CN115205282B - 一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法 - Google Patents

一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法，属于数据处理技术领域，该方法步骤包括：测量待检测玻璃纤维隔板不同位置的厚度得到厚度测量矩阵；根据厚度测量矩阵与预设厚度理想矩阵之间的差异构建出宏观层面的量化指标；采集待检测玻璃纤维隔板不同位置的多张电镜图像，计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数所占比值，由获得的全部比值组成边缘信息矩阵，通过边缘信息矩阵的相关性来确定微观层面的总相关系数；根据宏观层面的量化指标和微观层面的总相关系数确定均匀性评价指标。本发明从宏观和微观两个方面对玻璃纤维隔板的均匀性进行检测，保证玻璃纤维隔板的质量。

Description

一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，具体涉及一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法。
背景技术
铅酸蓄电池在国民的日常生活中随处可见，在各种交通工具和电讯事业中发挥越来越重要的作用。铅酸蓄电池的结构由极板、隔板、壳体、电解液、铅连接条、极柱等组成，而在铅酸蓄电池中，隔板的存在发挥着重要作用。在各种类型的隔板中，玻璃纤维隔板不仅起到绝缘作用，能隔离正负极板，并且在电池放电的过程中允许离子通过，且可以吸附解析出来的酸性电解液，对电池的性能起着重要作用。
因此隔板的质量影响铅酸蓄电池的质量，在铅酸蓄电池的组装中，要求玻璃纤维隔板不同部位受到的压力较为均匀，同时隔板各个部分吸附的电解液较为均匀，因此隔板的均匀性对电池的质量有很大影响。但是玻璃纤维隔板越厚，厚度的均匀性越难以控制，均匀性不好的玻璃纤维隔板在铅酸蓄电池中厚部受到的压力大，吸附的电解液量少，薄部压力小吸附的电解液量大，不同位置吸液量不同，导致电流分布不均，越容易出现质量问题，影响铅酸蓄电池的质量使用寿命，所以，对铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板的均匀性评估是至关重要的。
发明内容
本发明提供一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法，从宏观和微观两个方面对玻璃纤维隔板的均匀性进行检测，保证玻璃纤维隔板质量的最优，提高蓄电池的质量。
本发明的一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法采用如下技术方案：该方法包括：
测量待检测玻璃纤维隔板不同位置的厚度得到厚度测量矩阵；
计算厚度测量矩阵与预设厚度理想矩阵之间的差异得到差异矩阵；
利用差异矩阵内各元素数值的方差和各元素绝对值的均值，得到宏观层面的量化指标；
采集待检测玻璃纤维隔板不同位置的多张电镜图像，其中电镜图像的采集位置与厚度测量位置一致；
计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值，由获得的全部比值组成边缘信息矩阵；
利用边缘信息矩阵中相邻两列/相邻两行的元素计算列/行相关系数；
利用厚度测量矩阵中相邻两列/相邻两行的元素计算相邻两列/行平均厚度值；
利用每个列/行相关系数和对应的列/行平均厚度值计算出每个调节后的列/行相关系数；
利用得到的所有列调节后的相关系数和所有行调节后的相关系数计算微观层面的总相关系数；
利用宏观层面的量化指标和微观层面的总相关系数，确定待检测玻璃纤维隔板均匀性评价指标，当均匀性评价指标大于等于预设阈值时则判断该块待检测玻璃纤维隔板均匀性达到标准。
进一步地，所述计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值，包括：
检测出每张电镜图像内玻璃纤维边缘；
并统计出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数和每张电镜图像内像素点总数；
计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值。
进一步地，所述利用边缘信息矩阵中相邻两列/相邻两行的元素计算列/行相关系数，包括：
将边缘信息矩阵中每一列元素划分为一个列集合；
根据相邻两个列集合的协方差和相邻两个列集合内每个列集合内所有元素的方差，计算出边缘信息矩阵中相邻两列的列相关系数；
将边缘信息矩阵中每一行元素划分为一个行集合；
根据相邻两个行集合的协方差和相邻两个行集合内每个行集合内所有元素的方差，计算出边缘信息矩阵中相邻两行的行相关系数。
进一步地，所述列相关系数的计算公式如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 138034DEST_PATH_IMAGE002
表示边缘信息矩阵中第
Figure 529833DEST_PATH_IMAGE003
个列集合；
Figure 370750DEST_PATH_IMAGE004
表示边缘信息矩阵中第
Figure 847998DEST_PATH_IMAGE003
+1个列集合；
Figure 573509DEST_PATH_IMAGE005
表示边缘信息矩阵中第
Figure 944447DEST_PATH_IMAGE003
个列集合和第
Figure 94282DEST_PATH_IMAGE003
+1个列集合的协方差；
Figure 324406DEST_PATH_IMAGE006
表示边缘信息矩阵中第
Figure 447083DEST_PATH_IMAGE003
个列集合内所有元素的方差；
Figure 547894DEST_PATH_IMAGE007
表示边缘信息矩阵中第
Figure 261772DEST_PATH_IMAGE003
+1个列集合内所有元素的方差；
Figure 448034DEST_PATH_IMAGE008
表示第
Figure 515347DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 860877DEST_PATH_IMAGE003
+1列的列相关系数；
所述行相关系数的计算公式如下式所示：
