CN118043648A - 极耳检测方法及检测设备 - Google Patents
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Abstract
一种极耳(21)检测方法，包括：通过相机对极耳(21)的侧面进行拍摄并获取极耳(21)图像，极耳(21)图像包括极耳(21)根部和极耳(21)边缘的信息；沿着相机的拍摄方向对相机进行多次移动，在此过程中，相机对极耳(21)进行多次拍摄，以获取多张极耳(21)的景深图像；根据多张景深图像获取极耳(21)每一层金属箔(211)的清晰边缘，并将获取的每一层金属箔(211)清晰边缘拟合在极耳(21)根部对应的金属箔边缘起点上，并输出测试图像；根据测试图像获取极耳(21)根部和边缘的缺陷情况。
Description
本申请要求于2022年7月12日提交中国专利局、申请号为202210813262.4、名称为“极耳检测方法及检测设备”的中国申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及电池检测技术领域，特别涉及一种极耳检测方法及检测设备。
随着时代的发展，各行各业对电池的容量要求越来越高。目前大容量的锂电池普遍采用叠片式或者卷绕式结构。叠片式锂电池是将若干边缘设有金属箔的正极片和负极片堆叠在一起，以组合成电芯，多个正极片的金属箔堆叠在一起组合成电芯的正极耳，多个负极片的金属箔堆叠在一起组合成电芯的负极耳。而卷绕式锂电池是将设有若干金属箔的正极片和负极片一起卷绕堆叠，以形成电芯，卷绕完毕后，正极片的若干金属箔堆叠在一起组合成电芯的正极耳，负极片的若干金属箔堆叠在一起组合成电芯的负极耳。由于极耳的好坏直接关系到锂电池产品的质量，因此在生产过程中，需要对极耳的表面进行视觉检测，以确保锂电池产品的良品率。
若能有效检测出极耳的缺陷，那么在一定程度上能提高锂电池产品的良品率。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种极耳检测方法及检测设备，以有效检测极耳缺陷。
本申请实施例的目的是通过以下技术方案实现：一种极耳检测方法，包括：通过相机对极耳的侧面进行拍摄并获取极耳图像，所述极耳图像包括极耳根部和极耳边缘的信息；沿着所述相机的拍摄方向对所述相机进行多次移动，并通过所述相机对所述极耳进行多次拍摄，以获取多张所述极耳的景深图像；根据多张所述景深图像获取所述极耳每一层金属箔的清晰边缘，并将获取的每一层所述金属箔的清晰边缘拟合在所述极耳根部对应的金属箔边缘起点上，并输出测试图像；根据所述测试图像获取所述极耳根部和所述极耳边缘的缺陷情况。
进一步地，所述方法还包括：所述相机在初始位置时，通过所述相机对所述极耳的侧面进行拍摄，并获取多个所述金属箔边缘起点的位置信息。
进一步地，所述方法还包括：根据多层所述金属箔的边缘在垂直所述侧面方向上的最大落差值，确定拍照次数和移动行程。
进一步地，所述最大落差值为L1，所述相机的景深为L2，拍照次数为N，N＝L1/L2，其中，当N在两个相邻的整数之间时，N的取值为两个相邻的整数之间较大的整数。
进一步地，所述方法还包括：通过高亮光源对所述极耳的侧面进行照射。
进一步地，所述高亮光源为半圆环形光源。
进一步地，所述高亮光源包括若干阵列布置的高亮灯珠，所述高亮灯珠的发光角度为30°。
进一步地，所述相机的镜头为小光圈的远心镜头。
进一步地，所述小光圈的直径为2mm～4mm。
