一种锂电池用蓝膜的检测装置及其控制方法与流程

1.本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池用蓝膜的检测装置及其控制方法。


背景技术：

2.相关方案中，锂电池厂商，针对蓝膜破损的检测，多数采用人工的方式。但人工检测蓝膜是否破损时，需要先将锂电池底部的黑色膜揭开，然后仔细辨认是否存在破损。这种人工检测蓝膜是否破损的方法，耗费人力物力，且检测一个模组的平均时间为20s左右，并且带有主观判断的误差。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种锂电池用蓝膜的检测装置及其控制方法，以解决采用人工检测锂电池的蓝膜是否破损，不仅耗时耗力，而且检测结果的准确性难以保证的问题，达到通过设置电池模组的蓝膜检测设备，利用该蓝膜检测设备配合算法实现对电池模组的蓝膜是否损坏的自动检测，省时省力且检测结果精准的效果。
5.本发明提供一种锂电池用蓝膜的检测装置中，所述锂电池，包括：n个电池模组，n为正整数；所述锂电池用蓝膜的检测装置，包括：拍照组件和控制器；其中，所述拍照组件，设置在设定的检测区域，被配置为对放置在所述检测区域中的所述待检测的电池模组的待检测面进行拍照，得到所述待检测的电池模组的待检测面的图像，作为检测图像，并将所述检测图像传输至所述控制器；所述检测图像中包含有所述待检测的电池模组的蓝膜参数；所述控制器，被配置为接收所述待检测的电池模组的所述检测图像，利用图像处理算法对所述待检测的电池模组的所述检测图像进行处理，得到所述检测图像中包含有所述待检测的电池模组的蓝膜参数；以及，确定所述待检测的电池模组的所述蓝膜参数是否符合设定的标准参数：若符合，则确定所述待检测的电池模组的蓝膜正常；若不符合，则确定所述待检测的电池模组的蓝膜已损坏。
6.在一些实施方式中，还包括：抓取组件，所述抓取组件，被配置为自货架上的所述n个电池模组中，抓取一个电池模组，作为待检测的电池模组；并将所述待检测的电池模组放置在所述检测区域。
7.在一些实施方式中，所述拍照组件，包括：光源和相机镜头；所述光源，安装在支架上，且所述光源的照亮范围位于所述相机镜头的拍照区域中，以对放置在所述检测区域中的所述待检测的电池模组的待检测面进行拍照。
8.在一些实施方式中，还包括：移动组件；所述移动组件，设置在所述拍照组件和所述检测区域之间，被配置为在所述待检测的电池模组未被所述抓取组件放置至所述检测区域的情况下，或者所述待检测的电池模组的待检测面未处于所述检测区域的情况下，将所
述拍照组件移动至所述拍照组件的相机镜头处，以使所述拍照组件的相机镜头能够拍摄所述待检测的电池模组的待检测面；所述检测区域，能够是固定设置的区域，也能够是所述移动组件移动过程中移动到的区域。
9.在一些实施方式中，所述移动组件，包括：导轨和伺服电机；所述导轨，设置在所述拍照组件和所述检测区域之间；所述伺服电机，能够带动所述拍照组件在所述导轨上移动。
10.在一些实施方式中，还包括：除尘组件；所述除尘组件，设置在所述检测区域处，被配置为对所述待检测的电池模组的待检测面进行除尘处理，以使所述拍照组件能够得到符合设定清晰度的所述检测图像。
11.在一些实施方式中，所述除尘组件，包括：电动毛刷、离子风棒和吸尘管中的至少之一。
12.在一些实施方式中，还包括：电箱；所述电箱，被配置为对所述锂电池用蓝膜的检测装置中的用电部分供电。
13.在一些实施方式中，所述控制器，利用图像处理算法对所述待检测的电池模组的所述检测图像进行处理，包括：利用模板匹配算法、边缘匹配算法、仿射变换算法和直线拟合算法中的至少一种图像处理算法，对所述待检测的电池模组的所述检测图像进行图像处理，得到所述待检测的电池模组的所述蓝膜图像。
