CN115586191B - 新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构 - Google Patents

新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，包括四组检测模组，每组所述检测模组包括设置在机台上的输送线外侧的相机和棱镜，每两个所述相机对分别由棱镜反射的同一个极耳部的相对侧面进行拍摄，每个所述相机的镜头采用变焦镜头；每个所述变焦镜头对移动中的电池电芯的极耳部侧面进行n次变焦拍照，n为大于1的自然数；每个所述变焦镜头采集所述极耳部一侧的不同位置的n张源图像，所述相机根据n张所述源图像进行变焦融合。本发明能提高拍照清晰度，减少极耳漏检情况。

Description

新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构
技术领域
本发明涉及电池电芯的极耳检测领域，尤其涉及一种新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构。
背景技术
现有的电池电芯的极耳部一般位于电池电芯的同侧，每个极耳部均包括多片极耳，由于极耳为柔性材质，易于出现极耳翻折、叠层、缺失、开裂等不良情况，该些不良情况会影响锂电池产品质量，因此对于极耳不良情况的检测尤为重要。
现有对于同侧的两个极耳部的检测，利用检测机构检测。如于2022.06.28公开、公开号为CN114674832A的一份发明专利中，公开了一种电池电芯同侧极耳检测机构，包括分别检测两个极耳部的第一检测结构和第三检测结构，第一检测结构和第三检测结构都包括对应的两个视觉相机和一个棱镜，其中一个视觉相机用于拍摄极耳部的一侧，棱镜的镜面用于反射极耳的相对另一侧，另一个视觉相机用于拍摄棱镜的镜面。电池电芯则由传输机构依次输送至第一检测结构和第三检测结构，分别检测两个极耳部。
然而，由于电池电芯始终由传输机构输送移动，极耳部本身错层较大，视觉相机从侧面拍摄时，会出现拍摄不清晰的问题，无法将不良情况清晰的拍摄和识别出来，导致漏检和误判情况发生。
发明内容
为克服上述缺陷问题，本发明的目的在于提供一种能提高拍照清晰度、减少极耳漏检的新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构；
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，包括四组检测模组，每组所述检测模组包括设置在机台上的输送线外侧的相机和棱镜，每两个所述相机对分别由棱镜反射的同一个极耳部的相对侧面进行拍摄，每个所述相机的镜头采用变焦镜头；每个所述变焦镜头对移动中的电池电芯的极耳部侧面进行n次变焦拍照，n为大于1的自然数；每个所述变焦镜头采集极耳部一侧的不同位置的n张源图像，所述相机根据n张所述源图像进行变焦融合。
作为本发明的进一步改进是，每个所述变焦镜头采用下述方法拍摄n张源图像：
步骤一，计算所述变焦镜头到极耳部一侧边的光路距离Lm；
Lm=L1+L2+L3；
L1，指所述变焦镜头到棱镜中心的距离；
L2，指所述棱镜中心到电池电芯侧边的距离；
L3，指所述极耳部的侧边到电池电芯侧边的距离；
步骤二，计算拍照对焦最小距离L7以及拍照对焦最大距离L8；
L7=Lm-L5；
L8=Lm+L5+L6；
L5，指所有错层边的拍照范围距离棱镜最近的侧边到极耳部侧边的距离；
L6，指所有错层边的拍照范围距离棱镜最远的侧边到极耳部侧边的距离；
步骤三，根据拍照范围L7和L8，利用对焦挡位和对焦距离之间的线性关系计算出变焦镜头焦距调整的距离，Lx1到Lx2；