Figure 355444DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 153636DEST_PATH_IMAGE010
表示边缘信息矩阵中第
Figure 24640DEST_PATH_IMAGE011
个行集合；
Figure 365622DEST_PATH_IMAGE012
表示边缘信息矩阵中第
Figure 890144DEST_PATH_IMAGE011
+1个行集合；
Figure 319507DEST_PATH_IMAGE013
表示边缘信息矩阵中第
Figure 728623DEST_PATH_IMAGE011
个行集合和第
Figure 783167DEST_PATH_IMAGE011
+1个行集合的协方差；
Figure 619536DEST_PATH_IMAGE014
表示边缘信息矩阵中第
Figure 533265DEST_PATH_IMAGE011
个行集合内所有元素的方差；
Figure 339547DEST_PATH_IMAGE015
表示边缘信息矩阵中第
Figure 655122DEST_PATH_IMAGE011
+1个行集合内所有元素的方差；
Figure 662392DEST_PATH_IMAGE016
表示第
Figure 922472DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 673391DEST_PATH_IMAGE011
+1行的行相关系数。
进一步地，所述厚度测量矩阵中相邻两列平均厚度值的计算公式如下式所示：
Figure 702527DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 880698DEST_PATH_IMAGE018
表示厚度测量矩阵中第
Figure 500511DEST_PATH_IMAGE011
行第
Figure 914175DEST_PATH_IMAGE003
列的元素；
Figure DEST_PATH_IMAGE019
表示厚度测量矩阵中第
Figure 469921DEST_PATH_IMAGE011
行第
Figure 818994DEST_PATH_IMAGE020
列的元素；
Figure 788087DEST_PATH_IMAGE021
表示厚度测量矩阵中每一列的元素总数；
Figure 615228DEST_PATH_IMAGE022
表示厚度测量矩阵中第
Figure 759902DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 404510DEST_PATH_IMAGE020
列的列平均厚度值；
所述厚度测量矩阵中相邻两行平均厚度值的计算公式如下式所示：
Figure 736265DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 757311DEST_PATH_IMAGE018
表示厚度测量矩阵中第
Figure 225332DEST_PATH_IMAGE011
行第
Figure 181787DEST_PATH_IMAGE003
列的元素；
Figure 125472DEST_PATH_IMAGE024
表示厚度测量矩阵中第
Figure 816786DEST_PATH_IMAGE025
行第
Figure 529527DEST_PATH_IMAGE003
列的元素；
Figure 391304DEST_PATH_IMAGE021
表示厚度测量矩阵中每一行的元素总数；
Figure 432072DEST_PATH_IMAGE026
表示厚度测量矩阵中第
Figure 670287DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 378480DEST_PATH_IMAGE011
+1行的行平均厚度值。
进一步地，所述调节后的列相关系数的计算公式如下式所示：
Figure 270212DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 329435DEST_PATH_IMAGE028
表示第
Figure 230395DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 793095DEST_PATH_IMAGE003
+1列的列相关系数；
Figure 993744DEST_PATH_IMAGE022
表示厚度测量矩阵中第
Figure 133739DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 713756DEST_PATH_IMAGE020
列的列平均厚度值；
Figure 521175DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 895655DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 663891DEST_PATH_IMAGE003
+1列的调节后的列相关系数。
进一步地，所述调节后的行相关系数的计算公式如下式所示：
Figure 906654DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
表示第
Figure 975104DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 520486DEST_PATH_IMAGE011
+1行的行相关系数；
Figure 635072DEST_PATH_IMAGE026
表示厚度测量矩阵中第
Figure 291313DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 948690DEST_PATH_IMAGE011
+1行的行平均厚度值；
Figure 789607DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 535365DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 119930DEST_PATH_IMAGE011
+1行的调节后的行相关系数。
进一步地，所述微观层面的总相关系数的计算公式如下式所示：
Figure 366235DEST_PATH_IMAGE033
