CN115656197A - 光学检测装置、检测方法及装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种光学检测装置、检测方法及装置、电子设备和存储介质。光学检测装置包括检测工位、第一图像采集装置、第二图像采集装置、检测光源和传送装置。检测工位被配置用于放置待检测的目标工件;第一图像采集装置被配置用于沿第一方向获取目标工件的图像;第二图像采集装置被配置用于沿第二方向获取目标工件的图像,检测光源被配置用于为第一图像采集装置和第二图像采集装置提供检测光;传送装置被配置用于将目标工件移入或移出检测工位。第一方向与第二方向不同,检测光源提供的至少部分检测光的光轴与第一图像采集装置的光轴为同轴设置。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,尤其涉及一种光学检测装置、电芯极柱的检测方法、电芯极柱的检测装置、电子设备和计算机可读存储介质。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键,电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言,电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
电池在制备过程中其零部件的表面可能存在缺陷,例如表面划痕、凹槽、脏污及表面拉丝等,因此有必要对电池或其零部件进行检测,以便能够及时发现各种缺陷,避免质量不合格的产品流入后续工序。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请的一个目的在于提出一种光学检测装置、电芯极柱的检测方法、电芯极柱的检测装置、电子设备和计算机可读存储介质,以改善电池检测的准确性和检测效率。
本申请第一方面的实施例提供一种光学检测装置,其包括检测工位、第一图像采集装置、第二图像采集装置,检测光源和传送装置。检测工位被配置用于放置待检测的目标工件;第一图像采集装置被配置用于沿第一方向获取目标工件的图像;第二图像采集装置被配置用于沿第二方向获取目标工件的图像,检测光源被配置用于为第一图像采集装置和第二图像采集装置提供检测光;传送装置被配置用于将目标工件移入或移出检测工位。其中,第一方向与第二方向不同,检测光源提供的至少部分检测光的光轴与第一图像采集装置的光轴为同轴设置。
本申请实施例的技术方案中,通过设置与图像采集装置的光轴同轴的光源,能够更准确地通过图像识别出待检测的目标工件的表面的缺陷,提高光学检测的准确性,并且,由于同轴光源检测的成像效果好,准确性高,可以大大减少目标工件停留在检测工位上的检测时间,使得光学检测装置可以实现对目标工件的飞拍,从而可以最大限度地配合生产节拍,提高生产效率。通过不同方向的图像采集装置能够获取目标工件不同表面的图像,能有利于全面检测目标工件的多个表面的质量,提高检测的效率。
通过设置传送装置可以在实现目标工件自动移入和移出检测工位,同时配合第一图像采集装置、第二图像采集装置和检测光源可以实现飞拍检测,而无需要求目标工件在拍摄时静置在检测工位,提高检测效率。
在一些实施例中,检测光源包括第一子光源和第二子光源,第一子光源被配置为提供与第一图像采集装置的光轴同轴的检测光,第二子光源被配置用于提供射向目标工件侧面的检测光。第二子光源提供射向目标工件侧面的检测光可以为第二图像采集装置补光,从而提高第二图像采集装的成像质量,进而有利于准确识别目标工件的表面缺陷。
在一些实施例中,第一子光源设有出光口,第二子光源位于第一子光源设有出光口的一侧,且第二子光源设有透光孔,透光孔与第一子光源的出光口对应设置以允许第一子光源发出的检测光通过。这样的结构形式可以实现将第一子光源和第二子光源集成布置,结构更为简洁紧凑,占地空间小,并且可以减轻后续安装和调试的工作量。
在一些实施例中,第二子光源包括端盖和发光元件,端盖固定连接于第一子光源设有出光口的一侧,端盖上设有透光孔;发光元件固设于端盖远离第一子光源的一侧表面,发光元件位于透光孔的外围。将第二子光源的发光元件通过端盖直接与第一子光源固定连接,可以使得检测光源中的结构形式更为紧凑,两个子光源在发光元件距离更近,有利于检测光源的走线布置。
在一些实施例中,检测工位包括间隔设置的第一检测工位和第二检测工位,第一图像采集装置和第一子光源位于第一检测工位上方,以获取位于第一检测工位上的目标工件的图像;第二图像采集装置和第二子光源围绕第二检测工位设置,以获取位于第二检测工位上的目标工件的图像。通过设置两个检测工位以分别获取目标工件两个不同方向的图像,可以独立控制两个方向的图像的拍摄,避免光源之间的相互干扰影响成像效果,两个图像采集装置分开独立拍摄可以进一步降低目标工件为满足拍摄而在检测工位停留的时间,从而可以以更快的传送速度进行飞拍检测,缩短检测所耗费的时间,有利于提高生产效率。
在一些实施例中,光学检测装置包括多个第二图像采集装置,多个第二图像采集装置围绕检测工位间隔设置。通过多个第二图像采集装置分别拍摄可以实现对目标工件侧面的全范围检测,进而可以对目标工件的缺陷情况做出更全面、更准确的判断,提高检测的准确性。
在一些实施例中,第二子光源包括与第二图像采集装置一一对应并间隔设置的多个条形光源。通过多个条形光源与第二图像采集装置一一配合设置,能够确保每个第二图像采集装置拍摄所需的检测光,进而保证每个第二图像采集装置的成像质量。
在一些实施例中,第二子光源为环形光源,环形光源的直径大于预设直径。将第二子光源设置为环形光源以向目标工件的侧面提供检测光能够在保证侧面图像的成像质量的同时,减少光源安装和调试的工时,提高检测的效率。
在一些实施例中,第一图像采集装置的光轴垂直于检测工位所在平面。有利于顶面光线的反射后尽可能多地进入第一图像采集装置,光通量不足引起的特征显像效果不佳,提高图像质量,更清晰地反映出顶面的各种细微的缺陷,从而提高检测的准确性。
