电动汽车退役电池分选机器人系统

1.本发明属于退役电池分选技术领域，涉及一种电动汽车退役电池分选机器人系统。


背景技术：

2.国际市场研究机构预测，2025年全球动力电池回收行业规模将达122亿美元， 2030年将高达181亿美元，其中，中国将成为最大的动力电池回收市场。这些大量的退役电池如果没有有效回收利用，会造成资源浪费及环境污染问题，那么如何形成规范化回收体系，实现更安全、更高效的回收利用，回收电退役电池显得愈发重要。
3.为确保电动汽车的安全性及使用性能，当动力电池的容量衰减无法满足电动汽车的行驶需求，就需对动力电池进行替换。然而，这些被更换的退役动力电池仍有一定的剩余容量和使用寿命，可在其它领域进一步使用来挖掘其剩余价值，如可用于一般生活照明电源，用于偏远地区分布式供电、充换电站储能等领域。因此，为实现退役电池的再利用，有必要通过对退役电池进行合适的筛选和处理，在保证安全的情况下最大限度地挖掘其剩余容量。
4.电动汽车电池在尺寸、结构等方面没有统一的标准，造成电池分选较为复杂，效率低下，回收处理工艺成本高。人工分选缺乏完整的数据记录，电池的一致性和可靠性也无法保障，电池回收的安全性较低。通过设计一种集感知、检测及分选等多功能于一体的智能机器人，可以有效提升电池分选的效率及可靠性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电动汽车退役电池分选机器人系统，该系统能够对退役电池的外观及性能指标进行分选，对电池性能进行有效的检测评估，将符合分选标准的退役电池重新利用。
6.本发明所采用的技术方案是，电动汽车退役电池分选机器人系统，包括机架主体，机架主体的顶部设有传送带，传送带的两端分别设有机械臂a和机械臂b，机械臂a和机械臂b之间的传送带上依次设有退役电池型号识别模块、退役电池外观识别模块、退役电池电量检测模块。
7.本发明的特点还在于：
8.传送带的入口端设有挡板a，传送带的出口端设有挡板b；挡板a与传送带入口处的机械臂a相对设置，挡板b与传送带出口处的机械臂b相对设置。
9.传送带上安装有测重传感器。
10.退役电池型号识别模块的内部安装有一个退役电池铭牌扫描器和一个退役电池信息储存器。
11.退役电池外观图像识别模块包括两个成像相机，两个成像相机分别位于传送带的相对两侧，两个成像相机依次连接图像预处理模块及缺陷检测模块。
12.本发明的有益效果是,通过设计一种集感知、检测及分选等多功能于一体的退役电池分选智能机器人，对电动汽车退役电池性能进行有效的检测评估，实现分选的智能化和自动化，并在电动汽车退役电池回收过程中对每个待回收电池进行编号及编号对应的电池劣化程度和电池容量等参数采集，形成完整的数据记录，有利于后期的退役电池再利用，进一步提升退役电池分选的效率及可靠性。
附图说明
13.图1为本发明电动汽车退役电池分选机器人系统的结构示意图；
14.图2为本发明电动汽车退役电池分选机器人系统中退役电池外观图像识别模块结构示意图。
15.图中，1.退役电池型号识别模块；
16.2.退役电池外观图像识别模块，2-1.成像相机，2-2.图像预处理模块，2-3.缺陷检测模块；
17.3.退役电池电量检测模块，4.传送带，5.运输滚轮，6.控制器，7. 机械臂a，8.机架主体，9.挡板a，10.挡板b，11.机械臂b。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
19.本发明电动汽车退役电池分选机器人系统，如图1所示，包括机架主
20.体8，机架主体8的底部设有运输滚轮5，机架主体8的顶部设有传送带4，传送带4的两端分别设有机械臂a7和机械臂b11，机械臂a7和机械臂b11之间的传送带4上依次设有退役电池型号识别模块1、退役电池外观识别模块2、退役电池电量检测模
21.块3；
22.机架主体8内部还安装有控制器6，控制器6用来控制所有部件的运
23.作方式，机架主体8内部还设有供电电源给所有部件提供动力。传送带4的入口端设有挡板a9，挡板a9与传送带4入口处的机械
24.臂a7相对设置；传送带4的出口端设有挡板b10，挡板b10与传送带4出口处的机械臂b11相对设置；
25.在传送带4上安装测重传感器，当传送带上没有放置退役电池时，传送带不工作同时其他部件也都停止工作，这样做的好处是提高分选机器人的有效工作时间与效率。
26.机械臂a7抓取退役电池并将其放置在传送带4之上，顺着传送带4传送的方向之后分别安装退役电池型号识别模块1，该退役电池型号识别模块1内部安装有一个退役电池铭牌扫描器以及一个退役电池信息储存器。退役电池信息储存器内部会提前输入各大厂商标准电池对应的参数以及三维模型，且按照电池所对应的铭牌进行分类。当退役电池传送到电池型号识别模块1时，电池铭牌扫描器将会对退役电池进行扫描，扫描识别到退役电池的铭牌信息后将该信息发送至电池信息储存器，此时电池信息存储器会将该检测电池的参数信息以及三维模型发送至退役电池外观图像识别模块2。
27.退役电池外观图像识别模块2安装在退役电池型号识别模块1之后，检测退役电池外观是否有变形、裂纹，表面是否有外伤，电池是否鼓胀漏液，通过从退役电池型号识别模
块1传输来的电池模型信号检测该电池的外观破损程度，对于存在变形、鼓包、漏液以及严重锈蚀的电池直接剔除。
