一种用于锂电池生产的叠片电芯托盘流转系统

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种用于锂电池生产的叠片电芯托盘流转系统。

背景技术

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池，锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。在锂电池的制造过程中包括了对电池极片的叠片工艺，锂电池叠片技术是使用隔膜将负、正电极片进行隔离，并依次层叠使其成为电芯的锂电池制造技术。其基本原理及工作过程为：利用隔膜组件将成卷的隔膜拉出，通过叠片台或隔膜组件在导轨上反复左右平移，将隔膜折叠为Z字形。

随着图像处理技术和自动化技术越来越完善，利用可流转的托盘将叠片电芯转移到工业机器人的一侧，由工业机器人对托盘上的叠片电芯进行加工处理。

工业机器人的作业末端在对叠片电芯进行成像时，其机器视觉单元通常会与托盘之间呈一定的夹角，会降低成像的效果，可能会导致机器视觉单元在判断时，形成一定的误差，影响对叠片电芯的加工效果，另一方面，由于托盘一直保持水平设置，工业机器人的作业末端在移动至叠片电芯的上方时，移动行程较长，从而降低了工业机器人对叠片电芯的加工效率。

为此，提出了一种用于锂电池生产的叠片电芯托盘流转系统。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于锂电池生产的叠片电芯托盘流转系统，通过设置检测单元，检测到工位上存在工业机器人，则依据工业机器人的状态，对工作台托盘上方的叠片电芯的状态形成调整；工作台托盘表面设置有抬升组件，抬升组件包括调节板，调节板的上表面设置有调节组件；姿态识别单元获取工业机器人的姿态，将姿态信息输出并由处理单元经过验证后，获取调整策略并输出，控制联动件推动调节板沿着承载平台壳体的边缘处转动，直至调节板的倾角与工业机器人姿态相适应。承载板向承载平台壳体的上方延伸，在配合定位模块及判断模块后，承载板可以将叠片电芯的位置调整至预期位置，方便工业机器人的机械臂作业末端的加工，解决了背景技术中的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于锂电池生产的叠片电芯托盘流转系统，包括传动带，在传动带表面移动设置有若干个等距分布的工作台托盘，在工作台托盘的表面设置有检测单元，检测单元随着工作台托盘沿着传动带的表面移动；在检测单元接近位于传动带一侧的工位时，如果检测到工位上存在工业机器人，则依据工业机器人的状态，对工作台托盘上方的叠片电芯的状态形成调整；所述检测单元包括姿态识别单元及身份识别单元；所述工作台托盘靠近工业机器人时，身份识别单元识别工业机器人的身份，判断工业机器人是否存在加工叠片电芯的权限，如果有，使工作台托盘停留在工业机器人面前；所述工作台托盘表面设置有抬升组件，所述抬升组件包括可拆卸设置于工作台托盘表面的承载平台壳体，承载平台壳体的开口边缘处铰接有调节板；在调节板的上表面设置有调节组件，调节组件包括安装架，安装架上方移动设置有承载板，承载板相对的两个侧边均设置有夹持组件；

在抬升组件移动至工业机器人所在位置后，姿态识别单元获取工业机器人在靠近工作台托盘时的姿态，将姿态信息输出并由处理单元经过验证后，获取调整调节板、承载板及夹持组件的调整策略并输出；所述承载平台壳体的内部容纳有输出动力的第二电机，所述第二电机输出端与调节板之间设置有联动件，控制模块依据调整策略，控制联动件推动调节板沿着承载平台壳体的边缘处转动，直至调节板的倾角与工业机器人姿态相适应。

进一步的，所述夹持组件包括两个可相向移动的夹持片，两个夹持片的相向面均贴附有缓冲组件；所述检测单元还包括定位模块，定位模块对位于承载板表面的叠片电芯的位置进行检测，识别工业机器人位置，调节板的倾角与工业机器人姿态相适应后，使承载板承载叠片电芯向工业机器人靠近，且两个夹持片相背离，将承载的叠片电芯松开，并在工业机器人完成加工后，夹持叠片电芯，并重新回到预定上。

