CN116698859A - 一种锂电池铝箔涂炭ccd对边检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，本发明通过在垂直于涂炭铝箔输送方向的一个面上设置CCD相机以获取涂炭区边线和铝箔边线的图像信息，同时设置用于限高的水平照射铝箔表面的对射式光电开关以检测铝箔是否处于一个平面内，由于三种处检测设备的监测信息处于同一时刻，因此控制端可根据对每种检测设备的反馈信息的各种组合，判断涂炭铝箔在输送过程中出现的各种具体故障，本发明相较于现有设备，其检测结果更精确，且便于协同后续校正设备实现铝箔涂炭加工的自动化纠错。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池加工领域，尤其涉及一种锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置。
背景技术
涂炭箔材主要应用于电池领域，尤其采用在高能量密度硅基负极的锂离子电池，对于整体涂炭箔材表面涂炭层的覆盖率要求极高；目前国内的涂炭箔材的印刷生产涂炭层表面的覆盖率主要采用的质量检测方法是为印刷之后抽样进行检测或者根本不进行监控，仅在新产品推行的时候进行检测；涂炭箔材的印刷生产通常为连续生产，印刷速度较高，生产量上万米每天，单卷长度以千米为单位，常规检测的首尾件仅取开机前和印刷结束后一段成品箔材，具体实际印刷过程中仅采用人眼来衡量检测印刷外观，如：基材过辊打皱、印刷漏涂、印刷尺寸等等，无法对于涂炭箔材的印刷覆盖率进行监控；单纯从印刷质量上进行分析，利用人工检测方式进行印刷效果监控的监控力度不够，伴随着实际生产过程的检测时间比较长、无法全程监控，同时对于实际箔材的印刷覆盖率无法监控。
申请号CN201920760900.4 提出涂炭箔材印刷在线外观图像检测装置，用设于箔材上、下侧的CCD相机检测涂炭两面的缺陷，然而该装置并不能检测涂炭铝箔在输送过程中产生的其他故障。
申请号 CN201320089961.5提出一种锂电池辊压自动对边纠偏装置，其利用光电感应器对输送中的箔材进行对边，再调整后侧的收料辊进行校正，然而其只能检测和处理箔材的偏移，无法检测箔材的褶皱、缺边、翘起等其他非正常情况。
发明内容
为了能更详细地检测涂炭铝箔在输送中的各种故障，本发明提出一种锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，包括：检测台，检测台两端套设于支柱外侧，并由其中一侧支柱上固定的升降机构带动，于支柱上作垂直移动，并可定位于某一高度；支柱顶部设有向检测台中部伸出的滑座，滑座底部开设有两条平行设置且垂直于铝箔行进方向的滑槽，每个滑槽内均装有一个滑块，滑块底部分别装有第一CCD相机和第二CCD相机；检测台的近其中一个支柱一侧设有背光光源，背光光源与该侧立柱之间的区域设有对射式光电开关的发射器，另一侧的检测台上设有与发射器相对的接收器，发射器的光线垂直于铝箔行进方向且与检测台上表面的距离为0mm。
较佳的，所述背光光源上表面与检测台的上表面处于同一平面内。
较佳的，所述升降机构包括电机及输出轴带动旋转的螺杆，螺杆另一端装于轴承座内，检测台在套接支柱处的靠外一侧开设有螺孔，螺杆旋入该螺孔。
较佳的，所述滑座一端装有两个电机，两个电机的输出轴各伸入一个滑槽内侧，带动装于滑槽内的螺杆转动，滑块套接于螺杆外侧，并随螺杆旋转而平移，调整装于滑块底部的第一CCD相机和第二CCD相机的位置。
较佳的，检测台在滑座下方的区域，开设有通槽，通槽下方设有U形架，U形架底部设有滑槽，U型架一端装有电机，电机的输出轴伸入滑槽内侧，带动装于滑槽内的螺杆转动，滑块套接于螺杆外侧，并随螺杆旋转而平移，滑块上装有第三CCD相机及固定反射光源，固定反射光源的光线穿过通槽照射铝箔下表面，且其照亮的区域处于第三CCD相机的正上方。
