激光清洗机的缺陷检测(附件)【字数：5787】
工业视觉系统是用于自动检验、工件加工和装配自动化以及生产过程的控制和监视的图像识别机器。用于自动检验、工件加工和装配自动化以及生产过程的控制和监视的图像识别机器。工业视觉系统的图像识别过程是按任务需要从原始图像数据中提取有关信息、高度概括地描述图像内容，以便对图像的某些内容加以解释和判断。工业视觉系统可看作是针对任务作了简化的初级机器视觉系统。几乎所有的工业生产领域都需要应用机器视觉代替人的视觉,特别是那些对速度、精度或可靠性要求高的视觉任务更需要采用工业视觉系统。用工业视觉系统实现的自动检验可以衔接计算机辅助设计和计算机辅助制造，是实现计算机集成设计和制造中心(CIDMAC)的必要手段。而CIDMAC能显著提高小批量加工生产的效率和产品质量。
目录
引言 1
一、激光清洗缺陷检测的介绍 2
二、激光清洗机缺陷检测的应用 2
（一） 视觉检测需求 2
（二） 检测方案设计 3
（三） 光学元件选型 3
（四） 结构与电气接线说明 4
三、激光清洗缺陷检测的检查验证 5
四、激光清洗缺陷检测的工程结构组成 9
（一） 软件介绍 9
（二） 缺陷检测逻辑结构 10
（三） 缺陷检测视觉主程序 11
（四） 缺陷检测的分段程序 12
总结 16
谢辞 17
参考文献 18
引言
本论文中所叙论是消费类锂电池生产工艺中新增工艺极片极耳中置激光清洗工艺，负极极片是在铜箔带上涂上负极石墨材料而成，负极片焊接极耳前，需要对负极片中央位置用激光清洗掉石墨层用于焊接极耳，原工艺极耳焊接在极片前端裸露铜膜上，由于极片较长电阻较大，会导致电池充电速度慢，有了激光清洗工艺后锂电池充电速度可提升40%，而在激光清洗工艺中激光清洗效果不好可能会导致后工序极耳焊接不上，由此需要检测激光清洗效果来调节激光清洗效果和剔除缺陷极片，同时也提升了客户产品的品质和品控。
本文中介绍的激光清洗机缺陷检测实际是锂电池负极片清洗槽位的缺陷检测，清洗过程中由于激光功率过大过小导致的槽位残留、氧化、破损、针孔，激光清洗坐标偏移导致清洗区域偏 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
移、错位等。这些缺陷都会影响后工序极耳焊接，因此设备需要实时检测，剔除检测到的清洗缺陷极片和报警。
在本课题的设计中，我查询了许多关于工业视觉缺陷检测应用资料并运用在其中。如了解相机工作距离镜头的抗形变能力和视野范围等，对本激光清洗缺陷检测进行工作原理分析来确定光源相机镜头等的选型。
完成本课题的过程中也运用了一些在校所学的知识，比如说PLC电气控制与运用、电路图接线以及一些制图知识和软件，通过自己所学以及导师指导完成优化本项目。 一、激光清洗缺陷检测的介绍
激光清洗机的主要作用是用于电池极片焊接前极耳焊接位置的石墨涂层清洗掉，(目前只支持负极极片的激光清洗)，主要工艺包括入料放卷、纠偏、张力控速、编码测距、极片留白定位真空吸附、激光A清洗、抽风除尘、驱动走带、缓存极片、极片留白定位、槽位定位、真空吸附、激光B清洗、抽风除尘、驱动走带、缓存极片、编码测距、驱动走带、粉刷除杂、槽位定位、视觉检测、编码测距、打标机打标、张力控速、收料倒卷。
视觉检测部分主要是对激光清洗出的焊接极耳处槽位的质量进行检测，主要检测包括清洗区域的尺寸是否达标，清洗过的区域是否存在残留石墨，清洗过程中是否存在激光功率把控不当导致极片破损、氧化等影响后期极耳焊接工艺的现象出现。
二、激光清洗机缺陷检测的应用
视觉检测需求
