JP2009129843A - 二次電池用連接構造体の検査装置及びその検査方法 - Google Patents

二次電池用連接構造体の検査装置及びその検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】各極板と集電板との接合部分に形成されるフィレットの接合状態の検査をより的確に行うことのできる二次電池用連接構造体の検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】コンピュータ端末31は、一対の連接構造体22の撮像装置25と同じ側の側方に配置された第1照明装置26のみを点灯させた状態で撮像された前照明画像と、一対の連接構造体22を挟んで撮像装置25と対向するように配置された第2照明装置27のみを点灯させた状態で撮像された後照明画像との2つの画像を解析して、フィレットの接合状態の検査を行う。後照明画像では、フィレット形状をより的確に検出可能とすべく照明の照度を上げると極板の位置が不明確となってしまう。ここでは極板の位置を前照明画像から検出するため、後照明画像の撮像時の照明の照度を上げることが可能となり、フィレットの接合状態の検査をより的確に行うことが可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、密閉型二次電池における極板と集電板とを接合した連接構造体の極板接合部分を光学的に検査する二次電池用連接構造体の検査装置及びその検査方法に関する。
ニッケル・カドミウム電池やニッケル水素電池等の密閉型二次電池として、正極側の複数の極板と負極側の複数の極板とを絶縁性のセパレータを介して交互に積層するとともに、各極性の極板をそれぞれ集電板に接合した連接構造体を、電解液と共に電槽内に封入した構造のものがある。こうした密閉型二次電池に使用される連接構造体は、複数の同極性の極板を一定間隔で平行に並んで配設するとともに、各極板を集電板に対して垂直に付き合わせた状態で、それら極板の側縁をろう付けや溶接で集電板に一体に接合することで製造されている。
図10は、こうした連接構造体の極板の接合部分を示している。同図に示すように、連接構造体には、同極性の複数枚の極板10が一定間隔で相互に平行に配置されている。これらの極板10は、その幅方向における複数の箇所において、両端にフランジの設けられた集電板11の表面に、ろう付けや溶接などによってそれぞれ接合されている。各極板10の接合部分では、集電板11の表面に被覆されたろう材が溶融して、各極板10の両側に金属凝固部分であるフィレット12が形成されている。そして各極板10は、このフィレット12を通じて集電板11の表面にそれぞれ接合されるようになっている。
こうしたフィレット12は、隣接する一対の極板10の間、及び両側に配置された極板10の外側に、それぞれ形成されることになる。そして各フィレット12は、集電板11とその集電板11に突き合わされた各極板10とのコーナー部に充填される。よって隣接する2枚の極板10の間には、その表面がU字状に湾曲した凹状となるようにフィレット12が形成されることになる。
なお、こうした連接構造体の製造に際しては、極板10の一部でフィレット12の形成が不完全となり、集電板11に対する極板10の接合強度不良が発生し、衝撃等により極板10が集電板11から脱離するおそれが生じることがある。そのため、各極板10を集電板11に接合して形成された連接構造体を電槽内に封入する前に、各極板10と集電板11との接合状態の検査を実施するようにしている。
従来、こうした二次電池用連接構造体の各極板10と集電板11との接合状態の検査装置として、例えば特許文献1に見られるような光学的手法を用いた検査装置が知られている。こうした検査装置では、連接構造体の各極板10と集電板11と接合部分を撮像するとともに、その撮像された画像を解析して各フィレット12の接合強度を定量的に評価することで、各極板10と集電板11との接合状態の良否を判定するようにしている。なお、こうした光学的手法を用いた接合状態の検査では、図11に示されるように、連接構造体100を挟んでその各極板10と集電板11と接合部分を撮像するための撮像装置101と対向するように照明装置102を設置し、その照明装置102により撮像装置101の反対側から照明を当てて、連接構造体100の上記接合部分を撮像するようにしている。この場合、連接構造体100の内部を透過した検査光を撮像装置101で受光して撮像が行われることになる。
特開2002−184386号公報
ところで、上記のように連接構造体100の内部を透過した光を検査光として用いる場合には、極板10の折れ曲りで検査光が遮られると、その部分が影となってしまい、フィレット12が映らなくなってしまうことがある。そしてそうした場合には、フィレット12が欠落しているものと判断されてしまい、欠陥品であると誤判定されてしまうことがある。こうした誤判定は、照明の照度を上げることで回避することが可能である。しかしながら、照明の照度を上げれば、光のハレーションによって極板10が映り難くなってしまい、却って的確な検査を行えなくなくなってしまうようになる。
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、各極板と集電板との接合部分に形成されるフィレットの接合状態の検査をより的確に行うことのできる二次電池用連接構造体の検査装置及び検査方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、併設された状態で複数の極板が集電板に接合された二次電池用連接構造体についてその各極板と集電板との接合部分にそれぞれ形成されるフィレットの接合状態を検査する二次電池用連接構造体の検査装置において、前記二次電池用連接構造体の一方の側方に配置される撮像装置と、前記二次電池用連接構造体の前記撮像装置と同じ側の側方に配置されて該二次電池用連接構造体に検査光を照射する第1照明装置と、前記二次電池用連接構造体を挟んで前記撮像装置と対向するように配置されて該二次電池用連接構造体に検査光を照射する第2照明装置と、前記2つの照明装置のうちの前記第1照明装置のみを点灯させた状態で前記撮像装置により撮像された前照明画像と、前記2つの照明装置のうちの前記第2照明装置のみを点灯させた状態で前記撮像装置により撮像された後照明画像との2つの画像を解析して前記検査を行う検査手段と、を備えることをその要旨としている。
上記構成では、第1照明装置のみを点灯させた状態で撮像装置により撮像された前照明画像と、第2照明装置のみを点灯させた状態で撮像装置により撮像された後照明画像との2つの画像を解析してフィレットの接合状態の検査が行われる。ここで前照明画像では、照明を当てた側の各極板や集電板の側面にて反射された光を検査光として撮像が行なわれ、後照明画像では、各極板や集電板の間の空間部分を透過した光を検査光として撮像が行われるようになる。