28.如图2所示，退役电池外观图像识别模块2中包括成像相机2-1、图像预处理模块2-2及缺陷检测模块2-2；
29.成像相机2-1位置分别位于退役电池外观图像识别模块2架体的两侧，通过两台成像相机2-1在不同角度对退役电池进行高清拍摄，并在图像预处理模块2-2中对拍摄的多张外观图像进行合成处理，便于识别电池缺陷，根据合成后的成像照片，将该成像照片输入缺陷检测模块2-3，缺陷检测模块2-3中储存有退役电池型号识别模块1生成的三维退役电池模型，通过进行对比，从而得到被检测退役电池的表观缺陷程度。
30.退役电池外观图像识别模块2中的缺陷检测模块2-3，预先获得大量未合成的拍摄的电池外观图像作为训练样本，并对这些样本进行不同缺陷的标注，包括缺陷类别信息及缺陷密度，通过不断训练及参数优化等流程，得到符合要求的缺陷检测模型；
31.在退役电池外观图像识别模块2检测中，按照上述拍照和图片合成环节，为缺陷检测模型2-3输入合成图像，模型根据输入的合成图像及与退役电池型号识别模块1生成的三维电池模型进行对比，完成缺陷严重程度的检测。退役电池外观图像检测模块2之后安装退役电池电量检测模块3，退役电池电量检测模块3对从退役电池外观图像检测模块2出来的电池进行电量检测，检测电池的开路电压、剩余电量这些参数，确定是否还可再利用。最后通过传送带末端的机械臂 b10将识别、检测完的电池进行抓取分类。
32.本实施方式中，将本装置移动到退役电池堆时，传送带4始端的机械手臂a7抓取退役电池并将其放置于传送带4之上，传送带4上的压力传感器检测到有重物，即传送带开始工作，带动退役电池向传送带4运输的方向位移。
33.当电池运输到退役电池型号识别模块1时，传送带4停止传输，退役电池型号识别模块1将对电池的型号进行识别并将生成该电池对应的三维模型传输给退役电池外观图像识别模块2，同时对该电池进行编号，建立数据库，退役电池外观图像识别模块2及退役电池电量检测模块3的检测信息可直接传入总信息库。退役电池型号识别模块1完成识别后将会发送指令至控制器6，此时传送带4继续带着电池进行传输，当电池传输至退役电池外观图像识别模块2后传送带4 停止运输，并开始对电池进行图像外观检测。
34.退役电池外观图像识别模块2根据上一个退役电池型号识别模块1传输来的三维信号对电池进行外观检测，对于存在变形、鼓包、漏液、严重锈蚀及外观破损程度大的电池直接剔除，视为废旧电池，该电池不可再被利用，下一个退役电池电量检测模块3将不工作，电池将直接通过退役电池电量检测模块3，之后传送带末端的机械臂 b11对该废旧电池进行抓取并归类至不可再二次利用电池类。当外观破损较小，该电池还可进行二次利用。退役电池外观图像识别模块2 检测完成后传输给控制器6信号，控制器6控制传送带4继续传输。电池将会被传输到退役电池电量检测模块3内，通过对电池的剩余电量进行检测，检测完毕后发送信号至控制器6，控制器6控制传送带4继续传输。
35.当电池图像检测模块2传输信号视为可二次利用电池，电池将会被传输到退役电池电量检测模块3内，通过对电池的剩余电量进行检测，检测完毕后发送信号至控制器6，控制器6控制传送带4继续传输。退役电池电量检测模块3的检测主要包括以下测试：首先测量电池的开路电压，当开路电压低于开路电压值下限，其他参数检测不工作，电池将直接通过
退役电池电量检测模块3，由传送带3末端的机械臂b11对此电池进行抓取归类至不可利用电池类。当退役电池中的开路电压高于开路电压值下限值，退役电池电量检测模块3中的检测模块工作，对电池进行充放电，计算退役电池的实际容量。退役电池电量检测模块3利用美国bitrode mcv 2-200-5型单体电池测试系统对筛选出的退役电池进行容量检测退役电池电量检测模块3对退役电池电量检测的原理为：利用对电池充放电的测试进行检测。首先对退役电池进行充电，充电电流为1xi(a)恒流充电，充到3.65v 时转为恒压充电，初始充电电流i＝1/3c。转为恒压充电后，当电流降低到0.1xi时停止对电池充电。完成电池充电工作后，切断电源，将电池静置1小时。静置完成后对电池进行放电，放电电流为1xi，当电池电压降低至2.7v时计算电池容量。计算方法为用1xi的电流值和放电时间数据进行电量计算。计算出电池容量后将数据传入对退役电池编号的数据库。对测试完成后的电池由机械臂b11进行抓举至可回收利用区域，并对退役电池进行细致分类，其中电池剩余容量在 80％以上的归入梯次利用第一类，可用于可携带移动电源、电池更换、智能电网和电力储能，剩余容量在40％-80％之间的归入第二类梯次利用，可用于要求不是很高的场景，如生活照明、做备用电池等。
36.电池剩余电量不满足二次利用的要求，机械手臂b11进行抓取归类至不可利用电池类，当退役电池电量检测模块3检测出电池电量可二次利用时，传送带4末端的机械臂b11将抓取该电池放置于可利用电池区域。
37.经退役电池外观图像识别模块2及退役电池电量检测模块3检测的数据将根据退役电池型号识别模块1所识别的电池进行的编号，针对每个编号的电池，上传匹配相关的相关图像以及电池参数信息，形成完整的数据记录，以便于后期筛选分类，
38.由上述步骤即可完成单个退役电池的分选，完成一次检测后将重复作业对其余退役电池进行分类。