CN114674828B - 一种电池辊光学对缝检测系统及方法 - Google Patents

一种电池辊光学对缝检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电池辊检测技术领域，具体涉及一种电池辊光学对缝检测系统及方法。本系统包括：控制模块；第一转动机构和第二转动机构，均与控制模块电性相连，分别用于驱动平行布置的第一辊和第二辊在同一高度异步转动；光发生器，用于向辊间隙发出平行光以在图像采集区形成线光斑；图像采集模块，用于采集所述线光斑；以及第一、第二标记模块，其中所述控制模块控制第一辊、第二辊异步转动，并根据线光斑宽度变化初判第一辊、第二辊相对辊面之间的瑕疵点，控制第一、第二标记模块分别对第一辊、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记。可以精确定位判定的瑕疵点，效率较高。

Description

一种电池辊光学对缝检测系统及方法
技术领域
本发明属于电池辊检测技术领域，具体涉及一种电池辊光学对缝检测系统及方法。
背景技术
在电池极片生产过程中，对电池极片进行涂布后进行压实，是提高电池能量密度的关键工艺。现有电池极片辊压系统通常采用双辊进行辊压，达到将电池极片压实的目的。
由于在生产工艺中需要双辊之间的对缝保持均匀，在电池辊出厂前，需要对配对的电池辊进行对缝检测，达到合格标准后才可以出厂。专利CN202021697373.6公开了一种对辊机间隙调试效果评估的系统其可以利用平行光穿过上压辊与下压辊间隙，再通过棱镜或凹透镜放大穿过间隙的平行光，放大后的光投射在标尺上，即可通过肉眼轻松观测到上压辊与下压辊是否平行，极大地降低了压辊的调节难度。但是，该种系统并不能应用到对辊瑕疵检测中，且无法精准标定电池辊的瑕疵点。并且，通过人工操作效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池辊光学对缝检测系统及方法，以解决无法精准标定电池辊的瑕疵点的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池辊光学对缝检测系统，包括：
控制模块；第一转动机构和第二转动机构，均与控制模块电性相连，分别用于驱动平行布置的第一辊和第二辊在同一高度异步转动；光发生器，用于向辊间隙发出平行光以在图像采集区形成线光斑；图像采集模块，用于采集所述线光斑；以及第一、第二标记模块，其中所述控制模块控制第一辊、第二辊异步转动，并根据线光斑宽度变化初判第一辊、第二辊相对辊面之间的瑕疵点，控制第一、第二标记模块分别对第一辊、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记。
进一步的，所述控制模块还与第一移动机构、第二移动机构电性连接，用于驱动第一辊和第二辊平移；当第一辊和/或第二辊存在瑕疵点时，所述控制模块选择其中一棍的正常辊面作为基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与正常辊面相对后，控制第一移动机构和/或第二移动机构调整辊间隙至辊面紧贴；光发生器发出白光，所述控制模块根据图像采集模块采集的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，控制第一标记模块或第二标记模块在辊的相应端面位置重复标记；辊端面两次标记重合位置确认为瑕疵点。
进一步的，所述电池辊光学对缝检测系统还包括：底座，其上设置有轨道；第一支撑机构和第二支撑机构，安装在轨道上，分别用于支撑平行布置的第一辊和第二辊；所述第一移动机构、第二移动机构分别用于驱动第一支撑机构、第二支撑机构沿轨道移动。
进一步的，所述第一支撑机构和第二支撑机构均分别包括主动轮和从动轮，且通过主动轮和从动轮配合支撑相应辊；所述第一转动机构和第二转动机构分别用于驱动第一支撑机构和第二支撑机构的主动轮，以带动相应辊转动。
进一步的，所述第一支撑机构和/或第二支撑机构还包括升降机构，用于驱动第一辊和/或第二辊升降。
又一方面，本发明还提供了一种电池辊对缝检测方法，包括如下步骤：
步骤S1，驱动第一、第二辊在同一高度异步转动；
步骤S2，向辊间隙发出平行光以在图像采集区形成线光斑；
步骤S3，采集所述线光斑的宽度，根据线光斑的宽度数据判断第一、第二辊上的瑕疵点，对第一、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记。
