一种电芯赋码检测方法及装置与流程

1.本发明属于电芯生产制造技术领域，更具体地，涉及一种电芯赋码检测方法及装置。


背景技术：

2.随着新能源技术的大力推广，锂电行业发展迅速。圆柱电芯作为锂电池的一种常见型态，应用范围广泛。行业发展所带来的递增需求，使得生产效率成为制约锂电企业所获效益和持续竞争力的关键因素之一。在锂电池生产过程中，实现全自动化的加工制造，排除人工干预造成的误差影响，是提高电池生产效率和产品可靠性的重要途经。锂电池生产过程中需对电芯外壳和端盖处的赋码进行检测，用以确认和追溯每个电池的加工过程，然而传统的电芯扫码装置效率低，难以满足日益增长的生产需求。
3.目前常用的扫码方式是借助其他工位的配合保证电芯条码朝向一致或者借助人工排布，独立性差，生产效率低，不利于自动化生产线的柔性制造和高效运转的需求。现有技术中提出了一类装置，通过借助电机驱动推杆机构和旋转机构，使得电芯上的码质内容能够成功被扫码机构捕获，以实现电芯自动扫码，但该类方法仅能解决电芯扫码的视野问题，对于检测对象、现场识读环境等条件的多样性和复杂性并没有提供有效的解决方法，仍存在电芯扫码鲁棒性差、效率低的问题。现有技术中还提供了另一类装置，通过传感器触发旋转组件调整扫码组件的扫码位置和角度，一定程度上解决了上述电芯扫码装置扫码方式单一，更换电芯模组后需要人工手动调整，进而降低生产效率的问题。但这类发明中所述组件的调整维度有限，难以解决圆柱电芯铝壳反光干扰扫码准确率及效率的问题。
4.电芯赋码包括一维码和二维码，目前电芯一维码的应用场景逐步被二维码所替代。圆柱电芯的二维码一般由激光镭雕在圆柱的端部圆面上。由于电芯采用铝壳材质包裹，相对于标签纸喷印的条码，电芯二维码载体材质具备更强的反光。加之电芯铝壳表面经过抛光工艺处理，使得圆面上不同位置的反光程度不一致。上述因子均增加了圆柱电芯二维码识读的复杂度，干扰扫码准确率及效率，进而影响电芯生产效率。现有技术中提出了一种一维码的处理方法，通过获取一维码黑条和白条的宽度调制比，再结合图像的曝光状态调节黑条和白条的边缘宽度，进而快速识别不同曝光状态的一维码，但该方法并不适用于电芯二维码的检测。


技术实现要素：

5.针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种电芯赋码检测方法及装置，通过校正过曝或者欠曝区域的图像，再对校正后的图像进行赋码检测，检测效果好。
6.为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种电芯赋码检测方法，包括步骤：
7.采集电芯处于同一位置且不同照明环境下的多张原始图像；
8.对每张原始图像分别进行亮度校正；
9.提取每张原始图像的第一过曝区域、欠曝区域以及非第一过曝欠曝区域；
10.依次对每张原始图像进行补偿，直至相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值，则停止补偿，将该相邻的后一张补偿图像作为输出图像，对输出图像进行赋码检测；
11.其中，对每张原始图像进行补偿包括步骤：将第一张原始图像的亮度校正值作为第一张原始图像的补偿值；从第二张原始图像开始，用相邻的前一张原始图像的非第一过曝欠曝区域的补偿值作为相邻的后一张原始图像对应区域的补偿值，相邻的后一张原始图像其他区域的补偿值为该区域的亮度校正值。
12.进一步地，所述对每张图像分别进行亮度校正包括步骤：
13.提取每张原始图像的第二过曝区域；
14.确定每张原始图像的第二过曝区域的中心位置；
15.根据每张原始图像中像素点到该张原始图像的第二过曝区域的中心位置的距离进行亮度校正。
16.进一步地，所述提取每张原始图像的第一过曝区域、欠曝区域以及非第一过曝欠曝区域的计算公式为：
[0017][0018]
其中，是第n-1张原始图像像素(i,j)的亮度值，d
n-1
(i,j)＝1表示第n-1张原始图像像素(i,j)为非第一过曝欠曝区域，d
n-1
(i,j)＝0表示第n-1张原始图像像素(i,j)为第一过曝区域或欠曝区域，τ
l
、τh均为预设阈值。
[0019]
进一步地，所述提取每张原始图像的第二过曝区域的计算公式为：
[0020][0021]
其中，是第n张原始图像像素(i,j)的亮度值，τc为预设阈值，cn(i,j)＝1表示第n张原始图像像素(i,j)为第二过曝欠曝区域，cn(i,j)＝0表示第n张图像像素(i,j)为非第二过曝欠曝区域。
