一种卷绕机卷芯对齐度ccd检测装置及检测方法
阅读说明：本技术 一种卷绕机卷芯对齐度ccd检测装置及检测方法 (CCD detection device and detection method for alignment degree of winding core of winding machine ) 是由 黄立军 刘磊 杨中舒 潘汉康 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种卷绕机卷芯对齐度CCD检测装置及检测方法,属于锂离子电池领域,包括至少2个用于拍摄极片的CCD相机、至少2个用于极片补光的光源、用于卷绕极片与隔膜的卷针及用于固定极片与隔膜的夹辊,一个CCD相机与一个光源组成拍摄组,拍摄组均同侧设置在极片运动方向的任一侧,且拍摄组内CCD相机与光源同侧平行间隔设置；其中,至少一个拍摄组设置在卷针处,且与卷针垂直,至少一个拍摄组设置在夹辊与卷针之间,且与极片运行方向垂直,通过采用双相机检测方式,解决了单相机景深不够造成的虚焦问题,同时采用双相机检测方式,大大提高了检测精度和卷芯对齐度检测准确率,降低了误判率。(The invention discloses a coiling core alignment degree CCD detection device and a detection method of a coiling machine, belonging to the field of lithium ion batteries, and comprising at least 2 CCD cameras for shooting a pole piece, at least 2 light sources for supplementing light to the pole piece, a coiling needle for coiling the pole piece and a diaphragm and a clamping roller for fixing the pole piece and the diaphragm, wherein one CCD camera and one light source form a shooting group, the shooting group is arranged at any side of the motion direction of the pole piece at the same side, and the CCD camera and the light source in the shooting group are arranged at intervals in parallel at the same side; the double-camera detection mode is adopted, so that the virtual focus problem caused by insufficient depth of field of a single camera is solved, meanwhile, the detection accuracy and the detection accuracy rate of the alignment degree of the winding core are greatly improved, and the misjudgment rate is reduced.)
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体是一种卷绕机卷芯对齐度CCD检测装置及检测方法。
背景技术
