CN117630021B - 焊接检测装置及焊接检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种焊接检测装置及焊接检测方法，其中，焊接检测装置包括：用于对电池的壳体与顶盖之间的焊缝进行检测，检测装置包括：图像采集部件，被配置为拍摄焊缝，图像采集部件位于焊缝外侧的斜上方且与电池的高度方向形成夹角；和控制器，被配置为根据图像采集部件与壳体的外侧壁之间第一距离、图像采集部件与焊缝之间的第二距离和夹角得出焊缝相对于壳体外侧壁上基准面区域的凸出高度，将凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定焊缝的凸出高度尺寸是否合格。此种焊接检测装置用于解决电池焊缝缺陷准确性低的问题，通过自动化的方式检测电池翻边尺寸缺陷，提高检测准确性，减少漏检，降低翻边尺寸异常对电池工作安全性带来的风险。
Description
技术领域
本申请涉及电池装配检测技术领域，特别是涉及一种焊接检测装置及焊接检测方法。
背景技术
近些年，新能源汽车有了飞跃式的发展，在电动汽车领域，动力电池作为电动汽车的动力源，起着不可替代的作用。随着新能源汽车的大力推广，对动力电池产品的需求也日益增长，电池作为新能源汽车的核心部件在使用可靠性方面有着较高的要求。
电池的顶盖与壳体之间通过焊接实现连接，若焊缝出现各类缺陷时会对电池带来极大的安全风险。目前的生产线上都时通过人工目检和用手触摸的方式检查焊缝，判断焊缝缺陷的准确性较低。
发明内容
本申请的目的在于提高电池顶盖焊缝检测的准确性。
根据本申请的第一方面，提供了一种焊接检测装置，用于对电池的壳体与顶盖之间的焊缝进行检测，检测装置包括：
图像采集部件，被配置为拍摄焊缝，图像采集部件位于焊缝外侧的斜上方且与电池的高度方向形成夹角；和
控制器，被配置为根据图像采集部件与壳体的外侧壁之间第一距离、图像采集部件与焊缝之间的第二距离和夹角得出焊缝相对于壳体外侧壁上基准面区域的凸出高度，将凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定焊缝的凸出高度尺寸是否合格。
该实施例将图像采集部件设置于合适的拍摄角度，并通过图像采集部件获取其与壳体外侧壁和焊缝之间的距离，从而得出焊缝对于壳体外侧壁的凸出高度，从而判定焊缝的凸出高度尺寸是否合格，此种方式能够通过自动化的方式检测电池的翻边尺寸缺陷，并提高检测准确性，减少漏检，从而降低翻边尺寸异常对电池工作安全性带来的风险。
在一些实施例中，电池沿其宽度方向的两侧分别设有一个图像采集部件，图像采集部件被配置为在检测过程中相对于焊缝沿电池的长度方向运动。
该实施例能够更快速高效地对电池焊缝相对于壳体外侧壁的凸出高度进行检测，且两侧焊缝的检测过程互不干涉。
在一些实施例中，控制器被配置为：在焊缝的延伸方向，焊缝在第一预设距离范围内出现凸出高度超出预设高度阈值的位置为多个且数量超过预设值的情况下，判定焊缝凸出高度尺寸不合格。
该实施例在焊缝的延伸方向上出现多个点的凸出高度尺寸超标时，才会判定凸出高度尺寸存在缺陷，该判断逻辑说明确实存在一小段凸出高度超标的焊缝，能降低误检测的概率，防止由于图像采集部件在电池相对运动过程中出现抖动使检测结果出现误差，提高焊接检测的准确性。
在一些实施例中，控制器被配置为在焊缝延伸方向的同一位置，选取焊缝在高度方向上凸出高度的最大值。
该实施例选取焊缝在高度方向上凸出高度的最大值进行判断，能够真实地反映出焊缝在延伸方向上特定位置的凸出高度尺寸是否超标，减少漏检概率，提高焊缝检测准确性。
在一些实施例中，基准面区域被预设为在高度方向上与焊缝间隔设置。
该实施例考虑到焊缝下方受到焊接高温的影响容易出现微量变形或者残留焊料，导致壳体表面在紧邻焊缝下方的位置平整度较差，因此将基准面区域与焊缝区域间隔设置，可避开焊缝下方的不平区域，提高基准面区域的平面度，从而提高焊缝凸出高度检测的准确性。
在一些实施例中，控制器被配置为将焊缝在其延伸方向上划分为多个检测区域，并将壳体的外表面在每个检测区域均对应拟合出一个子基准面区域，且在得出焊缝在每个检测区域的凸出高度时，选取相应的子基准面区域进行计算。
该实施例在焊缝的延伸方向上划分为多个检测区域，在电池的壳体表面积较大容易变形时，可更加准确地获得焊缝的真实凸出高度，从而提高焊缝凸出高度检测的准确性。
在一些实施例中，控制器被配置为在图像中建立至少一个平行于壳体外侧壁的平面与焊缝相交，得出的相交线为焊缝表面的轮廓线，在相交线上取多个点拟合空间直线，计算相交线上的多个点到空间直线的距离，并将距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝外观是否存在缺陷。