[0022]
进一步地，所述亮度校正的计算公式为：
[0023][0024][0025][0026]
其中，为第n张原始图像像素(i,j)的亮度校正值，是亮度校正函数，α是根据环境条件预先设定的校正因子，rn(i,j)是第n张原始图像像素(i,j)点到第n张原始图像的第二过曝区域的中心位置(x
cn
,y
cn
)的距离。
[0027]
进一步地，所述对每张原始图像进行补偿的计算公式为：
[0028][0029][0030]
其中，为第n张原始图像像素(i,j)的补偿值，为第n-1张原始图像像素(i,j)的补偿值。
[0031]
进一步地，所述相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值包括步骤：
[0032]
若满足β为预设值，∑表示对图像所有像素对应值进行求和，则判断相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值。
[0033]
进一步地，通过交替打开和关闭不同位置的照明灯来实现不同照明环境。
[0034]
进一步地，还包括步骤：
[0035]
确定输出图像对应的原始图像的中心位置，获取输出图像对应的原始图像的第二过曝区域的中心位置，根据两个中心位置的差值调整电芯的位置。
[0036]
按照本发明的第二方面，提供了一种电芯赋码检测装置，包括处理器，所述处理器用于实现上述任一项的电芯赋码检测方法。
[0037]
总体而言，本发明与现有技术相比，具有有益效果：针对电芯存在反光并且不同位置反光程度不一致的特点，本发明涉及了特有的补偿方法，可以校正过曝或者欠曝区域的图像，再对校正后的图像进行赋码检测，检测效果好。
附图说明
[0038]
图1是本发明实施例的电芯赋码检测方法的原理示意图；
[0039]
图2是本发明实施例的电芯赋码检测装置的结构示意图；
[0040]
图3是本发明实施例的输送组件的俯视图。
[0041]
图中各符号表示含义如下：
[0042]
1、输送组件；11、输送线；111、挡板；12、输送托盘；121、框架；122、转盘；1221、通孔；1222、转轴；13、第一电机；2、扫码组件；21、支架；211、立杆；212、连接杆；213、连接块；22、支撑板；221、光源；23、扫码器；3、控制组件；31、第二电机；32、光电传感器。
具体实施方式
[0043]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0044]
本发明实施例的一种电芯赋码检测方法，可适用于各种类型的电芯扫码，特别适用于圆柱电芯二维码扫码，包括步骤s1至s4。
[0045]
s1，采集电芯处于同一位置且不同照明环境下的多张原始图像。
[0046]
固定待检测的电芯的位置，施加不同的照明环境，在不同照明环境下重复获取同
一背景的n张电芯赋码的灰度图像，将第一张获取的图像定义为输入图像第二张获取的图像定义为输入图像第n张获取的图像定义为输入图像
[0047]
进一步地，通过交替打开和关闭检测装置上不同位置的照明灯来实现不同照明环境。
[0048]
s2，对每张原始图像分别进行亮度校正。
[0049]
进一步地，s2包括子步骤：
[0050]
s21,提取每张原始图像的过曝区域。
[0051]
为和步骤s3的过曝区域区分开，将s21的过曝区域称为第二过曝区域，将步骤s3的过曝区域称为第一过曝区域。
[0052]
进一步地，设定阈值τc提取图像中由照明引起的过曝区域。
[0053]
所述提取每张原始图像的第二过曝区域的计算公式为：
[0054][0055]
其中，是第n张原始图像像素(i,j)的亮度值，τc为预设阈值，cn(i,j)＝1表示第n张原始图像像素(i,j)为第二过曝欠曝区域，cn(i,j)＝0表示第n张图像像素(i,j)为非第二过曝欠曝区域。
[0056]cn
是经过亮度校正处理后得到的图像，被定义为照明区域图像cn。
[0057]
s22,确定每张原始图像的第二过曝区域的中心位置。
[0058]
计算公式为：
[0059][0060]
其中，m是照明区域图像cn中过曝区域像素点的数量，(x
cn
,y
cn
)是照明区域cn中心点坐标，也即第n张原始图像的第二过曝区域的中心位置。
[0061]
s23,根据每张原始图像中像素点到该张原始图像的第二过曝区域的中心位置的距离进行亮度校正。
[0062]
进一步地，所述亮度校正的计算公式为：
[0063][0064][0065][0066]