较佳的，安装第二CCD相机的螺杆与安装第三CCD相机的螺杆处于同一竖直平面内，使第二CCD相机和第三CCD相机在铝箔所在平面上的投影总能调整至重合。
较佳的，所述第二CCD相机一侧还装有可调反射光源，所述可调反射光源包括与第二CCD相机上部或中部固定的安装板，安装板于第二CCD相机一侧铰接有发光器，安装板设有供发光器上部摆动的凹槽，发光器上部由定位螺栓穿过，定位螺栓在安装板上部的弧形槽中移动，并可用螺母将定位螺栓固定于弧形槽内任意一处，以实现调节发光器照射第二CCD对边装置的正下方。
较佳的，所述电机为伺服电机或步进电机，电机、CCD相机、对射式光电开关均连接控制端，由控制端对各检测设备的反馈信息进行分析，判断故障种类。
此外还提出一种涂炭铝箔对边检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.使用光线从上、下侧照射输送中的铝箔涂炭区的边线，并将照射区域内的某点设为采集点，使用CCD相机从铝箔上、下侧监测采集点的反光激发的像素产生的电压，采集点的设置为在铝箔正常输送和正常涂布状态下，包含一半涂炭区和一半留白区；
同时，由输送中的铝箔的边线下侧使用光线向正上方照射，并将照射区域内的某点设为采集点，使用与上述CCD相机紧贴设置的CCD相机从铝箔上侧监测采集点的背光激发的像素产生的电压，采集点的设置为在铝箔正常输送状态下，包含一半铝箔遮挡区和一半背光区，铝箔上表面两处采集点的连线，与铝箔输送方向垂直；
同时，将对射式光电开关的发射器和接收器分设于铝箔两侧，发射器所发激光光束与铝箔上表面相切，同时在激光光束的正下方还设置有垫板，垫板与铝箔下表面接触且两者间压力为0N，激光光束垂直于铝箔输送方向且处于采集点的正上方，CCD相机、对射式光电开关的位置设置是为了使监测结果同步；
S2.CCD相机及对射式光电开关的监测信息传递至控制端，由控制端根据检测信息分析铝箔输送的运行状况和涂布质量，向外发出警示或控制后续校正纠偏设备运作。
较佳的，所述步骤S2中，控制端根据铝箔检测信息分析铝箔输送的运行状况和涂布质量包括如下步骤：
A1.取某段正常涂布的铝箔，以t时间通过采集点，监控记录各CCD相机反馈的电压值，其中取在t时间内的最大、最小电压值的区间为正常值，控制端赋值0，电压小于正常值且持续时长大于0.1s，则赋值1，电压大于正常值且持续时长大于0.1s，赋值2，将三个CCD相机各自的赋值分别作为第一、第二、第三校验位，接收器接收到光线设为0，未接收到光线设为1，接收器的赋值作为第四校验位；
A2.控制器根据A1步骤生成的校验位判断涂布系统运行状况，判断方式如下：
0000：涂炭正常、输送正常；
0001：涂炭正常、铝箔面有拱起或褶皱；
0010：涂炭正常、铝箔边有侧向凸起；
0020：涂炭正常、铝箔面有缺口；
1000、0100、1100：涂炭区有多涂、输送正常；
1010、0110、1110：涂炭区有多涂、铝箔边有侧向凸起；
1020、0120、1120：涂炭区有多涂、铝箔边有缺口；
1001、0101、1101：涂炭区有多涂、铝箔面有拱起或褶皱；
2000、0200、2200：涂炭区有少涂、输送正常；
2010、0210、2210：涂炭区有少涂、铝箔边有侧向凸起；
2020、0220、2220：涂炭区有少涂、铝箔边有缺口；
2001、0201、2201：涂炭区有少涂、铝箔面有拱起或褶皱；
2100、1200：涂炭区一面少涂一面多涂、输送正常；
2110、1210：涂炭区一面少涂一面多涂、铝箔边有侧向凸起；
2100、1200：涂炭区一面少涂一面多涂、铝箔边有缺口；
2101、1201：涂炭区一面少涂一面多涂、铝箔面有拱起或褶皱；
1110、2220：铝箔输送发生偏移；
后两位为11、21：铝箔面某边有翘起或折弯，涂炭区若有异常，由于不确定引起涂炭异常的具体因素是由于偏移还是铝箔不在同一平面导致的，因此需要人为查看分析。
