CN117870547A - 电池极耳的错位检测方法、装置和电池极片卷绕系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池极耳的错位检测方法、装置和电池极片卷绕系统。电池极耳的错位检测方法包括：利用卷轴对电池极片进行卷绕；对于卷绕在卷轴上的第N层极片区段（N是大于0的整数）：在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像，待测图像包括电池极耳区域；确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系；以及根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量。

Description

电池极耳的错位检测方法、装置和电池极片卷绕系统

技术领域

本申请涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种电池极耳的错位检测方法、装置和电池极片卷绕系统。

背景技术

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。

锂电池按照形态可分为圆柱电池、方形电池和软包电池等，不同类型的锂电池的生产工艺有一定差异，但整体上可将锂电池的生产工艺划分为前段工序（极片制造）、中段工序（电芯合成）、后段工序（化成封装）。在前段工序中，可以分别完成正极极片和负极极片的加工制造。在中段工序中，可以完成电芯的制造。不同类型锂电池的中段工序存在一定的差异。由于方形（卷状）、圆柱（卷状）与软包（层状）电池储能结构不同，导致不同类别锂电池在中段工序的实施方式存在明显差异。具体来说，方形、圆柱电池的中段工序主要流程有：卷绕、注液、封装等；软包电池的中段工序主要流程有：叠片、注液、封装等。其中，卷绕是将极片卷绕成锂电池的电芯，主要用于方形、圆形锂电池生产。在卷绕过程中，可以利用卷绕机将正负极极片和隔膜按照顺序卷绕成圆柱形或方形电芯。卷绕机可细分为方形卷绕机、圆柱卷绕机两类，分别用于方形、圆柱锂电池的生产。

卷绕电芯的极耳的状态对卷绕电芯的产品质量存在比较重要的影响。极耳错位的不良状态可能发生在将卷绕电芯压制成方形电芯时，由于挤压变形，不同极片区段之间可能发生错位，从而导致极耳错位。由于卷绕和压制是不同的两个工序，如果在压制成型后才发现极耳错位情况，则可能在卷绕工序中已完成了多个极片的卷绕，而这些已完成卷绕的极片可能均存在极耳错位的不良状态。因此需要减少产生具有错位极耳的卷绕电芯。

在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

发明内容

为了减少产生具有错位极耳的卷绕电芯，本申请提供了一种电池极耳的错位检测方法、装置和电池极片卷绕系统。

本申请第一方面的实施例提供一种电池极耳的错位检测方法，包括：利用卷轴对电池极片进行卷绕；对于卷绕在卷轴上的第N层极片区段（N是大于0的整数）：在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像，待测图像包括电池极耳区域；确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系；以及根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量，包括：根据第N层极片区段在卷轴上所处的层数以及每层极片的厚度，确定从第1层到第N层极片区段的累计厚度，其中，将以下二者的加和确定为错位量：待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对距离；和经卷绕的极片压制成电芯时该电芯的半圆形端部区域的半径与（1-π/2）的乘积，π为圆周率，并且半径的值是累计厚度的值。

本申请实施例的技术方案中，通过在极片卷绕期间获取的每层极片区段在卷轴上所处的层数以及该层极片区段的图像中确定的电池极耳与基准部位之间的相对位置关系，能够在对将经卷绕的极片进行压制前确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量。因此，能够在压制工序前预知这种极耳错位量，从而尽早准确地识别卷绕电芯中的极耳不良状态，以避免不良电芯流入下个工序，并且能够减少或避免产生更多的具有错位极耳的卷绕电芯。

在一些实施例中，在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像包括：在卷绕期间，利用线扫相机拍摄该层极片区段的连续的多个图像行，其中，每个图像行沿平行于卷轴的轴线方向延伸；以及对连续的多个图像行依次进行拼接，以获取待测图像。通过利用线扫相机在卷绕期间拍摄每层极片区段的连续的多个图像行，并且对线扫相机拍摄的图像行进行图像拼接，可以得到更高分辨率、更大范围的极片区段的图像数据，从而更好地满足在卷绕期间拍摄旋转运动的极片区段的需求。

在一些实施例中，上述方法还可以包括获取经卷绕的极片的总厚度和总层数，并且其中，根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量包括：根据总厚度和总层数，确定从第1层至第N层的累计厚度；以及根据累计厚度和相对位置关系，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时第N层极片区段中的电池极耳的错位量。通过经卷绕的极片的总厚度和总层数来确定从第1层至第N层的累计厚度，进而确定错位量，相较于通过每一层极片区段的厚度来确定从第1层至第N层的累计厚度，进而确定错位量，所确定更多累计厚度更加准确，从而使得错位量的计算更加精准。

在一些实施例中，卷轴包括用于将卷轴从经卷绕的极片中移除的槽，并且基准部位是槽的位置。通过将用于将卷轴从经卷绕的极片中移除的槽作为卷轴上的基准部位，即，利用卷轴上的已有部位作为基准部位，从而无需在轴上另外设置基准部位，不增加装置的构造复杂度。