在一些实施例中,第二图像采集装置的光轴与检测工位所在平面之间的安装角可调,且安装角大于或等于10°且小于或等于45°。将安装角控制在10°至45°之间,可以在保证成像光强的基础上,实现角度调整灵活,进而可根据被测物体变化视野,亦可根据缺陷特征调整最佳成像效果。
在一些实施例中,光学检测装置还包括3D相机,3D相机被配置用于获取目标工件的3D图像。3D相机可以丰富电芯极柱的表面缺陷在高度方向的参数信息,从而能够更准确判断电芯极柱的缺陷对应电池质量的影响,提高检测的准确性。
本申请第二方面的实施例提供一种电芯极柱的检测方法,其包括:利用上述光学检测装置获取电芯极柱的图像;对图像进行识别,确定图像中的缺陷参数;基于缺陷参数,确定电芯极柱的检测结果。通过对获取的电芯极柱的图像进行识别,确定指示缺陷的缺陷参数并基于缺陷参数确定相应的检测结果,实现高效、准确的电芯极柱的检测。
在一些实施例中,对图像进行识别,确定图像中的缺陷参数包括:定位图像中电芯极柱的位置;将图像中的电芯极柱的缺陷区域的像素分割出来得到缺陷图像;基于缺陷图像确定缺陷参数,缺陷参数包括缺陷类型、缺陷尺寸、缺陷灰度值中的至少一种。通过对电芯极柱的缺陷区域的图像进行特征识别,可以获得缺陷相关的特征参数以便后续对缺陷进行准确的判断,有利于提高电芯极柱检测的准确性。
在一些实施例中,基于缺陷参数,确定电芯极柱的检测结果包括:根据预设的缺陷参数与检测结果的对应关系,确定电芯极柱与缺陷参数对应的检测结果。根据设定的缺陷参数与检测结果的对应关系可以按照图像识别得到的缺陷参数判断对电池质量的影响程度,判断尺度统一,避免主观误判并提高处理效率。
在一些实施例中,电芯极柱的检测方法还包括:响应于检测结果为不合格,剔除包含不合格的电芯极柱的电池单体。将检测结果输出至执行机构,由后续的执行机构根据检测结果对电池进行分拣,可以避免不合格的电池流入后续工序。
本申请第三方面的实施例提供一种电芯极柱的检测装置,其包括光学检测装置、图像识别模块和确定模块。光学检测装置为上述任一实施例的光学检测装置,光学检测装置被配置为获取的电芯极柱的图像;图像识别模块被配置为识别光学检测装置获取的电芯极柱的图像;确定模块被配置为基于图像识别模块的识别结果确定电芯极柱的检测结果。
本申请第四方面的实施例提供一种电子设备,其包括至少一个处理器;以及与至少一个处理器通信连接的存储器,其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述任一实施例的检测方法。
本申请第五方面的实施例提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例的检测方法。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
在附图中,除非另外规定,否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解,这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式,而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例的电池的分解结构示意图;
图3为本申请一些实施例的电池单体的分解结构示意图;
图4为本申请一些实施例的光学检测装置的结构示意图;
图5为本申请一些实施例的光学检测装置的截面示意图;
图6为本申请另一些实施例的光学检测装置的结构示意图;
图7为本申请一些实施例的第二子光源的结构示意图;
图8为本申请另一些实施例的第二子光源的结构示意图;
图9为本申请一些实施例的电芯极柱的检测方法的流程图;
图10为本申请一些实施例的电芯极柱的检测装置的结构框图。
附图标记说明:
车辆1000;
电池100,控制器200,马达300;
箱体10,第一部分11,第二部分12;
电池单体20,盖板21,电芯极柱21a,壳体22,电芯组件23,极耳23a;
光学检测装置400,第一图像采集装置410,第二图像采集装置420,检测光源430,传送装置440;
检测工位401,第一检测工位402,第二检测工位403;
第一相机421,第二相机422,第三相机423,第四相机424;
第一子光源431,发光元件4311,半透半反射分光片4312,反射口4313,出光口4314;
第二子光源432,端盖4321,透光孔4322,发光元件4323,第一条形光源4324,第二条形光源4325,第三条形光源4326,第四条形光源4327;
电芯极柱的检测装置600,图像识别模块620,确定模块630;
第一安装角α1,第二安装角α2;第一光轴X1,第二光轴X2,第二光轴X3,检测光L1。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中,术语“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中,技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外” “顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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申请实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置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申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;也可以是机械连接,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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