上記態様で撮像された後照明画像では、極板の折れ曲りで検査光が遮られると、その部分が影となってフィレットが映り難くなってしまうことがある。こうした影の部分のフィレットは、第2照明装置の照度を上げることで検出可能となるが、そうした場合には、光のハレーションによって極板が映り難くなってしまうようになる。その点、上記構成ではフィレットの接合状態の検査に、こうした後照明画像に加え、撮像装置側に設置された第1照明装置による照明の下で撮像された前照明画像も用いるようにしている。そのため、こうした前照明画像により極板の位置を検出するともに、第2照明装置の照度を上げた状態で後照明画像を撮像することとすれば、各極板と集電板との接合部分に形成されるフィレットの接合状態の検査をより的確に行うことができるようになる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の二次電池用連接構造体の検査装置において、前記検査手段は、前記前照明画像から前記極板の位置を検出し、前記後照明画像から前記フィレットの形状を検出して前記検査を行うことをその要旨としている。
上記構成では、前照明画像から極板の位置検出が行なわれるため、後照明画像の撮像時における第2照明装置の照度を上げたことで、光のハレーションにより極板が映り難くなったとしても、支障無く検査を行うことができるようになる。そのため、後照明画像の撮像時の第2照明装置の照度を上げることが可能となり、検査に際してフィレットの形状をより的確に検出することができるようになる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の二次電池用連接構造体の検査装置において、前記検査手段は、隣接する前記極板の表面を左右の辺とし、前記フィレットの上表面を下辺とする矩形のフィレット切り出し枠の個数から前記フィレットの個数を確認するとともに、前記フィレット切り出し枠の左右の辺の位置を前記前照明画像から検出し、前記フィレット切り出し枠の下辺の位置を前記後照明画像から検出することをその要旨としている。
上述したように、後照明画像の撮像時に、第2照明装置の照度を上げれば、フィレットの形状はより的確に検出可能となるものの、光のハレーションで極板が映り難くなってしまう。その点、上記構成では、前照明画像から隣接する極板表面の位置を検出し、後照明画像からフィレットの上表面を検出してフィレット切り出し枠が設定されるため、極板の位置とフィレットの形状とを双方共に的確に検出してフィレット切り出し枠が的確に設定されるようになる。そのため、フィレットの接合状態の検査におけるフィレットの個数の確認をより的確に行うことができるようになる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査装置において、前記検査手段は、前記前照明画像から検出された前記各極板の位置より、それら各極板の厚み、枚数及びフィレットの高さの少なくとも1つを確認することをその要旨としている。
上述したように、前照明画像を用いれば、極板の位置を的確に検出することができる。よって極板の厚み、枚数及び高さの少なくとも1つの確認をそうした前照明画像を用いて行うこととした上記構成によれば、フィレットの接合状態の検査におけるそれらの確認をより的確に行うことができるようになる。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査装置において、前記検査手段は、前記フィレットの高さを、前記前照明画像から検出して確認することをその要旨としている。
フィレットの高さ、すなわちフィレットの厚みは、フィレットの高さ方向における極板下端の位置である極板の高さの測定結果を用いて求めることができる。そうした場合、極板位置をより的確に検出可能な前照明画像を利用することで、フィレットの接合状態の検査における極板の高さの検出を、ひいてはその検査におけるフィレットの高さの検出をより的確に行うことができるようになる。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査装置において、前記検査手段は、前記フィレットの高さ方向における基準線の位置を、前記後照明画像から検出することをその要旨としている。
上述したような後照明画像では検査光を照射する第2照明装置の照度を上げた場合、光のハレーションで極板の位置は不明確となるものの、その他の部位の輪郭はより明確に検出することができるようになる。そのため、後照明画像を用いて基準線の位置検出を行えば、より的確にその位置の検出を行うことが、ひいてはその基準線をフィレットの高さ方向における基準位置として用いて行われるフィレットの接合状態の検査をより的確に行うことができるようになる。
上記課題を解決するため、請求項7に記載の発明は、併設された状態で複数の極板が集電板に接合された二次電池用連接構造体についてその各極板と集電板との接合部分にそれぞれ形成されるフィレットの接合状態を検査する方法であって、前記二次電池用連接構造体にその一方の側方より照明を当てて、その照明を当てた側の側方にて前記各極板と前記集電板との接合部分を撮像した前照明画像を取得する工程と、前記二次電池用連接構造体にその一方の側方より照明を当てて、その照明を当てた側とは反対側の側方にて前記各極板と前記集電板との接合部分を撮像した後照明画像を取得する工程と、前記前照明画像と前記後照明画像との2つの画像を解析して前記検査を行う工程と、を備えることをその要旨としている。
上記検査方法では、二次電池用連接構造体にその一方の側方より照明を当てて、その照明を当てた側の側方にて各極板と集電板との接合部分を撮像した前照明画像と、二次電池用連接構造体にその一方の側方より照明を当てて、その照明を当てた側とは反対側の側方にて各極板と集電板との接合部分を撮像した後照明画像との2つの画像が取得される。ここで前照明画像では、照明を当てた側の各極板や集電板の側面にて反射された光を検査光として撮像が行なわれ、後照明画像では、各極板や集電板の間の空間部分を透過した光を検査光として撮像が行われるようになる。
