本發(fā)明整體涉及連續(xù)片材的質(zhì)量控制，并且更具體地涉及采用多個傳感器來獲得缺陷測量結(jié)果以監(jiān)測片材，諸如鋰離子電池中所使用的電極，以及以集成的、易于可視化的方式顯示結(jié)果。結(jié)合各種測量數(shù)據(jù)的高性能缺陷映射圖使得操作者能夠在一個屏幕中查看缺陷映射圖。

背景技術(shù)：

1、在線測量用于在制造期間檢測片材材料的特性，以使得能夠迅速控制片材制備過程，并且因此確保片材質(zhì)量，同時減少所生產(chǎn)的不合格片材材料的量。例如，在鋰離子電池的電極的制造中，用活性材料的混合物連續(xù)地涂覆來自金屬輥的金屬箔。裁切機將完成的經(jīng)涂覆的金屬箔切割成電極片，該電極片被組裝到電池和蓄電池中。為了實現(xiàn)和保持電極的連續(xù)、輥到輥生產(chǎn)的質(zhì)量，必須對與電池性能密切相關(guān)的質(zhì)量因數(shù)進行持續(xù)的在線測量。如果未檢測上游缺陷并對其進行校正或去除，就會生產(chǎn)出故障電池。在鋰離子電池生產(chǎn)中使用多個離散的缺陷監(jiān)測系統(tǒng)，包括例如視覺系統(tǒng)(相機)和質(zhì)量控制系統(tǒng)(qcs)掃描系統(tǒng)。

2、在片材制備期間進行在線測量的主要復(fù)雜因素之一在于片材材料的物理特性通常沿縱向(md)以及沿橫向變化?！翱v向”是指片材材料在制造期間行進的方向，術(shù)語“橫向”是指垂直于md橫跨片材表面的方向。

3、為了檢測片材材料的變化，采用了掃描傳感器，該掃描傳感器沿著cd橫跨片材制備機周期性地來回移動，同時在每次掃描時檢測所選片材特性(諸如基重或卡厚)的值。通常，在每次掃描期間，所生產(chǎn)的片材從邊緣橫穿到邊緣。

4、在實施過程中，由掃描傳感器提供的測量信息通常在每次掃描之后匯集，以提供所檢測的片材特性沿cd的輪廓。換句話說，每個輪廓由沿橫向相鄰位置處的一系列片材測量結(jié)果組成。輪廓的目的是允許輕松地檢測片材特性的橫向變化?；跈z測到的所檢測片材特性的橫向變化，可以對片材制備機進行適當(dāng)?shù)目刂普{(diào)整，目的是減小沿cd和md的輪廓變化。

5、以大致恒定的速度周期性地橫穿片材的掃描傳感器不能在精確地垂直于片材的縱向邊緣對準的位置處測量所選片材特性。由于片材速度，掃描傳感器實際上斜對地跨過片材表面行進，結(jié)果連續(xù)的掃描路徑相對于垂直于片材的縱向邊緣的方向具有z字形圖案。顯然，掃描傳感器僅測量沿著對角線z字形圖案的一小部分片材。在實踐中，通常計算每次掃描的輪廓測量結(jié)果的平均值。此類平均值通常被稱為“最終”平均值，因為它們是在每次掃描完成之后計算的。

6、大多數(shù)制造廠使用以顏色映射圖形式顯示實時測量數(shù)據(jù)的監(jiān)視器，以示出在片材上檢測到的變化。如圖17所示，來自傳感器的md數(shù)據(jù)以六個垂直列示出。這些列示出了涂層上的不同帶材。例如，對于六帶材涂層部分，可視化也顯示六個帶材。因此，所有列被同時捕獲。左列表示最近的數(shù)據(jù)，而右邊的最后一列表示較早的數(shù)據(jù)。左列的頂部是實時當(dāng)前數(shù)據(jù)。左側(cè)的彩色圖例是將特定色調(diào)(未示出)與特定測量量相關(guān)聯(lián)的標度。對于六個列或映射圖中的每一者，列的寬度對應(yīng)于被監(jiān)測的片材的cd。該映射圖監(jiān)測可指示一些潛在缺陷的數(shù)據(jù)變化模式。不同的值被賦予特定的顏色并被繪制在映射圖上。當(dāng)這些值變化時，操作者可以觀察到相應(yīng)的顏色變化，并且操作者可以通過對此進行觀察來推斷閾值的變化。

