锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统及其使用方法，包括第一LED光源，第二LED光源，第三LED光源与第四LED光源；光源均以设定角度照射极片同一片区域；第一LED光源和第三LED光源产生的反射光进入线阵相机镜头的主光轴以形成明场环境，余下光源照明形成暗场环境；预设切换明场、暗场两种照明环境的组合模式；在预设组合模式被完整执行一次的时间内，线阵相机采集极片表面的图像。本发明充分利用两种照明环境来识别不同的缺陷，全面且准确的完成极片表面的缺陷检测。
【专利说明】
锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统及其使用方法
技术领域
[0001]本发明公开涉及锂电池极片的缺陷检测，尤其涉及锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统。
技术背景
[0002]电极极片是锂电池中重要部件。在极片涂布工艺中，任何一个环节都有可能导致极片表面出现漏箔、气泡等缺陷，这会产生自放电高、容量衰减、存储时间短等质量问题。
[0003]目前，生产厂家大部分采用人工检测，这种检测方法由于依靠肉眼识别，检测人员易受到视觉疲劳等主观因素影响，会出现漏检和误检的失误，因此检测精度粗略，效率低。此外，一些基于机器视觉的锂电池极片检测技术，用于检测分切后的极片，并将检测完的极片进行合格与不合格的分拣处理。但此类检测装置结构复杂，检测过程繁琐，工作量大，并且在上料，下料过程中容易对极片造成二次损伤。因此，如何全面且准确的采集极片表面图像，实现自动检测技术，以提高锂电池质量，是值得关注的课题。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服现有缺陷，目的是提供锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:上采集检测装置，置于被测极片上表面上方，包括第一 LED光源、第二 LED光源和第一线阵相机;所述第一 LED光源，相对于被测极片上平面的法线倾斜角度为20°?40°，其光线经所述被测极片上表面反射，反射光进入所述成像系统的第一线阵相机镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第一线阵相机，调节镜头正好接收第一 LED光源的反射光;所述第二 LED光源，与第一线阵相机均处于所述被测极片上方;为形成暗场环境，所述第二LED光源相对于极片上平面的法线倾斜角度为50°?70° ;
[0006]下采集检测装置，置于被测极片下表面下方，包括第三LED光源、第四LED光源和第二线阵相机，所述第三LED光源，相对于被测极片下平面的法线倾斜角度为20°?40°，其光线经所述被测极片下表面反射，反射光进入所述成像系统的第二线阵相机镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第二线阵相机，调节镜头正好接收第三LED光源的反射光;所述第四LED光源，与第二线阵相机均处于所述被测极片下方;为形成暗场环境，所述第四LED光源相对于极片下平面的法线倾斜角度为50°?70°。
[0007]进一步的，所述上采集检测装置和所述下采集检测装置的光源在所述被测极片表面打光的区域重合，用于对极片上、下表面同一区域，同一时间进行实时同步识别与采集，利于检测孔洞。
[0008]进一步的，所述成像系统包括第一模式和第二模式;其中，
[0009]所述第一模式包括:第一 LED光源和第三LED光源同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片上、下表面均处于明场，用于检测气泡，颗粒，翘边等缺陷；
[0010]所述第二模式包括:第二 LED光源和第四LED光源同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片上、下表面均处于暗场，用于检测裂纹，砂眼，划痕等缺陷。
[0011 ]进一步的，所述第一线阵相机和所述第二线阵相机，用于在任一所述模式下，对被测极片进行固定视场成像采集，随着被测极片前进，所述第一线阵相机和所述第二线阵相机的固定视场与所述被测极片发生相对移动，以此进行固定视场的成像扫描。
[0012]进一步的，所述成像系统包括适应极片在生产线上的传输速度的角位移传感装置，所述角位移传感装置用于感应极片前进速度。
