本發(fā)明涉及一種基于圖像處理的鋰電池批量掃碼系統(tǒng)及方法，屬于機器視覺及機械自動化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池，由于鋰電池具有使用壽命相對較長、具備高功率承受力、綠色環(huán)保等優(yōu)點，在市場上得到了廣泛的應(yīng)用。

在鋰電池的生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝的不同造成鋰電池的電壓、容量、內(nèi)阻等參數(shù)不同，從而將鋰電池分為不同的等級，這些信息儲存在數(shù)據(jù)庫中，而數(shù)據(jù)信息以條形碼的形式打印在鋰電池的側(cè)面。為了后續(xù)操作方便，生產(chǎn)廠家需要通過掃描條形碼的方式對鋰電池進行檢測，將各個等級的鋰電池分選出來。掃碼在鋰電池生產(chǎn)的后續(xù)操作中扮演著相當(dāng)重要的角色，其掃描效率也直接影響了鋰電池的分選效率。而在現(xiàn)在鋰電池的掃碼大多使用掃碼槍對單個鋰電池依次進行掃碼，效率較低，會影響后續(xù)鋰電池的分選效率。

目前也出現(xiàn)過幾種新型鋰電池批量檢測系統(tǒng)和方法，但大多設(shè)備較為復(fù)雜，且在掃碼過程中需要使用其他夾具夾取，或是用多個攝像機從各個方向拍攝來解決電池方向不一致的問題。這樣的系統(tǒng)增加了設(shè)備成本、設(shè)備空間和維修難度，同時也降低了掃碼效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，對于鋰電池掃碼提供一種準(zhǔn)確度和掃碼效率較高，同時簡化了掃碼設(shè)備，能批量對鋰電池進行掃碼的基于圖像處理的鋰電池批量掃碼系統(tǒng)及其方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的基于圖像處理的鋰電池批量掃碼系統(tǒng)，包括：工控機、圖像采集單元、運動控制單元；工控機作為系統(tǒng)控制和計算核心，負責(zé)圖像、數(shù)據(jù)的處理和計算；

所述圖像采集單元包括圖像采集卡、高速攝像機；所述運動控制單元包括機械手、傳送帶、氣缸、擋板、位置傳感器；機械手負責(zé)抓取鋰電池，傳送帶負責(zé)鋰電池的運送；

所述擋板包括擋板a、擋板b，兩擋板均由氣缸控制運動；擋板在一般況下保持上移，使鋰電池能夠保證通過，向前運動；下移情況下可擋住鋰電池在傳送帶上向前運動，使鋰電池相對靜止地在傳送帶上滾動。擋板的上下移動可控制鋰電池向前運送還是相對靜止在傳送帶上滾動；

所述擋板a和擋板b之間即為掃碼緩沖區(qū)；高速攝像機安裝在掃碼緩沖區(qū)的上方，保證高速攝像機能獲取掃碼緩沖區(qū)中所有鋰電池的圖像；

所述位置傳感器包括位置傳感器a和位置傳感器b，位置傳感器a置于擋板a的前側(cè)，位置傳感器b置于擋板b的后側(cè)；當(dāng)有鋰電池通過時位置傳感器能檢測到信號并傳輸?shù)焦た貦C中，位置傳感器與擋板相隔一段距離，保證位置傳感器得到信號后有足夠的時間完成氣缸和擋板的控制；

作為改進，所述擋板a和擋板b之間的距離為至少為L=n*d，其中n為機械手一次能抓取的鋰電池個數(shù)、d為每個鋰電池的直徑。擋板1和擋板2之間即為掃碼緩沖區(qū)，可保證n個鋰電池并排放置。