Lx1=A×L7+B;
Lx2=A×L8+B;
Lx1，指对焦最小距离的挡位；
Lx2，指对焦最大距离的挡位；
A、B为常数；
步骤四，所述变焦镜头根据调焦挡位Lx1到Lx2进行连续变焦，拍n张源图像。
作为本发明的进一步改进是，n张所述源图像通过下述方法进行变焦融合：
步骤一，将n张所述源图像生成ROI区域，将所述ROI区域剪切为局部原图；
步骤二，将所述局部原图的图像进行多尺度变换，每张所述局部原图得到若干张缩小图像和对应缩放系数；
步骤三，对每张所述缩小图像进行图像变换，得到高频图像和低频图像；
步骤四，分别对同一缩小程度的所述低频图像进行融合，得到n张低频融合图，分别对同一缩小程度的所述高频图像进行融合，得到n张高频融合图；
步骤五，根据优势集成策略，分别将n张所述低频融合图进行图像合成，得到融合低频图像；分别将n张所述高频融合图进行图像合成，得到融合高频图像；
步骤六，分别将同一张所述源图像的融合高频图像和融合低频图像进行对应融合，得到中间变焦融合图；
步骤七，将所述中间变焦融合图根据ROI区域填充到原图上，得到终极变焦融合图。
作为本发明的进一步改进是，由于电池电芯和极耳部之间尺寸较小、检测精度要求高，对应检测模组的空间安装位置较高，当相邻两个电池电芯之间的距离过近，相机无法放下，为了解决这一问题，本申请的所述棱镜设置在顶升气缸的顶部，所述顶升气缸设置在机台上，所述顶升气缸配以一个光电传感器，当所述光电传感器感应到电池电芯被输送至检测模组时，所述顶升气缸带动棱镜上升，所述相机的变焦镜头以45°入射角对准棱镜，垂直拍摄所述极耳部的侧面。本机构利用棱镜反光的90度原理特性，利用棱镜转折后，相机可以放置在检测产品的外侧，缩小了相邻两个电池电芯的距离，方便相机安装，利于检测模组小型化，并能镶入到检测设备中。并且棱镜安装在顶升气缸的上部，顶升气缸向上动作，相机再拍照检测，这样棱镜检测是在极耳部的外侧进行的，避免了棱镜和极耳部的接触，保护了极耳部，避免给电池电芯造成二次损伤。
作为本发明的进一步改进是，所述相机底部的相机座与竖直支架通过上下走向的Z轴腰孔与螺栓的配合调节固定，所述竖直支架的底板和其下方的调整板通过前后走向的Y轴腰孔与螺栓的配合调节固定，所述调整板和其下方的机台通过左右走向的第一X轴腰孔与螺栓的配合调节固定。使得相机能在X、Y、Z轴方向上调整。
作为本发明的进一步改进是，所述底板包括上底板和下底板,所述上底板与下底板之间通过弧形腰孔和螺栓的配合调节固定，所述竖直支架、顶升气缸的气缸支架均设置在上底板上，所述下底板与调整板调节固定。由于气缸支架与竖直支架一同设置在上底板上，使得棱镜能随相机在X、Y轴方向上同步调整；通过弧形腰孔的设置，使得棱镜、相机能同步旋转，以同步调整棱镜和相机的旋转角度。
作为本发明的进一步改进是，所述顶升气缸的气缸支架设置在上底板的延伸部上，所述气缸支架与延伸部之间通过左右走向的第二X轴腰孔和螺栓的配合调节固定。以使棱镜能在X轴方向上实现调整。
作为本发明的进一步改进是，所述相机座与竖直支架之间、上底板与下底板之间、调整板与下底板之间、气缸支架与上底板之间中的至少一者设置有配套的指针与刻度。通过指针和刻度的设置，供作业人员记录。
优选地，所述变焦镜头的拍照方向设置有光源，所述光源为环形光源。环形光源的LED阵列呈圆锥状，以斜角照射在极耳部，通过漫反射方式照亮极耳部，该光源可以突出显示极耳部边缘和高度的变化，突出原本难以看清的部分。
优选地，四组所述检测模组对称的位于输送线的两侧。