上記態様で照明を当てて撮像された後照明画像では、極板の折れ曲りで検査光が遮られると、その部分が影となってフィレットが映り難くなってしまうことがある。こうした影の部分のフィレットは、検査光の照度を上げることで検出可能となるが、そうした場合には、光のハレーションによって極板が映り難くなってしまうようになる。その点、上記検査方法ではフィレットの接合状態の検査に、こうした後照明画像に加え、各極板や集電板の側面にて反射された光を検査光として撮像された前照明画像も、フィレット接合状態の検査に用いるようにしている。そのため、こうした前照明画像により極板の位置を検出するともに、照明の照度を上げた状態で後照明画像を撮像することすれば、各極板と集電板との接合部分に形成されるフィレットの接合状態の検査をより的確に行うことができるようになる。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の二次電池用連接構造体の検査方法にあって、前記検査においては、前記極板が前記前照明画像から検出され、前記フィレットが前記後照明画像から検出されることをその要旨としている。
上記検査方法では、前照明画像から極板の位置検出が行なわれるため、後照明画像の撮像時における照明の照度を上げたことで、光のハレーションにより極板が映り難くなったとしても、支障無く検査を行うことができるようになる。そのため、後照明画像の撮像時の照明の照度を上げることが可能となり、検査に際してフィレットの形状をより的確に検出することができるようになる。
請求項9に記載の発明は、請求項7又は8に記載の二次電池用連接構造体の検査方法にあって、前記検査においては、隣接する前記極板の表面を左右の辺とし、前記フィレットの上表面を下辺とする矩形のフィレット切り出し枠の個数から前記フィレットの個数が確認されるとともに、前記フィレット切り出し枠の左右の辺の位置は、前記前照明画像から検出され、前記フィレット切り出し枠の下辺の位置は、前記後照明画像から検出されてなることをその要旨としている。
上述したように、後照明画像の撮像時に、照明の照度を上げれば、フィレットの形状はより的確に検出可能となるものの、光のハレーションで極板が映り難くなってしまう。その点、上記検査方法では、前照明画像から隣接する極板表面の位置を検出し、後照明画像からフィレットの上表面を検出してフィレット切り出し枠が設定されるため、極板の位置とフィレットの形状とを双方共に的確に検出してフィレット切り出し枠が的確に設定されるようになる。そのため、フィレットの接合状態の検査におけるフィレットの個数の確認をより的確に行うことができるようになる。
請求項10に記載の発明は、請求項7〜9のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査方法にあって、前記検査においては、前記前照明画像から検出された前記各極板の表面の位置より、それら各極板の厚み、枚数及び高さの少なくとも1つがその検出結果から確認されることをその要旨としている。
上述したように、前照明画像を用いれば、極板の位置を的確に検出することができる。よって極板の厚み、枚数及び高さの少なくとも1つの確認をそうした前照明画像を用いて行うこととした上記検査方法によれば、フィレットの接合状態の検査におけるそれらの確認をより的確に行うことができるようになる。
請求項11に記載の発明は、請求項7〜10のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査方法にあって、前記検査においては、前記フィレットの高さが前記前照明画像から検出されて確認されることをその要旨としている。
フィレットの高さ、すなわちフィレットの厚みは、フィレットの高さ方向における極板下端の位置である極板の高さの測定結果を用いて求めることができる。そうした場合、極板位置をより的確に検出可能な前照明画像を利用することで、フィレットの接合状態の検査における極板の高さの検出を、ひいてはその検査におけるフィレットの高さの検出をより的確に行うことができるようになる。
請求項12に記載の発明は、請求項7〜11のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査方法にあって、前記検査における前記フィレットの高さ方向における基準線の位置は、前記後照明画像から検出されてなることをその要旨としている。
上述したような後照明画像の撮像時の検査光の照度を上げた場合、光のハレーションで極板の位置は不明確となるものの、その他の部位の輪郭はより明確に検出することができるようになる。そのため、後照明画像を用いて基準線の位置検出を行えば、より的確にその位置の検出を行うことが、ひいてはその基準線をフィレットの高さ方向における基準位置として用いて行われるフィレットの接合状態の検査をより的確に行うことができるようになる。
本発明の二次電池用連接構造体の検査装置及び検査方法によれば、各極板と集電板との接合部分に形成されるフィレットの接合状態の検査をより的確に行うことができる。
以下、本発明に係る二次電池用連接構造体の検査装置及びその検査方法を具体化した一実施の形態を、図1〜図9を参照して詳細に説明する。本実施の形態の検査装置は、図10に示したような二次電池用連接構造体において、その集電板11に対する極板10の接合部分におけるフィレット12の接合状態の良否を検査するための装置として構成されている。
図1に、本実施の形態に係る二次電池用連接構造体の検査装置の構成を模式的に示す。同図に示すように、この検査装置のフレーム20には、連接構造体を保持するためのワーク支持部21が設けられている。このワーク支持部21には、複数の正極板を集電板に接合した正極側の連接構造体と、複数の負極板を集電板に接合した負極側の連接構造体とを、両極の極板が絶縁性のセパレータを挟んで交互に積層されるように組み合せた一対の連接構造体22が支持される。なおワーク支持部21には、上記のような一対の連接構造体22を把持するためのチャック23と、そのチャック23を水平方向及び垂直方向に移動させ、且つ同チャック23を所定の軸回りに回転させる調整機構24とが設けられている。
またフレーム20には、ワーク支持部21に保持された一対の連接構造体22の一方の側方に配置される撮像装置25及び第1照明装置26と、上記一対の連接構造体22を挟んで撮像装置25に対向して配置される第2照明装置27とが設けられている。撮像装置25は、入射した光を集光するテレセントリックレンズ28と、このテレセントリックレンズ28を通過した光を受光するCCDカメラ29とを備えて構成されている。なおこうした撮像装置25は、フレーム20に設けられた撮像装置支持部30によって、そのテレセントリックレンズ28及びCCDカメラ29の光軸を、任意に角度調整可能とされている。
第1照明装置26及び第2照明装置27はそれぞれ、白色LEDと白色アクリル板によって構成されており、白色アクリル板を介して白色LEDの発光を一対の連接構造体22に検査光として照射するように構成されている。ここで第1照明装置26のみを点灯した状態では、一対の連接構造体22の撮像装置25側の側面に検査光が照射され、撮像装置25には、その反射光が入光されるようになる。また第2照明装置27のみを点灯した状態では、各連接構造体22の各極板10(図10参照)に対して検査光が平行に入射され、各極板10の表面に沿って通過した検査光が撮像装置25に入光されるようになる。したがって、第1照明装置26のみを点灯させた状態では、一対の連接構造体22の撮像装置25側の側面に反射した検査光によって撮像装置25による撮像が行われ、第2照明装置27のみを点灯させた状態では、一対の連接構造体22の各極板10の間の部分の空間を透過した検査光によって撮像装置25による撮像が行われる。