在一些实施例中，确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系包括：沿垂直于卷轴的轴线方向，确定待测图像中的电池极耳的端部与槽的端部之间的距离，将所述距离作为所述相对位置关系。通过计算待测图像中的电池极耳的端部与槽的端部之间的沿垂直于卷轴的轴线方向的距离，能够快速且准确地确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量，从而进一步提升检测极耳错位的准确率和效率。

在一些实施例中，确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系包括：基于待测图像所包括的多个像素的像素值，从待测图像中分别确定电池极耳的位置和基准部位的位置；以及根据电池极耳的位置和基准部位的位置，确定相对位置关系。由此，能够高效地确定出电池极耳的位置和基准部位二者的位置，进而高效地确定二者之间的相对位置关系。

在一些实施例中，卷轴根据控制指令对电池极片进行卷绕，并且其中，第N层极片区段在卷轴上所处的层数是通过以下过程确定的：根据控制指令，确定卷轴的累计旋转角度；以及根据累计旋转角度，确定第N层极片区段在卷轴上所处的层数，包括：每旋转360度，确定极片区段的层数增加1层。由此，通过基于旋转控制指令确定第N层极片区段在卷轴上所处的层数，能够便捷且准确地确定该层数。

在一些实施例中，上述方法还可以包括：在获取待测图像期间，利用线光源照射被卷绕在卷轴上的极片区段。由此，能够提升获取到的待测图像的图像质量，从而进一步提升电池极耳的错位识别的效果。

本申请第二方面的实施例提供了一种电池极耳的错位检测装置，包括：卷轴控制模块，被配置为控制卷轴对电池极片进行卷绕；错位检测模块，错位检测模块包括图像获取单元、位置确定单元和错位量确定单元。对于卷绕在卷轴上的第N层极片区段（N是大于0的整数）：图像获取单元被配置为在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像，待测图像包括电池极耳区域；位置确定单元被配置为确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系；并且错位量确定单元被配置为根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量，包括：根据第N层极片区段在卷轴上所处的层数以及每层极片的厚度，确定从第1层到第N层极片区段的累计厚度，其中，将以下二者的加和确定为错位量：待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对距离；和经卷绕的极片压制成电芯时该电芯的半圆形端部区域的半径与（1-π/2）的乘积，π为圆周率，并且半径的值是累计厚度的值。

本申请第三方面的实施例提供了一种电池极片卷绕系统，包括：卷绕机，卷绕机包括用于对电池极片进行卷绕的卷轴；相机，用于拍摄卷绕在卷轴上的极片区段的待测图像；以及上位机，上位机被配置为执行上述实施例中的方法。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法的流程示意图；

图2为利用本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法进行检测时获取的待测图像的示意图；

图3为本申请一些实施例的执行电池极耳的错位检测方法时卷绕极片的示意图；

图4为利用本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法确定在将经卷绕的极片压制成电芯时所述电池极耳的错位量的示意图；

图5为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法的部分过程的流程示意图；

图6为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法的部分过程的另一流程示意图；

图7为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法的部分过程的另一流程示意图；

图8为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法的部分过程的另一流程示意图；

图9为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测装置的示例性框图；

图10为能够应用于示例性实施例的示例性计算设备的框图；

图11为本申请一些实施例的电池极片卷绕系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，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。

在本申请实施例的描述中，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。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

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）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

如上文所述，在电池制造过程中，卷绕过程可以用于方形、圆形锂电池生产。在卷绕过程中，可以利用卷绕机将正负极极片和隔膜按照顺序卷绕成圆柱形或方形电芯。卷绕电芯的极耳的状态对卷绕电芯的产品质量存在比较重要的影响。常见的极耳不良状态包括：极耳错位、极耳翻折、极耳破损、极耳缺失等。这些不良状态在一定程度上影响卷绕电芯的装配及性能。例如，极耳翻折可能造成卷绕电芯短路测试不合格，极耳错位比较严重时可能导致进行电池装配焊接时焊印面积不足等过程异常。减少卷绕过程中极耳产生的不良状态是当前电池生产工艺中需要关注的问题。因此，需要能够有效地识别卷绕电芯中的极耳不良状态，以避免不良电芯流入下个工序。

极耳错位的不良状态可能发生在卷绕期间，也可能发生在卷绕结束后对卷绕电芯进行压制（例如压制成圆柱形或方形电芯）时。在一些情况中，卷绕期间未发生极耳错位不良，但在将卷绕电芯压制成方形电芯时，由于挤压变形，不同极片区段之间可能发生错位，从而导致极耳错位。由于卷绕和压制是不同的两个工序，如果在压制成型后才发现极耳错位情况，则可能在卷绕工序中已完成了多个极片的卷绕，而这些已完成卷绕的极片可能均存在极耳错位的不良状态。

