CN117007525A - 一种密封钉检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封钉检测设备及检测方法，其中密封钉检测设备包括设备壳体、移栽机构、视觉检测装置和平行布置的第一传送装置、第二传送装置，其中，设备壳体中空且具有两侧贯通的检测通道，第一传送装置和第二传送装置均设置于检测通道内；视觉检测装置包括由并排安装的平面相机和立体相机组成的相机组；移栽机构包括夹爪；相机组和夹爪均具被驱动，可在相对于各传送装置垂直的两个直线自由度方向运动；待检测的电芯自第一传送装置输入，经视觉检测装置检测后，依检测结果合格与否分别经由移栽机构搬运至第一传送装置输出或第二传送装置输出。本发明的设备整体设计紧凑、精简，成本较低且空间占用小，且检测结果更为准确。

Description

一种密封钉检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及密封钉焊接缺陷检测技术领域，具体涉及一种密封钉检测设备及检测方法。

背景技术

现有技术中，电动汽车的动力电池在注液后都需要用焊接工艺对电池进行最后一道密封,以确保电池长期的使用过程中不会发生漏液等重大安全事故。对于密封钉的焊接，需要检测其焊接后的状态是否符合工艺标准。

现有技术中的密封钉检测设备，常因检测工艺要求，需要多条物流线，且电池在物流线之间流转过程复杂，设备整体结构设计不够紧凑、精简，设备成本较高，且传统的密封钉焊接检测，只用到平面的相机和算法，检测结果不够准确。

发明内容

本发明提供一种密封钉检测设备及检测方法，以解决现有技术中密封钉检测设备结构设计不够紧凑、精简，设备成本较高，且检测结果不够准确的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种密封钉检测设备，用于密封钉焊接外观缺陷检测，包括设备壳体、移栽机构、视觉检测装置和平行布置的第一传送装置、第二传送装置，其中，所述设备壳体中空且具有两侧贯通的检测通道，所述第一传送装置和所述第二传送装置均设置于所述检测通道内；

所述视觉检测装置包括由并排安装的平面相机和立体相机组成的相机组，所述立体相机采集焊接处的立体图像，所述平面相机采集焊接处的平面图像；

所述移栽机构包括夹爪；

所述相机组和所述夹爪均具被驱动，可在相对于第一所述传送装置和/或所述第二所述传送装置垂直的两个直线自由度方向运动；

待检测的电芯自所述第一传送装置输入，经所述视觉检测装置检测后，依检测结果合格与否分别经由所述移栽机构搬运至所述第一传送装置输出或所述第二传送装置输出。

进一步地，所述第一传送装置贯穿所述检测通道，其两端均暴露在所述检测通道外：

所述第二传送装置一端暴露在所述检测通道外，其余部分设于所述设备壳体内部；

所述视觉检测装置安装在所述第二传送装置的传送方向上；

所述移栽机构架设于所述第一传送装置上方。

进一步地，所述第一传送装置包括第一传送带，所述第一传送带由安装于其上的第一传送电机驱动；

所述第一传送带靠近所述第二传送带的一侧安装有可沿该侧边缘直线移动的移料平台。

进一步地，所述第一传送装置还包括至少一道挡停机构和设置于所述挡停机构的前侧和/或后侧的光电感应装置，所述挡停机构装设于所述第一传送上。

进一步地，所述视觉检测装置的所述相机组和所述移栽机构的所述夹爪，均各自由两组直线模组组合驱动，实现直线运动。

进一步地，所述第二传送装置包括第二传送带，所述第二传送带由安装于其上的第二传送电机驱动。

进一步地，所述相机组中的所述平面相机和所述立体相机的相对位置可以调整。

进一步地，所述设备壳体上安装有工控机，所述工控机可控制所述移栽机构、所述视觉检测装置、所述第一传送装置和所述第二传送装置运动，并可记录所述视觉检测装置的数据。

一种密封钉检测设备的检测方法，所述密封钉检测设备具有视觉检测装置，所述视觉检测装置包括并排安装的平面相机和立体相机构成的相机组，所述密封钉检测设备的检测方法利用所述平面相机采集的平面图像和所述立体相机采集的三维图像，综合判断具体的焊接缺陷类型；

