一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法，包括以下步骤：（1）在锂电池极片输送路线上，设置测厚仪，在锂电池极片输送时，用测厚仪传感器探头对极片进行实时的厚度扫描；（2）对传感器厚度扫描数据进行移动求方差计算，通过对移动方差结果求散点拟合曲线绘制横向坐标对应横向扫描位置的连续波形图，结合波形曲线中的波峰数量，通过做边界判定参数线寻找分割线同每个波峰的交点坐标，所述边界判定参数线为横线分割线，2个交点之间的连线的中点用于定位边界，获得涂布边界。本发明专利技术能够基于测厚仪的实时扫描数据，更有依据更准确地实时判定锂电池极片的涂布边界位置。边界位置。边界位置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法


[0001]本专利技术属于锂电制造中的机器视觉检测领域，具体涉及一种基于机器视觉扫描数据的锂电池极片涂布边界定位方法。

技术介绍

[0002]锂电池的生产过程相当复杂且敏感，因此如何快速对锂电池的各段生产工序进行层层的质检，成为了锂电高效生产的关键环节。对此，机器视觉以识别、测量、定位、检测四大核心功能，成为锂电池生产装配中的标准配置。针对锂电生产过程中的隔膜、涂布、辊压、分切、模切、卷绕、叠片等工序，机器视觉提供了五花八门的解决方案如面密度检测、尺寸测量、对齐度检测、外观缺陷检测、位置归正和纠偏闭环控制等。
[0003]在锂电池极片的涂布生产和滚轧生产两个环节，需要测厚仪对锂电池极片进行实时在线厚度或者重量检测（所需设备为现有的面密度检测仪和激光测厚仪，一下统称为测厚仪），而锂电池极片规格主要分为连续涂布和间歇涂布两种，即空箔留白区域是横向或者竖向的。如图1、2所示，图中深色部分为涂布材料，浅色部分为空箔留白区域。
[0004]在锂电池的极片生产产线上检测出来的数据，需要统计涂层部分的有效数据，而整个极片上包含涂层区域和留白区域，两部分区域的数据都会被测厚仪检测出来，但是在数据统计上需要精准将留白区域的数据剔除掉。
[0005]由于测厚仪传感器检测光斑较大的原因（目前常用的检测光斑直径都在20mm左右），在传感器扫描极片材料的整个过程中，光斑掠过材料边界的这一段数据都无法保证其检测的准确性，因此在检测数据统计过程中需要把此段的数据剔除。而为保证剔除数据区域的准确性，因此需要准确定位到材料实际边界映射到扫描数据数组中的对应横向位置，再通过映射到的边界位置，以准确将该轮扫描的无效数据剔除。
[0006]该问题的难点主要在于以下二点：
①
电池极片在实际连续生产中会出现左右来回移动的情况，且不同规格以及不同幅宽的极片材料在测厚仪的整个扫面范围内的位置不确定。
②
对于间歇涂布的电池极片的检测，由于扫描传感器是横向往复循环扫描的，而电池极片同时也在纵向上连续运行，因此传感器每轮扫描过程中所经过的空箔留白区域数量以及位置都是不确定的。结合以上两点原因，都无法通过固定位置定位来进行精准的剔除。
[0007]因此，目前行业里主要的剔除手段是采用阈值的方式判定，即只要检测数据到达设定的界限后，就将超出部分数据直接剔除掉，或者是类似该原理的其他变换方式，例如以目标值的百分比作为阈值界限等。此方式只能是从检测数值上判断数据的有效性，但传感器光斑在掠过材料边界时检测曲线是一个缓慢上升的过程，且材料边界处涂层的厚薄情况会直接影响边界点的定位差异，因此阈值判断方式无法实际映射到边界位置，且阈值具体的选定值也无法从原理上确定为何值。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提出一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法，
能够基于测厚仪的实时扫描数据，更有依据更准确地实时判定锂电池极片的涂布边界位置，本专利技术采用以下技术方案：一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在锂电池极片输送路线上，设置测厚仪，在锂电池极片输送时，用测厚仪传感器探头对极片进行实时的厚度扫描；（2）对传感器厚度扫描数据进行移动求方差计算，通过对移动方差结果求散点拟合曲线绘制横向坐标对应横向扫描位置的连续波形图，结合波形曲线中的波峰数量，通过做边界判定参数线寻找分割线同每个波峰的交点坐标，所述边界判定参数线为横线分割线，2个交点之间的连线的中点用于定位边界，获得涂布边界。
[0009]在采用上述技术方案的基础上，本专利技术还可采用以下进一步的技术方案，或对这些技术方案组合使用：移动方差计算公式如下：其中N为移动项数，根据射线光斑大小以及设备实际定距精度确定，为移动平均值，为移动方差。
[0010]移动项数对应的距离为：在扫描路径上，两个传感器探头光斑正好脱离时，光斑中心所移动的距离。
