1.本发明涉及电池制造领域，尤其涉及一种全极耳电芯卷绕检测方法、设备及介质。
背景技术：2.随着电子技术的发展，以及新能源行业的大力推广，锂电池的生产制造逐渐成为了制造业的重心与技术发展的前沿阵地。锂电池通常有圆柱型和方型两种外型，锂电池内部普遍采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极，负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成，电池内充有有机电解质溶液。
3.然而，电池放电过程中，电流通过铜箔、铝箔汇集，并通过极耳导出到外电路，由于电阻的存在，电池在充放电的过程中，特别是大电流充放电的过程中会产生显著的欧姆热，引起电池温度的升高，电池内部较大的温度梯度，会引起副反应速度和电流密度分布的不一致，进而影响电池的性能和衰降速度。而极耳的数量和位置分布会对电池内部的电流分布和温升产生显著的影响，全极耳设计能够有效的降低局部的电流密度，从而减轻温度-电流的正反馈，从而使得全极耳电池的产热速率要比单极耳电池低两个数量级。
4.然而，全极耳电池的设计使得电池的生产制造成为了难题，相比传统的单极耳电芯，全极耳电芯中的极耳多，且竖向分布，使全极耳电芯的卷绕工序更容易出现褶皱以及错位现象，而全极耳电芯的后续极耳焊接与组装对极耳的平整度和对齐度都有更高的要求，中间隔膜皱褶和内外两端不齐会导致电池的成品率和电池质量的降低，增加电池爆燃的风险。现有的全极耳电芯卷绕生产线缺乏过程检测，高速卷绕过程中是否有褶皱人工难以检查，卷绕工艺成品率和生产效率难以提高，极大地制约了电池企业的发展。
技术实现要素：5.为了克服现有的全极耳电池，问题，本发明提供一种全极耳电芯卷绕检测方法、设备及介质，在卷绕机上实时检测正负极片与隔膜之间的对齐度。
6.本发明提供了一种全极耳电芯卷绕检测方法，包括：
7.通过第一光源照射电芯绕卷正面，通过第二光源从一侧照射电芯绕卷的正极极耳，通过第三光源从另一侧照射电芯绕卷的负极极耳；
8.通过三台面阵相机分别拍摄电芯绕卷、正极极耳和负极极耳，并分别得到绕卷视频数据、正极耳视频数据和负极耳视频数据；
9.通过图像识别算法构建检测模型；
10.通过检测模型，依据绕卷视频数据，获得褶皱检测结果；
11.通过检测模型，依据正极耳视频数据，获得正极耳对齐结果；
12.通过检测模型，依据负极耳视频数据，获得负极耳对齐结果；
13.依据褶皱检测结果、正极耳对齐结果和负极耳对齐结果，获得并输出电芯卷绕检
测结果，其中，所述电芯卷绕检测结果包括合格或不合格。
14.作为优选地，所述通过图像识别算法构建检测模型，具体包括：
15.分别采集绕卷视频数据的样本、正极耳视频数据的样本和负极耳视频数据的样本，并将其构建为训练集和测试集；
16.通过机器学习算法构建神经网络模型，并通过所述训练集和所述测试集对所述神经网络模型进行迭代优化，得到检测模型。
17.优选地，还包括：
18.将所述电芯卷绕检测结果为不合格的电芯绕卷，通过机械臂送入次品缓存区。
19.本发明还提供了一种全极耳电芯卷绕检测设备，用于拍摄位于电芯绕卷中部的褶皱拍摄区、位于电芯绕卷一侧的正极耳拍摄区，以及位于电芯绕卷另一侧的负极耳拍摄区，包括：控制终端、固定架、第一光源、第二光源、第三光源和三台面阵相机；
20.所述第一光源设于所述褶皱拍摄区上方，且正对所述褶皱拍摄区；
21.所述第二光源设于所述正极耳拍摄区的侧上方，且正对所述正极耳拍摄区；
22.所述第三光源设于所述负极耳拍摄区的侧上方，且正对所述负极耳拍摄区；
23.三台所述面阵相机分别正对褶皱拍摄区、正极耳拍摄区和负极耳拍摄区；
24.三台所述面阵相机、所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源均与所述固定架固定相连，所述固定架与地面固定相连；
25.三台所述面阵相机、所述第一光源、所述第二光源、所述第三光源均与所述控制终端电性相连，所述控制终端用于实现根据权利要求1至3中任意一项所述的全极耳电芯卷绕检测方法。
26.作为优选地，所述第一光源与所述褶皱拍摄区的水平距离是150
±
