CN216145666U - 一种用于监控电池极片卷绕的监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，包括图像采集单元，设置在极片卷绕方向的上方，采集阳极片的第一圈的图像；背光单元，设置在极片卷绕方向的下方；距离识别单元，连接于所述图像采集单元，接收所述图像采集单元的图像信号，并检测阳极片与隔膜的距离；控制单元，接收所述距离识别单元的检测信息，并与所述图像采集单元、所述背光单元及所述距离识别单元通讯连接；报警单元，连接于所述控制单元的输出端。本实用新型通过监控阳极片的第一圈的位置，及时监控入料位置，防止不良品流入下一工序，有助于提高电池的质量。

Description

一种用于监控电池极片卷绕的监控系统

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种用于监控电池极片卷绕的监控系统。

背景技术

如今，各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。以卷绕方式组合成形的电芯所组成的电池，称为卷绕电池。卷绕电池也称为电芯。

现有裸电芯在卷绕过程中，无法判定阳极与隔膜的距离是否合格，会有部分阳极片入料时的不良品流出，直至成品阶段才被挑出，浪费挑选工时及物料。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，通过监控阳极片的第一圈的位置，及时监控入料位置，防止不良品流入下一工序，有助于提高电池的质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，包括图像采集单元，设置在极片卷绕方向的上方，采集阳极片的第一圈的图像；背光单元，设置在极片卷绕方向的下方；距离识别单元，连接于所述图像采集单元，接收所述图像采集单元的图像信号，并检测阳极片与隔膜的距离；控制单元，接收所述距离识别单元的检测信息，并与所述图像采集单元、所述背光单元及所述距离识别单元通讯连接；报警单元，连接于所述控制单元的输出端；其中，所述图像采集单元将阳极片的第一圈的图像传送给所述距离识别单元后，所述距离识别单元检测阳极片与隔膜的距离，当阳极片与隔膜的距离超过阈值时，所述控制单元控制所述报警单元进行报警。

优选的，所述图像采集单元包括若干个摄像头，所述摄像头为CCD数码光电传感器和CMOS数码光电传感器。

优选的，所述图像采集单元与所述极片的距离大于所述背光单元与所述极片的距离。

优选的，所述背光单元为背光板，所述背光板包括若干个发光源，若干个所述发光源均布于所述背光板。

优选的，所述控制单元为单元机、PLC控制器或嵌入式控制器。

优选的，所述报警单元为声光报警器，所述报警单元的一端连接于所述控制单元，所述报警单元的另一端连接于卷绕设备的开关。

优选的，还包括无线通讯单元，所述无线通讯单元连接于所述报警单元，用于将报警信息传输至云端服务器，对用户进行远程报警。

优选的，所述无线通讯单元通2G、3G、4G或5G网络与所述云端服务器通讯连接。

优选的，所述云端服务器包括PC端和移动终端，所述移动终端为智能通信手机或平板电脑，所述智能通信手机或所述平板电脑上搭载有APP客户端。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括图像采集单元，设置在极片卷绕方向的上方，采集阳极片的第一圈的图像；背光单元，设置在极片卷绕方向的下方；距离识别单元，连接于所述图像采集单元，接收所述图像采集单元的图像信号，并检测阳极片与隔膜的距离；控制单元，接收所述距离识别单元的检测信息，并与所述图像采集单元、所述背光单元及所述距离识别单元通讯连接；报警单元，连接于所述控制单元的输出端；其中，所述图像采集单元将阳极片的第一圈的图像传送给所述距离识别单元后，所述距离识别单元检测阳极片与隔膜的距离，当阳极片与隔膜的距离超过阈值时，所述控制单元控制所述报警单元进行报警。由于现有裸电芯在卷绕过程中，无法判定阳极与隔膜的距离是否合格，会有部分阳极片入料时的不良品流出，直至成品阶段方可挑出，浪费挑选工时及物料，因此，在阳极片入料时，图像采集单元和距离识别单元分别进行拍照和测量阳极片边缘到隔膜边缘的距离，然后将检测信息发送给控制单元，判断阳极片与隔膜的距离是否超过阈值，若超过阈值，则发送信号给报警单元；其中，图像采集单元能够采集阳极片的第一圈的图像，图像通过距离识别单元进行检测，反馈给控制单元判断是否超过阈值，保证系统能实时监控阳极片边缘和隔膜边缘的距离是否合格，并在发现异常时，及时通过报警单元进行报警，可采取停机调整的方式，有助于减少不良品的制造和流出。此外，从阳极片入料开始监控极片到隔膜的距离，有助于监控每一层极片的情况，还有助于减少不良品的流出；增加背光单元，保证图像采集单元拍照时能够抓拍阳极片的边缘。本实用新型通过监控阳极片的第一圈的位置，及时监控入料位置，防止不良品流入下一工序，有助于提高电池的质量。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型中实施方式一的各单元的连接示意图。

