基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)，包括面密度測(cè)量裝置，面密度測(cè)量裝置與數(shù)據(jù)處理電路相連，數(shù)據(jù)處理電路與PLC控制裝置相連；面密度測(cè)量裝置包括掃描架及用于驅(qū)動(dòng)掃描架的往復(fù)移動(dòng)裝置；掃描架為“C”型掃描架，掃描架的上下掃描臂上分別安裝有電容傳感器的探頭和光滑金屬下極板。本實(shí)用新型改變了傳統(tǒng)的離線測(cè)量方式，使得生產(chǎn)效率大大提高；提高了測(cè)量精度以及產(chǎn)品質(zhì)量的一致性；節(jié)約材料，節(jié)省成本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池極片面密度值的均勻控制。
【專利說明】基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著筆記本電腦、移動(dòng)通信、電動(dòng)代步車等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，鋰電池的需求量也越來越大，對(duì)于鋰電池的質(zhì)量要求也不斷提高。電池極片涂布生產(chǎn)是電池生產(chǎn)的第一環(huán)節(jié)，涂布生產(chǎn)中面密度均勻性是提高鋰離子電池質(zhì)量一致性的關(guān)鍵條件。
[0003]目前國內(nèi)電池極片生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于極片的面密度測(cè)量大都采用傳統(tǒng)的離線的測(cè)量方式，即工作人員從極片生產(chǎn)線取標(biāo)準(zhǔn)大小樣本，通過稱重的方式間接得到面密度值。這種非在線的測(cè)量方式由人工測(cè)量監(jiān)控，具有一定的滯后性，生產(chǎn)出不合格產(chǎn)品造成材料浪費(fèi)，并且人工方法精度較低、效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差。另外的檢測(cè)方法主要是射線式測(cè)量方式,但該種方法成本較高,并且射線對(duì)人體危害較大。
[0004]電池極片涂層濕料情況下水分較多，并且物理、化學(xué)等各方面特性不穩(wěn)定，通過直接對(duì)濕料進(jìn)行測(cè)量然后控制刀口的方式得到的結(jié)果并不準(zhǔn)確，所以濕料直接測(cè)控的方式現(xiàn)階段還無法實(shí)現(xiàn)。
[0005]目前大多數(shù)公司為達(dá)到控制刀口移動(dòng)采用的是定時(shí)采樣的方式，通過隔一段時(shí)間對(duì)極片采樣測(cè)厚的方式，這種方式滯后性較大，等檢測(cè)到極片面密度超出范圍再去控制已經(jīng)較晚，造成了對(duì)材料的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本增加，并且這種非在線的控制方式效率較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開了基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)測(cè)量極片干料面密度，根據(jù)面密度變化趨勢(shì)，推斷刀口處的面密度情況，進(jìn)而調(diào)整刀口間隙，實(shí)現(xiàn)對(duì)極片面密度的控制。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0008]基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)，包括面密度測(cè)量裝置，面密度測(cè)量裝置與數(shù)據(jù)處理電路相連，數(shù)據(jù)處理電路與PLC控制裝置相連；
[0009]所述面密度測(cè)量裝置包括掃描架及用于驅(qū)動(dòng)掃描架的往復(fù)移動(dòng)裝置；
[0010]所述掃描架為“C”型掃描架,掃描架的上下掃描臂上分別安裝有電容傳感器的探頭和光滑金屬下極板；
[0011]所述往復(fù)移動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)和底座，伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠副相連，滾珠絲杠副包括絲杠和與絲杠相配合的絲杠螺母，底座上安裝有多個(gè)滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌中間安裝有絲杠，絲杠螺母、滾動(dòng)導(dǎo)軌上的滑塊和工作臺(tái)均連接在一起，工作臺(tái)固定有“C”型掃描架；
[0012]所述數(shù)據(jù)處理電路包括載波信號(hào)發(fā)生器，載波信號(hào)發(fā)生器與電容傳感器均與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路與精密整流電路相連，精密整流電路與濾波電路相連，濾波電路與信號(hào)采集模塊相連，所述載波信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、精密整流電路和濾波電路均與穩(wěn)壓電源連接；
[0013]所述PLC控制裝置包括PLC，PLC的輸入端與A/D轉(zhuǎn)換模組相連，A/D轉(zhuǎn)換模組與數(shù)據(jù)處理電路相連，PLC的輸出端與掃描架軸伺服驅(qū)動(dòng)器及刀口軸伺服驅(qū)動(dòng)器，掃描架軸伺服驅(qū)動(dòng)器及刀口軸伺服驅(qū)動(dòng)器分別與對(duì)應(yīng)的第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)相連，第一伺服電機(jī)通過第一編碼器與掃描架軸伺服驅(qū)動(dòng)器反饋連接，第二伺服電機(jī)通過第二編碼器與刀口軸伺服驅(qū)動(dòng)器反饋連接，PLC還通過串口線與觸摸屏通信連接，A/D轉(zhuǎn)換模組、PLC和觸摸屏均通過系統(tǒng)控制電源電路供電；
[0014]所述系統(tǒng)控制電源電路包括斷路器、旋鈕開關(guān)、急停按鈕、電源指示燈以及24V開關(guān)電源，24V開關(guān)電源將220V交流電轉(zhuǎn)換成24V直流電輸出，為PLC、A/D轉(zhuǎn)換模組、觸摸屏等硬件供電。
[0015]所述面密度測(cè)量裝置用于在線檢測(cè)電池極片的面密度的物理信息；
[0016]所述數(shù)據(jù)處理電路用于對(duì)測(cè)量到數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及處理；
[0017]所述PLC控制裝置用于對(duì)涂布刀口進(jìn)行控制；
[0018]將“C”型掃描架原點(diǎn)、正限位、負(fù)限位三個(gè)限位開關(guān)量送到PLC輸入點(diǎn)，PLC輸出點(diǎn)控制伺服電機(jī)脈沖信號(hào)，PLC通過串口線與觸摸屏實(shí)現(xiàn)通信。
[0019]基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一:通過面密度測(cè)量裝置在線檢測(cè)電池極片的面密度的物理信息；