有鉴于此，本申请的实施例提供了一种电池极耳的错位检测方法、装置、计算设备、电池极片卷绕系统、计算机可读存储介质和计算机程序产品。通过在极片卷绕期间获取的每层极片区段在卷轴上所处的层数以及该层极片区段的图像中确定的电池极耳与基准部位之间的相对位置关系，能够在对将经卷绕的极片进行压制前确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量。因此，能够在压制工序前预知这种极耳错位量，从而尽早准确地识别卷绕电芯中的极耳不良状态，以避免不良电芯流入下个工序，并且能够减少或避免产生更多的具有错位极耳的卷绕电芯。

本申请实施例公开的电池极耳的错位检测方法可以但不限用于检测车辆、船舶或飞行器等的电池。这样，有利于提升对异常电池检测的效率和准确性，降低人工成本。

本申请实施例提供了一种电池极耳的错位检测方法。图1为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法100的流程示意图。如图1所示，电池极耳的错位检测方法100包括：

步骤110、利用卷轴对电池极片进行卷绕；以及

对于卷绕在卷轴上的第N层极片区段（N是大于0的整数），执行步骤120至步骤140：

步骤120、在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像，待测图像包括电池极耳区域；

步骤130、确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系；以及

步骤140、根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量。

卷轴可用于对正极极片或负极极片进行卷绕。卷轴可以是卷针的形式。卷轴的轴体可由耐磨材料制成，轴体需要能够承受卷绕过程中的张力，并且需要具备一定的刚性和稳定性。此外，为了增加卷轴的耐磨性和抗腐蚀性，可在轴体的表面进行涂层处理，例如镀铬、喷塑等。此外，可以设置相关联的控制系统和驱动装置来控制和驱动卷轴的旋转。

卷绕在卷轴上的多层极片区段可以是连续的，例如，在卷绕过程中，第一层极片区段首先被卷绕在卷轴上，接着，第二层极片区段被卷绕在第一层极片区段之上，然后，第三层极片区段被卷绕在第二层极片区段之上，依次类推。在示例中，可预先设定卷绕极片的总层数。

下面，继续参照图2至图4，其中，图2为利用本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法进行检测时获取的待测图像的示意图；图3为本申请一些实施例的执行电池极耳的错位检测方法时卷绕极片的示意图；并且图4为利用本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法确定在将经卷绕的极片压制成电芯时所述电池极耳的错位量的示意图。

在步骤120中，在卷绕期间，获取第N层（N是大于0的整数）极片区段的待测图像。例如，可以利用相机（照相机或摄像机）对极片区段进行拍照。相机可设置在靠近卷轴的位置处并且将卷轴与相机之间的距离设置为使得整个卷轴能够被展现在相机的视野之内。可通过控制系统控制相机捕获待测图像。待测图像可包括电池极片本体区域、与电池极片本体区域邻接的卷轴背景区域（即，卷轴作为电池本体区域的背景）。其中，电池极耳区域以及卷轴上的基准部位均可位于卷轴背景区域中。

例如，如图2所示，图2示出了第N层极片区段的待测图像，待测图像中可包括卷轴210、极片本体220、阳极极耳221、阴极极耳222、以及基准部位230。

在步骤130中，确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系。其中，卷轴上的基准部位可以是预先在卷轴上设置的部位，例如，基准部位可以是卷轴上的带颜色的标记、或绘制在卷轴上的图形（例如二维码）、或卷轴上的部件（例如螺钉），只要在卷绕过程中该基准部位与卷轴之间的相对位置不发生变化即可。待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系可以包括二者之间的距离（例如二者之间的直线距离）。

例如，如图2所示，可以确定待测图像中的阳极极耳221与卷轴上的基准部位230之间的距离L作为二者之间的相对位置关系。将理解的是，对于阴极极耳，阴极极耳与卷轴上的基准部位230之间的距离可以作为二者之间的相对位置关系。

在完成极片的卷绕后，如图3（经卷绕的极片的连同卷轴的俯视图）所示，从经卷绕的极片的上方可以看到，经卷绕的多层极片位于卷轴210的外周，并且每层极片的阳极极耳221尽可能地对齐（多层阳极极耳221层叠为矩形），并且每层极片的阴极极耳222尽可能地对齐（多层阴极极耳222层叠为矩形）。然而，当需要对经卷绕的极片进行压制以获取例如方形电芯时，这些已对齐的阳极极耳221或阴极极耳222将可能发生错位（如图4所示）。

在步骤140中，根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量。

例如，从图4（经卷绕的极片的压制后的俯视图）中可以看出，当对将经卷绕的极片进行压制时，其整体从圆柱形被压制成较扁的形状，在此过程中，多层已对齐的阳极极耳221或多层已对齐的阴极极耳222均可能发生错位（多层阳极极耳221错位成类似平行四边形、多层阴极极耳222错位成类似平行四边形），但是压制过程前后，经卷绕的极片的层数是不变的。在已确定了位置关系（例如阳极极耳与卷轴上的基准部位之间的距离、或阴极极耳与卷轴上的基准部位之间的距离），并且已经确定了当前第N层极片区段在卷轴上所处的层数后，可以确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量。图4示出了在将经卷绕的极片压制成电芯时阳极极耳221的错位量S，在图4的示例中，由当前第N层极片区段在卷轴上所处的层数以及每层极片的厚度d，可以确定当前从第1层到第N层极片区段的累计厚度为N*d，即，图4中的半径R为经卷绕的极片压制成电芯时该电芯的半圆形端部区域的半径，R=N*d。错位量S≈R+[L-（π*R）/2]，其中，π为圆周率，并且（π*R）/2为以R为半径的圆的四分之一周长。