对于焊缝宽度、轨迹偏移及断焊/裂纹缺陷，分别采用经训练的二维检测模型对二维图像和经训练的三维检测模型对三维图像进行判定；对于焊接凹坑、焊接爆点、凸起和针孔缺陷，采用经过训练的二维检测模型进行疑似缺陷标注，进一步采用经过训练的三维检测模型对三维图像进行判定。

进一步地，所述二维检测模型和所述三维检测模型的训练过程包括：

①数据收集阶段：采用特征检测算法，捕捉图像中的特征点，即图像中梯度变化较为剧烈的像素，并对图像与分类保存。

②数据标注阶段：人工按照缺陷学习与标准缺陷文档要求，对收集到的各缺陷进行标注操作。

③模型训练与模型选择：输入已标注的样本集至深度学习网络，使其可对缺陷特征结构进行归类，对比不同深度网络输出缺陷判定的真伪结果并结合人工复判选定最优解模型。

④模型迭代与精度爬坡阶段：持续采集缺陷数据，为模型判断准确率提供数据支持。

本发明的有益效果为：

1、设备整体设计紧凑、精简，成本较低且空间占用小。

2、采用平面相机和立体相机综合判断密封钉焊接外观缺陷，结果更为准确。

附图说明

图1为本发明的密封钉检测设备整体示意图；

图2为本发明的密封钉检测设备内部结构示意图；

图3为本发明的密封钉检测设备的第一传送装置的示意图；

图4为本发明的密封钉检测设备的第二传送装置的示意图；

图5为本发明的密封钉检测设备的视觉检测设备的示意图；

图6为本发明的密封钉检测设备的视觉检测设备的其他角度的示意图；

图7为本发明的密封钉检测设备的移栽机构的示意图；

图8为本发明的密封钉检测设备的检测方法中对于三维图像的判断逻辑示意图。

附图标记说明：

1、设备壳体；11、工控机；2、第一传送装置；21、第一传送带；22；第一传送电机；23、挡停机构；24、光电感应器；25、移料平台；3、第二传送装置；31、第二传送带；32、第二传送电机；4、视觉检测装置；41、平面相机；42、立体相机；43、检测装置横向直线模组；44、检测装置纵向直线模组；5、移栽机构；51、夹爪；52、移栽横向直线模组；53、移栽纵向直线模组；6、电芯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……)，则该方向性指示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。

本申请实施例中术语“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。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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。

如图1所示，本发明的密封钉检测设备具有整体呈方形且中空的设备壳体1，设备壳体1的正面上方安装有工控机11，对设备的运行过程进行控制并收集数据进一步与外部的电脑交互。在设备壳体1的两侧开有通道，设备内的第一传送装置2和第二传送装置3自通道内伸出，待检测的电芯6放置于第一传送装置2上后，继续由第一传送装置2运送至密封钉检测设备内部，并进行电芯的密封钉焊接外观缺陷检测，检测通过的电芯6继续由第一传送装置2运出密封钉检测设备，检测不通过的电芯6转由第二传送装置3反向运出密封钉检测设备，借助人工或者其他外部的设备进行回收处理。

本发明的密封钉检测设备内部结构如图2所示，除平行布置的第一传送装置2和第二传送装置3，还包括视觉检测装置4和移栽机构5，视觉检测装置4安装在第二传送装置3的传送方向上，移栽机构5架设于第一传送装置3上方，下面分开叙述各内部装置：

如图3所示，第一传送装置2主要通过第一传送电机22驱动第一传送带21单向地传送物料；在第一传送带21的中部，设置有两道挡停机构23，且第一道挡停机构前方以及第二道挡停机构的前后两侧均设置有光电感应器24，以感应电芯6是否处于当前位置；在第一传送带21的一侧设置有可沿其边缘运动并搬运电芯6的移料平台25。

如图4所示，第二传送装置3主要通过第二传送电机32驱动第二传送带31单向地传送物料，且其传送带的传送方向与第一传送带21相反。

如图5和图6所示，视觉检测装置4中设置有并排的平面相机41和立体相机42，两个相机的相对位置可以调整，且可由检测装置横向直线模组43和检测装置纵向直线模组44驱动进行纵向和横向的移动。

