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1、摘要：热电池内部装配结构包括循环放置的负极、电解质、正极、加热粉、 集流片，其中，每一组负极、电解质、正极、加热粉组成一个单体电池。热电池 具有大功率放电、激活迅速可靠、功率密度高、结构紧凑、储存时间长等优点， 是各种战略武器以及核武器的理想电源，在军事领域发挥着不可代替的作用。鉴 于热电池的特殊用途，对其可靠性和安全性提出了更高的要求，如果电池存在装 配缺陷，内部的高温和高压就会造成电池失效，进而引起火灾甚至爆炸等事故。 本文就电池缺陷检测系统设计展开探讨。关键词：热电池；X射线仪；MFC；缺陷检测1 电池片的基本结构单晶硅电池通常是表面呈现绒面结构并带有“栅线”型金属电极，背面用特 殊浆料
2、制备成金属电极。在实际生产中，为了捕捉更多的入射光和延长光在电池 片内部传播的路径长度，电池片的表面会被制成凹凸不平的四棱锥，形成“绒 面”。为了防止电池片内部电子和空穴结合时产生巨大的能量损失，在硅片表面 通过印刷烧结将含有化学元素的浆料制备成电栅与硅片形成欧姆连接。为防止电 流外泄，电池片背面通常采用含银浆料印刷并烧结成银电极，如果想要得到电流 可以通过连接两边电极来获得。2 蓄电池组成部件阐释1.极板（核心部件）被称为蓄电池“心脏”，主要包括正极板与负极板两部分 （2）隔板，即电解液载体，可对电解液进行吸收，可实现离子扩散目的。尤其 是密封免维护的蓄电池，隔板能够更好地创建氧循环，使水损
3、失减少。通过地超 细玻璃纤维的使用，即可达到隔板式蓄电池免维护目的。（ 3）电解液，组成包 括纯水和硫酸，将部分添加剂混合后配入其中。（ 4）安全阀，为组成蓄电池的重要部件，在蓄电池的顶部。安全阀的作用主要体现在安全方面、密封方面、防 爆方面，同时，还可保证其内压正常。3 装配缺陷检测算法目前热电池的装配工艺90%以上为手工操作，热电池整体图像如图l(a)所示, 所有检测图像均由 X 射线仪拍摄，由于操作人员失误，装配时可能出现多放一个 负极、负极和集流片放反的次序错误如图l(b)所示。(a)热电池整体图像(b)两种常见装配缺陷图1热电池X射线图像热电池电堆缺陷判断需要提取图像特征参数，包括单
4、体电池负极数量特征参 数和负极与集流片放反特征参数。为了提取有效特征，对模板匹配后的电堆图像 固定x像素坐标(取模板宽度像素的1/2位置，即172像素)进行灰度扫描。由 于两种常见的装配缺陷均与波峰个数和位置有关，将波峰横坐标存入数组，则的 个数n即为负极的个数，有。计算每两个相邻波峰之间的像素距离F1i,计算 每两个相邻像素距离之间的差值，取n和F2i为特征参数，有：F1i=Fi+1fi1Wn1F2i=Fi+1fi1Wn2从负极到集流片循环排列，每相邻两个波峰之间距离基本保持不变，根据灰 度曲线周期性变化规律，采用 OpenCV 库函数编程获取的像素坐标，每一个波峰 坐标后的第533个像素坐
5、标之间，搜索下一个波峰坐标，5像素对应单个负极 厚度 0.2mm，33 像素对应 13 个单体电池占据 426 像素。对于其它型号的热电池可以根据模板匹配图像的高度像素 y 和单体热电池个数 n 相应修改搜索步长，获得对应的波峰坐标数据。波峰坐标搜索程序设计如下：波峰坐标搜索程序设计如下：for(intk=1;maxk.x(426-33);k+) temp=vectorpmaxk.x+5;for(inti=maxk.x+5;i+33;i+) if(temp.y temp=vectorpi;max.push_back(temp); 对于标准热电池，n=13,F2iW3像素；对于负极和集流片放反的
6、次序错误, n=13，次序错误处峰值坐标会左移34像素(对应集流片厚度0.lmm)，与其相 关的连续两个F2i数值一般在48像素之间。对于多放一个负极的情况，由于 相邻5像素内存在两个波峰，n=14,与其相关的连续两个F2i数值一般超过22 像素。4 测量蓄电池单体电压根据通信电源与空调集中监控系统的技术要求内容可知，蓄电池检测装 置应具备测量各个电池单体电压的功能。在串联蓄电池后即可为通信设备供电， 且各蓄电池对地电位有所差异，最高共模电压一般在60V,若选择使用普通A/D 转换器与多路模拟开关很难承受。对蓄电池单体电压测试的基本原理(图 2)为 继电器闭合至 A 区，并完成电解电容的充电。
7、在要对蓄电池电压进行测量的时候 即可闭合继电器到 B 侧，使得电解电容和蓄电池隔离。由于电解电容使电池始终 具备电压信号，因而通过测量电解电容电压就能够对蓄电池电压形成一定掌握。而且，此测量手段所使用的器件并不昂贵，而且原理十分简单，实际造价也不高。 针对以上情况，可借助两片高差模增益放大器完成硬件直接相减电路的设计，其 中，选用 ICL7650 作为运算放大器，使得同相和反相输入端的电位相相同，等同 地电位，能够使运算放大器电阻处于平衡状态。图 2 传统单体电压测试方法结语综上所述，以上研究中，以热电池为主要研究对象，重点对其检测方法展开 了相关性研究，对热电池生产中常见的装配缺陷，开发一款快速、高效、准确的 无损检测系统软件，实现了热电池装配缺陷检测自动化。通过修改程序中对应于 模板匹配高度和热电池个数的数据，可以快速完成不同型号电池同类缺陷的分类 和识别，研究的算法对同类型纹理类缺陷识别有一定的借鉴作用。参考文献1孙海峰，卓军.热电池阳极材料锂硼合金研究进展J.材料导 报,2019,31(29):195-197.2 方浩.干电池内缺陷检测方法研究及其算法优化D.广东工业大学,2019.3赵涛，张思祥，徐文超，等.热电池装配缺陷的灰度峰值坐标比对算法 J.电子测量与仪器学报,2020,(07):133-140.