在示例中，可以确定第N层极片区段相对于第1层极片区段的错位量之差。

在示例中，响应于确定极片区段的错位量超过阈值，发出预警指示，并且可以根据不同极片参数，设置不同的阈值。

此外，在示例中，可通过旋转计数器来计算转轴旋转过的角度，进而确定卷绕的层数。

由此，通过在极片卷绕期间获取的每层极片区段在卷轴上所处的层数以及该层极片区段的图像中确定的电池极耳与基准部位之间的相对位置关系，能够在对将经卷绕的极片进行压制前确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量。因此，能够在压制工序前预知这种极耳错位量，从而尽早准确地识别卷绕电芯中的极耳不良状态，以避免不良电芯流入下个工序，并且能够减少或避免产生更多的具有错位极耳的卷绕电芯。此外，由于在确定极耳错位量时考虑了极片的厚度（对于位于不同层数的极片区段，计算得到的相应错位量不同），因此，能够较为准确地确定确定在将经卷绕的极片压制成电芯时每一层电池极耳的错位量。

图5为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法的部分过程的流程示意图。

根据本申请的一些实施例，如图5所示，上述步骤120、在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像可以包括：

步骤510、在卷绕期间，利用线扫相机拍摄该层极片区段的连续的多个图像行，其中，每个图像行沿平行于卷轴的轴线方向延伸；以及

步骤520、对连续的多个图像行依次进行拼接，以获取待测图像。

线扫相机也称线阵相机，可以用于被测物体和相机之间有相对运动的场合，其特点是在拍照时像扫描一样，相机和被拍照物体有相对匀速运动。线扫描相机的成像原理是使用单行传感器像素（有效值为一维）来构建二维图像，第二维来自被成像物体的运动。在对象移动（垂直）经过图像传感器中的像素线时，通过连续的单行扫描逐行获取二维图像。相对于面阵相机，线扫相机可以获得更高的分辨率和更大的采图视野。

使用线扫相机拍摄该层极片区段的连续的多个图像行后，得到一维的图像数据。接着，可以将采集得到的一维图像数据进行拼接处理，拼接成二维图像。在示例中，拼接的图像可以有一定的重叠区域，以便于拼接的准确性。并且对于不同光照条件下的图像，可以进行光照补偿，以提升拼接后的图像质量。在示例中，可以利用相应的运动补偿算法，来对运动中的极片区段的图形进行拼接，以提升拼接后的图像稳定性。

在示例中，图2所示的待测图像可以是由线扫相机采集的第N层极片区段的连续的多个图像行拼接而成的，其中，每个图像行可以沿着图2中箭头Y方向延伸。

通过利用线扫相机在卷绕期间拍摄每层极片区段的连续的多个图像行，并且对线扫相机拍摄的图像行进行图像拼接，可以得到更高分辨率、更大范围的极片区段的图像数据，从而更好地满足在卷绕期间拍摄旋转运动的极片区段的需求。

在示例中，还可以对线扫相机所拍摄的图像行进行实时的拼接和实时的图像检测，响应于检测到拼接图像中已存在基准部位和与该基准部位相邻的阳极极耳或阴极极耳，便开始确定基准部位与极极耳或阴极极耳之间的相对位置关系，而不继续对该层极片区段的后续图像行进行拼接，从而减少算力的消耗。

图6为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法的部分过程的流程示意图。

根据本申请的一些实施例，电池极耳的错位检测方法100还可以包括获取经卷绕的极片的总厚度和总层数，并且上述步骤140、根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量包括：

步骤610、根据总厚度和总层数，确定从第1层至第N层的累计厚度；以及

步骤620、根据累计厚度和相对位置关系，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时第N层极片区段中的电池极耳的错位量。

在示例中，经卷绕的极片的总厚度可以在卷绕前预先确定（例如获取标称总厚度）。或者，可以在卷绕结束后通过厚度测量仪在经卷绕的极片的任意位置进行测量。

在步骤610中，从第1层至第N层的累计厚度R=（D/X）*N，其中，D为经卷绕的极片的总厚度；X为经卷绕的极片的总层数（X为大于0 的整数，并且不小于N），即，图4中的半径R=（D/X）*N。

相应地，在步骤620中，根据累计厚度和相对位置关系，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时第N层极片区段中的电池极耳的错位量，错位量S≈R+[L-（π*R）/2] =L+[（D/X）*N]* [1-(π/2)]。

通过经卷绕的极片的总厚度和总层数来确定从第1层至第N层的累计厚度，进而确定错位量，相较于通过每一层极片区段的厚度来确定从第1层至第N层的累计厚度，进而确定错位量，所确定更多累计厚度更加准确，从而使得错位量的计算更加精准。

