本发明涉及一种隔膜检测装置与方法，特别是涉及一种适于锂电池隔膜综合测试装置和方法。
背景技术：
隔膜材料是锂电产业链技术门槛较高的环节，是锂电池的结构中关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。对于锂电池隔膜，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料。
锂离子电池隔膜产品有聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）以及pe和pp的复合膜等。一些新型的隔膜材料如聚酰亚胺、纳米纤维、芳纶薄膜和纤维素膜也开始进入市场，由于这些隔膜材料的制备难度比较大，而且在大的穿刺强度或高温条件下存在不符合要求的情况。现有技术中对于隔膜的检测常采用通过测量隔膜厚度的方法，测量厚度的方法常采用光学方法，即通过照射隔膜，采集透过隔膜的光通过图像处理的方式来检测出隔膜是否有缺陷。但是这种方式测量的膜厚误差较大，也不能准确反映隔膜的高温或穿刺强度等特性。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种锂电池隔膜综合测试装置。该锂电池隔膜综合测试装置可用于检测锂电子隔膜的孔隙率、厚度均匀性、透气度、混合穿刺、拉伸伸长率、离子电导率等性能。
本发明提供的锂电池隔膜综合测试装置，包括：第一面光源、第一光电探测器、第二面光源、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器组成的图像获取模块，透气测试单元、上加热单元、下加热单元、上电极、下电极组成的多功能测试模块，拉伸测试单元，输入压辊，输出压辊。
所述图像获取模块进一步包括第一图像获取单元和第二图像获取单元；所述第一图像获取单元由第一面光源、第一光电探测器和第三光电探测器组成；所述第二图像获取单元由第二面光源、第二光电探测器和第四光电探测器组成。所述第一图像获取单元采集未进行多功能测试之前的锂电池隔膜图像信息；所述锂电池隔膜由输入压辊和输出压辊滚动传送，位于第一面光源和第一光电探测器之间，第三光电探测器与第一面光源位于锂电池隔膜的同一侧；所述第二图像获取单元位于多功能测试模块之后，用于采集多功能测试之后的锂电池隔膜2的图像信息，同样的，所述锂电池隔膜位于第二面光源和第二光电探测器之间，第四光电探测器与第二面光源位于锂电池隔膜的同一侧。所述第三光电探测器和第四光电探测器的作用一样，都会将采集到的数据经过数据处理送往工控机，用于作为第一光电探测器和第二光电探测器采集到的数据的对照组，由于面光源在长时间工作后其亮度会发生变化，使得透过锂电池隔膜的光强也会发生变化，可以参考第三光电探测器和第四光电探测器的采集图像。
所述多功能测试模块集成在上下两个压块中，锂电池隔膜位于两个压块中间，两个压块由两个气缸驱动，所述透气测试单元包括直线电机、推杆、空腔，所述空腔位于上面的压块中，在进行透气测试时，上下两个压块会同时挤压锂电池隔膜，空腔直接与锂电池隔膜连接，采用所述直线电机驱动推杆压迫空腔，使得空腔中的气体向下排出，而锂电池隔膜则阻止空腔中的气体排出；这样就可以根据直线电机向下运动的距离和时间就可以计算得出锂电池隔膜的透气量与透气率。
所述上加热单元、下加热单元用于温度测试，其分别位于上下两个压块中，当两个压块挤压锂电池隔膜时，所述两个加热单元对锂电池隔膜进行加热，可以进行单独的一个单元加热也可以同时加热。
所述上电极、下电极用于混合穿刺测试，其中，上电极位于上压块内，下电极位于下压块内，在所述两个电极两端加载电位差为u的穿刺电压，同时测量上电极上的电流大小。
