[发明专利]一种基于电池温度场以及可见光图像的锂电池缺陷检测装置

说明书

本发明公开了一种基于电池温度场以及可见光图像的锂电池缺陷检测装置，其通过测量锂电池在不同状态(充电、放电、加工运输)、不同方位(正极侧视、负极侧视、壳体俯视)、不同时间(生产线上持续观测)和不同复杂背景(生产线存在较复杂的热噪声环境)下红外热像及温度场分布与可见光谱段图像的锂电池外观信息，使用双波段缺陷检测算法，在检测缺陷的同时，可实时修正生产工序、生产线环境对检测的影响，提高系统的灵敏度，最终将有缺陷的锂电池移除生产线。本发明综合了外部包装缺陷检测与内部材料缺陷检测方法，可以在保证缺陷检测完整性与正确率的前提下，极大提升锂电池缺陷检测的可信度、效率和锂电池生产流水线的自动化程度。

技术领域

本发明涉及电动汽车锂电池生产与检测的技术领域，具体涉及一种基于电池温度场以及可见光图像的锂电池缺陷检测装置。

背景技术

传统锂电池流水线上基于人工手动检测，为了提高生产效率，需要替换人工缺陷检测环节。现有锂电池检测装置手段单一，无论是从外观形态中提取缺陷特征，还是从锂电池材料与工作机理中提取缺陷特征，都存在无法覆盖所有缺陷特征的问题，漏检概率较大。

检测装置的一个难题是提高检测概率和抑制误检概率同样重要，而这二者难以有效兼容。传统缺陷检测装置为了强化对典型缺陷特征的提取，这时会形成一个漏检概率下降则误检概率相应提高，抑制误检概率又会提高漏检概率的无奈状态。

无论何种检测装置，都有环境适应性问题，既检测装置的检测灵敏度与环境适应性无法共同提高。一般来说，传统检测装置在某些环境下对某些缺陷特征的检测上表现很好，则会在另外一些环境下对一些缺陷特征的检测上表现不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电池温度场以及可见光图像的锂电池缺陷检测装置，以实现锂电池缺陷检测的自动流水线生产。

本发明采用的技术方案为：一种基于电池温度场以及可见光图像的锂电池缺陷检测装置，包括可视信息传感器、缺陷感知计算机、缺陷作动装置；可视信息传感器用于获取锂电池可见光波段、短波红外波段的图像；缺陷感知计算机通过锂电池温度计算机视觉技术提取锂电池缺陷信息；发现有缺陷锂电池时向缺陷作动装置发出推出信号；

可视信息传感器由3至4个工业级高清像素可见光摄像头、3至4个短波红外摄像头、LED光源组成，其中两种摄像头安装位置可以交叉，尽量使其能够形成统一的视场，每一类在输送面顶部串行安装两台，保持20％视场区域重叠，在输送带两侧各安装一台，LED光源根据生产流水线的照明环境，选择合适形状的光源与安装位置，使锂电池输送区域可以被均匀照明；

缺陷感知计算机通过计算机视觉技术从可见光图像提取待检测锂电池的全向图像；应用外观特征提取模块提取锂电池外观缺陷信息；从红外图像提取目标及周围环境温度场数据，并融合这两类数据，基于锂电池不同行为阶段的温度-时间响应关系，锂电池温度与背景环境关系，检测发现可能存在的缺陷部位，对缺陷目标作融合，以降低漏检率，同时提高缺陷检测的准确率，当检测发现有缺陷锂电池时向缺陷作动装置发出推出信号；

缺陷作动装置由驱动电机，凸轮，推杆组成，在收到推出信号时，驱动电机开始工作，带动凸轮转动，推动推杆将目标位置的带缺陷锂电池推出输送带，推杆复位后切断驱动电机工作。

其中，利用可见光波段、短波红外波段双波段图像信息相结合进行锂电池缺陷检测；

第一步基于图像的缺陷提取，依据原理在实际测量中，锂电池总是处于一定的环境中，锂电池除了本身发出的热辐射外，还要与周围环境进行热交换即吸收和反射周围环境向目标所发出的辐射热能，

W_{图像辐射通量密度}＝W_{锂电池辐射通量密度}+W_{锂电池反射环境辐射通量密度}

充分利用了可见光图像的高分辨率优势，可以高精度实现对锂电池外观轮廓、生产环境识别；从而建立锂电池外观辐射特征模型，