根据本申请的一些实施例，卷轴可以包括用于将卷轴从经卷绕的极片中移除的槽，并且上述的基准部位是槽的位置。

在完成对极片的卷绕之后，并且在对径卷绕的极片进行压制之前，通常需要将卷轴从经卷绕的极片中移除，可以在卷轴（例如卷针）上设置槽（例如拔针槽），通过人工或工具插入槽中，能够将卷轴从经卷绕的极片中拔出。在示例中，槽可以设置在卷轴的任一端，也可以设置在卷轴的两端。

在示例中，在卷轴的任一端处，可以具有多个槽，例如，如图3所示，卷轴在其一端可以仅具有一个槽330，也可以具有两个槽，并且这两个槽可以呈180度布置。

通过将用于将卷轴从经卷绕的极片中移除的槽作为卷轴上的基准部位，即，利用卷轴上的已有部位作为基准部位，从而无需在轴上另外设置基准部位，不增加装置的构造复杂度。

根据本申请的一些实施例，上述步骤130、确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系可以包括：沿垂直于卷轴的轴线方向，确定待测图像中的电池极耳的端部与槽的端部之间的距离，将所述距离作为所述相对位置关系。

进一步参考图2，沿垂直于卷轴的轴线方向可以是垂直于图2中Y方向所指示的方向。在示例中，可以沿垂直于卷轴的轴线方向，确定待测图像中的阳极极耳221的左侧端部与槽（基准部位230）的左侧端部之间的距离（如图2所示的距离L）；也可以确定待测图像中的阳极极耳221的右侧端部与槽（基准部位230）的右侧端部之间的距离。此外，还可以确定待测图像中的阴极极耳222的左侧端部与槽（基准部位230）的左侧端部之间的距离；也可以确定待测图像中的阴极极耳222的右侧端部与槽（基准部位230）的右侧端部之间的距离。

通过计算待测图像中的电池极耳的端部与槽的端部之间的沿垂直于卷轴的轴线方向的距离，能够快速且准确地确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量，从而进一步提升检测极耳错位的准确率和效率。

图7为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法100的部分过程的另一流程示意图。

根据本申请的一些实施例，如图7所示，上述步骤130、确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系可以包括：

步骤710、基于待测图像所包括的多个像素的像素值，从待测图像中分别确定电池极耳的位置和基准部位的位置；以及

步骤720、根据电池极耳的位置和基准部位的位置，确定相对位置关系。

在示例中，待测图像可以是灰度图像，也可以是彩色图像。待测图像中不同区域具有不同的灰度值。例如，电池极片本体区域和卷轴背景区域具有不同的像素值（灰度值），例如通过设定灰度阈值，该灰度阈值可以用于将待测图像的像素分为两个类别：前景（极片本体区域）和背景（卷轴背景区域）。对于将待测图像的每个像素，将其灰度值与所选择的阈值进行比较。如果像素的灰度值小于或等于阈值，则可将该像素标记为前景；否则，将其标记为背景。进一步地，在卷轴背景区域中，电池极耳区域以及基准部位二者的灰度值均与卷轴背景区域的灰度值不同，利用它们之间的灰度值差异，能够进一步从卷轴背景区域中确定电池极耳区域以及基准部位。

在示例中，可以采用Otsu算法来确定上述不同的灰度阈值，该算法的主要思想是根据图像的灰度特性将图像划分为背景和目标两部分，划分依据为选取的阈值，使得背景和目标之间的方差最大。这样可以使得错分概率最小。

在示例中，确定的二者之间的相对位置关系可以是二者之间的距离（例如二者沿垂直于卷轴的轴线方向的距离）。

由此，能够高效地确定出电池极耳的位置和基准部位二者的位置，进而高效地确定二者之间的相对位置关系。

图8为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测方法100的部分过程的另一流程示意图。

根据本申请的一些实施例，如图8所示，卷轴根据控制指令对电池极片进行卷绕，并且第N层极片区段在卷轴上所处的层数是通过以下过程确定的：

步骤810、根据控制指令，确定卷轴的累计旋转角度；以及

步骤820、根据累计旋转角度，确定第N层极片区段在卷轴上所处的层数。

在示例中，控制指令可以由控制系统发出，控制系统例如可以是可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器可控制执行机构（例如电机）带动卷轴旋转。因此，可以从可编程逻辑控制器处直接获取旋转控制指令，从而确定卷轴的累计旋转角度。根据累计旋转角度，确定第N层极片区段在卷轴上所处的层数，例如，每旋转360度，确定极片区段的层数增加1层。

由此，通过基于旋转控制指令确定第N层极片区段在卷轴上所处的层数，能够便捷且准确地确定该层数。

根据本申请的一些实施例，电池极耳的错位检测方法100还可以包括：在获取待测图像期间，利用线光源照射被卷绕在卷轴上的极片区段。

线光源例如可用于为对应的线扫相机提供照明。在示例中，线光源可以毗邻卷轴设置，形成的窄条亮带。此外，线光源可以与线扫相机平行设置，这样可以使线扫相机获得较佳的拍摄品质。线光源的具体类型不限，例如可以为LED光源、卤素灯、高频荧光灯等等。