该实施例根据焊缝轮廓线上各点相对于拟合出空间直线的波动情况判定是否存在外观缺陷，能够在图像采集部件获得焊缝相对于壳体外侧壁凸出高度的基础上，进一步判断焊缝的外观缺陷，可对焊缝的质量进行更全面的检测。而且，图像采集部件相对于高度方向呈夹角设置，可更加全面地获得焊缝横截面内各轮廓区域的图像，更全面地对焊缝的外观缺陷进行检测。此外，在确定轮廓线上各点的波动情况时，通过在相交线上取多个点拟合空间直线，作为判断轮廓线上各点波动情况的基准线，可补偿焊缝轮廓整体向上或向下倾斜对判断各点波动情况带来的误差。
在一些实施例中，控制器被配置为：在焊缝的延伸方向，若焊缝在第二预设距离范围内连续出现距离超出预设距离阈值的点，则判定焊缝存在外观缺陷。
该实施例在焊缝的延伸方向上出现多个点超出预设距离阈值时，才会判定焊缝存在外观缺陷，能降低误检测的概率，防止由于图像采集部件在电池相对运动过程中出现抖动使检测结果出现误差，提高焊接外观检测的准确性。
在一些实施例中，控制器被配置为在焊缝外观存在缺陷的情况下，根据超出预设距离阈值的点相对于空间直线的偏离方向以及所处位置，确定焊缝外观的缺陷类型。
该实施例能够根据超出预设距离阈值的点的波动方向定位焊缝外观缺陷的类型，以在存在外观缺陷的情况下，进一步定位出缺陷类型，以便在生产过程中根据焊接外观缺陷类型及时地调整焊接工艺。
根据本申请的第二方面，提供了一种焊接检测方法，用于对电池的壳体与顶盖之间的焊缝进行检测，焊接检测方法包括焊缝凸出高度检测步骤，焊缝凸出高度检测步骤包括：
根据图像采集部件与壳体的外侧壁之间的第一距离、图像采集部件与焊缝之间的第二距离和夹角得出焊缝相对于壳体外侧壁上基准面区域的凸出高度；其中，图像采集部件被配置为拍摄焊缝，图像采集部件位于焊缝外侧的斜上方且与电池的高度方向形成夹角；
将凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定焊缝凸出高度尺寸是否合格。
在一些实施例中，将凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定焊缝凸出高度尺寸是否合格包括：
在焊缝的延伸方向上，若焊缝在第一预设距离范围内连续出现凸出高度超出预设高度阈值的点，则判定焊缝凸出高度尺寸不合格。
在一些实施例中，在焊缝延伸方向的同一位置，选取焊缝在高度方向上凸出高度的最大值。
在一些实施例中，选取壳体外侧壁上基准面区域包括：
在高度方向上，选取基准面区域与焊缝间隔设置。
在一些实施例中，焊缝凸出高度检测步骤还包括：
将焊缝在其延伸方向上划分为多个检测区域；
将壳体的外表面在每个检测区域均对应拟合出一个子基准面区域，基准面区域包括多个子基准面区域；
其中，在得出焊缝在每个检测区域的凸出高度时，选取相应的子基准面区域进行计算。
在一些实施例中，焊接检测方法还包括焊缝外观缺陷检测步骤，焊缝外观缺陷检测步骤包括：
在图像中建立至少一个平行于壳体外侧壁的平面与焊缝相交，得出的相交线为焊缝表面的轮廓线；
在相交线上取多个点拟合空间直线，并计算相交线上的多个点到空间直线的距离；
将距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝外观是否存在缺陷。
在一些实施例中，将距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝外观是否存在缺陷包括：
在焊缝的延伸方向上，若焊缝在第二预设距离范围内连续出现距离超出预设距离阈值的点，则判定焊缝存在外观缺陷。
在一些实施例中，焊缝外观缺陷检测步骤还包括：
在焊缝外观存在缺陷的情况下，根据超出预设距离阈值的点相对于空间直线的偏离方向以及所处位置，确定焊缝外观的缺陷类型。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本申请焊接检测装置中在电池两侧分别设置图像采集部件的示意图。
图2为图像采集部件与电池的位置关系示意图。
图3为电池的顶盖与壳体之间的正常焊缝示意图。
图4为焊缝的凸出高度尺寸计算原理图。
图5为将壳体的外表面在每个检测区域均对应拟合出一个子基准面区域的示意图。
图6A~图6E为不同缺陷焊缝的示意图。
图7A为焊缝合格产品的轮廓线示意图。
图7B为焊缝不合格产品的轮廓线示意图。
图8为对轮廓线上的多个点拟合空间直线，并基于空间直线判断轮廓线的波动情况判定焊缝外观缺陷的示意图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