目前锂离子在卷绕过程中，采用CCD成像技术来检测卷绕过程中卷芯对齐度，但在实际应用过程中，因卷绕方式的特殊性，卷绕过程时，从卷针向外开极片与隔膜的顺序分别是负极极片，负极隔膜，正极极片，正极隔膜，因负极极片比正极极片要宽，导致现有CCD检测方式拍照视野一半拍照在卷针处，一半拍照在极片入卷处，实现同时拍摄负极极片和正极极片，进而计算两者的错位值，但随着卷径的逐渐变大，单个相机的景深需求兼容两倍极片厚度的变化，无法选择最合适的镜头，通常会出现虚焦现象，使得测量误差变大，经常出现误判，严重影响生产合格率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卷绕机卷芯对齐度CCD检测装置及检测方法，用于解决单个相机的景深需求兼容两倍极片厚度的变化，无法选择最合适的镜头，通常会出现虚焦现象，使得测量误差变大，经常出现误判，严重影响生产合格率的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种卷绕机卷芯对齐度CCD检测装置，包括至少2个用于拍摄极片的CCD相机、至少2个用于极片补光的光源、用于卷绕极片与隔膜的卷针及用于固定极片与隔膜的夹辊，一个CCD相机与一个光源组成拍摄组，拍摄组均同侧设置在极片运动方向的任一侧，且拍摄组内CCD相机与光源平行间隔设置；
其中，至少一个拍摄组设置在卷针处，且与卷针垂直，至少一个拍摄组设置在夹辊与卷针之间，且与极片运行方向垂直。
进一步的，所述至少一个拍摄组设置在夹辊与卷针之间，还包括：
光源与极片运行方向呈45°斜角安装。
进一步的，所述光源包括紫外线红光。
一种卷绕机卷芯对齐度CCD检测装置的检测方法，包括：
S1、卷针与极片平行时，设置在卷针处和夹辊与卷针之间的拍摄组进行拍照；
S2、设置在卷针处的拍摄组采集负极极片与负极隔膜位置的图像，设置在夹辊与卷针之间的拍摄组采集正极极片与正极隔膜位置的图像；
S3、获取采集后的图像进行图像处理并得出检测数据；
S4、将检测数据与工艺要求数据进行比较，并判断是否合格，合格则流转，不合格则剔除。
进一步的，所述获取采集后的图像进行图像处理并得出检测数据，包括：
图像处理系统对设置在卷针处的拍摄组采集负极极片与负极隔膜位置的图像进行处理，识别出负极极片与负极隔膜的距离L1；
图像处理系统对设置在夹辊与卷针之间的拍摄组采集正极极片与正极隔膜位置的图像进行处理，识别出正极极片与正极隔膜之间的距离L2和正极隔膜与负极隔膜之间的距离L3；
通过正极隔膜与负极隔膜之间的距离L3、正极极片与正极隔膜之间的距离L2及负极极片与负极隔膜的距离L1计算出负极极片与正极极片的距离L4。
进一步的，所述计算出负极极片与正极极片的距离L4，包括：
正极隔膜与负极隔膜之间的距离L3减去正极极片与正极隔膜之间的距离L2和负极极片与负极隔膜的距离L1得出。
进一步的，所述将检测数据与工艺要求数据进行比较，并判断是否合格，合格则流转，不合格则剔除，包括：
图像处理系统将检测数据发送给卷绕机PLC系统；
PLC系统将检测数据与设定阈值进行比较，当不在阈值范围内，则标注NG，反之，则标注OK；
将标注NG的极片与隔膜进行则剔除，将标注OK的极片与隔膜进行流转。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过采用双相机检测方式，解决了单相机景深不够造成的虚焦问题，同时采用双相机检测方式，大大提高了检测精度和卷芯对齐度检测准确率，降低了误判率；通过采用具备穿透力的红外光源，提高了拍摄图片的清晰度，使正极极片的边缘位置更加清晰；通过采用透视标定算法进行尺寸校准，解决因卷径变大导致物距变化带来的测量准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明极片与隔膜排序示意图；
图2是本发明极片与隔膜排序侧视图；
图3是本发明第一圈卷绕极片与隔膜排序示意图；
图4是本发明最后一圈卷绕极片与隔膜排序示意图；
图5是本发明检测方式示意图；
图6是本发明检测成像示意图；
图7是本发明检测流程示意图。
图中：1、负极极片；2、负极膈膜；3、正极极片；4、正极膈膜；5、卷针；6、夹辊；7、光源；8、CCD相机。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
传统的，因负极极片1比正极极片3要宽，导致现有CCD检测方式拍照视野一半拍照在卷针5处，一半拍照在极片入卷处，实现同时拍摄负极极片1和正极极片3，进而计算两者的错位值，但随着卷径的逐渐变大，单个相机的景深需求兼容两倍极片厚度的变化，无法选择最合适的镜头，通常会出现虚焦现象，使得测量误差变大，经常出现误判，严重影响生产合格率。
