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原文传递一种软包电池极耳焊缝检测装置及方法

专利名称：	一种软包电池极耳焊缝检测装置及方法
摘要：	本发明涉及一种软包电池极耳焊缝检测装置及方法，该装置包括具有底座、前后端板的机架和控制系统，底座上设有传送机构，后端板前侧设有同轴平行光源，同轴平行光源前侧竖向设置有聚光透镜，聚光透镜前侧斜设有与其呈一定夹角的半透镜，机架上部设有相机运动机构，相机运动机构上安装有相机；控制系统的中控机分别与同轴平行光源、传送机构、相机运动机构和相机连接，以分别控制同轴平行光源工作，控制传送机构传送待检测极耳焊缝板至待检测区域，控制相机运动机构带动相机运动，以及控制相机采集并上传极耳焊缝图像。该装置及方法不仅可以提高检测自动化程度和检测效率，而且能够提高检测精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	福建工程学院
发明人：	黄靖;李俊男;罗堪;李建兴;刘丽桑;马莹;陈炜
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910201633.1
公开号：	CN109738454A
代理机构：	福州元创专利商标代理有限公司
代理人：	蔡学俊
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	350118 福建省福州市闽侯县大学新区学府南路33号
主权项：	1.一种软包电池极耳焊缝检测装置，其特征在于，包括具有底座、前端板和后端板的机架和控制系统，所述底座上设有用于传送待检测极耳焊缝板的传送机构，所述后端板前侧设有同轴平行光源，所述同轴平行光源前侧竖向设置有与同轴平行光源平行的聚光透镜，所述聚光透镜前侧斜设有与其呈一定夹角的半透镜，所述机架上部设有相机运动机构，所述相机运动机构上安装有用于采集极耳焊缝图像的相机；所述控制系统的中控机分别与同轴平行光源、传送机构、相机运动机构和相机连接，以分别控制同轴平行光源工作，控制传送机构传送待检测极耳焊缝板至待检测区域，控制相机运动机构带动相机运动，以及控制相机采集并上传极耳焊缝图像。 2.根据权利要求1所述的一种软包电池极耳焊缝检测装置，其特征在于，所述半透镜与水平面和聚光透镜均呈45°夹角，以将透过聚光透镜的平行光垂直向下照射到待检测区域上，所述相机垂直设于待检测区域上方，以采集极耳焊缝图像。 3.根据权利要求1所述的一种软包电池极耳焊缝检测装置，其特征在于，所述传送机构主要由传送带机构和用于驱动传送带机构工作的驱动电机构成，所述中控机与驱动电机的控制信号输入端连接，以控制驱动电机的启停，所述控制系统还连接有传感器，所述传感器设于待检测区域，以当待检测极耳焊缝板进入待检测区域后，向控制系统发送感测信号，控制系统控制驱动电机停止工作，并控制相机采集图像。 4.根据权利要求1所述的一种软包电池极耳焊缝检测装置，其特征在于，所述相机运动机构包括用于安装相机的相机安装架、用于带动所述相机安装架上下运动的上下运动机构、用于带动所述相机安装架前后运动的第一丝杆滑动机构和用于带动所述相机安装架左右运动的第二丝杆滑动机构，所述第一丝杆滑动机构由第一丝杆电机驱动工作，所述第二丝杆滑动机构由第二丝杆电机驱动工作，所述中控机分别与所述第一丝杆电机、第二丝杆电机的控制信号输入端连接，以分别控制第一丝杆电机、第二丝杆电机的启停。 5.根据权利要求4所述的一种软包电池极耳焊缝检测装置，其特征在于，所述上下运动机构为丝杆滑动机构，所述丝杆滑动机构由第三丝杆电机驱动工作，所述中控机与所述第三丝杆电机的控制信号输入端连接，以控制第三丝杆电机的启停。 6.