CN106159311B - 电芯堆叠定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电芯堆叠定位装置及定位方法，其中，定位装置包括：用于承载电芯的定位平台；设置于定位平台上方的第一光源，第一光源发出的光线从电芯的上方入射并穿透电芯中的隔离膜；设置于定位平台下方的第二光源，第二光源发出的光线从电芯的下方入射并穿透电芯中的隔离膜；设置于定位平台上方的第一相机，用于获取电芯顶面的定位边界的的图像；设置于定位平台下方的第二相机，用于获取电芯底面的定位边界的图像；以及，设置于定位平台上，用于驱动定位平台移动的纠偏机构,纠偏机构与第一相机和第二相机相连。本发明提供的电芯堆叠定位装置及定位方法能够提高每一个台阶电芯的堆叠精度，进而提高各台阶电芯之间的堆叠精度。

Description

电芯堆叠定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及电芯堆叠定位技术，尤其涉及一种电芯堆叠定位装置及定位方法。

背景技术

由于移动电子设备中很多电子元器件的排布经常呈现出阶梯形状或其它不规则的形状，因此留给电池的放置空间并不总是规则的长方体。因此，业界提出了阶梯状的电池，以提升电池部分在移动电子设备中的空间利用率，进而缩小移动电子设备整体的体积。

阶梯状的电池通常包括至少两个堆叠在一起的台阶电芯，各台阶电芯之间按照定位边界悬垂对齐，但各台阶电芯之间对齐的精度一直是业界难以攻克的难题。

发明内容

本发明提供一种电芯堆叠定位装置及定位方法，用以提高每一个台阶电芯的堆叠精度，进而提高各台阶电芯之间的堆叠精度。

本发明实施例提供一种电芯堆叠定位装置，包括：

用于承载电芯的定位平台；

设置于所述定位平台上方的第一光源，所述第一光源发出的光线从电芯的上方入射并穿透电芯中的隔离膜；

设置于所述定位平台下方的第二光源，所述第二光源发出的光线从电芯的下方入射并穿透电芯中的隔离膜；

设置于所述定位平台上方的第一相机，用于获取电芯顶面的定位边界的的图像；

设置于所述定位平台下方的第二相机，用于获取电芯底面的定位边界的图像；以及，

设置于所述定位平台上，用于驱动所述定位平台移动的纠偏机构,所述纠偏机构与第一相机和第二相机相连。

进一步的，所述第一光源为红光源；所述第二光源为红光源。

进一步的，所述第一光源的入射角度为20°-90°；所述第二光源的入射角度为20°-90°。

进一步的，所述第一光源包括分别位于电芯中两条相交的定位边界上方的第一条形灯和第二条形灯；第二光源包括分别位于电芯中两条相交的定位边界下方的第三条形灯和第四条形灯。