标记说明：
1、电池；11、壳体；12、顶盖；2、图像采集部件；3、焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
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）。
本申请采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系的描述，这仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置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保护范围的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
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些实施例中。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。
目前的电池单体通常包括壳体和容纳于壳体内的电极组件，并在壳体内填充电解质。电极组件主要由极性相反的第一极片和第二极片层叠或卷绕形成，并且通常在第一极片与第二极片之间设有绝缘件，例如隔膜等。第一极片和第二极片涂覆有活性物质的部分构成电极组件的主体部，第一极片和第二极片未涂覆活性物质的部分各自构成第一极耳和第二极耳。在电池单体中，第一极片可以为正极极片，包括正极集流件和设于正极集流件两侧的正极活性物质层，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料（铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材）上而形成。正极活性物质层可包括以下材料中的至少一种：含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。第二极片可以为负极极片，包括负极集流件和设于负极集流件两侧的负极活性物质层，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料（铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材）上而形成。负极活性物质层可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。可选地，第一极片也可以为负极极片，相应地第二极片为正极极片。第一极耳和第二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。在电池单体的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子以形成电流回路。
电池单体可以为二次电池，二次电池是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体可以为锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等，本申请实施例对此并不限定。
作为示例，电池单体可以为圆柱形电池单体、棱柱电池单体、软包电池单体或其它形状的电池单体，棱柱电池单体包括方壳电池单体、刀片形电池单体、多棱柱电池，多棱柱电池例如为六棱柱电池等，本申请没有特别的限制。
以电池单体为例，电池单体的顶盖与壳体之间通过焊接实现连接，一般地焊缝会凸出于壳体的外侧壁，也可称为翻边，如果凸出高度尺寸异常，由于相邻电池单体在组装时贴合较紧，凸出的焊缝会对相邻电池单体产生压力，造成壳体变形或者破坏绝缘膜带来短路风险，从而使电池产生极大的安全风险。
目前生产线上都是通过人工目检结合手触摸方式检测焊缝，但是人工检查的方式效率较低，且人工不可控因素容易导致焊缝缺陷产品漏检，准确性较低。
基于上述问题，本申请提出了一种焊接检测装置，如图1和图2所示，用于对电池1的壳体11与顶盖12之间的焊缝3进行检测，检测装置包括：图像采集部件2，被配置为拍摄焊缝3，图像采集部件2位于焊缝3外侧的斜上方且与电池1的高度方向z形成夹角α；和控制器，被配置为根据图像采集部件2与壳体11的外侧壁之间第一距离H1、图像采集部件2与焊缝3之间的第二距离H2和夹角α得出焊缝3相对于壳体11外侧壁上基准面区域的凸出高度H，将凸出高度H与预设高度阈值进行比较，判定焊缝3的凸出高度尺寸是否合格。
