一种基于三维建模与路径优化的锂电池拆解方法与流程

本发明涉及锂电池回收，尤其涉及一种基于三维建模与路径优化的锂电池拆解方法。

背景技术：

1、锂电池回收作为新能源产业的重要环节，对资源循环利用和环境保护具有不可忽视的价值。随着电动汽车和储能设备的普及，废旧锂电池的数量激增，如何高效、安全地回收和处理这些电池，成为推动行业可持续发展的重要课题。锂电池中蕴含的稀有金属和化学物质如果得不到妥善处理，不仅会造成资源浪费，还可能对环境带来污染风险，因此，研究高效的回收技术显得尤为迫切。

2、当前，锂电池回收的拆解过程多依赖人工操作或简单的机械设备，这种方式在面对复杂电池结构时往往显得力不从心。尤其是在处理不同型号、不同封装形式的电池时，现有方法难以适应多样化的物理结构，容易因操作不当导致电池内部短路或化学物质泄漏，进而增加安全隐患。此外，传统拆解方式缺乏对电池薄弱区域的精准保护，常常因为无法准确判断拆解路径而引发不可逆的损坏。在这一领域中，核心技术难点集中在如何确保拆解过程的精准性和安全性上。

3、首要问题在于，锂电池的外部紧固件和导热胶层通常与内部电芯紧密结合，拆解时稍有不慎就可能破坏电芯的密封结构，导致内部物质暴露或引发危险反应。而这一问题进一步带来了对拆解工具运动轨迹的精确控制需求，因为电池的密封薄弱区域分布不均，若工具路径规划不当，就会直接触碰到这些敏感部位，造成不可控的风险。例如，在剥离外部胶层时，若工具施加的力度或移动范围超出安全界限，可能会直接撕裂电芯外壳，引发短路甚至火灾。

4、因此，如何在拆解过程中既能高效剥离外部紧固件和胶层，又能严格避开电芯的密封薄弱区域，同时控制工具的力度和移动范围不超出安全界限，成为锂电池回收技术亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中提出的技术问题，本发明提供了一种基于三维建模与路径优化的锂电池拆解方法，所述方法包括：

2、s1，采集电池表面点云，融合建模后，提取外部紧固件的位置坐标与胶层的厚度分布；

3、s2，识别电芯密封薄弱区域的边界轮廓，得到薄弱区域的坐标集合；

4、s3，若薄弱区域的坐标集合与外部紧固件的位置坐标发生重叠，则调整胶层厚度分布的阈值参数，迭代优化薄弱区域的坐标集合，生成工具初始运动轨迹，确定轨迹点序列中每个点的力度施加上限和移动范围界限；

5、s4，若工具当前姿态超出安全阈值，则实时修正轨迹点序列，得到修正后的运动轨迹；

6、s5，根据修正后的运动轨迹驱动机械臂执行剥离操作，采用传感器反馈数据更新轨迹点序列，判断剥离过程是否完成，得到最终的拆解结果。

7、进一步的，所述步骤s1，包括：

8、步骤s11，激光扫描采集锂电池多角度点云，经融合去冗构建完整三维模型，确立整体结构信息；

9、步骤s12，应用图像分割算法提取紧固件边界与胶层区域，计算紧固件空间坐标及胶层厚度分布；

10、步骤s13，综合处理生成结构描述数据，标记异常薄弱区，建立包含紧固件位置与胶层厚度的数字化档案。

11、进一步的，所述步骤s11，包括：采用迭代最近点算法对多角度点云进行配准与融合。

12、进一步的，将相邻视角的点云特征点进行匹配，输出误差小于0.1毫米的完整锂电池三维模型。

13、进一步的，所述步骤s12，包括：

14、输入三维模型的法向量和曲率特征，根据材质表面的几何形态差异，采用区域生长分割算法计算紧固件和胶层的独立点云簇；

15、输入胶层点云和基准面方程，利用近邻算法计算局部区域的平均高度，输出胶层厚度分布图。

16、进一步的，所述步骤s2，包括：

17、步骤s21，基于紧固件数字化坐标与胶层厚度分布，分析厚度变化均匀性，识别胶层厚度不足区域；

18、步骤s22，通过边缘检测提取密封薄弱区域边界，依据轮廓连续性标记潜在薄弱点，获取薄弱区域的数字化边界描述与坐标集合；

19、步骤s23，将薄弱区域坐标与紧固件位置比对，确定二者空间关联性。

20、进一步的，所述步骤s21，包括：将紧固件三维坐标数据作为输入，构建以每个紧固件中心为原点、半径为15.0毫米的局部环形分析区域，提取该环形区域内的胶层厚度点云数据，计算厚度方差，若厚度方差大于厚度方差阈值，则判定该紧固件周围的胶层厚度分布不均匀。

21、进一步的，所述步骤s3，包括：

22、步骤s31，比对薄弱区域与紧固件坐标，锁定重叠区域分布；

23、步骤s32，调整胶层厚度分布的阈值参数，经迭代计算优化的薄弱区坐标数据；

24、步骤s33，结合路径算法生成初始运动轨迹，提取轨迹点的关键参数，若轨迹点的关键参数超出预设的力度上限，则触发参数约束；

25、步骤s34，整合合规的轨迹点序列，输出最终工具运动方案及执行参数。

26、进一步的，所述步骤s31，包括：将薄弱区域坐标集合与外部紧固件的中心坐标及半径数据进行布尔交集运算，提取出两者在空间上重合的区域。

27、进一步的，所述步骤s33，包括：提取每个轨迹点的垂直下压深度参数，该参数直接映射工具的作用力度。

28、本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

29、本发明公开了一种基于三维建模与路径优化的锂电池拆解方法，针对锂电池外部表面复杂结构与密封薄弱区域精准识别的业务场景问题，通过融合多角度激光扫描数据构建完整三维模型，结合图像分割算法提取紧固件位置与胶层厚度分布，进而识别薄弱区域边界轮廓，并通过迭代优化坐标集合与路径规划算法生成工具运动轨迹。本发明通过实时修正轨迹点序列、结合传感器反馈动态调整机械臂姿态，确保剥离操作的安全性与精准性，最终实现高效拆解。整体技术效果在于显著提升了锂电池拆解过程中对薄弱区域的识别精度与操作安全性，降低了人为干预成本，为自动化拆解提供了可靠技术支持。

1.一种基于三维建模与路径优化的锂电池拆解方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤s11，包括：采用迭代最近点算法对多角度点云进行配准与融合。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括：将相邻视角的点云特征点进行匹配，输出误差小于0.1毫米的完整锂电池三维模型。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤s12，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s2，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s21，包括：将紧固件三维坐标数据作为输入，构建以每个紧固件中心为原点、半径为15.0毫米的局部环形分析区域，提取该环形区域内的胶层厚度点云数据，计算厚度方差，若厚度方差大于厚度方差阈值，则判定该紧固件周围的胶层厚度分布不均匀。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s3，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤s31，包括：将薄弱区域坐标集合与外部紧固件的中心坐标及半径数据进行布尔交集运算，提取出两者在空间上重合的区域。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤s33，包括：提取每个轨迹点的垂直下压深度参数，该参数直接映射工具的作用力度。