进一步的，所述处理单元包括建模单元、预测模块及判断模块；其中，重复获取工业机器人的作业图像，依据图像识别判断出工业机器人的作业路径，并获取工业机器人的尺寸数据，由建模单元构建工业机器人数字孪生模型；基于工业机器人数字孪生模型，对工业机器人的机械臂作业末端的活动路径进行模拟；在承载板沿着传动带的表面向工业机器人靠近时，预测模块预测出工业机器人的机械臂作业末端的姿态；获取机械臂作业末端的姿态后，判断模块判断并输出承载板应当保持的状态，形成对叠片电芯姿态的调整策略。

进一步的，所述承载平台壳体的内底面竖向设置有两个竖向板，两个竖向板之间转动穿设有传动丝杆，所述第二电机的输出端延伸至两个竖向板之间并与传动丝杆同轴转动；传动丝杆外部螺纹旋合有螺纹套，在第二电机输出端驱动传动丝杆转动时，使螺纹套沿着传动丝杆的长度方向移动。

进一步的，所述联动件包括斜向设置于螺纹套一侧的斜向支撑杆，斜向支撑杆的顶端铰接有推杆；在推杆的表面设置有限位滑块，所述螺纹套的另一侧固定设置有限位管体，限位管体的内部滑动设置有限位杆，限位杆的顶端固定连接有限位环体，限位环体将限位滑块容纳在内部。

进一步的，所述安装架外部一侧设置有第一电机，第一电机的输出端延伸至安装架内部并同轴转动有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的外部配合有滚珠螺母，承载板可拆卸连接于滚珠螺母的上方；所述安装架可拆卸连接于调节板的上表面。

进一步的，所述缓冲组件包括两个平行设置的缓冲片，两个缓冲片之间设置有若干个等距分布的弹性片，若干个弹性片均呈∑形，且相邻的两个弹性片对称。

进一步的，所述夹持组件包括位于承载板表面的夹持壳体，在夹持壳体一侧内部容纳有汽缸，所述夹持壳体的另一侧向外部延伸有两个水平设置的夹持片，在汽缸与夹持片之间通过传动件相连接，使两个夹持片可相向移动，形成对叠片电芯形成夹持。

进一步的，所述传动件包括相互配合的第一限位件及第二限位件，第一限位件与第二限位件之间通过连接杆相连接；所述第一限位件包括开设于夹持壳体表面的第二滑槽，在第二滑槽的内部滑动设置有第二滑块，第二滑块与汽缸延伸至第二滑槽内部的输出端相连接；于是汽缸能够推动第二滑块沿着第二滑槽的内部滑动。

进一步的，所述第二限位件包括位于第二滑槽的上下两侧并竖向设置的第一滑槽，第一滑槽内部滑动设置有第一滑块，连接杆将第一滑块与第二滑块活动连接，在第一滑块的表面连接有安装杆，安装杆的表面固定连接有夹持片，夹持片的底面可拆卸连接缓冲组件。

（三）有益效果

本发明提供了一种用于锂电池生产的叠片电芯托盘流转系统，具备以下有益效果：

在姿态识别单元与判断模块的配合下，通过调整调节板来对叠片电芯的状态形成调整，而由于工业机器人的机械臂作业末端通常处于倾斜状态，而调整叠片电芯的姿态，使调节板能够与工业机器人的机械臂作业末端保持垂直，作业末端与叠片电芯处于正对状态，进行加工时，相应的工业机器人机器视觉单元采集的图像角度更加适宜，覆盖区域更广，成像效果更好，减少操作误差，进而提高对叠片电芯的加工效果；而且，通过依据工业机器人活动路径，提前调整叠片电芯的姿态，能够减少工业机器人的运动距离，节省时间，提高加工效率。

调节板与承载平台壳体保持平齐之后，所述承载板沿着安装架的表面移动时，可以向承载平台壳体的上方延伸，通过承载板移动，可以将叠片电芯的位置调整至承载平台壳体与调节板的中间位置；在配合定位模块及判断模块后，承载板可以将叠片电芯的位置调整至预期位置，方便工业机器人的机械臂作业末端的加工，从而能够提高对叠片电芯的加工效率。

