CN115980069B - 一种电池极耳ccd检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种电池极耳CCD检测系统及检测方法，检测系统包括机架，机架上设有用于输送电池的输送机构，输送机构的一侧设有CCD相机，另一侧相对的设有背光源，CCD相机与输送机构之间设有光源，CCD相机连接于控制器，控制器连接于工控机，工控机连接于纠偏机构，通过CCD相机对电池的极耳进行拍照，获取的图片传送给控制器，控制器根据图片标注极耳的偏转角度，发送纠偏指令给工控机，工控机控制纠偏机构将极耳的偏转角度校正，可以对极耳的方向和位置快速调整和精确定位，CCD相机还用于检测极耳的尺寸和褶皱区域，根据检测结果判断极耳是否合格，合格品进入下一工序，不合格品则剔除，因此可以保证极耳的焊接质量。

Description

一种电池极耳CCD检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及电池加工技术领域，特别是涉及一种电池极耳CCD检测系统及检测方法。

背景技术

极耳，是锂离子聚合物电池产品的一种原材料，是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，是在进行充放电时的接触点。在圆柱形电池生产工艺中，需要对极耳进行焊接，在焊接之前必须对极耳的方向和位置进行快速调整和精确定位，且必须对极耳的尺寸进行检测，保证极耳的尺寸在合格范围内，如果极耳的方向和位置出现偏差，或者尺寸不合格，均会影响焊接质量，甚至导致无法对极耳进行焊接。因此，有必要设计一种极耳检测装置，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可以对电池极耳进行纠偏，且对极耳尺寸进行检测，保证焊接前的极耳合格的电池极耳CCD检测系统及检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电池极耳CCD检测系统，包括机架，所述机架上设有用于输送电池的输送机构，所述输送机构的一侧设有CCD相机，另一侧相对的设有背光源，所述CCD相机与所述输送机构之间设有光源，所述CCD相机连接于控制器，所述控制器连接于工控机，所述工控机连接于纠偏机构，通过所述CCD相机对所述电池的极耳进行拍照，获取的图片传送给所述控制器，所述控制器根据图片标注所述极耳的偏转角度，发送纠偏指令给所述工控机，所述工控机控制所述纠偏机构将所述极耳的偏转角度校正，所述CCD相机还用于检测所述极耳的尺寸，所述控制器根据检测结果判断所述极耳是否合格。

进一步，所述输送机构设有用于定位电池的夹具，所述夹具上设有两个工位，用于放置两个所述电池，所述CCD相机对应设有两个，可同时对两个电池的极耳进行检测。

进一步，所述CCD相机的一端设有镜头，所述光源、所述背光源均与所述镜头同轴。

进一步，所述纠偏机构包括设置于所述机架上的安装架，所述安装架的顶部安装有旋转电机，所述旋转电机的输出端连接于转轴，所述转轴上固定有驱动轮，所述驱动轮与所述电池相抵触，当所述工控机接收纠偏指令时，控制所述旋转电机旋转，所述旋转电机带动所述驱动轮转动，带动所述电池旋转，以校正所述极耳的偏转角度。

进一步，还包括推料机构，所述推料机构位于所述输送机构远离所述纠偏机构的一侧，所述推料机构包括推料头及设置于所述推料头一端的推料气缸，所述推料头远离所述推料气缸的端部设有两个从动轮，通过所述推料气缸推动所述推料头朝向所述驱动轮移动，以将所述电池夹持在所述从动轮与所述驱动轮之间。

进一步，所述驱动轮与两个所述从动轮位于同一平面，三者与所述电池的接触点构成等腰三角形。

进一步，所述安装架上设有升降气缸，所述升降气缸的末端连接于升降台，所述升降台的末端设有顶针，所述顶针位于所述电池的上方，当所述极耳纠偏后，所述升降气缸控制所述升降台下降，所述顶针向下移动顶住所述电池的顶面，以定位所述电池。

进一步，还包括位于所述CCD相机检测工位下游的剔料机构，所述剔料机构包括剔料气缸，所述剔料气缸的末端连接于推料板，当所述电池极耳检测不合格时，所述剔料气缸推动所述推料板将所述电池推出所述输送机构。