本发明极耳叠层自动调整检测机构的有益效果是，利用棱镜和变焦镜头进行不接触检测，利用每个变焦镜头对不同位置的极耳部进行多次拍摄，以获取多张极耳部的源图像，根据多张源图像合成和输出测试图像，根据测试图像获取判断极耳部的翻折、叠层、缺失、开裂等情况，本发明能够及时、有效地获取极耳部缺陷情况，以便筛选出明显的极耳部缺陷，提高产品质量，相比传统方式，图像效果更清晰，极耳叠层层次更加分明，相邻叠层更加独立，不会有糊在一起的情况。解决了相机从侧面拍摄极耳叠层不清晰的问题，能将不良情况清晰的拍摄和识别出来，能大大减少极耳漏检和误判的情况。
附图说明
图1为本实施例四组检测模组与机台配合的立体图；
图2为图1的俯视图；
图3为本实施例中检测模组的立体图;
图4为本实施例中顶升气缸与棱镜配合的第一角度的立体图；
图5为本实施例中顶升气缸与棱镜配合的第二角度的立体图；
图6为本实施例竖直支架分别与相机、调整板配合的立体图；
图7为本实施例对电池电芯检测时的示意图；
图8为本实施例单个相机对极耳部一侧检测的示意图；
图9a、图9b、图9c、图9d、图9e、图9f、图9g、图9h为本实施例融合前对极耳部侧面连续拍照所采集的连续变焦图像；
图10为本实施例将连续变焦图像融合后的图像。
附图中：
S1-线流方向；S2-极耳错层左侧；S3-极耳错层右侧；
1-相机；1a-相机座；2-棱镜；3-电池电芯；3a-极耳部；4-变焦镜头；5-顶升气缸；5a-气缸支架；6-光电传感器；7-竖直支架；7a-Z轴腰孔；7b-Y轴腰孔；7c-上底板；7d-下底板；7e-弧形腰孔；7f-第二X轴腰孔；8-指针；9-刻度；10-光源；11-输送线；12-机台；13-调整板；13a-第一X轴腰孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅附图1-图10所示，本实施例公开了一种新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，包括四组检测模组，每组检测模组包括设置在机台12上的输送线11外侧的相机1、棱镜2以及光源10，每两个相机1对分别由棱镜2反射的同一个极耳部3a的相对侧面进行拍摄，每个相机1的镜头采用变焦镜头4，每个变焦镜头4的拍照方向设置有光源10，光源10采用环形光源。每个变焦镜头4对移动中的电池电芯3的极耳部3a侧面进行n次变焦拍照，n为大于1的自然数；每个变焦镜头4采集极耳部3a一侧的不同位置的n张源图像，相机1根据n张源图像进行变焦融合。
本实施例四组检测模组形成四个检测工位，两两组合，四个检测工位对电池电芯3的两个极耳部3a进行全部检测，增加设备的整体UPH（每小时产量）,提升设备的运行效率。并且对电池电芯3的极耳部3a的四个方位利用棱镜2和变焦镜头4进行不接触检测，利用变焦镜头4对不同位置的极耳部3a进行多次拍摄，以获取多张极耳部3a的源图像，根据多张源图像合成和输出融合图像，根据融合源图像获取判断极耳部3a的翻折、叠层、缺失、开裂等情况。
其中，每个变焦镜头4采用下述方法拍摄n张源图像：
步骤一，计算变焦镜头4到极耳部3a一侧边的光路距离Lm；
Lm=L1+L2+L3；
L1，指变焦镜头4到棱镜2中心的距离；
L2，指棱镜2中心到电池电芯3侧边的距离；
L3，指极耳部3a的侧边到电池电芯3侧边的距离；
步骤二，计算拍照对焦最小距离L7以及拍照对焦最大距离L8；
L7=Lm-L5；
L8=Lm+L5+L6；
L5，指所有错层边的拍照范围距离棱镜2最近的侧边到极耳部3a侧边的距离；
L6，指所有错层边的拍照范围距离棱镜2最远的侧边到极耳部3a侧边的距离；极耳部3a所有错层边的拍照范围为图8中的阴影部分，L4=L5+L6。其中，图8中S2为极耳错层左侧，S3为极耳错层右侧。