[0013]进一步的，所述第一LED光源，相对于被测极片上平面的法线倾斜角度为30°;所述第二LED光源相对于极片上平面的法线倾斜角度为60° ;所述第三LED光源，相对于被测极片下平面的法线倾斜角度为30° ;所述第四LED光源相对于极片下平面的法线倾斜角度为60°。
[0014]锂电池极片表面缺陷检测的成像系统的使用方法，是根据缺陷的成像特点，采用明场拍照和暗场拍照交替检测极片，所述第一模式和所述第二模式组合为预设组合模式，所述被测极片在预设的位置每前进一个视场宽度便触发一次所述预设组合模式，在所述预设组合模式中第一模式发生后进行拍照，在该模式结束前完成拍照，在所述预设组合模式中第二模式发生后再进行相同方式的拍照，在该模式结束前完成拍照;所述预设组合模式不断执行直至所述被测极片检测完。
[0015]进一步的，完成一次所述预设组合模式的时间小于所述被测极片在成像中移动一行像素的时间。
[0016]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
[0017]—是检测精度提高，预设切换明场、暗场两种照明环境，并与线阵相机配合，获得两种照明环境下的极片全表面成像，能全面且准确的判断极片表面的缺陷；
[0018]二是数据采集效率高，把传统的目测改为自动采集，节约了检测时间，提高了检测效率；
[0019]三是操作简单，只需接通电源，便能自行检测，无需人工参与，自动化程度高。
【附图说明】
[0020]图1是根据示例性实施例示出的锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统。
[0021 ] 图中:1、第一LED光源，2、第一线阵相机，3、第二LED光源，4、极片，5、第三LED光源，
6、第二线阵相机，7、第四LED光源。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体的实施例对本发明的锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统做进一步介绍。
[0023]实施例1:如图1所示为锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统，由图可知，该成像系统包括上采集检测装置，置于被测极片上表面上方，包括第一 LED光源1、第二 LED光源3和第一线阵相机2;所述第一LED光源I，相对于被测极片上平面的法线倾斜角度为20°，其光线经所述被测极片4上表面反射，反射光进入所述成像系统的第一线阵相机镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第一线阵相机2，调节镜头正好接收第一 LED光源的反射光;所述第二LED光源3与第一线阵相机2均处于所述被测极片上方;为形成暗场环境，所述第二 LED光源3相对于极片上平面的法线倾斜角度为70° ;
[0024]下采集检测装置，置于被测极片下表面下方，包括第三LED光源5、第四LED光源7和第二线阵相机6，所述第三LED光源5，相对于被测极片下平面的法线倾斜角度为20°，其光线经所述被测极片4下表面反射，反射光进入所述成像系统的第二线阵相机6镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第二线阵相机6，调节镜头正好接收第三LED光源5的反射光;所述第四LED光源7，与第二线阵相机6均处于所述被测极片下方;为形成暗场环境，所述第四LED光源7相对于极片下平面的法线倾斜角度为70°。
[0025]所述上采集检测装置和所述下采集检测装置的光源在所述被测极片4表面打光的区域重合，用于对极片4上、下表面同一区域，同一时间进行实时同步识别与采集，利于检测孔洞。
[0026]所述第一LED光源I，第二LED光源3，第三LED光源5及第四LED光源7，均是由若干LED单元构成，由于打光区域相同，故其LED单元的排列顺序相同，打光的区域也相同。每个LED单元由一个高速开关与LED灯泡组串联，通过高速开关完成对LED灯泡组高速的通断电，以此获得LED灯的高速闪烁。
[0027]不同模式下的明暗场长度，与LED灯珠的发散角以及检查所需的极片宽度有紧密关系。实际应用中须根据极片所需要检测的缺陷大小选择适合的LED灯珠和光学配件。
[0028]通过上述设置可以实现所述第一模式和第二模式;其中，
[0029]所述第一模式包括:第一 LED光源I和第三LED光源5同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片4上、下表面均处于明场，用于检测气泡，颗粒，翘边等缺陷；
