极片纠偏装置及电池制作系统论文和设计-陆贵权

全文摘要

本实用新型提供了极片纠偏装置及电池制作系统，属于动力电池技术领域，其包括数据处理单元以及与所述数据处理单元信号连接的拍照单元及纠偏机械手；所述纠偏机械手的端部设置有吸附机构，所述吸附机构用于抓取及按压极片；所述拍照单元用于获取所述极片的位置信息并传递至所述数据处理单元；所述数据处理单元根据所述拍照单元获取的位置信息计算所述极片的偏差值并传输至所述纠偏机械手。本实用新型的极片纠偏装置及电池制作系统，其能够对出现翘曲的极片进行纠偏，提升动力电池的生产效率。

主设计要求

1.一种极片纠偏装置，其特征在于，包括数据处理单元以及与所述数据处理单元信号连接的拍照单元及纠偏机械手；所述纠偏机械手的端部设置有吸附机构，所述吸附机构用于抓取及按压极片；所述拍照单元用于获取所述极片的位置信息并传递至所述数据处理单元；所述数据处理单元根据所述拍照单元获取的位置信息计算所述极片的偏差值并传输至所述纠偏机械手。

设计方案

1.一种极片纠偏装置，其特征在于，包括数据处理单元以及与所述数据处理单元信号连接的拍照单元及纠偏机械手；

所述纠偏机械手的端部设置有吸附机构，所述吸附机构用于抓取及按压极片；

所述拍照单元用于获取所述极片的位置信息并传递至所述数据处理单元；

所述数据处理单元根据所述拍照单元获取的位置信息计算所述极片的偏差值并传输至所述纠偏机械手。

2.根据权利要求1所述的极片纠偏装置，其特征在于，所述拍照单元包括至少两个用于获取所述极片的角部图像的摄像头。

3.根据权利要求2所述的极片纠偏装置，其特征在于，所述极片呈片状结构；

所述拍照单元包括两个摄像头，两个所述摄像头分别位于所述极片的角部，且两个所述摄像头呈对角设置或者设置在所述极片的同一侧。

4.根据权利要求3所述的极片纠偏装置，其特征在于，组成所述角部的两边上分别设置有多个取像点。

5.根据权利要求3所述的极片纠偏装置，其特征在于，所述拍照单元设置有除尘机构；

所述除尘机构的风口与所述摄像头相对，用于清洁所述摄像头的镜片灰尘。

6.根据权利要求1所述的极片纠偏装置，其特征在于，所述拍照单元包括告警模块；

所述告警模块预设有除尘机构的工作状态风速值，并测量所述除尘机构的实际风速值；

若所述实际风速值低于预设的所述工作状态风速值，则所述告警模块发出告警。

7.根据权利要求1所述的极片纠偏装置，其特征在于，所述数据处理单元包括用于检测所述极片完整性及规则性的破损检测模块。

8.根据权利要求1所述的极片纠偏装置，其特征在于，所述吸附机构为真空吸盘；

所述真空吸盘包括用于与所述纠偏机械手连接的安装座，所述安装座与所述纠偏机械手铰接并形成球铰结构。

9.根据权利要求1所述的极片纠偏装置，其特征在于，所述吸附机构为真空吸板；

所述真空吸板靠近所述纠偏机械手的一侧与所述纠偏机械手铰接，并可相对所述纠偏机械手转动。

10.一种电池制作系统，其特征在于，包括定位平台、层叠平台、物料输送平台以及权利要求1至9任一项所述的极片纠偏装置；

所述极片纠偏装置包括纠偏机械手，所述纠偏机械手设置在所述定位平台上，其相对所述定位平台可旋转；

所述纠偏机械手远离所述定位平台的一端可移向所述物料输送平台，并将位于所述物料输送平台上的极片抓取并输送至所述定位平台；

所述纠偏机械手远离所述定位平台的一端可移向所述层叠平台，且所述纠偏机械手将极片移向所述层叠平台的过程中进行纠偏。

设计说明书

技术领域

本实用新型动力电池生产技术领域，尤其涉及一种极片纠偏装置及电池制作系统。

背景技术

随着新能源汽车的发展，尤其是电动汽车越来越受到人们的青睐。动力电池作为电动汽车的重要组成部分，其续航能力、安全性及寿命逐渐成为关注的重点。