由此，能够提升获取到的待测图像的图像质量，从而进一步提升电池极耳的错位识别的效果。

本申请实施例提供了一种电池极耳的错位检测装置。图9为本申请一些实施例的电池极耳的错位检测装置900的示例性框图。

参考图9，电池极耳的错位检测装置900包括：卷轴控制模块910和错位检测模块920。错位检测模块920包括图像获取单元、位置确定单元和错位量确定单元。其中卷轴控制模块910被配置为控制卷轴对电池极片进行卷绕。

对于卷绕在卷轴上的第N层极片区段（N是大于0的整数）：

图像获取单元被配置为在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像，待测图像包括电池极耳区域；

位置确定单元被配置为确定待测图像中的电池极耳与卷轴上的基准部位之间的相对位置关系；并且

错位量确定单元被配置为根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量。

电池极耳的错位检测装置900中的卷轴控制模块910可以对应于图1所示的电池极耳的错位检测方法100中的步骤110，并且电池极耳的错位检测装置900中的错位检测模块920可以对应于图1所示的电池极耳的错位检测方法100中的步骤120-140，为了简洁起见，此处不再赘述。应当理解，与电池极耳的错位检测方法100的实施例相对应，电池极耳的错位检测装置900的实施例还可以包括更多的模块。

应当注意，本文讨论的各个模块的功能可以分为多个模块，和/或多个模块的至少一些功能可以组合成单个模块。本文讨论的特定模块执行动作包括该特定模块本身执行该动作，或者替换地该特定模块调用或以其他方式访问执行该动作（或结合该特定模块一起执行该动作）的另一个组件或模块。因此，执行动作的特定模块可以包括执行动作的该特定模块本身和/或该特定模块调用或以其他方式访问的、执行动作的另一模块。

还应当理解，本文可以在软件硬件元件或程序模块的一般上下文中描述各种技术。上面关于图9描述的各个模块可以在硬件中或在结合软件和/或固件的硬件中实现。例如，这些模块可以被实现为计算机程序代码/指令，该计算机程序代码/指令被配置为在一个或多个处理器中执行并存储在计算机可读存储介质中。可替换地，这些模块可以被实现为硬件逻辑/电路。硬件逻辑/电路可以包括集成电路芯片（其包括处理器（例如，中央处理单元（Central Processing Unit, CPU）、微控制器、微处理器、数字信号处理器（DigitalSignal Processor, DSP）等）、存储器、一个或多个通信接口、和/或其他电路中的一个或多个部件），并且可以可选地执行所接收的程序代码和/或包括嵌入式固件以执行功能。

本申请实施例提供了一种计算设备。图10为能够应用于示例性实施例的示例性计算设备1000的框图。

计算设备包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的至少一个存储器，至少一个存储器存储有指令，指令当被至少一个处理器单独或共同执行时，使计算设备执行电池极耳的错位检测方法100。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有指令，指令当被计算设备的一个或多个处理器单独或共同执行时，使计算设备执行电池极耳的错位检测方法100。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其包括指令，指令当被计算设备的一个或多个处理器单独或共同执行时，使计算设备执行电池极耳的错位检测方法100。

图10示出了可以被用来实施本文所描述的方法的计算设备1000的示例配置。举例来说，上述电池极耳的错位检测装置900可以全部或至少部分地由计算设备1000或类似设备或系统实现。

计算设备1000可以包括能够诸如通过系统总线1004或其他适当的连接彼此通信的至少一个处理器1005、存储器1007、（多个）通信接口1002、显示设备1001、其他输入/输出（I/O）设备1003以及一个或更多大容量存储设备1006。存储器1007上存储有指令，指令在被处理器1005执行时，使处理器1005执行如上述实施例中的方法。

计算设备1000可以是各种不同类型的设备。计算设备1000的示例包括但不限于：台式计算机、服务器计算机、笔记本电脑或上网本计算机、移动设备（例如，平板电脑、蜂窝或其他无线电话（例如，智能电话）、记事本计算机、移动台）、可穿戴设备（例如，眼镜、手表）、娱乐设备（例如，娱乐器具、通信地耦合到显示设备的机顶盒、游戏机）、电视或其他显示设备、汽车计算机等等。

处理器1005可以是单个处理单元或多个处理单元，所有处理单元可以包括单个或多个计算单元或者多个核心。处理器1005可以被实施成一个或更多微处理器、微型计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令来操纵信号的任何设备。除了其他能力之外，处理器1005可以被配置成获取并且执行存储在存储器1007、大容量存储设备1006或者其他计算机可读介质中的计算机可读指令，诸如操作系统1008的程序代码、应用程序1009的程序代码、其他程序1010的程序代码等。