14.与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种锂电池用蓝膜的检测装置的控制方法，包括：控制锂电池用蓝膜的检测装置中的拍照组件，对放置在所述检测区域中的所述待检测的电池模组的待检测面进行拍照，得到所述待检测的电池模组的待检测面的图像，作为检测图像，并将所述检测图像传输至所述控制器；所述检测图像中包含有所述待检测的电池模组的蓝膜参数；接收所述待检测的电池模组的所述检测图像，利用图像处理算法对所述待检测的电池模组的所述检测图像进行处理，得到所述检测图像中包含有所述待检测的电池模组的蓝膜参数；以及，确定所述待检测的电池模组的所述蓝膜参数是否符合设定的标准参数：若符合，则确定所述待检测的电池模组的蓝膜正常；若不符合，则确定所述待检测的电池模组的蓝膜已损坏。
15.由此，本发明的方案，通过设置移动组件、拍照组件和除尘组件，构成电池模组的蓝膜检测设备；通过机器人将待检测的电池模组自货架上抓取后放置在蓝膜检测设备的检测区域，利用除尘组件除尘，利用移动组件带动拍照组件移动，拍照得到蓝膜检测区域的图像，利用图像处理算法对该图像进行处理，确定蓝膜是否损坏；从而，通过设置电池模组的蓝膜检测设备，利用该蓝膜检测设备配合算法实现对电池模组的蓝膜是否损坏的自动检测，省时省力且检测结果精准。
16.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
17.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
18.图1为本发明的锂电池用蓝膜的检测装置的一实施例的结构示意图；
19.图2为电池模组底部蓝膜检测设备的结构示意图；
20.图3为拍照组件与支架的装配示意图；
21.图4为一种锂电池用蓝膜的检测装置的流程示意图；
22.图5为电池模组底部的蓝膜图片示意图；
23.图6为确定电池模组底部的蓝膜的四周位置的图片示意图；图6中类似梳子形状的图形即为卡尺工具，其中，蓝膜的四边均有卡尺工具；
24.图7为模板匹配和蓝膜上边缘确定的结构示意图；
25.图8为隔热垫的设置方式示意图；
26.图9为模板匹配的滑动顺序示意图；
27.图10为模板匹配的示意图；
28.图11为有边缘的图像的示意图；
29.图12为图像边缘的曲线示意图；
30.图13为二维图像仿射变换示意图；
31.图14为错切过程示意图；
32.图15为本发明的锂电池用蓝膜的检测装置的控制方法的一实施例的流程示意图。结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
33.1-第一位置；2-第二位置；3-第三位置；4-第四位置；5-支架；6-弧形轨道； 11-电池模组；12-光源；13-相机镜头；14-电动毛刷；15-离子风棒；16-吸尘管； 17-电箱；121-第一线性光源；122-第二线性光源；131-第一相机；132-第二相机。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.根据本发明的实施例，提供了一种锂电池用蓝膜的检测装置，如图1所示本发明的锂电池用蓝膜的检测装置的一实施例的结构示意图。所述锂电池，包括：n个电池模组，n为正整数。所述n个电池模组，可以设置在货架上。前述锂电池用蓝膜的检测装置，包括：拍照组件和控制器。图2为电池模组底部蓝膜检测设备的结构示意图。锂电池用蓝膜的检测装置的具体结构，可以参见图2所示的例子。
36.其中，前述拍照组件，设置在设定的检测区域，被配置为对放置在前述检测区域中的前述待检测的电池模组的待检测面进行拍照，得到前述待检测的电池模组的待检测面的图像，作为检测图像，并将前述检测图像传输至前述控制器。前述检测图像中包含有前述待检测的电池模组的蓝膜参数。
