CN117129479A - 一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法 - Google Patents

一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法，包括：图像视觉获取模组、图像分析模组及工控机模组，控制所述图像视觉获取模组采集方壳电池六个面的图像，所述图像分析模组对采集到的所述方壳电池六个面的图像进行瑕疵面提取，并分割得到不同区域的图像；所述图像处理模组使用多线程对各区域的图像进行并行处理，并融合3D与深度学习算法，确定瑕疵检测结果。本发明多次利用多线程技术，提高了检测的可操作性和快速性。

Description

一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及视觉检测技术领域，尤其涉及一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法。
背景技术
随着新能源行业的飞速发展，市场对新能源电池的外观和质量提出了更高的要求，对视觉检测技术也提出了更高的挑战。方壳电池在生产过程中，由于生产工艺或来料质量问题，可能会造成电池表面产生划痕、损伤、褶皱、气泡、凹坑、凸点等瑕疵，需对其外观检测，以确保其质量可靠。
现有技术中，对方壳电池包膜后的瑕疵检测，检测的瑕疵类型不够全面，大多还采用人工目检的方式，人工目检这种方式具有以下缺点：培训周期长,人工需要经过大量缺陷产品培训才能准确检出各种缺陷；人工容易出现视觉疲劳，导致漏检，使缺陷产品流到市场；人工容易漏掉细微的瑕疵；人工成本相对高昂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法，提高检测的效率及精确度。
鉴于此，提供一种电池包膜后六面视觉检测系统，包括：
图像视觉获取模组，用于获取方壳电池六个面的图像；
图像分析模组，用于提取所述方壳电池六个面的图像，并将每张图像分割呈不同区域的检测区域，每一检测区域的图像对应相应的检测分析模块，使用多线程对各区域的图像进行并行处理；
工控机模组，用于和所述图像视觉获取模组、图像分析模组分别通讯连接，控制所述图像视觉获取模组获取图像，并控制所述图像分析模组进行图像的瑕疵确定。
进一步的，所述图像视觉获取模组包括3D相机光源组件和2D相机光源组件，所述3D相机光源组件分别用于检测方壳电池的两个大面、顶盖面、两个侧面和底面；所述2D相机光源组件分别用于检测方壳电池的顶盖面和各个侧面。
进一步的，所述3D相机光源组件包括：
分别设置在方壳电池的两个大面两侧的若干个3D相机；
分别设置在方壳电池的顶盖面上方的若干个3D相机；
分别设置在方壳电池的两个窄侧面的两侧，用于检测方壳电池的两个窄侧面的若干个3D相机；
设置在方壳电池的底面下方，用于检测方壳电池的底面的若干个3D相机。
进一步的，所述2D相机光源组件包括用于检测顶盖面第一2D光源组件和用于检测两个大面的第二2D光源组件。
进一步的，所述第一2D光源组件包括500万黑白相机及镜头、同轴光源、球积分光源、4K黑白相机及镜头和高亮线光源。
进一步的，所述第二2D光源组件包括8K黑白相机及镜头、交叉光源和同轴光源。
进一步的，所述工控机模组，包括：
第一工控机，用于控制所述大面检测和所述侧面检测；
第二工控机，用于控制所述2D相机光源组件进行大面扫射；
第三工控机，用于控制侧面检测和底面检测；
第四工控机，用于控制顶盖面2D面阵检测和顶盖面3D线扫检测；
第五工控机，用于控制大面分频线扫检测。
进一步的，还包括：
若干个检测工位，用于盛放方壳电池并检测，每一所述检测工位上搭载有3D相机光源组件和/或2D相机光源组件；
移料模组，用于传输方壳电池至检测工位上；
传感器，用于检测方壳电池是否位于检测工位上；
机械夹爪，用于抓取方壳电池进行检测。
另外，提供一种电池包膜后六面视觉检测方法，使用所述的方壳电池包膜后六面视觉检测系统，包括以下步骤：
控制所述图像视觉获取模组采集方壳电池六个面的图像；
所述图像分析模组对采集到的所述方壳电池六个面的图像进行瑕疵面提取，并分割得到不同区域的图像；
所述图像处理模组使用多线程对各区域的图像进行并行处理，确定瑕疵检测结果。
进一步的，在获取方壳电池六个面的图像之前，还包括：