目前,从市场形势的发展来看,动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具,以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大,其市场的需求量也在不断地扩增。
本申请人注意到,对于目前的电池,其壳体和电池极柱在制作完成后可能存在多种问题,例如划痕、凹槽、脏污杂质形成的凸起以及表面拉丝等多种缺陷,为了避免壳体和电池极柱上存在严重缺陷的电池流入到后续工序中,保证最终制备的电池的生产质量和安全性能,需要对电池表面进行拍摄,并对拍摄的到的图像进行识别以检测电池是否存在缺陷。
通常需要将图像采集装置和光源呈一定的夹角布置,以便图像采集装置能够接收反射的光线进行成像,但是这样呈夹角的设置本身也会因为光散射效应,导致光线无法入射到图像采集装置中,从而劣化成像的质量。特别的对于一些细小的凸起或者凹槽类的缺陷,在图像中并不能很明显的凸显出来。此外,一些部件的尺寸较小,例如电芯极柱,检测系统的光源又无法调节,使得一些小部件的表面无法进行识别或识别精度不足,严重影响了最终制备的电池的生产质量和安全性能。
为了缓解电池检测的准确性不足问题,申请人研究发现,可以在对检测装置的结构进行优化设计,对光源以及相机的布置进行改进,为电池检测提供合适的光学检测方案,从而拍摄得到更易于识别的检测图像,并根据检测图像所呈现的缺陷判断电池的检测结果,提高电池检测的精度和准确性。
本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统,这样,有利于缓解并自动调节电芯膨胀力恶化,补充电解液消耗,提升电池性能的稳定性和电池寿命。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置,用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2,图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括箱体10和电池单体20,电池单体20容纳于箱体10内。其中,箱体10用于为电池单体20提供容纳空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一部分11和第二部分12,第一部分11与第二部分12相互盖合,第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构,第一部分11可以为板状结构,第一部分11盖合于第二部分12的开口侧,以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间;第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构,第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然,第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
在电池100中,电池单体20可以是多个,多个电池单体20之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体20之间的电连接。
其中,每个电池单体20可以为二次电池或一次电池;还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
请参照图3,图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的分解结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3,电池单体20包括有盖板21、壳体22、电芯组件23以及其他的功能性部件。
盖板21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地,盖板21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地,盖板21可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成,这样,盖板21在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体20能够具备更高的结构强度,安全性能也可以有所提高。盖板21上可以设置有如电芯极柱21a等的功能性部件。电芯极柱21a可以用于与电芯组件23电连接,以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中,盖板21上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。盖板21的材质也可以是多种的,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中,在盖板21的内侧还可以设置有绝缘件,绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与盖板21,以降低短路的风险。示例性的,绝缘件可以是塑料、橡胶等。
