CN114714037A - 软包电池焊接纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软包电池焊接纠偏方法，包括以下步骤：通过视觉装置获取放置在定位平台上的极图像，对极耳图像进行处理得到极耳的位置信息；将位置信息与预设位置进行比较，得到位置偏差信息，根据位置偏差信息对极耳进行纠偏；极耳上料系统将极耳转移至焊接位置与电芯主体进行焊接，焊接完成后得到电芯，通过视觉装置获取电芯图像，对电芯图像进行分析得到极耳的位置与预设标准的偏差值；极耳上料系统根据偏差值对极耳的转移路径进行纠偏。本发明提供的软包电池焊接纠偏方法在极耳焊接过程中及时对极耳进行纠偏，降低了电芯的报废率，有效地保证了电芯的质量及产量的稳定输出，提高了生产优率。

Description

软包电池焊接纠偏方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种软包电池焊接纠偏方法。

背景技术

在焊接工序中对极耳进行纠偏定位，不仅能有效确保电芯尺寸的稳定性，使制造的电芯符合产品规格，还能使得电芯能在焊接机台内稳定流转，减少焊接过程中因异常波动导致电芯报废，从而保证了产品质量、提升了生产效率。

现有的纠偏方式为：在焊接的极耳上料位采用气缸推动的方式限定极耳的位置，然后经夹爪抓取传送至焊接位进行极耳焊接，最后再进行CCD检测，经过人为分析检测数据后再对极耳的位置进行调节。现有的纠偏方法步骤繁琐、流程长，需要耗费大量时间及人力进行数据分析后才能对极耳的位置进行调整，这严重影响了整体的生产效率，同时，由于焊接完成后的电芯需经过多道工序后才能进行CCD检测，即现有的纠偏方式不能及时地对极耳进行纠偏，因而，在对极耳位置进行有效调整前会造成诸多异常电芯报废，严重影响产品优率。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种软包电池焊接纠偏方法，包括以下步骤：

S1:通过视觉装置获取放置在定位平台上的极耳图像，对所述极耳图像进行处理得到所述极耳的位置信息；

S2:将所述位置信息与预设位置进行比较，得到位置偏差信息，根据所述位置偏差信息对所述极耳进行纠偏；

S3:极耳上料系统将所述极耳转移至焊接位置与电芯主体进行焊接，焊接完成后得到电芯，通过视觉装置获取电芯图像，对所述电芯图像进行分析得到所述极耳的位置与预设标准的偏差值；

S4:所述极耳上料系统根据所述偏差值对所述极耳的转移路径进行纠偏。

进一步地，在步骤S1中，对所述极耳图像进行处理包括：在所述极耳图像上分别对所述极耳的两条邻边进行取点确定角位顶点，根据所述角位顶点得到所述极耳的所述位置信息。

进一步地，所述两条邻边形成的角位处于所述极耳的焊接区。

进一步地，在步骤S2中，所述预设位置包括基准线和基准点，所述位置偏差信息包括所述极耳的边与所述基准线形成的角度、所述极耳的角位顶点与所述基准点的偏差数值，根据所述角度和所述偏差数值对所述极耳进行纠偏。

进一步地，对所述极耳进行纠偏包括：将所述极耳中处于焊接区的一个所述角位顶点移动至所述基准点的位置，对所述极耳进行旋转，直至所述极耳的边与所述基准线重合。

进一步地，所述极耳上料系统包括用于抓取所述极耳的夹爪和用于调控夹爪的控制器。

进一步地，在步骤S3中，对所述电芯图像进行分析得到所述极耳的位置与预设标准的偏差值，包括：在所述极耳上取边，在所选取边的两端分别取点，分别计算所选取点到定位块的距离值，将所述距离值与预设值进行对比得到所述偏差值。