图2为本实用新型中实施方式一的工作示意图。

图3为改善前后不良率的对比图。

其中，附图标记说明如下：

1-图像采集单元；

2-背光单元；

3-距离识别单元；

4-控制单元；

5-报警单元；

6-无线通讯单元。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。

以下结合附图1～3对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

下面结合附图1～2描述实施方式一

用于监控电池极片卷绕的监控系统，包括图像采集单元1，设置在极片卷绕方向的上方，采集阳极片的第一圈的图像；背光单元2，设置在极片卷绕方向的下方；距离识别单元3，连接于图像采集单元1，接收图像采集单元1的图像信号，并检测阳极片与隔膜的距离；控制单元4，接收距离识别单元3的检测信息，并与图像采集单元1、背光单元2及距离识别单元3通讯连接；报警单元5，连接于控制单元4的输出端；其中，图像采集单元1将阳极片的第一圈的图像传送给距离识别单元3后，距离识别单元3检测阳极片与隔膜的距离，当阳极片与隔膜的距离超过阈值时，控制单元4控制报警单元5进行报警。

由于现有裸电芯在卷绕过程中，无法判定阳极与隔膜的距离是否合格，会有部分阳极片入料时的不良品流出，直至成品阶段方可挑出，浪费挑选工时及物料，因此，在阳极片入料时，图像采集单元1和距离识别单元3分别进行拍照和测量阳极片边缘到隔膜边缘的距离，然后将检测信息发送给控制单元4，判断阳极片与隔膜的距离是否超过阈值，若超过阈值，则发送信号给报警单元5；其中，图像采集单元1能够采集阳极片的第一圈的图像，图像通过距离识别单元3进行检测，反馈给控制单元4判断是否超过阈值，保证系统能实时监控阳极片边缘和隔膜边缘的距离是否合格，并在发现异常时，及时通过报警单元5进行报警，可采取停机调整的方式，有助于减少不良品的制造和流出。此外，从阳极片入料开始监控极片到隔膜的距离，有助于监控每一层极片的情况，还有助于减少不良品的流出；增加背光单元2，保证图像采集单元1拍照时能够抓拍阳极片的边缘。

具体的，抓拍到阳极片边缘后，采集阳极片边缘到隔膜边缘的像素点数量以及阴极片边缘到隔膜边缘的像素点数量，乘以预设比例系数后换算为真实距离，并对真实距离按照设置规格进行判定，判定超阈值后将当前电芯判定不合格并排出。通过监控阳极片的第一圈后，因阳极片的第一圈导致的不良率有所下降，有助于降低了成本、节省了工时。

在根据本实用新型的用于监控电池极片卷绕的监控系统中，图像采集单元1包括若干个摄像头，摄像头为CCD数码光电传感器和CMOS数码光电传感器。CCD与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS传感器中，每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用内存电路的方式将数据输出，两者均满足对待检极片进行信息采集；其中，CCD数码光电传感器的相机型号为Basler acA2440-20gc，有助于提高拍摄质量，更好的显示每个阳极层边界和隔膜边界。

在根据本实用新型的用于监控电池极片卷绕的监控系统中，图像采集单元1与极片的距离大于背光单元2与极片的距离。具体的，背光单元2与极片的距离较近，有助于增强背光效果，确保拍照时能抓排阳极片边缘，降低阳极片边缘不能在照片中显示情况。图像采集单元1与极片的距离较远，使得图像采集单元1的拍照范围更大，降低极片的部分位置拍不到的情况。

在根据本实用新型的用于监控电池极片卷绕的监控系统中，背光单元2为背光板，背光板包括若干个发光源，若干个发光源均布于背光板，能够提高背光单元2的发光的均匀性，避免亮度不均影响阳极片边缘的成像效果。

在根据本实用新型的用于监控电池极片卷绕的监控系统中，控制单元4为单元机、PLC控制器或嵌入式控制器。根据实际成本和生产需求，可以采用单元机、PLC控制器或嵌入式控制器作为控制单元4，其中，单元机、PLC控制器或嵌入式控制器均为市场上能够直接购买得到的型号。

