一种膜电极检测设备及检测方法与流程

1.本发明涉及膜电极检测的技术领域，具体而言，涉及一种膜电极检测设备及检测方法。


背景技术：

2.质子交换膜燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的发电装置，具有快速启动、能量密度高、环境友好的特点，可作为替代各种固定和移动电源应用的理想选择。质子交换膜燃料电池的核心部件是膜电极，其决定着质子交换膜燃料电池的性能、寿命及成本。部分膜电极其正面和/或背面会出现以下外观缺陷：膜电极的碳纸出现黑点、裂痕、破损、缺角等缺陷，膜电极的透明胶纸出现气泡、错位等缺陷。
3.公告号为cn215893563u的中国实用新型专利公开了一种膜电极厚度检测装置，涉及膜电极技术领域，包括膜电极输送带以及外置的pc端，在膜电极输送带上方按照膜电极的输送方向依次分别设置有扫码器和测厚仪，膜电极上自带信息识别码，途经扫码器时，扫码器将编码数据传递给pc端，同理，途经测厚仪时，测厚仪将检测的厚度数据传递给pc端，让膜电极的厚度检测更加高效，并且不会因人工记录数据而出现错误的问题。
4.然而，上述膜电极检测设备只是简单地对利用输送带对输送膜电极，自动化程度低。


技术实现要素：

5.基于此，为了解决的问题，本发明提供了一种膜电极检测设备及检测方法，其具体技术方案如下：
6.一方面，一种膜电极检测设备，包括：
7.输送部件，包括上料组件、输送组件和下料组件，所述输送组件包括第一输送带和第二输送带，所述上料组件用于将膜电极移动到所述第一输送带上，所述下料组件用于将检测完毕后的膜电极从所述第二输送带移动到放料组；
8.翻转部件，设置在所述第一输送带和第二输送带之间，用于将第一输送带上的膜电极移动到第二输送带上，并将膜电极进行翻转动作；
9.尺寸检测部件，设置在所述输送组件的上方，用于对膜电极的外形尺寸进行检测；
10.瑕疵检测部件，设置在所述输送组件的上方，用于对膜电极的外形瑕疵进行检测。
11.上述膜电极检测设备通过设置上料组件将膜电极移动到输送组件上，利用设置在第一输送带和第二输送带之间的翻转部件对其进行翻转，并且利用尺寸检测部件和瑕疵检测部件对输送组件上的膜电极进行检测，通过下料组件对膜电极进行卸料工作，自动化程度高，提高膜电极的检测效率。
12.进一步地，所述第一输送带与所述第二输送带并列设置；所述第一输送带上设有第一尺寸检测位和第一瑕疵检测位、第一翻转位，所述第二输送带上设有第二翻转位和第二瑕疵检测位、第二尺寸检测位；所述翻转部件将第一翻转位上的待测膜电极抓取后进行
翻转，并放置到第二翻转位上；所述尺寸检测部件包括设置在第一尺寸检测位的第一检测组和设置在第二尺寸检测位的第二检测组，通过第一检测组和第二检测组对膜电极的外形尺寸进行检测；所述瑕疵检测部件包括检测支架和设置在检测支架上的移动检测组，所述移动检测组可在第一瑕疵检测位和第二瑕疵检测位交替移动，通过移动检测组对在第一瑕疵检测位和第二瑕疵检测位上的膜电极的外形瑕疵进行检测。
13.进一步地，所述翻转部件包括翻转机械手和翻转组件，所述翻转组件包括安装架、驱动电机、翻转吸板和升降气缸组，所述驱动电机和翻转吸板安装在所述安装架上，所述驱动电机驱动所述翻转吸板相对于所述安装架进行翻转动作；所述翻转机械手用于将所述第一翻转位上的待测膜电极抓取到所述翻转吸板上；所述升降气缸组驱动所述安装架进行上升或下降动作。
14.进一步地，所述上料组件包括上料支架、上料座和并列设置在上料支架的第一上料机械手、第二上料机械手；所述上料座包括间隔设置的上料闸和隔纸闸；所述第一上料机械手将膜电极放置到上料闸，所述第二上料机械手将隔纸放置到隔纸闸。
15.进一步地，下料组件包括下料架和设置在下料架上的下料机械手；所述检测设备还包括储料部件和控制器，所述储料部件包括第一料台、第二料台和隔纸料台，所述控制器与所述输送部件、所述尺寸检测部件、所述瑕疵检测部件电性连接；所述下料机械手根据控制器的检测结果将膜电极移动到第一料台或第二料台，然后将隔纸从隔纸料台取出并放置到第一料台或第二料台。
16.进一步地，所述膜电极检测设备包括设置在所述上料座上的读码部件，所述读码部件用于读取待测膜电极上的二维码标识。
17.进一步地，所述尺寸检测部件包括设置在输送组件上方的面阵相机、同轴光源和侧照光源。
