发明内容
本发明提供了一种电池极片涂布外观缺陷分选系统,其包括极片传送装置1、极片提升装置2和缺陷识别装置。所述传送装置1包括驱动机构11和转盘12,所述转盘12用于承载所述电池极片,所述驱动机构11用于使所述转盘12转动以使所述电池极片到达缺陷识别位置。所述极片提升装置2用于以非接触的方式使到达所述缺陷识别位置的所述电池极片提升离开所述转盘12的表面。并且,所述缺陷识别装置用于同时对到达所述缺陷识别位置的所述电池极片的上下表面进行缺陷识别。
进一步地,所述驱动机构11包括第一驱动组件111和第二驱动组件112。其中,所述第一驱动组件111包括第一驱动轴1111和接合部1112,所述接合部1112与所述第一驱动轴1111连接且偏离其轴心设置。所述第二驱动组件112包括齿轮1121,所述齿轮1121的转动轴1122一端固定连接于所述齿轮1121且另一端连接所述转盘12,所述齿轮1121包括多个轮槽,所述轮槽的形状与所述接合部1112相配合。所述第一驱动组件111和所述第二驱动组件112被设置成,当所述第一驱动轴1111转动时,所述接合部1112与所述齿轮1121上的轮槽形成啮合,从而带动所述齿轮1121转动,进而使所述转盘12旋转。
进一步地,所述转盘12包括用于承载所述电池极片的通孔121。所述通孔121的分布与所述齿轮1121上的齿槽分布相对应,并且所述通孔121的圆周边缘上均匀设置有多个第一光源,所述第一光源上设有光扩散片。
进一步地,所述第一驱动组件111上设置与所述第一驱动轴固定连接的平衡部1113,其中,所述平衡部1113相对于所述第一驱动轴1111同心或偏心设置,且在转动过程中不与所述第二驱动组件112中的所述齿轮1121发生接触。
进一步地,所述极片提升装置2包括上竖直导流部21、第一上水平导流部22、进气部23、第二上水平导流部24、空气动力部25、第一下水平导流部26、第二下水平导流部27、下竖直导流部28以及气隙29。其中,所述第一上水平导流部22、所述进气部23和所述第二上水平导流部24沿水平方向依次连接;所述第一下水平导流部26和所述第二下水平导流部27沿水平方向连接;所述空气动力部25内部设有气体推进设备,且分别气路连接所述第二上水平导流部24和所述第一下水平导游部26;所述上竖直导流部21与所述第一上水平导流部22气路连接,且具有渐变的形状,以实现从所述第一上水平导流部的形状到所述气隙29的形状的平滑过渡;所述下竖直导流部28与所述第二下水平导流部27气路连接,且具有渐变的形状,以实现从所述第二下水平导流部的形状到所述气隙29的形状的平滑过渡;所述第一上水平导流部22、所述第二上水平导流部24、所述第一下水平导流部26和所述第二下水平导流部27内设置有空气导流板,用于调节气流在截面中的分布。所述气隙29具有圆形截面,且其面积小于所述第一上水平导流部22和所述第二下水平导流部27。所述上竖直导流部21的下部圆周上均匀设置有多个第二光源,所述第二光源上设有光扩散片。
进一步地,所述第一上水平导流部22与所述进气部23之间通过连接件3实现气密且可拆卸的连接。其中,所述连接件3包括第一连接单元31和第二连接单元32。所述第一连接单元31包括连接块311以及在所述连接块311的表面上向外突出的突出部312。所述第二连接单元32包括第一弹性件321和第二弹性件322,所述第一弹性件321的朝外的表面上形成有与所述突出部312过盈配合的凹陷部3211,且在内侧沿着与所述凹陷部3211相反的方向形成有突出部3212。所述第二弹性件322具有用于固定在所述进气部23的内侧壁上的平面部3221,所述平面部3221的沿所述突出部3212突出方向最远的那端圆滑弯折延伸形成有抵接部3222。所述抵接部3222与所述平面部3221之间形成一角度以使所述抵接部3222相对于所述平面部3221倾斜,且所述抵接部3222与所述第一弹性件321的所述突出部3212形成抵接。
