疊片鋰離子電池的檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種疊片鋰離子電池的檢測(cè)方法，包括步驟：通過統(tǒng)計(jì)疊片電池灰度圖像每一行在水平方向的方差，對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行域值處理確定測(cè)算的特征區(qū)域；對(duì)上述確定的特征區(qū)域圖像進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，計(jì)算圖像每一點(diǎn)的相似度，并計(jì)算方向變化強(qiáng)度，根據(jù)該方向變化強(qiáng)度設(shè)定閾值過濾圖像角點(diǎn)位置，即角點(diǎn)檢測(cè)；通過統(tǒng)計(jì)上述角點(diǎn)在水平方向的最大出現(xiàn)概率來進(jìn)行對(duì)角點(diǎn)進(jìn)行分類；確定正負(fù)極角點(diǎn)出現(xiàn)概率最大的位置后，以最大位置為參考點(diǎn)，對(duì)正負(fù)極片角點(diǎn)進(jìn)行篩選，篩選后進(jìn)行三次立方擬合，擬合時(shí)對(duì)空缺較大位置進(jìn)行補(bǔ)償處理。提高疊片鋰離子檢測(cè)效率和精度。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰電池檢測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種疊片鋰離子電池的檢測(cè)方法。 疊片鋰離子電池的檢測(cè)方法

【背景技術(shù)】
[0002] 全球消費(fèi)類電子用鋰離子電池產(chǎn)業(yè)由日本開創(chuàng)，進(jìn)入2005年后，中國(guó)產(chǎn)業(yè)崛起， 出現(xiàn)中日韓三分天下。2011年，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》中提到在未 來10年，國(guó)家將投入1000億元支持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鋰動(dòng)力電池將在未來幾年內(nèi)快速發(fā) 展。據(jù)中國(guó)電池行業(yè)發(fā)展研究報(bào)告，在新能源電池?zé)岬膸?dòng)下，2011年全國(guó)鋰離子電池完成 累計(jì)產(chǎn)量29. 55億只，同比增長(zhǎng)18. 14%。
[0003] 但是，近年來屢屢發(fā)生的鋰離子電池著火、爆炸事件，嚴(yán)重制約了鋰電的發(fā)展，形 成了破壞性的影響。例如，2011年7月上海市中山公園一輛825路純電動(dòng)公交車發(fā)生自燃， 原因?yàn)殇囯x子電池過熱爆炸。2012年佛山一名女子褲袋內(nèi)的某一名牌手機(jī)電池突然爆炸， 手機(jī)分成3塊。安全的材料、規(guī)范的制造工藝、合理的設(shè)計(jì)是鋰電安全的必要條件，在這些 條件下還需要保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全，不然鋰電內(nèi)部存在的安全隱患最終導(dǎo)致電池燃燒、爆炸。 鋰電內(nèi)部短路是由于陽極極片長(zhǎng)度比陰極極片短，在充放電過程中，陰極產(chǎn)生富余的鋰析 出，集中在陽極銅箔邊緣，鋰的枝狀結(jié)晶會(huì)刺破隔膜造成陰陽極短路（如圖la和圖lb所 示），導(dǎo)致著火、爆炸。
[0004] IEEE1725安全標(biāo)準(zhǔn)中明確提出對(duì)鋰電除了進(jìn)行穿刺、短路、擠壓、跌落、過充放電、 熱沖擊等常規(guī)測(cè)試外，還需要通過X-Ray目視系統(tǒng)對(duì)鋰電內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行100 %安全檢測(cè)。
[0005] 目前隨著X-Ray在工業(yè)探傷和工業(yè)檢測(cè)方面應(yīng)用的深入開展和工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng) 化程度的提升，X-Ray工業(yè)檢測(cè)設(shè)備正在從手動(dòng)操作、人眼判斷的離線設(shè)備向自動(dòng)測(cè)算的在 線設(shè)備過渡。尤其是在鋰電行業(yè)，由于自動(dòng)化程度高、產(chǎn)量大和安全性要求高等原因，使得 X-Ray在線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備首先在鋰電行業(yè)展開研發(fā)和使用。
[0006] 鋰離子電池從其外形和封裝工藝來分可以分為軟包電池、方殼電池、圓柱電池等。 從其卷心的制作工藝來分可以分為卷繞電池和疊片電池。鋰離子疊片電池在性能上的很多 優(yōu)點(diǎn)又決定了疊片電池將是未來鋰離子電池，尤其是大容量電池的一個(gè)發(fā)展方向。在鋰離 子電池 X-Ray檢測(cè)方面，由于卷繞電池正負(fù)極層數(shù)較少，易形成正負(fù)極間距大，圖像規(guī)整的 圖像。而疊片電池由于層數(shù)多，間距小等特點(diǎn)而形成的圖像具有負(fù)極粘連、彎曲等特點(diǎn)，從 而造成疊片電池的X-Ray檢測(cè)方面到目前為至國(guó)內(nèi)外都缺少相關(guān)技術(shù)。
[0007] 檢測(cè)速度和檢測(cè)誤判率是鋰離子電池在線X-Ray檢測(cè)設(shè)備的算法系統(tǒng)中最具挑 戰(zhàn)性問題之一。在不可避免的外界干擾下（如定位機(jī)構(gòu)的干擾、電路聲的干擾、以及設(shè)備抖 動(dòng)造成的圖像模糊等），根據(jù)鋰離子電池 X-Ray數(shù)字圖像來準(zhǔn)確的測(cè)算電池的諸多重要性 能參數(shù)是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的問題。認(rèn)為鋰離子電池在線X-Ray檢測(cè)設(shè)備算法處理的根本問 題之一是處理結(jié)果的魯棒性和實(shí)時(shí)性及其融合問題，對(duì)其進(jìn)行深入研究，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)面 向在線的、各品種鋰離子電池的、多工位檢測(cè)的算法系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)各種類型鋰離子疊片電池 的檢測(cè)算法是所有問題中的難點(diǎn)問題。