18.另一方面，一种膜电极检测方法，包括以下步骤：
19.s1、上料组件将待测膜电极输送到第一输送带上，通过设置在第一输送带上的尺寸检测部件和瑕疵检测部件，对待测膜电极进行第一面检测；
20.s2、翻转机械手将第一输送带上的待检测膜电极抓取到翻转组件上，翻转组件对待检测膜电极进行翻转，然后转移到第二输送带上；
21.s3、通过设置在第二输送带上的尺寸检测部件和瑕疵检测部件，对待测膜电极进行第二面检测；
22.s4、控制器接受第一面检测数据和第二面检测数据，并对检测数据进行分析，进而驱动下料组件将膜电极移动到不同的料台。
23.s41、控制器判断待检测膜电极为合格或不合格；
24.s42、若控制器对膜电极检测为合格时，下料组件将该膜电极转移至第一料台；若控制器对膜电极检测为不合格时，下料组件将该膜电极转移至第二料台。
25.s5、下料组件将将隔纸从隔纸料台取出并放置到膜电极的上面。
附图说明
26.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
27.图1是本发明一实施例所述膜电极检测设备的结构示意图一；
28.图2是本发明一实施例所述膜电极检测设备的结构示意图二；
29.图3是本发明一实施例所述膜电极检测设备中翻转组件的结构示意图；
30.图4是本发明一实施例所述瑕疵检测部件的结构示意图；
31.图5是本发明一实施例所述尺寸检测部件的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.1-输送部件、2-翻转部件、3-尺寸检测部件、4-瑕疵检测部件；
34.5-储料部件、6-控制器、7-读码部件；
35.11-上料组件、12-输送组件、13-下料组件；
36.111-上料支架、112-上料座、113-第一上料机械手、114-第二上料机械手；
37.1121-上料闸、1122-隔纸闸；
38.121-第一输送带、122-第二输送带；
39.1211-第一尺寸检测位、1212-第一瑕疵检测位、1213-第一翻转位；
40.1221-第二翻转位、1222-第二瑕疵检测位、1223-第二尺寸检测位；
41.131-下料架、132-下料机械手；
42.21-翻转机械手、22-翻转组件；
43.221-安装架、222-驱动电机、223-翻转吸板、224-升降气缸组；
44.31-第一检测组、32-第二检测组；
45.41-检测支架、42-移动检测组；
46.301-面阵相机、302-同轴光源、303-侧照光源；
47.51-第一料台、52-第二料台、53-隔纸料台。
具体实施方式
48.为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
49.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
50.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
51.本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
52.一方面，如图1所示，本发明一实施例中的一种膜电极检测设备，包括输送部件1、翻转部件2、尺寸检测部件3和瑕疵检测部件4，输送部件1包括上料组件11、输送组件12和下料组件13，所述输送组件12包括第一输送带121和第二输送带122，所述上料组件11用于将膜电极移动到所述第一输送带121上，所述下料组件13用于将检测完毕后的膜电极从所述
第二输送带122移动到放料组；翻转部件2设置在所述第一输送带121和第二输送带122之间，用于将第一输送带121上的膜电极移动到第二输送带122上，并将膜电极进行翻转动作；尺寸检测部件3设置在所述输送组件12的上方，用于对膜电极的外形尺寸进行检测；瑕疵检测部件4设置在所述输送组件12的上方，用于对膜电极的外形瑕疵进行检测。
53.上述膜电极检测设备通过设置上料组件11将膜电极移动到输送组件12上，利用设置在第一输送带121和第二输送带122之间的翻转部件2对其进行翻转，并且利用尺寸检测部件3和瑕疵检测部件4对输送组件12上的膜电极进行检测，通过下料组件13对膜电极进行卸料工作，自动化程度高，提高膜电极的检测效率。