其中，电池可以为电池单体或电池包，顶盖12沿高度方向z设在壳体11的端部。图像采集部件2可以为相机，例如3D相机等，可通过激光发射和接收的时间差获得距离。
在图像采集部件2的拍摄视野能够满足焊缝整体拍摄需求的情况下，图像采集部件2相对于电池可位置固定。在图像采集部件2的拍摄视野不能满足焊缝整体拍摄需求的情况下，图像采集部件2与焊缝3之间可相对运动以获得焊缝3不同位置的图像，电池或图像采集部件2运动均是可选的方式。例如，电池呈长方体，可使图像采集部件2运动，或者电池运动；或者电池呈圆柱形，可使图像采集部件2固定，电池绕中心轴线转动。
如图2所示，图像采集部件2位于焊缝3外侧的斜上方且与电池1的高度方向z形成夹角α，图像采集部件2的拍摄方向与电池1的高度方向z形成夹角α，图像采集部件2的拍摄面平行于焊缝3的切线。可选地，夹角α的范围为45°±5°，在该范围内测量的焊缝3凸出高度尺寸重复性和一致性较高，且能够全面地检测出焊缝3的其它缺陷，既能防止夹角α过小导致图像采集部件2使凸出高度尺寸数据部分丢失，也能防止夹角α过大虽然能更好地获得焊缝3凸出高度尺寸数据，但是部分焊缝3其它缺陷无法识别。
控制器被配置为根据图像采集部件2与壳体11的外侧壁之间第一距离H1、图像采集部件2与焊缝3之间的第二距离H2和夹角α得出焊缝3相对于壳体11外侧壁上基准面区域的凸出高度H，将凸出高度H与预设高度阈值进行比较，判定焊缝3的凸出高度尺寸是否合格。例如，如图4所示，根据三角反射原理，凸出高度H通过如下公式计算：H= (H1-H2-L/tanα)*sinα，其中，L为在高度方向z上照射于焊缝与基准面区域上的光线宽度。
第一距离H1可根据图像采集部件2的安装位置和电池1的安装位置及尺寸直接确定，
第二距离H2需要沿焊缝3的延伸方向实时获得多个位置的数据。
该实施例将图像采集部件2设置于合适的拍摄角度，并通过图像采集部件2获取其与壳体11外侧壁和焊缝3之间的距离，从而得出焊缝3对于壳体11外侧壁的凸出高度H，从而判定焊缝3的凸出高度尺寸是否合格，此种方式能够通过自动化的方式检测电池的翻边尺寸缺陷，并提高检测准确性，减少漏检，从而降低翻边尺寸异常对电池工作安全性带来的风险。
在一些实施例中，电池1沿其宽度方向的两侧分别设有一个图像采集部件2，图像采集部件2被配置为在检测过程中相对于焊缝3沿电池1的长度方向运动。
其中，电池1呈长方形，电池1沿其宽度方向的两侧的图像采集部件2相对设置，且与电池1的高度方向z形成的夹角α相同。例如，电池1可沿长度方向移动，以实现电池1在两个长边的焊缝3相对于两侧的图像采集部件2运动；或者也可使两侧的图像采集部件2沿电池1的长度方向移动。可选地，电池1沿其长度方向的两侧也可分别设置图像采集部件2，以对电池1在两个短边的焊缝3进行检测。
该实施例能够更快速高效地对电池1焊缝相对于壳体11外侧壁的凸出高度进行检测，且两侧焊缝的检测过程互不干涉。
在一些实施例中，控制器被配置为：在焊缝3的延伸方向，焊缝3在第一预设距离范围内出现凸出高度超出预设高度阈值的位置为多个且数量超过预设值的情况下，判定焊缝3凸出高度尺寸不合格。
例如，对于长方体电池1，电池1长边的焊缝3的延伸方向为电池1的长度方向，电池1短边的焊缝3的延伸方向为电池1的宽度方向。对于圆柱形电池1，焊缝3的延伸方向为圆形。图像采集部件2在与焊缝3逐渐相对移动的过程中，实时获取第二距离H2，在预设距离范围内，若采集到超过预设值的多个点的第二距离H2超过预设高度阈值，多个点可连续，也可不连续，则判定焊缝3凸出高度尺寸存在缺陷。
该实施例在焊缝3的延伸方向上出现多个点的凸出高度尺寸超标时，才会判定凸出高度尺寸存在缺陷，该判断逻辑说明确实存在一小段凸出高度超标的焊缝3，能降低误检测的概率，防止由于图像采集部件2在电池1相对运动过程中出现抖动使检测结果出现误差，提高焊接检测的准确性。
在一些实施例中，控制器被配置为在焊缝3延伸方向的同一位置，选取焊缝3在高度方向z上凸出高度的最大值。
如图5所示，上方的虚线格区域为焊缝3所在区域，在焊缝3延伸方向的同一位置，图像采集部件2沿高度方向z获取焊缝3表面多个离散点的第二距离H2，同时在图像采集部件2相对于焊缝3移动的过程中，可沿焊缝3延伸方向获取多个位置的第二距离H2。在确定焊缝3延伸方向上特定位置的凸出高度时，以在高度方向z上最大的凸出高度表征。
该实施例选取焊缝3在高度方向z上凸出高度的最大值进行判断，能够真实地反映出焊缝3在延伸方向上特定位置的凸出高度尺寸是否超标，减少漏检概率，提高焊缝检测准确性。
在一些实施例中，如图5所示，基准面区域S被预设为在高度方向z上与焊缝3间隔设置。