其中，为第n张原始图像像素(i,j)的亮度校正值，是亮度校正函数，α是根据环境条件预先设定的校正因子，rn(i,j)是第n张原始图像像素(i,j)点到第n张原始图像的第二过曝区域的中心位置(x
cn
,y
cn
)的距离。
[0067]
图像经过亮度校正处理后，分别记作
[0068]
s3，提取每张原始图像的第一过曝区域、欠曝区域以及非第一过曝欠曝区域。
[0069]
进一步地，所述提取每张原始图像的第一过曝区域、欠曝区域以及非第一过曝欠
曝区域的计算公式为：
[0070][0071]
其中，是第n-1张原始图像像素(i,j)的亮度值，d
n-1
(i,j)＝1表示第n-1张原始图像像素(i,j)为非第一过曝欠曝区域，d
n-1
(i,j)＝0表示第n-1张原始图像像素(i,j)为第一过曝区域或欠曝区域，τ
l
、τh均为预设阈值。τh可与τc为不同值。
[0072]
d也可以理解为确认过曝和欠曝区域后的参考矩阵，作为决定映射d，像素值低于阈值τ
l
的区域为欠曝区域，高于阈值τh的区域为第一过曝区域。
[0073]
s4，依次对每张原始图像进行补偿，直至相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值，则停止补偿，将该相邻的后一张补偿图像作为输出图像，对输出图像进行赋码检测。
[0074]
其中，对每张原始图像进行补偿包括步骤：将第一张原始图像的亮度校正值作为第一张原始图像的补偿值；从第二张原始图像开始，用相邻的前一张原始图像的非第一过曝欠曝区域的补偿值作为相邻的后一张原始图像对应区域的补偿值，相邻的后一张原始图像其他区域的补偿值为该区域的亮度校正值。
[0075]
进一步地，所述对每张原始图像进行补偿的计算公式为：
[0076][0077][0078]
其中，为第n张原始图像像素(i,j)的补偿值，为第n-1张原始图像像素(i,j)的补偿值。
[0079]
if是对过曝和欠曝区域补偿后的输出图像，通过前一张图像的决定映射对后一张图像进行补偿，直到n＝n，为减少补偿算法的计算复杂度设置终止条件，当和之间的像素值差异小于等于β，终止补偿。
[0080]
进一步地，所述相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值包括步骤：
[0081]
若满足β为预设值，∑表示对图像中所有像素对应值进行求和，则判断相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值。
[0082]
进一步地，本发明实施例的一种电芯赋码检测方法，还包括步骤s5。
[0083]
s5，确定输出图像对应的原始图像的中心位置，获取输出图像对应的原始图像的第二过曝区域的中心位置，根据两个中心位置的差值调整电芯的位置。
[0084]
将输出图像记为对应的输入图像为由步骤3可知，输入图像的照明区域中心点坐标为(x
cm
,y
cm
)，通过照明区域中心点坐标与输入图像中心点坐标的距离向量，对机械手的位置进行矫正，如公式所示：
[0085]
[0086][0087]
其中，(x
cm
,y
cm
)为输入图像的中心点坐标，和分别为电芯在x轴和y轴的矫正向量；矫正电芯位置后，重复上述步骤s1至s5，输出新背景下圆柱电芯赋码的解码结果。
[0088]
本发明实施例的一种电芯赋码检测装置，包括处理器，所述处理器用于实现上述任一项的电芯赋码检测方法。
[0089]
进一步地，图2是本发明实施例的电芯赋码检测装置的结构示意图，如图2所示，该扫码装置包括输送组件1和扫码组件2。
[0090]
图3是本发明实施例的输送组件的俯视图，如图3所示，输送组件1包括输送线11和输送托盘12，输送托盘12包括框架121和转盘122，框架121位于输送线11上，转盘122可转动地布置在框架121内，且转盘122的转动轴平行于输送线11，转盘122上具有多个用于插装圆柱电芯的通孔1221，多个通孔1221之间间隔布置。
[0091]
扫码组件2包括支架21、支撑板22和多个扫码器23，支撑板22位于支架21上，且支撑板22位于输送线11上方，支撑板22平行于输送线11，多个扫码器23间隔布置在支撑板22的底面，多个扫码器23和多个通孔1221一一对应。
[0092]