54.在其中一个实施例中，所述第一输送带121与所述第二输送带122并列设置；所述第一输送带121上设有第一尺寸检测位1211和第一瑕疵检测位1212、第一翻转位1213，所述第二输送带122上设有第二翻转位1221和第二瑕疵检测位1222、第二尺寸检测位1223；所述翻转部件2将第一翻转位1213上的待测膜电极抓取后进行翻转，并放置到第二翻转位1221上；所述尺寸检测部件3包括设置在第一尺寸检测位1211的第一检测组31和设置在第二尺寸检测位1223的第二检测组32，通过第一检测组31和第二检测组32对膜电极的外形尺寸进行检测；所述瑕疵检测部件4包括检测支架41和设置在检测支架41上的移动检测组42，所述移动检测组42可在第一瑕疵检测位1212和第二瑕疵检测位1222交替移动，通过移动检测组42对在第一瑕疵检测位1212和第二瑕疵检测位1222上的膜电极的外形瑕疵进行检测。如此，通过在输送组件12上设置多个检测位，便于设置相应的检测组，对输送带上的膜电极进行相应的尺寸检测和瑕疵检测，从而提高膜电极的检测效率。
55.在其中一个实施例中，第一输送带121和第二输送带122均为真空吸附皮带。如此，真空吸附皮带能够吸附膜电极，保证膜电极在输送过程中不会与输送带的带面发生相对移动，避免膜电极表面被磨损。
56.在其中一个实施例中，所述翻转部件2包括翻转机械手21和翻转组件22，所述翻转组件22包括安装架221、驱动电机222、翻转吸板223和升降气缸组224，所述驱动电机222和翻转吸板223安装在所述安装架221上，所述驱动电机222驱动所述翻转吸板223相对于所述安装架221进行翻转动作；所述翻转机械手21用于将所述第一翻转位1213上的待测膜电极抓取到所述翻转吸板223上；所述升降气缸组224驱动所述安装架221进行上升或下降动作。当翻转机械手21将膜电极放上翻转吸板223上时，驱动电机222驱动翻转吸板223上的膜电极进行翻转，升降气缸组224驱动翻转吸板223下降，翻转吸板223将膜电极交接放到第二输送带122上，升降气缸组224再上升复位；具体的，翻转吸板223设有第一吸面和第二吸面，在翻转吸板223的第一吸面翻转到面向第二输送带122时，翻转机械手21可将膜电极直接放到翻转吸板223的第二吸面上，交替完成翻转交接动作，提高膜电极的检测效率。
57.具体的，膜电极分为阴极面和阳极面，通过设置第一输送带121和第二输送带122分别检测阳极面和阴极面的尺寸和瑕疵，从而提高膜电极的检测效率。
58.在其中一个实施例中，所述上料组件11包括上料支架111、上料座112和并列设置在上料支架111的第一上料机械手113、第二上料机械手114；所述上料座112包括间隔设置的上料闸1121和隔纸闸1122；所述第一上料机械手113将膜电极放置到上料闸1121，所述第二上料机械手114将隔纸放置到隔纸闸1122。如此，膜电极与膜电极之间通常由隔纸来隔开放置，第二上料机械手114抓取隔纸，第一上料机械手113抓取膜电极，第二上料机械手114
移动至隔纸闸1122后卸下隔纸，第一上料机械手113平移第一输送带121上方后将膜电极放置到第一输送带121上。
59.在其中一个实施例中，下料组件13包括下料架131和设置在下料架131上的下料机械手132；所述检测设备还包括储料部件5和控制器6，所述储料部件5包括第一料台51、第二料台52和隔纸料台53，所述控制器6与所述输送部件1、所述尺寸检测部件3、所述瑕疵检测部件4电性连接，所述下料机械手132根据控制器6的检测结果将膜电极移动到第一料台51、第二料台52或隔纸料台53上。如此，通过设置第一料台51、第二料台52、隔纸料台53上，便于下料机械手132根据控制器6的检测结果将膜电极分类储存。
60.在其中一个实施例中，所述膜电极检测设备包括设置在所述上料座112上的读码部件7，所述读码部件7用于读取待测膜电极上的二维码标识。具体的，待测膜电极在加工完成后通常会光刻二维码标识来跟踪后续流程，读码部件7采用基恩士sr-1000系列读码器来识别二维码标识。如此，基恩士sr-1000系列读码器相比于常规读码产品，可自动消除光晕，无需在安装时调整设置角度和设置外部照明，与自动对焦配合使用，实现高自由度安装。