存储器1007和大容量存储设备1006是用于存储指令的计算机可读存储介质的示例，所述指令由处理器1005执行来实施前面所描述的各种功能。举例来说，存储器1007一般可以包括易失性存储器和非易失性存储器二者（例如RAM、ROM等等）。此外，大容量存储设备1006一般可以包括硬盘驱动器、固态驱动器、可移除介质、包括外部和可移除驱动器、存储器卡、闪存、软盘、光盘（例如CD、DVD）、存储阵列、网络附属存储、存储区域网等等。存储器1007和大容量存储设备1006在本文中都可以被统称为存储器或计算机可读存储介质，并且可以是能够把计算机可读、处理器可执行程序指令存储为计算机程序代码的非暂态介质，所述计算机程序代码可以由处理器1005作为被配置成实施在本文的示例中所描述的操作和功能的特定机器来执行。

多个程序可以存储在大容量存储设备1006上。这些程序包括操作系统1008、一个或多个应用程序1009、其他程序1010和程序数据1011，并且它们可以被加载到存储器1007以供执行。这样的应用程序或程序模块的示例可以包括例如用于实现以下部件/功能的计算机程序逻辑（例如，计算机程序代码或指令）：电池极耳的错位检测装置900（包括卷轴控制模块910和错位检测模块920）和/或本文描述的另外的实施例。

虽然在图10中被图示成存储在计算设备1000的存储器1007中，但是操作系统1008、应用程序1009、其他程序1010和程序数据1011或者其部分可以使用可由计算设备1000访问的任何形式的计算机可读介质来实施。

一个或更多通信接口1002用于诸如通过网络、直接连接等等与其他设备交换数据。这样的通信接口可以是以下各项中的一个或多个：任何类型的网络接口（例如，网络接口卡（NIC））、有线或无线（诸如IEEE 802.11无线LAN（WLAN））无线接口、全球微波接入互操作（Wi-MAX）接口、以太网接口、通用串行总线（USB）接口、蜂窝网络接口、Bluetooth^TM接口、近场通信（NFC）接口等。通信接口1002可以促进在多种网络和协议类型内的通信，其中包括有线网络（例如LAN、电缆等等）和无线网络（例如WLAN、蜂窝、卫星等等）、因特网等等。通信接口1002还可以提供与诸如存储阵列、网络附属存储、存储区域网等等中的外部存储装置（未示出）的通信。

在一些示例中，可以包括诸如监视器之类的显示设备1001，以用于向用户显示信息和图像。其他I/O设备1003可以是接收来自用户的各种输入并且向用户提供各种输出的设备，并且可以包括触摸输入设备、手势输入设备、摄影机、键盘、遥控器、鼠标、打印机、音频输入/输出设备等等。

本文描述的技术可以由计算设备1000的这些各种配置来支持，并且不限于本文所描述的技术的具体示例。例如，该功能还可以通过使用分布式系统在“云”上全部或部分地实现。云包括和/或代表用于资源的平台。平台抽象云的硬件（例如，服务器）和软件资源的底层功能。资源可以包括在远离计算设备1000的服务器上执行计算处理时可以使用的应用和/或数据。资源还可以包括通过因特网和/或通过诸如蜂窝或Wi-Fi网络的订户网络提供的服务。平台可以抽象资源和功能以将计算设备1000与其他计算设备连接。因此，本文描述的功能的实现可以分布在整个云内。例如，功能可以部分地在计算设备1000上以及部分地通过抽象云的功能的平台来实现。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，指令当被计算设备的一个或多个处理器单独或共同执行时，使计算设备执行如上述任意实施例中的方法。

计算机可读存储介质包括通过用于存储信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，信息诸如是计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据。计算机可读存储介质包括而不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术，CD-ROM、数字通用盘（DVD）、或其他光学存储装置，磁盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储设备，或者可以被用来存储信息以供计算设备访问的任何其他非传送介质。

本申请实施例提供了一种电池极片卷绕系统，图11为本申请一些实施例的电池极片卷绕系统1100的示意图。参考图11，电池极片卷绕系统1100包括：卷绕机（为示出），卷绕机包括用于对电池极片进行卷绕的卷轴1111；相机1112，用于拍摄卷绕在卷轴上的极片区段的待测图像；以及上位机（未示出），上位机被配置为执行根据本公开实施例的电池极耳的错位检测方法。

在示例中，相机1112可以包括线扫相机。

在示例中，电池极片卷绕系统1100还包括线光源1113，线光源1113可以设置在相机1112两侧。

根据本申请的一些实施例，如图1-8和图11所示，可利用线扫相机，在线光源的照射下，朝向卷轴位置拍摄。卷轴包括用于将卷轴从经卷绕的极片中移除的槽。

首先，由控制器控制卷轴对电池极片进行卷绕。

然后，对于卷绕在卷轴上的第N层极片区段（N是大于0的整数），执行以下步骤：

在卷绕期间，在卷绕期间，利用线扫相机拍摄该层极片区段的连续的多个图像行，每个图像行沿平行于卷轴的轴线方向延伸，对连续的多个图像行依次进行拼接，以获取待测图像。待测图像包括电池极耳区域。