37.在一些实施方式中，前述拍照组件，包括：光源12和相机镜头13。前述光源12，安装在支架上，且前述光源12的照亮范围位于前述相机镜头13的拍照区域中，以对放置在前述检测区域中的前述待检测的电池模组的待检测面进行拍照。通过光源12和相机镜头13配合，能够得到更为清晰的检测图像。
38.前述控制器，被配置为接收前述待检测的电池模组的前述检测图像，利用图像处理算法对前述待检测的电池模组的前述检测图像进行处理，得到前述检测图像中包含有前述待检测的电池模组的蓝膜参数。以及，
39.前述控制器，还被配置为确定前述待检测的电池模组的前述蓝膜参数是否符合设定的标准参数：若符合，则确定前述待检测的电池模组的蓝膜正常，即未损坏。若不符合，则确定前述待检测的电池模组的蓝膜已损坏。图3为一种锂电池用蓝膜的检测装置的控制方法的流程示意图。锂电池用蓝膜的检测装置的控制过程，可以参见图3所示的例子。
40.在一些实施方式中，锂电池用蓝膜的检测装置，还可以包括抓取组件，前述抓取组件，被配置为自前述货架上的前述n个电池模组中，抓取一个电池模组，作为待检测的电池模组，如电池模组11。并将前述待检测的电池模组放置在前述检测区域。
41.优选地，前述抓取组件，包括：机器人。采用机器人进行抓取，抓取方便，且准确性好。
42.由此，通过设置抓取组件、拍照组件和控制器，实现对待检测的电池模组的蓝膜是否损坏的自动检测，节省了人工劳动量，也保证了检测结果的精准性。
43.如图3所示，在一个具体的应用示例中，前述的拍照组件设置在支架5上，支架5上设有弧形轨道6，光源12包括第一线性光源121和第二线性光源122，第一线性光源121和第二线性光源122两者均设置在弧形轨道6上，且均可沿弧形轨道6运动。具体来说，弧形轨道6可以为弧形滑槽，第一线性光源121 和第二线性光源122均具有用于插入弧形滑槽的滑块，以通过滑块沿弧形滑槽运动。支架5上还设有固定机构，固定机构用于固定第一线性光源121和第二线性光源122。其中，第一线性光源121和第二线性光源122两者的结构可以相同。固定机构可以包括螺丝，螺丝用于穿过滑块且与弧形滑槽的底部相抵，以将滑块固定在弧形滑槽内，从而实现对第一线性光源121和第二线性光源 122的固定。
44.相机镜头13包括第一相机131和第二相机132，第一相机131和第二相机 132可以均为ccd相机，第一相机131用于对电池模组表面的蓝膜破损及蓝膜表面异物进行检测，第二相机132用于对电池模组的端板四角平面度、电池模组的底部平面度、电池模组的端板四角到电芯底部距离以及侧板与端板的相对位置进行检测。
45.第一相机131位于第一线性光源121和第二线性光源122的下侧，第一线性光源121、第二线性光源122以及第一相机131三者的中心线交汇于同一点，如此使第一线性光源121和第二线性光源122可以最大程度地照亮第一相机 131的拍照视野，方便第一相机131对待检测区域的电池模组进行拍照。其中，由于第一线性光源121和第二线性光源122均可沿弧形轨道6运动，从而可以根据现场的实际情况对第一线性光源121和第二线性光源122的光线射出角度进行调整，使第一相机131能够拍出更加清晰的图像。
46.在一些实施方式中，还包括：移动组件。
47.前述移动组件，设置在前述拍照组件和前述检测区域之间，被配置为在前述待检测的电池模组未被前述抓取组件放置至前述检测区域的情况下，或者前述待检测的电池模组的待检测面未处于前述检测区域的情况下，将前述拍照组件移动至前述拍照组件的相机镜头13处，以使前述拍照组件的相机镜头13能够拍摄前述待检测的电池模组的待检测面。
48.前述检测区域，能够是固定设置的区域，也能够是前述移动组件移动过程中移动到的区域。