通过移料模组传输方壳电池至对应的检测工位；
通过传感器检测方壳电池是否到位；
如果到位，通过机械夹爪抓取方壳电池进行对位检测。
本发明的有益效果：本发明实施例提供一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法，包括：图像视觉获取模组、图像分析模组及工控机模组，控制所述图像视觉获取模组采集方壳电池六个面的图像，所述图像分析模组对采集到的所述方壳电池六个面的图像进行瑕疵面提取，并分割得到不同区域的图像；所述图像处理模组使用多线程对各区域的图像进行并行处理，并融合3D与深度学习算法，确定瑕疵检测结果。本发明多次利用多线程技术，提高了检测的可操作性、快速性、稳定性和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测系统的模块图；
图2为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测系统的设备的结构示意图；
图3为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测系统第一工控机的控制模块图；
图4为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测系统第二工控机的控制模块图；
图5为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测系统第三工控机的控制模块图；
图6为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测系统第四工控机的控制模块图；
图7为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测系统第五工控机的控制模块图；
图8为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测方法的步骤流程图；
图9为本发明实施例中公开的一种电池包膜后六面视觉检测方法的在获取方壳电池六个面的图像之前的步骤流程图。
图中：100、图像视觉获取模组；200、图像分析模组；300、工控机模组；400、检测工位一；500、检测工位二；600、检测工位三；700、检测工位四；800、检测工位五。
具体实施方式
本发明实施例提供一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法，提高检测的效率及精确度。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一：
图1为一种电池包膜后六面视觉检测系统的模块示意图，如图1-图3所示，一种电池包膜后六面视觉检测系统，包括：
图像视觉获取模组100，用于获取方壳电池六个面的图像；
图像分析模组200，用于提取所述方壳电池六个面的图像，并分割成不同区域的图像，每一区域的图像对应相应的检测分析模块，使用多线程对各区域的图像进行并行处理；
工控机模组300，用于和所述图像视觉获取模组100、图像分析模组200通讯连接，控制所述图像视觉获取模组100获取图像，并控制所述图像分析模组200进行图像的瑕疵分析。
在具体的实施例中，由于来料的瑕疵很多，针对方壳电池包膜后的六个面进行检测，该图像视觉获取模组100的的硬件包括了3D相机光源组件和2D相机光源组件，其中，若干所述3D相机光源组件分别用于检测方壳电池的两个大面、顶盖面、两个侧面和底面；若干组所述2D相机光源组件分别用于检测方壳电池的顶盖面和各个侧面。
具体的，所述3D相机光源组件包括分别设置在方壳电池的两个大面两侧的若干个3D相机；
分别设置在方壳电池的顶盖面上方的若干个3D相机；
分别设置在方壳电池的两个窄侧面的两侧，用于检测方壳电池的两个窄侧面的若干个3D相机；
设置在方壳电池的底面下方，用于检测方壳电池的底面的若干个3D相机。
值得说明的是，3D相机均挑选高精度3D相机，优选使用OPT高精度、高稳定性3D相机，设备的机械精度需保持较高精度，以保障图像采集准确性。
进一步的，所述2D相机光源组件包括用于检测顶盖面第一2D光源组件和用于检测两个大面的第二2D光源组件。