其中，
Figure 378053DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 342598DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 606220DEST_PATH_IMAGE003
+1列的调节后的列相关系数；
Figure 831665DEST_PATH_IMAGE034
表示调节后的列相关系数的个数；
Figure 155330DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 138330DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 205643DEST_PATH_IMAGE011
+1行的调节后的行相关系数；
Figure 285594DEST_PATH_IMAGE034
表示调节后的行相关系数的个数；
Figure DEST_PATH_IMAGE035
表示微观层面的总相关系数。
进一步地，所述宏观层面的量化指标的计算公式如下式所示：
Figure 576898DEST_PATH_IMAGE036
其中，
Figure 513106DEST_PATH_IMAGE037
表示差异矩阵内各元素数值的方差；
Figure 118531DEST_PATH_IMAGE038
表示差异矩阵内各元素绝对值的均值；
Figure DEST_PATH_IMAGE039
表示宏观层面的量化指标。
进一步地，所述均匀性评价指标的计算公式如下式所示：
Figure 725093DEST_PATH_IMAGE040
其中，
Figure 656139DEST_PATH_IMAGE035
表示微观层面的总相关系数；
Figure 941627DEST_PATH_IMAGE039
表示宏观层面的量化指标；
Figure 350743DEST_PATH_IMAGE041
表示均匀性评价指标，当
Figure 405287DEST_PATH_IMAGE041
大于等于预设阈值时则判断该块待检测玻璃纤维隔板均匀性达到标准。
本发明的有益效果是：
本发明提出一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法，从宏观和微观两个方面对玻璃纤维隔板的均匀性进行检测，保证玻璃纤维隔板质量的最优，提高蓄电池的质量。在宏观层面的度量上，均匀性表现为玻璃纤维隔板各处厚度的均匀。同一批次的产品的生产要求生产参数是固定的，因此这就为我们提供了一个标准的参考，并且这个参考没有误差非常固定的。本发明通过计算厚度测量矩阵与预设厚度理想矩阵之间的差异得到差异矩阵，根据差异矩阵内各元素数值的方差和各元素绝对值的均值，得到宏观层面的量化指标。玻璃纤维隔板的制备是不同粗细的玻璃纤维混合加入其他原料进行制备的类似造纸的制备技术，因此在成品的微观结构中，玻璃纤维隔板内部玻璃纤维的分布状态影响最终的隔板的质量，同时在铅酸蓄电池中玻璃纤维隔板中的孔径可以吸收酸液通过电解离子，因此玻璃纤维隔板不仅要具有良好的厚度均匀性还要具有良好的孔径均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法的实施例总体步骤的流程示意图；
图2为本发明的一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法的实施例步骤S5的流程示意图；
图3本发明的一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法的实施例步骤S6的流程示意图。
具体实施方式
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。
本发明的一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法的实施例，如图1所示，该方法包括：
S1、测量待检测玻璃纤维隔板不同位置的厚度得到厚度测量矩阵。
利用测量仪器测量出待检测玻璃纤维隔板在不同位置的厚度得到厚度测量矩阵，厚度测量矩阵如下式（1）所示：
Figure 507235DEST_PATH_IMAGE042
（1）
其中，本发明的厚度测量矩阵为
Figure 889806DEST_PATH_IMAGE021
行
Figure 961667DEST_PATH_IMAGE021
列的矩阵；
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示厚度测量矩阵中第
Figure 808400DEST_PATH_IMAGE021
行第
Figure 830319DEST_PATH_IMAGE021
列的元素。
S2、计算厚度测量矩阵与预设厚度理想矩阵之间的差异得到差异矩阵。
理想玻璃纤维隔板厚度应该是均匀的且厚度符合最初的生产参数，理想玻璃纤维隔板不同位置的厚度应当是一致的且符合生产要求的。但是在实际生产过程中由于工艺等原因，实际生产的玻璃纤维隔板各位置的厚度可能会存在误差，合理的控制误差，检测误差，从一系列产品中寻找优质提出劣质是本发明的核心。而针对待检测玻璃纤维隔板的厚度测量矩阵和厚度理想矩阵这两个矩阵，计算厚度测量矩阵与预设厚度理想矩阵之间的差异得到的差异矩阵，可以量化待检测玻璃纤维隔板质量的优劣。
差异矩阵如下式（2）所示：
Figure 965765DEST_PATH_IMAGE044
（2）
其中，
Figure 575738DEST_PATH_IMAGE045
表示厚度测量矩阵；
Figure 480240DEST_PATH_IMAGE046
表示预设厚度理想矩阵；
Figure 783046DEST_PATH_IMAGE047
表示差异矩阵；
Figure 405788DEST_PATH_IMAGE048
表示差异矩阵中第
Figure 960397DEST_PATH_IMAGE021
行和第
Figure 844040DEST_PATH_IMAGE021
列的元素。
S3、利用差异矩阵内各元素数值的方差和各元素绝对值的均值，得到宏观层面的量化指标。
待检测玻璃纤维隔板与理想玻璃纤维隔板之间厚度的差异性可以从两个方面度量，一方面是差异矩阵的波动程度即离散程度，差异矩阵的离散程度可以表示待检测玻璃纤维隔板的厚度均匀性。
差异矩阵内各元素数值的方差计算公式如下式（3）所示：
Figure 458692DEST_PATH_IMAGE049
