CN114871140B - 电极双面检测装置、检测方法和电极综合检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电极双面检测装置、检测方法和电极综合检测设备，属于基于机器视觉的电池检测领域，装置包括第一双面检模块和第二双面检模块，第一双面检模块和第二双面检模块沿着供料流线布置并对电极的正面和背面采集图像；其中，第一双面检模块采集的电极双面图像用于提供沟槽及坡面盲区图像；第二双面检模块采集的电极双面图像用于提供常规光面区图像；通过本申请，提供了电池电极的双面脏污、划伤、压伤等瑕疵检测方案，方案基于机器视觉的电极双面图像采集，通过图像算法，后台判定是否有瑕疵并获取瑕疵图像，提高工作效率和检测质量，可在动力电池的检测中广泛应用。

Description

电极双面检测装置、检测方法和电极综合检测设备

技术领域

本发明属于基于机器视觉的电池检测领域，具体涉及电极双面检测装置、检测方法和电极综合检测设备，可广泛的在汽车动力电池的电极或端盖的产品检测中推广应用。

背景技术

随着环境恶化和新能源技术应用，动力电池被广泛应用于电动汽车中，从1865、2170到4680、4695，技术的创新使得电池的体积和能量密度也越来越得意提高，使得电动汽车能源模块进一步发展和提升。

其中，到了4680/4695动力电池，电池的电极(参见图1)已逐步取消电池极耳，而采用无极耳结构，减少或消除了发热点，因此，其热量控制或汽车的冷却或散热系统成本进一步降低。然而，无极耳的电池端盖，质量要求也相应提高，如电池端盖的毛刺、脏污、异物、刮伤、凹坑、亮痕、异色、金属屑等的容忍程度进一步降低。其中，电池极片/电极的加工工艺领域，当极片涂布剪裁完成后，要检查电极的正面及反面包括脏污、划伤、压伤等的缺陷。现有的双面检测方法都是通过人工观察、手触摸、半自动观察等方式进行检测；显然，通过传统的人工肉眼检测或半自动检测已不符合当前的高精度、高效率的生产要求，而且人工检测容易造成漏检、错件、不稳定等问题。

因此，本发明的目的在于寻求一种智能化双面瑕疵检测方案，以提高电池电极的检测精度和效率，保证生产质量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电极双面检测装置、检测方法和电极综合检测设备，其能解决上述问题。

设计原理：针对电极，进行基于机器视觉的电极双面图像采集，通过图像算法，后台判定是否有瑕疵并获取瑕疵图像，提高工作效率和检测质量；总体方案如下。

一种电极双面检测装置，装置包括第一双面检模块和第二双面检模块，所述第一双面检模块和第二双面检模块沿着供料流线布置并对电极的正面和背面采集图像；其中，第一双面检模块采集的电极双面图像用于提供沟槽及坡面盲区图像；第二双面检模块采集的电极双面图像用于提供常规光面区图像。

进一步的，所述第一双面检模块和第二双面检模块均包括自上而下同轴安装在双面检安装板上的上相机镜头组件、上光源、下光源和下相机镜头组件；其中，上相机镜头组件、上光源与下相机镜头组件、下光源对称设置，待测电极从上光源和下光源之间传输并被采集图像。

进一步的，所述上相机镜头组件和下相机镜头组件通过相机调整转接组件位置可调的转接至所述双面检安装板；所述上光源和下光源通过光源调整转接组件位置可调的转接至所述双面检安装板。