61.在其中一个实施例中，所述尺寸检测部件3包括设置在输送组件12上方的面阵相机301、同轴光源302和侧照光源303。如此，利用同轴光源302和侧照光源303来调整面阵相机301镜头中的光照亮度，避免因为光照亮度而造成面阵相机301摄入的图像信息出现灰度差，影响待测膜电极的尺寸检测。
62.在其中一个实施例中，瑕疵检测部件4采用基恩士2.5d的8k线扫相机。如此，8k线扫相机可自动检测细微瑕疵、凹凸、杂质、折痕、气泡等，可以检测膜电极表面是否有明显的异物、破损、折痕等缺陷。
63.另一方面，本发明一实施例中的一种膜电极检测方法，包括以下步骤：
64.s1、上料组件将待测膜电极输送到第一输送带上，通过设置在第一输送带上的尺寸检测部件和瑕疵检测部件，对待测膜电极进行第一面检测；
65.s2、翻转机械手将第一输送带上的待检测膜电极抓取到翻转组件上，翻转组件对待检测膜电极进行翻转，然后转移到第二输送带上；
66.s3、通过设置在第二输送带上的尺寸检测部件和瑕疵检测部件，对待测膜电极进行第二面检测；
67.s4、控制器接受第一面检测数据和第二面检测数据，并对检测数据进行分析，进而驱动下料组件将膜电极移动到不同的料台。
68.s41、控制器判断待检测膜电极为合格或不合格；
69.s42、若控制器对膜电极检测为合格时，下料组件将该膜电极转移至第一料台；若控制器对膜电极检测为不合格时，下料组件将该膜电极转移至第二料台。
70.s5、下料组件将将隔纸从隔纸料台取出并放置到膜电极的上面。
71.其中，步骤s41中，控制器判断待检测膜电极为合格或不合格后，控制器再次对不合格品进行分析，具体为：
72.s411、控制器对不合格膜电极进行二次分析，通过分析膜电极的外形尺寸和其表面上瑕疵，来分析膜电极能否通过加工膜电极表面去除表面瑕疵；若判断能通过加工膜电极表面去除表面瑕疵，则认定膜电极为可返工件；若判断不能通过加工膜电极表面去除表面瑕疵，则认定膜电极为不可返工件。
73.s412、若控制器认定膜电极为可返工件时，下料组件将该膜电极从第二料台转移至第三料台。
74.如此，通过将能够加工修复膜电极表面的产品识别出来，并挑选出来且转移到第三料台上，便于对略有瑕疵的膜电极进行二次加工后重新检测，从而节省膜电极的原材料，降低膜电极产品的平均成本。
75.在其中一个实施例中，待测膜电极为gdl结构即气体扩散层，gdl结构包括碳纸、碳布、微孔层，上述的加工膜电极表面包括替换其中的碳纸或碳布的一种。
76.尺寸检测部件和瑕疵检测部件通过相机或者摄像头拍摄输送组件上的待测图像传输到控制器中，控制器中的判断单元将待测图像输入至瑕疵侦测模型。瑕疵侦测模型是基于神经网络等机器学习算法(例如，卷积神经网络、多层感知器决策树或支持向量机器)在训练阶段所建构。
77.控制器设有模型训练单元，模型训练单元根据图像样本及制造信息样本训练瑕疵侦测模型。图像样本是对膜电极拍摄所生成，制造信息样本是膜电极在制造阶段的相关参数具体为加工厚度去除瑕疵的相关参数，每一个图像样本与对应的制造信息样本对应到与瑕疵相关的一个或更多个分类群组(例如，细微瑕疵、凹凸、杂质、折痕
…
等，并视待测膜电极及其制造阶段的作业的类型不同而改变)。训练后的瑕疵侦测模型即是将图像样本、对应的制造信息样本与对应的分类群组建立关系。
78.在其中一个实施例中，图像样本与对应的制造信息样本还可能经目检员检测(初检或复检等)确认特定瑕疵相关的分类群组。
79.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
80.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种膜电极检测设备，其特征在于，包括：输送部件，包括上料组件、输送组件和下料组件，所述输送组件包括第一输送带和第二输送带，所述上料组件用于将膜电极移动到所述第一输送带上，所述下料组件用于将检测完毕后的膜电极从所述第二输送带移动到放料组；翻转部件，设置在所述第一输送带和第二输送带之间，用于将第一输送带上的膜电极移动到第二输送带上，并将膜电极进行翻转动作；尺寸检测部件，设置在所述输送组件的上方，用于对膜电极的外形尺寸进行检测；瑕疵检测部件，设置在所述输送组件的上方，用于对膜电极的外形瑕疵进行检测。2.