基于慧鱼模型纽扣式电池检测系统的设计

顾智明，李东亚，殷 佳

（苏州大学应用技术学院，江苏昆山 215325）

基于慧鱼模型纽扣式电池检测系统的设计

顾智明，李东亚，殷 佳

（苏州大学应用技术学院，江苏昆山 215325）

纽扣电池作为电池的一类，它有着不可替代的地位和较广的应用范围。而传统的纽扣电池检测方式却是单一、低效的，且不合格电池使用率较高。为了能够提高电池检测的工作效率，降低不合格电池的使用率，同时改善电池的检测方式，设计了一个代替传统检测电池方式的作品。利用送料装置、检测装置和接料装置这三个分支结构来完成整个系统的工作，从而达到检测的目的。通过这个系统的设计，可以使电池检测过程中的不合格率降低，检测更连续，人工检测的弊端得以消除。

检测自动化；接送料自动装置；分支结构

0 引言

随着产业链的发展变化，机电一体化的进程推进，社会人才结构的变化，用工成本的增加，产品效率的提高迫在眉睫，自动化系统应运而生。该作品从纽扣电池的进料、检测，实现一体的自动化，从而提高了检测效率，并通过微机控制的方式保证了合格率。这个装置可以根据不同的电池性能要求进行检测，显示了作品的柔性化。

1 纽扣式电池性能检测系统的设计要求

无论设计什么样的机构或者系统结构都要满足一定的设计要求，这样才能达到该机构或系统结构的性能，为了使电池能够检测能够较为连续，准确度较高等一些要求，设计的纽扣式电池性能检测系统需要满足一定的设计要求如下：

（1）准确的定位：由于是大批量的，不间断的自动检测，同时需要对多个电池进行检测，准确的定位精度是检测的前提；

（2）防止表面刮伤：纽扣电池表面光洁度较高，在检测、系统传送过程中不能有划伤，凹坑和污渍；

（3）检测结果的准确度：检测结果的处理和分析必须要准确无误；

（4）快速，操作简单：电池的检测为批量进行的，产量很大，需要较高的工作效率；同时对操作工人的技能要求较低，通过简单培训，即能上岗；

（5）能够自动区分合格电池与不合格电池，并且具有挑出和归类的能力；

为了使该系统能够满足以上的设计要求，提出的具体的设计方案为：通过三个分工不同的分支结构部分来组成整个系统，来达到自动检测的要求。利用行程开关、传感器、和结构中设置的一些机构来实现定位。利用可靠性高、性价比高、控制能力强的单片机来对检测结果进行分析和处理，并对系统运动的先后顺序进行控制。

2 结构设计

2.1 系统的概述

纽扣式电池性能检测装置总共分为三个部分，分别是送料装置、检测装置和接料装置［1］。该作品主要依靠机械传动和微机控制［2］的有机结合来实现整个作品的控制工作，附加一些辅助工作的执行构件如：电机、气缸、行程开关等。该作品采用慧鱼［3］产品进行搭建的整体模型图见图1所示。

图1 作品整体模型图

2.2 送料装置

该装置是这个作品的第一个动作执行机构，并且是保证整个设计正常工作的前提。它主要分为两个主要部分：升降工作台和送料执行结构。该装置是一个类似升降台的设备。通过不断的升降动作输送电池进入检测区域。

电池通过托盘有序、工整地堆在升降台工作台上。升降台的升降是通过电机的转动带动螺旋副的运动从而实现升降。在工作台的两侧安放了一组光电开关，用来判断是否有待检测电池，防止工作台做空运行。并且在升降台运动［4］的上下极限处，安放了两个行程开关，防止机构过行程，避免对机构的损坏和对机构位置的命令。当工作台上升时触发到行程开关，发出信号停止运动。这时送料结构开始运动。该结构的原理与升降台类似，通过一个挡板将电池推进检测区。这样的往复运动进行送料。通过这两部分的结合使电池的送料实现自动化。

