[发明专利]高速高精度锂离子电池极片的毛刺检测方法及检测系统

说明书

一种高速高精度锂离子电池极片的毛刺检测方法及检测系统，其中，方法包括S1、上电，初始化检测系统；S2、检测开始时，高速线扫描相机极片进行高频率采样；S31、检测系统间隔预定时间从内存中读取线扫描相机采集的图像；S32、在检测系统读取扫描图像并检测的同时，线扫描相机同时并行地对极片进行图像采集并存储到内存中，等待下一次读取；S4、根据极片收卷线速度v和算法检测ta耗时计算出极片缺陷后处理缓冲区的长度，算法检测出毛刺缺陷后，按照要求进行暂停收卷或者标记处理；S5、重复S31至S4步骤，直至所有极片检测完成。本发明在高速分切并且毛刺尺寸很小的情况下，都可以满足生产的要求。

技术领域

本发明属于视觉检测技术领域，具体的涉及一种针对锂离子电池极片分切工艺中的毛刺检测方法及其配套的检测系统。

背景技术

锂离子电池由于容量大，能效比高，目前是世界上应用最为广泛的电源。由于锂离子电池的性能需求越来越高，对电池制造各工序的精度要求也随之变高。锂离子电池的极片生产工艺作为关键环节，质量把控十分严格。锂电池极片在分切的过程中，会在极片的集流体上产生毛刺等缺陷。毛刺在电池组装时会刺破电池隔膜，导致电池短路报废，甚至还会产生安全问题。因此，锂离子电池极片的毛刺缺陷检测至关重要。

现有的毛刺检测方法简单地采用工业相机拍摄极片的图像，然后由检测算法进行毛刺检测。但是由于工业相机的帧率和采样精度的限制，无法满足高速高精度的毛刺检测要求。在高速分切并且毛刺尺寸很小的情况下，现有的检测技术无法满足生产要求。这是需要一种良好布置的光源结构对极片打光，然后设计合适的图像采集系统和图像处理系统来完成高速高精度的极片毛刺检测需求。

发明内容

针对上述所描述的难题，本发明提供了一种其于人字型结构光源和高速线扫描相机组成的模块化的图像采集系统的高速高精度锂离子电池极片的毛刺检测方法及检测系统；具有在高速分切并且毛刺尺寸很小的情况下，都可以满足生产的要求的特点。

本发明的人字型结构光源为与本发明使用的相机配套的定制光源，由两个类似条形光源的普通面光源一端接触形成人字型结构，该光源与相机组成一个模块化的图像采集模组。此外，这种人字型结构的夹角可以调节以适应不同的拍摄场景。进一步地，为了提高图像采集质量，锂电池极片两侧边缘部分的下部与人字型光源对立地放置一个平面背光源，用于提高极片的反差。本发明中的图像采集装置是高速线扫描相机，安装方向与极片的运动方向垂直。利用线扫描相机的高速扫描来匹配极片收卷过程中的高速运动。同时由于一般线扫描相机的行帧分辨率最高可达16384pixel，可以满足高精度毛刺检测要求。

本发明提出的基于深度学习的缺陷检测算法是利用卷积神经网络（Convolutional Neural Network ，简称CNN）处理输入图像，提取图像特征，对缺陷区域进行分类和定位。

为了实现上述的目的，本发明还提出了一种高速高精度锂离子电池极片毛刺视觉检测系统，其包括相机、光源、工控机以及相应光源控制器等机械结构以及配套的检测算法，其中：

所述的相机为高速线扫描相机，需要根据具体使用场景选用行帧分辨率。例如，本发明涉及的电池极片在分切工艺之后的宽度约为10-20cm，毛刺的尺寸约为5μm，为了保证检测精度，缺陷区域应该有3-5个像素来描述，因此相机的像素分辨率应该达到1pixel/μm。为了节约成本和提高效率，本系统采用两个上述的相机和光源模组，分别检测极片两侧边缘测毛刺缺陷。本系统选用相机的可视范围（FOV）为10mm。因此，本系统中选用行帧分辨率为12K的线扫描相机。极片在收卷时的速度约为1m/s，因此相机的采样频率应该达到10⁶行/秒，本系统选用垂直分辨率为4像素，采样频率为300KHz的扫描相机。因此本系统采用的线扫描相机为分辨率12K×4像素，频率为300KHz，以满足高速高精度的检测需求。

所述的相机配备普通的光学镜头，在本系统中采用与相机工作距离配套的镜头；