进一步的，电池辊对缝检测方法还包括：步骤S4，选择其中一棍的正常辊面作为基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与基准点相对，并调整辊间隙至辊面紧贴；向辊间隙发射白光，根据图像采集区的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，在辊的相应端面位置重复标记，即确定瑕疵点。
进一步的，将第一辊等分为M个测量位Ai，i取值1～M；将第二辊等分为N个测量位Bj，j取值1～N；确定第一辊上的测量位Ai静止状态，第二辊转动，第二辊上的测量位Bj相对于测量位Ai形成所述辊间隙ABij；在第二辊相对于第一辊转动一周后，驱动第一辊转动至下一测量位Ai+1。
进一步的，所述步骤S3中采集所述线光斑的宽度，根据线光斑的宽度数据判断第一、第二辊上的瑕疵点，对第一、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记的方法包括：设Wij为辊间隙ABij对应的线光斑宽度；在获得第一辊上M个测量位Ai与第二辊的N个测量位Bj的Wij数据集后，以Wij数据集中重复最多的宽度值为第一基准宽度值，其他宽度值对应的第一、第二辊的测量位判定为瑕疵点并进行初次标记。
进一步的，所述步骤4中选择其中一棍的正常辊面作为基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与基准点相对，并调整辊间隙至辊面紧贴；向辊间隙发射白光，根据图像采集区的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，在辊的相应端面位置重复标记，即确定瑕疵点包括：选择任一辊，根据所述基准宽度值在辊上确定基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与基准点相对，在调整辊间隙至辊面紧贴后，通过所述白光检测间隙宽度集Wij’，取其中重复最多的宽度值为第二基准宽度值，其他宽度值对应的辊的各瑕疵点为瑕疵点，且进行重复标记。
本发明的有益效果是，本发明的电池辊光学对缝检测系统及方法根据线光斑宽度变化初判第一辊、第二辊相对辊面之间的瑕疵点，控制第一、第二标记模块分别对第一辊、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记，可以精确定位初步判定的瑕疵点，效率较高；在进行最终瑕疵判定时，控制模块根据图像采集模块采集的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，控制第一标记模块或第二标记模块在辊的相应端面位置重复标记，辊端面两次标记重合位置确认为瑕疵点，可以精准识别和定位辊面瑕疵，提升了检测效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1是本发明的电池辊光学对缝检测系统的主视图；
图2是本发明的电池辊光学对缝检测系统的侧视图；
图3是本发明的电池辊光学对缝检测系统的俯视图；
图4是本发明的电池辊光学对缝检测系统的原理图。
图中：
底座1、第一辊101、第二辊102、第一转动机构11、第二转动机构12、第一移动机构13、第二移动机构14、轨道15、第一支撑机构16、主动轮161、从动轮162、第二支撑机构17、升降机构18、光发生器2、图像采集模块3。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
实施例
如图1至图4所示，本实施例提供了一种电池辊光学对缝检测系统，包括：控制模块；第一转动机构11和第二转动机构12，均与控制模块电性相连，分别用于驱动平行布置的第一辊101和第二辊102在同一高度异步转动；光发生器2，用于向辊间隙发出平行光以在图像采集区形成线光斑；图像采集模块3，用于采集所述线光斑；以及第一、第二标记模块，其中所述控制模块控制第一辊101、第二辊102异步转动，并根据线光斑宽度变化初判第一辊101、第二辊102相对辊面之间的瑕疵点，控制第一、第二标记模块分别对第一辊101、第二辊102的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记。