目前，动力电池按照其生产工艺通常分为卷绕电池以及叠片式电池，与卷绕式电池相比，叠片式电池其级组一般呈长方形，在相同的壳体空间条件下具有更高的排列密度进而能量密度高以及具有更长的循环使用寿命、更大的电流放电倍率，另外，叠片式电池制作工艺灵活，易拓展可适用客户对不同规格和尺寸的电池需要。

然而，现有的叠片式电池中，极片容易出现翘曲而导致其定位出现误差，影响动力电池的生产效率。

实用新型内容

本实用新型提供了一种极片纠偏装置及电池制作系统，其能够对出现翘曲的极片进行纠偏，提升动力电池的生产效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型一方面提供了一种极片纠偏装置，包括数据处理单元以及与所述数据处理单元信号连接的拍照单元及纠偏机械手；所述纠偏机械手的端部设置有吸附机构，所述吸附机构用于抓取及按压极片；所述拍照单元用于获取所述极片的位置信息并传递至所述数据处理单元；所述数据处理单元根据所述拍照单元获取的位置信息计算所述极片的偏差值并传输至所述纠偏机械手。

进一步的，所述拍照单元包括至少两个用于获取所述极片的角部图像的摄像头。

进一步的，所述极片呈片状结构；所述拍照单元包括两个设置的摄像头，两个所述摄像头分别位于所述极片的角部，且两个所述摄像头呈对角设置或者设置在所述极片的同一侧。

进一步的，组成所述角部的两边上分别设置有多个取像点。

进一步的，所述拍照单元设置有除尘机构；所述除尘机构的风口与所述摄像头相对，用于清洁所述摄像头的镜片灰尘。

进一步的，所述拍照单元包括告警模块；所述告警模块预设有除尘机构的工作状态风速值，并测量所述除尘机构的实际风速值；若所述实际风速值低于预设的所述工作状态风速值，则所述告警模块发出告警。

进一步的，所述数据处理单元包括用于检测所述极片完整性及规则性的破损检测模块。

进一步的，所述吸附机构为真空吸盘；所述真空吸盘包括用于与所述纠偏机械手连接的安装座，所述安装座与所述纠偏机械手铰接并形成球铰结构。

进一步的，所述吸附机构为真空吸板，所述真空吸板靠近所述纠偏机械手的一侧与所述纠偏机械手铰接，并可相对所述纠偏机械手转动。

本实用新型一方面提供了一种电池制作系统，包括定位平台、层叠平台、物料输送平台以及所述的极片纠偏装置；所述极片纠偏装置包括一纠偏机械手，所述纠偏机械手设置在所述定位平台上，其相对所述定位平台可旋转；所述纠偏机械手远离所述定位平台的一端可移向所述物料输送平台，并将位于所述物料输送平台上的极片抓取并输送至所述定位平台；所述纠偏机械手远离所述定位平台的一端可移向所述层叠平台，且所述纠偏机械手将极片移向所述层叠平台的过程中进行纠偏。

与现有技术相比，本实用新型提供的极片纠偏装置及电池制作系统具有以下优点；

本实用新型提供的极片纠偏装置及电池制作系统，其包括设置有吸附机构的纠偏机械手，能够对放置在定位平台上的极片进下按压，克服极片的翘曲以保证极片的平整度，进而使拍照单元获取精确的图像信息，提升了极片的纠偏效果，另外，纠偏机械手对极片在定位平台移向层叠平台的过程中进行纠偏，节省了纠偏时间。相比现有技术中的电池制作，本实用新型提供的极片纠偏装置及电池制作系统，能够提升对出现翘曲的极片进行纠偏，提升动力电池的生产效率。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型提供的极片纠偏装置及电池制作系统所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的极片纠偏装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的拍照单元的取像示意图；