7、由于操作者需要記住每種顏色和圖案變化的含義，因此顏色映射圖很難讀取。操作者只能假設(shè)圖案的變化是缺陷，盡管可能并沒有存在缺陷的明確指示。對于鋰離子電池，存在各種類型的可能影響表面的缺陷，諸如脫碳、鼓泡、氣鼓、孔、坑和暗點。利用顏色映射，無法識別所檢測到缺陷的類型。

8、此外，對于跨片材寬度移動以沿著z字形圖案捕獲偏差的掃描傳感器，掃描路徑將是跨片材的對角線。該位置表示為顏色映射圖上的單個cd位置。對角線由顏色列或顏色映射圖上的單條水平線表示。這扭曲了操作者的視野，并且也不顯示落在不在掃描路徑中的區(qū)域上的缺陷。

9、工廠還在輪廓視圖中顯示測量數(shù)據(jù)以監(jiān)測片材上的變化和缺陷。圖18中的上圖顯示了片材的(測得的)基重(g/m2)與料格關(guān)系。越過兩條(虛線)閾值線中的任一條意味著片材的該區(qū)域中相對于基重存在缺陷。圖18的下圖顯示了掃描器速度(mm/sec.)與料格關(guān)系。操作者可監(jiān)測基重與料格關(guān)系的輪廓視圖以發(fā)現(xiàn)何時違反閾值線。

10、利用當(dāng)前的制造技術(shù)，掃描和固定監(jiān)測系統(tǒng)都定位在沿著md的不同的關(guān)鍵位置處。一些監(jiān)測系統(tǒng)位于過程中的早先位置，而其他監(jiān)測系統(tǒng)位于更下游。以這種方式，對制造過程的不同上游階段進行監(jiān)測，并且數(shù)據(jù)可供工廠操作者使用。因此，例如，沿著經(jīng)處理材料的片材的md的任何特定點(或區(qū)段)可能在不同時間處經(jīng)受不同協(xié)議。然而，缺陷檢測和監(jiān)測系統(tǒng)是獨立的，這使得工廠操作者和工程師難以監(jiān)測和分析來自各種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。特別地，操作者/工程師必須手動地關(guān)聯(lián)同一區(qū)段的材料片的多個系統(tǒng)分析，以便做出關(guān)鍵的質(zhì)量制造決策。受到這些不那么用戶友好的系統(tǒng)的約束，操作者無法實時地做出有效的分析和決策。其結(jié)果是生產(chǎn)出更高比例的缺陷電池，這些電池必須報廢。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及集成質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，該技術(shù)使得工廠操作者能夠同時查看和分析源自多個傳感器的數(shù)據(jù)。就鋰離子電池生產(chǎn)而言，操作者可以查看上游質(zhì)量問題，諸如來自壓延部分中的陽極部分或陰極部分的缺陷。操作者可以通過多個傳感器和相機系統(tǒng)實時地對片材涂層進行有效分析。在檢測到連續(xù)材料片中的缺陷并且然后識別出缺陷的位置和來源的情況下，操作者能夠快速地啟動適當(dāng)?shù)募m正措施以解決該問題。