进一步的，所述第一条形灯和第二条形灯相互垂直；所述第三条形灯和第四条形灯相互垂直。

进一步的，所述纠偏机构用于驱动所述定位平台在水平方向上横向移动、纵向移动以及旋转。

进一步的，所述纠偏机构包括：

用于驱动所述定位平台在水平方向上横向移动的第一电机、用于驱动所述定位平台在水平方向上纵向移动的第二电机、以及用于驱动所述定位平台在水平方向上旋转的第三电机。

本发明实施例还提供一种应用上述电芯堆叠定位装置的定位方法，包括：

将第一电芯置于定位平台上，启动第二光源向上照射并穿透第一电芯的隔离膜，通过第一相机获取第一电芯顶面的定位边界的图像；

将第二电芯置于定位平台上，启动第一光源向下照射并穿透第二电芯的隔离膜，通过第二相机获取第二电芯底面的定位边界的图像；

根据所述第一电芯顶面的定位边界的图像和第二电芯底面的定位边界的图像得到纠偏路径，并通过纠偏机构按照所述纠偏路径调整所述第二电芯的位置以与所述第一电芯悬垂对齐。

进一步的，在通过第一相机获取第一电芯顶面的定位边界的图像之后，还包括：将所述第一电芯转移至热压平台；

在通过纠偏机构按照所述纠偏路径调整所述第二电芯的位置之后，还包括：按照与第一电芯相同的转移路径，将所述第二电芯转移至热压平台，且堆叠于所述第一电芯上方。

进一步的，在将第一电芯置于定位平台上之后，且在启动第二光源向上照射并穿透第一电芯的隔离膜，通过第一相机获取第一电芯顶面的定位边界的图像之前，还包括：

启动第一光源向下照射并穿透第一电芯的隔离膜，通过第二相机获取第一电芯底面的图像，并通过纠偏机构对第一电芯进行纠偏。

本发明实施例提供的技术方案通过在定位平台的上方设置用于向下照射电芯并能够穿透隔离膜的第一光源，以及设置在定位平台的下方用于获取电芯底面定位边界图像的第二相机，则可以通过电芯底面的图像对电芯的位置进行纠偏；通过在定位平台的下方设置用于向上照射电芯并能够穿透隔离膜的第二光源，以及设置在定位平台的下方用于获取电芯顶面定位边界图像的第一相机，则可以通过电芯顶面的图像对电芯的位置进行纠偏。并且，上述技术方案能够实现以一个电芯顶面的定位边界为基准，对另一个电芯进行纠偏，提高了两个电芯之间定位边界悬垂对齐的精度。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的电芯堆叠定位装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电芯堆叠定位装置的另一角度的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电芯堆叠定位装置的又一角度的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电芯堆叠定位方法的流程图。

附图标记：

1-定位平台；2-第一光源；3-第二光源；4-第一相机；5-第二相机；61-第一电机；62-第二电机；63-第三电机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种电芯堆叠定位装置，能够应用于至少两个台阶状的电芯的堆叠精度，也可以应用于对至少两个极片进行堆叠安装的精度。本实施例仅以台阶状的电芯为例，对实现方式进行详细的说明。图1为本发明实施例提供的电芯堆叠定位装置的结构示意图，图2为本发明实施例提供的电芯堆叠定位装置的另一角度的结构示意图，图3为本发明实施例提供的电芯堆叠定位装置的又一角度的结构示意图。如图1至图3所示，本实施例提供一种电芯堆叠定位装置，包括：定位平台1、第一光源2、第二光源3、第一相机4、第二相机5和纠偏机构。

其中，定位平台1用于承载电芯，第一光源2设置于定位平台1的上方，第一光源2发出的光线从电芯的上方入射并穿透电芯中的隔离膜。第二光源3设置于定位平台1的下方，第二光源3发出的光线从电芯的下方入射并穿透电芯中的隔离膜。

第一相机4设置于定位平台1的上方，由于第二光源3发出的光线能够穿透隔离膜，则第一相机4可从电芯的上方获取到电芯整个顶面的图像，尤其是获取到定位边界的图像。第二相机5设置于定位平台1的下方，由于第一光源2发出的光线能够穿透隔离膜，第二相机5可从电芯的下方获取到电芯整个底面的图像，尤其是获取到定位边界的图像。纠偏机构分别与第一相机4和第二相机5相连，根据相机获取到的图像来确定移动平台1需要移动的路径，用于驱动定位平台1进行移动或转动。

本实施例提供的技术方案通过在定位平台的上方设置用于向下照射电芯并能够穿透隔离膜的第一光源，以及设置在定位平台的下方用于获取电芯底面定位边界图像的第二相机，则可以通过电芯底面的图像对电芯的位置进行纠偏；通过在定位平台的下方设置用于向上照射电芯并能够穿透隔离膜的第二光源，以及设置在定位平台的下方用于获取电芯顶面定位边界图像的第一相机，则可以通过电芯顶面的图像对电芯的位置进行纠偏。并且，上述技术方案能够实现以一个电芯顶面的定位边界为基准，对另一个电芯进行纠偏，提高了两个电芯之间定位边界悬垂对齐的精度。

由于电芯中包含多层隔离膜，上述第一光源2和第二光源3均需要穿透多层隔离膜，因此可以根据隔离膜的制作材料选用能够穿透隔离膜的光源，例如红光源、红外光源。第一光源2和第二光源3朝向电芯照射，光线的入射角度可以为20°-90°。该入射角度指的是与垂直于电芯表面的法线之间的夹角。

对电芯进行定位，可以根据电芯的形状设定定位边界，例如电芯中两条相交的边缘，该边缘可以为直线，也可以为曲线，在两条边缘的相交处形成夹角。例如对于矩形的电芯，其中一个直角的两边就可以作为定位边界。第一光源2可以位于该定位边界的上方，第二光源3可以位于该定位边界的下方。