一种基于上述电池极耳CCD检测系统的检测方法，包括：

输送机构将所述电池输送到所述CCD相机的检测工位；

所述CCD相机拍照，获取的图片传送给控制器，所述控制器根据图片上极耳的位置，标注所述极耳的偏转角度，发送纠偏指令给所述工控机；

所述工控机控制所述纠偏机构旋转对应的角度，以将所述极耳的偏转角度校正；

所述CCD相机再次拍照，获取的图片传送给所述控制器，根据图片定义多个边缘，根据边缘测量极耳尺寸；

判断所述极耳尺寸是否在合格范围内，若是，则所述电池经过所述输送机构输送至下一工序，若否，通过所述CCD相机下游的剔料机构剔除不合格电池。

进一步，判断所述极耳尺寸是否在合格范围内的同时，所述控制器在所述CCD相机再次拍照的图片中，标注极耳的褶皱区域，并判断所述极耳的褶皱是否在合格范围内。

本发明的有益效果：

通过CCD相机对电池的极耳进行拍照，获取的图像传送给控制器，控制器根据图片标注极耳的偏转角度，发送纠偏指令给工控机，工控机控制纠偏机构将极耳的偏转角度校正，可以对极耳的方向和位置快速调整和精确定位，再通过CCD相机检测极耳的尺寸和褶皱区域，根据检测结果判断极耳是否合格，合格品进入下一工序，不合格品则剔除，因此可以保证极耳的焊接质量。

附图说明

图1为本发明电池极耳CCD检测系统的结构示意图；

图2为本发明电池极耳CCD检测系统去除机架的结构示意图；

图3为本发明电池极耳CCD检测系统中纠偏机构的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明电池极耳CCD检测系统中推料机构的结构示意图；

图6为本发明电池极耳CCD检测系统测量极耳尺寸示意图；

图中，1—机架、2—输送机构、21—夹具、22—凹槽、3—CCD相机、31—镜头、4—光源、5—背光源、6—纠偏机构、61—安装架、62—旋转电机、63—转轴、64—驱动轮、65—联轴器、66—轴承、7—推料机构、71—推料头、72—推料气缸、73—从动轮、8—升降机构、81—升降气缸、82—升降台、83—顶针、9—剔料机构、91—剔料气缸、92—推料板、10—电池、101—极耳、102—胶片、103—金属带。

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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1至图4，本发明提供一种电池极耳CCD检测系统，包括机架1，机架1上沿横向设有用于输送电池10的输送机构2，输送机构2纵向的一侧设有CCD相机3，另一侧相对的设有背光源5，CCD相机3与输送机构2之间设有光源4。在本实施例中，CCD相机3的一端设有镜头31，光源4、背光源5均与镜头31同轴。CCD相机3从电池10的侧面拍照，采用同轴的正光和平行背光方式，对电池10及其极耳101进行拍照获取图片。CCD相机3连接于控制器，控制器连接于工控机，工控机连接于纠偏机构6，通过CCD相机3对电池10的极耳101进行拍照，获取的图像传送给控制器，控制器根据图片标注极耳101的偏转角度，发送纠偏指令给工控机，工控机控制纠偏机构6将极耳101的偏转角度校正，CCD相机3还用于检测极耳101的尺寸，控制器根据检测结果判断极耳101是否合格。

本发明在电池10极耳101焊接前，通过输送机构2将电池10输送至CCD相机3处，通过检测极耳101的偏转角度，对极耳101进行纠偏，可以对极耳101的方向和位置快速调整和精确定位，定位后，通过CCD相机3检测极耳101的尺寸，从而判断极耳101是否合格，合格品进入下一工序，不合格品则剔除，因此可以保证极耳101的焊接质量。

优选的，输送机构2连续的设有用于定位电池10的夹具21，每个夹具21上设有两个工位，用于放置两个电池10，CCD相机3对应设有两个，可同时对两个电池10的极耳101进行检测。在本实施例中，夹具21设有半圆形的凹槽22，电池10竖直放置于凹槽22内，凹槽22的一端敞开设置，方便剔料机构9将不合格的电池10从凹槽22内推出。

输送机构2纵向的两侧分别设有纠偏机构6及推料机构7，纠偏机构6的后端设有升降机构8。

如图3及图4，纠偏机构6包括设置于机,1上的安装架61，安装架61的顶部安装有旋转电机62，旋转电机62的输出端通过联轴器65连接于转轴63，转轴63的底部通过轴承66安装于安装架61的底部，转轴63的中部固定有驱动轮64，驱动轮64与电池10相抵触，当工控机接收纠偏指令时，控制旋转电机62旋转，旋转电机62带动驱动轮64转动，带动电池10旋转，以校正极耳101的偏转角度，使极耳101的位置旋转到预设的位置，以便于对其拍照进行尺寸检测。