如图7所示，移栽机构5主要由移栽横向直线模组52和移栽纵向直线模组53组合驱动夹爪51进行纵向和横向的移动。

本发明的密封钉检测设备在检测时内部各装置、机构的运动流程如下：

电芯6经由第一传送带21传送进入设备内，被光电感应器24感应到后，两道挡停机构23配合，使电芯6被挡停在两道挡停机构23之间，并且第一传送带21暂时停止运动；

移料平台25沿第一传送带21运动至挡停机构23旁，然后移栽机构5将电芯6移栽至移料平台25上，移料平台25将电芯6运送至视觉检测装置4的检测位置处；

视觉检测装置4的相机部分移动并靠近电芯6，平面相机41对电芯6的密封钉焊接处进行拍照，而后切换至立体相机42对电芯6的密封钉焊接处进行三维扫描，由于本发明中平面相机41和立体相机42并排安装，且可以事先调整其相对安装位置，故从平面相机41的工作切换至立体相机42工作时，只需进行两台整体的横向移动；

移料平台25将电芯6运送至原先的挡停机构23旁位置，此前，设备中视觉检测装置4的检测信息经由工控机11收集，并经由相应的软件算法处理后，得出电芯6的密封钉焊接合格与否的结果，移栽机构5依据合格与否的结果，对电芯6进行不同目的地的移栽操作：若检测合格，移栽机构5将电芯移栽至第一传送带21上，第一传送带21恢复运行，且挡停机构23放行，使得合格的电芯6运送出本发明的密封钉检测设备；若检测不合格，移栽机构5将电芯移栽至第二传送带31上，第二传送带31运行将不合格的电芯6反向运出本发明的密封钉检测设备。

下面叙述本发明中对于密封钉焊接外观缺陷检测的相关原理及方法：

本发明能检测的焊接外观缺陷项目包括：焊接凹坑(凹坑深度≥0.2mm)，焊接爆点，缝宽不良(焊缝的突然变细)，凸起(凸起超出正常焊缝高度，即≥0.4mm)，裂纹/断焊，焊接针孔和轨迹偏移(焊接轨迹中心点和铝钉中心点同心度≤0.05mm)。

具体在本发明的密封钉检测设备中，对于焊接缺陷的检测由平面相机41采集到的二维图像和立体相机42采集的三维图像综合进行判定。

对于焊缝的宽度、偏移及断焊/裂纹缺陷，采用经过训练的二维检测模型对二维图像可进行一次判定，采用经过训练的三维检测模型对三维图像再进行一次判定，两次判定结果均合格，则输出合格结果；对于深度和高度的缺陷，如凸起和凹坑，可采用经过训练的二维检测模型对二维图像进行疑似缺陷的标注，进一步采用经过训练的三维检测模型对三维图像进行判定。

如图8所示，在焊接缺陷检测过程中，对于三维图像的判断逻辑如下：首先根据激光清洗区确定焊接轨迹基准平面；然后分别设定爆点判定高阈值和针孔判定低阈值，对圆环焊接轨迹检测区域进行高度计算，只要判定高于高阈值的区域标记为爆点缺陷区域，判定低于低阈值的区域标记为针孔缺陷区域，因此不管缺陷大小，只要高度超限，即可检出；此外，为降低误判率，可设置合理的参数，对缺陷区域的面积与深度进行筛选，筛掉面积不达标或深度不达标的区域。

本发明中的检测模型由训练得到，其训练过程如下：

①数据收集阶段：采用特征检测算法，捕捉图像中的特征点，即图像中梯度变化较为剧烈的像素，对图像与分类保存。

②数据标注阶段：算法工程师与标注工程师按照缺陷学习与标准缺陷文档要求，对收集到的各缺陷进行标注操作。

③模型训练与模型选择：输入已标注的样本集至深度学习网络，使其可对缺陷特征结构进行归类。对比不同深度网络输出缺陷判定的真伪结果并结合人工复判选定最优解模型。

④模型迭代与精度爬坡阶段：持续采集缺陷数据，为模型判断准确率提供数据支持。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种密封钉检测设备，用于密封钉焊接外观缺陷检测，其特征在于，包括设备壳体、移栽机构、视觉检测装置和平行布置的第一传送装置、第二传送装置，其中，所述设备壳体中空且具有两侧贯通的检测通道，所述第一传送装置和所述第二传送装置均设置于所述检测通道内；