（3）
其中，
Figure 427785DEST_PATH_IMAGE050
表示差异矩阵内各元素数值的均值；
Figure 520506DEST_PATH_IMAGE051
表示差异矩阵内第
Figure 399600DEST_PATH_IMAGE052
行第
Figure 778629DEST_PATH_IMAGE053
列的元素；
Figure 373034DEST_PATH_IMAGE054
表示差异矩阵为
Figure 128500DEST_PATH_IMAGE021
行
Figure 127680DEST_PATH_IMAGE021
列的矩阵；
Figure 677610DEST_PATH_IMAGE037
表示差异矩阵内各元素数值的方差，差异矩阵内各元素数值的方差即表示差异矩阵的离散程度，差异矩阵的离散程度越大，表示玻璃纤维隔板各位置厚度变化越大，玻璃纤维隔板整体厚度越不均匀。
从差异矩阵内各元素数值的方差可以表征玻璃纤维隔板整体的均匀程度，而在生产过程中隔板厚度有最初的设计参数，因此差异矩阵
Figure 762241DEST_PATH_IMAGE047
中本身元素的大小也是玻璃纤维隔板质量的一种体现。因为差异矩阵
Figure 931185DEST_PATH_IMAGE047
中各元素的值有正有负，理想的情况下差异矩阵
Figure 643926DEST_PATH_IMAGE047
中各元素的值是趋近于零。由于差异矩阵
Figure 771282DEST_PATH_IMAGE047
中各元素的值有正有负，则在对差异矩阵
Figure 202263DEST_PATH_IMAGE047
中各元素取均值时如果直接将各元素相加后取均值会出现正负抵消，导致最终的结果不够精确的问题出现，因此通过求差异矩阵内各元素绝对值的均值来表征待检测玻璃纤维隔板与理想玻璃纤维隔板的平均差异。
差异矩阵内各元素绝对值的均值计算公式如下式（4）所示：
Figure 174899DEST_PATH_IMAGE055
（4）
其中，
Figure 742146DEST_PATH_IMAGE051
表示差异矩阵内第
Figure 40403DEST_PATH_IMAGE052
行第
Figure 834047DEST_PATH_IMAGE053
列的元素；
Figure 469428DEST_PATH_IMAGE056
表示差异矩阵内第
Figure 300636DEST_PATH_IMAGE052
行第
Figure 628849DEST_PATH_IMAGE053
列的元素绝对值；
Figure 909789DEST_PATH_IMAGE054
表示差异矩阵为
Figure 489806DEST_PATH_IMAGE021
行
Figure 297225DEST_PATH_IMAGE021
列的矩阵；
Figure 937285DEST_PATH_IMAGE038
表示差异矩阵内各元素绝对值的均值。
利用差异矩阵内各元素数值的方差和各元素绝对值的均值，得到宏观层面的量化指标。宏观层面的量化指标的计算公式如下式（5）所示：
Figure 705521DEST_PATH_IMAGE057
（5）
其中，
Figure 682704DEST_PATH_IMAGE037
表示差异矩阵内各元素数值的方差；
Figure 485575DEST_PATH_IMAGE038
表示差异矩阵内各元素绝对值的均值；
Figure 296536DEST_PATH_IMAGE039
表示宏观层面的量化指标；
Figure 411123DEST_PATH_IMAGE039
表示宏观层面的量化指标，
Figure 67363DEST_PATH_IMAGE039
的值越大待检测玻璃纤维隔板的厚度越不均匀。
Figure 987390DEST_PATH_IMAGE057
的含义在于随着差异矩阵内各元素差异的增加，最终的均匀性的评价应当呈现急剧增加的趋势，而不是一个线性增加的趋势，所以以指数函数作为宏观层面的量化指标以差异矩阵内各元素数值的方差
Figure 828307DEST_PATH_IMAGE037
作为指数函数的底，以差异矩阵内各元素绝对值的均值
Figure 305556DEST_PATH_IMAGE038
作为指数的级数构建出宏观层面的量化指标。
S4、采集待检测玻璃纤维隔板不同位置的多张电镜图像，其中电镜图像的采集位置与厚度测量位置一致。
玻璃纤维隔板的孔径的相关量化是评价玻璃纤维隔板质量的重要评估指标，而玻璃纤维隔板的孔径均匀性在微观层面表现为不同粗细玻璃纤维的均匀程度，而电镜图像能明显的看到玻璃纤维隔板内部的玻璃纤维。当电镜图像内孔径大且孔径均匀性不强，电镜图像内表现为有较少的玻璃纤维边缘特征，当电镜图像内孔径小且孔径均匀性较强时，电镜图像内表现为有较多的玻璃纤维边缘特征。
针对以上特征可以通过电镜图像内玻璃纤维的边缘信息来确定，电镜图像内玻璃纤维的边缘信息越丰富表明待检测玻璃纤维隔板内由玻璃纤维形成的孔径越多越均匀。与此同时，一幅电镜图像只是一块待检测玻璃纤维隔板在某个部位下的电镜图像，只代表该部位的孔径均匀性，因此为了确定整个待检测玻璃纤维隔板的孔径均匀性，应当采集待检测玻璃纤维隔板不同位置的多张电镜图像，并且电镜图像的采集位置与厚度测量位置一致。
S5、计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值，由获得的全部比值组成边缘信息矩阵。
如图2所示：S51、检测出每张电镜图像内玻璃纤维边缘。本发明中通过canny算子检测出每张电镜图像内玻璃纤维边缘信息。
S52、并统计出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数和每张电镜图像内像素点总数。
S53、计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值。张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值的计算公式如下式（6）所示：
Figure 31067DEST_PATH_IMAGE058
（6）
其中，
Figure 402005DEST_PATH_IMAGE059
表示该张电镜图像内像素点总数；
Figure 554769DEST_PATH_IMAGE060
表示每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数；
