基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的托盤中電池在位信息在線檢測(cè)系統(tǒng)

文/董文浩

1 前言

鋰電池在注液封殼后生產(chǎn)的過(guò)程中主要有預(yù)充、化成、OCV、分容、等級(jí)分選等幾個(gè)工序。電池在使用托盤進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)，會(huì)對(duì)托盤中的每個(gè)電池做相同的工步。而每一批次的電池，最后一盤（尾盤）一般都不能裝滿整個(gè)托盤，甚至可能尾盤中只裝了幾個(gè)電池。如果對(duì)托盤中的空位也進(jìn)行OCV、分選等操作，會(huì)增加不必要的工時(shí)，電池空位也會(huì)被當(dāng)作不合格電池，不僅浪費(fèi)大量的時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率，也會(huì)造成電池生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)。

圓柱狀的鋰電池在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中是擺放在電池托盤中來(lái)對(duì)電池做充放電的。自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程的很多環(huán)節(jié)需要托盤中電池的數(shù)量以及電池托盤中電池的位置信息。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是使用傳感器來(lái)檢測(cè)電池在位信息。這種檢測(cè)方法不但成本高，而且檢測(cè)效率低。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案說(shuō)明

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

裝著電池的托盤在自動(dòng)傳送帶上行進(jìn)，當(dāng)托盤經(jīng)過(guò)圖像采集工位時(shí)，將觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)將給出中斷信號(hào)到圖像采集處理模塊，圖像采集處理模塊收到中斷信號(hào)后，開(kāi)始采集托盤的圖像數(shù)據(jù)，然后圖像進(jìn)行灰度化、二值化、腐蝕膨脹預(yù)處理，得到電池的圖像，獲取到托盤中電池的數(shù)量。圖像采集處理模塊根據(jù)電池在圖像中的位置信息，計(jì)算出電池在托盤中的位置信息，將托盤中電池的數(shù)量及位置信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上報(bào)給控制電池生產(chǎn)的中控系統(tǒng)，以便中控系統(tǒng)根據(jù)這些信息來(lái)對(duì)電池生產(chǎn)的其他工序進(jìn)行調(diào)度。

圖1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2：采集到的原始圖像

圖3：閥值分割出電池圖像

圖4：處理后的電池圖像

圖5：圖像處理流程框圖

圖像采集處理模塊采用基于ARM的嵌入式系統(tǒng)，安裝于自動(dòng)流水線的下方。攝像頭采用工業(yè)及高清攝像頭。攝像頭固定在支架上的夾具上，可以通過(guò)調(diào)節(jié)夾具來(lái)靈活調(diào)節(jié)攝像頭的高度和拍攝角度，使圖像采集時(shí)，攝像頭的位置滿足圖像采集的需要。圖像采集處理模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與安裝有中控軟件的工業(yè)控制電腦通信。

3 圖像處理流程

圖像采集模塊采集到托盤及電池的圖像后，先將圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，然后使用大律閥值分割法將圖像進(jìn)行二值化，然后對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕膨脹處理，去除孤立的雜散點(diǎn)干擾像素點(diǎn)。

最后獲取圖像中的連通區(qū)域，并根據(jù)連通區(qū)域的面積進(jìn)行過(guò)濾，將大的非電池圖像的干擾圖像去除，只保留電池的圖像。根據(jù)連通區(qū)域的個(gè)數(shù)可以獲取到電池的個(gè)數(shù)，根據(jù)連通區(qū)域在圖像中的坐標(biāo)信息，可以得到電池在托盤中的位置。圖像處理的過(guò)程如圖2、圖3、圖4所示。

圖像處理流程框圖如圖5所示。

4 結(jié)論

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本文提出的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的電池在位信息檢測(cè)方法及裝置，檢測(cè)效率高、檢測(cè)準(zhǔn)確率高，可以滿足電池生產(chǎn)時(shí)，對(duì)托盤中電池位置及數(shù)量信息在線檢測(cè)的需求。