49.图5为电池模组底部的蓝膜图片示意图，图6为确定电池模组底部的蓝膜的四周位置的图片示意图。图6中类似梳子形状的图形即为卡尺工具，其中，蓝膜的四边均有卡尺工具。图5和图6为拍摄的电池模组图片，由于相机的视野大于底部蓝膜，且每个电芯中间有隔
热垫间隔，因此需要限定检测区域。而且每次机器人抓取电池模组11到电池模组底部蓝膜检测设备的上方时，可能会发生小位置的偏移，因此不能使用固定位置的检测区域。
50.由此，通过设置移动组件，能够灵活调整拍照组件与待检测的电池模组之间的位置关系，保证准确拍摄得到待检测的电池模组的待检测面的检测图像。
51.在一些实施方式中，前述移动组件，包括：导轨和伺服电机。前述导轨，设置在前述拍照组件和前述检测区域之间。前述伺服电机，能够带动前述拍照组件在前述导轨上移动。通过导轨和伺服电机的配合设置，实现对拍照组件的移动，可以保证移动距离的可控性和精准性。
52.前述的移动组件用于通过驱动支架带动拍照组件运动，具体在对电池模组进行检测时，电池模组被抓取组件抓至检测区域，电池模组保持不动。然后移动组件驱动支架，支架带动拍照组件运动，使拍照组件对电池模组进行拍照，得到检测图像。拍照组件将检测图像传输至控制器进行处理。
53.在上述示例中，抓取组件可以为本发明检测装置自身的组件，也可以为外部组件。当抓取组件为外部组件时，由于电池模组在检测时的位置不变，从而使本发明能够适配更多不同的外部抓取组件。
54.在一些实施方式中，还包括：除尘组件。
55.前述除尘组件，设置在前述检测区域处，被配置为对前述待检测的电池模组的待检测面进行除尘处理，以使前述拍照组件能够得到符合设定清晰度的前述检测图像。通过除尘组件的除尘，可以除去待检测的电池模组的待检测面的浮尘等杂质，使得前述检测图像更加清晰，有利于提升对待检测的电池模组的待检测面的蓝膜是否损坏的检测结果的准确性。
56.在一些实施方式中，前述除尘组件，包括：电动毛刷14、离子风棒15和吸尘管16中的至少之一。
57.在一些实施方式中，还包括：电箱17。
58.前述电箱17，能够设置在前述拍照组件的底部，被配置为对前述锂电池用蓝膜的检测装置中的用电部分供电。
59.如图2所示，电池模组底部蓝膜检测设备，包括：设置在电池模组11的底部的电箱17，设置在电箱17上的电动毛刷14、离子风棒15、吸尘管16、光源12和相机镜头13，以及与光源12和相机镜头13配合设置的导轨和伺服电机。伺服电机能够通过导轨带动光源12和相机镜头13移动。光源12包括相机光源。相机光源安装在支架上。相机镜头13为线阵相机的镜头。
60.参见图2所示的例子，当客户的机器人抓取待检测的电池模组11放至电池模组底部蓝膜检测设备上时，电池模组底部蓝膜检测设备会发送信号，说明待检测的电池模组11已经就位。上位机软件(检测软件)与客户端plc进行实时通讯，并读取到该信号。此时伺服电机将带动相机镜头13及光源12进行运动，运动过程中光源12打开且相机开始拍照，并得到整幅电池模组11的图片。
61.在一些实施方式中，前述控制器，利用图像处理算法对前述待检测的电池模组的前述检测图像进行处理，包括：前述控制器，具体还被配置为利用模板匹配算法、边缘匹配算法、仿射变换算法和直线拟合算法中的至少一种图像处理算法，对前述待检测的电池模
组的前述检测图像进行图像处理，得到前述待检测的电池模组的前述蓝膜图像。
62.针对电池模组底部的蓝膜的待检测区域的确定过程，可以包括：
63.步骤21、图7为模板匹配和蓝膜上边缘确定的结构示意图。如图7所示，可以使用形状匹配算法找到电池模组的4个圆点，将这4个点作为基准点。四个圆点与卡尺工具的位置相对固定，四个圆点的位置确定后，相应卡尺工具的位置也被确定，利用“最小二乘法”算法，可得到蓝膜的四周边缘范围。