进一步地,所述缺陷识别装置包括第一组CCD相机、第二组CCD相机和控制器,其中每组包括四个CCD相机。所述CCD相机通过支架被安装成所述第一组CCD相机中的四个相机在平行于所述电池极片的水平面上关于所述电池极片的竖直中心轴对称设置,且在所述水平面上相邻的所述CCD相机与所述电池极片的中心之间的连线成90度角。所述第二组CCD相机和所述第一组CCD相机在竖直方向上关于所述电池极片对称设置。
进一步地,所述控制器被设置成执行以下图像处理过程:将所述第一组CCD相机获取的所述电池极片的四幅图像融合,其中用fR(x,y)、fG(x,y)和fB(x,y)分别表示红、绿和蓝色通道下像素点(x,y)上的亮度值;将所述红色和蓝色通道下的亮度值fR(x,y)和fB(x,y)分别与阈值TR和TB进行比较,将同时满足fR(x,y)>TR和fB(x,y)>TB的像素点的亮度值f(x,y)记为零;计算经噪声滤波的图像数据F(x,y)=H*f(x,y),其中,H为5×5的高斯函数模板,*为卷积符号;以及计算梯度值F’(x,y),其中F’(x,y)=|Fx|+|Fy|,Fx=F(x+1,y)-F(x,y),Fy=F(x,y+1)-F(x,y)。
进一步地,所述控制器被设置成,当所述梯度值F’(x,y)大于预设阈值β时,指示像素点(x,y)为缺陷点。
进一步地,所述控制器被设置成根据缺陷识别结果控制所述空气导流板的位置变化。
具体实施方式
在下文中,本发明的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供,以便充分传达本发明的精神给本发明所属领域的技术人员。因此,本发明不限于本文公开的实施例。
本发明的电池极片涂布外观缺陷分选系统包括极片传送装置1、极片提升装置2及缺陷识别装置。
传送装置1可以包括驱动机构11和转盘12,极片置于转盘上,转盘12在驱动机构11的作用下转动以使极片到达合适位置以进行缺陷识别。
如图1和2所示,驱动机构11包括第一驱动组件111和第二驱动组件112。第一驱动组件111包括第一驱动轴1111和接合部1112,接合部1112与第一驱动轴1111连接且偏离轴心设置,使得当第一驱动轴1111在电机的带动下转动时,接合部1112围绕第一驱动轴1111作圆周运动。
第二驱动组件112包括齿轮1121,齿轮1121的转动轴1122一端固定连接于齿轮1121,另一端通过辐条连接转盘12,使得当齿轮1121被驱动时,转动轴1122随着齿轮1121的转动而带动转盘围绕转动轴作圆周运动。齿轮1121包括多个轮槽,轮槽的形状与接合部1112相配合。第一驱动组件111和第二驱动组件112被设置成,当第一驱动轴1111转动时,接合部1112与齿轮1121上的轮槽形成啮合,从而带动齿轮1121转动,进而使转盘12旋转。
本领域技术人员容易理解,在这种设置之下,当接合部1112围绕第一驱动轴1111旋转一圈时,它才能从齿轮1121的一个轮槽转动到下一个轮槽上并与之形成作用。换言之,每当第一驱动轴111旋转一圈,它才能使得第二驱动组件112转动一个齿轮的距离。因此,通过控制第一驱动轴1111的旋转圈数,就能非常精确地控制第二驱动组件112、进而转盘12的转动距离。同时,本领域技术人员还容易想到,在第一驱动轴1111旋转一圈的过程中,至少有一半时间内第二驱动组件112是不受到接合部1112作用的,这段时间内转盘将会保持在预定位置上,因此,这段时间可以用于缺陷的识别,从而提供缺陷识别分选的连续操作的可能。在本发明中,转盘上设置极片的位置分布可以与齿轮1121上的齿槽分布相对应,使得第一驱动轴1111每转动一圈,则有转盘上的一个极片处于缺陷识别操作中。第一驱动轴和接合部的转动圈数可以通过任何已知的方式来获知,例如可以通过光学的方式,因此在此不再赘述。
进一步地,为了保证第一驱动轴和接合部能够平稳地向第二驱动组件提供驱动力,还可以在第一驱动组件111中设置与第一驱动轴固定连接的平衡部1113。平衡部1113可以相对于第一驱动轴1111同心或者偏心的设置,且在转动过程中不与第二驱动组件112中的齿轮发生接触。
