CN220708307U - 电池检测装置和制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池检测装置和制造设备，电池检测装置用于检测电池的端盖和外壳之间的缝隙，电池检测装置包括：多个成像系统，多个成像系统用于设置在电池的输送线的相对两侧，成像系统包括2D相机和光源，2D相机具有拍摄镜头，拍摄镜头的进光路径和光源发出的光束沿相同方向延伸且指向输送线上的电池。本实用新型通过将多个成像系统设置在电池的输送线的相对两侧能对电池的多个角度进行拍摄，可以提高检测速率，同时成像系统设置成包括2D相机和光源可以降低检测成本。

Description

电池检测装置和制造设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池检测装置和制造设备。

背景技术

相关技术中，电池的顶盖焊接工序中在焊前会利用3D相机扫描顶盖和铝壳的缝隙，通过检测顶盖和铝壳的对齐度以避免焊接时漏光将电芯焊穿。由于顶盖和铝壳的缝隙形态接近直线，故在检测时可以平移电池完成缝隙扫描，但是该检测过程需要3D激光相机配合电池旋转扫描缝隙才能完成，检测速率比较低。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种电池检测装置，所述电池检测装置既能提高检测速率也能降低检测成本。

本申请还旨在提出一种电池制造设备，以应用上述的电池检测装置。

根据本申请实施例的电池检测装置，所述电池检测装置用于检测电池的端盖和外壳之间的缝隙，所述电池检测装置包括：多个成像系统，多个所述成像系统用于设置在所述电池的输送线的相对两侧，所述成像系统包括2D相机和光源，所述2D相机具有拍摄镜头，所述拍摄镜头的进光路径和所述光源发出的光束沿相同方向延伸且指向所述输送线上的电池。

根据本申请实施例的电池检测装置，通过将多个成像系统设置在电池的输送线的相对两侧能对电池的多个角度进行拍摄，可以提高检测速率，同时成像系统设置成包括2D相机和光源可以降低检测成本。

在本申请的一些实施例中，所述拍摄镜头为远心镜头。通过将拍摄镜头设置为远心镜头可以使镜头畸变减小，解析度提高，减小图像边缘模糊度，进而提高检测精度。

在本申请的一些实施例中，所述远心镜头的放大倍数为0.3～0.5倍。通过将远心镜头的放大倍数设置在0.3～0.5倍的范围内能使2D相机拍摄图像边缘更清晰，有利于提高检测精度。

在本申请的一些实施例中，所述2D相机为黑白相机。通过将2D相机设置成黑白相机只需采集图像的灰度值即可检测端盖和外壳之间的缝隙，采集信息比较少，处理起来比较简单。

在本申请的一些实施例中，所述黑白相机的像素为400万像素～600万像素。通过将黑白相机的像素设置在合理范围内可以提高相机的拍摄速度，提高检测速率。

在本申请的一些实施例中，所述光源为同轴光源，所述同轴光源发出的光束位于所述拍摄镜头的进光路径上。通过采用同轴光源能提供比传统光源更均匀的照明，同时避免物体反光，提高2D相机检测的准确性和重现性。

在本申请的一些实施例中，所述同轴光源具有发光面，所述发光面的长宽尺寸为60mm×60mm～100mm×100mm。通过将发光面的长宽尺寸设置在该范围内可以使光源亮度比较好，打光比较均匀，提升2D相机的拍摄效果。

在本申请的一些实施例中，所述成像系统在所述输送线的每一侧设有两个，且位于所述输送线同侧的两个所述成像系统中，两个所述拍摄镜头的进光路径之间形成有夹角，所述夹角为60度～90度。通过四个成像系统能拍摄四个角度的图像，对四个角度的图像分析能比较全面的检测端盖和外壳之间的缝隙，提高检测准确度。

在本申请的一些实施例中，位于所述输送线的两侧且相邻的两个所述成像系统之间设有分隔线，靠近所述分隔线的所述光源为设定光源，所述设定光源包括光源外壳，所述光源外壳具有靠近所述分隔线的设定外壁，位于所述分隔线两侧的两个所述设定外壁之间的垂直距离大于等于50mm。在该方案中，位于输送线的两侧的成像系统能相互错开，这样就能使输送线一侧的设定光源和输送线另一侧的设定光源之间发出的光束不会彼此影响，使输送线两侧的成像系统具备比较好的拍摄效果。

根据本申请实施例的电池制造设备，包括：输送线和前文所述的电池检测装置，所述输送线用于输送电池。

根据本申请实施例的电池制造设备，通过设置该电池检测装置能检测焊前端盖和外壳之间的缝隙，并具备比较快的检测速率。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例中电池制造设备的结构示意图；