如图?21?所示样品为锂电池涂布上的激光清洗部分样品，清洗方式为正反面清洗，清尺寸?10*30mm，(单个清洗时间?150mm2/s)，清洗区域尺寸精度≤±0.4mm，GRR?要求≤10%，绝对精度（|检测值真实值|）要求±0.05mm；?极片的宽度范围为?35150mm，单个极片的长度范围为?3002000mm。清洗区域的长度范围为?050mm，允许公差范围≤±0.4mm；清洗区域的宽度范围为?020mm，允许公差范围≤±0.4mm。正反面错位允许公差范围为≤±0.5mm石墨残留颗粒允许的直径大小为≤0.1mm，≥0.1mm?的需要?100%检测出来。头部未清洗的尺寸允许范围为≤0.1mm。针孔检测，随机针孔的个数大于?5?个，需要检测的针孔直径为0.080.25mm，检测率?100%。
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图?21?激光清洗槽位原图
检测方案设计
针对不同清洗工艺设置检测流程；模式1和模式2对应清洗单面工艺，槽位同侧光源亮，对侧光源亮，PLC给信号相机拍照，相机所成图像中铜箔为亮区域，残留物、石墨为暗区域，破损、针孔为高亮区域，故只清洗单面时单侧相机也可检测槽位长度、槽位宽度、石墨残留、破损针孔。
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图22激光清洗缺陷检测检测模式图
模式3和模式4对应清洗双面工艺，可设置为两侧光源同亮，，两相机拍照可分别测量单侧槽位宽度、槽位长度、石墨残留、破损针孔，再通过关联标定，线线测量可获得正反面清洗槽位错位。
光学元件选型
需要检测的针孔直径为0.030.25mm，绝对定位精度为0.04mm考虑到算法像素精度2个，及2个像素实际尺寸为0.03，则单个像素实际尺寸为0.015，可取视野短边为30mm，则可得相机单边分辨率约为2000（视野短边/像素尺寸=单边像元个数），结合工业相机分辨率，选择500万高清高速工业相机；其分辨率为2448*2048；像元尺寸为3.45μm；芯片尺寸为8.4*7.1mm。工作距离为130mm，根据f/WD=sensor size/FOV计算可选择25mm微距镜头，此时视野为35.64mm*29.82mm，像素当量为0.0146mm。需要区别开残留物和针孔，故采用同轴光。
目录
引言 1
一、激光清洗缺陷检测的介绍 2
二、激光清洗机缺陷检测的应用 2
（一） 视觉检测需求 2
（二） 检测方案设计 3
（三） 光学元件选型 3
（四） 结构与电气接线说明 4
三、激光清洗缺陷检测的检查验证 5
四、激光清洗缺陷检测的工程结构组成 9
（一） 软件介绍 9
（二） 缺陷检测逻辑结构 10
（三） 缺陷检测视觉主程序 11
（四） 缺陷检测的分段程序 12
总结 16
谢辞 17
参考文献 18
引言
本论文中所叙论是消费类锂电池生产工艺中新增工艺极片极耳中置激光清洗工艺，负极极片是在铜箔带上涂上负极石墨材料而成，负极片焊接极耳前，需要对负极片中央位置用激光清洗掉石墨层用于焊接极耳，原工艺极耳焊接在极片前端裸露铜膜上，由于极片较长电阻较大，会导致电池充电速度慢，有了激光清洗工艺后锂电池充电速度可提升40%，而在激光清洗工艺中激光清洗效果不好可能会导致后工序极耳焊接不上，由此需要检测激光清洗效果来调节激光清洗效果和剔除缺陷极片，同时也提升了客户产品的品质和品控。
本文中介绍的激光清洗机缺陷检测实际是锂电池负极片清洗槽位的缺陷检测，清洗过程中由于激光功率过大过小导致的槽位残留、氧化、破损、针孔，激光清洗坐标偏移导致清洗区域偏 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
移、错位等。这些缺陷都会影响后工序极耳焊接，因此设备需要实时检测，剔除检测到的清洗缺陷极片和报警。