步骤三，根据拍照范围L7和L8，利用对焦挡位和对焦距离之间的线性关系计算出变焦镜头4焦距调整的距离，Lx1到Lx2；
Lx1=A×L7+B;
Lx2=A×L8+B;
Lx1，指对焦最小距离的挡位；
Lx2，指对焦最大距离的挡位；
A、B为常数；A和B的取值是根据不同变焦镜头4特性来决定，本实施例中的A=-4.2251，B= 947.42，本实施例中的这个数据是根据变焦镜头4测试得到的数据，为拟合的公式;
步骤四，变焦镜头4根据调焦挡位Lx1到Lx2进行连续变焦，拍n张源图像。
此外，n张源图像通过下述方法进行变焦融合：
步骤一，将n张源图像生成ROI区域，将ROI区域剪切为局部原图；
步骤二，将局部原图的图像进行多尺度变换，每张局部原图得到若干张缩小图像和对应缩放系数；
步骤三，对每张缩小图像进行图像变换，得到高频图像和低频图像；
步骤四，分别对同一缩小程度的低频图像进行融合，得到n张低频融合图，分别对同一缩小程度的高频图像进行融合，得到n张高频融合图；
步骤五，根据优势集成策略，分别将n张低频融合图进行图像合成，得到融合低频图像；分别将n张高频融合图进行图像合成，得到融合高频图像；
步骤六，分别将同一张源图像的融合高频图像和融合低频图像进行对应融合，得到中间变焦融合图；
步骤七，将中间变焦融合图根据ROI区域填充到原图上，得到终极变焦融合图。
通过连续变焦和图像融合，可以保证每一层极耳部3a外边都能清晰可见，可以将极耳部3a翻折、叠层、缺失、开裂等不良情况在图像里清晰的体现出来，方便后续检测算法可以将每一层极耳精确检测和筛选一遍。
如图2-图5所示，每组检测模组中的棱镜2设置在顶升气缸5的顶部，顶升气缸5设置在机台12上，顶升气缸5配以一个光电传感器6，本实施例选用欧姆龙E3Z-D62P作为光电传感器6，光电传感器6固定在顶升气缸5的气缸支架5a上，光电传感器6与控制器的输入端通讯连接，光电传感器6的输出端与顶升气缸5通讯连接。当光电传感器6感应到电池电芯3被输送至检测模组，顶升气缸5带动棱镜2上升，相机1的变焦镜头4以45°入射角对准棱镜2，垂直拍摄极耳部3a的侧面。检测完后，顶升气缸5带动棱镜2下降，给检测好的电池电芯3让位，使其由输送线11带动，继续向前运行，待光电传感器6再次感应到下一个电池电芯3被输送至检测工位时，则顶升气缸5再次带动棱镜2上升。
如图3和图6所示，相机1底部的相机座1a与竖直支架7通过上下走向的Z轴腰孔7a与螺栓的配合调节固定，使得相机1的上下位置可调；竖直支架7的底板与底板下方的调整板13通过前后走向的Y轴腰孔7b与螺栓的配合调节固定，使得底板可在前后方向可调，继而调整相机1的前后位置；调整板13和其下方的机台12通过左右走向的第一X轴腰孔13a与螺栓的配合调节固定，使得调整板13的左右位置可调，继而调整了相机1的左右位置。实现了相机1在X、Y、Z轴方向上的调整。
此外，本实施例中的底板包括上底板7c和下底板7d,上底板7c与下底板7d之间通过弧形腰孔7e和螺栓的配合调节固定。其中，竖直支架7、顶升气缸5的气缸支架5a均设置在上底板7c上，下底板7d与下方的调整板13调节固定。本实施例中的顶升气缸5的气缸支架5a也设置在上底板7c上，因此，在相机1实现X、Y轴方向的调整时，顶升气缸5顶部的棱镜2也能随相机1在X、Y轴方向上同步调整。通过弧形腰孔7e的设置，可以调整上底板7c在由X轴和Y轴构成的水平面内的旋转角度，继而同步调整了相机1和棱镜2的旋转角度，一旦调整好后，通过螺栓锁紧固定。如图6所示，弧形腰孔7e设置在上底板7c上。