Figure 378368DEST_PATH_IMAGE061
表示每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值。
本发明中每张电镜图像对应一
Figure 907570DEST_PATH_IMAGE061
，由获得的全部比值组成的边缘信息矩阵如下式（7）所示：
Figure 8381DEST_PATH_IMAGE062
（7）
其中，本发明的边缘信息矩阵为
Figure 191101DEST_PATH_IMAGE021
行
Figure 908521DEST_PATH_IMAGE021
列的矩阵；
Figure 834889DEST_PATH_IMAGE063
表示边缘信息矩阵中第
Figure 790206DEST_PATH_IMAGE021
行第
Figure 807142DEST_PATH_IMAGE021
列的元素。
S6、利用边缘信息矩阵中相邻两列/相邻两行的元素计算列/行相关系数。
根据玻璃纤维隔板均匀性的特点，不同位置的电镜图像内玻璃纤维的边缘信息含量应当是接近的，即矩阵A中的数据具有相似性。在数学上相关性能够表征两组数据的相似性，本发明通过相关性来判断待检测玻璃纤维隔板的孔径均匀性。
如图3所示：S61、将边缘信息矩阵中每一列元素划分为一个列集合。
列集合如下式（8）所示：
Figure 605334DEST_PATH_IMAGE064
（8）
其中，
Figure 210759DEST_PATH_IMAGE065
表示将边缘信息矩阵中第一列元素划分为一个列集合；
Figure 286162DEST_PATH_IMAGE066
表示将边缘信息矩阵中第
Figure 341843DEST_PATH_IMAGE021
列元素划分为一个列集合。
S62、根据相邻两个列集合的协方差和相邻两个列集合内每个列集合内所有元素的方差，计算出边缘信息矩阵中相邻两列的列相关系数。
列相关系数的计算公式如下式（9）所示：
Figure 502697DEST_PATH_IMAGE067
（9）
其中，
Figure 911813DEST_PATH_IMAGE002
表示边缘信息矩阵中第
Figure 231935DEST_PATH_IMAGE003
个列集合；
Figure 68304DEST_PATH_IMAGE004
表示边缘信息矩阵中第
Figure 716455DEST_PATH_IMAGE003
+1个列集合；
Figure 788316DEST_PATH_IMAGE005
表示边缘信息矩阵中第
Figure 838311DEST_PATH_IMAGE003
个列集合和第
Figure 108231DEST_PATH_IMAGE003
+1个列集合的协方差；
Figure 368311DEST_PATH_IMAGE006
表示边缘信息矩阵中第
Figure 384809DEST_PATH_IMAGE003
个列集合内所有元素的方差；
Figure 554890DEST_PATH_IMAGE007
表示边缘信息矩阵中第
Figure 733062DEST_PATH_IMAGE003
+1个列集合内所有元素的方差；
Figure 746017DEST_PATH_IMAGE008
表示第
Figure 35047DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 59635DEST_PATH_IMAGE003
+1列的列相关系数。
S63、将边缘信息矩阵中每一行元素划分为一个行集合；
行集合如下式（10）所示：
Figure 533342DEST_PATH_IMAGE068
（10）
其中，
Figure 377801DEST_PATH_IMAGE069
表示将边缘信息矩阵中每一行元素划分为一个行集合；
Figure 736101DEST_PATH_IMAGE070
表示将边缘信息矩阵中
Figure 739829DEST_PATH_IMAGE021
列元素划分为一个行集合。
S64、根据相邻两个行集合的协方差和相邻两个行集合内每个行集合内所有元素的方差，计算出边缘信息矩阵中相邻两行的行相关系数。
行相关系数的计算公式如下式（11）所示：
Figure 528312DEST_PATH_IMAGE071
（11）
其中，
Figure 860067DEST_PATH_IMAGE010
表示边缘信息矩阵中第
Figure 881113DEST_PATH_IMAGE011
个行集合；
Figure 880293DEST_PATH_IMAGE012
表示边缘信息矩阵中第
Figure 102327DEST_PATH_IMAGE011
+1个行集合；
Figure 655799DEST_PATH_IMAGE013
表示边缘信息矩阵中第
Figure 214957DEST_PATH_IMAGE011
个行集合和第
Figure 68643DEST_PATH_IMAGE011
+1个行集合的协方差；表示边缘信息矩阵中第
Figure 55054DEST_PATH_IMAGE011
个行集合内所有元素的方差；
Figure 626980DEST_PATH_IMAGE015
表示边缘信息矩阵中第
Figure 599616DEST_PATH_IMAGE011
+1个行集合内所有元素的方差；
Figure 166863DEST_PATH_IMAGE016
表示第
Figure 462191DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 114889DEST_PATH_IMAGE011
+1行的行相关系数。本发明通过相似性来表征待检测玻璃纤维隔板的均匀性。
Figure 156794DEST_PATH_IMAGE072
越大相似性越高，均匀性越高。
S7、利用厚度测量矩阵中相邻两列/相邻两行的元素计算相邻两列/行平均厚度值。
由于玻璃纤维隔板自身是有厚度的，认为玻璃纤维隔板厚度越厚整体的相关性越差，因此在列相关系数和行相关系数的基础上加上厚度的量化。因为电镜图像的采集位置与厚度测量位置一致的，所以厚度测量矩阵和边缘信息矩阵是对应的，因此计算出厚度测量矩阵中相邻两列的列平均厚度值对列相关系数进行调节，计算出厚度测量矩阵中相邻两行的行平均厚度值对行相关系数进行调节。
厚度测量矩阵中相邻两列平均厚度值的计算公式如下式（12）所示：
（12）
其中，
Figure 985073DEST_PATH_IMAGE018
表示厚度测量矩阵中第