10mm，所述第一光源与所述褶皱拍摄区的纵向距离是30
±
10mm；
27.所述第二光源与所述正极耳拍摄区的水平距离是50
±
10mm，所述第二光源和所述正极耳拍摄区的纵向距离是50
±
10mm，所述第二光源倾斜的角度范围是30
°
至45
°
；
28.所述第三光源与所述负极耳拍摄区的水平距离是50
±
10mm，所述第三光源和所述负极耳拍摄区的纵向距离是50
±
10mm，所述第三光源倾斜的角度范围是30
°
至45
°
。
29.优选地，所述面阵相机与褶皱拍摄区、正极耳拍摄区或负极耳拍摄区的工作距离均是252
±
5mm。
30.本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述全极耳电芯卷绕检测方法。
31.本发明的有益效果是：
32.通过三台面阵相机分别拍摄电芯绕卷、正极极耳和负极极耳，并通过图像识别算法检测电芯卷绕是否存在褶皱、错位的问题，从而在电芯卷绕的过程中即可实时检测电芯绕卷的生产质量，减少有问题的电芯绕卷进入电池的后续生产工序，造成资源浪费，提高电池的生产效率和成品率。
附图说明
33.下文将结合说明书附图对本发明进行进一步的描述说明，其中：
34.图1为本发明其中一个实施例的方法流程图；
35.图2为本发明其中一个实施例的全极耳电芯卷绕检测设备侧视图；
36.图3为本发明其中一个实施例的全极耳电芯卷绕检测设备主视图。
37.图中：1、卷针；2、电芯绕卷；3、正极片；4、负极片；5、隔膜；6、第一光源；7、第二光源；8、第三光源；9、面阵相机；10、正极极耳；11、负极极耳；12、褶皱拍摄区；13、正极耳拍摄区；14、负极耳拍摄区。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.参见图1至图3，作为本发明的其中一个实施，本实施例目的在于实时检测卷针1卷绕电芯绕卷2时，正极片3和负极片4与隔膜5之间的对齐度，视觉像素单量：0.03mm/pixel，卷绕线速度≥2m/s，电芯直径60mm；本实施例公开了一种全极耳电芯卷绕检测方法，包括：
40.s1、通过第一光源6照射电芯绕卷2正面，通过第二光源7从一侧照射电芯绕卷2的正极极耳10，通过第三光源8从另一侧照射电芯绕卷2的负极极耳11；
41.s2、通过三台面阵相机9分别拍摄电芯绕卷2、正极极耳10和负极极耳11，并分别得到绕卷视频数据、正极耳视频数据和负极耳视频数据；
42.s3、通过图像识别算法构建检测模型；
43.s31、通过检测模型，依据绕卷视频数据，获得褶皱检测结果；其中，所述褶皱检测结果包括无褶皱或褶皱超过阈值；
44.s32、通过检测模型，依据正极耳视频数据，获得正极耳对齐结果；其中，所述正极耳对齐结果包括对齐或存在瑕疵；
45.s33、通过检测模型，依据负极耳视频数据，获得负极耳对齐结果；其中，所述负极耳对齐结果包括对齐或存在瑕疵；
46.s4、依据褶皱检测结果、正极耳对齐结果和负极耳对齐结果，获得并输出电芯卷绕检测结果，其中，所述电芯卷绕检测结果包括合格或不合格。
47.作为优选地，所述通过图像识别算法构建检测模型，具体包括：
48.s311、分别采集绕卷视频数据的样本、正极耳视频数据的样本和负极耳视频数据的样本，并将其构建为训练集和测试集；
49.s312、通过机器学习算法构建神经网络模型，并通过所述训练集和所述测试集对所述神经网络模型进行迭代优化，得到检测模型。
50.优选地，还包括步骤：
51.s5、将所述电芯卷绕检测结果为不合格的电芯绕卷2，通过机械臂送入次品缓存区。
52.通过三台面阵相机9分别拍摄通过卷针1进行卷绕的电芯绕卷2、正极极耳10和负极极耳11，并通过图像识别算法检测电芯卷绕是否存在褶皱、错位的问题，从而在电芯卷绕的过程中即可实时检测电芯绕卷2的生产质量，减少有问题的电芯绕卷2进入电池的后续生
产工序，造成资源浪费，提高电池的生产效率和成品率。
53.本实施例还提供了一种全极耳电芯卷绕检测设备，用于拍摄位于电芯绕卷2中部的褶皱拍摄区12、位于电芯绕卷2一侧的正极耳拍摄区13，以及位于电芯绕卷2另一侧的负极耳拍摄区14，检测设备包括：控制终端、固定架、第一光源6、第二光源7、第三光源8和三台面阵相机9；