进一步的，所述第一双面检模块的上光源和下光源的间距小于第二双面检模块的上光源和下光源的间距。

本发明还提供了一种根据前述电极双面检测装置的电极双面脏污检测方法，方法包括：

S11、通过第一双面检模块和第二双面检模块获取电极正反表面彩色图像；

S12、对电极表面进行脏污ROI区域定位，获得脏污检测区域；

S13、获取彩色图像的绿色通道图像和蓝色通道图像，对绿色通道图像和蓝色通道图像进行作差处理；

S14、对作差后的灰度图像进行二值化处理，获取脏污缺陷区域。

本发明还提供了一种根据前述电极双面检测装置的电极双面划伤检测方法，方法包括：

S21、通过第一双面检模块和第二双面检模块获取电极正反表面彩色图像；

S22、对电极表面进行划伤ROI区域定位，获得划伤检测区域；

S23、将获得的划伤检测区域的彩色图像转换为灰度图像，并对灰度图像进行动态阈值灰度操作，获取与背景有明显对比度的缺陷区域；

S24、通过特征提取算法，获取缺陷的形状、灰度及纹理特征，通过特征筛选出划伤区域。

本发明还提供了一种根据前述电极双面检测装置的电极双面压伤检测方法，方法包括：

S31、通过第一双面检模块和第二双面检模块获取电极正反表面彩色图像；

S32、对电极表面进行压伤ROI区域定位，获得压伤检测区域；

S33、将压伤检测区域的彩色图像通过梯度算法获取偏差图像；

S34、对偏差图像进行二值化处理，获取压伤缺陷区域。

本发明还提供了一种电极综合检测设备，设备包括上料模组、检测接料台、检测站、NG收料台、OK下料模组、机架和工控器；其中，所述上料模组设置在检测接料台的上游端；所述NG收料台和OK下料模组设置在所述检测接料台的下游；所述检测站包括沿着转盘式的所述检测接料台环形布置的毛刺检测装置、双面检装置、外圈检测装置和内壁检测装置；其中，所述双面检装置采用前述的电极双面检测装置，通过第一双面检模块和第二双面检模块按照前述方法对电极双面外观瑕疵检测；所述NG收料台设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；所述OK下料模组接收无瑕疵的OK电极。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本申请的电极双面检测装置，提供了电池电极的双面脏污、划伤、压伤等瑕疵检测方案，避免了人工或半自动检测带来的漏检率高、速率慢等问题，提高了工作效率和准确性，可在动力电池的检测中广泛应用。

附图说明

图1为4680电池及其电极示意图；

图2为电极双面检测装置的示意图；

图3为第一双面检模块侧视图；

图4为第二双面检模块侧视图；

图5为电极双面检中脏污检测方法流程示意图；

图6为电极双面检中划伤检测方法流程示意图；

图7为电极双面检中压伤检测方法流程示意图；

图8为检出结果中OK品与瑕疵品的示意图；

图9为电极综合检测设备示意图；

图10为电极双面检测装置的检测状态示意图。

图中：

10、第一双面检模块；

20、第二双面检模块；

1、双面检安装板；2、上相机镜头组件；3、上光源；4、下光源；5、下相机镜头组件；6、相机调整转接组件；7、光源调整转接组件；8、基板支撑件；9、转接底板；

100、上料模组；

200、检测接料台；

300、毛刺检测装置；

400、双面检装置；

500、外圈检测装置；

600、内壁检测装置；

700、NG收料台；

800、OK下料模组；

900、机架。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

应当理解，本说明书中所使用的“设备”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

电极双面检测装置

参见图2和图9，一种电极双面检测装置，装置包括第一双面检模块10和第二双面检模块20，所述第一双面检模块10和第二双面检模块20沿着供料流线布置并对电极的正面和背面采集图像。其中：

第一双面检模块10采集的电极双面图像用于提供沟槽及坡面盲区图像。

第二双面检模块20采集的电极双面图像用于提供常规光面区图像。

具体的，第一双面检模块10和第二双面检模块20均包括自上而下同轴安装在双面检安装板1上的上相机镜头组件2、上光源3、下光源4和下相机镜头组件5；其中，上相机镜头组件2、上光源3与下相机镜头组件5、下光源4对称设置，待测电极从上光源3和下光源4之间传输并被采集图像。

进一步的，所述上相机镜头组件2和下相机镜头组件5通过相机调整转接组件6位置可调的转接至所述双面检安装板1；所述上光源3和下光源4通过光源调整转接组件7位置可调的转接至所述双面检安装板1。