进一步地，在所述极耳的左右两侧上任取一边，在所选取边的非焊接区取点，计算所选取点到所述定位块的所述距离值，将所述距离值与预设值进行对比得到所述偏差值。

进一步地，在所述极耳的极耳胶上取边，分别在所选取边的左端和右端取点，分别计算两个点到所述定位块的所述距离值，将所述距离值与预设值进行对比得到所述偏差值。

进一步地，在步骤S4中，在进行纠偏动作前，还包括对偏差出现次数的分析，所述偏差包括所述偏差值，在所述偏差出现次数大于设定值或者呈现规律性时进行纠偏操作，否则，进行预警处理。。

相比于现有技术，本发明的技术方案至少存在以下有益效果：本发明在极耳定位阶段和极耳完成焊接之后均增设了视觉装置，通过视觉装置获取极耳位置的偏差值，并将该偏差值反馈于控制系统，对极耳的位置进行自动纠偏，有效地解决了因极耳定位错误、极耳上料过程中发生位移、电芯主体在输送过程出现偏差等因素导致极耳焊接异常的情况，在极耳焊接过程中及时对极耳进行纠偏，降低了电芯的报废率，有效地保证了电芯的质量及产量的稳定输出，提高了生产优率。

附图说明

附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明提供的一种软包电池焊接纠偏方法的流程图；

图2为极耳偏离预设位置的示意图；

图3为对焊接后的电芯进行分析的示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在极耳的焊接工序中，现有的纠偏方式不能及时地对极耳进行纠偏，在对极耳位置进行有效调整前会造成诸多异常电芯报废，这严重影响产品优率，目前极耳焊接异常主要有以下三个原因：1.极耳在上料前，在定位平台上定位错误，极耳位置发生偏移；2.极耳在上料过程中因故障导致已经定位好的极耳发生偏移或歪斜；3.用于输送电芯主体的物流线发生位置偏移或者电芯主体定位不准确。为解决上述因素造成的极耳焊接异常的问题，本发明提供了一种软包电池焊接纠偏方法，如图1所示，包括以下步骤：

S101：通过视觉装置获取放置在定位平台上的极耳图像，对极耳图像进行处理得到极耳的位置信息；

本发明在极耳定位阶段增设了视觉装置，视觉装置可以为CCD视觉装置，视觉装置对极耳进行拍摄获取极耳图像，该极耳图像通过控制系统处理可得到极耳的位置信息。具体地，视觉装置获取的图像由众多不同灰度值的像素点组成，根据预设的灰度值在极耳的两条邻边上取点以识别和得到极耳的角位顶点的位置信息，更具体地，在极耳的其中一条边上取两个点，连接选取的点形成一直线，在所选边的邻边上取两个点并连接形成另一直线，两条直线相交的位置即识别为极耳的角位顶点，由于极耳为长方形，具有固定的尺寸，因而可通过识别得到的角位顶点确定其他角位顶点的位置信息，进而得到极耳的位置信息。优选地，选取位于极耳焊接区的两条相邻极耳边进行识别，得到位于极耳焊接区的角位顶点，选择该区域进行角位顶点识别主要是基于以下两方面的考虑：第一，由于焊接区的极耳角位靠近极耳胶，在进行极耳角位识别时，可同时检测极耳底边与极耳胶底边的位置，避免极耳焊反；第二，机械手臂将极耳从极耳回转台转移至定位平台，当选择非焊接区的极耳角位进行识别时，机械手臂会与视觉装置发生干涉，影响视觉装置的正常使用。

