CN210374987U - 一种极片端部保护胶防错在线检测系统、全自动卷绕设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种极片端部保护胶防错在线检测系统、全自动卷绕设备，其包含：用于发射特征光的发光源；摄像头，其用于采集待测极片上的图像信号，并转化为数字信号；与摄像头信号连接的控制设备，其包含依次信号连接的灰度分析模块、测距模块、逻辑判断模块及处理模块。本实用新型提供的检测系统，可以有效避免贴胶不良的电芯流拉，致存在毛刺和包覆缺陷的安全隐患；检测效率高，漏杀率为0，过杀率≤0.1％；自动检测分析，节省时间，节省人力成本，尤其适用于全自动卷绕机。

Description

一种极片端部保护胶防错在线检测系统、全自动卷绕设备

技术领域

本实用新型涉及锂电行业的极片保护胶防错检测技术领域，具体涉及一种极片端部保护胶防错在线检测系统及包含该系统的全自动卷绕设备。

背景技术

极片切断后需要贴保护胶来避免切断位毛刺对电芯的影响，以及控制正极片端部保护胶宽度，以保证有效的正极片能完全地被负极片包住。

对于极片端部漏贴保护胶、保护胶歪斜、保护胶翻折或尺寸不良等不合格产品需要检出，以避免不良卷芯流拉，造成安全隐患。

但这种不合格产品的检出非常耗费人力，检出效率不高，且一旦出现漏检，可能造成极大的损失，尤其是对于全自动卷绕机。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在线检测系统，自动检出极片端部保护不合格的产品，可以避免贴胶不良的电芯流拉，有存在毛刺和包覆缺陷的安全隐患；速度快，且检测效率高，漏杀率为0，过杀率≤0.1％。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种极片头部保护胶防错在线检测系统，所述的在线检测系统包含：

用于发射特征光的发光源，其将特征光发射到待测极片上；

摄像头，其用于采集待测极片上的图像信号，并将该图像信号转化为数字信号；

与摄像头信号连接的控制设备，其包含依次信号连接的灰度分析模块、测距模块、逻辑判断模块及处理模块，其中，所述的灰度分析模块用于对所述的数字信号进行灰度区分，得到两个灰度界限，所述的测距模块用于测量两个灰度界限的最短距离；所述的逻辑判断模块用于比较所述最短距离与设定值并给出指令；所述的处理模块根据上述指令做出相应动作。

较佳地，所述的发光源设置在发光源支架上，该发光源支架上设置有用于调节发光源位置从而控制发光源照射区域的第一连接件。

较佳地，所述的第一连接件为水平滑槽。

较佳地，所述的摄像头设置在摄像头支架上，该摄像头支架上设有第二连接件，用于通过调节摄像头的位置以调整拍摄区域。

较佳地，所述的第二连接件为水平滑槽。

较佳地，所述的在线检测系统包含：两套分别设置在待测极片两侧上方的发光源、两套分别设置在待测极片两侧上方的摄像头。

较佳地，所述的检测系统用于卷绕设备，所述的卷绕设备包含极片放卷机构、极片收卷机构、过辊，所述的过辊控制待测极片走带的方向，所述的极片放卷机构和极片收卷机构互相配合完成极片的牵引。

较佳地，所述的过辊水平且光滑，极片穿过后水平且无划痕。

较佳地，所述的极片放卷机构包含第一张力控制系统；所述的极片收卷机构包含第二张力控制系统；二者相互配合以实现极片处于紧绷状态，无松塌现象。张力系统是互相配合的，包含放卷张力(第一张力控制系统)和收卷张力(第二张力控制系统)。一条极片，必须两端都抓紧，这样才能保证绷紧，一般要求收卷张力＞放卷张力，不然极片就松塌了。

本实用新型还提供了一种全自动卷绕设备，其包含：极片放卷机构、极片收卷机构、过辊，及，上述的极片端部保护胶防错在线检测系统。

本实用新型通过摄像头拍照并对成像进行在线分析检测，可以有效地识别不合格产品，包括漏贴保护胶、保护胶歪斜、保护胶翻折和尺寸不良等，避免因不合格产品导致的不良卷芯流拉，造成安全隐患。本实用新型提供的检测系统，可以有效避免贴胶不良的电芯流拉，致存在毛刺和包覆缺陷的安全隐患；检测效率高，漏杀率(即漏检率)为0，过杀率(即把合格产品误判为不合格)≤0.1％；能全自动检测分析剔除不合格产品，节省时间，节省人力成本，尤其适用于全自动卷绕机。

