JP2012004074A - タブ付き電極材を内装した筒型電池のタブ検査方法、その検査方法に用いるタブ検査装置、及びタブマーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池缶内のタブのＸ線撮像による検査精度を高める。
【解決手段】二次電池内のタブを検査する工程に先だって、検査対象の筒型電池（ワーク）１の電池缶１０の外周上の任意の位置にマークＭを付し、このマークが検出されるポイントでワーク仮位置決めをした後、この筒型電池を斜め或いは真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その画像処理からタブ１２の像位置を抽出して、検出対象の筒型電池のマーク位置に対するタブの抽出位置の実回転角と標準回転角との偏差Δαを算出する。この偏差に基づきワークの位置補正を行う。或いは、マークを付す前に筒型電池を斜め或いは真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その画像処理からタブの像位置を抽出して、この抽出位置にマークを付す。
【選択図】図１２Ｂ

Description

本発明は、タブ付き電極材を内装した筒型電池の内部を、Ｘ線カメラで撮像してタブの状態良否を検査する方法及びその検査方法に用いるタブ検査装置及びタブマーキング装置に関する。

筒型電池、例えば、リチウムイオン二次電池の製造プロセスにおいては、シート状正極、セパレータ、シート状負極のサンドイッチ構造の積層体を、渦巻状に巻き回し、この渦巻状の積層体よりなる電極材を、電池ケースとなる電池缶に内装する工程を有する。この内装工程に先立って、正極リード端子及び負極リード端子となるそれぞれのタブの一端が、正極及び負極の各端部に溶接などで取り付けられる。

内装工程では、このタブ付きの渦巻状積層体（本明細書では、「電極材」とも称する）が電池缶に挿入され、且つ負極側のタブの一端が電池缶の底部に溶接され、正極側のタブの一端が電池缶を密閉する蓋体に溶接される。

電極材の内装工程を経た二次電池製品は、電池缶の内部でのタブの状態（溶接状態、組み付け状態）が適性であるか否か検査するため、Ｘ線カメラにより撮像され、その撮像画像からタブの状態良否を検査している。

筒型電池のタブは、アルミニウム或いは銅などの短冊片をなし、厚みが薄く、電池缶の材質に比べてＸ線の透過率が良いので、タブの撮像位置によってはＸ線に写らない。Ｘ線撮像でタブが鮮明に見える条件は、図６に示すように電池缶１０内のタブ１２を真横のアングルから撮像した場合であるので、タブを真横からＸ線カメラで撮像しなければならない。ちなみに、符号の１１で示す部分は、正極シート、セパレータ、負極シートの渦巻状積層体からなる電極材である。電極材の形状は、渦巻状のほか、円筒状、直方体状などその形状を問わない。図７は、タブ位置が真横アングルからずれた場合であり、この場合には、タブは不鮮明であり、タブ検査のための画像処理が困難である。符号１は、筒型二次電池を示す。

電池缶１０内のタブを真横アングルでＸ線撮像する場合には、タブが電池缶に内装されてしまうので、電極材を電池缶に挿入するときに、タブの位置をＣＣＤカメラ等で確認して、タブ位置の指標となるマークを電池缶外壁に付け、Ｘ線撮像時にマークを基準にして位置合わせしている。

しかしながら、電極材を電池缶に挿入する時に、電極材ひいてはタブ位置が缶内での移動等により位置ずれることがあるので、タブ位置とマーク位置とがずれてしまい、最適な状態でＸ線撮像が行えないこともある。かような事態は、検査精度の低下要因にもなる。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池缶内のタブ位置と電池缶外のマーク位置との間に位置ずれが生じたとしても、そのずれ量を補正して最適なＸ線撮像位置にてタブを撮像し、タブ検査精度を高めることができるタブ検査方法及びそれに用いるＸ線検査装置を提供することにある。

さらに、上記のずれ量補正に代えて、タブの検査に先立ち電池缶内部のタブ位置を電池缶外部から正確に検出してタブ位置の指標となるマークを施す方法及び装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、基本的には次のように構成される。
（１）一つは、方法の発明に係わり、電極リード端子となるタブを付けた電極材を電池ケースとなる電池缶に内装する筒型電池の製造工程後の検査工程で、前記筒型電池をＸ線撮像して電池内部のタブの状態良否を検査する筒型電池のタブ検査方法において、
電池缶外周に付したマークがマーク検出センサで検出される位置にきたときに筒型電池内のタブが真横アングルでＸ線撮像される理想の被撮像位置の前記マーク検出位置に対する回転角を標準回転角α_０（α_０は零を含む）と定めておき、
前記検査工程に先立って、検査対象の筒型電池の電池缶の外周上の任意の位置にマークを付し或いは前記電極材を前記電池缶に内装する過程で前記タブの位置を把握して前記電池缶の外周上に大よそのタブ位置を示すマークを付し、
このマークが検出されるポイントで前記筒型電池の周方向の仮位置決めをした後、この筒型電池を斜め或いは前記真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その撮像された画像からタブの像位置を抽出して、検出対象の筒型電池の実マーク位置に対する前記タブの抽出位置の実回転角と前記標準回転角との偏差を算出する画像処理を行い、
その後に行う前記検査工程で、前記マークにより仮位置決めされた検査対象の前記筒型電池を前記偏差分だけ修正する方向に回転させるタブ位置ずれ補正を行って、この筒型電池のタブを真横アングルでＸ線撮像することを特徴とする。