54.所述第一光源6设于所述褶皱拍摄区12上方，且正对所述褶皱拍摄区12。
55.所述第二光源7设于所述正极耳拍摄区13的侧上方，且正对所述正极耳拍摄区13。
56.所述第三光源8设于所述负极耳拍摄区14的侧上方，且正对所述负极耳拍摄区14。
57.三台所述面阵相机9分别正对褶皱拍摄区12、正极耳拍摄区13和负极耳拍摄区14。
58.三台所述面阵相机9、所述第一光源6、所述第二光源7和所述第三光源8均与所述固定架固定相连，所述固定架与地面固定相连；本实施例的固定架要求安装稳固，三台所述面阵相机9、所述第一光源6、所述第二光源7和所述第三光源8均不发生抖动。
59.三台所述面阵相机9、所述第一光源6、所述第二光源7、所述第三光源8均与所述控制终端电性相连，所述控制终端用于实现上述全极耳电芯卷绕检测方法。
60.作为优选地，所述第一光源6与所述褶皱拍摄区12的水平距离是150
±
10mm，所述第一光源6与所述褶皱拍摄区12的纵向距离是30
±
10mm；
61.所述第二光源7与所述正极耳拍摄区13的水平距离是50
±
10mm，所述第二光源7和所述正极耳拍摄区13的纵向距离是50
±
10mm，所述第二光源7倾斜的角度范围是30
°
至45
°
；
62.所述第三光源8与所述负极耳拍摄区14的水平距离是50
±
10mm，所述第三光源8和所述负极耳拍摄区14的纵向距离是50
±
10mm，所述第三光源8倾斜的角度范围是30
°
至45
°
。
63.本实施例的第一光源6采用白色常亮的s-90-12型号条型光源；第二光源7和第三光源8采用白色、聚光高亮的s-45-12型号条形光源。通过倾斜的第二光源7与第三光源8为电芯绕卷2两侧提供光强稳定、角度固定的光照。
64.正极耳拍摄区13和负极耳拍摄区14使用200w像素面阵相机9进行拍摄，视野边长73*55mm，像素单量0.036mm/pixel，配备高景深远心镜头，兼容直径60mm的电芯。
65.褶皱拍摄区12使用200w像素面阵相机9进行拍摄，视野长边73*55mm，像素单量0.036mm/pixel，配备高景深远心镜头，兼容直径60mm的电芯。
66.优选地，本实施例的面阵相机9前设有高景深远心镜头，面阵相机9采用mv-ca020-10gm型号相机，高景深远心镜头采用wwt-118-01-252型号镜头。高景深远心镜头的前端与褶皱拍摄区12、正极耳拍摄区13或负极耳拍摄区14的工作距离均为252
±
5mm。
67.本发明还公开了一种终端设备，包括处理器和存储装置，存储装置用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被处理器执行时，处理器实现上述的全极耳电芯卷绕检测方法。所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所称处理器是测试设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个测试设备的各个部分。
68.存储装置可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储装置内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储装置内的数据，实现终端设备的各种功能。存储装置可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储装置可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
69.其中，全极耳电芯卷绕检测设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于至少一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
70.需说明的是，以上所描述的设备及装置的实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