如图3和图6所示，棱镜2还可以再次在X轴方向进行二次调整，顶升气缸5的气缸支架5a设置在上底板7c的延伸部上，气缸支架5a与延伸部之间通过左右走向的第二X轴腰孔7f和螺栓的配合调节固定，用以实现棱镜2在左右方向上的二次调整。如图4、图5所示，第二X轴腰孔7f固定设置在气缸支架5a的两侧。
针对于同一款电池电芯3的检测，一旦将相机1和棱镜2调整好后，可以不再调整，当对另一款不同尺寸的电池电芯3检测时，相应的调整相机1和棱镜2的位置即可，以提高该设备的适用性。在检测时，相机1和变焦镜头4的安装是固定结构，即在拍照时，是不动作的，固定的结构保证拍照的稳定、不晃动，减少因运动带来不利因素的影响，可以清晰检测到极耳部3a的翻折、叠层、缺失、开裂的异常情况。
为了利于记录调整后的位置，本实施例中设置了相应的刻度9和指针8。
如图6所示，本实施例中的相机座1a上设置有指针8，竖直支架7上设置有刻度9，以记录相机座1a调整后的上下位置。
本实施例的下底板7d上设置弧形的刻度9，上底板7c的宽度比下底板7d的宽度窄，上底板7c进行转动调整时，上底板7c的侧面在弧形的刻度9上方来回转动，上底板7c的侧面形成指针，以标记上底板7c的旋转角度。
如图6所示，调整板13的侧面设置有刻度9，下底板7d的同侧设置有指针8,以标记底板调整后的前后位置。
如图3和图5所示，气缸支架5a的一侧设置有指针8，如图3和图6所示，上底板7c的侧面设置有刻度9，用以记录气缸支架5a调整后的左右位置。
本实施例中的四组检测模组对称的位于输送线11的两侧，可应用于极耳部3a位于电池电芯3两侧的锂电池产品检测。
工作时，电池电芯3固定放置在输送线11上，输送线11以图7所示的线流方向S1将电池电芯3输送至四组检测模组之间，光电传感器6感应无遮挡，棱镜2由顶升气缸5驱动其上升，相机1拍照，拍摄好后，顶升气缸5下降，输送线11运行，电池电芯3流入下一工位，重复检测动作，相机1运算给出检测结果。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，包括四组检测模组，每组所述检测模组包括设置在机台（12）上的输送线（11）外侧的相机（1）和棱镜（2），每两个所述相机（1）对分别由棱镜（2）反射的同一个极耳部（3a）的相对侧面进行拍摄，其特征在于：
每个所述相机（1）的镜头采用变焦镜头（4）；
每个所述变焦镜头（4）对移动中的电池电芯（3）的极耳部（3a）侧面进行n次变焦拍照，n为大于1的自然数；
每个所述变焦镜头（4）采集所述极耳部（3a）一侧的不同位置的n张源图像，所述相机（1）根据n张所述源图像进行变焦融合；每个所述变焦镜头（4）采用下述方法拍摄n张源图像：
步骤一，计算所述变焦镜头（4）到极耳部（3a）一侧边的光路距离Lm；
Lm=L1+L2+L3；
L1，指所述变焦镜头（4）到棱镜（2）中心的距离；
L2，指所述棱镜（2）中心到电池电芯（3）侧边的距离；
L3，指所述极耳部（3a）的侧边到电池电芯（3）侧边的距离；
步骤二，计算拍照对焦最小距离L7以及拍照对焦最大距离L8；
L7=Lm-L5；
L8=Lm+L5+L6；
L5，指所有错层边的拍照范围距离所述棱镜（2）最近的侧边到极耳部（3a）侧边的距离；
L6，指所有错层边的拍照范围距离所述棱镜（2）最远的侧边到极耳部（3a）侧边的距离；
步骤三，根据拍照范围L7和L8，利用对焦挡位和对焦距离之间的线性关系计算出所述变焦镜头（4）焦距调整的距离，Lx1到Lx2；
Lx1=A×L7+B;
Lx2=A×L8+B;
Lx1，指对焦最小距离的挡位；
Lx2，指对焦最大距离的挡位；
A、B为常数；
步骤四，所述变焦镜头（4）根据调焦挡位Lx1到Lx2进行连续变焦，拍n张源图像；n张所述源图像通过下述方法进行变焦融合：