本発明のように、タブ検査に先立って、筒型電池を斜めカメラアングルでＸ線撮像した場合には、図１１のＸ線撮像図及び図８に示すＸ線撮像模式図の一例に示すように、撮像された画像から、タブ１２の輪郭を把握することができ、特にタブ１２の縦方向に延びる部分と電池缶底部で横方向に延びる部分との間の折れ曲がり部のエッジ１２ａおよび１２ｂは、タブの位置ずれがあったとしても、電池缶１０の底部輪郭との関係で明確に認識することができる。また、電池缶１０の底部となる斜視的な楕円輪郭のほぼ半分が画像に表れるので、楕円輪郭座標を２次元座標上で、例えば後述の実施例に示す手法によって真円に変換でき、そこにタブの特徴点（例えばタブの折れ曲がりエッジ）を示せば、マークに対するタブ抽出位置の回転角を求めることができる。

また、上記斜めカメラアングルに代えて、前記真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像した場合には、電池缶の底部を真円或いはそれに近い状態で撮像できるが、この場合にも、タブの輪郭を抽出可能となるので、この画像からマークに対するタブ抽出位置の回転角を求めることができる。

本発明では、以上の点から、例えば、図１２Ａに示すように、検査対象となる筒型電池（ワーク）１のマークＭの検出位置Ｍ_０（マーク位置）に対するタブ１２の抽出位置の実回転角αｎと予め定めた標準回転角α_０との偏差Δα＝αｎ−α_０からタブ１２の位置ずれを算出できる。標準回転角α_０とは、電池缶外周のマークＭがマーク検出センサで検出される位置Ｍ_０にきたときに、筒型電池１０内のタブ１２が真横アングルでＸ線撮像される理想の被撮像位置Ｅ１を想定した場合の、マーク検出位置Ｍ_０に対する理想の被撮像位置Ｅ１の回転角である。

標準回転角α_０は、理想の被撮像位置（真横からＸ線撮像されるタブの位置）に対するマーク検出位置を任意に変えることで、任意に設定可能である。

図１２Ａに示す例では、筒型電池１０を一方向に回転させてマークＭが任意に設定したマーク検出位置Ｍ_０にきたときに、筒型電池１０のタブ１２が真横のアングルで撮像される理想の被撮像位置Ｅ１（図１２では、斜視的に撮像された電池缶底部の楕円輪郭とその長径ラインＰの一端が交わる位置で示している）にある場合の一例として、マーク検出位置Ｍ_０と理想の被撮像位置Ｅ１との間の標準回転角度α_０に関してα_０＞０を設定している。

図１２Ａでは、斜め撮像の画像を処理して抽出されるタブ１２の位置をタブのエッジ１２ａ，１２ｂ間の中間点１２ｃとしており、理想の被撮像位置Ｅ１のある長径Ｈと上記したエッジ中間点１２ｃ・楕円中心点Ｏを結ぶ線ｌとの交わる角度を求めれば、標準回転角度α_０と実回転角度αｎとの偏差Δαを求めることができる。

図１２Ｂに示す例では、標準回転角α_０をα_０＝０、すなわちマーク検出位置Ｍ_０（換言すればマーク位置Ｍ）と理想の被撮像位置Ｅ１とを一致させた場合である。この場合には、タブ１２に位置ずれがなければ、タブ１２（詳細にはエッジ中間点１２ｃ）とマークＭの位置は一致することになる。かように標準回転角α_０が零に設定してある場合で、ワーク１のマークＭが検出された時点で、理想の被撮像位置Ｅ１（マーク検出位置Ｍ_０）とタブ１２の抽出位置１２ｃとの間に実回転角αｎが生じている場合には、図１２Ａ同様に長径Ｈと上記したエッジ中間点１２ｃ・楕円中心点Ｏを結ぶ線ｌとの交わる角度を求めれば、偏差Δｎ＝αｎがマークに対するタブの位置ずれとして求められる。

したがって、マークにより仮位置決めされた検査対象の筒型電池（ワーク）を偏差分だけ補正方向（すなわち偏差が＋であれば−方向、偏差が−であれば＋方向）に回転させれば、タブの位置ずれ補正が行われ、筒型電池のタブを真横アングルでＸ線撮像することができる。
（２）もう一つは、装置の発明に係わり、電極リード端子となるタブを付けた電極材が電池缶に内装された筒型電池を検査対象ワークとし、このワークをＸ線カメラにより撮像してその画像から前記タブの状態良否を検査するタブ検査用のＸ線検査装置において、
前記ワークを保持するワーク保持機構と、
前記ワーク保持機構に保持された前記ワークをワーク周方向に回転変位させるためのワーク回転変位付与機構と、
所定の位置に固定配置され、前記ワーク回転変位付与機構と協働して前記ワークに付されているマークを検出するマーク検出センサと、
前記マークを検出した位置で前記ワーク回転変位付与機構によるワーク回転変位付与動作を停止させてワークの回転を停止させるワーク回転変位制御手段と、
前記マークを指標にして位置決めされた前記ワークを、真横のカメラアングルでＸ線撮像するモードと所定の斜めカメラアングルでＸ線撮像するモードとを切り替えるカメラアングル切り替え機構と、
前記斜めカメラアングルで撮像されたＸ線画像の中から前記タブを抽出して、前記マークに対する前記タブの抽出位置の実回転角と予め設定した標準の回転角α_０（α_０は零を含む）との偏差から前記マークに対する前記タブの位置ずれの補正量を算出する画像処理手段と、
前記マークを指標にして仮位置決めされた前記ワークを、真横のカメラアングルでＸ線撮像するに際して、前記タブの位置ずれ補正量だけ前記回転変位付与機構を介して前記ワークを回転させるワーク被撮像位置補正手段と、を備えてなることを特徴とする。
（３）もう一つは、上記（１）のタブ位置のずれ量補正に代えて、タブの検査に先立ち電池缶内部のタブ位置を電池缶外部から正確に検出してタブ位置の指標となるマークを施すマーキング方法を提案する。