对于本发明实施例提供的电芯赋码检测装置，在对圆柱电芯进行扫码时，首先，输送线11将框架121输送，从而带动转盘122及多个圆柱电芯(部分圆柱电芯上的赋码位于顶部的端盖，部分圆柱电芯上的赋码位于底部的端盖)移动。然后，当框架121移动至支撑板22下方时，输送线11停机，即此时多个圆柱电芯处于扫码工位。接着，各扫码器23正对各通孔1221中插装的圆柱电芯，并进行扫码。扫码完成后，转动转盘122，使得各圆柱电芯转动180
°
(底部的端盖变为朝上布置)，再次通过扫码器23对圆柱电芯进行扫码，从而通过两次扫码可以同时实现对多个圆柱电芯端盖上的赋码的扫码，无需人工提前保证圆柱电芯端盖上的赋码朝向一致，从而大大提高了扫码效率。最后，输送线11重新启动将框架121输送至下一个工位。
[0093]
也就是说，本发明实施例提供的电芯赋码检测装置，可以大大提高圆柱电芯的扫码效率，避免人工提前保证圆柱电芯端盖上的赋码朝向一致。
[0094]
为了避免圆柱电芯在转动的过程中圆柱电芯脱落，各通孔1221的内周壁具有弹性层，在插装圆柱电芯后，弹性层可以将圆柱电芯的圆弧面夹紧。
[0095]
在本实施例中，输送组件1还包括第一电机13，第一电机13位于框架121的外周壁上，第一电机13的输出轴贯穿框架121，且第一电机13的输出轴和转盘122传动连接。
[0096]
在上述实施方式中，第一电机13起到转动转盘122的作用，避免人工转动。
[0097]
另外，转盘122上插装有转轴1222，转轴1222的一端可转动地插装在框架121的内壁上，转轴1222和第一电机13的输出轴同轴布置，从而通过转轴1222实现对转盘122右侧转动的支撑。也就是说，通过转轴1222和第一电机13的输出轴的配合可以使得转盘122的转动更加稳定。
[0098]
结合图1和图2所示，扫码装置还包括控制组件3，控制组件3包括第二电机31、光电传感器32和控制器(图未示)，第二电机31的输出轴和输送线11转动连接，以驱动输送线11输送框架121，光电传感器32位于输送线11上方，以探测框架121的位置，控制器分别与第一电机13、第二电机31和光电传感器32电连接。
[0099]
控制器和处理器电连接，处理器根据两个中心位置的差值输出调整电芯的位置的控制信号，控制器接收该控制信号，通过控制电机来实现电芯的位置调整。
[0100]
在上述实施方式中，通过光电传感器32可以探测出框架121是否到达扫码工位，以便于控制器可以控制第一电机13和第二电机31动作，从而实现自动化扫码。
[0101]
示例性地，首先，第二电机31驱动输送线11启动，输送线11启动后输送框架121右移。然后，当光电传感器32恰好探测到框架121到达设定位置时，光电传感器32将信号输送给控制器，控制器则控制第二电机31停机，此后框架121恰好停止在扫码工位上。当第一次扫码完成后，控制器则控制第一电机13转动，从而实现转盘122转动180
°
，进而也就可以进行第二次扫码。第二次扫码完成后，控制器则控制第二电机31再次启动，从而将扫码完成后的多个圆柱电芯输送至下一个工位。
[0102]
示例性地，输送线11可以为链板输送线，即多个链板安装在环形齿条上，第一电机13的输出轴上具有齿轮，齿轮和环形齿条啮合，从而带动多个链板移动，进而也就可以带动框架121平稳移动。
[0103]
在本实施例中，输送线11的两侧边分别具有挡板111，各挡板111分别沿输送线11的输送方向延伸，且各挡板111均凸出输送线11布置。挡板111对框架121起到限位的作用，防止框架121脱离输送线11。
[0104]
示例性地，光电传感器32位于挡板111上。
[0105]
具体地，支架21包括两个立杆211和多个连接杆212，两个立杆211竖直布置，各连接杆212的两端分别连接两个立杆211，支撑板22固定安装在两个立杆211上。连接杆212起到连接两个立杆211的作用，从而通过立杆211和连接杆212实现对支撑板22的稳定支撑。
[0106]
另外，支架21还包括连接块213，各立杆211的顶端均插装在连接块213中，且支撑板22位于连接块213和多个连接杆212之间，连接块213起到进一步连接两个立杆211的作用。
[0107]
在本实施例中，支撑板22的底面上具有光源221，光源221位于多个扫码器23之间。
[0108]
在上述实施方式中，光源221可以增加扫码环境的光强度，便于扫码器23扫码。
[0109]
装置的实现原理、技术效果与上述方法类似，此处不再赘述。
[0110]
必须说明的是，上述任一实施例中，方法并不必然按照序号顺序依次执行，只要从执行逻辑中不能推定必然按某一顺序执行，则意味着可以以其他任何可能的顺序执行。