其中，第一双面检模块10的上光源3和下光源4采用低角度环形光；所述第二双面检模块20的上光源3和下光源4采用同轴光。

进一步的，参见图3和图4，所述第一双面检模块10的上光源3和下光源4的间距h1小于第二双面检模块20的上光源3和下光源4的间距h2。

进一步的，在所述双面检安装板1背面还设置有基板支撑件8和转接底板9，用于双面检安装板1的支撑加强和转接。

电极双面脏污检测方法

一种根据前述电极双面检测装置的电极双面脏污检测方法，参见图5，方法包括：

S11、通过第一双面检模块10和第二双面检模块20获取电极正反表面彩色图像；

S12、对电极表面进行脏污ROI区域定位，获得脏污检测区域；

S13、获取彩色图像的绿色通道图像和蓝色通道图像，对绿色通道图像和蓝色通道图像进行作差处理；

S14、对作差后的灰度图像进行二值化处理，获取脏污缺陷区域。

电极双面划伤检测方法

一种根据前述电极双面检测装置的电极双面划伤检测方法，参见图6，方法包括：

S21、通过第一双面检模块10和第二双面检模块20获取电极正反表面彩色图像；

S22、对电极表面进行划伤ROI区域定位，获得划伤检测区域；

S23、将获得的划伤检测区域的彩色图像转换为灰度图像，并对灰度图像进行动态阈值灰度操作，获取与背景有明显对比度的缺陷区域；

S24、通过特征提取算法，获取缺陷的形状、灰度及纹理特征，通过特征筛选出划伤区域。

电极双面压伤检测方法

一种根据前述电极双面检测装置的电极双面压伤检测方法，参见图7，方法包括：

S31、通过第一双面检模块10和第二双面检模块20获取电极正反表面彩色图像；

S32、对电极表面进行压伤ROI区域定位，获得压伤检测区域；

S33、将压伤检测区域的彩色图像通过梯度算法获取偏差图像；

S34、对偏差图像进行二值化处理，获取压伤缺陷区域。

参见图8为OK与瑕疵品对比图，其中，图8a为OK品，图8b的瑕疵品中圈中部分为根据电极双面脏污检测方法检出的脏污图像，图8c的瑕疵品中圈出部分为根据电极双面划伤检测方法检出的划伤图像，图8d的瑕疵品中圈出部分为根据电极双面压伤检测方法检出的压伤图像。

电极综合检测设备

一种电极综合检测设备，参见图9和图10，设备包括上料模组100、检测接料台200、检测站(300、400、500、600)、NG收料台700、OK下料模组800、机架900和工控器。

其中，所述上料模组100设置在检测接料台200的上游端；所述NG收料台700和OK下料模组800设置在所述检测接料台200的下游；所述检测站(300、400、500、600)包括沿着转盘式的所述检测接料台200环形布置的毛刺检测装置300、双面检装置400、外圈检测装置500和内壁检测装置600；其中，所述双面检装置400采用前述的电极双面检测装置，通过第一双面检模块10和第二双面检模块20按照前述的方法对电极双面外观瑕疵检测；所述NG收料台700设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；所述OK下料模组800接收无瑕疵的OK电极。

进一步的，所述检测站(300、400、500、600)对流过所述检测接料台200上的电池电极进行多工位综合检测，并由工控器对检测的电极缺陷进行分类。

其中，毛刺检测装置300采用两组对置的相机组件对电极毛刺进行检测；所述双面检装置400对电极双面外观进行脏污、划伤、压伤的瑕疵检测；所述外圈检测装置500用于对圆柱孔内壁瑕疵检测；所述内壁检测装置600用于对圆柱外壁瑕疵检测。

存储介质

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行前述方法的步骤。其中，所述方法请参见前述部分的详细介绍，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，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)、其他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)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

终端

本发明还提供了一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有数据提供方信息和能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行前述方法的步骤。其中，所述方法请参见前述部分的详细介绍，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电极双面检测装置，其特征在于：装置包括第一双面检模块(10)和第二双面检模块(20)，所述第一双面检模块(10)和第二双面检模块(20)沿着供料流线布置并对电极的正面和背面采集图像；

