The increasing occurrence of structural deformations in the electrodes of the jelly roll has raised quality concerns during battery manufacturing, emphasizing the need to detect them automatically with the advanced techniques. This thesis aims to explore and provide two models based on traditional computer vision (CV) and deep neural network (DNN) techniques using computed tomography (CT) scan images of jelly rolls to ensure that the product is of high quality. For both approaches, electrode peaks as keypoints of anodes and cathodes in prismatic lithium battery jelly rolls are detected to extract the geometric features to identify if a particular jelly roll has some structural deformations. For traditional CV methods, the images undergo some pre-processing steps, extraction of foreground through adaptive thresholding, and morphological operations to extract contour edges, followed by applying Harris corner detector to detect electrode peaks. However, this approach shows limitations in detecting small or negative distance differences in deformed images. Furthermore, this study proposes another approach based on supervised transfer learning using pre-trained deep learning models on annotated data. After exploring different architectures, the VGG19 model pre-trained on ImageNet dataset outperformed as compared to other architectures, even with insufficient training data, achieving a maximum accuracy of 93.13 % for 1-pixel distance, 98.87 % for 5-pixel distance and 99.29 % for 10-pixel distance on test data, where the performance metrics, such as Percentage of Correct Keypoint (PCK), Mean-Square Error and Huber loss are utilized. As a result, this baseline proves to be a valuable tool for detecting structural deformations in jelly rolls. Moreover, a GUI-based executable application is developed using both approaches for raising the OK or NG flags for detecting structural deformations in each jelly roll. / Den ökande förekomsten av strukturella deformationer av elektroderna i så kallade jelly rolls har väckt kvalitetsproblem under batteritillverkning, och betonat behovet av att upptäcka dem automatiskt med avancerade tekniker. Denna avhandling syftar till att utforska och tillhandahålla två modeller baserade på traditionell datorseende (CV) och djupa neurala nätverk (DNN) tekniker med hjälp av bilder från datortomografisk skanning (CT) av jelly rolls för att säkerställa att produkten är av hög kvalitet. För båda metoderna detekteras elektrodtoppar som nyckelpunkter på anoder och katoder i prismatiska litiumbatteriers jelly rolls för att extrahera de geometriska egenskaperna för att identifiera om en viss jelly roll har några strukturella deformationer. För traditionella CV-metoder genomgår bilderna några förbehandlingssteg, extraktion av förgrund genom adaptiv tröskling och morfologiska operationer för att extrahera konturkanter, följt av användning av Harris hörndetektor för att upptäcka elektrodtoppar. Denna metod visar dock begränsningar i att detektera små eller negativa avståndsskillnader i deformerade bilder. Vidare föreslår denna studie en annan metod baserad på övervakad överföringsinlärning med förtränade djupinlärningsmodeller på annoterade data. Efter att ha utforskat olika arkitekturer presterade VGG19-modellen förtränad på ImageNet-datasetet bättre jämfört med andra arkitekturer, även med otillräcklig träningsdata, och uppnådde en maximal noggrannhet på 91,56% för 1-pixels avstånd, 97,49% för 5-pixels avstånd och 98,91% för 10-pixels avstånd på testdata, där prestationsmått som procentandel av korrekta nyckelpunkter (PCK), medelkvadratfel och Huber-förlust används. Som ett resultat visar sig denna grundlinje vara ett värdefullt verktyg för att upptäcka strukturella deformationer i jelly rolls. Dessutom har exekverbar applikation med grafiskt gränssnitt utvecklats med båda metoderna för att höja OK/NG-flaggorna för att upptäcka strukturella deformationer i varje jelly roll.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-339419 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Khan, Maira |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:725 |
Page generated in 0.0024 seconds