一种超声检测系统及方法与流程

本发明涉及检测领域，特别涉及一种超声检测系统及方法。

背景技术：

锂电池是一种新型的可充电电池，以高低温性能好、工作电压高、质量比容量高、循环性能好、寿命长、安全性好、无记忆性和环境友好等优点，迅速成为手机、电脑、数码照相机、摄像机、新能源汽车、PDA等产品的主要驱动电源。

在锂电池生产过程中，由于封装不良、电池内部水含量超标、化成流程异常、首次化成的SEI膜不稳定等原因，电池内部发生化学反应而产生气体，电池出现鼓包现象，导致电池性能严重失效，甚至出现安全问题。

目前绝大多数锂电池生产厂家对鼓包电池的分选采用人工手摸和观察的方法，通过观察锂电池的表面形态以及捏压电池判断内部是否存在气体。这种方法依赖于作业工人的感觉和经验判断，效率低且检测效果取决于人为因素，易出现漏检。基于机器视觉和数字图像处理技术的自动化检测方式，不仅检测成本高，而且仅能检测锂电池的表面缺陷，无法识别内部缺陷。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种超声检测系统及方法。本技术方案利用检测部对锂电池进行超声波检测，实现了非接触式超声检测的效果，具有灵敏度高、穿透力强、指向性好、检测速度快、成本低、设备相对简单、对人体无害等一系列优点；将发射装置设置为空耦发射探头阵列，接收装置设置为空耦接收探头阵列，不需要耦合剂，可与被检测对象保持较长距离，检测过程简单、方便，适用条件广泛；

利用超声波检测系统的检测部、传送部和分拣机构，并结合超声波检测方法对锂电池进行检测，提高了锂电池检测的自动化程度，不仅可大大节约电池鼓包检测过程中劳动力的消耗，降低生产成本，还有助于克服人工在产品检测的效率和精度不高的问题，极大的提高了生产效率。

本发明中的一种超声检测系统，用于检测锂电池，包括：

检测部，用于对所述锂电池的鼓包进行检测；

传送部，用于承载并移动锂电池，所述传送部还与检测部连接；

分拣机构，位于所述传送部的上方并与所述检测部连接，用于分拣具有鼓包的所述锂电池。

上述方案中，所述检测部包括发射装置、接收装置、超声波发射单元、超声波接收单元、模数转换器、计算机和信号放大器；

所述超声波发射单元与发射装置连接，所述超声波接收单元分别与所述信号放大器和模数转换器，所述信号放大器还与所述接收装置连接，所述模数转换器和超声波发射单元分别与所述计算机连接。

上述方案中，所述传送部包括用于承载并移动所述锂电池的传送带，以及与所述传送带连接用于控制所述传送带移动速度的同步装置，所述同步装置与所述计算机连接。

上述方案中，所述分拣机构与所述计算机连接，所述计算机控制所述分拣机构分拣具有鼓包的所述锂电池。

上述方案中，所述发射装置为空耦发射探头阵列，所述接收装置为空耦接收探头阵列。

一种超声波检测方法，用于检测锂电池，包括以下步骤：

S1.将锂电池放置在传送带上，将发射装置固定在传送带的上方并对准位于所述传送带上的锂电池，将接收装置固定在所述传送带的下方并对准所述发射装置；

S2.调整发射装置与锂电池之间的距离，调整信号放大器的数值增益和带宽；操作计算机使超声波发射单元控制发射装置向锂电池输出检测超声波，同时，计算机还控制同步装置使传送带带动所述锂电池移动，随着所述锂电池的移动所述超声波发射单元对所述锂电池的上表面的各个位置依次发出检测超声波；

S3.所述检测超声波穿透所述锂电池并输出至接收装置，所述接收装置将检测超声波通过信号放大器获得有效的透射超声信号，并经超声波接收单元传送至模数转换器；所述模数转换器将所述透射超声信号转换为数字信号后传送至计算机；

S4.所述计算机内设置有正常信号幅值和临界信号幅值，所述计算机将所述数字信号的信号幅值与所述正常信号幅值进行比对，将信号幅值低于所述临界信号幅值的数字信号设定为鼓包处信号，同时，形成鼓包处信号的检测超声波穿过的所述锂电池的位置为所述锂电池具有鼓包的位置；

S5.所述计算机内设置有次品比值，所述计算机将鼓包处信号数量除以数字信号的数量得到鼓包比值，若所述鼓包比值大于或等于所述次品比值，所述计算机则认定形成该数字信号的所述锂电池为次品，并向分拣机构输出次品信号；

S6.所述计算机通过同步装置控制所述传送带移动，使所述锂电池移动至分拣机构，所述分拣机构根据所述次品信号将所述锂电池分拣出所述传送带。

上述方案中，所述S4还包括以下步骤：

S41.所述计算机还分别将所述正常信号和数字信号转化为波形，并分别在信号幅值与长度形成的坐标系中显示，用于工作人员能够直观的判断所述锂电池的鼓包数量或鼓包位置。

上述方案中，所述S5还包括以下步骤：

S51.所述计算机还将所述数字信号转化为图像并显示，所述计算机将所述锂电池形成鼓包处信号的部分赋予第一色彩，将所述锂电池未形成鼓包处信号的部分赋予第二色彩，使工作人员能够直观判断出所述锂电池的鼓包数量或鼓包位置。

