵相机(6)，电芯卷绕机(1)上安装有切断组件(7)。
4.根据权利要求3所述的一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，其特征在于：所述电芯卷绕机(1)上安装有压辊组件(8)，压辊组件(8)下方设置有压紧组件(10)，电芯卷绕机(1)上安装有贴胶组件(9)，贴胶组件(9)下方设置有出料皮带线(11)，电芯卷绕机(1)上安装有取料组件(12)。
5.根据权利要求1所述的一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，其特征在于：软件针对3D面阵相机拍出的图像进行算法处理，用传统的方式对取出的三维点云数据进行数据提取，并进行基本的定位，高度信息等信息的提取，分类，再把取出的多维度数据和三维模型一同作为训练数据组成多维度的数据集进行全面分析，归类，统计，训练出稳定、准确的模型，供后续检测使用。
6.根据权利要求1所述的一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，其特征在于：标定的方法，是在3D面阵相机和光源安装好之后，将标准的标定板放置卷针所在平面上，多个不同角度的拍照，标定板上的mark点覆盖整个相机视野，在对标定板进行选择的时候，要基于高精度测量的要求，标定板的精度也必须达到相应的级别。
7.根据权利要求1所述的一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，其特征在于：3D面阵相机标定的目的是将图像坐标系与世界坐标系形成一个对应关系，要确定这个对应关系，就必须要得到相机的内参和外参，3D面阵相机的内参通常由12个参数构成，分别为[Focus,K1,K2,K3,P1,P2,Sx,Sy,Cx,Cy,ImageWidth,ImageHeight]，Focus:镜头焦距；K1,K2,K3,P1,P2:镜头径向与切向畸变系数；Sx:表示相机单个像元宽度；Sy:表示相机单个像元高度；Cx:表示镜头光轴在像平面坐标上的投影横坐标，一般初始化的时候设置为width/2；Cy:表示镜头光轴在像平面坐标上的投影纵坐标，一般初始化的时候设置为height/2；ImageWidth:表示一整幅图片像素宽度；ImageHeight:表示一整幅图片像素高度；3D面阵相机的外参有6个参数，表示由世界坐标系转换成3D面阵相机坐标系的变换参数，这6个参数分别为x,y,z三个轴的旋转角度和x,y,z三个轴的平移量。
8.根据权利要求1所述的一种采用3D面阵相机的卷绕机设备极耳翻折检测方法，其特征在于：视觉系统得到的坐标是在图像上的坐标，需要将此坐标映射到实际物体尺寸，如下：在相机拍摄图像之后，获取图像上一个点坐标(图像坐标)，利用算法得到图像坐标与实际物体尺寸关系。
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