通过对叠片电芯进行夹持，能够避免叠片电芯在承载板的表面产生移动，在承载板的状态发生调整时，叠片电芯不会产生晃动、撞击并遭到损坏，提高了叠片电芯的安全性；由于两个夹持片间的行程一致，相对于其他的固定结构，不需要额外调整叠片电芯的固定位置，而叠片电芯被夹持在两个夹持片之间后，不再与承载板接触，也能够有效防止叠片电芯的表面的遭到磨损。

附图说明

图1为本发明叠片电芯托盘流转的俯视结构示意图；

图2为本发明抬升组件处的剖视结构示意图；

图3为本发明图2中的A处结构放大示意图；

图4为本发明调节组件处的剖视结构示意图；

图5为本发明夹持组件的剖视结构示意图；

图6为本发明图5中的B处结构放大示意图；

图7为本发明缓冲组件的剖视结构示意图；

图8为本发明叠片电芯托盘流转系统的工作流程结构示意图。

图中：

10、传动带；20、工作台托盘；

30、调节组件；31、安装架；32、第一电机；33、承载板；34、滚珠丝杠；35、滚珠螺母；

40、夹持组件；41、夹持壳体；42、汽缸；43、安装杆；44、夹持片；45、第一滑槽；46、第一滑块；47、连接杆；48、第二滑槽；49、第二滑块；

50、抬升组件；51、承载平台壳体；52、调节板；53、第二电机；54、竖向板；55、传动丝杆；56、螺纹套；57、斜向支撑杆；58、推杆；59、限位环体；510、限位滑块；511、限位管体；512、限位杆；

60、检测单元；61、定位模块；62、姿态识别单元；63、身份识别单元；

70、处理单元；71、建模单元；72、预测模块；73、判断模块；80、控制模块；

90、缓冲组件；91、缓冲片；92、弹性片。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例请参阅图1-8，本发明提供一种用于锂电池生产的叠片电芯托盘流转系统，包括传动带10，在传动带10表面移动设置有若干个等距分布的工作台托盘20，在工作台托盘20的表面设置有检测单元60，检测单元60随着工作台托盘20沿着传动带10的表面移动，对叠片电芯的位置形成调整；

在检测单元60接近位于传动带10上的检测工位时，如果检测到工位上存在工业机器人，则依据工业机器人的状态，由控制模块80形成控制指令，由调节组件30、夹持组件40及抬升组件50对工作台托盘20上方的叠片电芯的状态形成调整；

所述检测单元60包括定位模块61、姿态识别单元62及身份识别单元63；

所述工作台托盘20靠近工业机器人时，身份识别单元63识别工业机器人的身份，例如通过图像识别，判断工业机器人是否存在加工叠片电芯的权限，如果有，所述控制模块80控制传动带10在靠近工业机器人进行减速，使工作台托盘20停留在工业机器人面前；

所述工作台托盘20表面设置有抬升组件50，所述抬升组件50包括可拆卸设置于工作台托盘20表面的承载平台壳体51，承载平台壳体51的开口边缘处铰接有调节板52；在调节板52的上表面设置有调节组件30，调节组件30包括安装架31，安装架31上方移动设置有承载板33，承载板33相对的两个侧边均设置有夹持组件40；

在抬升组件50移动至工业机器人所在位置后，姿态识别单元62获取工业机器人在靠近工作台托盘20时的姿态，将姿态信息输出并由处理单元70经过验证后，获取调整调节板52、承载板33及夹持组件40的调整策略并输出；

所述承载平台壳体51的内部容纳有输出动力的第二电机53，所述第二电机53输出端与调节板52之间设置有联动件，所述控制模块80依据调整策略，控制联动件推动调节板52沿着承载平台壳体51的边缘处转动，直至调节板52的倾角与工业机器人姿态相适应；