为了增大能够被相机拍摄到的两条相交的边缘的长度，进而提高纠偏精度，优选的，第一光源2可以采用第一条形灯和第二条形灯，分别位于电芯中两条相交的定位边界的上方。对于矩形的电芯，第一条形灯和第二条形灯相互垂直设置。类似的，第二光源3可以采用第三条形灯和第四条形灯，分别位于电芯中两条相交的定位边界的下方。对于矩形的电芯，第三条形灯和第四条形灯相互垂直设置。

定位平台1可在纠偏机构的带动下在水平方向上横向移动、纵向移动，还可以在水平方向上旋转，旋转的中心并不限定于某个固定的点，可以自由选定。对应的，可采用第一电机61，设置在定位平台1的下方，用于驱动定位平台1在水平方向上横向移动；第二电机62，设置在定位平台1的下方，用于驱动定位平台1在水平方向上纵向移动；第三电机63，设置在定位平台1的下方，用于驱动定位平台1在水平方向上旋转。

图4为本发明实施例提供的电芯堆叠定位方法的流程图。如图4所示，对于上述电芯堆叠定位装置，本实施例提供一种定位方法，包括：

步骤101、将第一电芯置于定位平台上，启动第二光源向上照射并穿透第一电芯的隔离膜，通过第一相机获取第一电芯顶面的定位边界的图像。

步骤102、将第二电芯置于定位平台上，启动第一光源向下照射并穿透第二电芯的隔离膜，通过第二相机获取第二电芯底面的定位边界的图像。

步骤103、根据第一电芯顶面的定位边界的图像和第二电芯底面的定位边界的图像得到纠偏路径，并通过纠偏机构按照纠偏路径调整第二电芯的位置以与第一电芯悬垂对齐。

本实施例提供的技术方案通过在定位平台的上方设置的第一光源向下照射电芯并穿透隔离膜，设置在定位平台下方的第二相机获取第一电芯底面定位边界的图像，然后通过在定位平台的下方设置的第二光源向上照射电芯并穿透隔离膜，设置在定位平台的下方的第一相机获取电芯顶面定位边界的图像，再以第一电芯顶面的定位边界为基准，对第二电芯进行纠偏，提高了两个电芯之间定位边界悬垂对齐的精度。

上述方法可适用于不同形状的叠片电芯，可兼容三个或三个以上多台阶复合电芯或叠片裸电芯的上下面增加一片单面阴极的结构。下面以三个台阶状的电芯进行堆叠为例进行具体说明。

步骤一，将位于最底层的第一电芯通过机械手或人工上料的方式置于定位平台1上，然后开启定位平台1下方的第二光源3以入射角为20°-90°穿透第一电芯的隔离膜。位于定位平台1上方的第一相机4拍摄第一电芯顶面的边缘，也即最上层极片的定位边界。

为了进一步提高堆叠精度，可在将第一电芯置于定位平台上之后，启动第一光源2向下照射并穿透第一电芯的隔离膜，通过第二相机5获取第一电芯底面的图像，并通过纠偏机构对第一电芯进行初步纠偏。具体可依据一定的算法对第一电芯最上层极片或最下层极片的定位边界与预设的定位位置之间进行计算，将计算结果通过纠偏机构驱动定位平台1转动而将第一电芯纠偏至预设的定位位置。最后，可通过机械手将第一电芯转移至热压平台。

步骤二，将位于中间层的第二电芯通过机械手或人工上料的方式置于定位平台1上，然后开启定位平台1上方的第一光源2以入射角为20°-90°穿透第二电芯的隔离膜。位于定位平台1下方的第二相机5拍摄第二电芯底面的边缘，也即最下层极片的定位边界。根据第一电芯顶面定位边界的位置或对第一电芯进行纠偏后的预设的定位位置，通过纠偏机构将第二电芯纠偏至与第一电芯顶面悬垂对齐的位置。

步骤三，开启定位平台1下方的第二光源3以入射角为20°-90°穿透第二电芯的隔离膜。位于定位平台1上方的第一相机4拍摄第二电芯顶面的边缘，也即最上层极片的定位边界。之后，可通过机械手将第二电芯转移至热压平台，且位于第一电芯的上面，转移的路径与第一电芯一致，以保证第二电芯与第一电芯悬垂对齐。