すなわち、電極リード端子となるタブを付けた電極材を電池ケースとなる電池缶に内装する筒型電池の製造工程後に、前記筒型電池を電池缶外周に付したマークを指標にして位置付けし、前記筒型電池を真横アングルでＸ線撮像して電池内部のタブの状態良否を検査する筒型電池のタブ検査方法において、前記検査の前工程で行われる前記マークを施すマーキング工程は、次のようにして行われる。筒型電池を斜めアングル或いは真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その斜めアングル撮像或いは９０度アングル撮像の画像処理により電池缶内部のタブ位置を検出して、Ｘ線撮像の画像中に予め定めてあるマーキングポジションに対する前記タブの検出位置の回転角を算出し、
前記タブ位置が前記マーキングポジションに来るように前記回転角分だけ正或いは負の方向に前記筒型電池を回転させて、前記マークを前記電池缶外周に付すことを特徴とする。
（４）もう一つは、上記（３）の方法を実施する装置に係わり、次のように構成される。

電極リード端子となるタブを付けた電極材が電池缶に内装された筒型電池をワークとし、このワークの電池缶外部に前記タブの目印となるマークを施すマーキング装置において、
前記ワークを保持するワーク保持機構と、
前記ワーク保持機構に保持された前記ワークをワーク周方向に回転変位させるためのワーク回転変位付与機構と、
前記ワークの電池缶外周にマークを付すために所定位置に配置されたマーク印刷機構と、
前記ワークを斜めアングル或いは真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像する機構と、
前記ワークを斜めアングル或いは前記真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その斜めアングル撮像或いは９０度アングル撮像の画像処理により電池缶内部のタブ位置を検出して、Ｘ線撮像の画像中に予め定めてあるマーキングポジションに対する前記タブの検出位置の回転角を算出する画像処理手段と、
前記タブ位置が前記マーキングポジションに来るように、前記回転変位付与機構を介して前記ワークを前記回転角分だけ正或いは負の方向に回転させる回転制御手段と、
前記タブ位置が前記マーキングポジションに来たときに前記マーク印刷機構を駆動して前記電池缶外周にマークを付すマーク印刷機構制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電池缶内のタブ位置と電池缶外のマーク位置との間に位置ずれが生じたとしても、そのずれ量を補正して最適なＸ線撮像位置にてタブを撮像し、タブ検査精度を高めることができる。

本発明の筒型電池のタブ検査に用いるＸ線検査装置の一実施例を示す概要図。 本発明のタブ検査方法の工程の実施例の係る進行概要を示す説明図。 図１のＸ線検査装置における作業工程とその前工程、後工程との連携関係を示す説明図。 本発明の一実施例に係るタブ位置ずれ補正及びタブ検査方法のフローチャートを示す図。 本発明の一実施例に係るタブ位置ずれ補正及びタブ検査に先立って行われる装置間補正のフローチャートを示す図。 筒型電池（ワーク）を、検査時に真横アングルでＸ線撮像する概要図。 筒型電池（ワーク）を、検査前工程でワークを斜めアングルでＸ線撮像する概要図。 筒型電池の電池缶内のタブを真横のアングルからＸ線撮像した場合の画像の一例を示す図。 筒型電池の電池缶内のタブ位置が真横アングルからずれた場合のＸ線撮像図。 検査対象の筒型電池をマークに基づき位置決めして、斜めアングルでＸ線撮像した時のタブ位置とマークとのずれ量を示す模式図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するためのプロセスの一過程を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するためのプロセスの一過程を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するためのプロセスの一過程を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するためのプロセスの一過程を示す説明図。 筒型電池（ワーク）を斜めアングルでＸ線撮像した時の電池内のタブ抽出位置とマークとの間の位置関係（ずれ量）を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するための第１例を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するための第２例を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するための第３例を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するための第４例を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するための第５例を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するための第６例を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するための第７例を示す説明図。 筒型電池（ワーク）のタブ位置とマークとの間の位置ずれ量を算出するための第８例を示す説明図。 筒型電池（ワーク）を斜めアングルでＸ線撮像した画像の一例を示す図。 筒型電池（ワーク）のマーク検出に対するタブの位置ずれの求め方の一例を示す原理図。 筒型電池（ワーク）のマーク検出に対するタブの位置ずれの求め方の他の例を示す原理図。 図１０Ｆ，図１０Ｇの補足説明図。 本発明の筒型電池のタブ検査に用いるマーキング装置の実施例を示す概要図。 図１４のマーキング装置を用いて筒型電池（ワーク）にマークを印刷する実施例を示す原理図。

まず、本発明の一実施例に係る筒型電池のタブ検査用のＸ線検査装置の概要を図１〜図３により説明する。

図１、図３において、検査対象となる筒型電池（以下、「ワーク」とも称する）１は、既述したように内部にタブ付きの電極材が内装されている。本実施例では、ワーク１の一例として既述した筒型リチウムイオン二次電池を例示するが、それに限定するものではなく、リチウムイオン二次電池同様のタブ付き電極材を電池缶に内装した二次電池であれば、その種類を問わない。

Ｘ線撮像装置は、Ｘ線照射装置すなわちＸ線源７とＸ線を写すI.I.（イメージインテンシファイア）式カメラ６よりなり、Ｘ線源７とカメラ６との間には、ワーク１がワーク保持機構３を介してセットされる。ワーク保持機構３は、ワーク１を下支えする機構であり、その上面のＶ次カット面３ａには、ワーク１がその軸を中心に電池缶周方向に回転可能に載置される。