在极耳定位阶段增设了视觉装置除了用于确定极耳的位置信息，还能用于判断极耳是否上下端颠倒放置、定位平台是否放置正确的极耳。例如，极耳上靠近焊接区的一端为下端，极耳的下端设有极耳胶，在极耳从回转台转移至定位平台上时，可能会因机械故障或者感应器识别失误而造成进入定位平台的极耳发生上下端颠倒，最终因极耳焊反而导致电芯报废，为了避免极耳焊反的情况，在对特征图像进行处理时，可分别在极耳的底边上和极耳胶的底边上取点进行底边识别，通过两条底边的距离判断极耳是否发生上下端颠倒，以便定位平台及时对极耳进行纠偏；又如，极耳分为正极耳和负极耳，一般正极耳和负极耳的尺寸一致，可能会存在因上料失误而将正极耳错放在负极耳操作平台的情况，这不仅会造成电芯报废还会损坏焊接机，为了避免正负极极耳颠倒、错放的情况，在对特征图像进行处理时，由于正负极极耳采用的金属不一样，体现在特征图像上表现为灰度值不同，可通过在极耳上选定区域测得灰度值，再将测得的灰度值与预设的灰度值范围进行比较，以此判断正负极极耳是否错放，以便及时调整上料流程。

S102：将位置信息与预设位置进行比较，得到位置偏差信息，根据位置偏差信息对极耳进行纠偏；

每一个生产工序都有相对应的工艺标准，在操作的每个流程中，极耳都有预设的位置，只有当极耳的位置与预设的位置一致时才能达到工艺标准，将步骤S101中得到的极耳的信息位置与预设位置进行比较，即可得到位置偏差信息，通过该位置偏差信息判断定位平台上的极耳是否需要进行纠偏，以及计算具体的纠偏参数。具体地，预设位置包括基准线和基准点，位置偏差信息包括极耳的边与基准线形成的角度、极耳的角位顶点与基准点的偏差值，如图2所示，基准线包括X轴方向的基准线OX和Y轴方向的基准线OY，基准线OX和基准线OY相交于基准点O，基准点O的坐标值为(0,0)通过基准线可得到极耳1的角位顶点的坐标值(a,b)，在极耳1的其中一条边绘制延长线与基准线OX相交，从极耳1的角位顶点处作一根垂直于基准线OX的线段，通过该线段和延长线得到极耳边与基准线形成的角度α，根据得到极耳位置信息判断出极耳1的角位顶点的坐标值与基准点O不符，角度α与预设不符，此时极耳1未处于预设位置，需要进行纠偏，优选地，选择位于极耳焊接区的角位顶点和边用于纠偏判断及计算位置偏差信息。此时，角位顶点需要在基准线OX的负向方向上的移动距离为a，在基准线OY的负向方向上的移动距离为b，顺时针旋转的角度为α。将上述纠偏参数反馈于控制系统，控制系统做出指示，通过伺服控制对定位平台上的极耳进行相应的前后、左右移动和旋转，完成极耳纠偏，其中，在对极耳的纠偏过程中，移动和旋转可同时进行。纠偏动作完成后，极耳在定位平台上处于预设的位置。对于极耳的定位纠偏，在允许的范围误差内，极耳上的边、角位、顶点都需要纠正到预设的位置上。