Figure 313286DEST_PATH_IMAGE011
行第
Figure 328647DEST_PATH_IMAGE003
列的元素；
Figure 767718DEST_PATH_IMAGE019
表示厚度测量矩阵中第
Figure 450504DEST_PATH_IMAGE011
行第
Figure 824984DEST_PATH_IMAGE020
列的元素；表示厚度测量矩阵中每一列的元素总数；
Figure 452275DEST_PATH_IMAGE022
表示厚度测量矩阵中第
Figure 835983DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 497908DEST_PATH_IMAGE020
列的列平均厚度值；
厚度测量矩阵中相邻两行平均厚度值的计算公式如下式（13）所示：
Figure 43290DEST_PATH_IMAGE073
（13）
其中，
Figure 892297DEST_PATH_IMAGE018
表示厚度测量矩阵中第
Figure 94345DEST_PATH_IMAGE011
行第
Figure 486143DEST_PATH_IMAGE003
列的元素；
Figure 592639DEST_PATH_IMAGE024
表示厚度测量矩阵中第
Figure 69888DEST_PATH_IMAGE025
行第
Figure 529819DEST_PATH_IMAGE003
列的元素；
Figure 166337DEST_PATH_IMAGE021
表示厚度测量矩阵中每一行的元素总数；
Figure 319101DEST_PATH_IMAGE026
表示厚度测量矩阵中第
Figure 549225DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 671902DEST_PATH_IMAGE011
+1行的行平均厚度值。
S8、利用每个列/行相关系数和对应的列/行平均厚度值计算出每个调节后的列/行相关系数。
调节后的列相关系数的计算公式如下式（14）所示：
Figure 303871DEST_PATH_IMAGE074
（14）
其中，
Figure 361957DEST_PATH_IMAGE028
表示第
Figure 672853DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 737236DEST_PATH_IMAGE003
+1列的列相关系数；
Figure 223712DEST_PATH_IMAGE022
表示厚度测量矩阵中第
Figure 124803DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 922995DEST_PATH_IMAGE020
列的列平均厚度值；
Figure 793999DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 869403DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 659504DEST_PATH_IMAGE003
+1列的调节后的列相关系数。
调节后的行相关系数的计算公式如下式（15）所示：
Figure 820358DEST_PATH_IMAGE075
（15）
其中，
Figure 497983DEST_PATH_IMAGE031
表示第
Figure 552526DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 388895DEST_PATH_IMAGE011
+1行的行相关系数；
Figure 161679DEST_PATH_IMAGE026
表示厚度测量矩阵中第
Figure 108907DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 158902DEST_PATH_IMAGE011
+1行的行平均厚度值；
Figure 556386DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 426253DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 442750DEST_PATH_IMAGE011
+1行的调节后的行相关系数。
S9、利用得到的所有列调节后的相关系数和所有行调节后的相关系数计算微观层面的总相关系数。
微观层面的总相关系数的计算公式如下式（16）所示：
Figure 471886DEST_PATH_IMAGE076
（16）
其中，
Figure 650058DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 272800DEST_PATH_IMAGE003
列和第
Figure 952043DEST_PATH_IMAGE003
+1列的调节后的列相关系数；
Figure 973701DEST_PATH_IMAGE034
表示调节后的列相关系数的个数；
Figure 322774DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 291867DEST_PATH_IMAGE011
行和第
Figure 650167DEST_PATH_IMAGE011
+1行的调节后的行相关系数；
Figure 388316DEST_PATH_IMAGE034
表示调节后的行相关系数的个数；
Figure 173869DEST_PATH_IMAGE035
表示微观层面的总相关系数。
S10、利用宏观层面的量化指标和微观层面的总相关系数，确定待检测玻璃纤维隔板均匀性评价指标，当均匀性评价指标大于等于预设阈值时则判断该块待检测玻璃纤维隔板均匀性达到标准。
本发明从宏观层面和微观层面分析了玻璃纤维隔板的均匀性，均匀性评价指标的计算公式如下式（17）所示：
Figure 240046DEST_PATH_IMAGE077
（17）
其中，
Figure 870878DEST_PATH_IMAGE035
表示微观层面的总相关系数；
Figure 870058DEST_PATH_IMAGE039
表示宏观层面的量化指标；
Figure 419988DEST_PATH_IMAGE041
表示均匀性评价指标，当
Figure 495830DEST_PATH_IMAGE041