图2是本申请实施例中电池的结构示意图。

附图标记：

100、电池制造设备；10、电池检测装置；

1、成像系统；11、2D相机；111、拍摄镜头；12、光源；121、设定光源；1211、光源外壳；、设定外壁；

2、电池；21、端盖；22、外壳；

3、输送线；4、分隔线；a、第一检测工位；b、第二检测工位。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本申请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；本申请中在申请的说明书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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“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。

在本申请的描述中，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”、“附接”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，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申请中的具体含义。

本申请中术语“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，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模组或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体或多个电池模组的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

电池单体包括外壳、电极组件和电解液，外壳用于容纳电极组件和电解液。电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。

隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例不限于此。

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，起着不可替代的重要作用。电池由箱体和容纳于箱体内的多个电池单体组成。其中，电池作为新能源汽车核心零部件不论在安全性方面，还是循环使用寿命上均有着较高的要求。

本申请实施例公开的电池可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池热管理系统、电池等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于提升电池热管理系统的适用范围，并降低电池热管理系统的装配难度。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。其中，每个电池单体可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

相关技术中，电池的顶盖焊接工序中在焊前会利用3D相机扫描顶盖和铝壳的缝隙，通过检测顶盖和铝壳的对齐度以避免焊接时漏光将电芯焊穿。由于顶盖和铝壳的缝隙形态接近直线，故在检测时可以平移电池完成缝隙扫描，但是该检测过程需要3D激光相机配合电池旋转扫描缝隙才能完成，电池每次旋转一定角度时3D激光相机扫描拍照，操作次数比较多，耗时比较长，检测速率比较低，其次，3D激光相机成本也比较高。

基于上述问题，为了提高对电池的端盖和壳体之间缝隙的检测效率，申请人研究发现，可以在电池的输送线的两侧布置多个成像系统，并将成像系统设置成包括2D相机和光源，通过2D相机拍摄电池图像，无需电池在检测阶段进行配合旋转，这样就能减少检测时间，提高检测速率，也有利于降低检测成本。

下面参考附图描述根据本申请实施例的电池检测装置10。

如图1和图2所示，根据本申请实施例的电池检测装置10，电池检测装置10用于检测电池2的端盖21和外壳22之间的缝隙，电池检测装置10包括多个成像系统1。多个成像系统1用于设置在电池2的输送线3的相对两侧，成像系统1包括2D相机11和光源12，2D相机11具有拍摄镜头111，拍摄镜头111的进光路径和光源12发出的光束沿相同方向延伸且指向输送线3上的电池2。

“电池2”可以是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。

“输送线3”可以是指完成物料的输送任务，在环绕库房、生产车间和包装车间的场地，由许多皮带输送机、滚筒输送机等组成的一条条输送链，经首尾连接形成连续的输送线。

“2D相机11”可以是指只能获取像素尺寸下的2D平面图像信息的相机。

“光源12”可以是指能自行发光且正在发光的物体。

输送线3的输送方向可以是指X方向(见图1)，多个成像系统1设置在X方向的两侧，光源12发出的光束指向输送线3上的电池2，为2D相机11的拍摄补光，2D相机11能拍摄电池2中的端盖21和外壳22之间的缝隙。通过多个成像系统1能拍摄端盖21和外壳22在多个角度的缝隙，检测过程中电池2无需旋转配合，从而能省去相关技术中因电池旋转而占用的时间，加快生产节拍，也就是说，采用该电池检测装置10能更高效的进行检测。可以理解的是，本申请通过多个成像系统1对电池2的端盖21和外壳22之间的缝隙进行图像采集，获取多个图像；然后，根据获取的多个图像，得到多个端盖21和外壳22之间的距离；接着，根据多个距离，确定端盖21和外壳22之间的缝隙是否合格，这样可以提高检测速率。

具体的检测过程可以是，输送线3先输送电池2至第一检测工位a，输送线3一侧的成像系统1中2D相机11同时曝光拍摄。接着，输送线3再输送电池2至第二检测工位b，输送线3另一侧的成像系统1中2D相机11同时曝光拍摄。

例如，如图1所示，输送线3的两侧均设有两个成像系统1，当端盖21在外壳22上压装完成后，输送线3会将电池2输送至第一检测工位a，PLC(可编程控制器)发送到位信号，输送线3位于X方向一侧的两个2D相机11同时曝光拍摄，电池2不停顿继续输送至第二检测工位b，电池2到位后PLC发送到位信号，输送线3位于X方向另一侧的两个2D相机11同时曝光拍摄。在该方案中，输送线3位于X方向两侧的成像系统1能互不影响，并得到四个图像，可以更全面分析端盖21和外壳22之间的缝隙，提高检测精度。需要说明的是，上述只是举例说明，成像系统1的数量不限于此，还可以是其他数量的设置情况，这里不再一一赘述。