图3为本实用新型实施例提供的极片中心点与零点位置关系示意图；

图4为本实用新型实施例提供的极片纠偏装置对极片纠偏的流程示意图。

附图标记说明：

10-拍照单元；

20-数据处理单元；

21-破损检测模块；

30-纠偏机械手；

31-吸附机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供的极片纠偏装置，包括数据处理单元20以及与数据处理单元20信号连接的拍照单元10及纠偏机械手30；纠偏机械手30的端部设置有吸附机构31，吸附机构31用于抓取及按压极片；拍照单元10用于获取极片的位置信息并传递至数据处理单元20；数据处理单元20根据拍照单元10获取的位置信息计算极片的偏差值并传输至纠偏机械手30。

具体的，纠偏机械手30为工业领域内的机械手的一种，一般工业机械手通常能够模仿人手和手臂进行某些动作，并按照预先设定的程序进行抓取、运输物品或操作工具，也称为现代机器人，以代替人的繁重或者繁琐的劳动，以实现生产的自动化及机械化，更重要的是能够代替人类进入有害环境下进行作业，保证了作业人员的人身安全。

本实施例提供的纠偏机械手30，其在机械手的端部设置有吸附机构31，吸附机构31通过接管与真空设备连通，吸附机构31贴附在极片的表面，并利用真空设备对吸附机构31与极片之间的气体进行抽吸，可使吸附机构31内产生负气压，从而将极片吸牢并能够随着纠偏机械手30进行移动，待纠偏机械手30抵达极片所要放置的位置时，真空设备将空气注入极片与吸附机构31之间，使真空内吸盘由负气压变成零气压或者正气压，吸附机构31从极片上脱离，从而完成抓取、运输极片的任务。

可以理解的是，吸附机构31可以为真空吸盘，真空吸盘采用橡胶材料制作，橡胶具有一定柔软度，当真空吸盘与极片的表面接触时，可避免对极片的表面造成破损。真空吸盘整体可呈锥形，其包括大径端和小径端，位于其小径端的位置设置有安装座，安装座能够包裹小径段且安装座与纠偏机械手30铰接并形成球铰结构，即真空吸盘相对纠偏机械人具有良好的自由度，可对位于不同方向的极片进行抓取。

或者，吸附机构31也可以是真空吸板，真空吸板上均布设置有多个吸气孔，真空吸板与极片接触的表面产生负压并能够将极片吸附在真空吸板上，真空吸板靠近纠偏机械手的一侧与纠偏机械手铰接，并相对纠偏机械手转动，能够使真空吸板具有良好的自由度，可实现对不同方向的极片进行抓取。进一步的，吸附机构还可以是真空吸板与真空吸盘的组合装置，可在真空吸板的中心处设置多个真空吸盘，围绕真空吸盘的周围设置有多个吸气孔。本实施例中对吸附结构不加以限制，可以为真空吸板、真空吸盘或者真空吸板与真空吸盘的组合的方式，可以满足极片的不同抓取需求。

本实施例提供的拍照单元10包括至少两个摄像头，摄像头用于获取极片的图像，尤其是极片的角部图像，以及时发现并判断极片的角部是否出现翘曲。拍照单元10与数据处理单元20信号连接，数据处理单元20用于接收极片的图像信息，其根据极片的图像信息获取极片的中心点的坐标信息以及根据极片的中心点的坐标信息计算极片的偏差值以及纠偏机械手30的纠偏范围。数据处理单元20与纠偏机械手30信号连接，可将计算的极片的偏差值发送给纠偏机械手30，纠偏机械手30对极片进行纠偏。