Ｘ線撮像位置の傍らには、ワーク保持機構３に保持されたワーク１をワーク周方向に回転変位させるワーク回転変位付与機構４が配置されている。ワーク回転変位付与機構４は、サーボモータ（例えばステッピングモータ）４０とその出力軸に装着された摩擦係数の大きな回転トルク付与ローラ（例えばゴムローラ）４１とからなる。

ワーク保持機構３は、昇降機構（図示省略）を介して上下に移動可能であり、上方向に移動することで回転トルク付与ローラ４１に押しつけられる。この状態でモータ４０を回転制御すると、ワーク１は、ローラ４１から回転力を受けてワーク周方向（電池缶周方向）に回転変位する。また、モータ４０が停止中は、ワーク１は、ローラ４１とワーク保持機構３とで挟持されて現位置に保持される。上記昇降機構は、ワーク保持機構３に代えてワーク回転変位付与機構４側に設け、この機構４を下降させることで、ローラ４１をワーク１に押しつけるようにしてもよい。なお、図３のワーク保持機構３は、３つ図示されているが、実際は一つであるものを、作図の便宜上、すなわち、前工程（マーク付与機構）からのワーク１を受け取る状態の保持機構３と、ワーク１をワーク保持機構３上で回転変位させてマーク検出やワーク１の位置決めを行う状態の保持機構３と、検査工程終了後のワーク１を後工程（充放電試験等）に送る状態の保持機構３の状態を分けて表示している。後工程のワーク保持機構３´についても同様に一つであるが、状態に応じて二つに分けて描いている。図３の動作については、後述における本実施例全体の動作説明においても説明する。

図１において、前工程では、タブ付き電極材の内装が完了したワーク１について、その電池缶外周にマーク印刷機構（図示省略）によりマークが付される。マーク印刷機構は、例えば、任意の位置に固定配置するか、或いは予め電極材が電池缶に挿入される時にタブの位置がおおよそ決められている時には、その位置に合わせて固定配置されており、いずれの場合にせよ、ワーク１の流れ作業の一環でワークを自動的に検出すると、マークが付される。このようなマーク印刷機構としては、例えばインクジェットプリンタが使用される。

タブ検査工程において、ワーク検出センサ２は、前工程を終えたワーク１、すなわち、タブ付き電極材の内装が完了し且つ電池缶の外壁の一部にマークを設けたリチウムイオン二次電池が搬送機構３１（図３参照）を介してワーク保持機構３に移されたのを検知する。ワーク検出センサ２は、例えば光学式センサ等により構成される。

マーク検出センサ５は、ワーク１上のマークを検出するためのものであり、例えば出射したレーザのマーク位置での反射光を検出するレーザ式センサ等で構成される。マーク検出センサ５は、ワーク１に向けて所定の位置に固定配置され、ワーク１が回転変位付与機構４により回転させられているときに、マークがレーザ光の光軸５ａにくると、マークからの反射光によりマークを検出する。すなわち、マーク検出センサ５は、ワーク回転変位付与機構４と協働してワーク１に付されているマークを検出する。

マーク検出センサ５でマークが検出されると、コントローラ８は、その検出信号に基づきワーク回転変位付与機構４の駆動モータ４０を停止させてワーク回転変位付与動作を停止させる回転変位制御手段として機能する。この回転変位制御により、ワーク保持機構３上でのワーク１の仮位置決めが行われる。

本実施例では、マークを指標にしてワーク保持機構３上で仮位置決めされたワーク１を、Ｘ線撮像装置（Ｘ線源７とＸ線検出カメラ６間）のＸ線７ａに対して相対的に傾き動作させる傾動機構９を備える。この傾動機構９は、ワーク保持機構３とワーク回転変位付与機構４を一つのユニットとして傾動させることができる。ワーク保持機構３を傾動させることで、ワーク１を真横のカメラアングル（すなわち、ワーク１の中心軸に対して直交するＸ線撮像のカメラアングル；ワーク１中心軸とＸ線とが直交するアングル）でＸ線撮像するモードと、所定の斜めカメラアングル（ワーク１の中心軸に対してＸ線が斜めに交わるカメラアングル）でＸ線撮像するモードとを切り替え可能に設定するカメラアングル切り替え機構として機能する。図１では、ワーク１を任意に決めた所定の斜めカメラアングルでＸ線撮像するモードを示すものであり、図５Ｂと等価の図を示している。すなわち、Ｘ線源７からＸ線撮像カメラ６に向けて照射されるＸ線７ａは、ワーク１の中心軸Ｏに対して斜めに交わる傾斜角度を有している。図１の状態から傾動機構９（カメラアングル切り替え機構）により、ワーク１の中心軸ＯがＸ線源７から照射されるＸ線７ａに対して垂直に交わるように傾動させると、図５（Ａ）に示す図と等価になる。

本実施例では、ワーク１を、傾動機構９を介して傾動させることによりワーク１に対するＸ線７ａの交わる角度を変えて、Ｘ線撮像の真横アングル、斜めアングルを切り替えるが、このようなカメラアングルの切り替えは、カメラ６及びＸ線源７の少なくとも一つをワーク１に対して移動させても可能である。

