單體熱電池多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

秦 琴

(上海第二工業(yè)大學(xué)，上海 201209)

熱電池是一次性使用的固態(tài)電解質(zhì)貯備電池，在生產(chǎn)中對(duì)熱電池的檢測(cè)主要包括熱電池質(zhì)量、厚度和絕緣電阻值三個(gè)參數(shù)。原有熱電池檢測(cè)技術(shù)主要靠人工操作，存在精度低、效率低、可操作性差等問(wèn)題，本文介紹了一種單體熱電池多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。與已有的文獻(xiàn)[1-2]介紹的檢測(cè)技術(shù)相比，本技術(shù)采用計(jì)算機(jī)控制多臺(tái)檢測(cè)儀器和機(jī)械手臂，并設(shè)計(jì)了單體熱電池自動(dòng)檢測(cè)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了熱電池多參數(shù)檢測(cè)過(guò)程全自動(dòng)化，具有檢測(cè)精度高、效率高，能適應(yīng)不同型號(hào)和功率的熱電池測(cè)試等優(yōu)勢(shì)。

1 設(shè)計(jì)原理

根據(jù)單體熱電池參數(shù)測(cè)試要求，本設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以針對(duì)熱電池的不同參數(shù)進(jìn)行分別測(cè)試或者組合測(cè)試。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)，多功能板卡、機(jī)械手、梅特勒-托利多精密電子天平和YD9820A 程控絕緣電阻測(cè)試儀等組成。電子天平和絕緣電阻測(cè)試儀采用RS-232 接口與計(jì)算機(jī)直接通訊，系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)取件送件全自動(dòng)化。單體熱電池多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

2 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本技術(shù)的硬件部分可分為控制系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)和絕緣電阻及厚度測(cè)量系統(tǒng)三個(gè)分系統(tǒng)。

圖1 單體熱電池多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)原理圖

控制系統(tǒng)由機(jī)械手、多功能板卡和計(jì)算機(jī)組成，板卡采用研華公司PCI-1762 數(shù)字量輸入輸出卡和PCI-1710 A/D卡。計(jì)算機(jī)通過(guò)板卡控制機(jī)械手動(dòng)作將被測(cè)電池送至指定位置，采集被測(cè)電池參數(shù)信息，與參數(shù)設(shè)定值和允差值進(jìn)行比較并控制機(jī)械手的動(dòng)作，將檢測(cè)合格品和不合格品分送至成品工位和廢品工位。

稱(chēng)重系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)和高精度可編程梅特勒-托利多精密電子天平(精度1 mg)組成，計(jì)算機(jī)通過(guò)RS-232 串口控制電子天平對(duì)被測(cè)電池進(jìn)行稱(chēng)量并讀取稱(chēng)量值。

圖2 絕緣電阻及厚度測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

絕緣電阻及厚度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了單體熱電池厚度和絕緣電阻值的同步測(cè)量。本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。系統(tǒng)由缸體1、彈簧2、測(cè)距傳感器3、連接板4、升降氣缸5、上導(dǎo)體架6、上導(dǎo)體7、被測(cè)電池8、下導(dǎo)體9、下導(dǎo)體架10 和絕緣電阻測(cè)試儀11(YD9820A 程控絕緣電阻測(cè)試儀)組成。測(cè)距傳感器選用歐姆龍ZX-LD100 激光位移傳感器(精度1 微米)，將其固定在缸體上，缸體內(nèi)部置有彈簧，上導(dǎo)體和下導(dǎo)體分別引出導(dǎo)線接入絕緣電阻測(cè)試儀。系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)被測(cè)電池由機(jī)械手送至下導(dǎo)體架上，升降氣缸通過(guò)連接板帶動(dòng)缸體和測(cè)距傳感器下行，當(dāng)上導(dǎo)體接觸被測(cè)電池表面時(shí)，主控計(jì)算機(jī)控制測(cè)距傳感器讀數(shù)，同時(shí)啟動(dòng)絕緣電阻測(cè)試儀并讀數(shù)。

3 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)需要集合數(shù)據(jù)采集、儀器驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制等多種功能為一體，在比較了各種可用于這種復(fù)雜應(yīng)用的平臺(tái)后，我們選用基于圖形化語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW 8.20，Lab-VIEW 帶有大量的內(nèi)置功能，可以滿足系統(tǒng)需求。

軟件界面如圖3所示。

圖3 單體熱電池自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)界面

軟件系統(tǒng)界面包括機(jī)械手狀態(tài)監(jiān)測(cè)、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)輸入三個(gè)區(qū)域。

機(jī)械手狀態(tài)監(jiān)測(cè)區(qū)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)多個(gè)硬件設(shè)備的工作狀態(tài)和電池檢測(cè)目前執(zhí)行的工位，可以幫助操作人員一目了然地監(jiān)視系統(tǒng)硬件設(shè)備，確保生產(chǎn)安全；測(cè)量數(shù)據(jù)顯示區(qū)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)測(cè)量的單體電池質(zhì)量、厚度和絕緣電阻值，系統(tǒng)通過(guò)與參數(shù)設(shè)定值作比較判斷熱電池參數(shù)數(shù)據(jù)的合格性，進(jìn)而指導(dǎo)機(jī)械手動(dòng)作，不同型號(hào)的熱電池可以通過(guò)改變參數(shù)設(shè)定值達(dá)到檢測(cè)目的；參數(shù)輸入?yún)^(qū)記錄熱電池產(chǎn)品名稱(chēng)、批號(hào)，并將熱電池參數(shù)信息存入指定數(shù)據(jù)文件。主程序流程圖如圖4 所示。

軟件系統(tǒng)中機(jī)械手的連續(xù)動(dòng)作分別通過(guò)主程序調(diào)用子VI關(guān)聯(lián)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，在對(duì)機(jī)械手的程序控制中，每一步指令均需要首先通過(guò)機(jī)械手的傳感器信號(hào)判斷機(jī)械手的工作狀態(tài)，以保證機(jī)械手工作正常有序，避免安全隱患。

機(jī)械手的連續(xù)動(dòng)作可以用順序結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖5 為順序結(jié)構(gòu)中機(jī)械手上升幀部分程序。指定設(shè)備名稱(chēng)后，寫(xiě)入上升指令，通過(guò)循環(huán)結(jié)構(gòu)判斷上升到位信號(hào)以結(jié)束循環(huán)，之后進(jìn)入下一動(dòng)作。

圖4 系統(tǒng)軟件流程圖

圖5 機(jī)械手上升動(dòng)作VI

4 結(jié)論

本文介紹的單體熱電池多參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，具有檢測(cè)過(guò)程全自動(dòng)化，檢測(cè)精度高、效率高，能適應(yīng)不同型號(hào)和功率的熱電池測(cè)試等特點(diǎn)。該技術(shù)的使用可以有效提高熱電池過(guò)程質(zhì)量控制水平，緩解由于生產(chǎn)任務(wù)增加而帶來(lái)測(cè)試手段薄弱的問(wèn)題，為批量生產(chǎn)正常有序的進(jìn)行提供了保障。

[1]鮑俊，劉唯.一種具可移動(dòng)性的熱電池動(dòng)態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)[J].自動(dòng)化儀表，2007，28(10)：55-57.

[2]董程林，種晉.基于Agilent VEE 的熱電池自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)[J].電源技術(shù)，2009,33：55-57.