单体热电池多参数自动检测技术

秦 琴

(上海第二工业大学，上海 201209)

热电池是一次性使用的固态电解质贮备电池，在生产中对热电池的检测主要包括热电池质量、厚度和绝缘电阻值三个参数。原有热电池检测技术主要靠人工操作，存在精度低、效率低、可操作性差等问题，本文介绍了一种单体热电池多参数自动检测技术。与已有的文献[1-2]介绍的检测技术相比，本技术采用计算机控制多台检测仪器和机械手臂，并设计了单体热电池自动检测软件系统，实现了热电池多参数检测过程全自动化，具有检测精度高、效率高，能适应不同型号和功率的热电池测试等优势。

1 设计原理

根据单体热电池参数测试要求，本设计采用模块化结构，可以针对热电池的不同参数进行分别测试或者组合测试。本设计系统由计算机，多功能板卡、机械手、梅特勒-托利多精密电子天平和YD9820A 程控绝缘电阻测试仪等组成。电子天平和绝缘电阻测试仪采用RS-232 接口与计算机直接通讯，系统通过计算机控制机械手实现取件送件全自动化。单体热电池多参数自动检测技术的总体架构设计如图1 所示。

2 硬件设计与实现

本技术的硬件部分可分为控制系统、称重系统和绝缘电阻及厚度测量系统三个分系统。

图1 单体热电池多参数自动检测技术原理图

控制系统由机械手、多功能板卡和计算机组成，板卡采用研华公司PCI-1762 数字量输入输出卡和PCI-1710 A/D卡。计算机通过板卡控制机械手动作将被测电池送至指定位置，采集被测电池参数信息，与参数设定值和允差值进行比较并控制机械手的动作，将检测合格品和不合格品分送至成品工位和废品工位。

称重系统由主控计算机和高精度可编程梅特勒-托利多精密电子天平(精度1 mg)组成，计算机通过RS-232 串口控制电子天平对被测电池进行称量并读取称量值。

图2 绝缘电阻及厚度测量系统结构图

绝缘电阻及厚度测量系统实现了单体热电池厚度和绝缘电阻值的同步测量。本系统硬件结构如图2 所示。系统由缸体1、弹簧2、测距传感器3、连接板4、升降气缸5、上导体架6、上导体7、被测电池8、下导体9、下导体架10 和绝缘电阻测试仪11(YD9820A 程控绝缘电阻测试仪)组成。测距传感器选用欧姆龙ZX-LD100 激光位移传感器(精度1 微米)，将其固定在缸体上，缸体内部置有弹簧，上导体和下导体分别引出导线接入绝缘电阻测试仪。系统检测时被测电池由机械手送至下导体架上，升降气缸通过连接板带动缸体和测距传感器下行，当上导体接触被测电池表面时，主控计算机控制测距传感器读数，同时启动绝缘电阻测试仪并读数。

3 软件设计与实现

本系统需要集合数据采集、仪器驱动、运动控制等多种功能为一体，在比较了各种可用于这种复杂应用的平台后，我们选用基于图形化语言的软件开发环境LabVIEW 8.20，Lab-VIEW 带有大量的内置功能，可以满足系统需求。

软件界面如图3所示。

图3 单体热电池自动检测系统界面

软件系统界面包括机械手状态监测、测量数据显示和参数输入三个区域。

机械手状态监测区实时显示系统多个硬件设备的工作状态和电池检测目前执行的工位，可以帮助操作人员一目了然地监视系统硬件设备，确保生产安全；测量数据显示区实时显示系统测量的单体电池质量、厚度和绝缘电阻值，系统通过与参数设定值作比较判断热电池参数数据的合格性，进而指导机械手动作，不同型号的热电池可以通过改变参数设定值达到检测目的；参数输入区记录热电池产品名称、批号，并将热电池参数信息存入指定数据文件。主程序流程图如图4 所示。

软件系统中机械手的连续动作分别通过主程序调用子VI关联程序来实现，在对机械手的程序控制中，每一步指令均需要首先通过机械手的传感器信号判断机械手的工作状态，以保证机械手工作正常有序，避免安全隐患。

机械手的连续动作可以用顺序结构来实现，图5 为顺序结构中机械手上升帧部分程序。指定设备名称后，写入上升指令，通过循环结构判断上升到位信号以结束循环，之后进入下一动作。

图4 系统软件流程图

图5 机械手上升动作VI

4 结论

本文介绍的单体热电池多参数自动检测技术，具有检测过程全自动化，检测精度高、效率高，能适应不同型号和功率的热电池测试等特点。该技术的使用可以有效提高热电池过程质量控制水平，缓解由于生产任务增加而带来测试手段薄弱的问题，为批量生产正常有序的进行提供了保障。

[1]鲍俊，刘唯.一种具可移动性的热电池动态性能测试系统[J].自动化仪表，2007，28(10)：55-57.

[2]董程林，种晋.基于Agilent VEE 的热电池自动测试系统软件开发[J].电源技术，2009,33：55-57.