[0011]在步骤（2）后还包括以下步骤：（3）确定涂布厚度计算边界；设定一个移动值，利用所述中点对应的横向位置减去或加上所述移动值即为所确定的扫描轨迹对应涂布厚度计算边界的横坐标；如果将传感器探头光斑在进入涂布到离开涂布区时，横坐标值增加作为参考方向，则对于进入涂覆区的光斑，其为加上该移动值，对于离开涂布区的光斑，则为减去该移动值；所获得的扫描轨迹对应涂布厚度计算边界的横坐标即为厚度计算用的选定边界。
[0012]对于纵向连续涂布的极片，其移动项数N的计算方式采用：N=光斑直径/定距精度，其中，定距精度是测厚仪设备自身的一项指标，是采集的数据之间的距离。
[0013]对于纵向连续涂布的极片，所述移动值为传感器探头光斑的半径。
[0014]对于具有竖向间隙的横向连续涂布，移动项数和移动值采用下式计算：
[0015]V
带 为极片纵向走带速度，该速度由测厚仪的纵向编码器获取；V
带
为传感器探头的横向移动速度；L为移动值。
[0016]根据本专利技术目的的第二个方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述的基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法的步骤。
[0017]根据本专利技术目的的第三个方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述的基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法的步骤。
[0018]本专利技术提供的方法通过采用直接对测厚仪扫描数据依次进行移动方差计算，将计算结果进行曲线拟合，然后在拟合曲线上找出方差拟合曲线的波峰交点的坐标中值进行涂布边界判断，可以实时精准的识别出扫描数据里传感器光斑掠过材料边界过程中材料边界的映射位置，并能精确配合移动值剔除影响涂布厚度计算的数据。通过此方法识别出来的涂边界同实际材料边界对比误差小于
±
1mm，并且，本方法所识别涂布边界稳定，重复测试的误差小于等于0.1mm，相较于传统的阈值判定料边方式，本方法的厚度识别和涂布厚度计算的准确度更高。
[0019]并且，本专利技术的方法的识别效果相较于传统的阈值判断方式而言不会受到极片涂层涂敷厚度差异的影响，不会受到极片涂敷规格的影响，不会受到被检测材料左右移动的影响，具有完全的通用性，能够完美适用电池极片的连续涂布和间歇涂布两种工艺规格，能够适于各种规格的极片涂覆宽度、间隙、厚度，不需要额外增加传感器，因此相较于那些采用增加额外判边传感器的方案来说，更加节省设备成本以及降低设备的调试成本。因此，本专利技术的方法解决了目前行业里传统边界判定方法的不足之处，使得电池极片生产环节厚度检测有效数据的保留更加精准，有效提高了锂电池极片涂布的一致性，减少了生产过程中的材料报废，同时有效保证了最终电池成品的质量。
附图说明
[0020]图1为锂电池极片具有横向间隙的多条竖向连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在锂电池极片输送路线上，设置测厚仪，在锂电池极片输送时，用测厚仪传感器探头对极片进行实时的厚度扫描；（2）对传感器厚度扫描数据进行移动求方差计算，通过对移动方差结果求散点拟合曲线绘制横向坐标对应横向扫描位置的连续波形图，结合波形曲线中的波峰数量，通过做边界判定参数线寻找分割线同每个波峰的交点坐标，所述边界判定参数线为横线分割线，2个交点之间的连线的中点用于定位边界，获得涂布边界。2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法，其特征在于移动方差计算公式如下：其中N为移动项数，根据射线光斑大小以及设备实际定距精度确定，为移动平均值，为移动方差。3.如权利要求2所述的一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法，其特征在于，移动项数对应的距离为：在扫描路径上，两个传感器探头光斑正好脱离时，光斑中心所移动的距离。4.如权利要求1所述的一种基于机器视觉扫描数据的锂电极片涂布边界定位方法，其特征在于，在步骤（2）后还包括以下步骤：（3）确定涂布厚度计算边界；设定一个移动值，利用所述中点对应的横向位置减去或加上所述移动值即为所确定的扫描轨迹对应涂布厚度计算边界的横坐标；如果将传感器探头光斑在进入涂布到离开涂布区时，横坐标值增加作为参考方向，则对于进入涂覆区的光斑，其为加上该移动值，对于离开涂布区的光斑，则为减去该移动值；所获得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛铭，张烩，沈井学，
申请(专利权)人：杭州百子尖科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：