本發(fā)明還提供一種基于圖像處理的鋰電池批量掃碼方法，采用上述系統(tǒng)，包括以下步驟：

步驟1：電池運送：機械手將鋰電池平行放置于傳送帶上，鋰電池在傳送帶上并排滾動并向前運送；在傳送帶上、擋板a和擋板b之間設(shè)立掃碼緩沖區(qū)，當(dāng)鋰電池進入掃碼緩沖區(qū)，掃碼緩沖區(qū)前的位置傳感器a檢測到信號，工控機使擋板b下移擋住鋰電池的前行，但鋰電池繼續(xù)在傳送帶上滾動；位置傳感器a每檢測到一次鋰電池的通過使計數(shù)器A加1，當(dāng)位置位置傳感器a檢測到第n個鋰電池進入掃碼緩沖區(qū)后（即A=n時），擋板a下移令傳送帶后方的鋰電池?zé)o法再進入掃碼緩沖區(qū)，保證掃碼緩沖區(qū)中的鋰電池個數(shù)為n個；然后進入步驟2；

步驟2.：圖像處理：置于掃碼緩沖區(qū)上方的高速攝像機實時獲取整個掃碼緩沖區(qū)的鋰電池圖像，傳入作為控制核心的工控機中，對圖像進行預(yù)處理并根據(jù)顏色信息進行過濾，提取出n個鋰電池所在的ROI區(qū)域，對ROI區(qū)域進行邊緣檢測；根據(jù)鋰電池的邊緣信息對圖像進行分區(qū)檢測，依據(jù)電池邊界將圖像分為n個區(qū)域，圖像二值化后對每個區(qū)域分別進行條形碼定位檢測，每定位到一個完整的條形碼，令計數(shù)器B加1，并對其進行條形碼識別，與數(shù)據(jù)庫比對后，將條形碼信息根據(jù)鋰電池所在位置的順序錄入系統(tǒng)；若B<n，則繼續(xù)對下一幀圖像進行條形碼定位檢測，重復(fù)上述條形碼識別流程（已檢測的條形碼不再對同一位置進行檢測）；若B=n，則檢測結(jié)束，將計數(shù)器B置零；然后進入步驟3；

步驟3：后續(xù)處理：擋板b上移，令檢測完成的鋰電池繼續(xù)向前運送。置于傳送帶后方的位置傳感器b每檢測到1個鋰電池通過，令計數(shù)器A減1。若計數(shù)器A為0，則擋板a上移，繼續(xù)重復(fù)步驟1；否則繼續(xù)向前運送已檢測完成的鋰電池。

作為改進，所述步驟2中，所述工控機使用高斯濾波法對圖像進行預(yù)處理，濾除圖像中的噪聲；使用canny算子對ROI區(qū)域進行邊緣檢測；圖像分為n個區(qū)域后，對每個區(qū)域計算縱橫差分比，通過大津法二值化算法對縱橫差分比圖像進行二值化，設(shè)定閾值對連通區(qū)域進行過濾，找到符合條件的連通區(qū)域，即可搜索定位出條形碼；對于已經(jīng)定位到的條形碼，對其二值化圖像，通過設(shè)定閾值之后按列進行灰度分割，計算出條形碼中黑、白條紋的寬度，由寬度即可通過編碼規(guī)則識別出條形碼中包含的數(shù)字，從而提取出其中的信息。

作為改進，所述步驟2的掃碼過程中，高速攝像機持續(xù)以俯視的角度拍攝掃碼緩沖區(qū)內(nèi)的鋰電池，由于鋰電池的持續(xù)轉(zhuǎn)動，拍攝圖像中的鋰電池必有一部分為條形碼向上，另有一部分條形碼向下或不完整；工控機檢測過程中采用對多幀圖像檢測的方法，保證條形碼檢測的完整性和準(zhǔn)確度。

本發(fā)明的有益效果：

1、與傳統(tǒng)的鋰電池掃碼系統(tǒng)和方法相比，本發(fā)明改變了依次檢測每個鋰電池的傳統(tǒng)檢測方式，能夠?qū)︿囯姵剡M行批量檢測，提高了檢測效率，縮短了鋰電池分選時間；不同于使用單一的掃碼槍進行掃碼，使用了基于圖像處理的掃碼方式，具有較強的適應(yīng)性和準(zhǔn)確度；2、與現(xiàn)有的新型鋰電池批量檢測系統(tǒng)和方法相比，通過擋板擋住鋰電池使鋰電池在傳送帶上相對靜止轉(zhuǎn)動，上方的攝像機即可一次性批量采集鋰電池條形碼，掃碼過程中不需要其他復(fù)雜設(shè)備或夾具，從而簡化了系統(tǒng)設(shè)備，節(jié)約了設(shè)備成本和空間，提高了鋰電池掃碼效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總體流程圖；