图5中上方虚线框为焊缝区域，下方虚线框为基准面区域S，焊缝区域与基准面区域S间隔设置。例如，将顶盖12远离壳体11的表面以下0-2.0mm作为焊缝凸出高度的检测区域，将顶盖12远离壳体11的表面以下3.0mm-3.5mm作为基准面区域S，该数值范围可根据焊缝3的实际宽度设定。
该实施例考虑到焊缝3下方受到焊接高温的影响容易出现微量变形或者残留焊料，导致壳体11表面在紧邻焊缝3下方的位置平整度较差，因此将基准面区域S与焊缝区域间隔设置，可避开焊缝3下方的不平区域，提高基准面区域S的平面度，从而提高焊缝3凸出高度检测的准确性。
在一些实施例中，如图5所示，控制器被配置为将焊缝3在其延伸方向上划分为多个检测区域，并将壳体11的外表面在每个检测区域均对应拟合出一个子基准面区域S1，且在得出焊缝3在每个检测区域的凸出高度时，选取相应的子基准面区域S1进行计算。
其中，在电池1的壳体11表面积较大时，容易发生变形，例如，对于长方体电池1，壳体11的最大表面容易发生变形，对电池1长边的焊缝3检测时，可将该焊缝3沿电池1的长度方向划分为多个检测区域，可平均划分，检测区域的数量可根据焊缝3的长度设置。壳体11上的基准面区域S也相应划分为多个子基准区域S1，多个检测区域和多个子基准区域S1一一对应设置，每个检测区域与相应子基准区域S1在焊缝3延伸方向上的尺寸相同，且检测区域与相应子基准区域S1在高度方向z上间隔设置。
可选地，在电池1的壳体11表面积较小时，也可只设置一个整体的基准面区域S。
该实施例在焊缝3的延伸方向上划分为多个检测区域，在电池1的壳体11表面积较大容易变形时，可更加准确地获得焊缝3的真实凸出高度，从而提高焊缝3凸出高度检测的准确性。
在一些实施例中，如图3所示，控制器被配置为在图像中建立至少一个平行于壳体11外侧壁的平面P与焊缝3相交，得出的相交线为焊缝3表面的轮廓线，在相交线上取多个点拟合空间直线，计算相交线上的多个点到空间直线的距离，并将距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝3外观是否存在缺陷。
其中，当选择45°±5°时，测量的焊缝3凸出高度重复性和一致性高，并且可以检测出内侧咬边、外侧咬边等缺陷；当α＜40°时，外侧咬边的外观缺陷无法有效识别，由于焊缝3相对于壳体11外侧壁凸出使图像采集部件2的扫描数据部分丢失；当α＞50°时，虽然或获得较完整的焊缝凸出高度尺寸数据，但是如内侧咬边等缺陷无法识别。例如，图6A为外侧咬边缺陷，即焊缝3的外侧出现缺口；图6B为爆点缺陷，即焊缝3表面出现小点；图6C为内侧咬边缺陷，即焊缝3的内侧出现缺口；图6D为外偏光缺陷，即焊缝3的焊接位置靠外使其凸出壳体11外表面的部分缺失；图6E为内偏光缺陷，即焊缝3的焊接位置靠内使其相对于壳体11的外表面向内缩回。
如图3所示，在图像中建立至少一个平行于壳体11外侧壁的平面P与焊缝3相交，可设置一个平面P，或者在垂直于壳体11侧壁的方向上间隔设置多个平面P，以得到焊缝3表面多个不同位置的轮廓线，从而更全面地检测焊缝3表面的外观缺陷。而且，对于每一条相交线，均代表焊缝3在在垂直于壳体11侧壁的方向上特定位置的一条轮廓线，在该轮廓线上选取多个点拟合空间直线，并以该空间直线作为基准线，计算多个点偏离基准线的程度，并在偏离程度超标的情况下判定焊缝3在该点附近存在外观缺陷。
对于某一个平面P形成的轮廓线，图7A为焊缝合格产品的轮廓线示意图，轮廓线上各点相对于空间直线均在预设距离阈值范围内，波动范围为-2.16mm~-2.5mm；图7B为焊缝不合格产品的轮廓线示意图，轮廓线上部分点相对于空间直线波动程度更大，超出预设距离阈值，波动范围为-2.14mm~-2.7mm，根据点的波动方向可确定缺陷类型，如果向上波动则说明焊缝3表面出现鼓起，如果向下波动则说明焊缝3表面出现咬边或爆点缺陷等。
由于电池1的夹具或定位机构不可避免地存在定位误差，可能导致轮廓线整体呈均匀升高或下降，如图8所示，如果仅仅依靠水平直线确定轮廓线上各点的波动情况则不能真实反映焊缝3表面情况，通过在相交线上取多个点拟合空间直线，作为判断轮廓线上各点波动情况的基准线，可补偿焊缝3轮廓整体向上或向下倾斜对判断各点波动情况带来的误差。
该实施例根据焊缝3轮廓线上各点相对于拟合出空间直线的波动情况判定是否存在外观缺陷，能够在图像采集部件2获得焊缝3相对于壳体11外侧壁凸出高度的基础上，进一步判断焊缝3的外观缺陷，可对焊缝3的质量进行更全面的检测。而且，图像采集部件2相对于高度方向z呈夹角α设置，可更加全面地获得焊缝3横截面内各轮廓区域的图像，更全面地对焊缝3的外观缺陷进行检测。此外，在确定轮廓线上各点的波动情况时，通过在相交线上取多个点拟合空间直线，作为判断轮廓线上各点波动情况的基准线，可补偿焊缝3轮廓整体向上或向下倾斜对判断各点波动情况带来的误差。