所述多功能测试模块中对于透气、温度和穿刺的测试可以分步进行，也可以同时进行。所述上压块和下压块靠近锂电池隔膜的那一面是粗糙的表面。所述透气测试单元的空腔是贯穿上压块，呈圆柱型；所述温度测试单元包括加热丝，所述加热丝位于上、下压块的外面，与位于上、下压块中的导热硅脂相连接，上下压块中形成立方体形状的腔体，该腔体覆盖一层导热硅胶，该导热硅胶可用于包裹导热硅脂，并且用于与锂电池隔膜接触。
所述拉伸测试单元包括拉伸夹块和两个不同方向用力的拉伸拉杆，拉伸夹块包括左拉伸夹块和右拉伸模块两个对称夹块，用于上下方向夹持锂电池隔膜，并且在拉伸夹块夹紧锂电池隔膜后，拉伸拉杆则左右用力拉伸锂电池隔膜。拉伸夹块由电磁铁驱动，拉伸拉杆步进电机驱动，并且所述拉伸拉杆上具有拉力传感器，能够感测拉伸拉杆上受到的拉力。
所述拉伸测试单元优选放置于第二面光源和第二光电探测器之间，拉伸测试单元只占据图像获取模块的一部分，这样设置方便检测锂电池隔膜在拉伸状态下的图像变化情况，在进行拉伸检测时通过对照拉伸前后图像变化，以方便检测出锂电池隔膜的厚度变化以及可能出现的破孔等缺陷。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的侧视结构示意图。
附图标记说明
1、输入压辊；2、锂电池隔膜；3、第一面光源；4、第一光电探测器；5、透气测试单元；6-1、上加热单元；6-2、下加热单元；7-1、上电极；7-2、下电极；8、第二面光源；9、第二光电探测器；10、拉伸测试单元；11、输出压辊；12、第三光电探测器；13、第四光电探测器。
具体实施方式
实施例1
本发明提供的锂电池隔膜综合测试装置，如图1所示，包括：第一面光源3、第一光电探测器4、第二面光源8、第二光电探测器9、第三光电探测器12和第四光电探测器13组成的图像获取模块，透气测试单元5、上加热单元6-1、下加热单元6-2、上电极7-1、下电极7-2组成的多功能测试模块，拉伸测试单元10，输入压辊1，输出压辊11。
所述图像获取模块进一步包括第一图像获取单元和第二图像获取单元；所述第一图像获取单元由第一面光源3、第一光电探测器4和第三光电探测器12组成；所述第二图像获取单元由第二面光源8、第二光电探测器9和第四光电探测器13组成。所述第一图像获取单元采集未进行多功能测试之前的锂电池隔膜图像信息；所述锂电池隔膜2由输入压辊1和输出压辊11滚动传送，位于第一面光源3和第一光电探测器4之间，第三光电探测器12与第一面光源3位于锂电池隔膜2的同一侧；所述第二图像获取单元位于多功能测试模块之后，用于采集多功能测试之后的锂电池隔膜2的图像信息，同样的，所述锂电池隔膜2位于第二面光源8和第二光电探测器9之间，第四光电探测器13与第二面光源8位于锂电池隔膜2的同一侧。所述第三光电探测器12和第四光电探测器13的作用一样，都会将采集到的数据经过数据处理送往工控机，用于作为第一光电探测器4和第二光电探测器9采集到的数据的对照组，由于面光源在长时间工作后其亮度会发生变化，使得透过锂电池隔膜2的光强也会发生变化，可以参考第三光电探测器12和第四光电探测器13的采集图像。
所述多功能测试模块集成在上下两个压块中，锂电池隔膜2位于两个压块中间，两个压块由两个气缸驱动，所述透气测试单元5包括直线电机、推杆、空腔，所述空腔位于上面的压块中，在进行透气测试时，上下两个压块会同时挤压锂电池隔膜，空腔直接与锂电池隔膜连接，采用所述直线电机驱动推杆压迫空腔，使得空腔中的气体向下排出，而锂电池隔膜则阻止空腔中的气体排出；这样就可以根据直线电机向下运动的距离和时间就可以计算得出锂电池隔膜的透气量与透气率。