[0111]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电芯赋码检测方法，其特征在于，包括步骤：采集电芯处于同一位置且不同照明环境下的多张原始图像；对每张原始图像分别进行亮度校正；提取每张原始图像的第一过曝区域、欠曝区域以及非第一过曝欠曝区域；依次对每张原始图像进行补偿，直至相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值，则停止补偿，将该相邻的后一张补偿图像作为输出图像，对输出图像进行赋码检测；其中，对每张原始图像进行补偿包括步骤：将第一张原始图像的亮度校正值作为第一张原始图像的补偿值；从第二张原始图像开始，用相邻的前一张原始图像的非第一过曝欠曝区域的补偿值作为相邻的后一张原始图像对应区域的补偿值，相邻的后一张原始图像其他区域的补偿值为该区域的亮度校正值。2.如权利要求1所述的一种电芯赋码检测方法，其特征在于，所述对每张图像分别进行亮度校正包括步骤：提取每张原始图像的第二过曝区域；确定每张原始图像的第二过曝区域的中心位置；根据每张原始图像中像素点到该张原始图像的第二过曝区域的中心位置的距离进行亮度校正。3.如权利要求2所述的一种电芯赋码检测方法，其特征在于，所述提取每张原始图像的第一过曝区域、欠曝区域以及非第一过曝欠曝区域的计算公式为：其中，是第n-1张原始图像像素(i,j)的亮度值，d
n-1
(i,j)＝1表示第n-1张原始图像像素(i,j)为非第一过曝欠曝区域，d
n-1
(i,j)＝0表示第n-1张原始图像像素(i,j)为第一过曝区域或欠曝区域，τ
l
、τ
h
均为预设阈值。4.如权利要求3所述的一种电芯赋码检测方法，其特征在于，所述提取每张原始图像的第二过曝区域的计算公式为：其中，是第n张原始图像像素(i,j)的亮度值，τ
c
为预设阈值，c
n
(i,j)＝1表示第n张原始图像像素(i,j)为第二过曝欠曝区域，c
n
(i,j)＝0表示第n张图像像素(i,j)为非第二过曝欠曝区域。5.如权利要求4所述的一种电芯赋码检测方法，其特征在于，所述亮度校正的计算公式为：为：为：其中，为第n张原始图像像素(i,j)的亮度校正值，是亮度校正函数，α
是根据环境条件预先设定的校正因子，r
n
(i,j)是第n张原始图像像素(i,j)点到第n张原始图像的第二过曝区域的中心位置(x
cn
,y
cn
)的距离。6.如权利要求5所述的一种电芯赋码检测方法，其特征在于，所述对每张原始图像进行补偿的计算公式为：补偿的计算公式为：其中，为第n张原始图像像素(i,j)的补偿值，为第n-1张原始图像像素(i,j)的补偿值。7.如权利要求6所述的一种电芯赋码检测方法，其特征在于，所述相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值包括步骤：若满足β为预设值，∑表示对图像所有像素对应值求和，则判断相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值。8.如权利要求1所述的一种电芯赋码检测方法，其特征在于，通过交替打开和关闭不同位置的照明灯来实现不同照明环境。9.如权利要求2所述的一种电芯赋码检测方法，其特征在于，还包括步骤：确定输出图像对应的原始图像的中心位置，获取输出图像对应的原始图像的第二过曝区域的中心位置，根据两个中心位置的差值调整电芯的位置。10.一种电芯赋码检测装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于实现如权利要求1至9任一项所述的电芯赋码检测方法。

技术总结
本发明公开了一种电芯赋码检测方法及装置。该方法包括步骤：采集电芯处于同一位置且不同照明环境下的多张原始图像；对每张原始图像分别进行亮度校正；提取每张原始图像的第一过曝区域、欠曝区域以及非第一过曝欠曝区域；依次对每张原始图像进行补偿，直至相邻的两张补偿图像的像素亮度差异小于预设值，则停止补偿，将该相邻的后一张补偿图像作为输出图像，对输出图像进行赋码检测。本发明通过校正过曝或者欠曝区域的图像，再对校正后的图像进行赋码检测，检测效果好。检测效果好。检测效果好。


技术研发人员：周玉宇 柯楠 郭国涛
受保护的技术使用者：武汉华威科智能技术有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/4/15