圖2是本發(fā)明掃碼緩沖區(qū)設(shè)備示意圖；

圖中：1-傳感器a，2-擋板a，3-擋板b，4-傳感器b，5-鋰電池。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。

如圖2所示，本發(fā)明的基于圖像處理的鋰電池批量掃碼系統(tǒng)包括：工控機、圖像采集單元、運動控制單元；所述圖像采集單元包括圖像采集卡、高速攝像機；所述運動控制單元包括機械手、傳送帶、氣缸、擋板、位置傳感器；所述擋板包括擋板a2、擋板b3，兩擋板均由氣缸控制運動；所述擋板a2和擋板b3之間即為掃碼緩沖區(qū)，高速攝像機安裝在掃碼緩沖區(qū)的上方；所述位置傳感器包括位置傳感器a1和位置傳感器b4，位置傳感器a1置于擋板a2的前側(cè)，位置傳感器b4置于擋板b3的后側(cè)；所述擋板a2和擋板b3之間的距離為至少為L=n*d，其中n為機械手一次能抓取的鋰電池5個數(shù)、d為每個鋰電池5的直徑。

如圖1所示，本發(fā)明提供的基于圖像處理的鋰電池批量掃碼系統(tǒng)的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：電池運送：機械手將鋰電池5平行放置于傳送帶上，鋰電池5在傳送帶上并排滾動并向前運送，當(dāng)鋰電池5進入掃碼緩沖區(qū)，位置傳感器a1檢測到信號，工控機使擋板b3下移擋住鋰電池5的前行；位置傳感器a1每檢測到一次鋰電池5的通過使計數(shù)器A加1，當(dāng)位置傳感器a1檢測到第n個鋰電池5進入掃碼緩沖區(qū)后（即A=n時），擋板a2下移，令傳送帶后方的鋰電池5無法再進入掃碼緩沖區(qū)；

步驟2：圖像處理：高速攝像機實時獲取整個掃碼緩沖區(qū)的鋰電池5圖像，傳入工控機中；工控機采用對多幀圖像檢測的方法對條形碼進行檢測，保證條形碼檢測的完整性和準(zhǔn)確度；

工控機使用高斯濾波法對圖像進行預(yù)處理，濾除圖像中的噪聲；使用canny算子對ROI區(qū)域進行邊緣檢測；圖像分為n個區(qū)域后，對每個區(qū)域計算縱橫差分比，通過大津法二值化算法對縱橫差分比圖像進行二值化，設(shè)定閾值對連通區(qū)域進行過濾，找到符合條件的連通區(qū)域，即可搜索定位出條形碼；對于已經(jīng)定位到的條形碼，對其二值化圖像，通過設(shè)定閾值之后按列進行灰度分割，計算出條形碼中黑、白條紋的寬度，由寬度即可通過編碼規(guī)則識別出條形碼中包含的數(shù)字，從而提取出其中的信息；

每定位到一個完整的條形碼，令計數(shù)器B加1，并對其進行條形碼識別，與數(shù)據(jù)庫比對后，將條形碼信息根據(jù)鋰電池所在位置的順序錄入系統(tǒng)；若B<n，則繼續(xù)對下一幀圖像進行條形碼定位檢測，重復(fù)上述條形碼識別流程（已檢測的條形碼不再對同一位置進行檢測）；若B=n，則檢測結(jié)束，將計數(shù)器B置零；

步驟3：后續(xù)處理：擋板b3上移，令檢測完成的鋰電池5繼續(xù)向前運送；位置傳感器b4每檢測到1個鋰電池5通過，令計數(shù)器A減1；若計數(shù)器A為0，則擋板a2上移，繼續(xù)重復(fù)步驟1；否則繼續(xù)向前運送已檢測完成的鋰電池5。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。