在本课题的设计中，我查询了许多关于工业视觉缺陷检测应用资料并运用在其中。如了解相机工作距离镜头的抗形变能力和视野范围等，对本激光清洗缺陷检测进行工作原理分析来确定光源相机镜头等的选型。
完成本课题的过程中也运用了一些在校所学的知识，比如说PLC电气控制与运用、电路图接线以及一些制图知识和软件，通过自己所学以及导师指导完成优化本项目。 一、激光清洗缺陷检测的介绍
激光清洗机的主要作用是用于电池极片焊接前极耳焊接位置的石墨涂层清洗掉，(目前只支持负极极片的激光清洗)，主要工艺包括入料放卷、纠偏、张力控速、编码测距、极片留白定位真空吸附、激光A清洗、抽风除尘、驱动走带、缓存极片、极片留白定位、槽位定位、真空吸附、激光B清洗、抽风除尘、驱动走带、缓存极片、编码测距、驱动走带、粉刷除杂、槽位定位、视觉检测、编码测距、打标机打标、张力控速、收料倒卷。
视觉检测部分主要是对激光清洗出的焊接极耳处槽位的质量进行检测，主要检测包括清洗区域的尺寸是否达标，清洗过的区域是否存在残留石墨，清洗过程中是否存在激光功率把控不当导致极片破损、氧化等影响后期极耳焊接工艺的现象出现。
二、激光清洗机缺陷检测的应用
视觉检测需求
如图?21?所示样品为锂电池涂布上的激光清洗部分样品，清洗方式为正反面清洗，清尺寸?10*30mm，(单个清洗时间?150mm2/s)，清洗区域尺寸精度≤±0.4mm，GRR?要求≤10%，绝对精度（|检测值真实值|）要求±0.05mm；?极片的宽度范围为?35150mm，单个极片的长度范围为?3002000mm。清洗区域的长度范围为?050mm，允许公差范围≤±0.4mm；清洗区域的宽度范围为?020mm，允许公差范围≤±0.4mm。正反面错位允许公差范围为≤±0.5mm石墨残留颗粒允许的直径大小为≤0.1mm，≥0.1mm?的需要?100%检测出来。头部未清洗的尺寸允许范围为≤0.1mm。针孔检测，随机针孔的个数大于?5?个，需要检测的针孔直径为0.080.25mm，检测率?100%。
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图?21?激光清洗槽位原图
检测方案设计
针对不同清洗工艺设置检测流程；模式1和模式2对应清洗单面工艺，槽位同侧光源亮，对侧光源亮，PLC给信号相机拍照，相机所成图像中铜箔为亮区域，残留物、石墨为暗区域，破损、针孔为高亮区域，故只清洗单面时单侧相机也可检测槽位长度、槽位宽度、石墨残留、破损针孔。
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图22激光清洗缺陷检测检测模式图
模式3和模式4对应清洗双面工艺，可设置为两侧光源同亮，，两相机拍照可分别测量单侧槽位宽度、槽位长度、石墨残留、破损针孔，再通过关联标定，线线测量可获得正反面清洗槽位错位。
光学元件选型
需要检测的针孔直径为0.030.25mm，绝对定位精度为0.04mm考虑到算法像素精度2个，及2个像素实际尺寸为0.03，则单个像素实际尺寸为0.015，可取视野短边为30mm，则可得相机单边分辨率约为2000（视野短边/像素尺寸=单边像元个数），结合工业相机分辨率，选择500万高清高速工业相机；其分辨率为2448*2048；像元尺寸为3.45μm；芯片尺寸为8.4*7.1mm。工作距离为130mm，根据f/WD=sensor size/FOV计算可选择25mm微距镜头，此时视野为35.64mm*29.82mm，像素当量为0.0146mm。需要区别开残留物和针孔，故采用同轴光。
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