步骤四，将位于顶层的第三电芯通过机械手或人工上料的方式置于定位平台1上，然后开启定位平台1上方的第一光源2以入射角为20°-90°穿透第三电芯的隔离膜。位于定位平台1下方的第二相机5拍摄第三电芯底面的边缘，也即最下层极片的定位边界。根据第二电芯顶面定位边界的位置或对第三电芯进行纠偏后的预设的定位位置，通过纠偏机构将第三电芯纠偏至与第二电芯顶面悬垂对齐的位置。之后，可通过机械手将第三电芯转移至热压平台，且位于第二电芯的上面，转移的路径与第二电芯一致，以保证第三电芯与第二电芯悬垂对齐。

步骤五，在热压平台上，通过热压板下压，将第三电芯、第二电芯和第一电芯压紧，设定时间后，三个电芯复合形成完整的多台阶电芯结构。

上述技术方案实质上是以第一电芯上表面的定位边界为基准来对第二电芯进行纠偏，再以第二电芯上表面的定位边界为基准来对第三电芯进行纠偏，提高了各电芯之间定位边界悬垂对齐的精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电芯堆叠定位装置，其特征在于，包括：

用于承载电芯的定位平台；

设置于所述定位平台上方的第一光源，所述第一光源发出的光线从第二电芯的上方入射并穿透所述第二电芯中的隔离膜；

设置于所述定位平台下方的第二光源，所述第二光源发出的光线从第一电芯的下方入射并穿透所述第一电芯中的隔离膜；

设置于所述定位平台上方的第一相机，用于获取所述第一电芯顶面的定位边界的的图像；

设置于所述定位平台下方的第二相机，用于获取所述第二电芯底面的定位边界的图像；以及，

设置于所述定位平台上，用于驱动所述定位平台移动的纠偏机构,所述纠偏机构与第一相机和第二相机相连，且能够根据以所述第一电芯的顶面定位边界的图像和所述第二电芯的底面定位边界的图像设置纠偏路径。

2.根据权利要求1所述的电芯堆叠定位装置，其特征在于，所述第一光源为红光源；所述第二光源为红光源。

3.根据权利要求1或2所述的电芯堆叠定位装置，其特征在于，所述第一光源的入射角度为20°-90°；所述第二光源的入射角度为20°-90°。

4.根据权利要求3所述的电芯堆叠定位装置，其特征在于，所述第一光源包括分别位于所述第二电芯中两条相交的定位边界上方的第一条形灯和第二条形灯；第二光源包括分别位于所述第一电芯中两条相交的定位边界下方的第三条形灯和第四条形灯。

5.根据权利要求1所述的电芯堆叠定位装置，其特征在于，所述第一条形灯和第二条形灯相互垂直；所述第三条形灯和第四条形灯相互垂直。

6.根据权利要求1所述的电芯堆叠定位装置，其特征在于，所述纠偏机构用于驱动所述定位平台在水平方向上横向移动、纵向移动以及旋转。

7.根据权利要求6所述的电芯堆叠定位装置，其特征在于，所述纠偏机构包括：

用于驱动所述定位平台在水平方向上横向移动的第一电机、用于驱动所述定位平台在水平方向上纵向移动的第二电机、以及用于驱动所述定位平台在水平方向上旋转的第三电机。

8.一种应用权利要求1-7任一项的电芯堆叠定位装置的定位方法，其特征在于，包括：

将第一电芯置于定位平台上，启动第二光源向上照射并穿透第一电芯的隔离膜，通过第一相机获取第一电芯顶面的定位边界的图像；

将第二电芯置于定位平台上，启动第一光源向下照射并穿透第二电芯的隔离膜，通过第二相机获取第二电芯底面的定位边界的图像；

根据所述第一电芯顶面的定位边界的图像和第二电芯底面的定位边界的图像得到纠偏路径，并通过纠偏机构按照所述纠偏路径调整所述第二电芯的位置以与所述第一电芯悬垂对齐。

9.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，

在通过第一相机获取第一电芯顶面的定位边界的图像之后，还包括：将所述第一电芯转移至热压平台；

在通过纠偏机构按照所述纠偏路径调整所述第二电芯的位置之后，还包括：按照与第一电芯相同的转移路径，将所述第二电芯转移至热压平台，且堆叠于所述第一电芯上方。

10.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，在将第一电芯置于定位平台上之后，且在启动第二光源向上照射并穿透第一电芯的隔离膜，通过第一相机获取第一电芯顶面的定位边界的图像之前，还包括：

启动第一光源向下照射并穿透第一电芯的隔离膜，通过第二相机获取第一电芯底面的图像，并通过纠偏机构对第一电芯进行纠偏。