71.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种全极耳电芯卷绕检测方法，其特征在于，包括：通过第一光源照射电芯绕卷正面，通过第二光源从一侧照射电芯绕卷的正极极耳，通过第三光源从另一侧照射电芯绕卷的负极极耳；通过三台面阵相机分别拍摄电芯绕卷、正极极耳和负极极耳，并分别得到绕卷视频数据、正极耳视频数据和负极耳视频数据；通过图像识别算法构建检测模型；通过检测模型，依据绕卷视频数据，获得褶皱检测结果；通过检测模型，依据正极耳视频数据，获得正极耳对齐结果；通过检测模型，依据负极耳视频数据，获得负极耳对齐结果；依据褶皱检测结果、正极耳对齐结果和负极耳对齐结果，获得并输出电芯卷绕检测结果，其中，所述电芯卷绕检测结果包括合格或不合格。2.根据权利要求1所述的一种全极耳电芯卷绕检测方法，其特征在于，所述通过图像识别算法构建检测模型，具体包括：分别采集绕卷视频数据的样本、正极耳视频数据的样本和负极耳视频数据的样本，并将其构建为训练集和测试集；通过机器学习算法构建神经网络模型，并通过所述训练集和所述测试集对所述神经网络模型进行迭代优化，得到检测模型。3.根据权利要求1所述的一种全极耳电芯卷绕检测方法，其特征在于，还包括：将所述电芯卷绕检测结果为不合格的电芯绕卷，通过机械臂送入次品缓存区。4.一种全极耳电芯卷绕检测设备，用于拍摄位于电芯绕卷中部的褶皱拍摄区、位于电芯绕卷一侧的正极耳拍摄区，以及位于电芯绕卷另一侧的负极耳拍摄区，其特征在于，包括：控制终端、固定架、第一光源、第二光源、第三光源和三台面阵相机；所述第一光源设于所述褶皱拍摄区上方，且正对所述褶皱拍摄区；所述第二光源设于所述正极耳拍摄区的侧上方，且正对所述正极耳拍摄区；所述第三光源设于所述负极耳拍摄区的侧上方，且正对所述负极耳拍摄区；三台所述面阵相机分别正对褶皱拍摄区、正极耳拍摄区和负极耳拍摄区；三台所述面阵相机、所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源均与所述固定架固定相连，所述固定架与地面固定相连；三台所述面阵相机、所述第一光源、所述第二光源、所述第三光源均与所述控制终端电性相连，所述控制终端用于实现根据权利要求1至3中任意一项所述的全极耳电芯卷绕检测方法。5.根据权利要求4所述的一种全极耳电芯卷绕检测设备，其特征在于，所述第一光源与所述褶皱拍摄区的水平距离是150
±
10mm，所述第一光源与所述褶皱拍摄区的纵向距离是30
±
10mm；所述第二光源与所述正极耳拍摄区的水平距离是50
±
10mm，所述第二光源和所述正极耳拍摄区的纵向距离是50
±
10mm，所述第二光源倾斜的角度范围是30
°
至45
°
；所述第三光源与所述负极耳拍摄区的水平距离是50
±
10mm，所述第三光源和所述负极耳拍摄区的纵向距离是50
±
10mm，所述第三光源倾斜的角度范围是30
°
至45
°
。6.根据权利要求5所述的一种全极耳电芯卷绕检测设备，其特征在于，所述面阵相机与
褶皱拍摄区、正极耳拍摄区或负极耳拍摄区的工作距离均是252
±
5mm。7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至3中任意一项所述的全极耳电芯卷绕检测方法。
技术总结本发明涉及电池制造领域，具体公开了一种全极耳电芯卷绕检测方法、设备及介质，包括通过第一光源照射电芯绕卷正面，通过第二光源从一侧照射电芯绕卷的正极极耳，通过第三光源从另一侧照射电芯绕卷的负极极耳；通过三台面阵相机分别拍摄电芯绕卷、正极极耳和负极极耳，并分别得到绕卷视频数据、正极耳视频数据和负极耳视频数据；通过图像识别算法构建检测模型；通过检测模型，获得并输出电芯卷绕检测结果。本发明通过图像识别算法检测电芯卷绕是否存在褶皱、错位的问题，从而在电芯卷绕的过程中即可实时检测电芯绕卷的生产质量，减少有问题的电芯绕卷进入电池的后续生产工序，造成资源浪费，提高电池的生产效率和成品率。提高电池的生产效率和成品率。提高电池的生产效率和成品率。
技术研发人员：张俊峰 万家乐
受保护的技术使用者：广州超音速自动化科技股份有限公司
技术研发日：2022.03.29
技术公布日：2022/7/5