[0008] 目前國(guó)外主要有德國(guó)的fischer、克拉克，日本東芝、島津，韓國(guó)的艾利可斯、賽克等 公司在X_Ray鋰離子電池在線檢測(cè)方面進(jìn)行研究。國(guó)外的核心技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方 面：
[0009] a.在圖像處理的實(shí)時(shí)性和方面作了許多工作。采用并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)大量的圖 像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。提高了圖像的處理速度。
[0010] b.在目標(biāo)圖像邊緣檢測(cè)技術(shù)方面進(jìn)行了許多研究工作，如利用層疊濾波器對(duì)圖像 中的目標(biāo)邊緣進(jìn)行處理。使圖像中有較大突變的部分得以保留；使用小波多尺度變換技術(shù) 對(duì)圖像的邊緣進(jìn)行檢測(cè)，使得檢測(cè)效果更加精確。
[0011] C.在檢測(cè)對(duì)象方面多圍繞卷繞電池進(jìn)行檢測(cè)，確少對(duì)疊片電池進(jìn)行檢測(cè)的資料。
[0012] 在國(guó)內(nèi)，X_Ray無損檢測(cè)技術(shù)也得到了很大重視，尤其是近兩年隨著鋰電行業(yè)規(guī)模 的發(fā)展，國(guó)內(nèi)幾家X_Ray設(shè)備企業(yè)都在研發(fā)自己的鋰離子電池檢測(cè)設(shè)備。隨著這些企業(yè)對(duì) 鋰電檢測(cè)行業(yè)研究的投入，目前對(duì)卷繞鋰離子電池的在線自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備已經(jīng)相繼問世。但 是對(duì)疊片電池的檢測(cè)算法和設(shè)備還沒有成熟的技術(shù)。
[0013] 對(duì)疊片電池的檢測(cè)算法設(shè)計(jì)和整個(gè)電池檢測(cè)算法系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、通用性仍然是鋰 電檢測(cè)行業(yè)倍受國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)問題。目前，大部分算法的魯棒性、精度、和實(shí)時(shí)性之間 的矛盾依然比較突出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種疊片鋰離子電池的檢測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn) 在考慮系統(tǒng)魯棒性和實(shí)時(shí)性的前提下，適用于疊片鋰離子電池檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0016] 一種疊片鋰離子電池的檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0017] 步驟1、通過統(tǒng)計(jì)疊片電池灰度圖像每一行在水平方向的方差，對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行域 值處理確定測(cè)算的特征區(qū)域；
[0018] 步驟2、對(duì)上述確定的特征區(qū)域圖像進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，計(jì)算圖像每一點(diǎn)的相似度，并 計(jì)算方向變化強(qiáng)度，根據(jù)該方向變化強(qiáng)度設(shè)定閾值過濾圖像角點(diǎn)位置，即角點(diǎn)檢測(cè)；
[0019] 步驟3、通過統(tǒng)計(jì)上述角點(diǎn)在水平方向的最大出現(xiàn)概率來進(jìn)行對(duì)角點(diǎn)進(jìn)行分類；
[0020] 步驟4、確定正負(fù)極角點(diǎn)出現(xiàn)概率最大的位置后，以最大位置為參考點(diǎn)，對(duì)正負(fù)極 片角點(diǎn)進(jìn)行篩選，篩選后進(jìn)行三次立方擬合，擬合時(shí)對(duì)空缺較大位置進(jìn)行補(bǔ)償處理。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，上述步驟2角點(diǎn)檢測(cè)中每一點(diǎn)的相似度：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種疊片鋰離子電池的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、通過統(tǒng)計(jì)疊片電池灰度圖像每一行在水平方向的方差，對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行域值處 理確定測(cè)算的特征區(qū)域； 步驟2、對(duì)上述確定的特征區(qū)域圖像進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，計(jì)算圖像每一點(diǎn)的相似度，并計(jì)算 方向變化強(qiáng)度，根據(jù)該方向變化強(qiáng)度設(shè)定閾值過濾圖像角點(diǎn)位置，即角點(diǎn)檢測(cè)； 步驟3、通過統(tǒng)計(jì)上述角點(diǎn)在水平方向的最大出現(xiàn)概率來進(jìn)行對(duì)角點(diǎn)進(jìn)行分類； 步驟4、確定正負(fù)極角點(diǎn)出現(xiàn)概率最大的位置后，以最大位置為參考點(diǎn)，對(duì)正負(fù)極片角 點(diǎn)進(jìn)行篩選，篩選后進(jìn)行三次立方擬合，擬合時(shí)對(duì)空缺較大位置進(jìn)行補(bǔ)償處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊片鋰離子電池的檢測(cè)方法，其特征在于，上述步驟2角點(diǎn)檢 測(cè)中每一點(diǎn)的相似度：
其中'v為不同位置的加權(quán)系數(shù)，
表示點(diǎn)
的灰度值，Iu，v表示點(diǎn)（u， v)的灰度值。 在計(jì)算方向變化強(qiáng)度的時(shí)候使用sobel濾波器：即
其中
為X方向上的偏導(dǎo)數(shù)，表示
即在
點(diǎn)與（u，v)點(diǎn)灰度差值， 同理
表不y方向上的偏導(dǎo)數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104091322SQ201410188995
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】劉駿, 楊雁清, 徐華安 申請(qǐng)人:無錫日聯(lián)科技有限公司