壳体22是用于配合盖板21以形成电池单体20的内部环境的组件,其中,形成的内部环境可以用于容纳电芯组件23、电解液以及其他部件。壳体22和盖板21可以是独立的部件,可以于壳体22上设置开口,通过在开口处使盖板21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地,也可以使盖板21和壳体22一体化,具体地,盖板21和壳体22可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面,当需要封装壳体22的内部时,再使盖板21盖合壳体22。壳体22可以是多种形状和多种尺寸的,例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地,壳体22的形状可以根据电芯组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。
电芯组件23是电池单体100中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电芯组件23。电芯组件23主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成,并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电芯组件的主体部,正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳23a。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中,正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应,极耳23a连接电芯极柱以形成电流回路。
图4为本申请一些实施例的光学检测装置的结构示意图,图5为本申请一些实施例的光学检测装置的截面示意图。
本申请第一方面的实施例提供一种光学检测装置,如图4-图5所示,光学检测装置包括检测工位401、第一图像采集装置410、第二图像采集装置420、检测光源430和传送装置440,检测工位401被配置用于放置待检测的目标工件;第一图像采集装置410被配置用于沿第一方向获取目标工件的图像,第二图像采集装置420被配置用于沿第二方向获取目标工件的图像,检测光源430被配置用于为第一图像采集装置410和第二图像采集装置420提供检测光。检测光源430提供的至少部分检测光L1的光轴与第一图像采集装置410的光轴为同轴设置。第一图像采集装置410的光轴为第一光轴X1。
检测光源430是用于发射检测光的光源,以辅助第一图像采集装置410和第二图像采集装置420成像,提高获得的图像的成像质量,检测光可以是白光。
检测工位401是根据图像采集装置的成像距离和视野范围而设定的放置待检测的目标工件的位置。在一个示例中,检测工位401可以是独立设置的工位底座,以放置目标工件。在另一个示例中,检测工位401可以是满足各个图像采集装置的拍摄要求的特定区域或特定位置,而非实体的结构,当将目标工件移动至检测工位401时,即可拍摄得到满足要求的图像。
传送装置440被配置用于将目标工件移入或移出检测工位401。传送装置440可以是各种类型的传输设备,例如传送带。检测工位401可以设置在传送装置440上,例如传送带上一个预设的区域作为检测工位401,目标工件放置在传动带上并由传送带移入和移出检测工位401所在的区域。第一方向与第二方向为不同的方向,这样第一图像采集装置410和第二图像采集装置420可以分别对目标工件的不同表面进行图像采集。第一图像采集装置410和第二图像采集装置420可以是任意类型的相机,例如CCD线扫相机、CCD面阵相机等。可以理解的是,第一方向实际上也就是第一图像采集装置410的光轴所在的方向。
目标工件可以是各种类型的待检测对象,其待检测的表面可以是一个,也可以是多个不同的表面。在一个示例中,目标工件可以是电池单体20,电池单体20可以是上述实施例中具有方形外壳的电池单体20的一个示例,通过第一图像采集装置410和第二图像采集装置420可以检测电池的多个表面,例如电池的顶面和电池侧面。在另一个示例中,目标工件可以是电池的某个部件,例如电芯极柱21a,电芯极柱21a可以是上述实施例中电芯极柱21a,通过第一图像采集装置410和第二图像采集装置420可以检测电芯极柱21a的多个表面,例如电芯极柱21a的顶面和电芯极柱21a的侧面。
检测光源430发出的检测光射到待检测的目标工件的表面,经反射后被第一图像采集装置410和第二图像采集装置420接收后成像。
在一个示例中,将电池单体20放置在传送装置440上并按设定的速度进行传送,当电池单体20的电芯极柱21a达到检测工位401时,通过第一图像采集装置410和第二图像采集装置420分别沿不同方向获取电芯极柱21a的图像,图像拍摄时可以通过飞拍的方式进行,即拍摄时传送装置440可以继续保持原有的传送速度,而无需减速或是停机,这样既减少了检测所要花费的时间,也可以避免传送装置440频繁的启动和停机,有利于提高传送装置440的使用寿命。
根据同轴光的特点,平整的物体表面能较好的将光反射到镜头中,不平整的物面上的光被斜着反射到其他地方,因此当目标工件的表面存在不平整的缺陷时,对应拍摄得到的图像中就会呈现较为明显的暗色,那些不平整的地方,就能够较好的凸显出来,避免光通量不足引起的特征显像效果不佳。
本实施例中,通过设置与图像采集装置的光轴同轴的光源,能够更准确通过图像识别出待检测的目标工件的表面的缺陷,提高光学检测的准确性,并且,由于同轴光源检测的成像效果好,准确性高,可以大大减少目标工件停留在检测工位上的检测时间,结合自动传送的传送带440,通过协调控制传送速度、光源开关以及图像采集装置的拍摄时间,使得光学检测装置可以实现对移动中的目标工件进行飞拍,从而可以最大限度地配合生产节拍,提高生产效率。通过不同方向的图像采集装置能够获取目标工件不同表面的图像,能有利于全面检测目标工件的多个表面的质量,提高检测的效率。
在一些实施例中,检测光源430包括第一子光源431和第二子光源432,第一子光源431被配置为提供与第一图像采集装置410的第一光轴X1同轴的检测光L1,第二子光源432被配置用于提供射向目标工件侧面的检测光。
