专利名称：一种电池极片的激光切割质量检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池极片的激光切割质量检测系统。
背景技术：
锂离子电池是针对电子产品，如手机、笔记本电脑小型化和薄型化的趋势而发展起来的。锂离子电池极片是锂离子电池中的核心部件，其质量直接决定电池的质量。早期， 锂离子电池极片的生产方式，是通过焊接的方法将电池的极耳焊接在极片上，为了防止焊接时产生的毛刺在极片卷绕时破坏极片，还需要在焊点上贴一张胶带进行保护。这种生产工艺的主要缺点是一、增加了加工工序，使得极片较长时间暴露在空气中，对极片的质量有损伤。二、即使贴上保护胶带，焊接时产生的毛刺如果过大，也有可能刺破胶带，使极片受到损伤，而这种损伤是无法检测出来的，因此对电池的质量会造成隐患。因此，目前，一种新型的锂电池极片的生产方式是采用激光切割，直接切出极耳。由于省掉了焊接工序，使得最终电池的质量和可靠性有了很大提高。然而，电池极片对极耳的激光切割精度有很高要求，因而需要对切割精度进行检测以确保切割质量，但由于目前对切割精度的检测无法依靠人眼进行在线检测，而只能离线抽检。这样的检测方法不仅会对极片造成损耗，而且也无法保证所有极片的质量。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种电池极片的激光切割质量检测系统， 能够更加快速准确的对极片激光切割质量进行检测。为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案一种电池极片的激光切割质量检测系统，包括用于采集电池极片的激光切割图像的图像采集装置，以及与所述图像采集装置相连的控制装置，所述控制装置用于控制所述图像采集装置进行图像采集，并对采集到的电池极片的激光切割图像进行图像处理，确定该电池极片的激光切割质量。在本发明的一种实施例中，所述图像采集装置包括摄像机和光源。在本发明的一种实施例中，所述摄像机为数字摄像机，所述光源为LED光源。在本发明的一种实施例中，所述摄像机包括两个，所述两个摄像机分别采集电池极片的激光切割的正反两面图像。在本发明的一种实施例中，所述图像采集装置还包括光学反射棱镜，所述两个摄像机分别位于极片的水平方向和垂直方向，其中一者直接采集电池极片的激光切割的一面图像，另一者通过所述光学反射棱镜的反射间接采集电池极片的激光切割的另一面图像。在本发明的一种实施例中，所述图像采集装置还包括用于去除图像采集时的背景干扰的背景板。在本发明的一种实施例中，所述控制装置包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元用于产生采集启动信号并传送给所述第二控制单元，所述第二控制单元根据所述采集启动信号控制所述图像采集装置进行图像采集，并对采集到的电池极片的激光切割图像进行图像处理，确定该电池极片的激光切割质量。在本发明的一种实施例中，所述第二控制单元为工业计算机。在本发明的一种实施例中，所述系统还包括质量标示装置，所述控制装置还用于控制所述质量标示装置向极片进行质量标示。在本发明的一种实施例中，所述质量标示装置为贴胶机构。本发明的有益效果是本发明通过图像采集装置对电池极片的激光切割图像进行采集，由控制装置对采集到的图像进行图像处理，确定电池极片的激光切割质量，检测速度快、精度高。
图1为本发明一种实施例的检测系统的总体结构示意图；图2为本发明一种实施例的检测系统的具体结构示意图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。请参考图1，图1是本发明实施例的电池极片的激光切割质量检测系统的总体结构示意图。该检测系统主要包括图像采集装置和与图像采集装置相连的控制装置。其中， 图像采集装置用于采集电池极片的激光切割图像，控制装置用于控制图像采集装置进行图像采集，并对采集到的电池极片的激光切割图像进行图像处理，确定该电池极片的激光切割质量。请参阅图2，图2是本发明实施例的检测系统的具体结构图。在本实施例中，图像采集装置包括摄像机和光源。由于检测系统是通过采集到的图像来确定激光切割质量， 因此采集的图像质量对后续的处理工作有着决定性的影响，如果采集到的图像不够清晰准确，将导致漏检误检率大大提高。为此，在本发明实施例中，摄像机采用的是德国Basler公司生产的scA750型工业数字摄像机，该摄像机采用1/3吋COMS传感器，可以控制快门速度，曝光时间短，适合对高速运动物体进行拍摄，可以保证采集高质量的图像。