本发明涉及计量校准，具体为一种电极片质量的多工位视觉计量校准系统及方法。

背景技术：

1、电极片生产线的自动化程度不断提升，成品电极片的几何尺寸、涂布一致性及缺陷分布质量逐渐成为影响电池性能、安全性与寿命的关键因素；现有电极片校准系统通常依赖单工位视觉检测模块，通过对电极片轮廓、涂布边界与缺陷区域进行局部测量，实现对部分质量指标的在线评估；然而，该类系统普遍存在成像视角受限、单工位测量误差难以消除以及跨工位数据无法统一对齐的问题，使得电极片宽度测量、涂布位置校准及缺陷坐标标定往往具有累积偏差，无法满足新一代电池产线对高精度、多维度质量追踪的需求；

2、现有系统无法对多个视觉工位获取的图像进行空间映射融合，导致轮廓特征、涂布边界与缺陷信息在合成后的全局图中出现错位，影响质量判定的准确性；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种电极片质量的多工位视觉计量校准系统及方法。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种电极片质量的多工位视觉计量校准系统及方法，包括：

3、s1、获取标定图像，建立各工位的空间参考坐标，构建工位映射矩阵；

4、s2、对标定图像执行反畸变重建、光照补偿与噪声抑制，获得质量检测图像；

5、s3、基于质量检测图像识别电极片外轮廓、涂布区域、对位标记及缺陷区域，采用形状分析、边界跟踪、模板匹配和连通域细化提取结构特征，获得工位特征向量集；

6、s4、依据工位间的映射关系，将工位特征向量集统一转换至同一基准坐标下，进行空间对齐，获得几何与缺陷特征集；

7、s5、对质量指标执行权重融合，生成综合质量评分；依据预设质量规则完成等级判定，输出对应的质量标签。

8、对质量检测工位的标定，包括：在质量检测工位的工业相机前方设置视觉标定靶，采集mn幅标定图像；基于平面单应性的成像几何标定算法对标定图像进行角点提取与畸变参数拟合，求解出每个工业相机的焦距、主点位置、径向畸变与切向畸变系数，并基于标定靶在生产线固定基准位置上的空间位姿确定各工位坐标系的三维坐标原点及空间朝向；进一步通过最小二乘优化方法计算任意工位坐标系相对于统一坐标系的旋转矩阵与平移向量，并将旋转矩阵和平移向量组合形成工位映射矩阵。

9、对标定图像的预处理包括：对标定图像执行相机标定参数的反畸变重建；根据照明组件的光照分布特性采用自适应光照补偿算法对图像亮度进行分区均衡；利用高斯滤波进行噪声抑制，并在边缘区域应用基于sobel算子梯度增强算法以强化电极片轮廓与涂布边界，得到质量检测图像。

10、对质量检测图像进行特征提取与位置姿态估计，包括：

11、s311、基于全局阈值分割与自适应局部阈值分割组合方式提取电极片外轮廓，并利用最小外接矩形算法拟合轮廓主方向；

12、s312、对涂布区域，通过基于灰度梯度跳变的多尺度边界跟踪算法获取涂布上下边缘线；

13、s313、对对位标记区域，采用模板匹配与亚像素级角点定位的方式获得对位标记中心点坐标；

14、s314、对疑似缺陷区域则使用连通域分析结合形态学细化算法识别局部异常区域；

15、s315、依据对位标记中心点位置与外轮廓主方向之间的相对空间几何关系，计算电极片在该工位坐标系中的平移矢量与旋转角度，形成位置姿态参数，将所述涂布上下边缘线、对位标记中心点坐标、局部异常区域及位置姿态参数组合为工位特征向量集。

16、利用最小外接矩形算法拟合电极片轮廓主方向，包括：

17、对经预处理图像中提取得到的电极片轮廓边界执行轮廓点集重采样；对重采样轮廓点集进行主成分协方差分析，计算点集的主轴与次轴方向，以主轴方向作为最小外接矩形候选方向；

18、在多个候选方向中，以轮廓点集投影长度与宽度乘积最小的方向确定最终矩形姿态；将该矩形的长边方向作为轮廓主方向角。

19、对疑似缺陷区域的识别进一步包括：

20、s321、对质量检测图像执行基于灰度差分的初始缺陷候选区域检测，得到二值化缺陷掩模mask；对所述mask应用八邻域连通域分析，依据连通像素数量、区域长宽比与区域紧致度对连通域进行筛选，剔除孤立噪点；

