[发明专利]一种圆柱体锂电池外观缺陷的视觉检测系统

权利要求书

1.一种圆柱体锂电池外观缺陷的视觉检测系统，其特征是由图像采集模块、分拣模块(5)、运动与控制模块(6)和图像处理模块(7)构成；

所述运动与控制模块(6)由滚筒传动平台(601)、电池槽传送带(602)、PLC运动控制器(603)、位移编码器(604)和伺服电机(605)构成；

所述滚筒传动平台(601)上设置有若干个滚筒，所述滚筒是由滚筒橡胶轮(601-1)和滚筒磁铁(601-2)构成，所述滚筒橡胶轮(601-1)的圆周面上按照相同的间隔周期α安装有多个滚筒磁铁(601-2)，相邻两个滚筒之间的相位差为半周期，且相邻两个滚筒之间设置有检测位；

所述滚筒橡胶轮(601-1)的圆周面上有n处均匀分布的滚筒磁铁(601-2)，且滚筒磁铁(601-2)安装的间隔周期α满足式(1)：

α=2π/n (1)

所述被测电池与滚筒橡胶轮(601-1)间无滑动摩擦，所述滚筒橡胶轮(601-1)带动被测电池自转时，所述被测电池的自转线速度V₁与所述滚筒橡胶轮(601-1)的自转线速度V₂相等，且满足式(2)：

r₂α/2=βr₁ (2)

式(2)中，β表示被测电池的自转角度，且β2π；r₁表示所述被测电池的半径；r₂表示所述滚筒橡胶轮(601-1)的半径,且满足式(3)：

r₂2nr₁ (3)

所述滚筒传动平台(601)上相邻滚筒的间距d满足式(4)：

d=2[(r₁+r₂)cos(α/2)-r₂] (4)

所述PLC运动控制器(603)控制所述滚筒传动平台(601)上所有滚筒同步同向匀速自转，同时控制所述电池槽传送带(602)匀速直线运动；

所述图像采集模块是沿着电池槽传送带(602)的传输方向依次有圆周面准直照明成像区(1)、圆周面散射照明成像区(2)、正极散射照明成像区(3)和负极准直照明成像区(4)四个成像区组成；

所述圆周面准直照明成像区(1)设置在上料口处的第一检测位，并由第一高速CCD相机(101)、第一条形准直光源(102)、第一准直光源控制器(103)和第一光电传感器(104)组成；

所述第一高速CCD相机(101)与所述第一条形准直光源(102)分别设置在第一检测位的上方，且安装角度关于所述第一检测位轴对称；在所述第一检测位的正前方设置有所述第一光电传感器(104)；

所述第一准直光源控制器(103)控制所述第一条形准直光源(102)照明，所述第一高速CCD相机(101)的成像中心处于所述第一条形准直光源(102)光照的反射光路上；

所述圆周面散射照明成像区(2)是由散射光源控制器(201)、条形散射光源(202)、第二高速CCD相机(203)和第二光电传感器(204)组成；

所述散射光源控制器(201)控制所述条形散射光源(202)照明，所述第二高速CCD相机(203)位于第二检测位的正上方，且其成像中心垂直穿过所述条形散射光源(202)的中心通光孔；在所述第二检测位的正前方设置有所述第二光电传感器(204)；

所述正极散射照明成像区(3)是由第三光电传感器(301)、球积分光源(302)、高速CMOS相机(303)和球积分光源控制器(304)组成；

所述球积分光源控制器(304)控制所述球积分光源(302)照明，所述高速CMOS相机(303)位于第三检测位的正前方，且其成像中心水平穿过所述球积分光源(302)的中心通光孔，在所述第三检测位的上方设置有所述第三光电传感器(301)；

所述负极准直照明成像区(4)是由第四光电传感器(401)、第三高速CCD相机(402)、第二条形准直光源(403)和第二准直光源控制器(404)组成；

所述第二准直光源控制器(404)控制所述第二条形准直光源(403)照明，所述第三高速CCD相机(402)位于第四检测位的后方，且其成像中心处于所述第二条形准直光源(403)光照的反射光路上，在所述第四检测位的上方设置有第四光电传感器(401)；