附图说明

图1为本实用新型所述的合格的极片端部保护胶的示意图。

图2为本实用新型的一种极片端部保护胶防错在线检测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

本实用新型的一种极片端部保护胶防错在线检测系统，用于卷绕设备，所述的卷绕设备包含极片放卷机构、极片收卷机构、过辊，所述的过辊控制待测极片走带的方向，要求水平且光滑，极片穿过后水平且无划痕。所述的极片放卷机构和极片收卷机构互相配合完成极片的牵引。所述的极片放卷机构包含第一张力控制系统；所述的极片收卷机构包含第二张力控制系统，张力控制系统相互配合，保证极片处于紧绷状态，无松塌现象。所述的在线检测系统通过拍摄极片切断处贴胶区域(过辊用于支撑极片，拍摄区域位于2个过辊之间，如图2所示)，通过分析、测算，识别不合格产品。

所述的“走带”是指极片或者隔膜在过辊上牵引一段距离，并卷出报废。有些不良的极片需要剔除，或者纠偏出现偏离，需要消耗一些极片慢慢牵引，将这种纠偏回正，消耗极片以使卷绕回到正常状态的过程，称之为走带。

所述的“端部”是指极片需保护的端部。端部包含极片的两头，在卷芯里面的端部，我们称之为端部，在卷绕收尾处的端部，我们称之为尾部。保护胶头尾部都有贴保护胶。通过切断极片，然后固定极片走固定行程0-3mm，贴胶，形成2个端部，即一个极片的头部和另一个极片的尾部。

本文所述的“流拉”是指产品继续流转到下个工序。如图1所示，所述的在线检测系统包含：发光源10、摄像头20及控制设备。

所述的发光源10用于发射特征光，将特征光发射到待测极片上，以辅助相机拍摄到清晰的图像。所述的特征光一般用纯白光。白光打到胶带上会反射成白色，打到极片上会反射成灰黑色，形成色差。

所述的摄像头20用于采集待测极片上的图像信号，并将该图像信号并转化为数字信号并输出。具体来说，由镜头采集图像信号后，由摄像头内的感光组件电路及控制件对图像信号进行处理并转换成电脑等控制系统所能识别的数字信号，然后借由并行端口或USB连接输出至电脑等控制系统。

所述的控制设备与摄像头信号连接，用于接收自摄像头输入的数字信号并进行处理，其包含依次信号连接的灰度分析模块、测距模块、逻辑判断模块及处理模块。

其中，所述的灰度分析模块用于对所述的数字信号进行灰度分析，找出两个灰度界限，所述的测距模块用于测量两个灰度界限之间的最短距离，包括水平和垂直两个方向。

所述的逻辑判断模块用于比较所述最短距离与设定范围值并给出指令：当所述最短距离落在设定范围值之外，逻辑判断模块给出不合格指令；当所述最短距离落在设定范围值内，逻辑判断模块给出合格指令。所述的设定范围值是指的合格产品中，极片端部包覆的胶带(保护胶)的长度L值的范围，如图1所示，所述的保护胶1和极片2有明显的灰度差异，便于成像后采点测距。也就是说，所述的设定范围值可以是一个范围，当所述最短距离落在该设定范围内，逻辑判断为合格，当所述最短距离不在该设定范围内，逻辑判断为不合格。

所述的处理模块根据上述指令(合格指令或不合格指令)做出相应动作。相应动作都要发出信号，包括OK(收到合格指令后发出)和NG(收到不合格指令后发出)信号。接收到OK信号时，卷芯正常流转，设备正常运行；接收到NG信号时，设备会报警提示并自动剔除该卷芯至NG拉带，不需要操作人员人工检出。

漏贴保护胶会只检测到一种颜色，依此挑出；其余三种不良(保护胶歪斜、保护胶翻折和尺寸不良)都能通过尺寸检出。检测的时候，不止是测量一个值，会对水平和垂直方向各测量3个以上的特征值，以此检出各种贴胶不良。图示仅是中间一个值，作为说明示意。

所述的“灰度界限”是指胶带和极片重叠边缘的那一条线(胶带是贴在极片上的)；因为极片和胶带颜色是不一样的，有明显的灰色差异，可以精确的识别到胶带贴在极片的位置。

一些较佳的实施例中，所述的发光源10设置在发光源支架11上，该发光源支架11上设置有第一连接件(图中未示)，用于调节发光源10的位置，进而控制发光源10的照射区域。

一些较佳的实施例中，所述的第一连接件为水平滑槽，发光源10可在水平滑槽上滑动，改变水平方向的位置，从而调整其照射区域。

一些较佳的实施例中，所述的摄像头20设置在摄像头支架21上，该摄像头支架21上设有第二连接件(图中未示)，用于通过调节摄像头的位置以调整拍摄区域。

一些较佳的实施例中，所述的第二连接件为水平滑槽。摄像头20可在水平滑槽上滑动，改变其在水平方向的位置，从而调整其拍摄区域。

一些较佳的实施例中，所述的摄像头20选择CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)摄像头。

实施例

在一种全自动卷绕机上使用本实用新型的极片端部保护胶防错在线检测系统。

所述的全自动卷绕机包含：多个过辊3、极片放卷机构4、极片收卷机构5。

极片经极片放卷机构4放料，第一张力控制系统、第二张力控制系统控制极片处于紧绷状态，无松塌现象，极片水平且光滑地经过过辊3，在最接近极片放卷机构4的过辊3后，极片两侧上方均设置有发光源10、摄像头20，所述的发光源设置在发光源支架11上，所述的摄像头20(如CCD摄像头)设置在摄像头支架21上。