第一子光源431和第二子光源432可以是两个独立的光源,第一子光源431为同轴光源,可以发出与第一图像采集装置410的光轴同轴的光以配合第一图像采集装置410进行图像采集。如图5所示,第一子光源431中的发光元件4311发出的光线经过半透半反射分光片4312反射后射向目标工件,例如电芯极柱21a的表面,在该表面反射后进入第一子光源431中进行成像。
电芯极柱21a包括相互垂直的顶面和侧面,如图5所示,顶面为电芯极柱21a最上端的表面,侧面为电芯极柱21a与顶面垂直的侧方的表面。
在一些示例中,第一子光源431射出的检测光的光轴可以垂直于电芯极柱21a的顶面,第一图像采集装置410采集电芯极柱21a顶面的顶面图像,第二图像采集装置420则采集电芯极柱21a侧面的侧面图像。第一子光源431射出的同轴光能够提高顶面图像成像效果,但是视野范围较小,电芯极柱21a的侧面因为与顶面垂直,与第一子光源431射出的光线的光轴平行,因此侧面能够反射的第一子光源431射出的光线极少,这会极大影响第二图像采集装置420拍摄的侧面图像的质量。
第二子光源432提供射向目标工件侧面的检测光就可以为第二图像采集装置420补光,从而提高第二图像采集装置420的成像质量,进而有利于准确识别目标工件的表面缺陷。
在一些实施例中,第一子光源431设有出光口4314,第二子光源432位于第一子光源431设有出光口4314的一侧,且第二子光源432设有透光孔4322,透光孔4322与第一子光源431的出光口4314对应设置以允许第一子光源431发出的检测光通过。
第一子光源431射出的光线通过出光口4314射向目标工件,设有出光口4314的一侧是第一子光源431靠近目标工件的一侧,如图5所示,第二子光源432布置在第一子光源431的下方、靠近目标工件的一侧,第一子光源431发出的检测光通过出光口4314后在穿过透光孔4322最后射向目标工件。
这样的结构形式可以实现将第一子光源431和第二子光源432集成布置,结构更为简洁紧凑,占地空间小,并且可以减轻后续安装和调试的工作量。
在一些实施例中,第二子光源432包括端盖4321和发光元件4323,端盖4321固定连接于第一子光源431设有出光口4314的一侧,端盖4321上设有透光孔4322;发光元件4323固设于端盖4321远离第一子光源431的一侧表面,发光元件4323位于透光孔4322的外围。
发光元件4323可以是发光二极管,也可以是其他类型的发光光源。透光孔4322可以是通孔,也可以是由透明材料形成的仅允许光通过的孔形区域。
将第二子光源432的发光元件4323通过端盖4321直接与第一子光源431固定连接,可以使得检测光源430中的结构形式更为紧凑,两个子光源在发光元件距离更近,有利于检测光源430的走线布置。
图6为本申请另一些实施例的光学检测装置的结构示意图。在一些实施例中,如图6所示,检测工位401可以包括间隔设置的第一检测工位402和第二检测工位403,第一图像采集装置410和第一子光源431位于第一检测工位402的上方,以获取位于第一检测工位402上的目标工件的图像;第二图像采集装置420和第二子光源432围绕第二检测工位403设置,以获取位于第二检测工位403上的目标工件的图像。
第一图像采集装置410和第一子光源431位于第一检测工位402,可以获取目标工件(例如电芯极柱21a)的顶面图像,第二图像采集装置420和第二子光源432围绕第二检测工位403设置,可以在目标工件离开第一检测工位402,进入到第二检测工位403后获取目标工件(例如电芯极柱21a)的侧面图像。
在一个示例中,传送装置440可以将电池单体20依次运送通过第一检测工位402和第二检测工位403,使得第一图像采集装置410在第一检测工位402沿第一方向获取电芯极柱21a 的一个图像(例如顶面图像),再由第二图像采集装置420在第二检测工位403沿第二方向获取电芯极柱21a 的另一个图像(例如侧面图像)。
在一个示例中,第一子光源431和第二子光源432保持集成一体的结构,通过调整图像采集装置和光源的位置、角度,使得第一图像采集装置410拍摄位于第一检测工位402的目标工件的图像,第二图像采集装置420拍摄在第二检测工位403的目标工件的图像。
通过设置两个检测工位以分别获取目标工件两个不同方向的图像(例如顶面图像和侧面图像),可以独立控制第一图像采集装置410和第二图像采集装置420分别两个方向的图像的拍摄,并根据不同的图像采集装置控制对应的光源的打光逻辑,提供更有针对性的检测光线,避免光源之间的相互干扰影响成像效果,此外,即便是飞拍检测,两个图像采集装置分开独立拍摄,可以将一些实施例中在单个检测工位的拍摄动作分为两个所需时长更短、先后进行的拍摄动作,在保证图像成像质量的同时,可以进一步降低目标工件为满足拍摄而在一个检测工位停留的时间,从而允许送装置以更快的传送速度进行飞拍检测,缩短检测所耗费的时间,有利于提高生产效率。在一些实施例中,光学检测装置400包括多个第二图像采集装置420,多个第二图像采集装置420围绕检测工位401间隔设置。
单个相机的视野范围有限,对于整个侧面360°范围内都需要进行检测的目标工件,单个相机无法覆盖整个侧面,此时可以设置多个第二图像采集装置420,并将多个第二图像采集装置420围绕检测工位401间隔设置,使得每个第二图像采集装置420获取一定视野范围内的侧面图像,再将多个第二图像采集装置420获取的图像拼接起来即可得到目标工件整个侧面360°范围下的侧面图像。
多个第二图像采集装置420可以均匀的间隔设置,例如,如图4所示,第二图像采集装置的数量为4个,分别为围绕检测工位401按照四个不同的方向均匀设置为第一相机421、第二相机422、第三相机423和第四相机424,相邻的两个相机在检测工位401所在的平面的投影与检测工位401形成的夹角成90°。这样第一相机421、第二相机422、第三相机423和第四相机424中任意一个的成像的视角大于90度即可满足目标工件整个侧面的检测。
