[發(fā)明專利]高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測方法及檢測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010531721.0
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111650210B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周華民;劉家歡;黃天侖;楊志明;張云;黃志高
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市信宇人科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/01
• 代理公司: 深圳市金筆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 胡清方;彭友華

1.一種高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測方法，包括如下步驟：

S1、上電，初始化檢測系統(tǒng)；

S2、檢測開始時，高速線掃描相機極片進行高頻率采樣，并根據(jù)收卷線速度計算對應(yīng)的采樣頻率，使相機采樣頻率與極片運動速度同步；

S31、檢測系統(tǒng)間隔預(yù)定時間從內(nèi)存中讀取線掃描相機圖像，然后根據(jù)掃描相機行幀拼接后的完整圖像進行預(yù)處理，使用均值濾波對輸入圖像進行平滑降噪，然后執(zhí)行線性灰度變換突出缺陷區(qū)域，然后將預(yù)處理結(jié)果圖像輸入到CNN缺陷檢測模型中，進行毛刺檢測，在極短的時間內(nèi)完成檢測；

S32、在檢測系統(tǒng)讀取掃描圖像并檢測的同時，線掃描相機同時并行地對極片進行圖像采集并存儲到內(nèi)存中，等待下一次讀?。?/p>

S4、根據(jù)極片收卷線速度v和缺陷檢測算法總耗時ta計算出極片缺陷后處理緩沖區(qū)的長度，長度為Lc=v*ta，所述缺陷檢測算法在檢測出毛刺缺陷后，按照要求進行暫停收卷或者標記處理；算法計算出毛刺的相對位置，在緩沖區(qū)內(nèi)對毛刺進行處理；

S5、重復(fù)S31至S4步驟，直至所有極片檢測完成；

所述的CNN缺陷檢測模型包括一個主干特征提取網(wǎng)絡(luò)VGG16模型和三個額外的用于預(yù)測結(jié)果的卷積分支組成；主干網(wǎng)絡(luò)VGG16結(jié)果包含5個連續(xù)的由卷積層、池化層和激活函數(shù)組成的構(gòu)建模塊；這5個構(gòu)建塊共有13個層，用于從圖像中提取特征；為了提高模型對小缺陷區(qū)域的檢測精度，同時減少計算時間，額外的3個預(yù)測卷積分支直接從主干的VGG16網(wǎng)絡(luò)中引出，在多尺度特征上檢測缺陷；

第一個預(yù)測卷積分支從主干特征提取網(wǎng)絡(luò)VGG16模型的第5個構(gòu)建模塊之后引出，經(jīng)過一個3×3卷積層提取特征，再由一個1×1卷積層預(yù)測結(jié)果；其中，第5層輸出的特征在用于預(yù)測結(jié)果之后還經(jīng)過第一上采樣層，擴大2倍后與來自第4個構(gòu)建模塊的特征進行融合，然后進入第二個預(yù)測卷積分支，經(jīng)過一個3×3卷積層提取特征，再由一個1×1卷積層預(yù)測結(jié)果；該融合后的特征再經(jīng)過第二上采樣層，擴大2倍后與來自第3個構(gòu)建塊的特征進行融合；然后進入第三個預(yù)測卷積分支，經(jīng)過一個3×3卷積層提取特征，再由一個1×1卷積層預(yù)測結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測方法，其特征在于，每個預(yù)測卷積分支在特征圖的每個像素點位置預(yù)測出3個不同的疑似缺陷區(qū)域候選框。

3.一種高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括圖像采集模塊（1）和檢測模塊（2），所述圖像采集模塊（1）包括光源（11）和線掃描相機（12），所述光源（11）用于給極片預(yù)定部位進行照明，所述線掃描相機（12）對極片被照明后的部位進線掃描拍照，并將所拍的圖像傳輸線所述檢測模塊（2）；

所述檢測模塊（2）依據(jù)權(quán)利要求1或2所述高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測方法對所拍的圖像進行處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述光源（11）包括第一光源（111）和第二光源（112），所述第一光源（111）設(shè)在第一安裝件（113）上；所述第二光源（112）設(shè)在第二安裝件（114）上，所述第一安裝件（113）和第二安裝件（114）的上端通過轉(zhuǎn)軸（115）樞接構(gòu)成人字型光源，所述線掃描相機（12）設(shè)在人字型光源的中心線上，且所述線掃描相機（12）的鏡頭對準所述光源（11）的照射區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測系統(tǒng)，其特征在于，在遠離所述光源（11）的一側(cè)，極片的下方還設(shè)有平面背光源（13），所述平面背光源（13）的發(fā)光方向朝向所述極片的下底面；用于區(qū)分毛刺缺陷與極片背景。

6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集模塊（1）為兩個，分別位于極片長度方向的兩側(cè)，用于采集極片兩側(cè)的毛刺。

7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高速高精度鋰離子電池極片的毛刺檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括噴氣清潔裝置（14），所述噴氣清潔裝置（14）位于所述圖像采集模塊（1）的上游側(cè)，用于對極片進行除塵。