如图3所示,转盘12上设置有通孔121,其与齿轮1121上的齿槽对应的分布。在操作过程中,待分选的极片被搁置在通孔121上。通孔121的圆周边缘上均匀设置有光源,所述光源之上还设置有光扩散片,以便光源发出的光通过光扩散片均匀地向外照射。
在本发明中,当极片被转动至缺陷识别位置时,极片提升装置2用于以非接触方式使极片被提升离开转盘,以便缺陷识别装置能够同时对极片的两个面进行缺陷识别。借助这种极片提升装置2,可以省略现有技术中用于使极片翻面的复杂结构,同时避免对极片形成物理接触而可能产生的损坏。图4给出了本发明的极片提升装置2的示意图。如图4所示,极片提升装置2包括上竖直导流部21、第一上水平导流部22、进气部23、第二上水平导流部24、空气动力部25、第一下水平导流部26、第二下水平导流部27、下竖直导流部28以及气隙29。第一上水平导流部22、进气部23和第二上水平导流部24沿水平方向依次连接,从而构成提升装置2的上部气路;第一下水平导流部26和第二下水平导流部27沿水平方向连接,从而构成提升装置2的下部气路;空气动力部25内部设有气体推进设备,诸如风扇,且分别气路连接第二上水平导流部24和第一下水平导游部26,以便推动空气在极片提升装置2内部流动;上竖直导流部21与第一上水平导流部22气路连接,且具有渐变的形状,以便实现从第一上水平导流部的形状到气隙29的形状的平滑过渡;并且,下竖直导流部28与第二下水平导流部27气路连接,且具有渐变的形状,以便实现从第二下水平导流部的形状到气隙29的形状的平滑过渡。在本发明中,气隙29具有圆形截面,且其面积小于第一上水平导流部22和第二下水平导流部27,通过这种尺寸设置,使得第二下水平导流部27到气隙29的气路截面逐渐缩小,因此促使空气以逐渐增大的速度流向气隙,并以最大的速度喷出下竖直导游部,进入气隙29,从而提供最大的向上托力;同时,由于从气隙29到第一上水平导游部22的气路截面逐渐增大,因此促进从气隙29流入的空气以逐渐减小的速度流向第一上水平导流部22,从而减小空气在后续气路中与提升装置内部发生的摩擦损失,提高空气动力效率。在第一上水平导流部22、第二上水平导流部24、第一下水平导流部26和第二下水平导流部27内设置有空气导流板,用于调节气流在截面中的分布。在本发明中,空气导流板的位置是可以调节的,以便在气隙中提供不同的气流,从而实现不同的目的。例如,当转盘12中的一个通孔121转至气隙29中时,空气导流板的位置被调节成使得在气隙29中形成均匀向上的空气托力,从而将该通孔121上的极片被平稳地托离转盘12;当缺陷识别装置3检测到极片存在缺陷时,则在控制器的控制下,空气导流板的位置发生变化,使得气隙29中形成一个朝向转盘圆心的空气推力,从而将该极片向内吹离转盘,进入废品收集箱中;当未检测到缺陷时,控制器控制空气导流板的位置发生变化,使得气隙29中形成一个朝向远离转盘圆心方向的空气推力,从而将该极片向外吹离转盘,进入成品收集箱中。进一步地,还可以在进气部23的进气口处设置空气滤网,以避免空气杂质进入气路中。
在本发明中,上竖直导流部21的下部圆周上也均匀设置有一圈光源,所述光源上还设置有光扩散片,以便光源发出的光通过光扩散片均匀地向外照射。
在缺陷识别过程中,当极片在提升装置2的作用下被空气托离转盘时,转盘12的相应通孔121的圆周边缘上的一圈光源照射极片的下表面,为极片的下表面提供均匀的光照;同时,提升装置2的上竖直导流部21的下部周边上的一圈光源对极片的上表面进行照射,为极片的上表面提供均匀的光照。
此外,极片提升装置2的上竖直导流部21、第一上水平导流部22、进气部23、第二上水平导流部24、空气动力部25、第一下水平导流部26、第二下水平导流部27和下竖直导流部28中的相邻两个之间的固定连接采用气密且可拆卸的方式来实现。在本发明中,给出了一种用于实现这种气密且可拆卸连接方式的连接件3。