上述方案中，在所述S2中，所述发射装置与所述锂电池之间的距离为20—30mm；所述发射装置输出的检测超声波的频率的范围为50kHz—1MHz。

上述方案中，在所述S4中，所述临界信号幅值为所述正常信号幅值的20％-40％；在所述S5中，所述次品比值为2％-10％。

本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种超声检测系统及方法。实现了非接触式超声检测的效果，具有灵敏度高、穿透力强、指向性好、检测速度快、成本低、设备相对简单、对人体无害等一系列优点；将发射装置设置为空耦发射探头阵列，接收装置设置为空耦接收探头阵列，不需要耦合剂，可与被检测对象保持较长距离，检测过程简单、方便，适用条件广泛；

提高了锂电池检测的自动化程度，不仅可大大节约电池鼓包检测过程中劳动力的消耗，降低生产成本，还有助于克服人工在产品检测的效率和精度不高的问题，极大的提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种超声检测系统的侧视结构示意图；

图2为本发明一种超声检测系统的俯视结构示意图；

图3为本发明一种超声检测方法的流程图；

图4为本发明一种超声检测方法中计算机将正常信号和数字信号转化为波形，并分别在信号幅值与长度形成的坐标系中显示的图样；

图5为本发明一种超声检测方法中计算机将数字信号转化为图像的图样。

图中：1、检测部 2、传送部 3、分拣机构 4、锂电池

11、发射装置 12、接收装置 13、超声波发射单元

14、超声波接收单元 15、模数转换器 16、计算机

17、信号放大器 21、传送带 22、同步装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本发明是一种超声检测系统，用于检测锂电池4，包括：

检测部1，用于对锂电池4的鼓包进行检测；

传送部2，用于承载并移动锂电池4，传送部2还与检测部1连接；

分拣机构3，位于传送部2的上方并与检测部1连接，用于分拣具有鼓包的锂电池4。

具体的，检测部1包括发射装置11、接收装置12、超声波发射单元13、超声波接收单元14、模数转换器15、计算机16和信号放大器17；

所述超声波发射单元13与发射装置11连接，所述超声波接收单元14分别与所述信号放大器17和模数转换器15，所述信号放大器17还与所述接收装置12连接，所述模数转换器15和超声波发射单元13分别与所述计算机16连接。

计算机16使超声波发射单元13控制发射装置11向锂电池4输出检测超声波，同时，计算机16还控制同步装置22使传送带21带动锂电池4移动，随着锂电池4的移动超声波发射单元13对锂电池4的上表面的各个位置依次发出检测超声波；

进一步的，传送部2包括用于承载并移动锂电池4的传送带21，以及与传送带21连接用于控制传送带21移动速度的同步装置22，同步装置22与计算机16连接。

进一步的，分拣机构3与计算机16连接，计算机16控制分拣机构3分拣具有鼓包的锂电池4。

优选的，发射装置11为空耦发射探头阵列，接收装置12为空耦接收探头阵列，空耦发射探头和空耦接收探头空气耦合超声检测为非接触式无损检测方式，不需要耦合剂，可与被检测对象保持较长距离，检测过程简单、方便，适用条件广泛。

如图3所示，一种超声波检测方法，用于检测锂电池4，包括以下步骤：

S1.将锂电池4放置在传送带21上，将发射装置11固定在传送带21的上方并对准位于传送带21上的锂电池4，将接收装置12固定在传送带21的下方并对准发射装置11；

S2.调整发射装置11与锂电池4之间的距离，调整信号放大器17的数值增益和带宽；操作计算机16使超声波发射单元13控制发射装置11向锂电池4输出检测超声波，同时，计算机16还控制同步装置22使传送带21带动锂电池4移动，随着锂电池4的移动超声波发射单元13对锂电池4的上表面的各个位置依次发出检测超声波；

S3.检测超声波穿透锂电池4并输出至接收装置12，接收装置12将检测超声波通过信号放大器17获得有效的透射超声信号，并经超声波接收单元14传送至模数转换器15；模数转换器15将透射超声信号转换为数字信号后传送至计算机16；

S4.计算机16内设置有正常信号幅值和临界信号幅值，计算机16将数字信号的信号幅值与正常信号幅值进行比对，将信号幅值低于临界信号幅值的数字信号设定为鼓包处信号，同时，形成鼓包处信号的检测超声波穿过的锂电池4的位置为锂电池4具有鼓包的位置；

S5.计算机16内设置有次品比值，计算机16将鼓包处信号数量除以数字信号的数量得到鼓包比值，若鼓包比值大于或等于次品比值，计算机16则认定形成该数字信号的锂电池4为次品，并向分拣机构3输出次品信号；

S6.计算机16通过同步装置22控制传送带21移动，使锂电池4移动至分拣机构3，分拣机构3根据次品信号将锂电池4分拣出传送带21。

进一步的，S4还包括以下步骤：

S41.如图4所示，计算机16还分别将正常信号和数字信号转化为波形，并分别在信号幅值与长度形成的坐标系中显示，用于工作人员能够直观的判断锂电池4的鼓包数量或鼓包位置。

进一步的，S5还包括以下步骤：

S51.如图5所示，计算机16还将数字信号转化为图像并显示，计算机16将锂电池4形成鼓包处信号的部分赋予第一色彩，将锂电池4未形成鼓包处信号的部分赋予第二色彩，使工作人员能够直观判断出锂电池4的鼓包数量或鼓包位置。

优选的，在S2中，发射装置11与锂电池4之间的距离为20—30mm；发射装置11输出的检测超声波的频率的范围为50kHz—1MHz。

优选的，在S4中，临界信号幅值为正常信号幅值的20％-40％；在S5中，次品比值为2％-10％。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。