本发明通过在垂直于涂炭铝箔输送方向的一个面上设置CCD相机以获取涂炭区边线和铝箔边线的图像信息，同时设置用于限高的水平照射铝箔表面的对射式光电开关以检测铝箔是否处于一个平面内，由于三种处检测设备的监测信息处于同一时刻，因此控制端可根据对每种检测设备的反馈信息的各种组合，判断涂炭铝箔在输送过程中出现的各种具体故障，本发明相较于现有设备，其检测结果更精确，且便于协同后续校正设备实现铝箔涂炭加工的自动化纠错。
附图说明
图1为本发明正视图。
图2为本发明立体图。
图3为本发明侧视图。
图4为可调反射光源及第二CCD相机的立体图。
图中101、支柱；102、电机；103、螺杆；104、轴承座；105、滑座；106、滑块；107、第一CCD相机；108、第二CCD相机；109、第三CCD相机；110、固定反射光源；111、发射器；112、U形架；113、通槽；114、可调反射光源；115、背光光源；116、涂炭区；117、留白区；118、安装板；119、发光器；120、凹槽；121、弧形槽；122、定位螺栓；123、检测台；124、接收器。
具体实施方式
实施例1
如图1-图4所示，本发明所述锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置包括：检测台123，检测台123两端套设于支柱101外侧，并由其中一侧支柱101上固定的升降机构带动，于支柱101上作垂直移动，并可定位于某一高度；支柱101顶部设有向检测台123中部伸出的滑座105，滑座105底部开设有两条平行设置且垂直于铝箔行进方向的滑槽，每个滑槽内均装有一个滑块106，滑块106底部分别装有第一CCD相机107和第二CCD相机，本例中为保证第一CCD相机107和第二CCD相机处于垂直于铝箔输送方向的平面内，因此第一CCD相机107所固定的滑块106下部呈L形，使得第一CCD相机107处于第二CCD相机所在滑槽的正下方；检测台123的近其中一个支柱101一侧设有背光光源115，背光光源115与该侧立柱之间的区域设有对射式光电开关的发射器111，另一侧的检测台123上设有与发射器111相对的接收器124，发射器111的激光光线垂直于铝箔行进方向且与检测台123上表面的距离为0mm，便于筛查铝箔不在同一平面的异常情况，激光光线的直径越小，则检测结果越精确，此外发射器111和接收器124也可采用另一组相对设置的CCD相机和背光光源代替，其成本更高，但检测和判断故障的结果更准确。
较佳的，所述背光光源115上表面与检测台123的上表面处于同一平面内，保证铝箔于检测台123可以只接触而无压力。
较佳的，所述升降机构包括电机102及输出轴带动旋转的螺杆103，螺杆103另一端装于轴承座104内，检测台123在套接支柱101处的靠外一侧开设有螺孔，螺杆103旋入该螺孔。
较佳的，所述滑座105一端装有两个电机102，两个电机102的输出轴各伸入一个滑槽内侧，带动装于滑槽内的螺杆103转动，滑块106套接于螺杆103外侧，并随螺杆103旋转而平移，调整装于滑块106底部的第一CCD相机107和第二CCD相机的位置。
较佳的，检测台123在滑座105下方的区域，开设有通槽113，通槽113下方设有U形架112，U形架112底部设有滑槽，U型架一端装有电机102，电机102的输出轴伸入滑槽内侧，带动装于滑槽内的螺杆103转动，滑块106套接于螺杆103外侧，并随螺杆103旋转而平移，滑块106上装有第三CCD相机109及固定反射光源110，固定反射光源110的光线穿过通槽113照射铝箔下表面，且其照亮的区域处于第三CCD相机109的正上方。
较佳的，安装第二CCD相机的螺杆103与安装第三CCD相机109的螺杆103处于同一竖直平面内，使第二CCD相机和第三CCD相机109在铝箔所在平面上的投影总能调整至重合。
