用于检测膜的侧面的方法和光学检查单元技术

一种光学检查单元和方法，用于检查沿着路径(P)前进的具有中心金属层(4)和两个绝缘外层(5)的膜(3)的侧面(2)。相机(7)相邻该路径(P)设置以通过光学系统(8)对该膜的侧面进行拍摄并获取数字图像序列(9)。至少一个照明装置(10)配置为产生照亮该膜的侧面的光束(11)。该光束由至少一个反射元件(14)朝向该光学系统部分地反射，并照亮围绕待检查的侧面的一个区域。该分析每个数字图像可能包括：基于该颜色分量的值识别该数字图像内的该中心金属层的多个碎片，和/或将该数字图像划分成一系列相邻部分(19)，确定每个部分中的定性参数的值，并通过对该值进行统计处理，获得整个数字图像的定性参数的概要值。图像的定性参数的概要值。图像的定性参数的概要值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测膜的侧面的方法和光学检查单元


[0001]本公开涉及用于检查膜的侧面的方法和光学检查单元。
[0002]本公开在用于制造电池的电极(阳极或阴极)的膜的侧面或边缘(通过横向切割获得)的检查中得到了有利的应用。下面的描述将明确地参考侧面或边缘，而不会因此丧失一般性。

技术介绍

[0003]电池的基本部件之一是电极。为了使电池的尺寸最小化，电极通常由薄带或膜制成。薄带或膜包括封闭在两个外部绝缘层(即，由电绝缘材料如氧化锌制成的层)之间的中心金属层(即，由导电材料如铜或铝制成的层)。膜的制备由大金属片开始。最初在金属片的两侧上涂覆有绝缘材料，随后被切割成条带以分离条带或膜。
[0004]切割金属片是个关键的操作。如果执行切割的刀具没有正确地设置或已磨损，则会在切割的两侧产生金属毛刺，且金属毛刺会破裂并穿过绝缘层。如果膜的侧面具有金属毛刺，则可以容易地在两个相邻电极之间的电池中引发短路。这样一来，除了降低电池的性能之外，还引起电池的破坏性现象。
[0005]因此，在膜的生产过程中，已知以循环检查切割质量的方式对膜的侧面进行样品检查。特别地，循环地取出膜的样品，其侧面由操作者使用显微镜检查。然而，抽查需要操作者的承诺，操作者对切割质量的判断是主观的。此外，在切割操作中检测到问题的情况下，抽查不允许及时干预。
[0006]为了解决由抽查产生的问题，已经提出在切割后立即对膜的侧面进行在线光学检查。特别地，使用相机拍摄侧面以获取侧面的一系列数字图像，然后分析这些数字图像以检查金属毛刺的可能存在。然而，对于已知的用于检查膜的侧面的光学检查系统，其性能并不能让人满意。这些光学检查系统不能将有效性(即，识别故障同时避免假阴性的能力)和效率(即，避免假阳性的能力)结合起来。
[0007]更具体地，在分析数字图像中存在的一个问题是确定膜的侧面的边缘，即膜的侧面位于数字图像内部的地方。这是因为两个外部绝缘层具有非常暗的、几乎黑色的颜色，其倾向于混合到基本上为黑色的背景中。
[0008]数字图像分析的另一个问题是相当大比例的数字图像或多或少是模糊的。这是因为，为了看到非常小的物体(膜具有通常小于十分之一毫米的总厚度)而必须使用的显微光学系统具有浅的景深，且在其前进期间膜经受连续的小的横向移动(即朝向或远离耦合到相机的显微光学系统的小移动)。
[0009]当中心金属层由铜制成时，数字图像分析的另一个问题是，构成外部绝缘层的绝缘材料具有微红的颗粒，这些微红的颗粒很容易与铜毛刺或碎屑混淆，因此它们可能引起不当的缺陷检测。考虑到绝缘材料的微红色颗粒非常小的事实，这个问题的一种可能的解决方案不是将相对小尺寸的红色物体识别为金属部件。然而，以这种方式，无法识别小的铜毛刺或碎屑。
[0010]分析数字图像的再一个问题是膜高速(通常在1和3米/秒之间)前进，因此为了光学地检查膜的侧面的整个延伸，必须使用硬件(包括相机和分析数字图像的处理装置)，其性能好，因此也非常昂贵。而且，执行数字图像的分析是特别快速的，因此不可避免地不太精确且更易于出错。

