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摘 要：研究了方壳锂离子电池引线的X射线检测装置，提出了一种基于轮廓查找的引线分隔及提取算法，祥细描述了算法处理思想及过程，并对存在的问题提出了改进方案。
关键词：锂离子电池，方壳，X-Ray，检测
1.引言
IEEE1725安全标准中明确提出对锂电除了进行穿刺、短路、挤压、跌落、过充放电、热冲击等常规测试外，还需要通过X-Ray检测系统对锂电内部结构进行100%安全检测。
对方壳锂离子电池的检测，难点在于检测装置的硬件稳定性以及图像分析算法方面。硬件方面，要保证电池相对X射线源水平度的一致性，为软件算法提供稳定可靠的原始图像。在软件算法方面，如何排除电解液及极板对引线的影像干扰，以及如何适应不同样品的图像亮度变化都是要解决的重要问题。
2.锂离子方壳电池X-Ray检测装置
方壳电池X射线无损检测原理如图1所示，X射线源发射X射线，透过待检样品），然后在平板影像器（FPD）上形成一个放大的X射线图像。由于被检工件内部结构密度不同，对X射线的阻挡能力也不一样，因此X射线图像能清晰地展现被检样品内部的细微结构。图2为采用这种装置受采集的方壳锂离子电池的X射线影像。当引线与两边及上方的壳壁或下方的极距离较近时，在电池运输、使用过程中引起的碰撞、摩擦会导致引线上的绝缘胶纸破损而引发短路。
3.方壳电池X-Ray影像分析算法
为了检测出方壳电池引线的工艺安全，需要测算出引线距离壳壁和下方极板的距离参数。要想得到这些参数就需要分别提取出引线就壳壁影像轮廓。
3.1内壳壁轮廓确定
首先需要确定内壳壁轮廓曲线，方法为先通过阈值分隔确定电池影像区域，在影像区域内在进行一次阈值分隔，分隔出极耳附近的白色区域，如图3所示。对提取的影线区域轮廓进行填充运算，确定出完整电极区域。
3.2 引线提取
确定了内壳壁轮廓后，可以以内壳壁轮廓为掩码区域，在其中提取引线轮廓。由于电池样品个体之间的差异以及电池电解液的影响，导致引线周围会存在灰度大小不同，现状各异的各种干扰。引线的提取采用局部统计的方式进行。首先对引线区域的掩码图像进行均值滤波。处理过程如下式所示：
其中
n为滤波核大小，。这里我们选取较大的核进行滤波（本文采用21，可作为参数设置），以便获取整个引线部分图像的背景图像。在选取满足以下条件的像素作为引线区域
其中g（x，y）为原始图像，h（x，y）为面得到的背景图像，offset为选取的阈值，可作为提取引线区域的参数设置。通过这种方式可提取不均匀背景下的引线区域。图4为提取的引线轮廓。
通过内壳壁轮廓和引线轮廓很容易就可以确定引线与壳壁之间的距离参数并进行标定。对引线轮廓图时需要根据电池工艺取除铆钉区域。
4.总结
本文提出了一种使用X射线检测方壳锂离子电池的装置及图像算法处理，重点描述了对方壳电池X射线影像分析的图像算法描述。通过在某X射线检测设备企业自动化检测设备上的验证，证实了该算法具有较高的检出率及重复性。
参考文献
[1] TANG Zhi-yuan（唐致远），CHEN Yu-hong（陈玉红），LU Xing-he（卢星河），et al.鋰离子电池安全性的研究 [J] . Battery Bimonthly（电池），2006，36（1）：74-76.
[2] 刘燕德，郝勇，蔡丽君. 无损光电检测技术原理及应用[J]. 华东交通大学学报. 2010，27（6）：36-37.
[3] 蔡杰，秦勤. 电池阴阳极X射线自动检测装置的算法设计[J]. 辽东学院学报. 2012，19（3）：15-18.
[4] 吴凯，张耀，曾毓群，杨军. 锂离子电池安全性能研究. 化学进展.2011，10（6） 50-55.