进一步地，所述极耳的数量为两个，且间隔设置在电芯的同一侧，所述侧面包括外侧面和内侧面，所述外侧面为两个所述极耳背向设置的一面，所述内侧面为两个所述极耳相对设置的一面。
此外，本申请实施例还提供一种检测设备，包括：转盘机构，包括转盘和设置在所述转盘上用于容置电芯的载具，所述载具的数量有多个且沿着所述转盘的周向均匀布置；第一检测机构，位于所述转盘的外检测工位处，且用于拍摄所述电芯的极耳的外侧面；以及第二检测机构，位于所述
转盘的内检测工位处，且用于拍摄所述极耳的内侧面。
进一步地，所述第一检测机构包括第一高亮光源、第一移动模组、以及与所述第一移动模组传动连接的外检测相机，所述第一高亮光源用于向所述外侧面进行照射，所述第一移动模组可驱动所述外检测相机靠近或远离所述外侧面。
进一步地，所述第二检测机构包括第二高亮光源、第二移动模组、与所述第二移动模组传动连接的内检测相机、第三移动模组、以及与所述第三移动模组传动连接的棱镜，所述第二高亮光源用于向所述内侧面进行照射，所述第三移动模组可驱动所述棱镜移向所述内侧面，所述棱镜可将所述内侧面反射向所述内检测相机，所述第二移动模组可驱动所述内检测相机靠近或远离所述棱镜。
进一步地，所述第一检测机构的数量为两个，且相对设置在同一所述外检测工位处，当所述电芯位于所述外检测工位处时，两所述第一检测机构分别对两所述外侧面进行检测。
进一步地，所述内检测工位的数量为两个，所述第二检测机构的数量为两个且分别设置在不同的所述内检测工位处。
本申请实施例具有如下有益效果：本申请实施例通过获取极耳侧面的极耳图像，从而能够获取到极耳根部和极耳边缘的信息；通过将相机沿其拍摄方向进行多次移动，并对极耳进行多次拍摄，从而能够获取多张极耳的景深图像；通过提取每一张景深图像中清晰的金属箔边缘，并以极耳与电芯相接的根部作为参考位置，将每一层金属箔清晰的边缘拟合在极耳根部对应的边缘起点上，从而输出测试图像，测试图像上极耳每一层的金属箔边缘均十分清晰，从而能够根据测试图像有效、及时地获取极耳根部和边缘的缺陷情况。
图1是本申请实施例的极耳检测方法的步骤图。
图2是本申请实施例的电芯的结构示意图。
图3是图2在A处的局部放大图。
图4是本申请实施例的检测设备的结构示意图。
图5是本申请实施例的第一检测机构的结构示意图。
图6是本申请实施例的第二检测机构的结构示意图。
图7是本申请实施例的外侧面景深图像的成像示意图。
图8是本申请实施例的内侧面景深图像的成像示意图。
附图标记说明：
2、电芯；2a、外侧面；2b、内侧面；21、极耳；211、金属箔；3、转盘机构；31、转盘；32、载具；4、第一检测机构；41、第一高亮光源；42、第一移动模组；43、外检测相机；5、第二检测机构；51、第二高亮光源；52、第二移动模组；53、内检测相机；54、第三移动模组；55、棱镜；6、遮挡板。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“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。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
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。
随着时代的发展，各行各业对电池的容量要求越来越高。目前大容量