こうした撮像装置25のCCDカメラ29は、コンピュータ端末31により制御されるようになっている。このコンピュータ端末31は、CCDカメラ29により撮像された画像を取り込み、その画像を用いて、連接構造体22の極板10(図10参照)の接合部分におけるフィレット12(同じく図10参照)の接合状態の良否を検査するための処理を実施する。またコンピュータ端末31は、シーケンサを介して、ワーク支持部21のチャック23や調整機構24の制御を実施してもいる。なおコンピュータ端末31には、キーボードやマウス等の入力ディバイスや、ディスプレイ等の出力ディバイスが設けられている。
次に、こうした検査装置により実施される二次電池用連接構造体のフィレット12の接合状態の検査の詳細について説明する。図2は、上記コンピュータ端末31により実施されるフィレット検査ルーチンのフローチャートを示している。
さて本ルーチンが開始されると、コンピュータ端末31はまずステップS100において、連接構造体の集電板11の底面が規定の基準位置に位置されるように、上記調整機構24を制御して、上記チャック23に把持された一対の連接構造体22の基準位置決めを実施する。
こうした基準位置決めが完了すると、コンピュータ端末31はステップS110及びS120において、撮像装置25、第2照明装置27及び第1照明装置26を制御して、後照明画像及び前照明画像の取り込みをそれぞれ実施する。すなわち、コンピュータ端末31は、ステップS110においては、第2照明装置27のみを点灯した状態で、CCDカメラ29による連接構造体の極板10の接合部分の撮像を行い、これにより撮像された後照明画像の画像データを取得する。またコンピュータ端末31は、ステップS120においては、第1照明装置26のみを点灯した状態で、CCDカメラ29による連接構造体の極板10の接合部分の撮像を行い、これにより撮像された前照明画像を取得する。
図3(a)及び(b)は、こうして撮像された後照明画像VBの一例、及び前照明画像VFの一例をそれぞれ示している。同図(a)に示される後照明画像VBは、一対の連接構造体22を挟んで撮像装置25の反対側に設置された第2照明装置27により照明が行われた状態で撮像されている(図1参照)。そのため、このときのCCDカメラ29には、連接構造体の内部を透過した光が検査光として入光され、後照明画像VBには、連接構造体の極板10や集電板11、それらの接合部分に形成されるフィレット12が影として映し出されるようになる。すなわち、後照明画像VBは、極板10や集電板11、フィレット12の部分が黒く映し出され、それ以外の部分が白く映し出された画像となる。一方、同図(b)に示される前照明画像VFは、撮像装置25と同じ側に設置された第1照明装置26により照明が行なわれた状態で撮像されている(図1参照)。そのため、このときのCCDカメラ29には、連接構造体の撮像装置25側の側面に反射した光が検査光として入光され、前照明画像VFには、連接構造体の極板10や集電板11の撮像装置25側の側面が明るく映し出される。すなわち、前照明画像VFは、極板10や集電板11の側面が白く映し出され、それ以外の部分が黒く映し出された画像となる。
こうした後照明画像VB及び前照明画像VFの取り込みを終えると、コンピュータ端末31は、ステップS130において、基準水平線の算出法が「フランジ基準」、「集電板面基準」のいずれに設定されているかを確認する。なお、今回の検査においていずれの算出法を採択するかは、検査に先立って予め設定されるようになっている。なお本実施の形態では、いずれの算出法を採択する場合においても、基準水平線の算出は、後照明画像VBを用いて行われるようになっている。
基準水平線の算出法が「フランジ基準」に設定されているときには、コンピュータ端末31はステップS140において、フランジ基準の基準水平線HL1の算出を行う。このときのフランジ基準の基準水平線HL1の算出は、図4(a)に示される態様で行なわれる。すなわち、このときのコンピュータ端末31は、後照明画像VBの左端付近及び右端付近にそれぞれ測定領域VAを設定する。そしてそれら測定領域VAのそれぞれにおいて、その上方から下方へと画像の濃淡を順次演算し、濃淡変化が基準値以上となった点を、集電板11の左右端にそれぞれ形成されるフランジの上端であると判定する。そして左右フランジの上端を結ぶ直線を、基準水平線HL1に設定する。なお集電板11の左右フランジの高さについての製造公差によっては、基準水平線HL1を適切に設定できないことがある。そこでこの場合には、コンピュータ端末31はステップS150において、基準水平線HL1が適切に設定できたか否かの基準線判定を実施し、適切であれば(OK)、続くステップS160の処理に移行し、不適切であれば(NG)、「基準線エラー信号」を出力して今回の検査をその場で終了する。
一方、上述したようにステップS100での基準位置決めでは、集電板11の底面が基準位置に位置されるように行なわれる。そこで基準水平線の算出法が「集電板面基準」に設定されているときには、コンピュータ端末31は、図4(b)に示されるように、上記基準位置決め時に基準位置とされた集電板11の底面にあたる直線を、基準水平線HL2に設定する。なおこのときには、集電板11の板厚の製造公差は十分に小さく、製造公差によって基準水平線HL2が不適切となることがないため、コンピュータ端末31は、フランジ基準時のような確認は行なわず、そのままステップS160の処理に移行する。
以上により、いずれかの算出方法を用いて基準水平線HL1,HL2が設定される。なお、ここで設定された基準水平線HL1,HL2は、連接集合体における上記集電板11のフランジ高さ方向における基準位置として使用される。なお以下の説明では、基準水平線HL1,HL2に平行な方向をX方向、垂直な方向をY方向と記載する。
さて処理が図2のステップS160に移行すると、コンピュータ端末31はこのステップS160において、フィレット12の切り出しを実施する。ここでのフィレット12の切り出しは、図5(a)〜(c)に示される手順で行われる。