S103：极耳上料系统将极耳转移至焊接位置与电芯主体进行焊接，焊接完成后得到电芯，通过视觉装置获取电芯图像，对电芯图像进行分析得到极耳的位置与预设标准的偏差值；

极耳上料系统包括用于抓取极耳的夹爪和用于调控夹爪的控制器，极耳在定位平台完成定位或者纠偏后，夹爪抓取极耳将极耳转移至焊接位置，通过焊接机将极耳下端焊接在电芯主体上得到电芯。在焊接完成之后增设视觉装置对电芯进行识别，可判断极耳焊接工序是否达到预设标准以及与预设标准的偏差值。具体地，通过视觉装置获取电芯图像，在极耳上取边，在所选取边的两端分别取点，分别计算所选取点到定位块的距离值，将距离值与预设值进行对比得到偏差值。更具体地，如图3所示，在电芯图像上包括电芯、定位块3和弹夹小车定位限位块4，电芯上有极耳1和电芯主体2，其中，极耳1上设有极耳胶11，电芯主体2上设有用于与极耳1焊接的箔材21。在极耳胶11上进行取点操作识别出其顶边，定位块3的位置是固定不变的，对定位块3的顶边进行取点识别出直线MN，分别计算极耳胶11顶边上左端、右端到直线MN的距离值，分别为A和B，该距离值用于判断极耳1在上下方向上是否出现位移偏差，将计算得到的距离值A、B分别与预设值进行比较，如果两个距离值均与预设值一致，那么说明极耳1在上下方向上无位移偏差，此时无需进行纠偏；如果两个距离值中的一个或者两个与预设值不一致，则需要进一步处理，具体分析如下：(1)当A、B之间的差值小于固定值一(固定值一自主设定)，则可能的原因为极耳上料不准确，若该偏差出现的次数超出上限值或者小于上限值但呈现出规律，则对夹爪左右位置进行纠偏，否则，只进行报警而不采取纠偏动作；(2)当A、B之间的差值大于固定值一，则可能的原因为极耳在上料过程中发生歪斜，若该偏差出现的次数超出上限值或者小于上限值但呈现出规律，则极耳上料系统停止运作进行参数及设备调整，否则，只进行报警。

由于在侧边上的焊接区进行取点识别可能会因箔材的干扰而引起误判，故在极耳的左右两侧边上的非焊接区进行取点识别。在极耳1上对其右侧的边进行取点识别，在定位块3上对其左侧的边进行识别得到直线PQ，分别计算极耳1右侧边的上端、下端到直线PQ的距离值，分别为C、D，该距离值用于判断极耳1在左右方向上是否出现位移偏差，同样地，将计算得到的距离值C、D分别与预设值进行比较，如果两个距离值均与预设值一致，那么说明极耳1在左右方向上无位移偏差，此时无需进行纠偏；如果两个距离值中的一个或者两个与预设值不一致，则需要进一步处理，需要在弹夹小车定位限位块4上进行取点识别出直线ST，计算得到直线ST与直线PQ之间的距离值E，具体分析如下：(1)当C、D之间的差值小于固定值二(固定值二自主设定)，而E值与预设值不一致，则可能的原因为运送弹夹小车的物流线流转不准确，若该偏差出现的次数超出上限值或者小于上限值但呈现出规律，则对夹爪前后位置进行纠偏，否则，只进行报警而不采取纠偏动作；(2)当C、D之间的差值小于固定值二，而E值与预设值一致，则可能的原因为极耳上料不准确，若该偏差出现的次数超出上限值或者小于上限值但呈现出规律，则对夹爪前后位置进行纠偏，否则，只进行报警而不采取纠偏动作；(3)当C、D之间的差值大于固定值二，则可能的原因为极耳在上料过程中发生歪斜，若该偏差出现的次数超出上限值或者小于上限值但呈现出规律，则极耳上料系统停止运作进行参数及设备调整，否则，只进行报警。

在完成焊接后设置视觉装置，不仅可以检测分析极耳焊偏的状况，同时还可以检测其它焊接异常，例如，对箔材21的边角进行识别得到的其宽度信息，将该宽度信息与工艺标准进行比对，若是存在偏差，则可判断叠片工序出现错位，需要对相应的程序进行调整纠偏；物流线上置于同一个小车上的电芯主体，在焊接后对电芯进行视觉检测发现该电芯的焊偏参数一致，在这种情况下，就需要对物流线上小车的位置进行纠偏。

S104：极耳上料系统根据偏差值对极耳的转移路径进行纠偏。

根据步骤S103中得到的偏差值判断是否需要对极耳的上料系统进行纠偏，若偏差值处于预设范围内，则不需要进行纠偏操作，反之，将偏差值反馈给极耳上料系统，极耳上料系统根据该偏差值对夹爪的路径或者夹爪的力度进行参数纠偏，以确保下一个制备的电芯符合标准。

本发明提供的软包电池焊接纠偏方法，是根据系统算法进行纠偏，对极耳定位以及极耳上料进行纠偏，可对极耳识别异常的次数进行统计并设定异常次数的上限值，当识别到极耳异常的次数超过该上限值时，进行纠偏操作，而识别到极耳异常的次数小于该上限值时，如果该异常不存在规律性，则只进行报警不采取纠偏动作，而当该异常呈现一定规律性时，则需要进行纠偏操作。