所述夹持组件40包括两个可相向移动的夹持片44，两个夹持片44的相向面均贴附有缓冲组件90，使夹持片44与叠片电芯形成弹性接触，避免对叠片电芯形成破坏；

所述定位模块61对位于承载板33表面的叠片电芯的位置进行检测，识别工业机器人位置，调节板52的倾角与工业机器人姿态相适应后，使承载板33承载叠片电芯向工业机器人靠近，且两个夹持片44相背离，将承载的叠片电芯松开，并在工业机器人完成加工后，夹持叠片电芯，并重新回到预定位置上；至于判断工业机器人是否已经完成加工，可以通过姿态识别单元62完成。

参考图8，所述处理单元70包括建模单元71、预测模块72及判断模块73；其中，

重复获取工业机器人的作业图像，依据图像识别判断出工业机器人的作业路径，并获取工业机器人的尺寸数据，由建模单元71构建工业机器人数字孪生模型；

基于工业机器人数字孪生模型，对工业机器人的机械臂作业末端的活动路径进行模拟；

在承载板33沿着传动带10的表面向工业机器人靠近时，预测模块72预测出工业机器人的机械臂作业末端的姿态；

获取机械臂作业末端的姿态后，判断模块73判断并输出承载板33应当保持的状态，形成对叠片电芯姿态的调整策略。

使用时，通过建模单元71、预测模块72及判断模块73，能够对工业机器人进行建模，获取工业机器人数字孪生模型，从而对工业机器人对叠片电芯加工形成模拟，确定出工业机器人的机械臂作业末端的姿态，从而判断出承载板33最宜保持的姿态，使其与工业机器人的机械臂作业末端充分配合。

参考图2及图3，所述抬升组件50包括承载平台壳体51、调节板52、第二电机53、竖向板54、传动丝杆55、螺纹套56、斜向支撑杆57、推杆58、限位环体59及限位滑块510、限位管体511、限位杆512；其中，

在所述承载平台壳体51的内底面竖向设置有两个竖向板54，两个竖向板54之间转动穿设有传动丝杆55，传动丝杆55与第二电机53延伸至两个竖向板54之间的输出端同轴转动；传动丝杆55外部螺纹旋合有螺纹套56，在承载平台壳体51输出端驱动传动丝杆55转动时，使螺纹套56沿着传动丝杆55的长度方向移动。

所述联动件包括斜向设置于螺纹套56一侧的斜向支撑杆57，斜向支撑杆57的顶端铰接有推杆58；在推杆58的表面设置有限位滑块510，所述螺纹套56的另一侧固定设置有限位管体511，限位管体511的内部滑动设置有限位杆512，限位杆512的顶端固定连接有限位环体59，限位环体59将限位滑块510容纳在内部。

使用时，当需要调整调节板52位置，使调节板52沿着承载平台壳体51的边缘处转动时，启动第二电机53输出动力，基于传动丝杆55沿着螺纹套56的长度方向移动，斜向支撑杆57通过推杆58对调节板52形成推动，而在推杆58移动时，限位滑块510推动限位环体59移动，于是，限位杆512沿着限位管体511内部滑动，利用限位滑块510与限位环体59之间的配合，限位杆512与限位管体511之间的配合，从而对推杆58的活动起到限制作用，使调节板52沿着承载平台壳体51的边缘处转动。

使用时，在姿态识别单元62与判断模块73的配合下，通过调整调节板52来对叠片电芯的状态形成调整，而由于工业机器人的机械臂作业末端通常处于倾斜状态，而调整叠片电芯的姿态，使调节板52能够与工业机器人的机械臂作业末端保持垂直，作业末端与叠片电芯处于正对状态，进行加工时，相应的工业机器人机器视觉单元采集的图像角度更加适宜，覆盖区域更广，成像效果更好，进而提高对叠片电芯的加工效率；而且，通过依据工业机器人活动路径，提前调整叠片电芯的姿态，能够减少工业机器人的运动距离，节省时间，提高加工效率。