具体的，所述第一2D光源组件包括500万黑白相机及镜头、同轴光源、球积分光源、4K黑白相机及镜头和高亮线光源。
进一步的，所述第二2D光源组件包括8K黑白相机及镜头、交叉光源和同轴光源。
进一步的，图像分析模组200使用的软为SCI智能相机软件编程，机器视觉软件(SCI smartCamera)，使用多线程同时检测的方式(多线程(multithreading)，是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多个线程并行计算，进而提升整体处理性能。
另外，所述工控机模组，包括：
第一工控机，用于控制所述大面检测和所述侧面检测；
第二工控机，用于控制所述2D相机光源组件进行大面扫射；
第三工控机，用于控制侧面检测和底面检测；
第四工控机，用于控制顶盖面2D面阵检测和顶盖面3D线扫检测；
第五工控机，用于控制大面分频线扫检测。
在具体的实施例中，五台工控机按照合理配置搭载3D相机和2D相机，综合对应五个检测工位，方壳电池有序按照设计路线平稳的在移料模组上依次向下个工位移动进行检测。使用5台工控机同时运行检测，大大提高了检测速度。
进一步的，需要结合移动和抓取方壳电池的设备来进行检测，因此，该检测系统还包括：
若干个检测工位，用于盛放方壳电池并检测，每一所述检测工位上搭载有3D相机光源组件和/或2D相机光源组件；
移料模组，包括传送带和驱动所述传送带按预设路线移动的驱动机构，用于传输方壳电池至对应的检测工位上；其中，驱动机构为驱动电机或者驱动气缸，检测工位有5个，分别检测不同部位。如图3所示，共有五个工位，其中检测工位一上设有用于检测左侧面的一个第三3D相机，和用于检测右侧面的另一个第三3D相机；另外，检测工位二上设有左大面检测的多个3D相机和用于右大面检测的多个3D相机；检测工位三上设有用于检测电池底面的多个3D相机；工位上设有用于检测顶盖面的2D相机；检测工位五上设有用于检测顶面的3D相机，以及检测右大面的3D相机，检测左大面的3D相机。
传感器，用于检测方壳电池是否到位；每个工位上都设置有传感器。
机械夹爪，用于抓取方壳电池进行检测，每个工位上都设有机械夹爪。
工作流程：首先，通过五台工控机按照合理配置搭载不同的相机，综合对应五个检测工位，使得方壳电池有序地按照预设的路线平稳地在移料模组上依次向下个工位移动，方壳电池在五个工位上完成图像采集，SCI软件调用所采集图片，将图片裁剪为需要的多个部分，每一个部分对应不同瑕疵检测流程，使用多线程并行处理，最后汇总处理结果，采用大量多线程方式，对不同类型瑕疵，进行各自对应的处理，能针对性调节参数，大大提高了检测的准确性。
具体的，电芯检测流程如下：
检测工位一400：通过移料模组将方壳电池移动到检测工位一后，通过传感器确认到位，扫码枪检测方壳电池的二维码，然后通过机械夹爪依次夹取单块方壳电池的窄侧面；移料模组夹料至窄侧面检测模组平台并对方壳电池的大面进行夹紧定位，方壳电池的左右两侧检测的3D相机依次进行产品窄面检测。
检测工位二500：检测工位二的放料平台是通过对产品窄侧面进行产品对中定位，同时旋转90°；放料平台通过大面检测模组进行运动依次经过左右大面检测的3D相机完成产品两个大面检测。方壳电池的左右两侧检测完成后模组将产品移动到下一检测工位。
检测工位三600：检测工位三的机械夹爪将通过方壳电池的窄面夹取，将方壳电池送到底面相机的检测位，底面检测模组移动对产品底面进行检测；检测完成放至下一工位；
检测工位四700：产品从检测工位三移料至顶面极柱面检测模组，通过产品放料定位平台对产品大面进行定位；产品通过顶面极柱面相机检测模组，对产品极柱面进行检测；
检测工位五800：移料模组从检测工位四700夹取方形电池，放至3D检测模组产品放料定位平台；通过对产品窄侧面夹取定位，依次通过2个大侧面3D相机和顶面3D相机；检测完成产品在进行旋转90°；通过移料模组下料至下料线体。
实施例二：
一种电池包膜后六面视觉检测方法，使用所述的电池包膜后六面视觉检测系统，包括以下步骤：
步骤10：控制所述图像视觉获取模组采集方壳电池六个面的图像；
步骤20：所述图像分析模组对采集到的所述方壳电池六个面的图像进行瑕疵面提取，并分割得到不同区域的图像；
步骤30：所述图像处理模组使用多线程对各区域的图像进行并行处理，确定瑕疵检测结果。
进一步的，在获取方壳电池六个面的图像之前，还包括：