[0030]所述第二模式包括:第二 LED光源3和第四LED光源7同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片4上、下表面均处于暗场，用于检测裂纹，砂眼，划痕等缺陷。
[0031 ]所述第一线阵相机2和所述第二线阵相机6，用于在任一所述模式下，对被测极片4进行固定视场成像采集，随着被测极片4前进，所述第一线阵相机2和所述第二线阵相机6的固定视场与所述被测极片4发生相对移动，以此进行固定视场的成像扫描。
[0032]所述成像系统包括适应极片在生产线上的传输速度的角位移传感装置，所述角位移传感装置用于感应极片前进速度。
[0033]根据缺陷的成像特点，采用明场拍照和暗场拍照交替检测极片，所述第一模式和所述第二模式组合为预设组合模式，所述被测极片在预设的位置每前进一个视场宽度便触发一次所述预设组合模式，在所述预设组合模式中第一模式发生后进行拍照，在该模式结束前完成拍照，在所述预设组合模式中第二模式发生后再进行相同方式的拍照，在该模式结束前完成拍照;所述预设组合模式不断执行直至所述被测极片4检测完;并且完成一次所述预设组合模式的时间小于所述被测极片4在成像中移动一行像素的时间。
[0034]实施例2:如图1所示为锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统，由图可知，该成像系统包括上采集检测装置，置于被测极片上表面上方，包括第一 LED光源1、第二 LED光源3和第一线阵相机2;所述第一LED光源I，相对于被测极片上平面的法线倾斜角度为30°，其光线经所述被测极片4上表面反射，反射光进入所述成像系统的第一线阵相机镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第一线阵相机2，调节镜头正好接收第一 LED光源的反射光;所述第二LED光源3与第一线阵相机2均处于所述被测极片上方;为形成暗场环境，所述第二 LED光源3相对于极片上平面的法线倾斜角度为60° ;
[0035]下采集检测装置，置于被测极片下表面下方，包括第三LED光源5、第四LED光源7和第二线阵相机6，所述第三LED光源5，相对于被测极片下平面的法线倾斜角度为30°，其光线经所述被测极片4下表面反射，反射光进入所述成像系统的第二线阵相机6镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第二线阵相机6，调节镜头正好接收第三LED光源5的反射光;所述第四LED光源7，与第二线阵相机6均处于所述被测极片下方;为形成暗场环境，所述第四LED光源7相对于极片下平面的法线倾斜角度为60°。
[0036]所述上采集检测装置和所述下采集检测装置的光源在所述被测极片4表面打光的区域重合，用于对极片4上、下表面同一区域，同一时间进行实时同步识别与采集，利于检测孔洞。
[0037]所述第一LED光源I，第二LED光源3，第三LED光源5及第四LED光源7，均是由若干LED单元构成，由于打光区域相同，故其LED单元的排列顺序相同，打光的区域也相同。每个LED单元由一个高速开关与LED灯泡组串联，通过高速开关完成对LED灯泡组高速的通断电，以此获得LED灯的高速闪烁。
[0038]不同模式下的明暗场长度，与LED灯珠的发散角以及检查所需的极片宽度有紧密关系。实际应用中须根据极片所需要检测的缺陷大小选择适合的LED灯珠和光学配件。
[0039]通过上述设置可以实现所述第一模式和第二模式;其中，
[0040]所述第一模式包括:第一 LED光源I和第三LED光源5同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片4上、下表面均处于明场，用于检测气泡，颗粒，翘边等缺陷；
[0041 ] 所述第二模式包括:第二 LED光源3和第四LED光源7同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片4上、下表面均处于暗场，用于检测裂纹，砂眼，划痕等缺陷。
[0042]所述第一线阵相机2和所述第二线阵相机6，用于在任一所述模式下，对被测极片4进行固定视场成像采集，随着被测极片4前进，所述第一线阵相机2和所述第二线阵相机6的固定视场与所述被测极片4发生相对移动，以此进行固定视场的成像扫描。