所述上加热单元6-1、下加热单元6-2用于温度测试，其分别位于上下两个压块中，当两个压块挤压锂电池隔膜2时，所述两个加热单元对锂电池隔膜进行加热，可以进行单独的一个单元加热也可以同时加热。
所述上电极7-1、下电极7-2用于混合穿刺测试，其中，上电极7-1位于上压块内，下电极7-2位于下压块内，在所述两个电极两端加载电位差为u的穿刺电压，同时测量上电极4-1上的电流大小。
所述多功能测试模块中对于透气、温度和穿刺的测试可以分步进行，也可以同时进行。所述上压块和下压块靠近锂电池隔膜的那一面是粗糙的表面。所述透气测试单元的空腔是贯穿上压块，呈圆柱型；所述温度测试单元包括加热丝，所述加热丝位于上、下压块的外面，与位于上、下压块中的导热硅脂相连接，上下压块中形成立方体形状的腔体，该腔体覆盖一层导热硅胶，该导热硅胶可用于包裹导热硅脂，并且用于与锂电池隔膜2接触。
所述拉伸测试单元10包括拉伸夹块和两个不同方向用力的拉伸拉杆，拉伸夹块包括左拉伸夹块和右拉伸模块两个对称夹块，用于上下方向夹持锂电池隔膜2，并且在拉伸夹块夹紧锂电池隔膜2后，拉伸拉杆则左右用力拉伸锂电池隔膜2。拉伸夹块由电磁铁驱动，拉伸拉杆步进电机驱动，并且所述拉伸拉杆上具有拉力传感器，能够感测拉伸拉杆上受到的拉力。
所述拉伸测试单元10优选放置于第二面光源8和第二光电探测器9之间，如图1所示，拉伸测试单元10只占据图像获取模块的一部分，这样设置方便检测锂电池隔膜2在拉伸状态下的图像变化情况，在进行拉伸检测时通过对照拉伸前后图像变化，以方便检测出锂电池隔膜的厚度变化以及可能出现的破孔等缺陷。
实施例2
本发明还提供一种隔膜综合测试方法：
步骤1、锂电池隔膜2由输入压辊1和输出压辊11固定并拉直，进行各个测试单元初始化；
步骤2、工控机控制采集第一图像获取单元中的图像数据，并采用图像处理算法进行处理，保存得到的锂电池隔膜2的厚度和孔隙率；
步骤3、工控机驱动输入压辊1和输出压辊11转动，锂电池隔膜2向前运动固定距离，使得第一图像获取单元获取的图像段运动到多功能测试模块，然后，工控机控制气缸向下运动，上下压块挤紧锂电池隔膜2,然后工控机控制直线电机驱动推杆压迫空腔，记录推杆推入的气体量；
步骤4、工控机控制上加热单元6-1、下加热单元6-2同时加热，达到预设温度时停止加热；同时，工控机控制上电极7-1、下电极7-2施加电压差为u的电压，并记录流过上电极7-1中的电流大小；
步骤5、工控机控制气缸使得上下压块向上或向下运动，输入压辊1与输出压辊11继续转动，锂电池隔膜2向前运动固定距离，使得多功能测试模块测试过的锂电池隔膜段运动到第二图像获取单元，采集第二图像获取单元中的图像数据并采用图像处理算法进行处理，根据第二图像数据得到的厚度与孔隙率与第一图像数据得到的锂电池隔膜2的厚度与孔隙率进行比较。
步骤6、拉伸单元进行拉伸测试，并将拉伸后的锂电池隔膜2的图像数据进行图像处理算法处理，并与进行拉伸测试前的基于第二图像数据的锂电池隔膜2的厚度与孔隙率进行比较。
步骤7、工控机控制输入压辊1与输出压辊11继续转动，以进行下一段锂电池隔膜2的测试。
所述步骤1中的各个测试单元初始化包括图像获取模块的光强度调节、气缸驱动初始化，直线电机初始化。
所述步骤5和步骤6中的图像处理算法具体包括以下步骤：
步骤a、图像预处理流程：依次为读取图片、灰度变换、高斯滤波、边缘检测；
步骤b、图像矢量化：依次为轮廓跟踪、绘制矢量图、二值化处理得到二值化图像；
步骤c、根据绘制的矢量图中的尺寸数据计算锂电池隔膜的厚度和孔隙率。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。