较佳的，所述第二CCD相机一侧还装有可调反射光源114，所述可调反射光源包括与第二CCD相机上部或中部固定的安装板118，安装板118于第二CCD相机一侧铰接有发光器119，安装板118设有供发光器119上部摆动的凹槽120，发光器119上部由定位螺栓122穿过，定位螺栓122在安装板118上部的弧形槽121中移动，并可用螺母将定位螺栓122固定于弧形槽121内任意一处，以实现调节发光器119照射第二CCD对边装置的正下方，即留白区117与涂炭区116的边界上，总结而言三个CCD相机和对射式光电开关均处于同一平面内，且该平面与铝箔传输方向垂直。
较佳的，所述电机102为伺服电机102或步进电机102，电机102、CCD相机、对射式光电开关均连接控制端，由控制端对各检测设备的反馈信息进行分析，判断故障种类。
实施例2
一种涂炭铝箔对边检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.使用光线从上、下侧照射输送中的铝箔涂炭区的边线，并将照射区域内的某点设为采集点，使用CCD相机从铝箔上、下侧监测采集点的反光激发的像素产生的电压，采集点的设置为在铝箔正常输送和正常涂布状态下，包含一半涂炭区和一半留白区；
同时，由输送中的铝箔的边线下侧使用光线向正上方照射，并将照射区域内的某点设为采集点，使用与上述CCD相机紧贴设置的CCD相机从铝箔上侧监测采集点的背光激发的像素产生的电压，采集点的设置为在铝箔正常输送状态下，包含一半铝箔遮挡区和一半背光区，铝箔上表面两处采集点的连线，与铝箔输送方向垂直；
同时，将对射式光电开关的发射器和接收器分设于铝箔两侧，发射器所发激光光束与铝箔上表面相切，同时在激光光束的正下方还设置有垫板，垫板与铝箔下表面接触且两者间压力为0N，激光光束垂直于铝箔输送方向且处于采集点的正上方，CCD相机、对射式光电开关的位置设置是为了使监测结果同步；
S2.CCD相机及对射式光电开关的监测信息传递至控制端，由控制端根据检测信息分析铝箔输送的运行状况和涂布质量，向外发出警示或控制后续校正纠偏设备运作。
较佳的，所述步骤S2中，控制端根据铝箔检测信息分析铝箔输送的运行状况和涂布质量包括如下步骤：
A1.取某段正常涂布的铝箔，以t时间通过采集点，监控记录各CCD相机反馈的电压值，其中取在t时间内的最大、最小电压值的区间为正常值，控制端赋值0，电压小于正常值且持续时长大于0.1s，则赋值1，电压大于正常值且持续时长大于0.1s，赋值2，将三个CCD相机各自的赋值分别作为第一、第二、第三校验位，接收器接收到光线设为0，未接收到光线设为1，接收器的赋值作为第四校验位；
A2.控制器根据A1步骤生成的校验位判断涂布系统运行状况，判断方式如下：
0000：涂炭正常、输送正常；
0001：涂炭正常、铝箔面有拱起或褶皱；
0010：涂炭正常、铝箔边有侧向凸起；
0020：涂炭正常、铝箔面有缺口；
1000、0100、1100：涂炭区有多涂、输送正常；
1010、0110、1110：涂炭区有多涂、铝箔边有侧向凸起；
1020、0120、1120：涂炭区有多涂、铝箔边有缺口；
1001、0101、1101：涂炭区有多涂、铝箔面有拱起或褶皱；
2000、0200、2200：涂炭区有少涂、输送正常；
2010、0210、2210：涂炭区有少涂、铝箔边有侧向凸起；
2020、0220、2220：涂炭区有少涂、铝箔边有缺口；
2001、0201、2201：涂炭区有少涂、铝箔面有拱起或褶皱；
2100、1200：涂炭区一面少涂一面多涂、输送正常；
2110、1210：涂炭区一面少涂一面多涂、铝箔边有侧向凸起；
2100、1200：涂炭区一面少涂一面多涂、铝箔边有缺口；
2101、1201：涂炭区一面少涂一面多涂、铝箔面有拱起或褶皱；
1110、2220：铝箔输送发生偏移；
后两位为11、21：铝箔面某边有翘起或折弯，涂炭区若有异常，由于不确定引起涂炭异常的具体因素是由于偏移还是铝箔不在同一平面导致的，因此需要人为查看分析。