[0021]步驟二:通過數(shù)據(jù)處理電路對(duì)測(cè)量到數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及處理；
[0022]步驟三:通過PLC控制裝置對(duì)涂布刀口進(jìn)行控制。
[0023]所述步驟一中在線檢測(cè)電池極片的面密度的物理信息的過程為:通過“C”型掃描架的往復(fù)移動(dòng)，電容傳感器將采集到的電池極片的面密度的物理信息轉(zhuǎn)變成電容值的變化。
[0024]所述步驟二中對(duì)測(cè)量到數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及處理的過程為:利用數(shù)據(jù)處理電路，電容值變化信息轉(zhuǎn)變成易于測(cè)量的模擬電壓信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換模組將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送到PLC。
[0025]所述步驟三中對(duì)涂布刀口進(jìn)行控制的過程為:PLC將該數(shù)字信號(hào)與面密度標(biāo)準(zhǔn)范圍值的信號(hào)相比較，當(dāng)數(shù)值比標(biāo)準(zhǔn)面密度范圍值大，則PLC控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將涂布刀口縮小，當(dāng)數(shù)值比標(biāo)準(zhǔn)面密度范圍值小，則PLC控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將涂布刀口擴(kuò)大。
[0026]本實(shí)用新型的有益效果:
[0027]本實(shí)用新型改變了傳統(tǒng)的離線測(cè)量方式，使得生產(chǎn)效率大大提高；提高了測(cè)量精度以及產(chǎn)品質(zhì)量的一致性；節(jié)約材料，節(jié)省成本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池極片面密度值的均勻控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1電容面密度測(cè)量原理示意圖；
[0029]圖2極片面密度控制基本原理圖一；
[0030]圖3極片面密度控制基本原理圖二 ；
[0031]圖4極片面密度控制基本原理圖三；
[0032]圖5信號(hào)采集處理電路框圖；
[0033]圖6PLC控制接口電路框圖；[0034]圖7電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖；
[0035]圖8電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)左視圖；
[0036]圖中，1.伺服電機(jī),2.聯(lián)軸器,3.絲杠,4.“C”型掃描架,5.電容傳感器,6.光滑金屬下極板，7.工作臺(tái)，8.絲杠螺母，9.滾動(dòng)導(dǎo)軌，10.底座，11.待測(cè)極片。
【具體實(shí)施方式】:
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0038]極片面密度是單位面積極片的質(zhì)量，用P胃來表示，即公式:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，包括面密度測(cè)量裝置，面密度測(cè)量裝置與數(shù)據(jù)處理電路相連，數(shù)據(jù)處理電路與PLC控制裝置相連； 所述面密度測(cè)量裝置包括掃描架及用于驅(qū)動(dòng)掃描架的往復(fù)移動(dòng)裝置； 所述掃描架為“C”型掃描架，掃描架的上下掃描臂上分別安裝有電容傳感器的探頭和光滑金屬下極板。
2.如權(quán)利要求1所述的基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述往復(fù)移動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)和底座，伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠副相連，滾珠絲杠副包括絲杠和與絲杠相配合的絲杠螺母，底座上安裝有多個(gè)滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌中間安裝有絲杠，絲杠螺母、滾動(dòng)導(dǎo)軌上的滑塊和工作臺(tái)均連接在一起，工作臺(tái)上固定有“C”型掃描架。
3.如權(quán)利要求1所述的基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)據(jù)處理電路包括載波信號(hào)發(fā)生器，載波信號(hào)發(fā)生器與電容傳感器均與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路與精密整流電路相連，精密整流電路與濾波電路相連，濾波電路與信號(hào)采集模塊相連，所述載波信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、精密整流電路和濾波電路均與穩(wěn)壓電源連接。
4.如權(quán)利要求1所述的基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述PLC控制裝置包括PLC，PLC的輸入端與A/D轉(zhuǎn)換模組相連，A/D轉(zhuǎn)換模組與數(shù)據(jù)處理電路相連，PLC的輸出端與掃描架軸伺服驅(qū)動(dòng)器及刀口軸伺服驅(qū)動(dòng)器，掃描架軸伺服驅(qū)動(dòng)器及刀口軸伺服驅(qū)動(dòng)器分別與對(duì)應(yīng)的第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)相連，第一伺服電機(jī)通過第一編碼器與掃描架軸伺服驅(qū)動(dòng)器反饋連接，第二伺服電機(jī)通過第二編碼器與刀口軸伺服驅(qū)動(dòng)器反饋連接，PLC還通過串口線與觸摸屏通信連接，A/D轉(zhuǎn)換模組、PLC和觸摸屏均通過系統(tǒng)控制電源電路供電。
5.如權(quán)利要求4所述的基于電容傳感器的電池極片面密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)控制電源電路包括斷路器、旋鈕開關(guān)、急停按鈕、電源指示燈以及24V開關(guān)電源，24V開關(guān)電源將220V交流電轉(zhuǎn)換成24V直流電輸出，為PLC、A/D轉(zhuǎn)換模組、觸摸屏供電。
【文檔編號(hào)】G01B7/06GK203459246SQ201320491357
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】孫選, 朱國棟, 艾長(zhǎng)勝, 李國平 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)