如图5，推料机构7包括推料头71及设置于推料头71一端的推料气缸72，推料头71远离推料气缸72的端部设有两个从动轮73，通过推料气缸72推动推料头71朝向驱动轮64移动，以将电池10夹持在从动轮73与驱动轮64之间。优选的，驱动轮64与两个从动轮73位于同一平面，三者与电池10的接触点构成等腰三角形。通过三角形在周向上定位电池10，对电池10的夹持定位效果好，使电池10更稳固。优选的，驱动轮64的直径远大于从动轮73的直径，可以带动电池10转动，以纠正偏转角度。

升降机构8包括设置于安装架61上的升降气缸81，升降气缸81的末端连接于升降台82，升降台82的末端设有顶针83，顶针83位于电池10的上方，当极耳101纠偏后，升降气缸81控制升降台82下降，顶针83向下移动顶住电池10的顶面，以在轴向上定位电池10。

CCD相机3检测工位的下游设有剔料机构9，剔料机构9包括剔料气缸91，剔料气缸91的末端连接于推料板92，当电池10极耳101检测不合格时，剔料气缸91推动推料板92将电池10推出输送机构2。剔料机构9位于夹具21远离凹槽22的一侧，因此当剔料时，通过推料板92将电池10从凹槽22内推出，方便快捷。

如图6，本发明电池极耳CCD检测系统加装在设备产线上，控制器和工控机集成在机架1内，通过CCD相机3采集圆柱电池10的图像数据，从电池10侧面拍照，采用同轴正光和平行背光的方式，每个电池10两次拍照，第一次拍照使用AI算法检测进行极耳101纠偏；第二次拍照进行极耳101的L1、L2、L3尺寸检测。极耳101在焊接前，包括伸出电池10顶面的胶片102以及设置于胶片102内并伸出胶片102的金属带103，其中L1是金属带103顶面与电池10顶面的距离，L2为金属带103顶面与胶片102顶面的距离，L3为金属带103的宽度，通过对极耳101拍照，在照片中利用AI算法计算L1、L2、L3的尺寸，判断这些尺寸是否在合格范围内，同时在第二次拍照的照片中，控制器还利用用AI算法对图片标注褶皱区域A，判断极耳的褶皱是否在合格范围内，从而确定是否为合格品，合格品进入下一步焊接工序，不合格品则被下游的剔料机构9推出输送机构2，保证输送机构2输出的电池10，其极耳101均为合格品，大幅度降低焊接不良率，保证后续焊接质量。

本发明还提供一种基于上述电池极耳CCD检测系统的检测方法，包括：

输送机构2将电池10输送到CCD相机3的检测工位，在本实施例中，检测工位设有两个，可以同时为两组电池10进行检测。

CCD相机3第一次拍照，获取的图片传送给控制器，控制器根据图片上极耳101的位置，标注极耳101的偏转角度，发送纠偏指令给工控机。

工控机控制纠偏机构6旋转对应的角度，以将极耳101的偏转角度校正。

CCD相机3再次拍照，获取的图片传送给控制器，根据图片定义多个边缘，根据边缘测量极耳101的L1、L2、L3尺寸。

判断极耳L1、L2、L3尺寸是否在合格范围内，若是，则电池10经过输送机构2输送至下一工序，若否，通过CCD相机3下游的剔料机构9剔除不合格电池10。

优选的，判断极耳101尺寸是否在合格范围内的同时，控制器在CCD相机3再次拍照的图片中，标注极耳101的褶皱区域A，并判断极耳101的褶皱是否在合格范围内，根据检测结果，判断是否焊接。

本发明通过CCD相机3对电池10的极耳101进行拍照，获取的图像传送给控制器，控制器根据图片标注极耳101的偏转角度，发送纠偏指令给工控机，工控机控制纠偏机构6将极耳101的偏转角度校正，可以对极耳101的方向和位置快速调整和精确定位，再通过CCD相机3检测极耳101的尺寸和褶皱区域，根据检测结果判断极耳是否合格，合格品进入下一工序，不合格品则剔除，因此可以保证极耳101的焊接质量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种电池极耳CCD检测系统，其特征在于，包括：机架，所述机架上设有用于输送电池的输送机构，所述输送机构的一侧设有CCD相机，另一侧相对的设有背光源，所述CCD相机与所述输送机构之间设有光源，所述CCD相机连接于控制器，所述控制器连接于工控机，所述工控机连接于纠偏机构，通过所述CCD相机对所述电池的极耳进行拍照，获取的图片传送给所述控制器，所述控制器根据图片标注所述极耳的偏转角度，发送纠偏指令给所述工控机，所述工控机控制所述纠偏机构将所述极耳的偏转角度校正，所述CCD相机还用于检测所述极耳的尺寸，所述控制器根据检测结果判断所述极耳是否合格；