步骤101：通过移料模组传输方壳电池至对应的检测工位；
步骤102：通过传感器检测方壳电池是否到位；
步骤103：如果到位，通过机械夹爪抓取方壳电池进行对位检测。
综上所述，本发明实施例提供一种电池包膜后六面视觉检测系统及检测方法，包括：图像视觉获取模组、图像分析模组及工控机模组，控制所述图像视觉获取模组采集方壳电池六个面的图像，所述图像分析模组对采集到的所述方壳电池六个面的图像进行瑕疵面提取，并分割得到不同区域的图像；所述图像处理模组使用多线程对各区域的图像进行并行处理，利用SciSmart3平台为基础，融合3D与深度学习，确定瑕疵检测结果。本发明多次利用多线程技术，提高了检测的可操作性、快速性和准确性，在检测过程中，多种算子交互配合使用，满足工业产品变化性大的要求，很好的适应了工业应用复杂性、多样性的特点。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池包膜后六面视觉检测系统，其特征在于，包括：
图像视觉获取模组，用于获取方壳电池六个面的图像；
图像分析模组，用于提取所述方壳电池六个面的图像，并将每张图像分割呈不同区域的检测区域，每一检测区域的图像对应相应的检测分析模块，使用多线程对各区域的图像进行并行处理；
工控机模组，用于和所述图像视觉获取模组、图像分析模组分别通讯连接，控制所述图像视觉获取模组获取图像，并控制所述图像分析模组进行图像的瑕疵确定。
2.根据权利要求1所述的电池包膜后六面视觉检测系统，其特征在于，所述图像视觉获取模组包括3D相机光源组件和2D相机光源组件，所述3D相机光源组件分别用于检测方壳电池的两个大面、顶盖面、两个侧面和底面；所述2D相机光源组件分别用于检测方壳电池的顶盖面和各个侧面。
3.根据权利要求2所述的电池包膜后六面视觉检测系统，其特征在于，所述3D相机光源组件包括：
分别设置在方壳电池的两个大面两侧的若干个3D相机；
分别设置在方壳电池的顶盖面上方的若干个3D相机；
分别设置在方壳电池的两个窄侧面的两侧，用于检测方壳电池的两个窄侧面的若干个3D相机；
设置在方壳电池的底面下方，用于检测方壳电池的底面的若干个3D相机。
4.根据权利要求2所述的电池包膜后六面视觉检测系统，其特征在于，所述2D相机光源组件包括用于检测顶盖面第一2D光源组件和用于检测两个大面的第二2D光源组件。
5.根据权利要求4所述的电池包膜后六面视觉检测系统，其特征在于，所述第一2D光源组件包括500万黑白相机及镜头、同轴光源、球积分光源、4K黑白相机及镜头和高亮线光源。
6.根据权利要求4所述的电池包膜后六面视觉检测系统，其特征在于，所述第二2D光源组件包括8K黑白相机及镜头、交叉光源和同轴光源。
7.根据权利要求1所述的电池包膜后六面视觉检测系统，其特征在于，所述工控机模组，包括：
第一工控机，用于控制所述大面检测和所述侧面检测；
第二工控机，用于控制所述2D相机光源组件进行大面扫射；
第三工控机，用于控制侧面检测和底面检测；
第四工控机，用于控制顶盖面2D面阵检测和顶盖面3D线扫检测；
第五工控机，用于控制大面分频线扫检测。
8.根据权利要求1所述的电池包膜后六面视觉检测系统，其特征在于，还包括：
若干个检测工位，用于盛放方壳电池并检测，每一所述检测工位上搭载有3D相机光源组件和/或2D相机光源组件；
移料模组，用于传输方壳电池至检测工位上；
传感器，用于检测方壳电池是否位于检测工位上；
机械夹爪，用于抓取方壳电池进行检测。
9.一种电池包膜后六面视觉检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述的电池包膜后六面视觉检测系统，包括以下步骤：
控制所述图像视觉获取模组采集方壳电池六个面的图像；
所述图像分析模组对采集到的所述方壳电池六个面的图像进行瑕疵面提取，并分割得到不同区域的图像；
所述图像处理模组使用多线程对各区域的图像进行并行处理，确定瑕疵检测结果。
10.根据权利要求9所述的电池包膜后六面视觉检测方法，其特征在于，在获取方壳电池六个面的图像之前，还包括：
通过移料模组传输方壳电池至对应的检测工位；
通过传感器检测方壳电池是否到位；
如果到位，通过机械夹爪抓取方壳电池进行对位检测。
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