其中，第一双面检模块(10)采集的电极双面图像用于提供沟槽及坡面盲区图像；第二双面检模块(20)采集的电极双面图像用于提供常规光面区图像；

所述第一双面检模块(10)采用低角度环形光；所述第二双面检模块(20)采用同轴光。

2.根据权利要求1所述的电极双面检测装置，其特征在于：所述第一双面检模块(10)和第二双面检模块(20)均包括自上而下同轴安装在双面检安装板(1)上的上相机镜头组件(2)、上光源(3)、下光源(4)和下相机镜头组件(5)；其中，上相机镜头组件(2)、上光源(3)与下相机镜头组件(5)、下光源(4)对称设置，待测电极从上光源(3)和下光源(4)之间传输并被采集图像。

3.根据权利要求2所述的电极双面检测装置，其特征在于：所述上相机镜头组件(2)和下相机镜头组件(5)通过相机调整转接组件(6)位置可调的转接至所述双面检安装板(1)；所述上光源(3)和下光源(4)通过光源调整转接组件(7)位置可调的转接至所述双面检安装板(1)。

4.根据权利要求3所述的电极双面检测装置，其特征在于：所述第一双面检模块(10)的上光源(3)和下光源(4)的间距小于第二双面检模块(20)的上光源(3)和下光源(4)的间距。

5.根据权利要求4所述的电极双面检测装置，其特征在于：所述第一双面检模块(10)的上光源(3)和下光源(4)采用低角度环形光；所述第二双面检模块(20)的上光源(3)和下光源(4)采用同轴光。

6.根据权利要求4所述的电极双面检测装置，其特征在于：在所述双面检安装板(1)背面还设置有基板支撑件(8)和转接底板(9)，用于双面检安装板(1)的支撑加强和转接。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述电极双面检测装置的电极双面脏污检测方法，其特征在于，方法包括：

S11、通过第一双面检模块(10)和第二双面检模块(20)获取电极正反表面彩色图像；

S12、对电极表面进行脏污ROI区域定位，获得脏污检测区域；

S13、获取彩色图像的绿色通道图像和蓝色通道图像，对绿色通道图像和蓝色通道图像进行作差处理；

S14、对作差后的灰度图像进行二值化处理，获取脏污缺陷区域。

8.一种根据权利要求1-6任一项所述电极双面检测装置的电极双面划伤检测方法，其特征在于，方法包括：

S21、通过第一双面检模块(10)和第二双面检模块(20)获取电极正反表面彩色图像；

S22、对电极表面进行划伤ROI区域定位，获得划伤检测区域；

S23、将获得的划伤检测区域的彩色图像转换为灰度图像，并对灰度图像进行动态阈值灰度操作，获取与背景有明显对比度的缺陷区域；

S24、通过特征提取算法，获取缺陷的形状、灰度及纹理特征，通过特征筛选出划伤区域。

9.一种根据权利要求1-6任一项所述电极双面检测装置的电极双面压伤检测方法，其特征在于，方法包括：

S31、通过第一双面检模块(10)和第二双面检模块(20)获取电极正反表面彩色图像；

S32、对电极表面进行压伤ROI区域定位，获得压伤检测区域；

S33、将压伤检测区域的彩色图像通过梯度算法获取偏差图像；

S34、对偏差图像进行二值化处理，获取压伤缺陷区域。

10.一种电极综合检测设备，其特征在于：设备包括上料模组(100)、检测接料台(200)、检测站、NG收料台(700)、OK下料模组(800)、机架(900)和工控器；

其中，所述上料模组(100)设置在检测接料台(200)的上游端；所述NG收料台(700)和OK下料模组(800)设置在所述检测接料台(200)的下游；

所述检测站包括沿着转盘式的所述检测接料台(200)环形布置的毛刺检测装置(300)、双面检装置(400)、外圈检测装置(500)和内壁检测装置(600)；其中，所述双面检装置(400)采用权利要求1-6任一项所述的电极双面检测装置，通过第一双面检模块(10)和第二双面检模块(20)按照权利要求7-9任一项的方法对电极双面外观瑕疵检测；

所述NG收料台(700)设置多个缺陷料盒和对应的暂存料盒，并根据工控器的检测结果接收不同缺陷类型的电极；

所述OK下料模组(800)接收无瑕疵的OK电极。

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