一种基于图像投影的锂电卷绕OverHang检测方法及系统与流程

本发明涉及锂电池，特别是涉及一种基于图像投影的锂电卷绕overhang检测方法及系统。

背景技术：

1、锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早提出并研究。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。

2、在当前的卷绕结构的锂电池的设计中，负极比正极在宽度和长度方向都要有面积余量，overhang指负极极片长度在宽度方向上多出正极极片之外的部分。在宽度方向的测量上由于负极极片和正极极片之间有隔膜，所以并不能直接测量负极极片超出正极极片的部分。锂电池的检测精度高、速度要求快。相关技术中，通常采用x-ray图像来计算电池的overhang，然而，该方式具有一定的局限性，计算复杂，精度不高，计算通用性较低，不满足锂电池的检测需求。

3、因此，如何提供一种基于图像投影的锂电卷绕overhang检测方法及系统，是目前有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于图像投影的锂电卷绕overhang检测方法及系统，本发明采用一种灰度投影的方式，将二维图像转化为一维的离散数组，再对一维离散数组进行分析，减少了数据量，时间开销大大减少。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种基于图像投影的锂电卷绕overhang检测方法，所述方法包括：

3、对待检测锂电池进行图像拍摄，确定待检测锂电池的原始图像；

4、提取所述原始图像的有效区域，其中，所述有效区域为所述待检测锂电池的overhang检测区域；

5、计算所述有效区域内图像的每一列的平均灰度值，构建一维离散数组a1；

6、对所述一维离散数组a1进行计算处理，得到一维离散数组a4，并根据所述一维离散数组a4确定负极极片边缘位置和隔膜边缘位置；

7、基于所述负极极片边缘位置和所述隔膜边缘位置标定负极标识位置和正极标识位置；

8、根据所述负极标识位置和所述正极标识位置计算所述待检测锂电池的overhang值。

9、进一步的，在计算所述有效区域内的图像的每一列的平均灰度值，构建一维离散数组a1时，包括：

10、根据下式计算所述一维离散数组a1：

11、；

12、其中，ri为有效区域内第i列最底端像素的行数，为有效区域内第i列最顶端像素的行数，gray为有效区域内像素点的灰度值，n为有效区域内第i列像素点的数量。

13、进一步的，在对所述一维离散数组a1进行计算处理，得到一维离散数组a4时，包括：

14、将所述一维离散数组a1的索引值作为x轴坐标值，将所述一维离散数组a1的元素值作为y轴坐标值，并基于最小二乘法进行多项式曲线拟合，得到一个连续函数；

15、计算所述连续函数的一阶导数与二阶导数；

16、根据所述二阶导数为0的点组合成一维离散数组a2，其中，所述一维离散数组a2表示连续函数中所有的凹函数与凸函数的交界处；

17、将所述一维离散数组a2依次代入到所述一阶导数中，计算对应的一阶导数值，并根据一阶导数值得到一维离散数组a3，其中，所述一维离散数组a3为所有疑似边缘对应的灰度变化的梯度值；

18、将所述一维离散数组a3与预设的判断阈值进行比较，提取所述一维离散数组a3中绝对值大于所述判断阈值的点，并得到一维离散数组a4，其中，所述一维离散数组a4为符合设定的梯度值的疑似边缘。

19、进一步的，在根据所述一维离散数组a4确定负极极片边缘位置和隔膜边缘位置时，包括：

20、将所述一维离散数组a4中的最大值作为所述负极极片边缘位置；

21、将所述一维离散数组a4中的最小值作为所述隔膜边缘位置。

22、进一步的，在根据所述负极标识位置和所述正极标识位置计算所述待检测锂电池的overhang值时，包括：

23、计算负极极片相对于所述负极标识位置的第一距离d1；

24、计算正极极片相对于所述正极标识位置的第一距离d2；

25、根据所述第一距离d1和所述第一距离d2计算所述待检测锂电池的overhang值；其中，

26、根据下式计算所述待检测锂电池的overhang值：

27、overhang=d2×（p1）-d1×（p2）；

28、其中，overhang为待检测锂电池的overhang值，p1为正极相机的分辨率，p2为负极相机的分辨率。

29、为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于图像投影的锂电卷绕overhang检测系统，所述系统包括：