フィレット12の切り出しに際し、コンピュータ端末31はまず、同図(a)に示すように、前照明画像VFの基準水平線HL1,HL2から一定寸法の矩形範囲を、測定領域VAとして設定する。そしてその測定領域VAにおいて、前照明画像VFに白く映った各極板10について、その上記X方向における両側面の位置を検出する。なお、同図(a)には、図中左から2枚目及び3枚目の極板10の対向面の位置が太線LA,LBとしてそれぞれ示されている。
続いてコンピュータ端末31は、同図(b)に示すように、上記設定された測定領域VAにおける後照明画像VBにおいて、そこに白く映し出された各極板10間の照明部分とフィレット12の影にあたる黒く映し出された部分との境界線の上記Y方向における位置を検出する。なお、同図には、左から2枚目及び3枚目の極板10の間の部分における上記境界線の位置が太線LCとして示されている。
そしてコンピュータ端末31は、同図(c)に示されるように、先に検出された隣接する各極板10の対向する側面のX方向の位置をそれぞれその左右の辺とし、それら極板10間の上記境界線のY方向の位置をその下辺とし、更に上記測定領域VAの上辺をその上辺とする矩形の領域を、隣接する極板10間のそれぞれにおいて設定する。そしてその領域の下側の面積50%の部分を取り出し、重畳した外接矩形を併合することで、フィレット切り出し枠FFを、隣接する極板10の部分のそれぞれに設定する。
こうしてフィレット切り出し枠FFを設定すると、コンピュータ端末31は図2のステップS170において、そのフィレット切り出し枠FFの個数から、画像に映し出されたフィレット12の個数を求め、その個数が適切な値であるか否かを確認するための切出判定を実施する。そしてコンピュータ端末31は、ここでフィレット12の個数が適切であれば(OK)、処理をステップS180に移行する。
一方、コンピュータ端末31は、このときに検出されたフィレット12の個数が不適切であれば(NG)、ステップS175において連続潰れ判定を実施する。ここでの「潰れ」とは、極板10の折れ曲がり等で極板10間の部分が影となってしまい、隣接する極板10間に上記フィレット切り出し枠FFを設定することができなかった状況を指す。また「連続潰れ」とは、上記フィレット切り出し枠FFが2つ以上連続して設定できなかった状況を指す。このステップS175においてコンピュータ端末31は、上記のような連続潰れが有るか否かを確認し、連続潰れが1箇所でも有れば(NG)、「フィレット数エラー信号」を出力して今回の検査をその場で終了する。一方、コンピュータ端末31は、検出されたフィレット12の個数が不適切であっても(S170:NG)、連続潰れが無ければ(S175:OK)、処理をステップS180に進めて検査を継続する。すなわち、本実施の形態では、上記フィレット切り出し枠FFが設定不能な箇所があっても、その箇所の両側の極板10間には上記フィレット切り出し枠FFが共に設定できている、いわゆる単独潰れであれば、そのまま検査を継続するようにしている。
ここで連続潰れが無ければ、すなわち単独潰れのみであれば、検査を継続しているのは、次の理由による。図6に、フィレット12の形成パターンを例示する。同図の極板Aの両側には、それぞれフィレット12が適切に形成されている。この場合には勿論、集電板11に対する極板Aの接合強度は十分に確保されている。一方、同図の極板Bには、その図中左側にしかフィレット12が適切に形成されていない状態となっている。ただし、このようにフィレット12が極板Bの片側にしか形成されていなくとも、そのフィレット12が十分適切に形成されていれば、集電板11に対するその極板Bの接合強度を十分に確保することができる。これに対して、極板Cには、その両側共に十分なフィレット12は形成されていないようになっている。このような状態は、いわゆる「中落ち」と呼ばれる接合強度不良の状態であり、集電板11に対する極板Cの接合強度は不十分となっている。よって接合強度不良として検出が必要なのは、上記のような中落ちの状態となる。
ここで図7(a)には、上記単独潰れ時の後照明画像VBの一例を、同図(b)には連続潰れ時の後照明画像VBの一例をそれぞれ示す。同図(a)の状態では、隣接する極板Dと極板Eとの間の部分が影となっていて、上記フィレット切り出し枠FFを設定不能な状態となっている。この場合、極板Dの図中右側のフィレット及び極板Eの図中左側のフィレットについては検出不能であるものの、極板Dの図中左側のフィレットd及び極板Eの図中右側のフィレットeについてはその検出が可能である。よってこれらフィレットd,eが適切に形成されていれば、集電板11に対する極板D及び極板Eの接合強度は十分確保されていると判定することができる。すなわち、この場合には、集電板11に対する極板D及び極板Eの接合強度の評価は未だ実施可能である。
一方、図7(b)の状態では、隣接する極板Fと極板Gとの間の部分、及びそれに続く隣接する極板Gと極板Hとの間の部分がいずれも影となっていて、上記フィレット切り出し枠FFが共に設定不能となっている。この場合、両潰れ部分の間に位置する極板Gについては、その両側のフィレットが共に検出不能となり、同極板Gについてはその集電板11に対する接合強度を評価することができないようになる。
このように、たとえ検出されたフィレット12の個数が不適切であっても、連続潰れさえ無ければ、未だ各極板10の集電板11に対する接合強度の評価は行うことができる。そのため、ここでは、連続潰れが有ったときに限り、検査を中止し、単独潰れのみの場合には、検査を続けるようにしている。
さて、フィレット12の個数が適切であったり、その個数が不適切であっても連続潰れが無かったりしたときには、コンピュータ端末31は図2のステップS180において、極板10の厚み、枚数及び高さの算出を行う。ここでの極板10の厚み、枚数及び高さの算出は、上記前照明画像VFを用いて行われる。
図8(a)は、基準水平線の算出をフランジ基準で行った場合の各極板10の厚み、枚数及び高さの算出態様を示している。この場合、コンピュータ端末31は、前照明画像VFの濃淡を、上記基準水平線HL1に沿ってその左から右へと演算し、上記X方向における黒から白への変化点x1の位置、及び白から黒への変化点x2の位置をそれぞれ求める。そしてコンピュータ端末31は、黒から白への変化点x1から白から黒への変化点x2までのX方向における距離を、極板10の厚みwとして算出する。またコンピュータ端末31は、こうして各極板10を特定し、その枚数を算出する。更にコンピュータ端末31は、前照明画像VFの濃淡を、各極板10のそれぞれに沿って演算し、その白から黒への変化点y1を各極板10の下端として検出する。そして基準水平線HL1からその変化点y1までの上記Y方向の距離を、その極板10の高さh1として算出する。