根据权利要求4所述的一种软包电池极耳焊缝检测装置，其特征在于，所述第一丝杆滑动机构包括对称设置于机架左右两上侧部的两个第一丝杆、两个第一导轨以及与第一丝杆、第一导轨配合以将转动转化为直线运动的两个第一滑块，所述第二丝杆滑动机构包括第二丝杆、第二导轨和与第二丝杆、第二导轨配合以将转动转化为直线运动的第二滑块，所述第二丝杆和第二导轨跨设于所述两个第一滑块上，以在其带动下前后运动；所述上下运动机构设置于所述第二丝杆滑动机构的第二滑块上，以在其带动下左右运动。 7.一种软包电池极耳焊缝检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将待检测极耳焊缝板传送至待检测区域，然后采集并上传极耳焊缝图像；步骤S2：对采集到的极耳焊缝图像进行图像预处理：采用中值滤波的方法去除图像中的椒盐噪声，然后采用加权平均法对图像进行灰度化处理；步骤S3：对预处理后的极耳焊缝图像采用直方图均衡化的方法增强图像对比度，突出焊缝边缘；步骤S4：采用多尺度多结构的形态学混合开闭重建运算对步骤S3处理后的极耳焊缝图像进行重建，以进一步消除高反光、光照不均匀、机械压痕的干扰，保持焊缝信息完整性及位置不变性，然后采用多尺度多结构的形态学梯度法检测重建后极耳焊缝图像中的焊缝边缘，得到焊缝边缘图像；步骤S5：采用分水岭分割算法对步骤S4得到的焊缝边缘图像进行分割，提取出焊缝缺陷；步骤S6：采用SVM算法识别出包括断焊、虚焊、焊洞的焊缝缺陷类别。 8.根据权利要求7所述的一种软包电池极耳焊缝检测方法，其特征在于，所述形态学混合开闭重建运算建立在测地膨胀和测地腐蚀的基础上，采用形态学混合开闭重建运算对步骤S3处理后的极耳焊缝图像进行重建，然后采用形态学梯度法检测重建后图像中焊缝边缘的方法如下：设所述极耳焊缝图像为f(x,y)，参考图像为r(x,y)，以下分别简写为f、r，则形态学测地膨胀定义为：其中，Dbi+1(f,r)是形态学测地膨胀的数学表示，表示焊缝图像f以参考图像r为参考模板，基于结构元素b进行迭代运算的第i+1次迭代运算结果；形态学测地膨胀为迭代运算，当迭代运算达到预定值或当Dbi+1＝Dbi时，迭代结束，得到测地膨胀结果；表示形态学测地膨胀运算；b＝(b1,b2,…,b10)为多尺度多结构元素，构造结构元素b如下： b1至b4为4个3×3的矩形结构元素，对应的角度分别0°、45°、90°、135°；b5至b8为4个5×5的矩形结构元素，对应的角度分别为22.5°、67.5°、112.5°、157.5°；b9、b10为Sobel算子；同理，形态学测地腐蚀定义为：其中，Ebj+1(f,r)是形态学测地腐蚀的数学表示，表示焊缝图像f以参考图像r为参考模板，基于结构元素b进行迭代运算的第i+1次迭代运算结果；形态学测地腐蚀为迭代运算，当迭代运算达到预定值或当Ebj+1＝Ebj时，迭代结束，得到测地腐蚀结果；Θ表示形态学测地腐蚀运算；在上述形态学测地膨胀、腐蚀的基础上，得到形态学开闭重建运算：形态学开重建运算定义为：形态学闭重建运算定义为：Cb(rec)(f,r)＝Eb(rec)(f·b,r) 其中，和·分别为形态学开和闭运算，Db(rec)和Eb(rec)分别表示测地膨胀和测地腐蚀运算收敛结束时的重建图像；表示焊缝图像f以参考图像r为参考模板，与结构元素b进行开运算，通过迭代，最后收敛得到开重建图像；(f·b,r)表示焊缝图像f以参考图像r为参考模板，与结构元素b进行闭运算，通过迭代，最后收敛得到闭重建图像；为了同时消除图像中的明暗细节和噪声，进行形态学混合开闭重建运算，定义为先开后闭和先闭后开重建运算的均值，即在重建后的极耳焊缝图像g的基础上提取焊缝边缘，分别根据上述构造的结构元素进行形态学梯度运算，对梯度图像f’进行加权合成得到焊缝边缘图像F，公式如下：其中，ωi为对应不同结构元素的边缘检测权重，0≤ωi≤1；经过多尺度多结构形态学混合开闭重建以及多尺度多结构形态学梯度边缘检测后，同时消除了明暗细节及噪声，避免了机械压痕干扰。
所属类别：	发明专利