所述分拣模块设置在出料口处的最后一个检测位，并由第五光电传感器(501)、电动气阀(502)和空气压缩机气源(503)构成；

在所述最后一个检测位的正前方设置有所述电动气阀(502)；

在所述最后一个检测位的上方设置有所述第五光电传感器(501)；

所述图像处理模块依次将下位机 (701)、以太网交换机(702)、上位机(703)、显示交互设备(704)连接构成；

所述第一光电传感器(104)检测到当前被测电池达到第一检测位置上后，发送第一高频触发信号给所述下位机 (701)；由所述下位机 (701)根据所述第一高频触发信号发送第一图像采集信号给所述第一高速CCD相机(101)；所述第一高速CCD相机(101)根据所述第一图像采集信号开始对第一检测位置上的当前被测电池进行扫描成像，得到圆周面准直成像图像并发送给所述下位机 (701)；

所述第二光电传感器(204)检测到所述当前被测电池到达第二检测位时，发送第二高频触发信号给所述下位机(701)；由所述下位机(701)根据所述第二高频触发信号发送第二图像采集信号给所述第二高速CCD相机(203)；所述第二高速CCD相机(203)根据所述第二图像采集信号开始对第二检测位置上的当前被测电池进行扫描成像，得到圆周面散射成像图像并发送给所述下位机 (701)；

所述第三光电传感器(301)检测到所述当前被测电池到达第三检测位时，发送第三高频触发信号给所述下位机(701)；由所述下位机(701)根据所述第三高频触发信号发送第三图像采集信号给所述高速CMOS相机(303)；所述高速CMOS相机(303)根据所述第三图像采集信号开始对第三检测位置上的当前被测电池进行扫描成像，得到正极散射成像图像并发送给所述下位机 (701)；

所述第四光电传感器(401)检测到所述当前被测电池到达第四检测位时，发送第四高频触发信号给所述下位机(701)；由所述下位机(701)根据所述第四高频触发信号发送第四图像采集信号给所述第三高速CCD相机(402)；所述第三高速CCD相机(402)根据所述第四图像采集信号开始对第四检测位置上的当前被测电池进行扫描成像，得到负极准直成像图像并发送给所述下位机 (701)；

所述下位机(701)利用深度学习算法分别对所述圆周面准直成像图像、圆周面散射成像图像、圆周面散射成像图像和负极准直成像图像进行处理，依次识别图像中是否存在圆周面外观形变缺陷、圆周面外观形貌纹理缺陷、正极缺陷和负极缺陷，并对各种缺陷进行标记后通过以太网交换机(702)发送给所述上位机(703)；

所述上位机(703)对标记过的缺陷进行整合，并根据所设定的剔除规则对整合后的缺陷进行判断，若符合剔除规则，则表示当前被测电池为不良电池，并产生剔除信号；

所述第五光电传感器(501)检测到所述当前被测电池到达第五检测位时，发送第五高频触发信号给所述上位机(703)，所述上位机(703)根据第五高频触发信号将所述剔除信号发送给所述PLC运动控制器(603)；

所述PLC运动控制器(603)根据所述剔除信号控制所述电动气阀(502)开启，以吹出处于最后一个检测位上的不良电池。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱体锂电池外观缺陷的视觉检测系统，其特征是：

所述下位机(701)和所述上位机(703)在接收到每个高频触发信号时，产生一个相应的时间戳，所述上位机(703)对所有时间戳以及所述下位机(701)的时间戳进行校验，判断是否满足标定的时间戳的间隔，若满足，则表示校验通过，即所述圆周面准直成像图像、圆周面散射成像图像、圆周面散射成像图像和负极准直成像图像均为同一被测电池的成像图像，否则，表示校验不通过，并反馈错误信号给所述PLC运动控制器(603)用于报警。