本实施例中，在对极片进行拍照的过程中，纠偏机械手30通过吸附机构31一直按压在极片的表面，以防止极片的表面出现翘曲而影响获取图像信息的精确度，提升了对极片纠偏的准确性，可提升动力电池的生产效率。

在上述实施例的基础上，拍照单元10设置有除尘机构，除尘机构可选择吸尘器，吸尘器的风口与摄像头相对，用于清洁摄像头的镜片灰尘。具体的，为获取清晰的图像信息，拍照单元10可具备自动吸尘功能，用于清理摄像头与极片之间的灰尘，尤其对散落在摄像头的镜片上的灰尘进行清理；拍照单元10可单独设置有吸尘器，或者配备具有自动吸尘的摄像头，本实施例优选在摄像头与极片之间设置有吸尘器，且吸尘器的风口与摄像头相对，可将摄像头上的灰尘进行清除。为获取高清的图像，摄像头应选择高清摄像头，其像素可为500万至1800万像素之间，并选择合适的拍照速度；本实施例的优选方案为：选择1200万像素的摄像头，并使其保持10次\/秒的拍照速度；可以理解的是，本实施例对摄像头的像素以及拍照速度不加以限定，可根据需要进行选择。

另外，吸尘器的预设风速可为10m\/s，吸尘器预设的工作状态风速值可根据其使用的环境进行调整；为保证摄像头的清晰度使其拍照过程中不受灰尘影响，拍照单元10还设置有告警模块，告警模块设置有上述吸尘器的工作状态风速值，且告警模块能够实时检测吸尘器的实际风速值，当实际风速值小于预设的吸尘器的工作状态风速值时，告警模块发出警报，提醒作业人员对吸尘器的风速进行调整，也可将其告警信息发送至吸尘器的控制单元，通过吸尘器的控制单元调整吸尘器的抽吸功率。

在上述实施例的基础上，本实施例中极片呈片状结构，拍照单元10包括两个摄像头，两个摄像头分别位于极片的角部，两个摄像头呈对角设置或者设置在极片的同一侧。具体的，极片可根据壳体的尺寸进行设计，可设计成矩形的片状结构或者L形的片状结构；本实施例中极片可以为矩形片状结构，由此可知极片的形状规则，具有四个角部；为准确判断极片的角部是否出现翘曲，可将拍照单元10中的两个摄像头分别布置在极片的两个相对的角部上，且摄像头与角部一一对应设置，通过获取极片的角部的坐标信息，进而可计算器中心处的坐标信息，再根据预设的坐标零点坐标，计算出极片中心与坐标零点的偏差值。可以理解的是，两个摄像头可呈对角设置或者位于极片的同一侧上，本实施例对摄像头的设置位置不做具体限制。

如图2所示，组成角部的两边上分别设置有多个取像点；具体的，本实施例中极片的角部设置有多个取像点，且多个取像点沿组成角部的两边的边缘分布。优选的是，可在与摄像头相对的极片的角部设置有多个取像点，多个取像点沿此角部的两个边缘均匀分部或者不等间隔分布。例如，选择极片的第一角部和第二角部作为拍照点，可在第一角部设置有a、b、c、d四个取像点，且取像点a、b位于第一角部的一侧边缘处，且两个取像点的间隔为5mm，取像点a靠近第一角部的顶点A设置，且距离顶点A的距离为5mm；取像点c、d位于第一角部的另一边缘处，且c点靠近顶点A设置，c点距离顶点A的距离为5mm，取像点d距离c点5mm。可以理解的是，第二角部同样设置有e、f、g、h四个取像点及顶点B，并且e、f位于第二角部的一边缘上且间距为5mm，g、h位于第二角部的另一边缘上，且间距为5mm，取像点e、g靠近顶点B设置，且距离顶点B的位置为5mm。

