基于機器視覺技術的托盤中電池在位信息在線檢測系統

文/董文浩

1 前言

鋰電池在注液封殼后生產的過程中主要有預充、化成、OCV、分容、等級分選等幾個工序。電池在使用托盤進行自動化生產時，會對托盤中的每個電池做相同的工步。而每一批次的電池，最后一盤（尾盤）一般都不能裝滿整個托盤，甚至可能尾盤中只裝了幾個電池。如果對托盤中的空位也進行OCV、分選等操作，會增加不必要的工時，電池空位也會被當作不合格電池，不僅浪費大量的時間，降低了生產效率，也會造成電池生產數據統計不準。

圓柱狀的鋰電池在自動化生產過程中是擺放在電池托盤中來對電池做充放電的。自動化生產過程的很多環節需要托盤中電池的數量以及電池托盤中電池的位置信息。傳統的檢測方法是使用傳感器來檢測電池在位信息。這種檢測方法不但成本高，而且檢測效率低。

2 系統實現方案說明

系統結構圖如圖1所示。

裝著電池的托盤在自動傳送帶上行進，當托盤經過圖像采集工位時，將觸動行程開關，行程開關將給出中斷信號到圖像采集處理模塊，圖像采集處理模塊收到中斷信號后，開始采集托盤的圖像數據，然后圖像進行灰度化、二值化、腐蝕膨脹預處理，得到電池的圖像，獲取到托盤中電池的數量。圖像采集處理模塊根據電池在圖像中的位置信息，計算出電池在托盤中的位置信息，將托盤中電池的數量及位置信息通過網絡上報給控制電池生產的中控系統，以便中控系統根據這些信息來對電池生產的其他工序進行調度。

圖1：系統結構示意圖

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，安裝于自動流水線的下方。攝像頭采用工業及高清攝像頭。攝像頭固定在支架上的夾具上，可以通過調節夾具來靈活調節攝像頭的高度和拍攝角度，使圖像采集時，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網絡與安裝有中控軟件的工業控制電腦通信。

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，先將圖像轉化為灰度圖像，然后使用大律閥值分割法將圖像進行二值化，然后對圖像進行腐蝕膨脹處理，去除孤立的雜散點干擾像素點。

最后獲取圖像中的連通區域，并根據連通區域的面積進行過濾，將大的非電池圖像的干擾圖像去除，只保留電池的圖像。根據連通區域的個數可以獲取到電池的個數，根據連通區域在圖像中的坐標信息，可以得到電池在托盤中的位置。圖像處理的過程如圖2、圖3、圖4所示。

圖像處理流程框圖如圖5所示。

4 結論

經實驗驗證，本文提出的基于機器視覺技術的電池在位信息檢測方法及裝置，檢測效率高、檢測準確率高，可以滿足電池生產時，對托盤中電池位置及數量信息在線檢測的需求。