2、本發(fā)明的各種實施方案包括用于推斷片材輥的質(zhì)量的裝置和方法，該裝置和方法包括連續(xù)地監(jiān)測新數(shù)據(jù)，該新數(shù)據(jù)包括：來自視覺缺陷追蹤系統(tǒng)的片材輥的表面缺陷，來自視覺測量系統(tǒng)的片材輥的測量缺陷，和來自質(zhì)量控制系統(tǒng)的片材輥的質(zhì)量和缺陷數(shù)據(jù)；以及同時將該新數(shù)據(jù)與歷史中的舊數(shù)據(jù)集成在一起。

3、在一個方面，本發(fā)明涉及一種監(jiān)測沿縱向(md)移動的連續(xù)材料片的形成的方法，該方法包括：(a)測量該連續(xù)材料片的片材特性；以及(b)在顯示設(shè)備上顯示對應(yīng)于所測量的片材特性的片材信息，其中該片材信息包括圖像，該圖像表示該連續(xù)材料片并且標識所選擇的片材測量特性的md位置。

4、在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測沿縱向(md)行進的連續(xù)片材的生產(chǎn)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：計算機設(shè)備，該計算機設(shè)備被配置為從測量該片材的一個或多個特性的多個傳感器接收片材信息信號；顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備被配置為在顯示屏中生成集成圖像，該集成圖像響應(yīng)于來自該多個傳感器中的兩個或更多個傳感器的片材信息。

5、本發(fā)明的集成質(zhì)量測量視圖體現(xiàn)為：監(jiān)測視圖、分析視圖和報告視圖。監(jiān)測視圖可用于查看從上述不同系統(tǒng)聚合的所有缺陷的組合視圖，或者也可用于單獨查看每個系統(tǒng)的分解視圖。如果操作者希望通過算法來覆蓋或補充自動標記，則監(jiān)測視圖還可用于由操作者手動標記區(qū)域。分析視圖可用于深入研究數(shù)據(jù)并分析缺陷圖案、基于類型的缺陷計數(shù)、缺陷發(fā)生的情況、趨勢分析以及執(zhí)行若干其他定量和定性分析。操作者既可以選擇聚合視圖用于分析，也可以選擇缺陷數(shù)據(jù)的分解視圖用于分析。報告視圖用于以各種細節(jié)報告缺陷信息，這些細節(jié)可以使用系統(tǒng)中支持的不同過濾器來選擇。用戶可以單獨查看來自系統(tǒng)中的每個系統(tǒng)的報告。

6、綜合質(zhì)量監(jiān)控使得工廠操作者能夠查看(1)來自qcs和視覺系統(tǒng)的按類別、嚴重程度和密度的缺陷，(2)缺陷的精確尺寸和位置，以及(3)缺陷的實時位置。周期性缺陷指示識別機器參數(shù)中的任何偏差。操作者可以標記稍后需要分析的區(qū)域，而系統(tǒng)可以自動標記存在需要立即關(guān)注的問題的區(qū)域。操作者可應(yīng)用標記過濾器來查看已由系統(tǒng)自動標記的所有區(qū)域。該特征有助于在將來的分析中快速識別缺陷區(qū)域。此外，基于手動標記模式，系統(tǒng)可以開始預(yù)測可能的關(guān)鍵區(qū)域。

7、該系統(tǒng)采用多個相機和掃描器；這允許來自各種過程的缺陷之間的關(guān)聯(lián)。例如，源自涂覆過程的孔缺陷可被視為在干燥過程之后閉合的?？梢允褂渺`活的多選視圖來輕松監(jiān)測缺陷的壽命。操作者還可以通過過程(干燥、涂覆等)或資產(chǎn)(相機1、掃描器1等)來選擇視圖。通過將缺陷映射圖與顏色映射圖進行比較，操作者可以看到在實際缺陷實現(xiàn)之前特定偏差是如何形成的。

8、雖然本發(fā)明將被示出為在鋰離子蓄電池生產(chǎn)中實施，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明適用于其他連續(xù)的片材制造過程，諸如，例如在紙材、橡膠片材、塑料膜、金屬箔等的制造中。