技术实现思路

[0011]本公开的目的是提供用于检查膜的侧面的方法和光学检查单元，其允许以有效(即避免假阴性)和有效(即避免假阳性)的方式检查产生侧面的切口的质量。
[0012]根据本公开，提供了用于检查膜的侧面的方法和光学检查单元，如所附权利要求。
[0013]权利要求描述了形成本说明书的整体部分的本公开的实施例。
附图说明
[0014]以下将参照附图描述本公开，附图示出了实施例的非限制性示例，其中：
[0015]图1为根据本公开的用于检查膜的侧面的光学检查单元的透视图，为了清楚起见省略了一些部件；
[0016]图2为图1的光学检查单元的一部分的透视分解图；
[0017]图3为图1的光学检查单元的一部分的平面图；
[0018]图4为突出显示了根据优选实施例的膜的侧面的照明的示意图；
[0019]图5和图6分别示意性地示出了在存在和不存在膜背光的情况下由图1的光学检查单元获取的两个不同数字图像；
[0020]图7为图1的光学检查单元的示意图，其突出显示了相机的光学系统和膜的侧面之间的距离；以及
[0021]图8示意性地示出了图1的光学检查单元获取的数字图像。
具体实施方式
[0022]在图1中，数字1总体上表示用于检测膜3的侧面2的光学检查单元。
[0023]膜3具有包围在两个外部绝缘层5(即，由诸如氧化锌的电绝缘材料制成的层)之间的中心金属层4(即，由诸如铜或铝的导电材料制成的层)。膜3用于制造电池的电极，且制造由大金属片开始。大金属片最初在两侧涂覆有绝缘材料，随后被切割成条。
[0024]如图1、2和3所示，检查单元1包括：传送器6，其沿路径P推进膜3；以及相机7，其沿路径P设置，且配置为通过光学系统8对膜3的侧面2进行拍摄并获取侧面2的连续数字图像9(在图5、6和8中示出)。每个数字图像9具有矩形形状，因此如图8所示，具有平行于膜3的纵向延伸(沿X轴)和垂直于膜3的横向延伸(沿Y轴)。此外，每个数字图像9具有根据RGB标准的颜色。RGB标准向数字图像9的每个像素提供对应于红色分量的对应值，绿色分量的对应值和蓝色分量的对应值(具体地，每个值被存储在8位字节中，并在0和255之间变化)。
[0025]根据图1所示，检查单元1包括：(至少)照明装置10，其配置为产生用于照亮膜3的光束11(在图4中示意性地示出)(如在下文中所更详细地描述的)。
[0026]检查单元1包括：处理装置12(在图1中示意性地示出)，其连接到相机7以驱动相机7并从相机7接收数字图像9。
[0027]如图4所示，由照明装置10产生的光束11的一部分由光学系统8导向膜3的侧面2，以便直接照亮侧面2(直接照亮)，而由照明装置10产生的光束11的其余部分导向光学系统8并照亮膜3的侧面2周围的区域(背光)。换言之，通过直接照亮侧面2，由照明装置10产生的部分光束11旨在使膜3的侧面2的表面更清晰可见，且由照明装置10产生的剩余部分光束11旨在使膜3的侧面2周围的区域发光，从而产生背光。具体而言，由照明装置10产生的且旨在用于背光照明的光束11的部分在侧面2的边缘处沿朝向光学系统8的方向撞击膜3。相对于光学系统8，该部分光束来自侧面2的背面。
[0028]膜3的侧面2的背光照明允许显著地改进侧面2的边缘(边界)的数字图像9中的识别，或膜3(更具体地膜3的侧面2)所处的位置的数字图像9中的识别。实际上，在侧面2的背光不够的情况下，两个外部绝缘层5具有非常暗的、几乎黑色的颜色。该颜色倾向于混合到基本上为黑色的背景中。作为示例，图5和6的两个数字图像9示出了在存在侧面2的适当背光的情况下的数字图像9(图5)和在不存在侧面2的背光的情况下的数字图像9(在图6中)：侧面2的背光使侧面2后面的背景非常明亮，在数字图像9中基本上为“白色”，因此允许容易地辨别侧面2的边缘。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学检查单元(1)，用于检查沿路径(P)前进的膜(3)的侧面(2)，包括：相机(7)，其相邻所述路径(P)设置，且配置为通过光学系统(8)对所述膜(3)的所述侧面(2)进行拍摄并获取所述侧面(2)的数字图像序列(9)；以及至少一个照明装置(10)，其包括配置为产生光束(11)的发射器(13)，所述发射器(13)相对于所述膜(3)的所述侧面(2)设置于所述光学系统(8)的同一侧上并朝向所述膜(3)的所述侧面(2)定向；所述检查单元(1)的特征在于，所述照明装置(10)还包括至少一个反射元件(14)，其设置于所述光学系统(8)的相对于所述膜(3)的所述侧面(2)的相对侧并朝向所述光学系统(8)定向，以便朝向所述侧面(2)反射由所述发射器(13)发射的光束(11)的一部分并照亮围绕所述膜(3)的所述侧面(2)的区域。2.根据权利要求1所述的检查单元(1)，其特征在于，其中，所述照明装置(10)包括两个反射元件(14)，其并排布置在所述膜(3)的相对侧。