在一些应用场景中，驱动平行布置的第一辊101和第二辊102在同一高度异步转动可以是：将辊的端面沿周向分成若干区，将其中一个辊例如第一辊101的转动速度设为第一速度，将另一个辊例如第二辊102的转动速度设为第二速度，第一速度和第二速度可以实现当第一辊101转动一个区对应的角度时，第二辊102刚好旋转一周，即将第一辊101的一个区对应的辊面作为基准辊面，检测第二辊102的整个辊面与第一辊101的一个区对应的辊面之间的光斑宽度。
在另一些应用场景中，驱动平行布置的第一辊101和第二辊102在同一高度异步转动也可以是：将辊的端面沿周向分成若干点，将其中一个辊例如第一辊101的转动方式设为间歇转动，将另一个辊例如第二辊102的转动方式为匀速转动，可以实现首先将第一辊101的第一点朝向第二辊102保持不转动，第二辊102刚好旋转完一周时，第一辊101转动至下一点朝向第二辊102保持不转动，即将第一辊101的一个点对应的辊面作为基准辊面，检测第二辊102的整个辊面与第一辊101的各点对应的辊面之间的光斑宽度。
在本实施例中，通过上述例举的可选异步转动方式，根据线光斑宽度变化初判第一辊101、第二辊102相对辊面之间的瑕疵点，控制第一、第二标记模块分别对第一辊101、第二辊102的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记，可以精确定位初步判定的瑕疵点，效率较高。
在本实施例中，可选的，所述控制模块可以但不限于是PLC；光发生器2可以但不限于是可以发出平行光的激光发生器；第一标记模块、第二标记模块可以但不限于包括由气缸驱动的记号笔、光电检测模块，气缸可以由控制模块控制，光电检测模块可以识别标记。
在本实施例中，在完成上述初步标记的基础上，还可以进一步的进行确定最终瑕疵点。
在本实施例中，优选的，所述控制模块还与第一移动机构13、第二移动机构14电性连接，用于驱动第一辊101和第二辊102平移；当第一辊101和/或第二辊102存在瑕疵点时，所述控制模块选择其中一棍的正常辊面作为基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与正常辊面相对后，控制第一移动机构13和/或第二移动机构14调整辊间隙至辊面紧贴；光发生器2发出白光，所述控制模块根据图像采集模块采集的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，控制第一标记模块或第二标记模块在辊的相应端面位置重复标记；辊端面两次标记重合位置确认为瑕疵点。
作为本实施例的一种可选实施方式，第一移动机构13、第二移动机构14可以点不限于是通过伺服电机驱动丝杠旋转，以调整辊间隙至辊面紧贴。
在一种应用场景中，光发生器2可以但不限于是900mm长的16W护目LED日光灯，当两辊面紧贴后，可以根据透过两辊面之间的光(如果透过的话)的颜色来评定缝宽，例如：间隙大于0.0025mm，则透光颜色为白光；间隙为0.001-0.002mm时，透光颜色为红光；间隙为0.001mm时，透光颜色为蓝光；间隙小于0.001mm时，透光颜色为紫光；间隙小于0.0005mm时，则不透光；可以根据实际需要选择相应的透光颜色作为合格标准。
在本实施例中，控制模块根据图像采集模块采集的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，控制第一标记模块或第二标记模块在辊的相应端面位置重复标记，辊端面两次标记重合位置确认为瑕疵点，可以精准识别和定位辊面瑕疵，提升了检测效率。
在本实施例中，作为驱动辊移动的优选实施方式，所述电池辊光学对缝检测系统还包括：底座1，其上设置有轨道15；第一支撑机构16和第二支撑机构17，安装在轨道15上，分别用于支撑平行布置的第一辊101和第二辊102；所述第一移动机构13、第二移动机构14分别用于驱动第一支撑机构16、第二支撑机构17沿轨道移动。
在本实施例中，作为驱动辊转动的优选实施方式，所述第一支撑机构16和第二支撑机构17均分别包括主动轮161和从动轮162，且通过主动轮161和从动轮162配合支撑相应辊；所述第一转动机构11和第二转动机构12分别用于驱动第一支撑机构16和第二支撑机构17的主动轮161，以带动相应辊转动。
在本实施方式中，可选的，转动机构可以是与控制模块电性相连的伺服电机。
在一些应用场景中，对辊的辊径有可能不同，为了实现对不同辊径的辊进行对辊检测，所述第一支撑机构16和/或第二支撑机构17还可以包括升降机构18，用于驱动第一辊101和/或第二辊102升降，以方便对不同辊径的辊进行对辊检测。
本实施例提供了一种电池辊对缝检测方法，包括如下步骤：
步骤S1，驱动第一辊101和第二辊102在同一高度异步转动；