所述视觉检测装置包括由并排安装的平面相机和立体相机组成的相机组，所述立体相机采集焊接处的立体图像，所述平面相机采集焊接处的平面图像；

所述移栽机构包括夹爪；

所述相机组和所述夹爪均具被驱动，可在相对于第一所述传送装置和/或所述第二所述传送装置垂直的两个直线自由度方向运动；

待检测的电芯自所述第一传送装置输入，经所述视觉检测装置检测后，依检测结果合格与否分别经由所述移栽机构搬运至所述第一传送装置输出或所述第二传送装置输出。

2.根据权利要求1所述的密封钉检测设备，其特征在于，

所述第一传送装置贯穿所述检测通道，其两端均暴露在所述检测通道外：

所述第二传送装置一端暴露在所述检测通道外，其余部分设于所述设备壳体内部；

所述视觉检测装置安装在所述第二传送装置的传送方向上；

所述移栽机构架设于所述第一传送装置上方。

3.根据权利要求2所述的密封钉检测设备，其特征在于，所述第一传送装置包括第一传送带，所述第一传送带由安装于其上的第一传送电机驱动；

所述第一传送带靠近所述第二传送带的一侧安装有可沿该侧边缘直线移动的移料平台。

4.根据权利要求3所述的密封钉检测设备，其特征在于，所述第一传送装置还包括至少一道挡停机构和设置于所述挡停机构的前侧和/或后侧的光电感应装置，所述挡停机构装设于所述第一传送上。

5.根据权利要求2所述的密封钉检测设备，其特征在于，所述视觉检测装置的所述相机组和所述移栽机构的所述夹爪，均各自由两组直线模组组合驱动，实现直线运动。

6.根据权利要求2所述的密封钉检测设备，其特征在于，所述第二传送装置包括第二传送带，所述第二传送带由安装于其上的第二传送电机驱动。

7.根据权利要求2所述的密封钉检测设备，其特征在于，所述相机组中的所述平面相机和所述立体相机的相对位置可以调整。

8.根据权利要求1-7任一项所述的密封钉检测设备，其特征在于，所述设备壳体上安装有工控机，所述工控机可控制所述移栽机构、所述视觉检测装置、所述第一传送装置和所述第二传送装置运动，并可记录所述视觉检测装置的数据。

9.一种密封钉检测设备的检测方法，所述密封钉检测设备具有视觉检测装置，所述视觉检测装置包括并排安装的平面相机和立体相机构成的相机组，其特征在于，所述密封钉检测设备的检测方法利用所述平面相机采集的平面图像和所述立体相机采集的三维图像，综合判断具体的焊接缺陷类型；

对于焊缝宽度、轨迹偏移及断焊/裂纹缺陷，分别采用经训练的二维检测模型对二维图像和经训练的三维检测模型对三维图像进行判定；对于焊接凹坑、焊接爆点、凸起和针孔缺陷，采用经过训练的二维检测模型进行疑似缺陷标注，进一步采用经过训练的三维检测模型对三维图像进行判定。

10.根据权利要求9所述的密封钉检测设备的检测方法，其特征在于，所述二维检测模型和所述三维检测模型的训练过程包括：

①数据收集阶段：采用特征检测算法，捕捉图像中的特征点，即图像中梯度变化较为剧烈的像素，并对图像与分类保存。

②数据标注阶段：人工按照缺陷学习与标准缺陷文档要求，对收集到的各缺陷进行标注操作。

③模型训练与模型选择：输入已标注的样本集至深度学习网络，使其可对缺陷特征结构进行归类，对比不同深度网络输出缺陷判定的真伪结果并结合人工复判选定最优解模型。

④模型迭代与精度爬坡阶段：持续采集缺陷数据，为模型判断准确率提供数据支持。