コントローラ８は、ワーク検出センサ２からの検出信号、マーク検出センサ５からの検出信号を入力して、ワーク回転変位付与機構４のモータ４０、傾動機構９、Ｘ線源７の駆動を一連にシーケンシャル制御し、且つＸ線カメラ６からの検出信号等を入力し、タブ検査に必要な画像処理演算を実行する。すなわち、コントローラ８は、図１、図５Ｂで示すような斜めカメラアングルで撮像されたＸ線画像の中から電池缶内のタブを抽出して、マークに対するタブの抽出位置の実回転角と予め設定した標準の回転角α_０（α_０は零を含む）との偏差からマークに対するタブの位置ずれの補正量を算出する画像処理手段を兼ねる。また、マークを指標にして仮位置決めされたワークを、Ｘ線撮像位置で真横のカメラアングルで撮像するに際して、タブの位置ずれ補正量だけ回転変位付与機構４を介してワークを回転させるワーク被撮像位置補正手段として機能する。
（タブ位置ずれ補正及びタブ検査工程）
ここで、本実施例のタブ位置ずれ補正及びタブ検査工程について、図４Ａのフローチャートにしたがって説明する。なお、図４Ａのフローチャートの工程に先立って、その前に装置間補正が行われるが、これについては、本説明の後に説明する。ちなみに、装置間補正とは、装置によって、マーク検出センサの取り付け角度、X線源−カメラの位置関係に誤差が生じるために、その誤差補正のために行われるものである。

図４Ａのフローに入る前に、前工程１として、タブ１２付きの電極材１１を電池缶１０に内装するリチウムイオン二次電池製造過程で、前記タブの位置を確認して電池缶１０の外壁面におおよそのタブ位置を示すマークを付す（図２、図３参照）。

次いで図３に示すようにワーク搬送機構３１でワーク１を検査装置のワーク保持機構３に移し、保持機構３を所定位置だけ上昇させて回転変位付与機構４のトルク付与ローラ４１をワーク１の外周に押し付け、モータ４０を駆動することによりワーク１をワーク保持機構３上で回転させる。ワーク１の回転によりワーク１に付したマークがマーク検出位置にくると、モータ４０が停止し、ワーク１の回転が停止してワーク１の仮位置決めされる。この場合の作業フローは、図４ＡのステップＳ１０〜Ｓ１２により行われる。

上記したようにマークが検出されるポイントでワーク１の仮位置決めした後、図１及び図５Ｂに示すように、ワーク１を所定の斜めアングルでＸ線撮像し、その撮像された画像からタブの像位置を抽出する（図４ＡのステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５）。タブ像の抽出方法の詳細は、後述する。

画像処理により抽出されたタブ像抽出位置から、マーク検出位置（撮像されたマーク）に対するタブの位置ずれΔαが求められる（ステップＳ１５）。図１２Ａ、図１２Ｂに、以下に述べる、タブの位置ずれの求め方の例を示す。

既述したように、図１１のＸ線撮像図及び図８に示すＸ線撮像模式図の一例に示すように、撮像された画像から、タブ１２の輪郭を把握することができ、特にタブ１２の縦方向に延びる部分と電池缶底部で横方向に延びる部分との間の折れ曲がり部のエッジ１２ａおよび１２ｂは、タブの位置ずれがあったとしても、電池缶１０の底部輪郭との関係で明確に認識することができる。また、電池缶１０の底部となる斜視的な楕円輪郭のほぼ半分が画像に表れるので、楕円輪郭座標を２次元座標上で、例えば後述の実施例に示す手法によって真円に変換でき、そこにタブの特徴点（例えばタブの折れ曲がりエッジ）を示せば、マークに対するタブ抽出位置の回転角を求めることができる。

本発明では、以上の点から、例えば、図１２Ａに示すように、検査対象となる筒型電池（ワーク）１のマークＭの検出位置Ｍ_０（マーク位置）に対するタブ１２の抽出位置の実回転角αｎと予め定めた標準回転角α_０との偏差Δα＝αｎ−α_０からタブ１２の位置ずれを算出できる。標準回転角α_０とは、電池缶外周のマークＭがマーク検出センサで検出される位置Ｍ_０にきたときに、筒型電池１０内のタブ１２が真横アングルでＸ線撮像される理想の被撮像位置Ｅ１を想定した場合の、マーク検出位置Ｍ_０に対する理想の被撮像位置Ｅ１の回転角である。

標準回転角α_０は、理想の被撮像位置（真横からＸ線撮像されるタブの位置）に対するマーク検出位置を任意に変えることで、任意に設定可能である。

図１２Ａに示す例では、筒型電池１０を一方向に回転させてマークＭが任意に設定したマーク検出位置Ｍ_０にきたときに、筒型電池１０のタブ１２が真横のアングルで撮像される理想の被撮像位置Ｅ１（図１２では、斜視的に撮像された電池缶底部の楕円輪郭とその長径ラインＰの一端が交わる位置で示している）にある場合の一例として、マーク検出位置Ｍ_０と理想の被撮像位置Ｅ１との間の標準回転角度α_０に関してα_０＞０を設定している。

図１２Ａでは、斜め撮像の画像を処理して抽出されるタブ１２の位置（例えば図１０Ａ参照）をタブのエッジ１２ａ，１２ｂ間の中間点１２ｃとしており、理想の被撮像位置Ｅ１のある長径Ｈと上記したエッジ中間点１２ｃ・楕円中心点Ｏを結ぶ線ｌとの交わる角度を求めれば、標準回転角度α_０と実回転角度αｎとの偏差Δαを求めることができる。

図１２Ｂに示す例では、標準回転角α_０をα_０＝０、すなわちマーク検出位置Ｍ_０（換言すればマーク位置Ｍ）と理想の被撮像位置Ｅ１とを一致させた場合である。この場合には、タブ１２に位置ずれがなければ、タブ１２（詳細にはエッジ中間点１２ｃ）とマークＭの位置は一致することになる。かように標準回転角α_０が零に設定してある場合で、ワーク１のマークＭが検出された時点で、理想の被撮像位置Ｅ１（マーク検出位置Ｍ_０）とタブ１２の抽出位置１２ｃとの間に実回転角αｎが生じている場合には、図１２Ａ同様に長径Ｈと上記したエッジ中間点１２ｃ・楕円中心点Ｏを結ぶ線ｌとの交わる角度を求めれば、偏差Δｎ＝αｎがマークに対するタブの位置ずれとして求められる。