図8(b)は、基準水平線の算出を集電板面基準で行なった場合の各極板10の厚み、枚数及び高さの算出態様を示している。この場合、コンピュータ端末31は、基準水平線HL2を上方に規定寸法y2だけ平行にずらした直線HLaに沿って、前照明画像VFの濃淡をその左から右へと演算し、上記X方向における黒から白への変化点x1の位置、及び白から黒への変化点x2の位置をそれぞれ求める。そしてコンピュータ端末31は、黒から白への変化点x1から白から黒への変化点x2までのX方向における距離を、極板10の厚みwとして算出する。またコンピュータ端末31は、こうして各極板10を特定し、その枚数を算出する。更にコンピュータ端末31は、前照明画像VFの濃淡を、各極板10のそれぞれに沿って演算し、その白から黒への変化点y1を各極板10の下端として検出する。そして基準水平線HL2からその変化点y1までの上記Y方向の距離を、その極板10の高さh2として算出する。
こうして極板10の厚み、枚数及び高さを算出すると、コンピュータ端末31は図2のステップS190において、極板厚み及び枚数の判定を実施する。ここでいずれかの極板10の厚みや極板10の枚数が不適切であれば、「極板NG信号」を出力して今回の検査をその場で終了する。またここで極板厚みや枚数が適切であっても、続くステップS200での極板高さ判定において、高さが不適切な極板10があれば、「極板高さNG信号」を出力して今回の検査をその場で終了する。
一方、極板10の厚み、枚数及び高さのいずれもが適切であれば、コンピュータ端末31は、ステップS210において、フィレット高さ検査を実施する。ここでのフィレット高さとは、隣接する極板10の間の部分においてフィレット12の厚みが最も薄くなった部分における同フィレット12の厚みを指している。このときの各フィレット12のフィレット高さは、先のステップS180において算出された各極板10の高さの算出結果を利用して求められる。したがって本実施の形態では、フィレット高さは、結果的に、前照明画像VFから検出され、確認されることになる。
そしてコンピュータ端末31は続くステップS220において、各フィレット12の高さ判定を実施する。そして検出されたフィレット12のすべてのフィレット高さが適切であれば、すなわち、すべてのフィレット12が十分な厚みを有していれば、当該連接構造体における極板10と集電板11との接合がすべて良好である旨の「OK信号」を出力して、今回の検査を終了する。
一方、コンピュータ端末31は、フィレット高さが不適切なフィレット12が存在するときには(S220:NG)、ステップS230において、フィレット12の形状検査を実施する。ここでの形状検査は、以下の態様で行なわれる。
図9(a)は、集電板11に対する極板10の接合部分を拡大して示したものである。また図9(b)は、そうした接合部分におけるフィレット12の近傍の部分を更に拡大して示したものである。形状検査に際して、コンピュータ端末31は、フィレット12の両側に位置する両極板10の表面にそれぞれ沿った極板ラインPLを検出する。このときの極板ラインPLの検出は、前照明画像VFを用いて行うことで良好に行うことができる。続いてコンピュータ端末31は、これらの極板ラインPLからそれぞれ所定の距離xaだけ内側の位置に、極板ラインPLと平行な形状エッジ検出ラインEDLをそれぞれ設定する。そして後照明画像VBにおいて、各形状エッジ検出ラインEDLに沿って下方から上方へとその濃淡を演算し、黒から白への変化点であるエッジ点J及びエッジ点Kをそれぞれ検出する。
次にコンピュータ端末31は、フィレット12の上表面における最下点Lと上記エッジ点J,Kとの上記X方向及びY方向における相対的な位置関係を演算する。なおこの最下点Lは、フィレット12の高さの検出において既に検出されている。上記相対的な位置関係は、具体的には、エッジ点J,KのX方向及びY方向の座標をそれぞれ(xj,yj),(xk,yk)とし、上記最下点LのX方向及びY方向の座標を(xl,yl)として演算される。そしてここでは、最下点Lとエッジ点J,KとのY方向の距離Hj,Hkがそれぞれ次式(1)、(2)により求められ、最下点Lとエッジ点J,KとのX方向の距離Wj,Wkがそれぞれ次式(3)、(4)により求められる。

Hj=yj−yl …(1)
Hk=yk−yl …(2)
Wj=xl−xj …(3)
Wk=xk−xl …(4)

そしてコンピュータ端末31は、続く図2のステップS240において、高さが不十分であったフィレット12の形状検査判定を実施する。ここでの形状検査判定では、上記演算された各距離Hj,Hk,Wj,Wkに基づいて、そのフィレット12が、十分な接合強度を確保し得る適切な形状であるか否かが判定される。具体的には、上記Y方向の距離Hj,Hkがそれぞれ基準値を超えていれば、そのフィレット12は十分に盛り上がっており、十分な接合強度を保持しているものと判定される。また上記X方向の距離Wj,Wkがそれぞれ基準値を超えている場合にも、そのフィレット12の最下点Lがその両側のいずれの極板10にも偏って近接しておらず、そのフィレット12は十分な接合強度を保持しているものと判定される。
したがって、上記Y方向の距離Hj,Hkが共に基準値を超えていること、及び上記X方向の距離Wj,Wkが共に基準値を超えていることの少なくとも一方が満たされていれば、そのフィレット12の接合強度は十分に保持されていると判定され、コンピュータ端末31は上記「OK信号」を出力して、今回の検査を終了する。一方、コンピュータ端末31は、それらのいずれもが満されていなければ、上述したような中落ちの状態にあると判定して、「中落ちNG信号」を出力して今回の検査を終了する。
なお上記一対の連接構造体22における2つの連接構造体のうちの一方についての検査を上記態様にて終了すると、もう一方の連接構造体についての検査が同様の態様で実施されることになる。
ちなみに以上説明した本実施の形態では、コンピュータ端末31が上記検査手段に相当する構成となっている。
以上の本実施の形態に係る二次電池用連接構造体の検査装置及び検査方法によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施の形態の検査装置は、二次電池用連接構造体の一方の側方に配置される撮像装置25を備えている。また本実施の形態の検査装置は、上記連接構造体の撮像装置25と同じ側の側方に配置されて同連接構造体に検査光を照射する第1照明装置26と、上記連接構造体を挟んで撮像装置25と対向するように配置されて同連接構造体に検査光を照射する第2照明装置27との2つの照明装置を備えている。そして係る検査装置においてコンピュータ端末31は、それら2つの照明装置のうちの第1照明装置26のみを点灯させた状態で撮像装置25により撮像された前照明画像VFと、第2照明装置27のみを点灯させた状態で撮像装置25により撮像された後照明画像VBとの2つの画像を解析してフィレットの接合状態の検査を行っている。