步骤S2，向辊间隙发出平行光以在图像采集区形成线光斑；
步骤S3，采集所述线光斑的宽度，根据线光斑的宽度数据判断第一辊101和第二辊102上的瑕疵点，对第一、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记。
在本实施例中，电池辊对缝检测方法还可以包括：
步骤S4，选择其中一棍的正常辊面作为基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与基准点相对，并调整辊间隙至辊面紧贴；
向辊间隙发射白光，根据图像采集区的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，在辊的相应端面位置重复标记，即确定瑕疵点。
在本实施例中，作为步骤S1的可选方式，将第一辊等分为M个测量位Ai，i取值1～M；将第二辊等分为N个测量位Bj，j取值1～N；确定第一辊上的测量位Ai静止状态，第二辊转动，第二辊上的测量位Bj相对于测量位Ai形成所述辊间隙ABij；在第二辊相对于第一辊转动一周后，驱动第一辊转动至下一测量位Ai+1。
在本实施例中，可选的，所述步骤S3中采集所述线光斑的宽度，根据线光斑的宽度数据判断第一、第二辊上的瑕疵点，对第一、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记的方法包括：
设Wij为辊间隙ABij对应的线光斑宽度；
在获得第一辊上M个测量位Ai与第二辊的N个测量位Bj的Wij数据集后，以Wij数据集中重复最多的宽度值(该宽度值可以但不限于是具有一定区间的范围值)为第一基准宽度值，其他宽度值对应的第一、第二辊的测量位判定为瑕疵点并进行初次标记。
在上述基础上，所述步骤4中，选择任一辊，根据所述基准宽度值在辊上确定基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与基准点相对，在调整辊间隙至辊面紧贴后，通过所述白光检测间隙宽度集Wij’，取其中重复最多的宽度值为第二基准宽度值，其他宽度值对应的辊的各瑕疵点为瑕疵点，且进行重复标记，那么重复标记处的辊面即为瑕疵面。
在本实施例中，根据图像采集区的光斑颜色判断两辊的间隙宽度可以参见上述实施方式，在此不再赘述。
在本实施例中，电池辊对缝检测方法可以但不限于采用上述电池辊光学对缝检测系统来实现。
综上所述，本发明的电池辊光学对缝检测系统及方法根据线光斑宽度变化初判第一辊101、第二辊102相对辊面之间的瑕疵点，控制第一、第二标记模块分别对第一辊101、第二辊102的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记，可以精确定位初步判定的瑕疵点，效率较高；在进行最终瑕疵判定时，控制模块根据图像采集模块采集的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，控制第一标记模块或第二标记模块在辊的相应端面位置重复标记，辊端面两次标记重合位置确认为瑕疵点，可以精准识别和定位辊面瑕疵，提升了检测效率。
本申请中选用的各个器件(未说明具体结构的部件)均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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系统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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种电池辊光学对缝检测系统，其特征在于，包括：
控制模块；
第一转动机构（11）和第二转动机构（12），均与控制模块电性相连，分别用于驱动平行布置的第一辊（101）和第二辊（102）在同一高度异步转动；
光发生器（2），用于向辊间隙发出平行光以在图像采集区形成线光斑；
图像采集模块（3），用于采集所述线光斑；以及
第一标记模块、第二标记模块，其中
所述控制模块控制第一辊（101）、第二辊（102）异步转动，并根据线光斑宽度变化初判第一辊（101）、第二辊（102）相对辊面之间的瑕疵点，控制第一标记模块、第二标记模块分别对第一辊（101）、第二辊（102）的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记；