在一些实施例中，控制器被配置为：在焊缝3的延伸方向，若焊缝3在第二预设距离范围内连续出现距离超出预设距离阈值的点，则判定焊缝3存在外观缺陷。
其中，图像采集部件2在与焊缝3逐渐相对移动的过程中，实时获取焊缝3的图像，若在图像中焊缝的轮廓线上连续出现多个与拟合空间直线距离超出预设距离阈值的点，则判定焊缝3存在外观缺陷。
该实施例在焊缝3的延伸方向上出现多个点超出预设距离阈值时，才会判定焊缝3存在外观缺陷，能降低误检测的概率，防止由于图像采集部件2在电池1相对运动过程中出现抖动使检测结果出现误差，提高焊接外观检测的准确性。
在一些实施例中，控制器被配置为在焊缝3外观存在缺陷的情况下，根据超出预设距离阈值的点相对于空间直线的偏离方向以及所处位置，确定焊缝3外观的缺陷类型。
其中，根据点的波动方向可确定缺陷类型，如果向上波动则说明焊缝3表面出现鼓起，如果向下波动则说明焊缝3表面出现咬边或爆点缺陷等。
该实施例能够根据超出预设距离阈值的点的波动方向定位焊缝3外观缺陷的类型，以在存在外观缺陷的情况下，进一步定位出缺陷类型，以便在生产过程中根据焊接外观缺陷类型及时地调整焊接工艺。
在一些具体的实施例中，如图1至图5所示，以长方体电池1为例来说明本申请焊接检测装置的工作原理。
电池1沿其宽度方向的两侧均设有图像采集部件2，两侧的图像采集部件2相对设置，且与电池1的高度方向z形成的夹角α相同，夹角α的范围为45°±5°。例如，电池1与图像采集部件2沿电池1的长度方向相对运动，以实现电池1在两个长边的焊缝3相对于两侧的图像采集部件2运动。可选地，电池1沿其长度方向的两侧也可分别设置图像采集部件2，以对电池1在两个短边的焊缝3进行检测。
在电池1与图像采集部件2沿电池1的长度方向相对运动的过程中，图像采集部件2可获取其与壳体11的外侧壁之间第一距离H1、其与焊缝3之间的第二距离H2，并拍摄焊缝3的图像，以使控制器能够根据第一距离H1、第二距离H2和夹角α得出焊缝3相对于壳体11外侧壁上基准面区域的凸出高度H，判定焊缝3的凸出高度尺寸是否合格；并且控制器能够在拍摄的图像中建立至少一个平行于壳体11外侧壁的平面P与焊缝3相交，得出的相交线为焊缝3表面的轮廓线，在相交线上取多个点拟合空间直线，计算相交线上的多个点到空间直线的距离，并将距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝3外观是否存在缺陷。该实施例可实现焊缝缺陷的质量检测，包括凸出高度尺寸检测和外观缺陷检测，提高检测准确性，从而提高电池1的工作安全性。
其次，本申请提供了一种焊接检测方法，用于对电池1的壳体11与顶盖12之间的焊缝3进行检测，焊接检测方法包括焊缝3凸出高度检测步骤，焊缝3凸出高度检测步骤包括：
根据图像采集部件2与壳体11的外侧壁之间的第一距离、图像采集部件2与焊缝3之间的第二距离和夹角α得出焊缝3相对于壳体11外侧壁上基准面区域的凸出高度；其中，图像采集部件2被配置为拍摄焊缝3，图像采集部件2位于焊缝3外侧的斜上方且与电池1的高度方向z形成夹角α；
将凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定焊缝3凸出高度尺寸是否合格。
该实施例将图像采集部件2设置于合适的拍摄角度，并通过图像采集部件2获取其与壳体11外侧壁和焊缝3之间的距离，从而得出焊缝3对于壳体11外侧壁的凸出高度H，从而判定焊缝3的凸出高度尺寸是否合格，此种方式能够通过自动化的方式检测电池的翻边尺寸缺陷，并提高检测准确性，减少漏检，从而降低翻边尺寸异常对电池工作安全性带来的风险。
在一些实施例中，将凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定焊缝3凸出高度尺寸是否合格包括：在焊缝3的延伸方向上，若焊缝3在第一预设距离范围内连续出现凸出高度超出预设高度阈值的点，则判定焊缝3凸出高度尺寸不合格。
该实施例在焊缝3的延伸方向上出现多个点的凸出高度尺寸超标时，才会判定凸出高度尺寸存在缺陷，该判断逻辑说明确实存在一小段凸出高度超标的焊缝3，能降低误检测的概率，防止由于图像采集部件2在电池1相对运动过程中出现抖动使检测结果出现误差，提高焊接检测的准确性。
在一些实施例中，在焊缝3延伸方向的同一位置，选取焊缝3在高度方向z上凸出高度的最大值。
如图5所示，上方的虚线格区域为焊缝3所在区域，在焊缝3延伸方向的同一位置，图像采集部件2沿高度方向z获取焊缝3表面多个离散点的第二距离H2，同时在图像采集部件2相对于焊缝3移动的过程中，可沿焊缝3延伸方向获取多个位置的第二距离H2。在确定焊缝3延伸方向上特定位置的凸出高度时，以在高度方向z上最大的凸出高度表征。