換言すれば、本実施の形態では、二次電池用連接構造体にその一方の側方より照明を当てて、その照明を当てた側の側方にて各極板10と集電板11との接合部分を撮像した前照明画像を取得するようにしている。また二次電池用連接構造体にその一方の側方より照明を当てて、その照明を当てた側とは反対側の側方にて各極板10と集電板11との接合部分を撮像した後照明画像を取得するようにもしている。そしてそれらの取得した2つの画像を解析して、フィレット12の接合状態の検査を行うようにしている。
上記のような後照明画像VBでは、極板10の折れ曲りで検査光が遮られると、その部分が影となってフィレット12が映らなくなってしまうことがある。こうした影の部分のフィレット12は、第2照明装置27の照度を上げることで検出可能となるが、そうした場合には、光のハレーションによって極板10が映り難くなってしまうようになる。その点、本実施の形態では、フィレットの接合状態の検査に、こうした後照明画像VBに加え、撮像装置25側に設置された第1照明装置26による照明の下で撮像された前照明画像VFも用いるようにしている。そのため、こうした前照明画像VFにより極板10の位置を検出するともに、第2照明装置27の照度を高めた状態で後照明画像VBを撮像することとすれば、各極板10と集電板11との接合部分に形成されるフィレット12の接合状態の検査をより的確に行うことができるようになる。またこれにより、誤判定が削減されるようになり、検査にて接合不良と判定されたときの再検査等の付帯作業を不要とすることができるようにもなる。
(2)本実施の形態では、コンピュータ端末31は、前照明画像VFから極板10の位置を検出し、後照明画像VBからフィレット12の形状を検出して上記検査を行うようにしている。こうした場合、前照明画像VFから極板10の位置の検出が行なわれるため、後照明画像VBの撮像時における第2照明装置27の照度を上げたことで、光のハレーションにより極板10が映り難くなったとしても、支障無く検査を行うことができるようになる。そのため、後照明画像VBの撮像時の第2照明装置27の照度を上げることが可能となり、フィレット12の形状をより的確に検出することができるようになる。
(3)本実施の形態では、コンピュータ端末31は、隣接する極板10の表面を左右の辺とし、フィレット12の上表面を下辺とするフィレット切り出し枠FFの個数からフィレット12の個数を確認するようにしている。そしてこのときのフィレット切り出し枠FFの設定に際してコンピュータ端末31は、上記フィレット切り出し枠FFの左右の辺の位置を前照明画像VFから検出し、同フィレット切り出し枠FFの下辺の位置を後照明画像VBから検出するようにしている。上述したように、後照明画像VBの撮像時に、第2照明装置27の照度を上げれば、フィレット12の形状はより的確に検出可能となるものの、光のハレーションで極板10が映り難くなってしまう。その点、本実施の形態では、前照明画像VFから隣接する極板10表面の位置を検出し、後照明画像VBからフィレット12の上表面を検出してフィレット切り出し枠FFが設定されるため、極板10の位置とフィレット12の形状とを双方共に的確に検出してフィレット切り出し枠FFを設定することができる。そのため、フィレット12の接合状態の検査におけるフィレット12の個数の確認をより的確に行うことができるようになる。
(4)本実施の形態では、コンピュータ端末31は、前照明画像VFから検出された各極板10の位置より、それら各極板10の厚み、枚数及び高さを確認するようにしている。上述したように、前照明画像VFを用いれば、極板10の位置を的確に検出することができる。よってフィレット12の接合状態の検査における極板10の厚み、枚数及び高さの確認をより的確に行うことができるようになる。
(5)本実施の形態では、コンピュータ端末31は、フィレット12の高さを、前照明画像VFから検出して確認するようにしている。より詳しくは、前照明画像VFを用いて行われる極板10の高さ算出のデータを利用して、フィレット12の高さ検出を行うようにしている。極板10の位置をより的確に検出可能な前照明画像VFを利用することで、フィレット12の接合状態の検査における極板10の高さの検出を、ひいてはその検査におけるフィレット12の高さの検出をより的確に行うことができるようになる。
(6)本実施の形態では、フィレット12の高さ方向における基準線である基準水平線HL1の位置を、後照明画像VBから検出するようにしている。後照明画像VBでは検査光を照射する第2照明装置27の照度を上げた場合、極板10の位置は不明確となるものの、その他の部位の輪郭はより明確に検出することができるようになる。そのため、後照明画像VBを用いて基準水平線HL1の位置検出を行えば、より的確にその位置の検出を行うことが、ひいてはその基準水平線HL1をフィレット12の高さ方向における基準位置として用いて行われるフィレット12の接合状態の検査をより的確に行うことができるようになる。
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、第1照明装置26及び第2照明装置27は、蛍光灯を発光体として採用するように構成されていたが、これら照明装置の発光体としてLED等の蛍光灯以外の発光体を用いるようにしても良い。
・上記実施の形態での基準水平線の算出やフィレット切り出し、極板の厚み・枚数・高さの算出、フィレット高さ検査及び形状検査の詳細は、上述した態様に限らず、適宜変更することができる。また必要がなければ、それら検査手順のステップの1つ若しくは複数を割愛するようにしても良い。要は、フィレット接合状態の検査に際してのフィレット12の形状の検出を後照明画像VBを、極板10の位置の検出を前照明画像VFをそれぞれ用いて行うこととすれば、光のハレーションによる極板10の撮像性の悪化を懸念することなく、後照明画像VBの撮像時の照明の照度を上げることが可能となる。そしてその結果、フィレット形状をより的確に検出可能となって、フィレット12の接合状態の検査をより的確に行うことができるようになる。
・上記実施の形態における検査装置の詳細部分を適宜に変更するようにしても良い。要は、二次電池用連接構造体の一方の側方に配置される撮像装置25、連接構造体の撮像装置25と同じ側の側方に配置された第1照明装置26、及び連接構造体を挟んで撮像装置25と対向して配置された第2照明装置27を備えるように検査装置が構成されていれば、後照明画像VB及び前照明画像VFの撮像が可能となる。そしてそれら2つの画像を解析してフィレット接合状態の検査を行うこととすれば、より的確な検査を可能とすることができる。