通过多个第二图像采集装置420分别拍摄可以实现对目标工件侧面的全范围检测,进而可以对目标工件的缺陷情况做出更全面、更准确的判断,提高检测的准确性。
图7为本申请一些实施例的第二子光源432的结构示意图,图8为本申请另一些实施例的第二子光源432的结构示意图。
在一些实施例中,第二子光源432包括与第二图像采集装置420一一对应并间隔设置的多个条形光源。
在一些示例中,第二子光源432的数量可以与第二图像采集装置420相同,如图7所示,第二子光源432可以是四个条形光源,分别为第一条形光源4324、第二条形光源4325、第三条形光源4326和第四条形光源4327,四个条形光源可以分别为第一相机421、第二相机422、第三相机423和第四相机424提供检测光。其中,条形光源可以与对应的相机呈45°角布置,使得检测光从条形光源发出后在电芯极柱21a的侧面反射后进入到相机内以实现更好的成像。
通过多个条形光源与多个第二图像采集装置420配合设置,能够确保每个第二图像采集装置420拍摄所需的检测光,进而保证每个第二图像采集装置420的成像质量。
在一些实施例中,第二子光源432为环形光源,环形光源的直径大于预设直径。
如图8所示,第二子光源432为环形光源,即第二子光源432的发光元件4323为圆环形,环形光源的直径指的是发光元件4323的直径,具体可以是环形的发光元件4323的内径,具体环形光源的直径可以根据检测对象的尺寸、检测的位置以及检测工位等要求进行设置,以满足其发出的检测光能够射向目标工件的侧面。在一些示例中,预设直径可以为大于目标工件在检测工位所在的表面的投影的最大长度,以保证环形光源设置在待检测的目标工件的外围。
将第二子光源432设置为环形光源可以对目标工件的侧面实现360°照射,以配合第二图像采集装置拍摄整个侧面的图像进行检测分析,提高检测图像的质量。环形光源的布置较多个独立的光源更简单,节省后续的安装和调试所花费的时间。
在一个示例中,如图4所示,第二子光源432为环形光源并与第一子光源431固定连接,集成为一个整体的检测光源430,能够更进一步简化光源的结构,提高集成度。在另一个示例中,第二子光源432为环形光源并独立于第一子光源431,并沿着检测工位的周向设置。
本实施例中,将第二子光源432设置为环形光源以向目标工件的侧面提供检测光能够在保证侧面图像的成像质量的同时,减少光源安装和调试的工时,提高检测的效率。
在一些实施例中,第一图像采集装置410的光轴垂直于检测工位401所在平面。
第一图像采集装置410可以直接设置在检测工位401 正上方,并将第一图像采集装置410的第一光轴X1垂直于检测工位401所在平面设置,第一子光源431可以设于第一图像采集装置410与检测工位401之间。第一子光源431靠近检测工位401的一侧设有出光口4314,靠近第一图像采集装置410的一侧设有反射口4313,出光口4314和反射口4313沿第一图像采集装置410的光轴方向,也就是第一方向对应设置,以允许第一子光源431沿第一方向射出并反射后返回进入到第一图像采集装置410。
考虑到工件顶面通常为与检测工位401所在平面平行的平整表面,将第一图像采集装置410的第一光轴X1垂直于检测工位401所在平面也意味着第一图像采集装置410的第一光轴X1垂直于目标工件的顶面,有利于顶面光线的反射后尽可能多地进入第一图像采集装置410,光通量不足引起的特征显像效果不佳,提高图像质量,更清晰地反映出顶面的各种细微的缺陷,从而提高检测的准确性。
在一些实施例中,第二图像采集装置420的光轴与检测工位401所在平面之间的安装可调,且安装角大于或等于10°且小于或等于45°。
第二图像采集装置420的光轴与检测工位401所在平面之间的安装角是第二图像采集装置420的安装角与检测工位401所在平面之间的夹角,可以理解的是,多个第二图像采集装置的安装角可以相同,也可以不同,具体根据各自成像的要求进行设置。如图5所示,第二相机422的第二光轴X2和第四相机424的第三光轴X3与检测工位401所在平面之间所成的夹角分别为第二安装角α2和第一安装角α1,第二安装角α2和第一安装角α1可调意味着第二相机422的第二光轴X2和第四相机424的第三光轴X3可以根据具体的检测需要而相对检测工位401调整。将第一安装角α1和第二安装角α2控制在10°至45°之间,可以在保证成像光强的基础上,实现角度调整灵活,进而可根据被测物体变化视野,亦可根据缺陷特征调整最佳成像效果。
在一些示例中,第二图像采集420的安装角可调还可以适应检测工位的调整进行变化,例如,设置两个间隔的第一检测工位402和第二检测工位403时,可以直接通过调整图像采集装置420的安装角将其视野范围调整至对应的检测工位,而无需重新安装布置。
在一些实施例中,光学检测装置还包括3D相机,3D相机被配置用于获取目标工件的3D图像。
3D相机可以与第一图像采集装置410和第二图像采集装置420相互独立地完成图像采集,即可以在检测工位401处采集图像,也可以在其他位置采集3D图像。在一个示例中,3D相机在检测工位401处采集3D图像,这样可以利用检测光源发出的检测光提高图像的成像质量。
3D相机获取目标工件的3D图像,例如电芯极柱21a的3D图像,包含了电芯极柱21a的三维特征,可以丰富第一图像采集装置410和第二图像采集装置420获取的图像的特性信息。在对图像中的缺陷进行识别时可以将3D图像与第一图像采集装置410和第二图像采集装置420获取的图像结合进行缺陷识别,得到更准确的缺陷参数,从而能够更准确判断电芯极柱21a的缺陷对应电池质量的影响。
图9为本申请一些实施例的电芯极柱的检测方法的流程图。如图4、图5和图9所示,本申请第二方面的实施例还提供一种电芯极柱的检测方法,该方法包括:
步骤S110:获取电芯极柱的图像。