3.根据权利要求1或2所述的检查单元(1)，其特征在于，其中，所述发射器(13)在所述光学系统(8)内发射所述光束(11)，使得所述光束(11)与所述光学系统(8)同轴地从所述光学系统(8)出射。4.根据权利要求3的检查单元(1)，其特征在于，其中，从光学系统(8)出来的所述光束(11)部分地直接照射所述膜(3)的所述侧面(2)，并部分地由所述反射元件(14)反射。5.根据权利要求3或4所述的检查单元(1)，其特征在于，其中，所述光学系统(8)配置为将由所述发射器(13)发射的所述光束(11)的一部分聚焦在所述膜(3)的所述侧面(2)。6.根据权利要求3至5中任一项所述的检查单元(1)，其特征在于，其中，所述发射器(13)与所述光学系统(8)同轴布置，且所述相机(7)垂直于所述光学系统(8)设置。7.一种用于检查膜(3)的侧面(2)的光学检查方法，包括以下步骤：使所述膜(3)沿路径(P)前进；通过相机(7)获取所述膜(3)的所述侧面(2)的数字图像序列(9)，所述相机设置于所述路径(P)旁以通过光学系统(8)对所述侧面(2)进行拍摄；以及通过照明装置(10)产生至少一个光束(11)，所述光束(11)与所述光学系统(8)同轴地从所述光学系统(8)出射并部分地直接照亮所述膜(3)的所述侧面(2)；所述检查方法的特征在于，由所述照明装置(10)产生的所述光束(11)由反射元件(14)部分地反射，所述反射元件(14)相对于所述膜(3)的所述侧面(2)设置于所述光学系统(8)的相对侧并朝向光学系统(8)定向，并照亮所膜(3)的所述侧面(2)周围的区域。8.一种光学检查方法，用于检查具有中心金属层(4)和两个绝缘外层(5)的膜(3)的侧面(2)，包括以下步骤：使所述膜(3)沿路径(P)前进；通过照明装置(10)产生照亮所述膜(3)的至少一个光束(11)；通过相机(7)获取所述膜(3)的所述侧面(2)的数字图像序列(9)，所述相机设置于所述路径(P)旁以通过光学系统(8)对所述侧面(2)进行拍摄；以及分析每个数字图像(9)以将所述中心金属层(4)的碎片(B)显示在所述数字图像(9)内；其中，每个数字图像(9)是彩色的且由一组像素组成，其中，每个像素对应于红色分量的对应值、绿色分量的对应值和蓝色分量的对应值；
所述检查方法的特征在于，所述分析每个数字图像(9)还包括以下步骤：仅在红色分量的对应值被包括在第一识别间隔中，绿色分量的对应值被包括在第二识别间隔中，并且蓝色分量的对应值被包括在第三识别间隔中的情况下，确定像素表示所述中心金属层(4)的所述碎片之一。9.根据权利要求8所述的检查方法，其特征在于，其中，所述三个识别间隔彼此不同。10.根据权利要求8或9所述的检查方法，其特征在于，其中，将每个识别间隔的中心值确定为构成所述中心金属层(4)的金属的光吸收系数的函数、所述照明装置(10)发射的所述光束(11)的光谱的函数、以及所述相机(7)的色度响应的函数。11.根据权利要求8至10中任一项所述的检查方法，其特征在于，其中，通过检测具有先验已知特征的样品膜(3)的所述数字图像(9)中的三种颜色分量的值实验性地确定每个识别间隔的中心值。12.根据权利要求8至11中任一项所述的检查方法，其中，通过检测具有先验已知特征的样品膜(3)的所述数字图像(9)中的三种颜色分量的值来实验性地确定每个识别间隔的幅度。13.根据权利要求8至12中任一项所述的检查方法，其特征在于，其中，通过测量相对于所述识别间隔的分布的“半峰全宽”或FWHM来获得每个识别间隔的幅度。14.一种用于检查膜(3)的侧面(2)的光学检查单元，所述膜(3)具有中心金属层(4)和沿路径(P)前进的两个绝缘外层(5)，所述检查单元(1)包括：至少一个照明装置(10)，其配置为产生照亮所述膜(3)的光束(11)；相机(7)，其相邻所述路径(P)设置，且配置为通过光学系统(8)对所述膜(3)的所述侧面(2)进行拍摄并获取所述侧面(2)的数字图像序列(9)；以及分析装置，其配置为分析每个数字图像(9)以便在所述数字图像(9)内显示所述中心金属层(4)的碎片的存在；其中，每个数字图像(9)是彩色的且由一组像素组成，其中，每个像素对应于红色分量的对应值、绿色分量的对应值和蓝色分量的对应值；所述检查单元(1)的特征在于，所述分析装置配置为仅在红色分量的对应值被包括在第一识别间隔中，绿色分量的对应值被包括在第二识别间隔中，并且蓝色分量的对应值被包括在第三识别间隔中的情况下，确定像素表示所述中心金属层(4)的所述碎片之一。15.一种光学检查方法，用于检查具有中心金属层(4)和两个绝缘外层(5)的膜(3)的侧面(2)，包括以下步骤：使所述膜(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁贝托，
申请(专利权)人：马波斯S，
类型：发明
国别省市：