根据权利要求1所述的一种膜电极检测设备，其特征在于，所述第一输送带与所述第二输送带并列设置；所述第一输送带上设有第一尺寸检测位和第一瑕疵检测位、第一翻转位，所述第二输送带上设有第二翻转位和第二瑕疵检测位、第二尺寸检测位；所述翻转部件将第一翻转位上的待测膜电极抓取后进行翻转，并放置到第二翻转位上；所述尺寸检测部件包括设置在第一尺寸检测位的第一检测组和设置在第二尺寸检测位的第二检测组，通过第一检测组和第二检测组对膜电极的外形尺寸进行检测；所述瑕疵检测部件包括检测支架和设置在检测支架上的移动检测组，所述移动检测组可在第一瑕疵检测位和第二瑕疵检测位交替移动，通过移动检测组对在第一瑕疵检测位和第二瑕疵检测位上的膜电极的外形瑕疵进行检测。3.根据权利要求2所述的一种膜电极检测设备，其特征在于，所述翻转部件包括翻转机械手和翻转组件，所述翻转组件包括安装架、驱动电机、翻转吸板和升降气缸组，所述驱动电机和翻转吸板安装在所述安装架上，所述驱动电机驱动所述翻转吸板相对于所述安装架进行翻转动作；所述翻转机械手用于将所述第一翻转位上的待测膜电极抓取到所述翻转吸板上；所述升降气缸组驱动所述安装架进行上升或下降动作。4.根据权利要求1所述的一种膜电极检测设备，其特征在于，所述上料组件包括上料支架、上料座和并列设置在上料支架的第一上料机械手、第二上料机械手；所述上料座包括间隔设置的上料闸和隔纸闸；所述第一上料机械手将膜电极放置到上料闸，所述第二上料机械手将隔纸放置到隔纸闸。5.根据权利要求4所述的一种膜电极检测设备，其特征在于，下料组件包括下料架和设置在下料架上的下料机械手；所述检测设备还包括储料部件和控制器，所述储料部件包括第一料台、第二料台和隔纸料台，所述控制器与所述输送部件、所述尺寸检测部件、所述瑕疵检测部件电性连接；所述下料机械手根据控制器的检测结果将膜电极移动到第一料台或第二料台，然后将隔纸从隔纸料台取出并放置到第一料台或第二料台。6.根据权利要求4所述的一种膜电极检测设备，其特征在于，所述膜电极检测设备包括设置在所述上料座上的读码部件，所述读码部件用于读取待测膜电极上的二维码标识。7.根据权利要求2所述的一种膜电极检测设备，其特征在于，所述尺寸检测部件包括设
置在输送组件上方的面阵相机、同轴光源和侧照光源。8.一种膜电极检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、上料组件将待测膜电极输送到第一输送带上，通过设置在第一输送带上的尺寸检测部件和瑕疵检测部件，对待测膜电极进行第一面检测；s2、翻转机械手将第一输送带上的待检测膜电极抓取到翻转组件上，翻转组件对待检测膜电极进行翻转，然后转移到第二输送带上；s3、通过设置在第二输送带上的尺寸检测部件和瑕疵检测部件，对待测膜电极进行第二面检测；s4、控制器接受第一面检测数据和第二面检测数据，并对检测数据进行分析，进而驱动下料组件将膜电极移动到不同的料台。9.根据权利要求8所述的一种膜电极检测方法，其特征在于，在步骤s4中的对检测数据进行分析，进而驱动下料组件将膜电极移动到不同的料台，具体为：s41、控制器判断待检测膜电极为合格或不合格；s42、若控制器对膜电极检测为合格时，下料组件将该膜电极转移至第一料台；若控制器对膜电极检测为不合格时，下料组件将该膜电极转移至第二料台。10.根据权利要求9所述的一种膜电极检测方法，其特征在于，在下料组件将膜电极移动到不同的料台后，还包括以下步骤：下料组件将将隔纸从隔纸料台取出并放置到膜电极的上面。

技术总结
本发明提供了一种膜电极检测设备及检测方法，涉及膜电极检测的技术领域，其中检测设备包括输送部件、翻转部件、用于对膜电极的外形尺寸进行检测的尺寸检测部件和用于对膜电极的外形瑕疵进行检测的瑕疵检测部件，输送部件包括上料组件、输送组件和下料组件，输送组件包括第一输送带和第二输送带；翻转部件设置在第一输送带和第二输送带之间。上述膜电极检测设备通过设置上料组件将膜电极移动到输送组件上，利用设置在第一输送带和第二输送带之间的翻转部件对其进行翻转，并且利用尺寸检测部件和瑕疵检测部件对输送组件上的膜电极进行检测，通过下料组件对膜电极进行卸料工作，自动化程度高，提高膜电极的检测效率。提高膜电极的检测效率。提高膜电极的检测效率。


技术研发人员：席海山 范辉亮 石涛 吴阳 王浩 阮驰
受保护的技术使用者：湖南隆深氢能科技有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/10/7