21、s322、在连通域上执行形态学细化操作，通过迭代骨架提取方式获得缺陷区域的中心线结构；

22、s323、计算面积、主轴长度、方向角及边缘粗糙度局部异常特征，并将满足预设异常特征判定规则的区域标记为疑似缺陷区域。

23、通过加权融合获得几何与缺陷特征集，包括：

24、s41、对每一个位置姿态参数进行四元数化处理；依据工位映射矩阵，将电极片轮廓边界、涂布区域边界及疑似缺陷区域的坐标执行齐次坐标变换，实现统一坐标系的三维空间映射；

25、s42、对来自多个工位的同类特征点采用基于邻域搜索的空间点云配准算法，对不同工位特征间的重叠区域执行迭代最近点对齐修正，对涂布边界与缺陷区域实施加权平均融合；

26、s43、以融合后的轮廓、涂布线及缺陷区域构建几何与缺陷特征集。

27、依据质量判定规则输出质量标签，包括：

28、对电极片轮廓点云执行最小二乘拟合的方式计算电极片成品宽度，并基于轮廓中心线与输送基准线之间的最短距离得到边缘偏移量；

29、对涂布区域边界，采用双侧涂布边界投影长度差与涂布中心线偏移量确定涂布宽度及涂布居中度；

30、对缺陷区域，通过在统一坐标系下对缺陷连通域执行最小外接矩形拟合与面积统计获得缺陷尺寸，并基于缺陷外接矩形中心点坐标计算缺陷位置，对整张电极片所有缺陷的数量密度、空间分布均匀性及分级比例进行统计，形成缺陷分布密度指标。

31、依据质量判定规则输出质量标签，还包括：

32、对成品宽度、边缘偏移量、涂布宽度、涂布居中度、缺陷尺寸、缺陷位置及缺陷分布密度指标执行归一化处理，使不同量纲的质量指标映射至统一计算域，依据预先设定的质量权重系数为各质量指标分配对应的评价权重，通过权重累加生成综合质量评分；

33、将综合质量评分与质量判定阈值库中的合格阈值、预警阈值及不合格阈值进行逐项比对，其中，综合质量评分高于合格阈值时判定为合格成品，综合质量评分处于预警阈值与合格阈值之间时判定为预警成品，综合质量评分低于预警阈值时判定为不合格成品。

34、一种电极片质量的多工位视觉计量校准系统，包括：

35、标定模块通过质量检测工位获取标定图像，完成质量检测工位的标定，建立各工位的空间参考坐标，通过空间配准方式构建工位映射矩阵；

36、图像预处理模块对各工位采集的电极片图像进行畸变校正、光照均衡、噪声抑制与边缘强化处理；

37、特征提取模块负责对质量检测图像执行轮廓提取、涂布边界检测、标记识别及缺陷检测；通过轮廓主方向拟合、标记定位及局部异常区域识别，获得工位特征向量集；

38、跨工位校准模块依据工位间的映射关系，将工位特征向量集统一转换至同一基准坐标下，进行空间对齐，获得几何与缺陷特征集；

39、质量计量模块基于几何与缺陷特征集计算电极片的几何尺寸、涂布一致性，依据质量判定规则输出质量标签。

40、本发明提供了一种电极片质量的多工位视觉计量校准系统及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

41、本发明通过标定模块、特征提取模块及跨工位校准模块的协同工作，在多工位条件下实现电极片轮廓、涂布区域与缺陷区域的空间对齐与统一表达，消除工位安装偏差、视角误差及电极片输送过程造成的姿态变化影响，提高几何尺寸计量与缺陷识别结果的一致性与可重复性，为电极片质量检测提供高精度、稳定性的计量基础；

42、本发明通过质量计量模块对多项质量指标执行归一化融合与等级判定，将几何尺寸偏差、涂布一致性及缺陷分布多源关键质量特征转化为统一的综合质量评分，依据预设质量规则输出质量标签，实现对电极片质量状态的实时、可量化评估；有效提升产线质量管控能力，减少人工检验误差，提高筛选效率，降低因质量偏差引发的后续装配缺陷。