[0043]所述成像系统包括适应极片在生产线上的传输速度的角位移传感装置，所述角位移传感装置用于感应极片前进速度。
[0044]根据缺陷的成像特点，采用明场拍照和暗场拍照交替检测极片，所述第一模式和所述第二模式组合为预设组合模式，所述被测极片在预设的位置每前进一个视场宽度便触发一次所述预设组合模式，在所述预设组合模式中第一模式发生后进行拍照，在该模式结束前完成拍照，在所述预设组合模式中第二模式发生后再进行相同方式的拍照，在该模式结束前完成拍照;所述预设组合模式不断执行直至所述被测极片4检测完;并且完成一次所述预设组合模式的时间小于所述被测极片4在成像中移动一行像素的时间。
[0045]实施例3:如图1所示为锂电池极片表面缺陷检测装置的成像系统，由图可知，该成像系统包括上采集检测装置，置于被测极片上表面上方，包括第一 LED光源1、第二 LED光源3和第一线阵相机2;所述第一LED光源I，相对于被测极片上平面的法线倾斜角度为40°，其光线经所述被测极片4上表面反射，反射光进入所述成像系统的第一线阵相机镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第一线阵相机2，调节镜头正好接收第一 LED光源的反射光;所述第二LED光源3与第一线阵相机2均处于所述被测极片上方:为形成暗场环境，所述第二 LED光源3相对于极片上平面的法线倾斜角度为50° ;
[0046]下采集检测装置，置于被测极片下表面下方，包括第三LED光源5、第四LED光源7和第二线阵相机6，所述第三LED光源5，相对于被测极片下平面的法线倾斜角度为40°，其光线经所述被测极片4下表面反射，反射光进入所述成像系统的第二线阵相机6镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第二线阵相机6，调节镜头正好接收第三LED光源5的反射光;所述第四LED光源7，与第二线阵相机6均处于所述被测极片下方;为形成暗场环境，所述第四LED光源7相对于极片下平面的法线倾斜角度为50°。
[0047]所述上采集检测装置和所述下采集检测装置的光源在所述被测极片4表面打光的区域重合，用于对极片4上、下表面同一区域，同一时间进行实时同步识别与采集，利于检测孔洞。
[0048]所述第一LED光源I，第二LED光源3，第三LED光源5及第四LED光源7，均是由若干LED单元构成，由于打光区域相同，故其LED单元的排列顺序相同，打光的区域也相同。每个LED单元由一个高速开关与LED灯泡组串联，通过高速开关完成对LED灯泡组高速的通断电，以此获得LED灯的高速闪烁。
[0049]不同模式下的明暗场长度，与LED灯珠的发散角以及检查所需的极片宽度有紧密关系。实际应用中须根据极片所需要检测的缺陷大小选择适合的LED灯珠和光学配件。
[0050]通过上述设置可以实现所述第一模式和第二模式;其中，
[0051 ] 所述第一模式包括:第一 LED光源I和第三LED光源5同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片4上、下表面均处于明场，用于检测气泡，颗粒，翘边等缺陷；
[0052]所述第二模式包括:第二 LED光源3和第四LED光源7同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片4上、下表面均处于暗场，用于检测裂纹，砂眼，划痕等缺陷。
[0053]所述第一线阵相机2和所述第二线阵相机6，用于在任一所述模式下，对被测极片4进行固定视场成像采集，随着被测极片4前进，所述第一线阵相机2和所述第二线阵相机6的固定视场与所述被测极片4发生相对移动，以此进行固定视场的成像扫描。
[0054]所述成像系统包括适应极片在生产线上的传输速度的角位移传感装置，所述角位移传感装置用于感应极片前进速度。
[0055]根据缺陷的成像特点，采用明场拍照和暗场拍照交替检测极片，所述第一模式和所述第二模式组合为预设组合模式，所述被测极片在预设的位置每前进一个视场宽度便触发一次所述预设组合模式，在所述预设组合模式中第一模式发生后进行拍照，在该模式结束前完成拍照，在所述预设组合模式中第二模式发生后再进行相同方式的拍照，在该模式结束前完成拍照;所述预设组合模式不断执行直至所述被测极片4检测完;并且完成一次所述预设组合模式的时间小于所述被测极片4在成像中移动一行像素的时间。
[0056]以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求来确定其技术性范围。
【主权项】