大于等于预设阈值时则判断该块待检测玻璃纤维隔板均匀性达到标准。
Figure 54987DEST_PATH_IMAGE077
的含义在于随着宏观层面
Figure 908674DEST_PATH_IMAGE039
的增加待检测玻璃纤维隔板均匀性越来越差，而微观层面的评价是随着
Figure 442554DEST_PATH_IMAGE035
的增加待检测玻璃纤维隔板均匀性越来越好。在计算整体的均匀性评价指标时将
Figure 748902DEST_PATH_IMAGE039
取倒数，最终
Figure 721537DEST_PATH_IMAGE041
越大表明均匀性越好。
根据均匀性评价指标来判断该块待检测玻璃纤维隔板均匀性是否达到标准，经过大量的实验确定预设阈值为0.7。当
Figure 554364DEST_PATH_IMAGE078
时表示均匀性合格，当
Figure 852621DEST_PATH_IMAGE079
时表示均匀性不合格。
综上所述，本发明提供一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法，从宏观和微观两个方面对玻璃纤维隔板的均匀性进行检测，保证玻璃纤维隔板质量的最优，提高蓄电池的质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法，其特征在于，该方法包括：
测量待检测玻璃纤维隔板不同位置的厚度得到厚度测量矩阵；
计算厚度测量矩阵与预设厚度理想矩阵之间的差异得到差异矩阵；
利用差异矩阵内各元素数值的方差和各元素绝对值的均值，得到宏观层面的量化指标；
采集待检测玻璃纤维隔板不同位置的多张电镜图像，其中电镜图像的采集位置与厚度测量位置一致；
计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值，由获得的全部比值组成边缘信息矩阵；
利用边缘信息矩阵中相邻两列/相邻两行的元素计算列/行相关系数，包括：将边缘信息矩阵中每一列元素划分为一个列集合；根据相邻两个列集合的协方差和相邻两个列集合内每个列集合内所有元素的方差，计算出边缘信息矩阵中相邻两列的列相关系数；将边缘信息矩阵中每一行元素划分为一个行集合；根据相邻两个行集合的协方差和相邻两个行集合内每个行集合内所有元素的方差，计算出边缘信息矩阵中相邻两行的行相关系数；
列相关系数的计算公式如下式所示：
Figure 458569DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示边缘信息矩阵中第
Figure 153861DEST_PATH_IMAGE004
个列集合；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示边缘信息矩阵中第
Figure 206000DEST_PATH_IMAGE004
+1个列集合；
Figure 675683DEST_PATH_IMAGE006
表示边缘信息矩阵中第
Figure 790269DEST_PATH_IMAGE004
个列集合和第
Figure 961357DEST_PATH_IMAGE004
+1个列集合的协方差；
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示边缘信息矩阵中第
Figure 149893DEST_PATH_IMAGE004
个列集合内所有元素的方差；
Figure 115443DEST_PATH_IMAGE008
表示边缘信息矩阵中第
Figure 451747DEST_PATH_IMAGE004
+1个列集合内所有元素的方差；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示第
Figure 364208DEST_PATH_IMAGE004
列和第
Figure 726DEST_PATH_IMAGE004
+1列的列相关系数；
行相关系数的计算公式如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure 727723DEST_PATH_IMAGE012
表示边缘信息矩阵中第
Figure DEST_PATH_IMAGE013
个行集合；
Figure 957848DEST_PATH_IMAGE014
表示边缘信息矩阵中第
Figure 470737DEST_PATH_IMAGE013
+1个行集合；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示边缘信息矩阵中第
Figure 102707DEST_PATH_IMAGE013
个行集合和第
Figure 285427DEST_PATH_IMAGE013
+1个行集合的协方差；
Figure 986535DEST_PATH_IMAGE016
表示边缘信息矩阵中第
Figure 912903DEST_PATH_IMAGE013
个行集合内所有元素的方差；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示边缘信息矩阵中第
Figure 133800DEST_PATH_IMAGE013
+1个行集合内所有元素的方差；
Figure 880564DEST_PATH_IMAGE018
表示第
Figure 678755DEST_PATH_IMAGE013
行和第
Figure 284180DEST_PATH_IMAGE013
+1行的行相关系数；
利用厚度测量矩阵中相邻两列/相邻两行的元素计算相邻两列/行平均厚度值；
厚度测量矩阵中相邻两列平均厚度值的计算公式如下式所示：
Figure 218638DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示厚度测量矩阵中第
Figure 398953DEST_PATH_IMAGE013
行第
Figure 825386DEST_PATH_IMAGE004
列的元素；
Figure 827977DEST_PATH_IMAGE022
表示厚度测量矩阵中第
Figure 882521DEST_PATH_IMAGE013
行第
Figure DEST_PATH_IMAGE023
列的元素；
Figure 27544DEST_PATH_IMAGE024
表示厚度测量矩阵中每一列的元素总数；
Figure DEST_PATH_IMAGE025