的锂电池普遍采用叠片式或者卷绕式结构。叠片式锂电池是将若干边缘设有金属箔的正极片和负极片堆叠在一起，以组合成电芯，多个正极片的金属箔堆叠在一起组合成电芯的正极耳，多个负极片的金属箔堆叠在一起组合成电芯的负极耳。而卷绕式锂电池是将设有若干金属箔的正极片和负极片一起卷绕堆叠，以形成电芯，卷绕完毕后，正极片的若干金属箔堆叠在一起组合成电芯的正极耳，负极片的若干金属箔堆叠在一起组合成电芯的负极耳。由于极耳的好坏直接关系到锂电池产品的质量，因此在生产过程中，需要对极耳的表面进行视觉检测，以确保锂电池产品的良品率。
然而，极片在实际堆叠或者卷绕过程中，受堆叠或卷绕精度限制，极片难以完全精准地处于预设位置，导致金属箔之间存在位置偏差，使得极耳每层金属箔的边缘难以处于同一平面，当相机对极耳的侧面进行拍摄时，由于相机镜头景深有限，多层金属箔的边缘无法均处于相机的最佳拍摄距离处，使得拍摄的图像中存在部分金属箔边缘不清晰的问题，进而导致检测精度低，无法有效检测出极耳的缺陷。
基于此，本申请实施例提出了一种极耳检测方法，能够有效检测极耳缺陷。
请参阅图1、图3、图7和图8所示，对应于本申请实施例的一种极耳检测方法，包括：通过相机对极耳21的侧面进行拍摄并获取极耳图像，极耳图像包括极耳根部和极耳边缘的信息；沿着相机的拍摄方向对相机进行多次移动，在此过程中，相机对极耳21进行多次拍摄，以获取多张极耳21的景深图像；根据多张景深图像获取极耳21每一层金属箔211的清晰边缘，并将获取的每一层金属箔211清晰边缘拟合在极耳根部对应的金属箔边缘起点上，并输出测试图像；根据测试图像获取极耳21根部和边缘的缺陷情况。
本申请实施例通过获取极耳21侧面的极耳图像，从而能够获取到极耳根部和极耳边缘的信息；通过将相机沿其拍摄方向进行多次移动，以靠近或远离极耳21，在此过程中对极耳21进行多次拍摄，从而能够获取多张极耳21的景深图像；通过提取每一张景深图像中清晰的金属箔211边缘，并以极耳21与电芯2相接的根部作为参考位置，将每一层金属箔211清晰的边缘拟合在极耳根部对应的边缘起点上，从而输出测试图像，测试图像上极耳
21每一层的金属箔211边缘均十分清晰，从而能够根据测试图像有效、及时地获取极耳21根部和边缘的缺陷情况。
进一步地，本申请实施例的极耳检测方法还可以包括：相机在初始位置时，通过相机对极耳21的侧面进行拍摄，并获取多个金属箔边缘起点的位置信息。
也就是说，在对极耳21的侧面进行拍摄前，相机处于初始位置，相机首次对极耳21的侧面进行拍摄，以获取多个金属箔边缘起点的位置信息。
可选地，多个金属箔边缘起点的位置信息可以包括多个金属箔边缘起点在电芯2的极片的堆叠方向上的位置信息。
进一步地，本申请实施例的极耳检测方法还可以包括：根据多层金属箔211的边缘在垂直侧面方向上的最大落差值来确定拍照次数和移动行程。
具体的，金属箔211的最大落差值为L1，相机的景深值为L2，拍照次数为N，N＝L1/L2，其中，当N在两个相邻的整数之间时，N的取值为两个相邻的整数之间较大的整数。
由于景深值L2有限，通常情况下L1超出L2，因而相机需要进行多次拍摄才能够获取每一层金属箔211清晰的边缘。相机可沿着拍摄方向移动L1，以多次拍摄并获取多张景深图像。
在本实施例中，金属箔211边缘的落差值可通过视觉相机进行获取，通过获取落差值最大的两层金属箔211的边缘位置，再通过算法计算即可得出。
进一步地，本申请实施例的极耳检测方法还可以包括：通过高亮光源对极耳21的侧面进行照射。
可选地，可以在相机拍摄前，通过高亮光源对极耳21的侧面进行照射。当极耳21存在缺陷时，由于缺陷形成的反射面被高亮光源照射后的反光效果低于金属箔211边缘的反光效果，从而能够减小在反射面形成伪影、过曝、虚影等成像问题，且使得缺陷形成的反射面与金属箔211边缘具有良好的亮度对比，提高了产品检测准确性。
