電池作為需求量極大的產(chǎn)品，其質(zhì)量高低在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中具有重要意義。手機(jī)電池、硅太陽(yáng)能電池、電池極片等均有視覺(jué)檢測(cè)研究文獻(xiàn)報(bào)道，但對(duì)扣式電池開(kāi)展自動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)的報(bào)道極少。

       扣式電池體積小，外觀直徑一般不超過(guò)兩三厘米，在各種電子產(chǎn)品特別是微小型產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，如電子詞典、計(jì)算器、助聽(tīng)器、電子手表、主板等。

       人工檢測(cè)電池不但效率低下，而且電池表面為金屬制成，反光嚴(yán)重，長(zhǎng)期的人眼檢測(cè)有損視力健康。因此機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)的研究，將有助于電池制造行業(yè)的水平提高。

缺陷類型多樣

       電池在生產(chǎn)過(guò)程中，因生產(chǎn)工藝不足或其他偶然因素會(huì)產(chǎn)生一些次品，因此希望能夠研發(fā)一套電池質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，能自動(dòng)將不合格電池檢出。

       扣式電池質(zhì)量檢測(cè)主要包括電量指標(biāo)檢測(cè)和外觀缺陷檢測(cè)。

       電量指標(biāo)檢測(cè)可通過(guò)設(shè)計(jì)電子裝置，完成對(duì)電池電流電壓進(jìn)行快速檢測(cè)，判斷其電流電壓數(shù)值及充放電性能是否存在異常。

       外觀缺陷檢測(cè)則復(fù)雜得多，因電池具有正負(fù)兩極，則外觀檢測(cè)分為正極和負(fù)極兩方面。

       正極外觀缺陷主要包括： 劃痕、 銹斑、凹點(diǎn)、光面等，另外包裝過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生正負(fù)極顛倒、型號(hào)混淆等錯(cuò)裝事件。

正極面外觀合格與缺陷圖像

注：(a)為合格， (b)為劃傷， (c)為銹斑， (d)為凹坑， (e)為光面

負(fù)極外觀缺陷種類如下圖：

負(fù)極面外觀合格與缺陷圖像

注：(a)為合格， (b)為劃傷， (c)為銹斑

檢測(cè)難度節(jié)節(jié)攀升

       扣式電池視覺(jué)檢測(cè)存在眾多難點(diǎn)，傳感器成像和圖像處理均較為困難。

       扣式電池外觀缺陷種類繁多，主要包括：劃痕、銹斑、污臟、凹點(diǎn)、光面等，缺陷尺寸多在毫米級(jí)。

       與紡織物品等缺陷檢測(cè)不同，扣式電池外表面為金屬制成，金屬表面在光源照射下反光嚴(yán)重。

       與傳統(tǒng)的金屬鋼板等檢測(cè)不同，拇指大小的扣式電池表面上還存有字符的干擾，因此圖像傳感系統(tǒng)還要保證字符和缺陷均能夠盡量清晰成像。

       且電池生產(chǎn)工藝受限，金屬表面難以保證絕對(duì)平整，微表面存在不平，又致使漫反射嚴(yán)重；

       同時(shí)表面字符刻制不夠標(biāo)準(zhǔn)，存在位置偏移、 且深淺不一等現(xiàn)象，因此成像后圖像字符粗細(xì)和位置將出現(xiàn)較大的變化，這些給光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)和圖像處理帶來(lái)極大困難。

       為提高檢測(cè)效率，生產(chǎn)中通常會(huì)采用多點(diǎn)檢測(cè)，在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)下實(shí)現(xiàn)多電池目標(biāo)同時(shí)檢測(cè)，因此光源難以保證均勻照射于各電池表面，給后續(xù)的處理帶來(lái)難度；

       另外電池正極面的字符傾斜角度在圖像上呈現(xiàn)為隨機(jī)變化，圖像校正也成為研究中的難點(diǎn)。

機(jī)器視覺(jué)技術(shù) 擊破產(chǎn)品缺陷檢測(cè)難點(diǎn)

       圖像采集：機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的第一步需要獲得待檢測(cè)目標(biāo)的原始圖像。一般通過(guò)相機(jī)、光源等硬件搭建一套合理的視覺(jué)成像系統(tǒng)；當(dāng)相機(jī)傳感器獲得原始成像信號(hào)后，需要通過(guò)專用圖像采集卡處理后完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)方可獲取圖像進(jìn)行后續(xù)處理。

       圖像處理：計(jì)算機(jī)對(duì)采集的原始圖像進(jìn)行處理，最大程度去除圖像中的噪聲和無(wú)關(guān)背景，并增強(qiáng)圖像目標(biāo)，從而獲得易于進(jìn)一步分析和識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)圖像。

       圖像分析與特征提?。?/strong>計(jì)算目標(biāo)圖像的相關(guān)特征量。

       圖像識(shí)別：通過(guò)設(shè)計(jì)合理的模式識(shí)別程序，對(duì)特征量進(jìn)行判別，完成視覺(jué)檢測(cè)。

       因電池具有正極面和負(fù)極面，另外為了提高生產(chǎn)效率，系統(tǒng)總體應(yīng)設(shè)計(jì)為分布式體系結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)快速并行檢測(cè)。

       分布式檢測(cè)中的位點(diǎn)為視覺(jué)檢測(cè)各組成單元。機(jī)器視覺(jué)模塊包括工業(yè)相機(jī)、鏡頭、光源、光源控制器等元件，在光源照明下，待測(cè)物體反射光路通過(guò)鏡頭聚焦，在工業(yè)相機(jī)上完成成像；原始圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸，在圖像采集卡處理后由工業(yè) PC 機(jī)獲得；控制器對(duì)工業(yè)相機(jī)實(shí)施采集控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觸發(fā)。

       智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化是未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展大趨勢(shì)，矩視智能致力于制造業(yè)工廠企業(yè)智能改造，數(shù)字化升級(jí)。

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