[5] 葛春平， 李育林， 曹琪.X射线检测在叠片式锂离子电池生产中的应用[J].电池， 2014， 4（4）：95-96.
关键词：锂离子电池，方壳，X-Ray，检测
1.引言
IEEE1725安全标准中明确提出对锂电除了进行穿刺、短路、挤压、跌落、过充放电、热冲击等常规测试外，还需要通过X-Ray检测系统对锂电内部结构进行100%安全检测。
对方壳锂离子电池的检测，难点在于检测装置的硬件稳定性以及图像分析算法方面。硬件方面，要保证电池相对X射线源水平度的一致性，为软件算法提供稳定可靠的原始图像。在软件算法方面，如何排除电解液及极板对引线的影像干扰，以及如何适应不同样品的图像亮度变化都是要解决的重要问题。
2.锂离子方壳电池X-Ray检测装置
方壳电池X射线无损检测原理如图1所示，X射线源发射X射线，透过待检样品），然后在平板影像器（FPD）上形成一个放大的X射线图像。由于被检工件内部结构密度不同，对X射线的阻挡能力也不一样，因此X射线图像能清晰地展现被检样品内部的细微结构。图2为采用这种装置受采集的方壳锂离子电池的X射线影像。当引线与两边及上方的壳壁或下方的极距离较近时，在电池运输、使用过程中引起的碰撞、摩擦会导致引线上的绝缘胶纸破损而引发短路。
3.方壳电池X-Ray影像分析算法
为了检测出方壳电池引线的工艺安全，需要测算出引线距离壳壁和下方极板的距离参数。要想得到这些参数就需要分别提取出引线就壳壁影像轮廓。
3.1内壳壁轮廓确定
首先需要确定内壳壁轮廓曲线，方法为先通过阈值分隔确定电池影像区域，在影像区域内在进行一次阈值分隔，分隔出极耳附近的白色区域，如图3所示。对提取的影线区域轮廓进行填充运算，确定出完整电极区域。
3.2 引线提取
确定了内壳壁轮廓后，可以以内壳壁轮廓为掩码区域，在其中提取引线轮廓。由于电池样品个体之间的差异以及电池电解液的影响，导致引线周围会存在灰度大小不同，现状各异的各种干扰。引线的提取采用局部统计的方式进行。首先对引线区域的掩码图像进行均值滤波。处理过程如下式所示：
其中
n为滤波核大小，。这里我们选取较大的核进行滤波（本文采用21，可作为参数设置），以便获取整个引线部分图像的背景图像。在选取满足以下条件的像素作为引线区域
其中g（x，y）为原始图像，h（x，y）为面得到的背景图像，offset为选取的阈值，可作为提取引线区域的参数设置。通过这种方式可提取不均匀背景下的引线区域。图4为提取的引线轮廓。
通过内壳壁轮廓和引线轮廓很容易就可以确定引线与壳壁之间的距离参数并进行标定。对引线轮廓图时需要根据电池工艺取除铆钉区域。
4.总结
本文提出了一种使用X射线检测方壳锂离子电池的装置及图像算法处理，重点描述了对方壳电池X射线影像分析的图像算法描述。通过在某X射线检测设备企业自动化检测设备上的验证，证实了该算法具有较高的检出率及重复性。
参考文献
[1] TANG Zhi-yuan（唐致远），CHEN Yu-hong（陈玉红），LU Xing-he（卢星河），et al.鋰离子电池安全性的研究 [J] . Battery Bimonthly（电池），2006，36（1）：74-76.
[2] 刘燕德，郝勇，蔡丽君. 无损光电检测技术原理及应用[J]. 华东交通大学学报. 2010，27（6）：36-37.
[3] 蔡杰，秦勤. 电池阴阳极X射线自动检测装置的算法设计[J]. 辽东学院学报. 2012，19（3）：15-18.
[4] 吴凯，张耀，曾毓群，杨军. 锂离子电池安全性能研究. 化学进展.2011，10（6） 50-55.
[5] 葛春平， 李育林， 曹琪.X射线检测在叠片式锂离子电池生产中的应用[J].电池， 2014， 4（4）：95-96.