多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法，涉及锂电池智能制造技术领域，其用于控制软包锂电池智能制造系统，软包锂电池智能制造系统包括叠片装置、焊接装置、热封装置、注液装置和化成装置，其包括：控制相连的云端网络、上位机和PLC主站，所述PLC主站控制信号连接有电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块。本发明专利技术的控制系统实现机械的整体联动以及电气控制上的多通道信息交互、数据分析和智能优化工艺参数，各模块在机械上和控制上均实现整线联动，各模块和执行层的智能系统采用交换机实现信息数据交互。

Intelligent manufacturing control system and method of multi module complex whole machine linkage soft pack lithium battery

【技术实现步骤摘要】
多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法
本专利技术涉及锂电池智能制造
，具体涉及一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法。
技术介绍
通常锂电池生产过程中，多个模块独立运行，然后通过人工或机械手在个模块之间进行搬运，他们之间由于不在信息交互和通讯，很多电池数据需要重复写入和读取；无法实时监控电池产品的当前的运行工序和状态；对质量管控和产品追溯存在较大困难。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统及方法，为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，用于控制软包锂电池智能制造系统，软包锂电池智能制造系统包括叠片装置、焊接装置、热封装置、注液装置和化成装置，其包括：控制相连的云端网络、上位机和PLC主站，所述PLC主站控制信号连接有电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块，所述电芯制造控制模块用于控制叠片装置和焊接装置的执行部件，叠片装置和焊接装置的执行部件用于包括将电池极片进行叠片隔膜制造电芯的过程以及将极耳焊接在电芯上并裁切的过程，其控制信号连接有料顶传感器、视觉相机、超声传感器、第一机械手伺服驱动器组、CCD平台伺服驱动器组、叠片伺服驱动器组、料卷伺服驱动器组、送胶伺服驱动器组和贴胶伺服驱动器组、上料机械手伺服驱动器组、极板对接臂伺服驱动器组、第一移栽伺服驱动器组、预焊伺服驱动器组、裁剪伺服驱动器组、终焊伺服驱动器组；r>所述铝塑膜热封控制模块用于控制热封装置的执行部件，热封装置的执行部件用于包括对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封的过程，其控制信号连接有CCD纠正相机、极耳贴胶伺服驱动器组、极耳整形伺服驱动器组、第二机械手伺服驱动器组、铝塑膜上料伺服驱动器组；所述注液化成控制模块用于控制注液装置和化成装置的执行部件，注液装置和化成装置的执行部件用于包括在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活的过程，其控制信号连接有注液伺服驱动器组，第三机械手伺服驱动器组、预封伺服驱动器组、第二移栽伺服驱动器组、喷码扫码伺服驱动器组、热压化成伺服驱动器组、冷压化伺服驱动器组、裁切伺服驱动器组、第三移栽伺服驱动器组、终封伺服驱动器组。进一步地，第一机械手伺服驱动器组控制的第一机械手根据料顶传感器的反馈信息从上料机构吸取电池极片并传递到CCD平台进行重片检测；视觉相机检测电池极片是否存在重片以及给第一机械手反馈是否可以放置电池极片；超声传感器识别电池极片的边界以确保定位精度；CCD平台伺服驱动器组根据视觉相机和超声传感器的反馈信息调整平台以便所述超声传感器和所述视觉相机更好地检测和识别，当检测到重片时，第一机械手根据视觉相机检测和超声传感器的反馈信息剔除重片，当未检测到重片时，第一机械手根据视觉相机检测和超声传感器的反馈信息调整电池极片的位置。进一步地，叠片伺服驱动器组控制的叠片台对电池极片进行叠片并递送到料卷伺服驱动器组控制料卷机构实现隔膜Z型层叠操作形成极片隔膜组；贴胶伺服驱动器组控制贴胶机构将极片隔膜组贴胶形成电芯，送胶伺服驱动器组控制送胶机构则持续给贴胶过程提供胶带；贴胶后的电芯进入第一移栽伺服驱动器组控制的第一移栽机构，其中，贴胶机构与料卷机构之间保持信息交互与控制独立，当贴胶机构进行贴胶时，料卷机构进行下一电池极片的隔膜Z型层叠操作，当贴胶机构停止贴胶时并不影响料卷机构的隔膜Z型层叠操作；上料机械手伺服驱动器组采用分时复用控制上料机械手吸取正负极板，正负极板通过极板对接臂伺服驱动器组控制的极板对接臂传递到终焊机构，第一移栽机构上递送电芯在预焊伺服驱动器组控制的预焊机构完成对电芯上极耳进行第一次焊接；第一次焊接后经裁剪伺服驱动器组控制裁剪机构修剪电芯上的极耳，并通过第一移栽机构传递到终焊伺服驱动器组控制的终焊机构完成将经过修剪的电芯与极板进行第二次焊接，其中，预焊伺服驱动器组和终焊伺服驱动器组采用单一焊接电源，自动切换两组焊接参数。进一步地，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手从第一移栽机构上吸取电芯，并传递到极耳整形伺服驱动器组控制的极耳整形机构对电芯的极耳进行整形，完后传递到极耳贴胶伺服驱动器组控制的极耳贴胶机构对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手吸取电芯在所述极耳整形机构和所述极耳贴胶机构之间传递；在所述CCD纠正相机的定位下，铝塑膜上料伺服驱动器组控制的铝塑膜上料机构对贴胶后的电芯进行塑膜，其中，铝塑膜上料机构包括凸膜件和凹膜件，凸膜件和凹膜件由同一电机分时复用驱动，凸膜件被驱动提升至取料位时，第二机械手选择对应的取凸膜作业，当第二机械手取走凸膜件后，凹膜件被电机驱动进行位置调整，以待第二机械手抓取凹膜件。