30、拍摄模块，用于对待检测锂电池进行图像拍摄，确定待检测锂电池的原始图像；

31、提取模块，用于提取所述原始图像的有效区域，其中，所述有效区域为所述待检测锂电池的overhang检测区域；

32、构建模块，用于计算所述有效区域内图像的每一列的平均灰度值，构建一维离散数组a1；

33、确定模块，用于对所述一维离散数组a1进行计算处理，得到一维离散数组a4，并根据所述一维离散数组a4确定负极极片边缘位置和隔膜边缘位置；

34、标定模块，用于基于所述负极极片边缘位置和所述隔膜边缘位置标定负极标识位置和正极标识位置；

35、计算模块，用于根据所述负极标识位置和所述正极标识位置计算所述待检测锂电池的overhang值。

36、进一步的，所述构建模块具体用于：

37、所述构建模块用于根据下式计算所述一维离散数组a1：

38、；

39、其中，ri为有效区域内第i列最底端像素的行数，为有效区域内第i列最顶端像素的行数，gray为有效区域内像素点的灰度值，n为有效区域内第i列像素点的数量。

40、进一步的，所述确定模块具体用于：

41、所述确定模块用于将所述一维离散数组a1的索引值作为x轴坐标值，将所述一维离散数组a1的元素值作为y轴坐标值，并基于最小二乘法进行多项式曲线拟合，得到一个连续函数；

42、所述确定模块用于计算所述连续函数的一阶导数与二阶导数；

43、所述确定模块用于根据所述二阶导数为0的点组合成一维离散数组a2，其中，所述一维离散数组a2表示连续函数中所有的凹函数与凸函数的交界处；

44、所述确定模块用于将所述一维离散数组a2依次代入到所述一阶导数中，计算对应的一阶导数值，并根据一阶导数值得到一维离散数组a3，其中，所述一维离散数组a3为所有疑似边缘对应的灰度变化的梯度值；

45、所述确定模块用于将所述一维离散数组a3与预设的判断阈值进行比较，提取所述一维离散数组a3中绝对值大于所述判断阈值的点，并得到一维离散数组a4，其中，所述一维离散数组a4为符合设定的梯度值的疑似边缘。

46、进一步的，所述确定模块具体用于：

47、所述确定模块用于将所述一维离散数组a4中的最大值作为所述负极极片边缘位置；

48、所述确定模块用于将所述一维离散数组a4中的最小值作为所述隔膜边缘位置。

49、进一步的，所述计算模块具体用于：

50、所述计算模块用于计算负极极片相对于所述负极标识位置的第一距离d1；

51、所述计算模块用于计算正极极片相对于所述正极标识位置的第一距离d2；

52、所述计算模块用于根据所述第一距离d1和所述第一距离d2计算所述待检测锂电池的overhang值；其中，

53、所述计算模块用于根据下式计算所述待检测锂电池的overhang值：

54、overhang=d2×（p1）-d1×（p2）；

55、其中，overhang为待检测锂电池的overhang值，p1为正极相机的分辨率，p2为负极相机的分辨率。

56、本发明提供了一种基于图像投影的锂电卷绕overhang检测方法及系统，相较现有技术，具有以下有益效果：

57、本发明公开了一种基于图像投影的锂电卷绕overhang检测方法及系统，该方法包括：对待检测锂电池进行图像拍摄，确定待检测锂电池的原始图像；提取原始图像的有效区域，计算有效区域内图像的每一列的平均灰度值，构建一维离散数组a1；对一维离散数组a1进行计算处理，得到一维离散数组a4，并根据一维离散数组a4确定负极极片边缘位置和隔膜边缘位置；基于负极极片边缘位置和隔膜边缘位置标定负极标识位置和正极标识位置；根据负极标识位置和正极标识位置计算待检测锂电池的overhang值，本发明将二维图像转化为一维离散数组，再对一维离散数组进行分析，减少了检测数据量和检测时间，提高了锂电池overhang的检测精准度，提高锂电池使用性能。