动力锂离子电池极片自动检测分选装置设计研究

摘要

新能源汽车产业的发展极大促进了动力锂离子电池行业的发展，极片作为动力锂离子电池的主体，其质量直接影响电池的性能，传统的人工抽检效率低且易出现漏检，极大的制约着锂离子电池的自动化生产制造，因此本课题设计研究了基于视觉的动力锂离子电池极片自动检测分选装置，将大大提高极片的检测效率、精度和可靠性。
　　本课题研究首先提出了整个自动化装置的总体设计方案，划分为三个具体设计模块:视觉检测系统、机械手平台和控制系统;然后从生产工艺角度对极片的缺陷进行分析和分类，为后续图像处理提供理论基础;针对这些极片的缺陷，本文设计出合适的视觉检测方案，分为图像采集方案和图像处理方案，其能准确获取极片信息并有效检测出缺陷类型;机械手平台为整个装置提供结构上支撑，其设计重点是真空系统设计，极片抓取移动机构、翻转台、检测台和料盒的设计;控制系统是装置自动化的关键，其设计内容是控制系统硬件选型和软件编程开发，最后本文通过设计实验对装置的可行性和效率进行了验证。
　　通过实验分析，本文设计的自动检测分选装置运行效果良好，能实现自动检测分选功能;本文开发设计的视觉检测程序检测效果良好，通过对极片样本进行实验，检测成功率达到了97％，类型判断准确率最低达64.28％，为锂离子电池的产业化与自动化生产奠定了实践基础。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 国内外研究现状与分析

1．2．1 机器视觉理论的研究现状

1．2．2 锂离子电池极片缺陷检测技术研究现状

1．3 课题的研究内容

1．4 本章小结

第二章 动力锂离子电池极片自动检测分选装置总体设计

2．1 动力锂电池极片自动检测分选装置组成与原理

2．2 动力锂电池极片自动检测分选装置总体方案设计

2．2．1 视觉检测系统总体设计

2．2．2 机械手平台总体设计

2．2．3 控制系统总体设计

2．2．4 总体结构方案设计

2．3 本章小结

第三章 动力锂离子电池极片缺陷分类研究

3．1 动力锂离子电池的结构

3．2 极片缺陷的生成机理与特征分析

3．2．1 极片缺陷的生成机理

3．2．2 极片缺陷的特征分析

3．3 本章小结

第四章 视觉检测系统的设计研究

4．1 视觉检测系统图像采集部分的设计

4．1．1 照明系统的设计

4．1．2 相机的选择

4．1．3 镜头的选择

4．1．4 检测系统图像采集部分的搭建

4．2 视觉检测系统图像处理部分的设计

4．2．1 图像处理开发环境

4．2．2 图像处理算法研究

4．2．2 图像处理流程

4．2．4 上位机检测软件开发

4．3 本章小结

第五章 机械手平台设计研究

5．1 真空系统的分析设计

5．1．1 真空吸盘选型

5．1．2 真空系统基本概念

5．1．3 真空系统的抽气时间和释放时间

5．1．4 真空系统的设计

5．2 极片抓取移动机构

5．2．1 线性模组

5．2．2 机械手

5．3 极片翻转机构

5．4 检测台与料盒

5．4．1 检测台

5．4．2 料盒

5．5 本章小结

第六章 控制系统设计与研究

6．1 控制系统总体设计

6．2 控制系统硬件选型

6．2．1 PLC选型

6．2．2 其他元件的选型

6．3 控制系统基本电路

6．3．1 相机拍照控制

6．3．2 电机驱动控制

6．4 控制系统软件设计

6．4．1 PLC工作原理及编程软件

6．4．2 程序设计

6．5 本章小结

第七章 实验设计与研究

7．1 装置的调试运行

7．2 缺陷检测实验分析

7．2．1 表面缺陷检测分析

7．2．2 尺寸缺陷和边缘毛刺缺陷检测分析

7．3 本章小结

第八章 结论与展望

8．1 结论

8．2 展望

致谢

参考文献