64.其中，模板匹配，是一项在一幅图像中寻找与另一幅模板图像最匹配(相似)部分的技术。该模板，是人们已知的小图像，模板匹配就是在一副大图像中搜寻目标。模板就是人们已知的在图中要找的目标，且该目标同模板有相同的尺寸、方向和图像，通过一定的算法可以在图中找到目标，确定其坐标位置。模板匹配的滑动顺序，可以参见图9所示的例子。
65.使用模板遍历图像
66.通过滑动，从左往右，从上往下.在每一个位置，都进行一次度量计算来表明模板和原图像的特定区域的相似性。
67.使用模板遍历图像，可以参见图10所示的例子。对于t覆盖在i上的每个位置，你把度量值保存到结果图像矩阵(r)中.在r中的每个位置(x， y)都包含匹配度量值。
68.在确定基准点后使用仿射变换的方式，将图6的4个卡尺工具放在合适的位置，使用算法提取边缘点集合，并对边缘点集进行“最小二乘法”直线拟合，得到蓝膜的四周边缘范围。
69.步骤22、图8为隔热垫的设置方式示意图，如图8所示，隔热垫位于两个电池中间，其存在会影响检测，需要排除。通过“最小二乘法”拟合直线，确定隔热垫的边缘，手动排除该位置。
70.其中，最小二乘法，又称最小平方法，它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，主要作用是从一堆相关数据中求解数据的一般性规律。最小二乘拟合直线，主要体现为找到一条直线，使得所有已知的点到这条直线的欧式距离的和最小(或者理解为点到直线的误差平方和最小)。
71.四个圆点的位置与隔热垫处的卡尺工具的位置也是相对固定的，四个圆点的位置确定后，隔热垫处的卡尺工具的位置也被确定，利用最小二乘法法，可以确定隔热垫的边缘。
72.最终蓝膜待检测区域为图5，包含了所有蓝膜的位置且去除了如图8所示的隔热垫的干扰。
73.本发明的方案，提供一种锂电池用蓝膜的检测，通过使用机械设计 电气控制 图像处理算法三种方式相结合的方法，用以确定蓝膜待检测区域。其中，机械设计部分，使用导轨、伺服电机等。电气控制部分，控制伺服电机来回运动，同时带动相机光源等模块，并拍摄图片。图像处理部分，将获取到的图片通过图像处理的算法，如边缘匹配、仿射变换、直线拟合等算法确定蓝膜待检测区域。
74.其中，边缘匹配，即边缘检测。边缘检测中，图像的边缘指的是图像中像素灰度值突然发生变化的区域，如果将图像的每一行像素和每一列像素都描述成一个关于灰度值的函数，那么图像的边缘对应在灰度值函数中是函数值突然变大的区域。函数值的变化趋势可以用函数的导数描述。当函数值突然变大时，导数也必然会变大，而函数值变化较为平缓
区域，导数值也比较小，因此可以通过寻找导数值较大的区域去寻找函数中突然变化的区域，进而确定图像中的边缘位置。
75.仿射变换又称仿射映射，是指在几何中，一个向量空间仿射变换(affinetransformation)是空间直角坐标系的变换，从一个二维坐标变换到另一个二维坐标。仿射变换是一个线性变换，它保持了图像的“平行性”和“平直性”，即图像中原来的直线和平行线，变换后仍然保持原来的直线和平行线，仿射变换比较特殊变换有平移(translation)、缩放(scale)、翻转(flip)、旋转 (rotation)和剪切(shear)。图像处理中，可应用仿射变换对二维图像进行平移、缩放、旋转等操作。
76.采用本实施例的技术方案，通过设置移动组件、拍照组件和除尘组件，构成电池模组的蓝膜检测设备。通过机器人将待检测的电池模组自货架上抓取后放置在蓝膜检测设备的检测区域，利用除尘组件除尘，利用移动组件带动拍照组件移动，拍照得到蓝膜检测区域的图像，利用图像处理算法对该图像进行处理，确定蓝膜是否损坏。从而，通过设置电池模组的蓝膜检测设备，利用该蓝膜检测设备配合算法实现对电池模组的蓝膜是否损坏的自动检测，省时省力且检测结果精准。