该实施例选取焊缝3在高度方向z上凸出高度的最大值进行判断，能够真实地反映出焊缝3在延伸方向上特定位置的凸出高度尺寸是否超标，减少漏检概率，提高焊缝检测准确性。
在一些实施例中，选取壳体11外侧壁上基准面区域S包括：在高度方向z上，选取基准面区域S与焊缝3间隔设置。
该实施例考虑到焊缝3下方受到焊接高温的影响容易出现微量变形或者残留焊料，导致壳体11表面在紧邻焊缝3下方的位置平整度较差，因此将基准面区域S与焊缝区域间隔设置，可避开焊缝3下方的不平区域，提高基准面区域S的平面度，从而提高焊缝3凸出高度检测的准确性。
在一些实施例中，焊缝3凸出高度检测步骤还包括：
将焊缝3在其延伸方向上划分为多个检测区域；
将壳体11的外表面在每个检测区域均对应拟合出一个子基准面区域S1，基准面区域S包括多个子基准面区域S1；
其中，在得出焊缝3在每个检测区域的凸出高度时，选取相应的子基准面区域S1进行计算。
其中，这三个步骤顺序执行。该实施例在焊缝3的延伸方向上划分为多个检测区域，在电池1的壳体11表面积较大容易变形时，可更加准确地获得焊缝3的真实凸出高度，从而提高焊缝3凸出高度检测的准确性。
在一些实施例中，参考图3，焊接检测方法还包括焊缝3外观缺陷检测步骤，焊缝3外观缺陷检测步骤包括：
在图像中建立至少一个平行于壳体11外侧壁的平面P与焊缝3相交，得出的相交线为焊缝3表面的轮廓线；
在相交线上取多个点拟合空间直线，并计算相交线上的多个点到空间直线的距离；
将距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝3外观是否存在缺陷。
其中，上述三个步骤顺序执行。该实施例根据焊缝3轮廓线上各点相对于拟合出空间直线的波动情况判定是否存在外观缺陷，能够在图像采集部件2获得焊缝3相对于壳体11外侧壁凸出高度的基础上，进一步判断焊缝3的外观缺陷，可对焊缝3的质量进行更全面的检测。而且，图像采集部件2相对于高度方向z呈夹角α设置，可更加全面地获得焊缝3横截面内各轮廓区域的图像，更全面地对焊缝3的外观缺陷进行检测。此外，在确定轮廓线上各点的波动情况时，通过在相交线上取多个点拟合空间直线，作为判断轮廓线上各点波动情况的基准线，可补偿焊缝3轮廓整体向上或向下倾斜对判断各点波动情况带来的误差。
在一些实施例中，将距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝3外观是否存在缺陷包括：在焊缝3的延伸方向上，若焊缝3在第二预设距离范围内连续出现距离超出预设距离阈值的点，则判定焊缝3存在外观缺陷。
该实施例在焊缝3的延伸方向上出现多个点超出预设距离阈值时，才会判定焊缝3存在外观缺陷，能降低误检测的概率，防止由于图像采集部件2在电池1相对运动过程中出现抖动使检测结果出现误差，提高焊接外观检测的准确性。
在一些实施例中，焊缝3外观缺陷检测步骤还包括：在焊缝3外观存在缺陷的情况下，根据超出预设距离阈值的点相对于空间直线的偏离方向以及所处位置，确定焊缝3外观的缺陷类型。
该实施例能够根据超出预设距离阈值的点的波动方向定位焊缝3外观缺陷的类型，以在存在外观缺陷的情况下，进一步定位出缺陷类型，以便在生产过程中根据焊接外观缺陷类型及时地调整焊接工艺。
前文所描述的控制器可以为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称：PLC）、数字信号处理器（DigitalSignal Processor，简称：DSP）、专用集成电路（Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。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 (15)
1. 一种焊接检测装置，用于对电池的壳体与顶盖之间的焊缝进行检测，所述检测装置包括：
图像采集部件，被配置为拍摄所述焊缝，所述图像采集部件位于所述焊缝外侧的斜上方且与所述电池的高度方向形成夹角；和