步骤一，将n张所述源图像生成ROI区域，将所述ROI区域剪切为局部原图；
步骤二，将所述局部原图的图像进行多尺度变换，每张所述局部原图得到若干张缩小图像和对应缩放系数；
步骤三，对每张所述缩小图像进行图像变换，得到高频图像和低频图像；
步骤四，分别对同一缩小程度的所述低频图像进行融合，得到n张低频融合图，分别对同一缩小程度的所述高频图像进行融合，得到n张高频融合图；
步骤五，根据优势集成策略，分别将n张所述低频融合图进行图像合成，得到融合低频图像；分别将n张所述高频融合图进行图像合成，得到融合高频图像；
步骤六，分别将同一张所述源图像的融合高频图像和融合低频图像进行对应融合，得到中间变焦融合图；
步骤七，将所述中间变焦融合图根据ROI区域填充到原图上，得到终极变焦融合图。
2.根据权利要求1所述的新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，其特征在于：所述棱镜（2）设置在顶升气缸（5）的顶部，所述顶升气缸（5）设置在机台（12）上，所述顶升气缸（5）配以一个光电传感器（6），当所述光电传感器（6）感应到电池电芯（3）被输送至检测模组时，所述顶升气缸（5）带动棱镜（2）上升，所述相机（1）的变焦镜头（4）以45°入射角对准棱镜（2），垂直拍摄所述极耳部（3a）的侧面。
3.根据权利要求2所述的新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，其特征在于：所述相机（1）底部的相机座（1a）与竖直支架（7）通过上下走向的Z轴腰孔（7a）与螺栓的配合调节固定，所述竖直支架（7）的底板和其下方的调整板（13）通过前后走向的Y轴腰孔（7b）与螺栓的配合调节固定，所述调整板（13）和其下方的机台（12）通过左右走向的第一X轴腰孔（13a）与螺栓的配合调节固定。
4.根据权利要求3所述的新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，其特征在于：所述底板包括上底板（7c）和下底板（7d）,所述上底板（7c）与下底板（7d）之间通过弧形腰孔（7e）和螺栓的配合调节固定，所述竖直支架（7）、顶升气缸（5）的气缸支架（5a）均设置在上底板（7c）上，所述下底板（7d）与调整板（13）调节固定。
5.根据权利要求4所述的新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，其特征在于：所述气缸支架（5a）设置在上底板（7c）的延伸部上，所述气缸支架（5a）与延伸部之间通过左右走向的第二X轴腰孔（7f）和螺栓的配合调节固定。
6.根据权利要求4所述的新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，其特征在于：所述相机座（1a）与竖直支架（7）之间、上底板（7c）与下底板（7d）之间、调整板（13）与下底板（7d）之间、气缸支架（5a）与上底板（7c）之间中的至少一者设置有配套的指针（8）与刻度（9）。
7.根据权利要求1所述的新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，其特征在于：所述变焦镜头（4）的拍照方向设置有光源（10），所述光源（10）为环形光源。
8.根据权利要求1所述的新能源电池的极耳叠层自动调整检测机构，其特征在于：四组所述检测模组对称的位于输送线（11）的两侧。
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