[发明专利]一种用于锂电池极片毛刺在线检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于锂电池极片毛刺在线检测方法及系统，属于图像处理技术领域，检测方法包括以下步骤：S1、通过选型方法和布局方法选择和安装采集装置，并通过参数计算方法对采集装置进行参数设置；S2、采集极片毛刺图像、调用毛刺检测算法；S3、根据检测结果发出报警信号或者控制信号；S4、判断产线运行状态，调用自动聚焦算法。本发明采用具有极小曝光时间的面阵工业相机，极高亮度的光源，大景深、高倍率的远心镜头，设计了相机、镜头、光源的选型方法和布局方法，通过计算设置相机参数，成倍提高采集帧率，基于图像投影分析的毛刺检测算法，配合自动聚焦，实现极片毛刺的高速在线检测。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及用于锂电池极片毛刺在线检测方法及系统。

背景技术

极片制作是制造锂离子动力电池的基础工艺，正极为铜箔两面涂层，负极为铝箔两面涂层，正极极片与负极极片之间通过隔膜分开，极片分切和模切是按电池规格，对经过辊压的电池极片进行分条的工艺，包括五金分、模切和激光分、模切，极片涂层是由层状金属盐颗粒或石油焦等层状碳颗粒组成的复合材料，几乎没有塑性变形能力，当上下圆盘刀或激光高温产生的内应力大于涂层颗粒之间的结合力，涂层产生裂缝并最终拓展分离，此即为极片分切过程，分切后的极片不能出现褶皱、脱粉、毛刺、尺寸偏差；其中如果毛刺的长度超过隔膜的一半，就有可能刺穿隔膜形成正负极间的短路，造成电池安全事故。

根据国标GB31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求》B1.2.2.1毛刺检测与控制部分规定，在极片加工过程中，制造商应采取有效的方法对毛刺进行检测，并预防和控制毛刺的产生，生产过程中必须严控毛刺的长度，而现有的检测方法是通过人工观察、手触摸、或人工在显微镜下观测的方式进行抽样检测，这种方式的缺点是效率低、检测结果受检测员的主观因素影响，而且无法全检，频繁的毛刺表明极片质量下降，设备需要换刀或调整参数，严重的毛刺可能会导致电池使用中发生自燃等严重事故。

自动检测毛刺需要通过视觉检测技术来代替人工，但常规的基于线扫相机的视觉检测方案，无法达到在线检测的精度和速度，分析如下：

目前行业的毛刺检测精度5um，产线速度在30m/min到120m/min，为了满足5um的检测精度，设像素精度取p=2.5um/pixel，速度取v=30m/min，如果选用线阵相机，则帧率fps=v/p=200KHz，这基本上是线扫相机行频的极限值了，如果速度达到100m/min，则fps=667KHz，目前尚无线扫相机能达到该行频，无法适用，因此需要研发一种新的锂电池极片毛刺在线检测方法及系统来解决现有的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于锂电池极片毛刺在线检测方法及系统，以解决现有线扫相机无法全检毛刺小于5um的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于锂电池极片毛刺在线检测方法，包括以下步骤：

S1、通过选型方法和布局方法选择和安装采集装置，并通过参数计算方法对采集装置进行参数设置；所述采集装置包括相机、镜头、光源，所述采集硬件选型方法中，所述相机需支持极短曝光模式，支持设置ROI提高帧率；所述相机ROI的设置方法如下：

设置ROI宽度为图像全画幅宽度，把ROI高度设为200-1000，根据抖动情况，以覆盖极片和毛刺的范围为准；

S2、实时采集极片毛刺图像，通过毛刺检测算法检测毛刺位置，计算毛刺高度；

S3、定时检测产线运行状态，如果检测到产线从停止开始启动，则通过液态镜头执行一次自动聚焦；

S4、根据检测结果发出报警信号或者控制信号。

所述步骤S1中通过参数计算方法设置相机的帧率和曝光时间、相机增益,相机采用具有极小曝光时间的面阵工业相机,极高亮度的光源,大景深、高倍率的远心镜头。

所述参数计算方法包括：