控制器，被配置为根据所述图像采集部件与所述壳体的外侧壁之间第一距离、所述图像采集部件与所述焊缝之间的第二距离和所述夹角得出所述焊缝相对于所述壳体外侧壁上基准面区域的凸出高度，将所述凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定所述焊缝的凸出高度尺寸是否合格；且被配置为在图像中建立至少一个平行于所述壳体外侧壁的平面与所述焊缝相交，得出的相交线为所述焊缝表面的轮廓线，在所述相交线上取多个点拟合空间直线，计算相交线上的所述多个点到所述空间直线的距离，并将所述距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝外观是否存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的焊接检测装置，其中，所述电池沿其宽度方向的两侧分别设有一个所述图像采集部件，所述图像采集部件被配置为在检测过程中相对于所述焊缝沿所述电池的长度方向运动。
3.根据权利要求1所述的焊接检测装置，其中，所述控制器被配置为：
在所述焊缝的延伸方向，所述焊缝在第一预设距离范围内出现所述凸出高度超出预设高度阈值的位置为多个且数量超过预设值的情况下，判定所述焊缝凸出高度尺寸不合格。
4.根据权利要求1所述的焊接检测装置，其中，所述控制器被配置为在所述焊缝延伸方向的同一位置，选取所述焊缝在所述高度方向上凸出高度的最大值。
5.根据权利要求1所述的焊接检测装置，其中，所述基准面区域被预设为在所述高度方向上与所述焊缝间隔设置。
6.根据权利要求1所述的焊接检测装置，其中，所述控制器被配置为将所述焊缝在其延伸方向上划分为多个检测区域，并将所述壳体的外表面在每个所述检测区域均对应拟合出一个子基准面区域，且在得出所述焊缝在每个所述检测区域的凸出高度时，选取相应的所述子基准面区域进行计算。
7.根据权利要求1所述的焊接检测装置，其中，所述控制器被配置为：
在所述焊缝的延伸方向，若所述焊缝在第二预设距离范围内连续出现所述距离超出所述预设距离阈值的点，则判定所述焊缝存在外观缺陷。
8.根据权利要求1所述的焊接检测装置，其中，所述控制器被配置为在所述焊缝外观存在缺陷的情况下，根据超出所述预设距离阈值的点相对于所述空间直线的偏离方向以及所处位置，确定所述焊缝外观的缺陷类型。
9.一种焊接检测方法，用于对电池的壳体与顶盖之间的焊缝进行检测，所述焊接检测方法包括焊缝凸出高度检测步骤和焊缝外观缺陷检测步骤，其中：
所述焊缝凸出高度检测步骤包括：
根据图像采集部件与所述壳体的外侧壁之间的第一距离、所述图像采集部件与所述焊缝之间的第二距离和夹角得出所述焊缝相对于所述壳体外侧壁上基准面区域的凸出高度；其中，所述图像采集部件被配置为拍摄所述焊缝，所述图像采集部件位于所述焊缝外侧的斜上方且与所述电池的高度方向形成所述夹角；
将所述凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定焊缝凸出高度尺寸是否合格；
所述焊缝外观缺陷检测步骤包括：
在图像中建立至少一个平行于所述壳体外侧壁的平面与所述焊缝相交，得出的相交线为所述焊缝表面的轮廓线；
在所述相交线上取多个点拟合空间直线，并计算相交线上的所述多个点到所述空间直线的距离；
将所述距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝外观是否存在缺陷。
10.根据权利要求9所述的焊接检测方法，其中，将所述凸出高度与预设高度阈值进行比较，判定焊缝凸出高度尺寸是否合格包括：
在所述焊缝的延伸方向上，若所述焊缝在第一预设距离范围内连续出现所述凸出高度超出所述预设高度阈值的点，则判定所述焊缝凸出高度尺寸不合格。
11.根据权利要求9所述的焊接检测方法，其中，在所述焊缝延伸方向的同一位置，选取所述焊缝在所述高度方向上凸出高度的最大值。
12.根据权利要求9所述的焊接检测方法，其中，选取所述壳体外侧壁上基准面区域包括：
在所述高度方向上，选取所述基准面区域与所述焊缝间隔设置。
13.根据权利要求9所述的焊接检测方法，其中，所述焊缝凸出高度检测步骤还包括：
将所述焊缝在其延伸方向上划分为多个检测区域；
将所述壳体的外表面在每个所述检测区域均对应拟合出一个子基准面区域，所述基准面区域包括多个所述子基准面区域；
其中，在得出所述焊缝在每个所述检测区域的凸出高度时，选取相应的所述子基准面区域进行计算。
14.根据权利要求9所述的焊接检测方法，其中，将所述距离与预设距离阈值进行比较，判定焊缝外观是否存在缺陷包括：
在所述焊缝的延伸方向上，若所述焊缝在第二预设距离范围内连续出现所述距离超出所述预设距离阈值的点，则判定所述焊缝存在外观缺陷。
15.根据权利要求9所述的焊接检测方法，其中，所述焊缝外观缺陷检测步骤还包括：
在所述焊缝外观存在缺陷的情况下，根据超出所述预设距离阈值的点相对于所述空间直线的偏离方向以及所处位置，确定所述焊缝外观的缺陷类型。
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