基于上述描述，本发明实施例提出一种如图1-7所示的一种卷绕机卷芯对齐度CCD检测装置，包括至少2个用于拍摄极片的CCD相机8、至少2个用于极片补光的光源7、用于卷绕极片与隔膜的卷针5及用于固定极片与隔膜的夹辊6，一个CCD相机8与一个光源7组成拍摄组，拍摄组均同侧设置在极片运动方向的任一侧，且拍摄组内CCD相机8与光源7同侧平行间隔设置；其中，至少一个拍摄组设置在卷针5处，且与卷针5垂直，至少一个拍摄组设置在夹辊6与卷针5之间，且与极片运行方向垂直；
下面结合附图对上述方案进行详细阐述；
请参阅图4，如图4所示，一个CCD相机与一个光源组成拍摄组设组设置在卷针处，另一个CCD相机与一个光源组成拍摄组设组设置在夹辊与卷针之间，同时两组拍摄组同侧设置，保证拍摄到的极片图片为同一侧极片图片；
同时本申请还可以设置多个拍摄组，实现更清晰的拍摄，例如可以同侧设置3组拍摄组进行拍摄，其中，一个CCD相机与一个光源组成拍摄组设组设置在卷针处，第二个CCD相机与一个光源组成拍摄组设组设置在夹辊与卷针之间，第三个CCD相机与一个光源组成拍摄设置在卷针处或夹辊与卷针之间，且与另外两个拍摄组间隔设置；
通过采用多相机检测方式，解决了单相机景深不够造成的虚焦问题，同时采用多相机检测方式，大大提高了检测精度和卷芯对齐度检测准确率，降低了误判率。
在一个实施例中，设置在夹辊6与卷针5之间的光源7与极片运行方向呈45°斜角安装；通过45°斜角安装使得光源7的照射范围更广，满足CCD相机8的拍摄要求；
在选用光源7时，光源7优选的选择穿透力强，能够穿透白色隔膜的紫外线红光，通过采用具备穿透力的红外光源，提高了拍摄图片的清晰度，使正极极片的边缘位置更加清晰。
请参阅图1、图2和图5，如图1、2和5所示，动力电池电芯卷绕主要是由卷针5将负极极片1、负极膈膜2、正极极片3、正极膈膜4材料按照顺时针或者逆时针进行旋转转动，形成电芯，本实施例卷针5在卷绕过程中为逆时针卷绕，极片与隔膜在卷绕过程中的排序为负极极片1、负极隔膜、正极极片3及正极隔膜，通过上述设置可以保证极片在卷绕过程中可以被CCD相机捕获；
请参阅图6，如图6所示，除上述的检测装置，本申请还提出一种检测方法，包括：
S1、卷针5与极片平行时，设置在卷针5处和夹辊6与卷针5之间的拍摄组进行拍照；
S2、设置在卷针5处的拍摄组采集负极极片1与负极隔膜位置的图像，设置在夹辊6与卷针5之间的拍摄组采集正极极片3与正极隔膜位置的图像；
S3、获取采集后的图像进行图像处理并得出检测数据；
具体的说，图像处理系统对设置在卷针5处的拍摄组采集负极极片1与负极隔膜位置的图像进行处理，识别出负极极片1与负极隔膜的距离L1；
图像处理系统对设置在夹辊6与卷针5之间的拍摄组采集正极极片3与正极隔膜位置的图像进行处理，识别出正极极片3与正极隔膜之间的距离L2和正极隔膜与负极隔膜之间的距离L3；
通过正极隔膜与负极隔膜之间的距离L3、正极极片3与正极隔膜之间的距离L2及负极极片1与负极隔膜的距离L1计算出负极极片1与正极极片3的距离L4，其中，L4通过正极隔膜与负极隔膜之间的距离L3减去正极极片3与正极隔膜之间的距离L2和负极极片1与负极隔膜的距离L1得出。
S4、将检测数据与工艺要求数据进行比较，并判断是否合格，合格则流转，不合格则剔除，具体的说，检测数据包括L1、L2、L3及L4，检测数据与工艺要求数据进行比较，并判断是否合格，合格则流转，不合格则剔除，具体的说，图像处理系统将检测数据发送给卷绕机PLC系统；PLC系统将检测数据与设定阈值进行比较，当不在阈值范围内，则标注NG，反之，则标注OK；将标注NG的极片与隔膜进行则剔除，将标注OK的极片与隔膜进行流转。
综上所述，本发明在实施过程中，主要通过光源7、相机进行对负极极片1、负极膈膜2成像，获取负极极片1、负极膈膜2之间的距离L1和正极极片3、正极膈膜4成像，获取正极极片3、正极膈膜4之间的距离L2。通过对相机进行位置标定，及两相机的图像合并，计算出L3和L4；软件程序同时将计算后的L1,L2,L3,L4和设定的阈值比较，将比较结果发生给PLC系统，进行下一步动作；卷绕每卷取一次，PLC触发相机拍照一次，计算卷芯每层负极极片1、负极膈膜2、正极极片3、正极膈膜4之间对应的距离L1,L2,L3,L4；通过每层测量的数据进而实现把控电芯质量，提高产品一致性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。