本发明提供的软包电池焊接纠偏方法具有以下优势：

1.在极耳焊接过程中及时对极耳进行纠偏，有效地解决了因极耳定位错误、极耳上料过程中发生位移、电芯主体在输送过程出现偏差等因素导致极耳焊接异常的情况，降低了电芯的报废率，有效地保证了电芯的质量及产量的稳定输出，提高了生产优率；

2.在极耳定位阶段增设视觉装置，不仅用于及时纠正极耳在定位平台上的位置，还能用于判断极耳是否上下端颠倒放置、定位平台是否放置正确的极耳；

3.在完成焊接后设置视觉装置，不仅可以对极耳的转移路径进行纠偏，还可以根据图像对电芯中发生位移的原因进行分析，判断电芯主体在输送过程是否出现偏移；

4.在极耳定位、极耳上料、焊接后检测三工序中实施闭环纠偏控制，及时将异常信号反馈于极耳定位及极耳上料系统，极耳定位及极耳上料系统同步进行纠偏操作，最大限度地保证了纠偏效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:通过视觉装置获取放置在定位平台上的极耳图像，对所述极耳图像进行处理得到所述极耳的位置信息；

S2:将所述位置信息与预设位置进行比较，得到位置偏差信息，根据所述位置偏差信息对所述极耳进行纠偏；

S3:极耳上料系统将所述极耳转移至焊接位置与电芯主体进行焊接，焊接完成后得到电芯，通过视觉装置获取电芯图像，对所述电芯图像进行分析得到所述极耳的位置与预设标准的偏差值；

S4:所述极耳上料系统根据所述偏差值对所述极耳的转移路径进行纠偏。

2.根据权利要求1所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，在步骤S1中，对所述极耳图像进行处理包括：在所述极耳图像上分别对所述极耳的两条邻边进行取点确定角位顶点，根据所述角位顶点得到所述极耳的所述位置信息。

3.根据权利要求2所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，所述两条邻边形成的角位处于所述极耳的焊接区。

4.根据权利要求1所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，在步骤S2中，所述预设位置包括基准线和基准点，所述位置偏差信息包括所述极耳的边与所述基准线形成的角度、所述极耳的角位顶点与所述基准点的偏差数值，根据所述角度和所述偏差数值对所述极耳进行纠偏。

5.根据权利要求4所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，对所述极耳进行纠偏包括：将所述极耳中处于焊接区的一个所述角位顶点移动至所述基准点的位置，对所述极耳进行旋转，直至所述极耳的边与所述基准线重合。

6.根据权利要求1所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，所述极耳上料系统包括用于抓取所述极耳的夹爪和用于调控夹爪的控制器。

7.根据权利要求1所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，在步骤S3中，对所述电芯图像进行分析得到所述极耳的位置与预设标准的偏差值，包括：在所述极耳上取边，分别在所选取边的两端取点，分别计算所选取点到定位块的距离值，将所述距离值与预设值进行对比得到所述偏差值。

8.根据权利要求7所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，在所述极耳的左右两侧上任取一边，在所选取边的非焊接区取点，计算所选取点到所述定位块的所述距离值，将所述距离值与预设值进行对比得到所述偏差值。

9.根据权利要求7所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，在所述极耳的极耳胶上取边，分别在所选取边的左端和右端取点，分别计算两个点到所述定位块的所述距离值，将所述距离值与预设值进行对比得到所述偏差值。

10.根据权利要求1所述的软包电池焊接纠偏方法，其特征在于，在步骤S4中，在进行纠偏动作前，还包括对偏差出现次数的分析，所述偏差包括所述偏差值，在所述偏差出现次数大于设定值或者呈现规律性时进行纠偏操作，否则，进行预警处理。

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