この位置ずれ角Δαは、記憶装置に保存される（ステップＳ１６）。

ここで、ステップ１５で実行されるタブ像の抽出方法の詳細について説明する。
（１）まず、斜めアングルでＸ線撮像された画像に２値化処理を施して、ワーク外形（電池缶）輪郭の抽出を行う（図９Ａ）。
（２）次に、電池缶１２の底部の輪郭である楕円抽出を次のようにして行う。２値化によって抽出したエッジをRamerのアルゴリズムに従って、多角形に近似する。この後に楕円弧を近傍のライン分割へ当てはめ、楕円弧と直線に分割する。最後に、楕円弧部から、楕円を作成する（図９Ｂ）。
（３）次に、上記楕円輪郭の長辺と短辺比率から、次のようにして、楕円を真円に変換する 同次２次元変換行列HomMat2Dに角度Phiによる回転を加え、その結果の行列をHomMat2DRotateに返す。回転は2x2の回転行列Rで記述される。これはグローバル（すなわち、固定）座標システムに対して実行する。つまり、以下の一連の変換行列と対応する。

点（Px,Py）は変換における固定点であり、HomMat2DRotateを使用し変換された場合でもこの点は変更されない。この動作を取得するためには、まず、変換がグローバル座標システムの原点上に固定点を移動する入力変換行列に追加される。次に、回転が追加され、最後に固定点を元の位置に戻す。これは次式の一連の変換に対応する。

次に下記のようにアフィン二次元変換を行う。

（４）タブエッジの抽出
次にキャニー法等の適宜エッジ検出法によりタブ１２のエッジの抽出を行う（図９Ｃ）。

当然、目的のエッジ以外も検出されるが、これは、図９Ｄに示すような角度、長さ、平行度等の条件で絞り込む事により目的のタブエッジを検出する。

この角度、長さ、平行度等の条件で絞り込みは、例えば次のように行われる。

なお、上記実施例では、タブ位置検出を図１２Ａ，１２Ｂに示すようにタブのエッジ１２ａ，１２ｂの中心線として、それに対する基準位置Ｅ１との角度Δαを算出することによりマークとタブ位置との偏差を求めているが、そのほかにも、タブ位置ずれを次ぎのようにして求めることができる。
４−１）タブの折れ曲がり部（折れ曲がり部のエッジ１２ａ，１２ｂを検出)の延長線と缶底の楕円の長径（真円に変換した場合の水平方向の径）の延長線Ｈとの交点角α１を算出する（図１０Ｂ）。
４−２）垂直側タブ（左右２辺）の延長線と缶底との交点の２点の中間点と真円中心を結んだ線と垂直線とのなす角α２を算出する（図１０Ｃ）。
４−３）缶底側タブの両側２辺の延長線と缶底との交点の２点の中間点と真円中心を結んだ線と垂直線とのなす角α３を算出する（図１０Ｄ）。
４−４）垂直側タブの延長線と缶底側タブの延長線との交点、２点をつなぐ線の延長線と水平線との交点角α４を算出する（図１０Ｅ）。
４−５）垂直側タブの幅Ｗ１を算出する（図１０Ｆ）。
４−６）缶底側タブの幅Ｗ２を算出する（図１０Ｇ）。

ここで、４−５）、４−６）を図補足すると、真円の場合、円周上に同じ長さのタブ１２の幅に相当するマークを置いた場合、Ｘ軸上（Ｈ線）で、マークのエッジ位置を見た場合、幅が異なって見えてくる。その理屈から、幅が分かれば、マークの位置が分かり最終的に角度が分かる。
４−７）垂直側タブと缶底側タブの交点角α５を算出する（（解は２つ）。（図１０Ｈ）
実際には二つの解の平均値を使い、基準ワークで測定した交点角αと比較する事で、マーク位置のズレを算出可能である。
４−８）缶底側タブの先端エッジと水平線との交点角α６を算出する。（図１０Ｉ）
上記した図４ＡのステップＳ１６で保存されたΔαだけ、仮位置決めされているワーク１を回転変位付与機構４を用いて回転変位させることでマークに対するタブの位置ずれが補正される（ステップＳ１７）。

以上のようにしてタブの位置ずれ補正が行われた後に、次のようなタブ検査工程が行われる。ワーク１を、傾動機構９を介してＸ線７ａに対してワーク軸が垂直に交わる位置制御を行う。これにより、補正後のタブの位置がＸ線撮像の真横アングルになる（ステップＳ１８）。

この状態でＸ線撮像を行えば、図６に示すような真横アングルにタブがある位置でワーク１が撮像され、タブが鮮明に見えることができる（ステップＳ１９、Ｓ２０）。この画像に基づき、タブの状態適否が観察され、判定される。
（装置間補正について）
なお、上記のタブ位置ずれ補正、タブ検査の前に行われる装置間補正について図４Ｂにより説明する。

装置間補正は、既述したように、装置によって、マーク検出センサの取り付け角度、X線源−カメラの位置関係に誤差が生じるために行われる。この装置間補正は、位置合わせマークとタブの位置ずれがない（標準回転角α_０）基準ワーク（ダミーを含む）を用いて行う。