同样的，光源也对图像采集具有重要的影响，只有采用亮度足够且均衡、无闪烁的光源，才能获取到满意的图像。在本发明实施例中，光源采用的是LED光源，该光源低温、均衡、无闪烁，无阴影且寿命高，使图像的质量得到保证。由于极片具有正反两面，因而在本发明实施例，摄像机包括两个，两个摄像机分别采集电池极片的激光切割的正反两面图像。通过使用两个数字摄像机以同时对电池极片的正反两面进行检测的这种方式，可以进一步提高检测效率。一般的，两个摄像机位于极片平面的法线方向，并且一者在极片正面，另一者在极片反面，以使两个摄像机可以分别直接摄取到电池极片的激光切割的正反两面图像。然而，这种布置方式要求极片平面的法线方向上具有足够的空间，在某些情况下，受到空间的限制，这种布置方式可能并不适宜，在这种情况下，可以如图2所示，在图像采集中增加光学反射棱镜，而将两个摄像机分别布置于极片的水平方向和垂直方向，此时，一个摄像机是直接采集电池极片的激光切割的一面图像，而另一个摄像机则是通过光学反射棱镜的反射间接采集电池极片的激光切割的另一面图像。同时，由于两个摄像机错开放置，可以消除两者之间可能产生的干扰，有利于保证采集的图像质量。此外，图像采集装置中还可以包括背景板，用于去除图像采集时的背景干扰， 使得图像采集不受周围环境的影响。在本发明的实施例中，控制装置包括第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元用于产生采集启动信号并传送给第二控制单元，第二控制单元根据采集启动信号控制图像采集装置进行图像采集，并对采集到的电池极片的激光切割图像进行图像处理，确定该电池极片的激光切割质量。第一控制单元为一个以51单片机为核心的专用控制器。该专用控制器实时采集一个与驱动电机(用于在极片切割时驱动极片进行移动)结合的编码器值，每当编码器值增加固定长度(见后文)时，专用控制器则产生并向第二控制单元发送采集启动信号，专用控制器与第二控制单元可以通过串口连接。第二控制单元为工业计算机，工业计算机为满足系统性能的要求，选用了酷睿 E5200CPU做中央处理器，该CPU为双核CPU，频率为2. 5G，可以满足双路检测的需求。工业计算机可以控制数字摄像机进行图像采集，两者之间通过IEEE 1394总线连接，使得图像采集时可以不占用CPU资源。工业计算机在收到专用控制器发送来的采集启动信号后，则控制数字摄像机采集一帧图像，并在接收到数字摄像机采集到的图像后，对收到的图像数据进行分析处理。图像数据的分析处理可以采用专用图像处理芯片进行，也可以通过在工业计算机装载相应的图像处理软件进行。该图像处理软件对图像数据进行分析处理的核心图像处理算法可以用C语言编写，以保证处理的实时和高效。图像处理软件在工业计算机中装载的windows操作系统上运行，这样带来的好处是很多现有的成熟的图像处理算法经过简单移植即可在工业计算机上运行，为扩展系统功能带来极大方便，而且可以大大缩短开发时间。Windows系统所具有的良好用户界面也更符合用户的使用习惯，且参数设置简便直观，用户较易掌握系统使用方法。在本发明的一种实施例中，检测系统还包括用于向极片进行质量标示的质量标示装置，例如图2所示的贴胶机构。在图2的示例中，贴胶机构由专用控制器控制，如果发现极耳的切割不合格或是极片本身存在不良缺陷，不良缺陷例如包括极耳切割尺寸不合格，极耳上有涂料，极片上有金属露出，极片边缘有破损，极片宽度过窄等等，由工业计算机向专用控制器发送不良信号，专用控制器控制贴胶机构在极片上贴上不良标签，以备后续处理。本发明实施例的检测系统，其检测的主要过程包括1.启用前，首先调整数字摄像机的位置，镜头的光圈、焦距以及光源的位置，使之能够采集到清晰的图像。然后再设置极片的宽度、极耳的尺寸、摄像机视场等检测参数。2.运行时，专用控制器实时采集与驱动电机结合的编码器值，然后根据该值计算出极片行进的距离。每当极片行进的距离等于数字摄像机视场长度时(即前文所述的编码器增加的固定长度)，专用控制器通过串口向工业计算机发送采集启动信号。3.工业计算机收到采集启动信号后，向数字摄像机发送图像采集指令。4.数字摄像机收到图像采集指令后，采集一帧图像数据，然后向工业计算发送采集成功信号。5.工业计算机收到数字摄像机发出的采集成功信号后，通过IEEE 1394总线将图像数据传送至本机内存进行处理。6.