由于待检测的极耳21的外轮廓大致呈半圆型，在一实施例中，高亮光源采用半圆环形光源。
上述技术方案，将高亮光源设置为半圆环形光源，可以与极耳21侧面的外轮廓相对应。半圆环形光源能够减少安装空间，减少杂光干扰，提高产品检测准确性，且可针对性设计圆环直径及发光角度，从而提高产品检出率。
可选地，高亮光源包括若干阵列布置的高亮灯珠(图未示)，高亮灯珠的发光角度为30°。
通过选用发光角度为30°的高亮灯珠，能够减少发射角度，降低杂散光干扰待检测的侧面，增加图像对比度，提高产品检测的准确性，此外，还能够显著加大环形光的亮度，有效降低曝光时间，从而提高检测效率。
进一步地，相机的镜头为远心镜头，远心镜头在一定的物距范围内，能够使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，也就不会产生近大远小的情况，从而使得相机在沿着拍摄方向靠近或远离极耳21的侧面时，获取到的景深图像倍率始终保持一致，从而方便后续将金属箔211的边缘拟合在边缘起点上，减少后续图像处理的运算量。
可选地，相机采用小光圈镜头，即相机的镜头为小光圈的远心镜头。
小光圈能够提高镜头的景深，提高合成图像的精度，减少相机的拍摄次数，提高产品的检测效率。此外，小光圈也能够减少入射角度，降低杂散光进入镜头，使得图像更加锐利，对比度更佳，便于及时发现和检测到缺陷。例如，当其中一金属箔211的边缘因弯折而形成反射面时，未弯折的金属箔211的边缘可能会反射在该反射面上，导致拍摄时会出现实际边缘和反射边缘，造成伪影、过曝或者虚影等成像问题，通过高亮光源照射极耳21，反射面被高亮光源照射后的反光效果低于金属箔211边缘的反光效果，使得反射面与金属箔211边缘形成一些亮度对比，通过采用小光圈镜头，可以减少相机拍摄时的进光量，进一步加大了反射面与金属箔211边缘的亮度对比，减少了在反射面形成伪影的情况。
示例性地，小光圈的直径可以为2mm～4mm。
进一步地，参照图2所示，每个电芯2均具有两个极耳21，两个极耳21间隔设置在电芯2的同一侧。侧面包括外侧面2a和内侧面2b，外侧面2a为两个极耳21背向设置的一面，内侧面2b为两个极耳21相对设置的一面。
相机用于对两个内侧面2b和两个外侧面2a进行拍摄，以全方位检测极耳21的缺陷情况。可选地，相机朝向侧面，相机的拍摄方向与侧面相垂直。然而，由于两内侧面2b之间的空间有限，两极耳21相互干涉，使得相机无法完全朝向内侧面2b，导致相机难以完全获取极耳21的内侧面2b的根部和边缘信息。为了减少上述情况发生的概率，当相机需要对内侧面2b进行拍摄时，相机位于两内侧面2b形成的空间外，内侧面2b和相机之间设置有反射结构，整个内侧面2b可通过反射结构反射向相机，从而减小相机被极耳21遮挡或者因金属箔211缺陷导致无法获得根部信息和边缘信息的问题，极大地提高了检测精度。
此外，参照图4至图6所示，本申请实施例还提供一种检测设备，包括转盘机构3、第一检测机构4以及第二检测机构5。转盘机构3包括转盘31和设置在转盘31上用于容置电芯2的载具32，载具32数量有多个，且沿着转盘31的周向均匀布置。第一检测机构4位于转盘31的外检测工位处，且用于拍摄电芯2的极耳21的外侧面2a。第二检测机构5位于转盘31的内检测工位处，且用于拍摄电芯2的极耳21的内侧面2b。
在一种实施例中，第一检测机构4包括第一高亮光源41、第一移动模组42以及外检测相机43。第一高亮光源41用于向外侧面2a进行照射，第一移动模组42可以驱动外检测相机43靠近或远离外侧面2a。