所述的摄像头20信号连接至控制设备(图中未示)。该控制设备可以是电脑等操作系统。所述的控制设备包含：依次信号连接的灰度分析模块、测距模块、逻辑判断模块及处理模块。

预先调试固定好位置的发光源和摄像头：先将发光源10对准待测极片，将摄像头20垂直于待测极片对准，以获得可以清晰呈现出极片和胶带的边界的图像信号。使用过程中，设备开机后，发光源会自动发射特征光，摄像头开始工作。摄像头20通过内部控制组件将该图像信号转化为数字信号，并输出至控制设备：经灰度分析模块区分找出两个灰度界限，测距模块对两个灰度界限进行测距得到二者间的最短距离，逻辑判断模块将所述最短距离与设定值进行比较，处理模块收到不合格指令后，发出提醒信号，提示操作人员检出不合格产品。合格的产品继续通过过辊3，最后由极片收卷机构5自动收卷，其第二张力控制系统控制极片处于紧绷状态，无松塌现象，以确保极片收卷机构5顺利收卷。

综上所述，本实用新型设计的在线监测系统通过摄像头获取待测极片的图像信号，经控制设备进行灰度分析、测距、逻辑判断后，对于不合格产品发出提醒信号。该系统能够自动、方便地检出不合格产品，包括漏贴保护胶、保护胶歪斜、保护胶翻折和尺寸不良等，避免不良卷芯流拉造成安全隐患：1)这些不良可能导致负极片没有完全包住正极片，最终电池析锂甚至燃烧；2)胶带如果没有包住极片切断口，该切断口可能有毛刺，该毛刺容易刺穿隔膜，造成电芯内部短路，最终电芯出现自放电不良或者燃烧。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种极片端部保护胶防错在线检测系统，其特征在于，所述的在线检测系统包含：

用于发射特征光的发光源，其能将特征光发射到待测极片上；

摄像头，其用于采集待测极片上的图像信号，并将该图像信号转化为数字信号；

与摄像头信号连接的控制设备，其包含依次信号连接的灰度分析模块、测距模块、逻辑判断模块及处理模块，其中，所述的灰度分析模块用于对所述的数字信号进行灰度区分，得到两个灰度界限，所述的测距模块用于测量两个灰度界限的最短距离；所述的逻辑判断模块用于比较所述最短距离与设定值并给出指令；所述的处理模块根据上述指令做出相应动作。

2.如权利要求1所述的极片端部保护胶防错在线检测系统，其特征在于，所述的发光源设置在发光源支架上，该发光源支架上设置有用于调节发光源位置从而控制发光源照射区域的第一连接件。

3.如权利要求2所述的极片端部保护胶防错在线检测系统，其特征在于，所述的第一连接件为水平滑槽。

4.如权利要求1所述的极片端部保护胶防错在线检测系统，其特征在于，所述的摄像头设置在摄像头支架上，该摄像头支架上设有第二连接件，用于通过调节摄像头的位置以调整拍摄区域。

5.如权利要求4所述的极片端部保护胶防错在线检测系统，其特征在于，所述的第二连接件为水平滑槽。

6.如权利要求1所述的极片端部保护胶防错在线检测系统，其特征在于，所述的在线检测系统包含：两套分别设置在待测极片两侧上方的发光源、两套分别设置在待测极片两侧上方的摄像头。

7.如权利要求1所述的极片端部保护胶防错在线检测系统，其特征在于，所述的检测系统用于卷绕设备，所述的卷绕设备包含极片放卷机构、极片收卷机构、过辊，所述的过辊控制待测极片走带的方向，所述的极片放卷机构和极片收卷机构互相配合完成极片的牵引。

8.如权利要求7所述的极片端部保护胶防错在线检测系统，其特征在于，所述的极片放卷机构包含第一张力控制系统；所述的极片收卷机构包含第二张力控制系统；所述第一张力控制系统与第二张力控制系统相互配合，以实现极片处于紧绷状态，无松塌现象。

9.一种全自动卷绕设备，其包含：极片放卷机构、极片收卷机构、过辊，其特征在于，该卷绕设备还包含如权利要求1-8中任意一项所述的极片端部保护胶防错在线检测系统。

10.如权利要求9所述的全自动卷绕设备，其特征在于，所述的极片放卷机构包含第一张力控制系统；所述的极片收卷机构包含第二张力控制系统；所述第一张力控制系统与第二张力控制系统相互配合，以实现极片处于紧绷状态，无松塌现象。

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