接着，对比图像中端盖21处的灰度值和缝隙处的灰度值，识别端盖21上靠近缝隙且灰度值高的像素点，将识别出的像素点拟合得到端盖21的盖底边线。然后，对比图像中外壳22处的灰度值和缝隙处的灰度值，识别外壳22上靠近缝隙且灰度值高的像素点，将识别出的像素点线性拟合得到外壳22的壳底边线。最后，根据盖底边线和壳底边线，得到端盖21和外壳22之间的距离。

在这个过程中，通过光源12能打亮电池2的外壳22和端盖21，使其与缝隙处形成明暗对比，随后算法根据端盖21底边的像素点的灰度值与缝隙处的灰度值进行对比，将灰度值明亮的像素点认定为属于端盖21底边，同时将识别出的点进行线性拟合得到一条直线(盖底边线)可以代表端盖21底边所在位置。同理利用灰度值区分并拟合直线的方法，得到外壳22底边的位置(壳底边线)，然后得到端盖21和外壳22之间的距离。通过对比图像中外壳22、端盖21以及缝隙的灰度值，然后得到外壳22的壳底边线、端盖21的盖底边线，可以精准地得出外壳22和端盖21之间的距离，有利于进行精准检测，提高检测精度。

最后，将多个距离和设定距离进行一一对比。若得到一个距离和设定距离不匹配，则确定端盖21和外壳22之间的缝隙为不合格，反之，则为合格。其中，预先设置缝隙合格的设定距离，“设定距离”可以是一个具体的数值，也可以是一个范围值。通过将得到的多个距离与设定距离比较，只要有一个距离和设定距离不匹配，则认为端盖21和外壳22之间的缝隙为不合格，只有多个距离均与设定距离匹配，才能确定端盖21和外壳22之间的缝隙合格。

根据本申请实施例的电池检测装置10，通过将多个成像系统1设置在电池2的输送线3的相对两侧能对电池2的多个角度进行拍摄，可以提高检测速率，同时成像系统1设置成包括2D相机11和光源12可以降低检测成本。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，拍摄镜头111为远心镜头。“远心镜头”可以是指为纠正工业镜头视差而设计的一种特殊镜头。通过将拍摄镜头111设置为远心镜头可以使镜头畸变减小，解析度提高，减小图像边缘模糊度，进而提高检测精度。

在本申请的一些实施例中，远心镜头的放大倍数为0.3～0.5倍。

例如，远心镜头的放大倍数为0.3、0.35、0.4、0.45、0.5中的任一值，当然，远心镜头的放大倍数还可以取0.3～0.5以内的其他数值，根据需要可以具体设置，这里不再赘述。在上述技术方案中，通过将远心镜头的放大倍数设置在0.3～0.5倍的范围内能使2D相机11拍摄图像边缘更清晰，有利于提高检测精度。

在本申请的一些实施例中，2D相机11为黑白相机。“黑白相机”可以是指拍摄图像是黑白颜色的相机。通过将2D相机11设置成黑白相机只需采集图像的灰度值即可检测端盖21和外壳22之间的缝隙，采集信息比较少，处理起来比较简单。

在本申请的一些实施例中，黑白相机的像素为400万像素～600万像素。

例如，黑白相机的像素为400万像素、450万像素、500万像素、550万像素和600万像素中的任一值，当然，黑白相机的像素还可以取400万像素～600万像素内的其他值，根据需要可以具体设置，这里不再赘述。通过将黑白相机的像素设置在合理范围内可以提高相机的拍摄速度，提高检测速率。

在本申请的一些实施例中，光源12为同轴光源，同轴光源发出的光束位于拍摄镜头111的进光路径上。“同轴光源”可以是指光源通过漫射板发散打到半透半反射分光片上，该分光片将光反射到物体上，再由物体反射到镜头中，物体反射后的光与相机处于同一个轴线上。通过采用同轴光源能提供比传统光源更均匀的照明，同时避免物体反光，因此能提高2D相机11检测的准确性和重现性。

在本申请的一些实施例中，同轴光源具有发光面，发光面的长宽尺寸为60mm×60mm～100mm×100mm。通过将发光面的长宽尺寸设置在该范围内可以使光源亮度比较好，打光比较均匀，提升2D相机11的拍摄效果。

例如，发光面的长宽尺寸可以为60mm×60mm、70mm×70mm、80mm×80mm、90mm×90mm、100mm×100mm中的任一个。当然，发光面的长宽尺寸还可以取60mm×60mm～100mm×100mm范围内的其他数值，根据需要可以具体设置，这里不再赘述。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，成像系统1在输送线3的每一侧设有两个，且位于输送线3同侧的两个成像系统1中，两个拍摄镜头111的进光路径之间形成有夹角α，夹角α为60度～90度。通过四个成像系统1能拍摄四个角度的图像，对四个角度的图像分析能比较全面的检测端盖21和外壳22之间的缝隙，提高检测准确度。