本实用新型的工作原理是：

在阳极片入料时，图像采集单元1和距离识别单元3分别进行拍照和测量阳极片边缘到隔膜边缘的距离，然后将检测信息发送给控制单元4，判断阳极片与隔膜的距离是否超过阈值，若超过阈值，则发送信号给报警单元5；其中，图像采集单元1能够采集阳极片的第一圈的图像，图像通过距离识别单元3进行检测，反馈给控制单元4判断是否超过阈值，保证系统能实时监控阳极片边缘和隔膜边缘的距离是否合格，并在发现异常时，及时通过报警单元5进行报警，可采取停机调整的方式，有助于减少不良品的制造和流出。此外，从阳极片入料开始监控极片到隔膜的距离，有助于监控每一层极片的情况，还有助于减少不良品的流出；增加背光单元2，保证图像采集单元1拍照时能够抓拍阳极片的边缘。

具体的，拍照抓到阳极片边缘后，采集阳极片边缘到隔膜边缘的像素点数量以及阴极片边缘到隔膜边缘的像素点数量，乘以预设比例系数后换算为真实距离，并对真实距离按照设置规格进行判定，判定超阈值后将当前电芯判定不合格并排出。通过监控阳极片的第一圈后，因阳极片的第一圈导致的不良率有所下降，有助于降低了成本、节省了工时。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式还包括无线通讯单元6，无线通讯单元6连接于报警单元5，用于将报警信息传输至云端服务器，对用户进行远程报警，无线通讯单元6通过2G、3G、4G或5G网络与云端服务器通讯连接，云端服务器包括PC端和移动终端，移动终端为智能通信手机或平板电脑，智能通信手机或平板电脑上搭载有APP客户端。于本实施方式中，无线通讯单元6也可连接控制单元4，可实现远程操控，有助于提高用户体验，无线网络包括但不限于2G、3G、4G或5G网络，也可以是2G、3G、4G和5G中的至少两种，有助于提高监控系统的适用面，在信号不佳时，及时切换2G网络通知用户，降低通讯异常的概率。云端服务器包括PC端和移动终端，能够提高监控系统的兼容性，有助于提高用户体验。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是：本实施方式的报警单元5为声光报警器，报警单元5的一端连接于控制单元4，报警单元5的另一端连接于卷绕设备的开关。报警单元5的另一端连接于卷绕设备的开关，便于在发现极片异常后，对卷绕设备进行停机，并对极片的位置进行调整，减少不良品的制造和流出，有助于降低生产成本。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于，包括：

图像采集单元(1)，设置在极片卷绕方向的上方，采集阳极片的第一圈的图像；

背光单元(2)，设置在极片卷绕方向的下方；

距离识别单元(3)，连接于所述图像采集单元(1)，接收所述图像采集单元(1)的图像信号，并检测阳极片与隔膜的距离；

控制单元(4)，接收所述距离识别单元(3)的检测信息，并与所述图像采集单元(1)、所述背光单元(2)及所述距离识别单元(3)通讯连接；

报警单元(5)，连接于所述控制单元(4)的输出端；

其中，所述图像采集单元(1)将阳极片的第一圈的图像传送给所述距离识别单元(3)后，所述距离识别单元(3)检测阳极片与隔膜的距离，当阳极片与隔膜的距离超过阈值时，所述控制单元(4)控制所述报警单元(5)进行报警。

2.如权利要求1所述的一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于：所述图像采集单元(1)包括若干个摄像头，所述摄像头为CCD数码光电传感器和CMOS数码光电传感器。

3.如权利要求1所述的一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于：所述图像采集单元(1)与所述极片的距离大于所述背光单元(2)与所述极片的距离。

4.如权利要求1所述的一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于：所述背光单元(2)为背光板，所述背光板包括若干个发光源，若干个所述发光源均布于所述背光板。

5.如权利要求1所述的一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于：所述控制单元(4)为单元机、PLC控制器或嵌入式控制器。

6.如权利要求1所述的一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于：所述报警单元(5)为声光报警器，所述报警单元(5)的一端连接于所述控制单元(4)，所述报警单元(5)的另一端连接于卷绕设备的开关。

7.如权利要求1所述的一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于：还包括无线通讯单元(6)，所述无线通讯单元(6)连接于所述报警单元(5)，用于将报警信息传输至云端服务器，对用户进行远程报警。

8.如权利要求7所述的一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于：所述无线通讯单元(6)通过2G、3G、4G或5G网络与所述云端服务器通讯连接。

9.如权利要求7所述的一种用于监控电池极片卷绕的监控系统，其特征在于：所述云端服务器包括PC端和移动终端，所述移动终端为智能通信手机或平板电脑，所述智能通信手机或所述平板电脑上搭载有APP客户端。

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