工业计算机调用图像处理算法对图像数据进行分析，判断极耳切割的尺寸及位置是否在预先设定的范围内，并同时检测极片本身是否存在不良缺陷。如果极耳切割的尺寸及位置不在预先设定的范围内或者极片本身存在不良缺陷，则向专用控制器发送不合格信号。7.专用控制器收到工业计算机发来的不合格信号后，控制贴胶机构在极片上贴上不良标签。本发明实施例的检测系统的主要优点包括(1)检测速度快。0. 2秒内可以完成一幅电池极片图像的正反两面检测，提高了生产效率。相对的，如果采用人工检测，则需要花费较长时间。(2)检测精度高。人工肉眼测量产生的误差较大，而且长时间检测易产生疲劳，使得检测结果不稳定。不同检测人员对缺陷的主观判定有时会存在差异，使得检测结果不一致。而本方案用计算机对图像进行测量，不但精度高而且稳定，检测结果具有高度一致性。(3)运行时间长。检测系统可以M小时不间断运行，提高了生产能力，节省了人力成本。(4)可以实现在线实时检测。目前的检测都是离线人工检测，不但多了一道工序， 而且人工检测过程中，会对电池极片造成损伤，增加损耗。而采用本系统可以实现电池极片的在线检测，减少人工过程的干扰，提高了生产效率。本发明主要应用在锂离子电池生产设备上，也可以应用于同类需要对产品的尺寸测量及表面缺陷进行检测的应用中。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电池极片的激光切割质量检测系统，其特征在于，包括用于采集电池极片的激光切割图像的图像采集装置，以及与所述图像采集装置相连的控制装置，所述控制装置用于控制所述图像采集装置进行图像采集，并对采集到的电池极片的激光切割图像进行图像处理，确定该电池极片的激光切割质量。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置包括摄像机和光源。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述摄像机为数字摄像机，所述光源为LED 光源。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述摄像机包括两个，所述两个摄像机分别采集电池极片的激光切割的正反两面图像。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置还包括光学反射棱镜，所述两个摄像机分别位于极片的水平方向和垂直方向，其中一者直接采集电池极片的激光切割的一面图像，另一者通过所述光学反射棱镜的反射间接采集电池极片的激光切割的另一面图像。
6.如权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述图像采集装置还包括用于去除图像采集时的背景干扰的背景板。
7.如权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元用于产生采集启动信号并传送给所述第二控制单元，所述第二控制单元根据所述采集启动信号控制所述图像采集装置进行图像采集，并对采集到的电池极片的激光切割图像进行图像处理，确定该电池极片的激光切割质量。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二控制单元为工业计算机。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括质量标示装置，所述控制装置还用于控制所述质量标示装置向极片进行质量标示。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述质量标示装置为贴胶机构。
全文摘要
本发明公开了一种电池极片的激光切割质量检测系统，包括用于采集电池极片的激光切割图像的图像采集装置，以及与所述图像采集装置相连的控制装置，所述控制装置用于控制所述图像采集装置进行图像采集，并对采集到的电池极片的激光切割图像进行图像处理，确定该电池极片的激光切割质量。本发明通过图像采集装置对电池极片的激光切割图像进行采集，由控制装置对采集到的图像进行图像处理，确定电池极片的激光切割质量，检测速度快、精度高。
文档编号G01R31/36GK102192909SQ20101012355
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者佟异, 王后方, 王立松 申请人:深圳市先阳软件技术有限公司