可选地，如图5所示，第一高亮光源41可以位于外检测相机43和外侧面2a之间。
可选地，外检测相机43的拍摄方向可以与外侧面2a相垂直。
可选地，第一移动模组42可以与外检测相机43传动连接，并驱动外检测相机43沿着拍摄方向靠近或远离外侧面2a，以拍摄不同的景深图像。第一移动模组42具体可以由伺服电机带动丝杆转动，以确保相机精准地线性移动。
在一种实施例中，第二检测机构5包括第二高亮光源51、第二移动模组52、内检测相机53、第三移动模组54以及棱镜55。第二高亮光源51用于向内侧面2b进行照射，第三移动模组54可驱动棱镜55移向内侧面2b，棱镜55可将所述内侧面2b反射向所述内检测相机53，所述第二移动模组52可驱动
所述内检测相机53靠近或远离所述棱镜55。
具体而言，如图6所示，第二高亮光源51可以位于内检测相机53和内侧面2b之间，并用于向内侧面2b照射高亮光。
第三移动模组54可驱动棱镜55朝着极耳21移动，以对极耳21的内侧面2b进行反射。
内检测相机53用于拍摄棱镜55的反射镜面，使得内检测相机53可不受空间限制地对极耳21的内侧面2b进行拍摄。第二移动模组52可驱动内检测相机53靠近或远离棱镜55，以拍摄不同的景深图像。第二移动模组52与第一移动模组42的结构类似，第三移动模组54例如可以采用线性气缸，以降低成本。当内检测相机53拍摄完毕后，第三移动模组54驱动棱镜55远离极耳21，以减小限制转盘31转动的可能性。
可选地，在本实施例中，棱镜55与内侧面2b所形成的角度为45°，内检测相机53的拍摄方向与电芯2设有极耳21的一侧相垂直，以更好地获取内侧面2b的根部和边缘图像，以及便于内检测相机53的排布。
由于每个电芯2均有两个极耳21，在本实施例中，第一检测机构4的数量为两个，且相对设置在同一外检测工位处，当电芯2位于外检测工位处时，两个第一检测机构4分别对两个外侧面2a进行检测。
当转盘31带动电芯2转动至外检测工位处时，两第一检测机构4能够分别对两外侧面2a进行检测，从而提高检测效率。为了降低两相对设置的第一检测机构4在拍摄过程中相互影响的可能，二者之间可设置遮挡板6，遮挡板6可移动至两极耳21之间，以在第一检测机构4的拍摄方向上阻隔两极耳21，遮挡板6具体可以由气缸或者电缸驱动移动。
第二检测机构5数量为两个，且分别用于对两个内侧面2b进行检测。受两极耳21之间的空间限制，两第二检测机构5无法设于同一内检测工位处，因而在本实施例中，内检测工位数量为两个，两第二检测机构5分别位于不同的内检测工位处，当转盘31带动电芯2转动至其中一内检测工位处时，其中一个第二检测机构5对其中一内侧面2b进行检测，当转盘31带动电芯2转动至其中另一内检测工位处时，其中另一个第二检测机构5对其中另一内侧面2b进行检测。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (15)
- 一种极耳检测方法，其特征在于，包括：通过相机对极耳(21)的侧面进行拍摄并获取极耳图像，所述极耳图像包括极耳根部和极耳边缘的信息；沿着所述相机的拍摄方向对所述相机进行多次移动，并通过所述相机对所述极耳(21)进行多次拍摄，以获取多张所述极耳(21)的景深图像；根据多张所述景深图像获取所述极耳(21)每一层金属箔(211)的清晰边缘，并将获取的每一层所述金属箔(211)的清晰边缘拟合在所述极耳根部对应的金属箔边缘起点上，并输出测试图像；根据所述测试图像获取所述极耳(21)根部和所述极耳边缘的缺陷情况。