可以采用上述实施例中的光学检测装置400获取电芯极柱21a的图像,获取的图像可以包括电芯极柱21a顶面的顶面图像和电芯极柱21a侧面的侧面图像。可以理解的是,多个第二图像采集装置可以获得多个不同部位的侧面图像。
步骤S120:对图像进行识别,确定图像中的缺陷参数。
通过计算机视觉检测算法对图像进行自动识别,可以分别确定顶面图像和侧面图像的缺陷部位对应的缺陷参数。其中,电芯极柱的缺陷可以是电芯极柱表面划痕、凸点、脏污(例如电解液残留)以及极柱表面金属的拉丝等当中的一种或多种。
步骤S130:基于缺陷参数,确定电芯极柱的检测结果。
根据图像识别确定对应缺陷的缺陷参数,并根据缺陷参数来判断该缺陷对于电池的质量的影响程度,并输出对应的检测结果,具体可以根据缺陷参数对电池质量的影响,将检测结果划分为合格和不合格(NG)。
在一些实施例中,步骤S120包括:
进行图像识别时,首先通过识别电芯极柱的图像特征确定电芯极柱在图像中的位置,剔除非电芯极柱图像的干扰。
进一步对电芯极柱的图像中的缺陷特征进行识别以确定缺陷区域,缺陷区域可以结合图像像素的灰度值来进行确定,并将缺陷区域的像素分割出来得到缺陷图像。
对缺陷图像作进一步的识别,确定并提取缺陷图像的相关特征作为缺陷参数,包括通过设定的分类算法对缺陷类型进行识别,确定缺陷图像的缺陷类型,并对缺陷图像的尺寸,例如长、宽以及面积中的至少一者进行识别并确定缺陷尺寸,以及对缺陷图像中像素的灰度值进行识别确定缺陷的等级。
通过对电芯极柱的缺陷区域的图像进行特征识别,可以获得缺陷相关的特征参数以便后续对缺陷进行准确的判断,有利于提高电芯极柱检测的准确性。
在一些实施例中,步骤S130包括:根据预设的缺陷参数与检测结果的对应关系,确定电芯极柱与缺陷参数对应的检测结果。
缺陷参数与检测结果的对应关系可以由预先设置,并在获得缺陷参数后根据该对应关系确定对应的检测结果,以便后续的执行机构能够根据具体的检测结果执行相应的操作。根据设定的缺陷参数与检测结果的对应关系可以按照图像识别得到的缺陷参数判断对电池质量的影响程度,判断尺度统一,避免主观误判并提高处理效率。
在一些实施例中,电芯极柱的检测方法还包括:步骤S130之后执行以下操作:
响应于检测结果为不合格,剔除包含不合格的电芯极柱的电池单体。
将检测结果输出至执行机构,例如分拣机构,由后续的分拣机构根据检测结果对电池进行分拣,避免不合格的电池流入后续工序。
图10为本申请一些实施例的电芯极柱的检测装置的结构框图。如图10所示,本申请第三方面的实施例提供一种电芯极柱的检测装置600,其包括光学检测装置610、图像识别模块620和确定模块630。
光学检测装置610被配置为获取电芯极柱的图像。图像识别模块620被配置为识别光学检测装置获取的电芯极柱的图像。确定模块630被配置为基于图像识别模块的识别结果确定电芯极柱的检测结果。
光学检测装置610可以是上述任一实施例中的光学检测装置400。
本申请第四方面的实施例提供一种电子设备,其包括:至少一个处理器;以及与至少一个处理器通信连接的存储器,其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述任一实施例的检测方法。
本申请第五方面的实施例提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例的检测方法。
下面结合图4和图5对本申请的一个实施例作具体描述。
请参阅图4和图5,光学检测装置400包括检测工位401、第一图像采集装置410、第二图像采集装置420、检测光源430和传送装置440,检测工位401被配置用于放置待检测的目标工件;第一图像采集装置410布置在检测工位401的上方,第二图像采集装置420包括围绕检测工位401设置的第一相机421、第二相机422、第三相机423和第四相机424,第一相机421、第二相机422、第三相机423和第四相机424分别位于检测工位401的四个方位以对目标工件的侧面进行拍摄。
检测光源430包括集成设置成一个整体的第一子光源431和第二子光源432,第一子光源431发出的检测光L1的光轴与第一图像采集装置410的光轴X1同轴设置并垂直于检测工位401所在的表面,第二子光源420位于第一子光源431设有出光口4314的一侧,第二子光源420为环形光源,环形光源的直径大于检测工位401的最大直径,以使得第二子光源420可以沿目标工件的周向360°无死角地向目标工件的侧面发出检测光以辅助第一相机421、第二相机422、第三相机423和第四相机424成像。第一相机421、第二相机422、第三相机423和第四相机424以及第一图像采集装置410可以是为2D线扫相机,或2D面阵相机。
待检测的对象是电池单体20的电芯极柱21a,将电池单体20放置在传送装置440上,并在传送装置440的运送下将电芯极柱21a移动至检测工位401以进入第一图像采集装置410和第二图像采集装置420的视野范围内,由第一图像采集装置410和第二图像采集装置420分别拍摄电芯极柱21a顶面的顶面图像和电芯极柱21a侧面的侧面图像,其中侧面图像可以是四个相机分别拍摄得到的四张侧面图像,也可以是将四张图像拼接后得到的一张显示整个侧面的侧面图像。
具体拍摄的步骤可以在传送装置440保持传送的状态下以飞拍方式按照以下步骤进行:
对顶面图像和侧面图像进行识别,首先通过识别电芯极柱的图像特征确定电芯极柱在图像中的位置,然后对电芯极柱的图像中的缺陷特征进行识别确定缺陷区域,将缺陷区域的像素分割出来得到缺陷图像;再进一步识别缺陷图像以确定缺陷参数,缺陷参数包括缺陷类型、缺陷尺寸、缺陷灰度值中的至少一种。最后根据缺陷参数输出的对应的检测结果,并由后续的执行机构根据检测结果进行分拣,完成全部的检测过程。
在一些示例中,上述拍摄的步骤中第()步中打开第一子光源431发出同轴检测光时,可以通过第二图像采集装置420拍摄低曝的侧面图像,在第()步中打开第二子光源431后再通过通过第二图像采集装置430拍摄高曝的侧面图像。