所述输送机构设有用于定位电池的夹具，所述夹具上设有两个工位，用于放置两个所述电池，所述CCD相机对应设有两个，可同时对两个电池的极耳进行检测；所述纠偏机构包括设置于所述机架上的安装架，所述安装架的顶部安装有旋转电机，所述旋转电机的输出端连接于转轴，所述转轴上固定有驱动轮，所述驱动轮与所述电池相抵触，当所述工控机接收纠偏指令时，控制所述旋转电机旋转，所述旋转电机带动所述驱动轮转动，带动所述电池旋转，以校正所述极耳的偏转角度；

所述系统还包括推料机构，所述推料机构位于所述输送机构远离所述纠偏机构的一侧，所述推料机构包括推料头及设置于所述推料头一端的推料气缸，所述推料头远离所述推料气缸的端部设有两个从动轮，通过所述推料气缸推动所述推料头朝向所述驱动轮移动，以将所述电池夹持在所述从动轮与所述驱动轮之间，所述驱动轮与两个所述从动轮位于同一平面，三者与所述电池的接触点构成等腰三角形；所述安装架上设有升降气缸，所述升降气缸的末端连接于升降台，所述升降台的末端设有顶针，所述顶针位于所述电池的上方，当所述极耳纠偏后，所述升降气缸控制所述升降台下降，所述顶针向下移动顶住所述电池的顶面，以定位所述电池；

所述系统还包括位于所述CCD相机检测工位下游的剔料机构，所述剔料机构包括剔料气缸，所述剔料气缸的末端连接于推料板，当所述电池极耳检测不合格时，所述剔料气缸推动所述推料板将所述电池推出所述输送机构；

所述电池极耳CCD检测系统加装在设备产线上，控制器和工控机集成在机架内，通过CCD相机采集圆柱电池的图像数据，从电池侧面拍照，采用同轴正光和平行背光的方式，每个电池两次拍照，第一次拍照使用AI算法检测进行极耳纠偏；第二次拍照进行极耳的L1、L2、L3尺寸检测；极耳在焊接前，包括伸出电池顶面的胶片以及设置于胶片内并伸出胶片的金属带，其中，L1是金属带顶面与电池顶面的距离，L2为金属带顶面与胶片顶面的距离，L3为金属带的宽度，通过对极耳拍照，在照片中利用AI算法计算L1、L2、L3的尺寸，判断这些尺寸是否在合格范围内，同时在第二次拍照的照片中，控制器还利用AI算法对图片标注褶皱区域A，判断极耳的褶皱是否在合格范围内，确定是否为合格品，合格品进入下一步焊接工序，不合格品则被下游的剔料机构推出输送机构，输送机构输出的电池，其极耳为合格品。

2.根据权利要求1所述的电池极耳CCD检测系统，其特征在于：所述CCD相机的一端设有镜头，所述光源、所述背光源均与所述镜头同轴。

3.一种应用于如权利要求1-2任一项所述的电池极耳CCD检测系统的检测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

输送机构将所述电池输送到所述CCD相机的检测工位；

所述CCD相机拍照，获取的图片传送给控制器，所述控制器根据图片上极耳的位置，标注所述极耳的偏转角度，发送纠偏指令给所述工控机；

所述工控机控制所述纠偏机构旋转对应的角度，以将所述极耳的偏转角度校正；

所述CCD相机再次拍照，获取的图片传送给所述控制器，根据图片定义多个边缘，根据边缘测量极耳尺寸；

判断所述极耳尺寸是否在合格范围内，若是，则所述电池经过所述输送机构输送至下一工序，若否，通过所述CCD相机下游的剔料机构剔除不合格电池；

判断所述极耳尺寸是否在合格范围内的同时，所述控制器在所述CCD相机再次拍照的图片中，标注极耳的褶皱区域，并判断所述极耳的褶皱是否在合格范围内。