基準ワークを保持機構３にセットしワーク押さえを行い、ワーク回転変位付与機構４によりワーク周方向に回転させながらマーク検出センサ５がマークを検出する位置でワークの回転を停止させることで、基準ワークの位置決めが完了する（ステップＳ１０´〜Ｓ１２´）。この位置でＸ線撮像を、既述した位置ずれ検出工程同様に斜めアングルで実行し、且つ上記した図１２Ａ或いは図１２Ｂ同様のマーク・タブ間の位置ずれ量算出、補正を行うことで、装置間補正が行われる（ステップＳ１３´）。完了後、基準ワークは押さえ解除した後、搬送される（ステップＳ１４´、Ｓ１５´）。

上記のようなタブ位置ずれ補正を行うことで、最適なＸ線撮像位置にてタブを撮像し、タブ検査精度を高めることができる。

なお、上記実施例では、検査の前工程では、ワーク１の外周上の任意の位置にマークを付し或いは電池缶に電極材を内装する過程でタブの位置を把握してワーク１の外周上に大よそのタブ位置を示すマークを付しているが、このマーク付与工程でワーク１内のタブ位置を透視してタブ位置に正確なマークを付与することが可能であれば、検査工程でのマークとタブ位置との間の位置ずれ補正を不要にすることができる。

以下に述べる実施例では、マーク付与工程でワーク１内のタブ位置を透視してタブ位置に正確なマークを付与するマーキング方法及び装置に関する。

本実施例に係るマーキング方法及び装置は、既述した実施例同様に、ワークを斜めアングル或いは真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像すれば電池缶内部のタブ一を検出可能という原理を利用するものである。

図１４は、図３の前工程に相当する位置に設けられる装置である。

本実施例では、ワーク１を保持するワーク保持機構３０と、ワーク保持機構３０に保持されたワーク１をワーク周方向に回転変位させるためのワーク回転変位付与機構４００と、ワークの電池缶外周にマークを付すために所定位置に配置されたマーク印刷機構５０と、ワーク１を斜めアングル或いは真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像するＸ線撮像機構（Ｘ線源７０、カメラ６０）と、を有する。

ここで、ワーク保持機構３０、ワーク回転変位機構４００（サーボモータ４０１、回転トルク付与ローラ４０２）は、それぞれ図１に示したワーク保持機構３やワーク回転変位機構４と同様の機構を有する。

マーク印刷機構５０は、例えばインクジェットプリンタにより構成され、予め決められたポジションに固定配置されている。このマーク印刷機構５０の位置は、ワーク１をＸ線撮像したときにその画像中のどの位置にあるか固定されている。

本実施例においては、ワーク１を斜めアングル或いは既述した真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、コントローラ８０は、その斜めアングル撮像或いは９０度アングル撮像の画像処理により電池缶内部のタブ位置を検出する。このタブ位置検出方法は、図１５に示すようにＸ線撮像の画像中に予め定めてあるマーキングポジション５０に対するタブ１２の検出位置の回転角Δαを算出することにより行われる。このタブ位置検出方法は、図１２Ｂで述べた方法同様に行えばよく、図１２の理想の撮像位置Ｅ１に代えて、この位置にマーキングポジション（マーク印刷装置）５０を設定しておけばよい。

このタブ位置検出工程において、Ｘ線撮像によりタブ位置が見つからない場合には、タブ位置が検出されるまで、ワーク１を例えば所定回転角（例えば６０度づつ）回転させる。

コントローラ８０は、タブ位置検出手段のほかに、タブ位置がマーキングポジションに来るように、回転変位付与機構４００を介してワーク１を回転角Δα分だけ正或いは負の方向に回転させるワーク回転変位制御手段として機能する。さらに、コントローラ８は、タブ位置がマーキングポジションに来たとき、すなわち前記回転角Δα分だけワーク１を回転させた後に、インクジェットプリンタ５０のヘッドを駆動して、電池缶外周にマークＭを付すマーク印刷機構制御手段として機能する。

その後にマークを付したワーク１が、図１に示すようなタブ検査工程のワーク保持機構３に搬入される。本実施例では、タブ検査装置については、図示省略してあるが、タブ検査装置では、先に述べた実施例のようなマークとタブ位置との位置ずれ補正は不要となるので、例えば図１で示すようなＸ線源７とカメラ６は、ワーク１を真横アングルでＸ線撮像されるように固定しておき、マークＭを検出した段階でＸ線撮像して、タブの良否を検査すればよい。

本実施例においても、精度の高いタブ検査を行うことができる。

１…筒型電池、２…ワーク検出センサ、３，３０…ワーク保持機構、４，４００…ワーク回転変位付与機構、５…マーク検出センサ、６，６０…Ｘ線撮影カメラ、７，７０…Ｘ線源、８…コントローラ（ワーク回転変位制御手段、画像処理手段、ワーク被撮像位置補正手段、９…ワーク傾動機構（カメラアングル切り替え機構）、５０…マーク印刷機構（インクジェットプリンタ）、８０…コントローラ（ワーク回転変位制御手段、画像処理手段、マーク印刷機構制御手段）。

Claims (7)