- 如权利要求1所述的极耳检测方法，其特征在于，所述方法还包括：所述相机在初始位置时，通过所述相机对所述极耳(21)的侧面进行拍摄，并获取多个所述金属箔边缘起点的位置信息。
- 如权利要求1或2所述的极耳检测方法，其特征在于，所述方法还包括：根据多层所述金属箔(211)的边缘在垂直所述侧面方向上的最大落差值，确定拍照次数和移动行程。
- 如权利要求3所述的极耳检测方法，其特征在于，所述最大落差值为L1，所述相机的景深值为L2，拍照次数为N，N＝L1/L2，其中，当N在两个相邻的整数之间时，N的取值为两个相邻的整数之间较大的整数。
- 如权利要求1至4中任一项所述的极耳检测方法，其特征在于，所述方法还包括：通过高亮光源对所述极耳(21)的侧面进行照射。
- 如权利要求5所述的极耳检测方法，其特征在于，所述高亮光源为半圆环形光源。
- 如权利要求5或6所述的极耳检测方法，其特征在于，所述高亮光源 包括若干阵列布置的高亮灯珠，所述高亮灯珠的发光角度为30°。
- 如权利要求1至7中任一项所述的极耳检测方法，其特征在于，所述相机的镜头为小光圈的远心镜头。
- 如权利要求8所述的极耳检测方法，其特征在于，所述小光圈的直径为2mm～4mm。
- 如权利要求1至9中任一项所述的极耳检测方法，其特征在于，所述极耳(21)的数量为两个，且间隔设置在电芯(2)的同一侧，所述侧面包括外侧面(2a)和内侧面(2b)，所述外侧面(2a)为两个所述极耳(21)背向设置的一面，所述内侧面(2b)为两个所述极耳(21)相对设置的一面。
- 一种检测设备，其特征在于，包括：转盘机构(3)，包括转盘(31)和设置在所述转盘(31)上用于容置电芯(2)的载具(32)，所述载具(32)的数量有多个且沿着所述转盘(31)的周向均匀布置；第一检测机构(4)，位于所述转盘(31)的外检测工位处，且用于拍摄所述电芯(2)的极耳(21)的外侧面(2a)；以及第二检测机构(5)，位于所述转盘(31)的内检测工位处，且用于拍摄所述极耳(21)的内侧面(2b)。
- 如权利要求11所述的检测设备，其特征在于，所述第一检测机构(4)包括第一高亮光源(41)、第一移动模组(42)、以及与所述第一移动模组(42)传动连接的外检测相机(43)，所述第一高亮光源(41)用于向所述外侧面(2a)进行照射，所述第一移动模组(42)可驱动所述外检测相机(43)靠近或远离所述外侧面(2a)。
- 如权利要求11或12所述的检测设备，其特征在于，所述第二检测机构(5)包括第二高亮光源(51)、第二移动模组(52)、与所述第二移动模组(52)传动连接的内检测相机(53)、第三移动模组(54)、以及与所述第三移动模组(54)传动连接的棱镜(55)，所述第二高亮光源(51)用于向所述内侧面(2b)进行照射，所述第三移动模组(54)可驱动所述棱镜(55)移向所述内侧面(2b)，所述棱镜(55)可将所述内侧面(2b)反 射向所述内检测相机(53)，所述第二移动模组(52)可驱动所述内检测相机(53)靠近或远离所述棱镜(55)。
- 如权利要求11至13中任一项所述的检测设备，其特征在于，所述第一检测机构(4)的数量为两个，且相对设置在同一所述外检测工位处，当所述电芯(2)位于所述外检测工位处时，两所述第一检测机构(4)分别对两所述外侧面(2a)进行检测。
- 如权利要求11至14中任一项所述的检测设备，其特征在于，所述内检测工位的数量为两个，所述第二检测机构(5)的数量为两个且分别设置在不同的所述内检测工位处。
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