将低曝的侧面图像和高曝的侧面图像结合起来进行图像识别,也可以将二者进行图像融合后再进行后续的图像识别,这样可以通过不同曝光量下的图像特征提高缺陷识别的准确性,特别在飞拍检测的情形下,可以一定程度上补偿运动的物体成像质量相对较低的不足。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,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,或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (18)
1.一种光学检测装置,其特征在于,包括:
检测工位,被配置用于放置待检测的目标工件;
第一图像采集装置,被配置用于沿第一方向获取所述目标工件的图像,
第二图像采集装置,被配置用于沿第二方向获取所述目标工件的图像,以及
检测光源,被配置用于为所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置提供检测光;
传送装置,被配置用于将所述目标工件移入或移出所述检测工位;
其中,所述第一方向与所述第二方向不同,所述检测光源提供的至少部分检测光的光轴与所述第一图像采集装置的光轴为同轴设置。
2.根据权利要求1所述的光学检测装置,其特征在于,所述检测光源包括第一子光源和第二子光源,所述第一子光源被配置为提供与所述第一图像采集装置的光轴同轴的检测光,所述第二子光源被配置用于提供射向所述目标工件侧面的检测光。
3.根据权利要求2所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一子光源设有出光口,所述第二子光源位于所述第一子光源设有出光口的一侧,且所述第二子光源设有透光孔,所述透光孔与所述第一子光源的出光口对应设置以允许所述第一子光源发出的检测光通过。
4.根据权利要求3所述的光学检测装置,其特征在于,所述第二子光源包括:
端盖,固定连接于所述第一子光源设有出光口的一侧,所述端盖上设有所述透光孔;
发光元件,固设于所述端盖远离所述第一子光源的一侧表面,所述发光元件位于所述透光孔的外围。
5.根据权利要求2所述的光学检测装置,其特征在于,所述检测工位包括间隔设置的第一检测工位和第二检测工位,所述第一图像采集装置和所述第一子光源位于所述第一检测工位上方,以获取位于所述第一检测工位上的目标工件的图像;所述第二图像采集装置和所述第二子光源围绕所述第二检测工位设置,以获取位于所述第二检测工位上的目标工件的图像。
6.根据权利要求2所述的光学检测装置,其特征在于,所述光学检测装置包括多个所述第二图像采集装置,多个所述第二图像采集装置围绕所述检测工位间隔设置。
7.根据权利要求6所述的光学检测装置,其特征在于,所述第二子光源包括与所述第二图像采集装置一一对应并间隔设置的多个条形光源。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的光学检测装置,其特征在于,所述第二子光源为环形光源,所述环形光源的直径大于预设直径。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的光学检测装置,其特征在于,所述第一图像采集装置的光轴垂直于所述检测工位所在平面。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的光学检测装置,其特征在于,所述第二图像采集装置的光轴与所述检测工位所在平面之间的安装角可调,且所述安装角大于或等于10°且小于或等于45°。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的光学检测装置,其特征在于,所述光学检测装置还包括:
3D相机,被配置用于获取所述目标工件的3D图像。
12.一种电芯极柱的检测方法,其特征在于,包括:
利用权利要求1至11中任一项所述光学检测装置获取电芯极柱的图像;
对所述图像进行识别,确定所述图像中的缺陷参数;
基于所述缺陷参数,确定所述电芯极柱的检测结果。
13.根据权利要求12所述的电芯极柱的检测方法,其特征在于,所述对所述图像进行识别,确定所述图像中的缺陷参数包括:
定位所述图像中电芯极柱的位置;
将所述图像中的电芯极柱的缺陷区域的像素分割出来得到缺陷图像;
基于所述缺陷图像确定缺陷参数,所述缺陷参数包括缺陷类型、缺陷尺寸、缺陷灰度值中的至少一种。
14.根据权利要求12所述的电芯极柱的检测方法,其特征在于,所述基于所述缺陷参数,确定所述电芯极柱的检测结果包括:
根据预设的缺陷参数与检测结果的对应关系,确定所述电芯极柱与所述缺陷参数对应的检测结果。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的电芯极柱的检测方法,其特征在于,还包括:
响应于所述检测结果为不合格,剔除包含不合格的电芯极柱的电池单体。
16.一种电芯极柱的检测装置,其特征在于,包括:
如权利要求1至11中任一项所述光学检测装置,被配置为获取电芯极柱的图像;
图像识别模块,被配置为识别所述光学检测装置获取的电芯极柱的图像;
确定模块,被配置为基于所述图像识别模块的识别结果确定所述电芯极柱的检测结果。
17.一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器,其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求12至15中任一项所述的检测方法。
18.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求12至15中任一所述的检测方法。
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