表示厚度测量矩阵中第
Figure 453191DEST_PATH_IMAGE004
列和第
Figure 400418DEST_PATH_IMAGE023
列的列平均厚度值；
厚度测量矩阵中相邻两行平均厚度值的计算公式如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 230840DEST_PATH_IMAGE021
表示厚度测量矩阵中第
Figure 362744DEST_PATH_IMAGE013
行第
Figure 498190DEST_PATH_IMAGE004
列的元素；
Figure 108163DEST_PATH_IMAGE028
表示厚度测量矩阵中第
Figure DEST_PATH_IMAGE029
行第
Figure 793091DEST_PATH_IMAGE004
列的元素；
Figure 705684DEST_PATH_IMAGE024
表示厚度测量矩阵中每一行的元素总数；
Figure 453060DEST_PATH_IMAGE030
表示厚度测量矩阵中第
Figure 725778DEST_PATH_IMAGE013
行和第
Figure 609420DEST_PATH_IMAGE013
+1行的行平均厚度值；
利用每个列/行相关系数和对应的列/行平均厚度值计算出每个调节后的列/行相关系数；
调节后的列相关系数的计算公式如下式所示：
Figure 958493DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
表示第
Figure 851888DEST_PATH_IMAGE004
列和第
Figure 803663DEST_PATH_IMAGE004
+1列的列相关系数；
Figure 417178DEST_PATH_IMAGE025
表示厚度测量矩阵中第
Figure 796207DEST_PATH_IMAGE004
列和第
Figure 377230DEST_PATH_IMAGE023
列的列平均厚度值；
Figure 132696DEST_PATH_IMAGE034
表示第
Figure 866297DEST_PATH_IMAGE004
列和第
Figure 681806DEST_PATH_IMAGE004
+1列的调节后的列相关系数；
调节后的行相关系数的计算公式如下式所示：
Figure 359912DEST_PATH_IMAGE036
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示第
Figure 309283DEST_PATH_IMAGE013
行和第
Figure 897390DEST_PATH_IMAGE013
+1行的行相关系数；
Figure 70751DEST_PATH_IMAGE030
表示厚度测量矩阵中第
Figure 377099DEST_PATH_IMAGE013
行和第
Figure 885088DEST_PATH_IMAGE013
+1行的行平均厚度值；
Figure 452336DEST_PATH_IMAGE038
表示第
Figure 485014DEST_PATH_IMAGE013
行和第
Figure 137712DEST_PATH_IMAGE013
+1行的调节后的行相关系数；
利用得到的所有列调节后的相关系数和所有行调节后的相关系数计算微观层面的总相关系数；
微观层面的总相关系数的计算公式如下式所示：
Figure 773093DEST_PATH_IMAGE040
其中，
Figure 585060DEST_PATH_IMAGE034
表示第
Figure 913273DEST_PATH_IMAGE004
列和第
Figure 928634DEST_PATH_IMAGE004
+1列的调节后的列相关系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE041
表示调节后的列相关系数的个数；
Figure 289077DEST_PATH_IMAGE038
表示第
Figure 830917DEST_PATH_IMAGE013
行和第
Figure 205397DEST_PATH_IMAGE013
+1行的调节后的行相关系数；
Figure 832688DEST_PATH_IMAGE041
表示调节后的行相关系数的个数；
Figure 934505DEST_PATH_IMAGE042
表示微观层面的总相关系数；
利用宏观层面的量化指标和微观层面的总相关系数，确定待检测玻璃纤维隔板均匀性评价指标，当均匀性评价指标大于等于预设阈值时则判断该块待检测玻璃纤维隔板均匀性达到标准；
宏观层面的量化指标的计算公式如下式所示：
Figure 737376DEST_PATH_IMAGE044
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
表示差异矩阵内各元素数值的方差；
Figure 672971DEST_PATH_IMAGE046
表示差异矩阵内各元素绝对值的均值；
Figure DEST_PATH_IMAGE047
表示宏观层面的量化指标；
均匀性评价指标的计算公式如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE049
其中，
Figure 852804DEST_PATH_IMAGE042
表示微观层面的总相关系数；
Figure 633678DEST_PATH_IMAGE047
表示宏观层面的量化指标；
Figure 274744DEST_PATH_IMAGE050
表示均匀性评价指标，当
Figure 115661DEST_PATH_IMAGE050
大于等于预设阈值时则判断该块待检测玻璃纤维隔板均匀性达到标准。
2.根据权利要求1所述的一种用于铅酸蓄电池的玻璃纤维隔板均匀性评估方法，其特征在于，所述计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值，包括：
检测出每张电镜图像内玻璃纤维边缘；
并统计出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数和每张电镜图像内像素点总数；
计算出每张电镜图像内玻璃纤维边缘像素点个数占该张电镜图像内像素点总数的比值。
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