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电池模组电极装配检测系统

       玖瑞科技为某单位研制的电池模组电极装配检测系统,通过检测电极片上端与连接导体上端的高度差以判断电极是否插到位。该电池模组由多个电池单元并联,各电池单元的同极性电极片通过连接导体连接在一起。

 

 

                                        

           

                      电池模组                                                                                                 连接导体与电极的装配关系

 

 

检测需求
(1) 检测电极片上端与连接导体上端的高度差以判断电极是否插到位;
(2)高度差检测误差:±0.03mm~±0.05mm;
(3)电极数:最多 80 排*2,排间距:约 7mm;
(4)最长 120 秒内完成一个电池模组的检测,包括上料、下料,检测时间最多 90秒;
(5)输出结果:所有未插到位的电极的位置编号(故障点),一个模组有故障点时要输出报警信号;
(6)检测系统应适合工业化生产线使用;

 

解决方案
       使用三轴运动机构带动点激光位移传感器扫描测量电极和连接导体的高度。扫描方向与电极排基本垂直,电池模组底面到连接导体圆柱面最高处的距离固定的情况下,可以使用 2 轴运动机构。点激光位移传感器在运动中高速测量得到电极和连接导体的上包络线。电极片上的检测点设置在连接导体上缺口的中间位置,连接导体上的检测点与电极片上的检测点的距离设置为 4~5mm。通过数据处理检测出每个电极片的位置及其与连接导体上端的高度差。

测量结果
       选用某型点激光位移传感器和运动平台做了初步试验,测量时的运动速度为 10mm/s,点激光位移传感器的测量频率为 2kHz。

                          

                                        

                              连接导体上的测量结果                                                           电极片处的测量结果

 

                                     

                              连接导体凸起部分局部测量值                                               电极片上端局部测量值   

 

       通过对原始测量数据进行平滑处理(平滑处理的窗口大小是一个关键指标),消除错误测量值和去除小的毛刺,然后检测平滑后曲线的山谷点,这些山谷点能够大致定位连接件的凸起部位或者电极片的位置。通过计算山谷点附近测量数据的差值(变化梯度)可以进一步分析出各个连接件凸起部位和电极的边界。 

                                   

 

连接导体测量值平滑曲线,山谷点及局部放大

                                

 

 电极部分测量值平滑曲线,山谷点及局部放大

                               

 

                           连接导体测量值和差值                                                           电极部分测量值和差值