所述控制模块还与第一移动机构（13）、第二移动机构（14）电性连接，用于驱动第一辊（101）和第二辊（102）平移；
当第一辊（101）和/或第二辊（102）存在瑕疵点时，所述控制模块选择其中一辊的正常辊面作为基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与正常辊面相对后，控制第一移动机构（13）和/或第二移动机构（14）调整辊间隙至辊面紧贴；
光发生器（2）发出白光，所述控制模块根据图像采集模块采集的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，控制第一标记模块或第二标记模块在辊的相应端面位置重复标记；
辊端面两次标记重合位置确认为瑕疵点。
2.根据权利要求1所述的电池辊光学对缝检测系统，其特征在于，
所述电池辊光学对缝检测系统还包括：
底座（1），其上设置有轨道（15）；
第一支撑机构（16）和第二支撑机构（17），安装在轨道（15）上，分别用于支撑平行布置的第一辊（101）和第二辊（102）；
所述第一移动机构（13）、第二移动机构（14）分别用于驱动第一支撑机构（16）、第二支撑机构（17）沿轨道移动。
3.根据权利要求2所述的电池辊光学对缝检测系统，其特征在于，
所述第一支撑机构（16）和第二支撑机构（17）均分别包括主动轮（161）和从动轮（162），且通过主动轮（161）和从动轮（162）配合支撑相应辊；
所述第一转动机构（11）和第二转动机构（12）分别用于驱动第一支撑机构（16）和第二支撑机构（17）的主动轮（161），以带动相应辊转动。
4.根据权利要求3所述的电池辊光学对缝检测系统，其特征在于，
所述第一支撑机构（16）和/或第二支撑机构（17）还包括升降机构（18），用于驱动第一辊（101）和/或第二辊（102）升降。
5.一种电池辊对缝检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，驱动第一辊、第二辊在同一高度异步转动；
步骤S2，向辊间隙发出平行光以在图像采集区形成线光斑；
步骤S3，采集所述线光斑的宽度，根据线光斑的宽度数据判断第一辊、第二辊上的瑕疵点，对第一辊、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记；
步骤S4，选择其中一辊的正常辊面作为基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与基准点相对，并调整辊间隙至辊面紧贴；
向辊间隙发射白光，根据图像采集区的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，在辊的相应端面位置重复标记，即确定瑕疵点。
6.根据权利要求5所述的电池辊对缝检测方法，其特征在于，
将第一辊等分为M个测量位Ai，i取值1～M；
将第二辊等分为N个测量位Bj，j取值1～N；
确定第一辊上的测量位Ai静止状态，第二辊转动，第二辊上的测量位Bj相对于测量位Ai形成所述辊间隙ABij；
在第二辊相对于第一辊转动一周后，驱动第一辊转动至下一测量位Ai+1。
7.根据权利要求6所述的电池辊对缝检测方法，其特征在于，
所述步骤S3中采集所述线光斑的宽度，根据线光斑的宽度数据判断第一辊、第二辊上的瑕疵点，对第一辊、第二辊的所述瑕疵点对应的端面位置进行初次标记的方法包括：
设Wij为辊间隙ABij对应的线光斑宽度；
在获得第一辊上M个测量位Ai与第二辊的N个测量位Bj的Wij数据集后，以Wij数据集中重复最多的宽度值为第一基准宽度值，其他宽度值对应的第一辊、第二辊的测量位判定为瑕疵点并进行初次标记。
8.根据权利要求7所述的电池辊对缝检测方法，其特征在于，
所述步骤S4中选择其中一辊的正常辊面作为基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与基准点相对，并调整辊间隙至辊面紧贴；
向辊间隙发射白光，根据图像采集区的光斑颜色在判断两辊的间隙宽度不符合预设值后，在辊的相应端面位置重复标记，即确定瑕疵点包括：
选择任一辊，根据所述基准宽度值在辊上确定基准点，使另一辊的各瑕疵点分别与基准点相对，在调整辊间隙至辊面紧贴后，通过所述白光检测间隙宽度集Wij’，取其中重复最多的宽度值为第二基准宽度值，其他宽度值对应的辊的各瑕疵点为瑕疵点，且进行重复标记。
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