77.根据本发明的实施例，还提供了对应于锂电池用蓝膜的检测装置的一种锂电池用蓝膜的检测装置的控制方法，如图15所示本发明的锂电池用蓝膜的检测装置的一实施例的结构示意图。该锂电池用蓝膜的检测装置的控制方法可以包括：步骤s120至步骤s140。
78.在步骤s120处，控制前述锂电池用蓝膜的检测装置中的拍照组件，对放置在前述检测区域中的前述待检测的电池模组的待检测面进行拍照，得到前述待检测的电池模组的待检测面的图像，作为检测图像，并将前述检测图像传输至前述控制器。前述检测图像中包含有前述待检测的电池模组的蓝膜参数。
79.在步骤s130处，接收前述待检测的电池模组的前述检测图像，利用图像处理算法对前述待检测的电池模组的前述检测图像进行处理，得到前述检测图像中包含有前述待检测的电池模组的蓝膜参数。以及，
80.在步骤s140处，确定前述待检测的电池模组的前述蓝膜参数是否符合设定的标准参数：若符合，则确定前述待检测的电池模组的蓝膜正常，即未损坏。若不符合，则确定前述待检测的电池模组的蓝膜已损坏。
81.其中，在步骤s120前还可以包括步骤s110。其中，在步骤s110处，控制锂电池用蓝膜的检测装置中的抓取组件，自货架上的n个电池模组中，抓取一个电池模组，作为待检测的电池模组，如电池模组11。并将前述待检测的电池模组放置在设定的检测区域。
82.如图3所示，一种锂电池用蓝膜的检测装置的控制过程，包括：
83.步骤11、抓取电池模组11。具体地，机器人从放置电池模组的货架上抓取待检测的电池模组11后，将待检测的电池模组11放置到电池模组底部蓝膜检测设备的检测位置处。
84.步骤12、触发拍照。机器人将待检测的电池模组11放置到电池模组底部蓝膜检测设备的检测位置处后，触发相机(如ccd相机)拍照，除尘装置工作。其中，除尘装置，包括：电动毛刷14、离子风棒15和吸尘管7等。
85.步骤13、检测判断待检测的电池模组11的底部蓝膜是否破损。具体地，通过算法，快速分析相机输出的图片信息。该图片信息，包含了待检测的电池模组11底部的图像。
86.步骤14、得到处理结果，电池模组11底部的蓝膜为破损的，放行至下一段工序。电
池模组11底部的蓝膜破损的，放置在不良品区域。
87.相关方案中，蓝膜检测都为人工检测，成本高效率低。本发明的方案，针对锂电池用蓝膜的检测，通过蓝膜待检测区域确定方法的实现，可以快速定位蓝膜待检测区域，能够避免非检测区域中的异物对检测的干扰，减低检测的误判率。同时，结合机器视觉算法，可以实现自动检测蓝膜破损，提高检测效率和稳定性。同时能够减少人力资源，加快生产进度，提升产能。通过蓝膜待检测区域确定方法能够在需要检测的区域内，判断蓝膜是否破损，极大的提升检测效率，减少人力物力，降低生产成本。
88.由于本实施例的锂电池用蓝膜的检测装置的控制方法所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
89.采用本发明的技术方案，通过设置移动组件、拍照组件和除尘组件，构成电池模组的蓝膜检测设备。通过机器人将待检测的电池模组自货架上抓取后放置在蓝膜检测设备的检测区域，利用除尘组件除尘，利用移动组件带动拍照组件移动，拍照得到蓝膜检测区域的图像，利用图像处理算法对该图像进行处理，确定蓝膜是否损坏，能够快速实现对电池模组的蓝膜是否损坏的检测，节省了人工劳动量，且保证了检测结果的准确性。
90.综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
91.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。