参考图2及图4，所述安装架31外部一侧设置有提供动力的第一电机32，第一电机32的输出端延伸至安装架31内部并同轴转动有滚珠丝杠34，所述滚珠丝杠34的外部配合有滚珠螺母35，承载板33可拆卸连接于滚珠螺母35的上方；

需要说明的是，所述安装架31可拆卸连接于调节板52的上表面。

使用时，如果叠片电芯放置于承载板33的表面时，利用滚珠丝杠34与滚珠螺母35的配合，在第一电机32输出动力后，承载板33能够沿着安装架31的表面移动，从而对承载板33的位置形成调整，进而对承载板33上方的叠片电芯的位置进行调整；

当调节板52与承载平台壳体51保持平齐之后，所述承载板33沿着安装架31的表面移动时，可以向承载平台壳体51的上方延伸，通过承载板33移动，可以将叠片电芯的位置调整至承载平台壳体51与调节板52的中间位置；在配合定位模块61及判断模块73后，承载板33可以将叠片电芯的位置调整至预期位置，方便工业机器人的机械臂作业末端的加工，从而能够提高对叠片电芯的加工效率。

参考图7，所述缓冲组件90包括两个平行设置的缓冲片91，两个缓冲片91之间设置有若干个等距分布的弹性片92，若干个弹性片92均呈∑形，且相邻的两个弹性片92对称。

需要说明的是，所述弹性片92由薄金属片或者薄塑料片制成，因此具有一定的弹性，在受力时，能够基于自身的变形来起到一定的缓冲作用，因此，在缓冲组件90与叠片电芯时，不会对叠片电芯形成破坏，提高叠片电芯在待加工时的安全性。

参考图4及图5，所述夹持组件40包括夹持壳体41、汽缸42、安装杆43、夹持片44、第一滑槽45及第一滑块46、连接杆47、第二滑槽48、第二滑块49；其中，

所述夹持组件40包括位于承载板33表面的夹持壳体41，在夹持壳体41一侧内部容纳有汽缸42，所述夹持壳体41的另一侧向外部延伸有两个水平设置的夹持片44，在汽缸42与夹持片44之间通过传动件相连接，使两个夹持片44可相向移动，形成对叠片电芯形成夹持；

使用时，通过两个夹持片44对叠片电芯形成夹持，能够对叠片电芯形成固定作用。

所述传动件包括相互配合的第一限位件及第二限位件，第一限位件与第二限位件之间通过连接杆47相连接；

所述第一限位件包括开设于夹持壳体41表面的第二滑槽48，在第二滑槽48的内部滑动设置有第二滑块49，第二滑块49与汽缸42延伸至第二滑槽48内部的输出端相连接；于是汽缸42能够推动第二滑块49沿着第二滑槽48的内部滑动；

所述第二限位件包括位于第二滑槽48的上下两侧并竖向设置的第一滑槽45，第一滑槽45内部滑动设置有第一滑块46，连接杆47将第一滑块46与第二滑块49活动连接，在第一滑块46的表面连接有安装杆43，安装杆43的表面固定连接有夹持片44，夹持片44的底面可拆卸连接缓冲组件90。

使用时，在需要对叠片电芯形成固定时，通过汽缸42输出动力，汽缸42的输出端推动第二滑块49在第二滑槽48内部滑动，通过连接杆47带动第一滑块46在第一滑槽45内部滑动，使两个夹持片44相向移动，对叠片电芯形成夹持及固定；

通过对叠片电芯进行夹持，能够避免叠片电芯在承载板33的表面产生移动，在承载板33的状态发生调整时，叠片电芯不会产生晃动、撞击并遭到损坏，提高了叠片电芯的安全性；

同时，由于两个夹持片44间的行程一致，相对于其他的固定结构，不需要额外调整叠片电芯的固定位置，而叠片电芯被夹持在两个夹持片44之间后，不再与承载板33接触，也能够有效防止叠片电芯的表面遭到磨损。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质（例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质（例如，DVD）、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一些逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-onlymemory，ROM）、随机存取存储器（randomaccessmemory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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。