2.3 检测装置

这部分是整个作品的核心部分，主要包含检测、比较、抽取三个单元。这一部分主体结构是一个矩形的框架，检测单元主要是一个针对托盘电池摆放阵列而设置测量电池正极的测头。这些测头固定在一个类似托盘形状的平板上，构成测头平板。平板的升降通过气压的方式控制。负极测头固定在框架的横梁上，在负测头的上面是一个带有通过负测头孔的绝缘工作台，在工作台四个角下面带有弹簧。当电池托盘进入检测区域后，测头平板向下运动，当接触到电池后，将压动弹簧，与负极接触，从而对电池完成测量工作。

上测头将正极跟气压吸盘一体化，通过测量得到的数据与标定值比较，检测的功能主要是检测电池容量是否达到标准值，带有在检测电池容量的同时将信号传达给计算机模块进行数据的处理，如有不合格的电池，立即将信号传输给上测头上的电磁阀，导通气压，用气压将不合格电池吸附在上测头。

抽取单元是在测量负极测头的上方进行工作的，它是一个柔性化［5-7］的平板面，安装在主体结构的侧面，主要由气动来控制，将气缸的活塞头部与柔性平板固定在一起。同时在导轨中间设定一个供柔性平板活动的槽口，有利于控制位置精度。当零件不合格时，传输信号控制柔性平板进入，然后吸盘将不合格电池丢到平板上，然后平板将不合格电池带进不合格品箱。

2.4 接料装置

接料是这个系统的最后步骤。当电池检测完毕之后，电池将会在送料部分的推力作用下，进入接料装置。接料装置同样也是通过工作台的升降有序、平稳的接收已经检测完毕的电池。这块部分的结构相对简单很多，在控制这部分也是比较方便的，通过行程开关和光电传感器来控制工作台的升降。如图1所示，当黑色的托盘在推力的作用下到达接料的托盘时，触碰到前端的行程开关，电机转动从而实现控制。而光电开关则起到一个检测的作用，判断有无已检测过的电池，当接收不到信号则始终处在顶端等待检测完毕的电池。如果接收到信号则驱动电机运动到顶端等待已检测电池，从而顺利接收电池，避免空运行，节约时间。

3 结论

通过将这三个装置串接在一起，即得到能满足设计要求的纽扣式电池性能检测系统的整体结构。目前，现实中还没有能够自动检测电池过程的系统，笔者在这个方向上进行了尝试，结果表明让电池检测自动化是可行的。将接通气压的吸盘和测头安装在一起，来实现检测的同时也能将不合格件吸附。将不合格件归类至不合格零件箱中。这样既节省空间，又节省时间，达到高效的目的。应用微机控制的技术来进行电池合格与否的判定，并且可以根据不同的性能要求对装置进行检测参数的设置，并能够很好的实施，展示了系统的柔性化。整个系统采用模块化的设计，这样有利于装置的维修和调换。

［1］范狄庆，杜向阳.现在装备传输系统［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［2］王田苗，丑武胜.机电控制基础理论及应用［M］.北京：清华大学出版社，2003.

［3］曲凌.慧鱼创意机器人设计与实践教程［M］.上海：上海交通大学出版社，2007.

［4］王三民，诸文俊.机械原理与设计［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［5］梁景凯，盖玉先.机电一体化技术与系统［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［6］徐灏，等.机械设计手册：第5卷［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［7］程宪平，冷增祥.机电传动与控制［M］.武汉：华中科技大学出版社，2009.

Detection System Design of Coin Cell Based on Fischertechnik Model

GU Zhi-ming，LI Dong-ya，YIN Jia
（Applied Technology Institute，Suzhou University，Kunshan215325，China）

The coin cell battery as a class，it has an irreplaceable position and a wide range of applications.The traditional coin cell detection method is a single，inefficient and unqualified battery usage is high.In order to improve the battery detection efficiency，reduce substandard battery usage，while improving battery detection methods， we have designed a battery instead of the traditional detection methods work.The use of feeding device，the detection device，the three branches of splice device structure to complete the whole system work，so as to achieve the purpose of testing.Through this system is designed to detect the battery in the process of reducing the failure rate to detect more continuous，manual inspection of the drawbacks can be overcome.

detection automation；shuttle automatic feeding device；branch structure

TP274

A

1009－9492(2014)01－0014－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.01.004

顾智明，男，1991年生，江苏昆山人，大学本科。研究领域：机电一体化。

(编辑：阮 毅)

2013－07－12