SGS分享: 机器人自动化技术在电池检测的发明及应用
作者： 林滨涛、竺曌颖
背景技术
由于IT产品的迅速发展（智能手机、平板、笔记本及相关配件），中国2016年的消费类电池测试和认证的市场规模已达到2亿人民币，并呈现以每年20%的年增长速度。消费类电池测试主要是关于可靠性、性能和安全测试。然而，由于环境、效率、设备的局限性，电池测试所占市场份额仍然很小。基于实验室所研发的STAS系统（安规测试自动化系统）能够优化设备利用率，简化工作流程、减少人工操作和人为误差，使测试数据数字化；同时，增加机械手自动上下料操作实现电池测试实现全自动化24小时运作，提高测试效率，降低测试成本。因此，若能提供一种基于机器人的根据联合国《关于危险品货物运输的建议书试验和标准手册》第38.3章节（以下简称UN38.3）的电池自动化测试系统，将具有非常重要的意义。
消费类电池测试主要是关于可靠性，性能和安全测试。然而，由于环境、效率、设备的局限性，所占市场份额仍然很小。SGS EEC实验室所研发的BATAS系统能够优化设备利用率，简化工作流程、减少人工操作和人为误差，使测试数据数字化；同时，增加机械手自动上下料操作实现电池测试实现全自动化24小时运作，提高测试效率，降低测试成本。
自动化检测应用内容
本自动化检测技术的应用目的在于提供一种基于机器人的根据UN38.3的电池自动化测试系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本机器人自动化检测技术提供如下技术方案，包括：
1. 开关门机构改造
工作现场中的低气压箱、高低温箱的箱门结构均为传统机械式，必须通过人员推/拉操作，使门与箱体的卡扣闭合/分离，实现自动关门、开门目的。为了实现开关门自动执行动作，必须对箱门结构进行改造。通过增加电气装置和机械装置，从而实现对电信号到机械动作的执行转换，大大提高流程中的执行效率。
2. 测试设备的通讯改造
现场中提供的低气压箱、高低温箱、短路仪均不具备通讯能力。尽为了使项目测试流程化，需要将设备进行通讯改造至符合要求，同时要求相关厂家开放相关函数，以便系统调用。
3. 电池预处理/过充/过放测试自动化系统
目前电池的预处理机制是通过人员将电池安置于充放电柜，对每个电池进行预处理时间进行配置，最后执行完成。该过程中，放/取电池时间约为1min/pcs，每批次样品数量有45pcs，人员耗费大量时间在放/取电池。通过夹具设计、STAS、机械手应用，实现上下料的自动化，并自动采集数据。
4. 电池低气压（温度循环）测试自动化系统
样品经过预处理，分批流向不同测试环节。低气压箱、温度循环高低温箱提供不同测试环境。尽管物料通过工装夹具的辅助，通过料盘实现整体一致，且机械手能够准确进行夹取、放置等复杂动作，但由于低气压测试、高低温测试耗时不一，造成测试环节局部堆积现象。
5. 电池振动/冲击测试自动化系统
人员需将电池样品放入相关夹具中，机械手负责上料，将电池样品放入振动台、冲击台中，依次进行振动测试、冲击测试。测试结束后，机械手并将物料取下置于指定位置。
6. 料仓状态监控系统
机械手负责在料仓指定位置上下料。机械手实时监控料仓状态，在接受放置指令后，判断料仓状态，再决定是否放置，如果该位置有物料，则系统报警。如无，则放置物料并完成，形成闭环系统，防止物料相撞发生事故。
优选方案是：所述控制器为 STAS。STAS系统（通标安规检测自动化系统，专利号：ZL 2016 2 0459386.7），是我司自主研发并拥有知识产权的一种应用于电气安全测试领域的数据采集及运动控制平台。本系统的创新性在于将自动控制技术的理念应用到安规检测，利用一个控制平台与包括供电系统、各种测试仪器及外围辅助装置在内的各种设备建立连接及通讯，并将标准要求的测试方法、判断逻辑以及操作流程，编译成机器语言，通过上位机控制软件，实现检测指令收发、检测数据采集以及测试结果判断的闭环控制及自动化操作。
优选方案是：机械手。机械手是能模仿人手的某些动作功能，并按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。其结构形式简单，专用性强在构造和性能上兼有人和机器各自的有点，有很强的作业准确性和对各种环境的适应性；项目使用的机械手采用运动轨迹的控制方式，在使用前先对机械手进行编程，实现各个位置的校准，以此来保证高度的动作一致性。
包括以下步骤：
S1，样品及设备的连接：将测试样品置于测试前上料架中；
S2，程序设定：通过PC机进行程序设定，设定测试样品的输入输出参数，并选择所需进行的测试项目；
S3，程序启动：通过PC机启动测试程序；
S4，测试结束：待测试结束，对检测结果进行查看，并换上下一批测试样品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本机器人自动化技术检测的应用，通过PC机进行操作程序设定，可以对电池根据UN38.3标准进行自动化测试，自动化数据记录，测试结果判断。整个测试流程中，测试人员只需操作以下步骤：S1样品及设备的连接；S2程序设定；S3程序启动；S4测试结束。自动化测试系统会自动完成以下操作：充放电预处理、高空模拟测试、温度循环测试、振动测试、机械冲击测试、过充测试、过放测试、自动记录测试数据。本发明降低对人员的依赖，减轻了测试人员的工作压力，使测试连贯，质量同效率都有较大的提高。
附图说明
图1和图2为本机器人自动化技术检测的应用的原理方框图。
图3为本机器人自动化技术检测的应用的控制器正面图；
图4为本机器人自动化技术检测的应用的控制器背面图；
图5和图6为本机器人自动化技术检测的应用的现场实物图。
关于SGS：
SGS是一个综合性的检验机构，可进行各种物理、化学和冶金分析，包括进行破坏性和非破坏性试验，向委托人提供一套完整的数量和质量检验以及有关的技术服务，提供装运前的检验服务，提供各种与国际贸易有关的诸如商品技术、运输、仓储等方面的服务，监督跟购销、贸易、原材料、工业设备、消费品迁移有关联的全部或任何一部分的商业贸易暨操作过程。在SGS内部，按照商品分类，设立了农业服务部，矿物化工和冶金服务部，非破坏性试验科，国家政府合同服务部，运输和仓库部，工业工程产品服务科，风险和保险服务部等部门。
图1，原理方框图-1
图2，原理方框图-2
图3，控制器正面图
图4， 控制器背面图
图5，自动化区域-1
图6，自动化区域-2
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