进一步地，所述铝塑膜热封模块还控制信号连接有顶封伺服驱动器组和侧封伺服驱动器组，所述第二从站模块控制连接有短路检测传感器，在传递到极耳整形机构前依次通过顶封伺服驱动器组控制的顶封机构和侧封伺服驱动器组控制的侧封机构对电芯进行顶封和侧封，短路检测传感器检测电芯的短路情况。进一步地，在注液装置内，注液伺服驱动器组根据上位机预设参数控制注液机构的电磁阀的通断和输出量，注液后的电芯传递到预封伺服驱动器组控制的预封机构进行初始封装；第三机械手伺服驱动器组控制的第三机械手在注液装置内传递电芯；在化成装置内，第二移栽伺服驱动器组控制的第二移栽机构对电芯的不良品进行剔除，喷码扫码伺服驱动器组控制的喷码扫码机构对电芯进行喷码扫码；经过喷码扫码的电芯依次经过热压化成伺服驱动器组控制的热压化成机构、冷压化伺服驱动器组控制的冷压化成机构和裁切伺服驱动器组控制的裁切机构，最后经过第三移栽伺服驱动器组控制的第三移栽机构到达终封伺服驱动器组控制的终封机构完成电芯的最终封装。进一步地，电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块之间通过以太网口通讯并通过交换机与上位机实现数据交互，在每一工序结束时，执行部件所连接的PLC端口将电芯的数据参数和工序内容传送到上位机和下一工序的执行部件，下一工序的执行部件根据接收的指令有序动作，各执行部件信号互锁。进一步地，上位机根据通过上位机输入的工艺过程参数以及工艺过程中通过电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块接收到的电芯的数据参数，发出指令控制软包锂电池智能制造系统的执行部件动作，并实时采集工艺过程中接收到的电芯的数据参数以优化所述指令，同时，根据采集的工艺过程参数和电芯的数据参数形成对应的产品喷码；上位机接收各个控制模块的报警信息，对报警信息统计以及结合大数据与概率分析，突出较频繁的报警信息以形成不同级别的保护指令。一种锂电池智能制造参数优化方法，用于如上所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其包括以下步骤：上位机根据既定的工艺过程参数发出指令控制多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统的执行部件有序动作；在每一工序结束时，执行部件所连接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，用于控制软包锂电池智能制造系统，软包锂电池智能制造系统包括叠片装置、焊接装置、热封装置、注液装置和化成装置，其特征在于，包括：控制相连的云端网络、上位机和PLC主站，所述PLC主站控制信号连接有电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块，/n所述电芯制造控制模块用于控制叠片装置和焊接装置的执行部件，叠片装置和焊接装置的执行部件用于包括将电池极片进行叠片隔膜制造电芯的过程以及将极耳焊接在电芯上并裁切的过程，其控制信号连接有料顶传感器、视觉相机、超声传感器、第一机械手伺服驱动器组、CCD平台伺服驱动器组、叠片伺服驱动器组、料卷伺服驱动器组、送胶伺服驱动器组和贴胶伺服驱动器组、上料机械手伺服驱动器组、极板对接臂伺服驱动器组、第一移栽伺服驱动器组、预焊伺服驱动器组、裁剪伺服驱动器组、终焊伺服驱动器组；/n所述铝塑膜热封控制模块用于控制热封装置的执行部件，热封装置的执行部件用于包括对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封的过程，其控制信号连接有CCD纠正相机、极耳贴胶伺服驱动器组、极耳整形伺服驱动器组、第二机械手伺服驱动器组、铝塑膜上料伺服驱动器组；/n所述注液化成控制模块用于控制注液装置和化成装置的执行部件，注液装置和化成装置的执行部件用于包括在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活的过程，其控制信号连接有注液伺服驱动器组，第三机械手伺服驱动器组、预封伺服驱动器组、第二移栽伺服驱动器组、喷码扫码伺服驱动器组、热压化成伺服驱动器组、冷压化伺服驱动器组、裁切伺服驱动器组、第三移栽伺服驱动器组、终封伺服驱动器组。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，用于控制软包锂电池智能制造系统，软包锂电池智能制造系统包括叠片装置、焊接装置、热封装置、注液装置和化成装置，其特征在于，包括：控制相连的云端网络、上位机和PLC主站，所述PLC主站控制信号连接有电芯制造控制模块、铝塑膜热封控制模块和注液化成控制模块，
所述电芯制造控制模块用于控制叠片装置和焊接装置的执行部件，叠片装置和焊接装置的执行部件用于包括将电池极片进行叠片隔膜制造电芯的过程以及将极耳焊接在电芯上并裁切的过程，其控制信号连接有料顶传感器、视觉相机、超声传感器、第一机械手伺服驱动器组、CCD平台伺服驱动器组、叠片伺服驱动器组、料卷伺服驱动器组、送胶伺服驱动器组和贴胶伺服驱动器组、上料机械手伺服驱动器组、极板对接臂伺服驱动器组、第一移栽伺服驱动器组、预焊伺服驱动器组、裁剪伺服驱动器组、终焊伺服驱动器组；
所述铝塑膜热封控制模块用于控制热封装置的执行部件，热封装置的执行部件用于包括对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封的过程，其控制信号连接有CCD纠正相机、极耳贴胶伺服驱动器组、极耳整形伺服驱动器组、第二机械手伺服驱动器组、铝塑膜上料伺服驱动器组；
所述注液化成控制模块用于控制注液装置和化成装置的执行部件，注液装置和化成装置的执行部件用于包括在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活的过程，其控制信号连接有注液伺服驱动器组，第三机械手伺服驱动器组、预封伺服驱动器组、第二移栽伺服驱动器组、喷码扫码伺服驱动器组、热压化成伺服驱动器组、冷压化伺服驱动器组、裁切伺服驱动器组、第三移栽伺服驱动器组、终封伺服驱动器组。