本发明通过在垂直于涂炭铝箔输送方向的一个面上设置CCD相机以获取涂炭区边线和铝箔边线的图像信息，同时设置用于限高的水平照射铝箔表面的对射式光电开关以检测铝箔是否处于一个平面内，由于三种处检测设备的监测信息处于同一时刻，因此控制端可根据对每种检测设备的反馈信息的各种组合，判断涂炭铝箔在输送过程中出现的各种具体故障，本发明相较于现有设备，其检测结果更精确，且便于协同后续校正设备实现铝箔涂炭加工的自动化纠错。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，其特征在于：包括：检测台，检测台两端套设于支柱外侧，并由其中一侧支柱上固定的升降机构带动，于支柱上作垂直移动，并可定位于某一高度；支柱顶部设有向检测台中部伸出的滑座，滑座底部开设有两条平行设置且垂直于铝箔行进方向的滑槽，每个滑槽内均装有一个滑块，滑块底部分别装有第一CCD相机和第二CCD相机；检测台的近其中一个支柱一侧设有背光光源，背光光源与该侧立柱之间的区域设有对射式光电开关的发射器，另一侧的检测台上设有与发射器相对的接收器，发射器的光线垂直于铝箔行进方向且与检测台上表面的距离为0mm。
2.根据权利要求1所述锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，其特征在于：所述背光光源上表面与检测台的上表面处于同一平面内。
3.根据权利要求2所述锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，其特征在于：所述升降机构包括电机及输出轴带动旋转的螺杆，螺杆另一端装于轴承座内，检测台在套接支柱处的靠外一侧开设有螺孔，螺杆旋入该螺孔。
4.根据权利要求3所述锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，其特征在于：所述滑座一端装有两个电机，两个电机的输出轴各伸入一个滑槽内侧，带动装于滑槽内的螺杆转动，滑块套接于螺杆外侧，并随螺杆旋转而平移，调整装于滑块底部的第一CCD相机和第二CCD相机的位置。
5.根据权利要求4所述锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，其特征在于：检测台在滑座下方的区域，开设有通槽，通槽下方设有U形架，U形架底部设有滑槽，U型架一端装有电机，电机的输出轴伸入滑槽内侧，带动装于滑槽内的螺杆转动，滑块套接于螺杆外侧，并随螺杆旋转而平移，滑块上装有第三CCD相机及固定反射光源，固定反射光源的光线穿过通槽照射铝箔下表面，且其照亮的区域处于第三CCD相机的正上方。
6.根据权利要求5所述锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，其特征在于：安装第二CCD相机的螺杆与安装第三CCD相机的螺杆处于同一竖直平面内，使第二CCD相机和第三CCD相机在铝箔所在平面上的投影总能调整至重合。
7.根据权利要求6所述锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，其特征在于：所述第二CCD相机一侧还装有可调反射光源，所述可调反射光源包括与第二CCD相机上部或中部固定的安装板，安装板于第二CCD相机一侧铰接有发光器，安装板设有供发光器上部摆动的凹槽，发光器上部由定位螺栓穿过，定位螺栓在安装板上部的弧形槽中移动，并可用螺母将定位螺栓固定于弧形槽内任意一处，以实现调节发光器照射第二CCD对边装置的正下方。
8.根据权利要求7所述锂电池铝箔涂炭CCD对边检测装置，其特征在于：所述电机为伺服电机或步进电机，电机、CCD相机、对射式光电开关均连接控制端，由控制端对各检测设备的反馈信息进行分析，判断故障种类。
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