1.锂电池极片表面缺陷检测的成像系统，其特征在于，包括: 上采集检测装置，置于被测极片上表面上方，包括第一 LED光源、第二 LED光源和第一线阵相机:所述第一LED光源，相对于被测极片上平面的法线倾斜角度为20°?40°，其光线经所述被测极片上表面反射，反射光进入所述成像系统的第一线阵相机镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第一线阵相机，调节镜头正好接收第一 LED光源的反射光;所述第二 LED光源，与第一线阵相机均处于所述被测极片上方;为形成暗场环境，所述第二 LED光源相对于极片上平面的法线倾斜角度为50°?70° ; 下采集检测装置，置于被测极片下表面下方，包括第三LED光源、第四LED光源和第二线阵相机，所述第三LED光源，相对于被测极片下平面的法线倾斜角度为20°?40°，其光线经所述被测极片下表面反射，反射光进入所述成像系统的第二线阵相机镜头的主光轴，以形成明场环境;所述第二线阵相机，调节镜头正好接收第三LED光源的反射光;所述第四LED光源，与第二线阵相机均处于所述被测极片下方;为形成暗场环境，所述第四LED光源相对于极片下平面的法线倾斜角度为50°?70°。2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于:所述上采集检测装置和所述下采集检测装置的光源在所述被测极片表面打光的区域重合，用于对极片上、下表面同一区域，同一时间进行实时同步识别与采集，利于检测孔洞。3.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于:所述成像系统包括第一模式和第二模式;其中，所述第一模式包括:第一 LED光源和第三LED光源同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片上、下表面均处于明场，用于检测气泡，颗粒，翘边等缺陷；所述第二模式包括:第二 LED光源和第四LED光源同时打光，其余光源无打光，此时所述被测极片上、下表面均处于暗场，用于检测裂纹，砂眼，划痕等缺陷。4.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于:所述第一线阵相机和所述第二线阵相机，用于在任一所述模式下，对被测极片进行固定视场成像采集，随着被测极片前进，所述第一线阵相机和所述第二线阵相机的固定视场与所述被测极片发生相对移动，以此进行固定视场的成像扫描。5.根据权利要求4所述的成像系统，其特征在于:所述成像系统包括适应极片在生产线上的传输速度的角位移传感装置，所述角位移传感装置用于感应极片前进速度。6.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于:所述第一LED光源，相对于被测极片上平面的法线倾斜角度为30° ;所述第二LED光源相对于极片上平面的法线倾斜角度为60° ;所述第三LED光源，相对于被测极片下平面的法线倾斜角度为30°;所述第四LED光源相对于极片下平面的法线倾斜角度为60°。7.—种如权利要求1所述的锂电池极片表面缺陷检测的成像系统的使用方法，其特征在于:根据缺陷的成像特点，采用明场拍照和暗场拍照交替检测极片，将所述第一模式和所述第二模式组合为预设组合模式，所述被测极片在预设的位置每前进一个视场宽度便触发一次所述预设组合模式，在所述预设组合模式中第一模式发生后进行拍照，在该模式结束前完成拍照，在所述预设组合模式中第二模式发生后再进行相同方式的拍照，在该模式结束前完成拍照;所述预设组合模式不断执行直至所述被测极片检测完。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:完成一次所述预设组合模式的时间小于所述被测极片在成像中移动一行像素的时间。
【文档编号】G01N21/95GK106093068SQ201610649775
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月10日 公开号201610649775.0, CN 106093068 A, CN 106093068A, CN 201610649775, CN-A-106093068, CN106093068 A, CN106093068A, CN201610649775, CN201610649775.0
【发明人】刘钊, 杨雅伦, 杨柏, 王兴东, 刘源泂, 刘怀广, 曾镛, 周三春
【申请人】武汉科技大学