1. 電極リード端子となるタブを付けた電極材を電池ケースとなる電池缶に内装する筒型電池の製造工程後の検査工程で、前記筒型電池をＸ線撮像して電池内部のタブの状態良否を検査する筒型電池のタブ検査方法において、
   電池缶外周に付したマークがマーク検出センサで検出される位置にきたときに筒型電池内のタブが真横アングルでＸ線撮像される理想の被撮像位置の前記マーク検出位置に対する回転角を標準回転角α_０（α_０は零を含む）と定めておき、
   前記検査工程に先立って、検査対象の筒型電池の電池缶の外周上の任意の位置にマークを付し或いは前記電極材を前記電池缶に内装する過程で前記タブの位置を把握して前記電池缶の外周上に大よそのタブ位置を示すマークを付し、
   このマークが検出されるポイントで前記筒型電池の周方向の仮位置決めをした後、この筒型電池を斜め或いは前記真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その撮像された画像からタブの像位置を抽出して、検出対象の筒型電池の実マーク位置に対する前記タブの抽出位置の実回転角と前記標準回転角との偏差を算出する画像処理を行い、
   その後に行う前記検査工程で、前記マークにより仮位置決めされた検査対象の前記筒型電池を前記偏差分だけ修正する方向に回転させるタブ位置ずれ補正を行って、この筒型電池のタブを真横アングルでＸ線撮像することを特徴とする筒型電池のタブ検査方法。
2. 検査対象の前記筒型電池を斜め或いは前記真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その撮像された画像からタブの像位置を抽出する前記画像処理は、前記筒型電池のＸ線撮像の画像中に映し出されたタブの縦方向に延びる部分と前記電池缶の底部で横方向に延びる部分との間の折れ曲がり部のエッジを抽出して行う請求項１記載の筒型電池のタブ検査方法。
3. 検査対象の前記筒型電池を斜めアングル或いは前記真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像して、その撮像された画像からタブの像位置を抽出する前記画像処理は、前記筒型電池のＸ線撮像の画像中に映し出されたタブの縦方向に伸びる部分と横方向に伸びる部分の少なくとも一つを抽出して行う請求項１記載の筒型電池のタブ検査方法。
4. 電極リード端子となるタブを付けた電極材を電池ケースとなる電池缶に内装する筒型電池の製造工程後に、前記筒型電池を電池缶外周に付したマークを指標にして位置付けし、前記筒型電池を真横アングルでＸ線撮像して電池内部のタブの状態良否を検査する筒型電池のタブ検査方法において、
   前記検査の前工程で行われる前記マークを施すマーキング工程にて、前記筒型電池を斜めアングル或いは前記真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その斜めアングル撮像或いは９０度アングル撮像の画像処理により電池缶内部のタブ位置を検出して、Ｘ線撮像の画像中に予め定めてあるマーキングポジションに対する前記タブの検出位置の回転角を算出し、
   前記タブ位置が前記マーキングポジションに来るように前記回転角分だけ正或いは負の方向に前記筒型電池を回転させて、前記マークを前記電池缶外周に付すことを特徴とする筒型電池のタブ検査方法。
5. 前記筒型電池を斜めアングル或いは９０度アングルでＸ線撮像してタブの位置を見出す工程は、前記筒型電池を回転させながら行われる請求項４記載の筒型電池のタブ検査方法。
6. 電極リード端子となるタブを付けた電極材が電池缶に内装された筒型電池を検査対象ワークとし、このワークをＸ線カメラにより撮像してその画像から前記タブの状態良否を検査するタブ検査用のＸ線検査装置において、
   前記ワークを保持するワーク保持機構と、
   前記ワーク保持機構に保持された前記ワークをワーク周方向に回転変位させるためのワーク回転変位付与機構と、
   所定の位置に固定配置され、前記ワーク回転変位付与機構と協働して前記ワークに付されているマークを検出するマーク検出センサと、
   前記マークを検出した位置で前記ワーク回転変位付与機構によるワーク回転変位付与動作を停止させてワークの回転を停止させるワーク回転変位制御手段と、
   前記マークを指標にして位置決めされた前記ワークを、真横のカメラアングルでＸ線撮像する機構と、及び斜めカメラアングル或いは前記真横アングルに対して９０度をなすカメラアングルでＸ線撮像する機構と、
   前記斜めカメラアングル或いは前記９０度カメラアングルで撮像されたＸ線画像の中から前記タブを抽出して、前記マークに対する前記タブの抽出位置の実回転角と予め設定した標準の回転角α_０（α_０は零を含む）との偏差から前記マークに対する前記タブの位置ずれの補正量を算出する画像処理手段と、
   前記マークを指標にして仮位置決めされた前記ワークを、真横のカメラアングルでＸ線撮像するに際して、前記タブの位置ずれ補正量だけ前記回転変位付与機構を介して前記ワークを回転させるワーク被撮像位置補正手段と、を備えてなることを特徴とするタブ検査用のＸ線検査装置。
7. 電極リード端子となるタブを付けた電極材が電池缶に内装された筒型電池をワークとし、このワークの電池缶外部に前記タブの目印となるマークを施すマーキング装置において、
   前記ワークを保持するワーク保持機構と、
   前記ワーク保持機構に保持された前記ワークをワーク周方向に回転変位させるためのワーク回転変位付与機構と、
   前記ワークの電池缶外周にマークを付すために所定位置に配置されたマーク印刷機構と、
   前記ワークを斜めアングル或いは真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像する機構と、
   前記ワークを斜めアングル或いは前記真横アングルに対して９０度をなすアングルでＸ線撮像し、その斜めアングル撮像或いは９０度アングル撮像の画像処理により電池缶内部のタブ位置を検出して、Ｘ線撮像の画像中に予め定めてあるマーキングポジションに対する前記タブの検出位置の回転角を算出する画像処理手段と、
   前記タブ位置が前記マーキングポジションに来るように、前記回転変位付与機構を介して前記ワークを前記回転角分だけ正或いは負の方向に回転させる回転制御手段と、
   前記タブ位置が前記マーキングポジションに来たときに前記マーク印刷機構を駆動して前記電池缶外周にマークを付すマーク印刷機構制御手段と、を備えたことを特徴とするタブマーキング装置。

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