沿垂直于卷轴的轴线方向，确定待测图像中的电池极耳的端部与槽的端部之间的距离L；以及

根据相对位置关系和第N层极片区段在卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时电池极耳的错位量，具体地，首先确定从第1层至第N层的累计厚度R=（D/X）*N，其中，D为经卷绕的极片的总厚度；X为经卷绕的极片的总层数（X为大于0 的整数，并且不小于N）。然后，根据累计厚度和相对位置关系，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时第N层极片区段中的电池极耳的错位量，错位量S≈R+（L-（π*R）/2）=L+[（D/X）*N]* [1-(π/2)]。此外，还可以进一步计算第N层极片区段相对于第1层极片区段的错位量的差。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。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 (9)

1.一种电池极耳的错位检测方法，其特征在于，包括：

利用卷轴对电池极片进行卷绕；

对于卷绕在所述卷轴上的第N层极片区段，其中，N是大于0的整数：

在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像，所述待测图像包括电池极耳区域；

确定所述待测图像中的电池极耳与所述卷轴上的基准部位之间的相对位置关系；以及

根据所述相对位置关系和所述第N层极片区段在所述卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时所述电池极耳的错位量，包括：根据所述第N层极片区段在所述卷轴上所处的层数以及每层极片的厚度，确定从第1层到第N层极片区段的累计厚度，其中，将以下二者的加和确定为所述错位量：

所述待测图像中的电池极耳与所述卷轴上的基准部位之间的相对距离；和

经卷绕的极片压制成电芯时该电芯的半圆形端部区域的半径与（1-π/2）的乘积，

其中，π为圆周率，并且所述半径的值是所述累计厚度的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像包括：

在卷绕期间，利用线扫相机拍摄该层极片区段的连续的多个图像行，其中，每个图像行沿平行于所述卷轴的轴线方向延伸；以及

对所述连续的多个图像行依次进行拼接，以获取所述待测图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括获取所述经卷绕的极片的总厚度和总层数，根据所述相对位置关系和所述第N层极片区段在所述卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时所述电池极耳的错位量包括：

根据所述总厚度和总层数，确定从第1层至第N层的累计厚度；以及

根据所述累计厚度和所述相对位置关系，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时第N层极片区段中的电池极耳的错位量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述卷轴包括用于将所述卷轴从经卷绕的极片中移除的槽，所述基准部位是所述槽的位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述待测图像中的电池极耳与所述卷轴上的基准部位之间的相对位置关系包括：

沿垂直于所述卷轴的轴线方向，确定所述待测图像中的所述电池极耳的端部与所述槽的端部之间的距离，将所述距离作为所述相对位置关系。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述待测图像中的电池极耳与所述卷轴上的基准部位之间的相对位置关系，包括：

基于所述待测图像所包括的多个像素的像素值，从所述待测图像中分别确定所述电池极耳的位置和所述基准部位的位置；以及

根据所述电池极耳的位置和所述基准部位的位置，确定所述相对位置关系。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述卷轴根据控制指令对所述电池极片进行卷绕，所述第N层极片区段在所述卷轴上所处的层数是通过以下过程确定的：

确定所述卷轴的累计旋转角度；以及

根据所述累计旋转角度，确定所述第N层极片区段在所述卷轴上所处的层数，包括：每旋转360度，确定极片区段的层数增加1层。

8.一种电池极耳的错位检测装置，其特征在于，包括：

卷轴控制模块，被配置为控制卷轴对电池极片进行卷绕；

错位检测模块，错位检测模块包括图像获取单元、位置确定单元和错位量确定单元，对于卷绕在所述卷轴上的第N层极片区段，其中，N是大于0的整数：

图像获取单元被配置为在卷绕期间，获取该层极片区段的待测图像，所述待测图像包括电池极耳区域；

位置确定单元被配置为确定所述待测图像中的电池极耳与所述卷轴上的基准部位之间的相对位置关系；并且

错位量确定单元被配置为根据所述相对位置关系和所述第N层极片区段在所述卷轴上所处的层数，确定在将经卷绕的极片压制成电芯时所述电池极耳的错位量，包括：根据所述第N层极片区段在所述卷轴上所处的层数以及每层极片的厚度，确定从第1层到第N层极片区段的累计厚度，其中，将以下二者的加和确定为所述错位量：

所述待测图像中的电池极耳与所述卷轴上的基准部位之间的相对距离；和

经卷绕的极片压制成电芯时该电芯的半圆形端部区域的半径与（1-π/2）的乘积，

其中，π为圆周率，并且所述半径的值是所述累计厚度的值。

9.一种电池极片卷绕系统，其特征在于，包括：

卷绕机，所述卷绕机包括用于对电池极片进行卷绕的卷轴；

相机，用于拍摄卷绕在所述卷轴上的极片区段的待测图像；以及

上位机，所述上位机被配置为执行权利要求1-7中任一项所述的方法。