图5示出了本发明的连接件的示意图,下面将以第一上水平导流部22与进气部23之间的连接件为例,来说明本发明的连接件3的原理。如图5所示,该连接件3包括第一连接单元31和第二连接单元32。第一连接单元31包括连接块311以及在连接块311的表面上向外突出的突出部312。连接块311可以以任何方式与第一上水平导流部22的端部固定连接,例如焊接、粘结或者一体形成。
第二连接单元32包括第一弹性件321和第二弹性件322。第一弹性件321的朝外的表面上形成有与突出部312过盈配合的凹陷部3211,且在内侧沿着与凹陷部3211相反的方向形成有突出部3212。第一弹性件321用于与进气部23的端部固定连接,例如焊接、粘结或者一体形成。第二弹性件322具有用于固定在进气部23的内侧壁上的平面部3221。平面部3221的沿突出部3212突出方向最远的那端圆滑弯折延伸形成有抵接部3222。抵接部3222与平面部3221之间形成一角度以使抵接部3222相对于平面部3221倾斜,且抵接部3222与第一弹性件321的突出部3212形成抵接。在本发明中,第二弹性件322的弹性优选大于第一弹性件321的弹性。借助这种连接组件,使得在第一上水平导游部22和进气部23之间能够形成紧密的连接,同时具有缓冲来自各个方向的冲击力的能力。本领域技术人员容易理解,这种连接件3也可以用于极片提升装置2的任何两个相邻部件之间的连接。
在本发明中,缺陷识别装置包括第一组CCD相机、第二组CCD相机和控制器,其中每组包括四个CCD相机。CCD相机通过支架被安装成第一组CCD相机中的四个相机在平行于极片的水平面上关于极片的竖直中心轴对称设置,且在该水平面上相邻的相机与极片中心之间的连线成90度角,第二组CCD相机和第一组CCD相机在竖直方向上关于极片对称设置。在本发明中,各个CCD相机相对于极片的拍摄角度相同,且优选大于或等于45度角。
下面以极片上表面的缺陷识别过程为例来说明本发明的缺陷识别装置的工作原理。
首先,第一组CCD相机从四个方向获取极片上表面的四幅图像,控制器中的图像处理单元通过已知的方式将该四幅图像进行融合,获得一个像素为A*B的融合图像,其中可以用fR(x,y)、fG(x,y)和fB(x,y)分别表示红、绿和蓝色通道下像素点(x,y)上的亮度值。
接着,将红色和蓝色通道下的亮度值fR(x,y)和fB(x,y)分别与相应的阈值TR和TB进行比较,将同时满足fR(x,y)>TR和fB(x,y)>TB的像素点的亮度值f(x,y)记为零。由于在本发明的设置中,背景具有其亮度值明显大于极片表面反射光亮度值的特点,因此通过这种方式,可以简单地将背景从融合图像中剔除。本领域技术人员容易理解,阈值TR和TB可以根据经验或者实验来获得。
在获取剔除背景的极片上表面图像数据之后,利用高斯函数消除图像中的噪声成分,具体可以采用以下方程:
F(x,y)=H*f(x,y)
其中,H为5×5的高斯函数模板,*为卷积符号,F(x,y)则表示经噪声滤波后的图像数据。
然后利用以下方程组计算F(x,y)的梯度值F’(x,y):
F’(x,y)=|Fx|+|Fy|
Fx=F(x+1,y)-F(x,y)
Fy=F(x,y+1)-F(x,y)
如果发现存在F’(x,y)大于阈值β的点,则表明在这个像素点上存在缺陷,其中阈值β同样可以根据经验或者实验事先确定。
优选地,控制器可以被设置成当F’(x,y)>阈值β的像素点的数量大于预设阈值K时,才认定该极片的上表面不合格。
类似地,上述缺陷识别过程同样适用于对极片下表面的缺陷识别,因此不再赘述。
图6A和图6B分别给出了根据本发明的缺陷检测分选系统的局部结构图,其中图6A示意性地示出了分选系统的控制箱的立体图,图6B给出了该控制箱的俯视图。
上述说明并非对本发明的限制,本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内,作出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围,本发明的保护范围以权利要求书为准。