2.根据权利要求1所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，第一机械手伺服驱动器组控制的第一机械手根据料顶传感器的反馈信息从上料机构吸取电池极片并传递到CCD平台进行重片检测；视觉相机检测电池极片是否存在重片以及给第一机械手反馈是否可以放置电池极片；超声传感器识别电池极片的边界以确保定位精度；CCD平台伺服驱动器组根据视觉相机和超声传感器的反馈信息调整平台以便所述超声传感器和所述视觉相机更好地检测和识别，当检测到重片时，第一机械手根据视觉相机检测和超声传感器的反馈信息剔除重片，当未检测到重片时，第一机械手根据视觉相机检测和超声传感器的反馈信息调整电池极片的位置。


3.根据权利要求2所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，叠片伺服驱动器组控制的叠片台对电池极片进行叠片并递送到料卷伺服驱动器组控制料卷机构实现隔膜Z型层叠操作形成极片隔膜组；贴胶伺服驱动器组控制贴胶机构将极片隔膜组贴胶形成电芯，送胶伺服驱动器组控制送胶机构则持续给贴胶过程提供胶带；贴胶后的电芯进入第一移栽伺服驱动器组控制的第一移栽机构，其中，贴胶机构与料卷机构之间保持信息交互与控制独立，当贴胶机构进行贴胶时，料卷机构进行下一电池极片的隔膜Z型层叠操作，当贴胶机构停止贴胶时并不影响料卷机构的隔膜Z型层叠操作；上料机械手伺服驱动器组采用分时复用控制上料机械手吸取正负极板，正负极板通过极板对接臂伺服驱动器组控制的极板对接臂传递到终焊机构，第一移栽机构上递送电芯在预焊伺服驱动器组控制的预焊机构完成对电芯上极耳进行第一次焊接；第一次焊接后经裁剪伺服驱动器组控制裁剪机构修剪电芯上的极耳，并通过第一移栽机构传递到终焊伺服驱动器组控制的终焊机构完成将经过修剪的电芯与极板进行第二次焊接，其中，预焊伺服驱动器组和终焊伺服驱动器组采用单一焊接电源，自动切换两组焊接参数。


4.根据权利要求1所述的多模块复合整机联动软包锂电池智能制造控制系统，其特征在于，第二机械手伺服驱动器组控制的第二机械手从第一移栽机构上吸取电芯，并传递到极耳整形伺服驱动器组控制的极耳整形机构对电芯的极耳进行整形，完...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓益增，黄志强，黄健，韩有军，王亚青，贾刚，张春杰，
申请(专利权)人：广州中国科学院工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44