Page 98 - 无损检测2023年第六期

李丹宇:
基于多角度 X 射线投影的叠片电池极片包覆值测量
图5 对角端点间实际投影长度示意
使用管电压为70kV , 管电流为150mA 的 X
射线机和平板接收器进行拍摄, 并通过针规对投影
图像的放大倍率进行标定。
将一组极片水平放置, 用光学显微镜对其4个
角分别成像并进行尺寸标定; 若阴极片遮挡阳极片
边缘, 则使用 X 射线替代可见光, 在大倍率下对其
4个角分别进行垂直投影并进行尺寸标定, 直接测
量极片各角最小包覆值δx 和 δ y , 并以此作为真实
值检测文章算法的准确性。
3 试验结果及分析
3.1 极片中心对正试验结果
将10组阴阳极片( 共20片) 中心对正且保持边
缘平行后用销钉固定, 以防试验过程中极片之间发
生相对位移。共进行5组试验, 其中, 1 、 2 、 3和4组
试验投影角度不同, 4和5组试验的投影角度相同。
通过投影角度计算电池每一层A 、 B 、 C 和D 角对应
的最小包覆值δx 和 δ y 。理论上, 阴极片的长和宽
均比阳极片的长和宽小1.5mm , 即极片对正且平行
情况下, 测得每层各角对应的包覆值δx 和 δ y
为0.75mm 。但是极片尺寸在加工时和中心对正时
存在误差, 所以电池不同层和不同角所对应的δx
和 δ y 会有所波动。在试验过程中, 极片之间的相对
位置是固定的, 即使不同位置对应的δx 和δ y
异, 但是在不同组的试验测量中, 电池同一层同一角
所对应的 δx 和 δ y 应相同。因此, 对5组数据对应位
置的 δx 和δ y 求均值和标准差。各角各层的δx 和
δ y 标准差为0.015~0.045mm 。均值的最大误差为
0.079mm , 均值误差大于0.05mm 的情况占所有测
量结果的2.5% 。第4 , 5组试验结果之间的差异与其
他几组试验结果之间的差异没有明显区别, 表明投影
角度的差异不会对测量结果产生明显影响。
在光学显微镜下测量第一层阴阳极片的真实包
覆值并与投影计算结果进行对比, 结果如图6所示,
其上下区间为5组试验测量结果的标准差。可以看
出, 测量值标准差为0.014~0.043mm , 与之前测得的
0
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无损检测
各层总体数据相吻合。测量数据的平均值与真实值
之间的差异较小, 在标准差范围内。测量数据与真实
值误差的最大值为0.078mm , 小于工业检测允许的
误差0.1mm 。
无论是真实数据还是测量数据, 整体均比理论
值0.75mm 偏小, 笔者分析这是由极片尺寸误差造
成的。精确测量第 一 层 阴、 阳 极 片 尺 寸, 分 别 为
200.247 mm ×95.161 mm 和 201.712 mm ×
96.621mm , 由其尺寸差值可以看出实际包覆值偏小,
这与测量结果一致。而不同角对应的包覆值小幅波动
则是阴阳极片中心对正精确度和平行度有限造成的。
另外, 根据投影图像放大倍率的不同, 图像像素
的实际尺寸为0.03~0.06mm , 分辨率的影响、 投影
长度的测量等也会引入一定误差, 影响包覆值的测
量结果。
图6 极片中心对正时最上层阴阳极片各角的包覆值
结果对比( 直接测量与投影计算)
3.2 极片错位试验结果
应均 将两片相互错位的阴阳极片固定, 作为一组样
品, 用以模拟叠片电池中层间错位的情况。用高倍
率竖直 X 射线投影分别测量每组样品的实际包覆
值后, 将4组样品( 错位不相同) 叠放, 作为电池模
有差 型, 对各角进行投影测量。共进行5组试验, 每组试
验的拍摄角度均不相同, 对5组数据对应位置的δx
和 δ y 取均值和标准差, 并与实际测量结果相比较,
其中各位置对应的标准差均小于0.043mm 。具体
数据中, 计 算 值 与 实 际 测 量 结 果 的 最 大 误 差 为
0.067mm , 满足工业生产中误差小于0.1mm 的要
求。与3.1节中心对正的结果相比较, 极片错位试
验结果的标准差和最大误差均偏小。这是由于在极
片错位试验中, 重新调整了放大倍率, 使投影图像像
素的实际尺寸为0.02~0.04mm 。投影图像分辨率
提高后, 减小了投影长度测量的误差, 进而提高了包
覆值的计算结果精度。
样品1极片错位时阴阳极片各角的包覆值结果