其次，通过将输送线3同侧的两个拍摄镜头111的进光路径之间的夹角α设置在60度～90度范围内，可以使端盖21和外壳22同一侧各个位置尽可能被全部拍摄到。

例如，位于输送线3同侧的两个拍摄镜头111的进光路径之间的夹角α可以为60度、65度、70度、75度、80度、85度、90度中的任一值，当然，夹角α也可以取60度～90度范围内的其他数值，根据需要可以具体设置，这里不再赘述。

如图1所示，在本申请的一些实施例中，位于输送线3的两侧且相邻的两个成像系统1之间设有分隔线4，靠近分隔线4的光源12为设定光源121，设定光源121包括光源外壳1211，光源外壳1211具有靠近分隔线4的设定外壁，位于分隔线4两侧的两个设定外壁之间的垂直距离大于等于50mm。

“分隔线4”可以是指将位于输送线3的两侧且相邻的两个成像系统1分隔开的一条虚拟线，见图1。“光源外壳1211”可以是指设定光源121的固定部件，光源外壳1211内部设置发光件。

例如，位于分隔线4两侧的两个设定外壁之间的垂直距离可以为50mm、55mm、60mm、65mm、70mm等等。当然，位于分隔线4两侧的两个设定外壁之间的垂直距离还可以为大于等于50mm的其他数值，根据需要可以具体设置，这里不再赘述。

在上述方案中，位于输送线3的两侧的成像系统1能相互错开，这样就能使输送线3一侧的设定光源121和输送线3另一侧的设定光源121之间发出的光束不会彼此影响，使输送线3两侧的成像系统1具备比较好的拍摄效果。

如图1所示，根据本申请实施例的电池制造设备100，包括：输送线3和前文的电池检测装置10，输送线3用于输送电池2。

输送线3用于输送电池2，电池检测装置10包括多个成像系统1，多个成像系统1设置在输送线3的相对两侧，能对电池2的多个角度拍摄图像，并根据拍摄的图像检测端盖21和外壳22之间的缝隙是否满足要求。本申请实施例的电池制造设备100的其他构成及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

根据本申请实施例的电池制造设备100，通过设置该电池检测装置10能检测焊前端盖21和外壳22之间的缝隙，并具备比较快的检测速率。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池检测装置，其特征在于，所述电池检测装置用于检测电池的端盖和外壳之间的缝隙，所述电池检测装置包括：

多个成像系统，多个所述成像系统用于设置在所述电池的输送线的相对两侧，所述成像系统包括2D相机和光源，所述2D相机具有拍摄镜头，所述拍摄镜头的进光路径和所述光源发出的光束沿相同方向延伸且指向所述输送线上的电池，所述光源用于照亮所述端盖和所述外壳，所述2D相机用于拍摄所述端盖和所述外壳的图像；

控制器，所述控制器电连接所述光源和所述2D相机，所述控制器用于控制所述光源发光，并能根据所述2D相机拍摄的图像检测电池是否合格。

2.根据权利要求1所述的电池检测装置，其特征在于，所述拍摄镜头为远心镜头。

3.根据权利要求2所述的电池检测装置，其特征在于，所述远心镜头的放大倍数为0.3～0.5倍。

4.根据权利要求1所述的电池检测装置，其特征在于，所述2D相机为黑白相机。

5.根据权利要求4所述的电池检测装置，其特征在于，所述黑白相机的像素为400万像素～600万像素。

6.根据权利要求1所述的电池检测装置，其特征在于，所述光源为同轴光源，所述同轴光源发出的光束位于所述拍摄镜头的进光路径上。

7.根据权利要求6所述的电池检测装置，其特征在于，所述同轴光源具有发光面，所述发光面的长宽尺寸为60mm×60mm～100mm×100mm。

8.根据权利要求1所述的电池检测装置，其特征在于，所述成像系统在所述输送线的每一侧设有两个，且位于所述输送线同侧的两个所述成像系统中，两个所述拍摄镜头的进光路径之间形成有夹角，所述夹角为60度～90度。

9.根据权利要求8所述的电池检测装置，其特征在于，位于所述输送线的两侧且相邻的两个所述成像系统之间设有分隔线，靠近所述分隔线的所述光源为设定光源，所述设定光源包括光源外壳，所述光源外壳具有靠近所述分隔线的设定外壁，位于所述分隔线两侧的两个所述设定外壁之间的垂直距离大于等于50mm。

10.一种电池制造设备，其特征在于，包括：输送线和如权利要求1至9中任一项所述的电池检测装置，所述输送线用于输送电池。