在上述实施例的基础上，为提升动力电池的生产效率，待将极片进行纠偏之前，可预先对极片的完整性进行检测，因此，可在数据处理单元20设置有破损检测模块21，破损检测模块21内可存储有完整的极片图像及数据信息，例如，尺寸大小等；拍照单元10获取极片的图像信息并传输至数据处理单元20，数据处理单元20将获取的极片的图像信息与预先存储的极片的图像信息进行比对，若实时获取的极片的图像信息与预先存储的极片的图像信息有差别，则判定极片不合格，就无需在对极片进行纠偏处理。

本实用新型基于上述极片纠偏装置提供了一种电池制作系统，其包括定位平台、层叠平台、物料输送平台以及上述极片纠偏装置；极片纠偏装置包括一纠偏机械手30，纠偏机械手30设置在定位平台上，其相对定位平台可旋转；纠偏机械手30远离定位平台的一端可移向物料输送平台，并将位于物料输送平台上的极片抓取并输送至定位平台；纠偏机械手30远离定位平台的一端可移向层叠平台，且纠偏机械手30将极片移向层叠平台的过程中进行纠偏。

具体的，层叠平台及物料输送平台分别设置在定位平台的两侧，且定位平台设置有极片纠偏装置，极片纠偏装置包括一纠偏机械手30，纠偏机械手30安装在定位平台上，且能够相对定位平台可转动。物料输送平台用于盛放极片，可将极片输送至定位平台处，纠偏机械手30朝向一侧运动并能够将位于物料输送平台上的极片抓取并输送至定位平台上，待极片纠偏装置对极片进行纠偏处理并计算处极片的偏差值，可在纠偏机械手30将极片运输至层叠平台过程中，对极片的偏差进行纠正，从而消除极片的偏差值。

结合图3及图4,对整个极片纠偏过程以及动力电池的制作过程进行说明；首先，将极片从物料输送平台运输至定位平台，再利用安装在定位平台上的极片纠偏装置对极片进行纠偏，其纠偏过程如下：

步骤一、利用吸附机构将极片压平，防止其角部出现翘曲，以提升图像的精度；

步骤二、检测拍照单元中的摄像头的拍照速度及吸尘器的实际风速值是否满足预设的标准；若满足则进行拍照，否则进行报警或者停机。

步骤三、拍照单元获取的极片的角部图像并传输至图像处理单元，图像处理单元根据接收的极片的图像信息对极片的完整性进行检测，若极片角部存在缺料或多料现象，则判断极片不合格，可将极片输送至废料处，不再进行对极片进行纠偏。若极片完整则进行下一步骤；

步骤四、对表面完整性的极片利用拍照单元10获取图像信息并将上述图像信息传输至数据处理单元20并进行图像信息化处理，其过程如下：根据预设的程序，将由第一摄像头拍摄的a点和b点连成的直线、c点和d点连成的直线，记录下这两条直线的交点，定义为顶点A；将由第二摄像头拍摄的e点和f点连成的直线，g点和h点连成的直线，记录下这两条直线的交点，定义为B点；在零点O(0,0)的直角坐标系下，根据A(Xa，Ya)、B(Xb，Yb)两点的坐标，定义出极片中心点C点的坐标(Xc，Yc)；再根据极片中心点和零点的坐标，计算出当前极片中心点与零点间的距离d,在零点的直角坐标系下，计算出极片中心点与y轴的夹角θ。

由此，可以计算出极片中心点与零点间的偏差值绝对值，Δx＝d*sinθ、Δy＝d*cosθ、ΔT＝θ；根据零点的直角坐标系，判定Δx、Δy、ΔT值的正、负性，根据计算出的偏差值和机械手的纠偏范围，判定极片是否超出机械手的纠偏能力(Δx≤10mm、Δy≤10mm、ΔT≤10°)；若超出，则将极片排出；不超出，则根据偏差值计算出机械手的纠偏量，并将纠偏量输入到机械手纠偏模块中。

步骤五、纠偏机械手30在将极片输送至层叠平台的过程中对极片进行纠偏。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

设计图

极片纠偏装置及电池制作系统论文和设计

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