本発明に係る二次電池用連接構造体の検査装置の一実施形態についてその全体構成を模式的に示す略図。 同実施形態の検査装置及び検査方法におけるフィレット検査ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 同フィレット検査ルーチンにおいて撮像される画像について、(a)は前照明画像の一例を、(b)は後照明画像の一例をそれぞれ示す図。 同フィレット検査ルーチンにおいて算出される、(a)はフランジ基準の基準水平線HL1の算出態様を、(b)は集電板面基準の基準水平線HL2の算出態様を、それぞれ模式的に示す略図。 (a)〜(c)はフィレット切り出しの手順をそれぞれ模式的に示す略図。 フィレットの形成パターンの例を模式的に示す略図。 (a)は単独潰れ時の後照明画像の一例を、(b)は連続潰れ時の後照明画像の一例を、それぞれ示す図。 (a)はフランジ基準で基準水平線を設定したときの、(b)は集電板面基準で基準水平線を設定したときの、極板の厚さ、高さ及び枚数の判定態様をそれぞれ示す略図。 (a)及び(b)は、フィレット形状の判定態様をそれぞれ示す図。 二次電池用連接構造体についてその極板接合部分の側面構造を示す側面図。 従来の二次電池用連接構造体の検査装置における極板接合部分の撮像態様を示す略図。
符号の説明
10…極板、11…集電板、12…フィレット、20…フレーム、21…ワーク支持部、22…一対の連接構造体、23…チャック、24…調整機構、25…撮像装置、26…第1照明装置、27…第2照明装置、28…テレセントリックレンズ、29…CCDカメラ、30…撮像装置支持部、31…コンピュータ端末(検査手段)、100…連接構造体、101…撮像装置、102…照明装置、FF…フィレット切り出し枠、VB…後照明画像、VF…前照明画像。

Claims (12)

  1. 併設された状態で複数の極板が集電板に接合された二次電池用連接構造体についてその各極板と集電板との接合部分にそれぞれ形成されるフィレットの接合状態を検査する二次電池用連接構造体の検査装置において、
    前記二次電池用連接構造体の一方の側方に配置される撮像装置と、
    前記二次電池用連接構造体の前記撮像装置と同じ側の側方に配置されて該二次電池用連接構造体に検査光を照射する第1照明装置と、
    前記二次電池用連接構造体を挟んで前記撮像装置と対向するように配置されて該二次電池用連接構造体に検査光を照射する第2照明装置と、
    前記2つの照明装置のうちの前記第1照明装置のみを点灯させた状態で前記撮像装置により撮像された前照明画像と、前記2つの照明装置のうちの前記第2照明装置のみを点灯させた状態で前記撮像装置により撮像された後照明画像との2つの画像を解析して前記検査を行う検査手段と、
    を備えることを特徴とする二次電池用連接構造体の検査装置。
  2. 前記検査手段は、前記前照明画像から前記極板の位置を検出し、前記後照明画像から前記フィレットの形状を検出して前記検査を行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用連接構造体の検査装置。
  3. 前記検査手段は、隣接する前記極板の表面を左右の辺とし、前記フィレットの上表面を下辺とする矩形のフィレット切り出し枠の個数から前記フィレットの個数を確認するとともに、前記フィレット切り出し枠の左右の辺の位置を前記前照明画像から検出し、前記フィレット切り出し枠の下辺の位置を前記後照明画像から検出する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の二次電池用連接構造体の検査装置。
  4. 前記検査手段は、前記前照明画像から検出された前記各極板の位置より、それら各極板の厚み、枚数及びフィレットの高さの少なくとも1つを確認する
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査装置。
  5. 前記検査手段は、前記フィレットの高さを、前記前照明画像から検出して確認する
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査装置。
  6. 前記検査手段は、前記フィレットの高さ方向における基準線の位置を、前記後照明画像から検出する
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査装置。
  7. 併設された状態で複数の極板が集電板に接合された二次電池用連接構造体についてその各極板と集電板との接合部分にそれぞれ形成されるフィレットの接合状態を検査する方法であって、
    前記二次電池用連接構造体にその一方の側方より照明を当てて、その照明を当てた側の側方にて前記各極板と前記集電板との接合部分を撮像した前照明画像を取得する工程と、
    前記二次電池用連接構造体にその一方の側方より照明を当てて、その照明を当てた側とは反対側の側方にて前記各極板と前記集電板との接合部分を撮像した後照明画像を取得する工程と、
    前記前照明画像と前記後照明画像との2つの画像を解析して前記検査を行う工程と、
    を備えることを特徴とする二次電池用連接構造体の検査方法。
  8. 前記検査においては、前記極板が前記前照明画像から検出され、前記フィレットが前記後照明画像から検出される
    ことを特徴とする請求項7に記載の二次電池用連接構造体の検査方法。
  9. 前記検査においては、隣接する前記極板の表面を左右の辺とし、前記フィレットの上表面を下辺とする矩形のフィレット切り出し枠の個数から前記フィレットの個数が確認されるとともに、
    前記フィレット切り出し枠の左右の辺の位置は、前記前照明画像から検出され、前記フィレット切り出し枠の下辺の位置は、前記後照明画像から検出されてなる
    ことを特徴とする請求項7又は8に記載の二次電池用連接構造体の検査方法。
  10. 前記検査においては、前記前照明画像から検出された前記各極板の表面の位置より、それら各極板の厚み、枚数及び高さの少なくとも1つがその検出結果から確認される
    ことを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査方法。
  11. 前記検査においては、前記フィレットの高さが前記前照明画像から検出されて確認される
    ことを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査方法。
  12. 前記検査における前記フィレットの高さ方向における基準線の位置は、前記後照明画像から検出されてなる
    ことを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載の二次電池用連接構造体の検査方法。
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