JP2013181832A - Device for inspecting edge surface of laminated sheet material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層シート材料の端面を検査する装置に関し、特に二次電池電極用シートを切断した後の切断面を検査する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for inspecting an end face of a laminated sheet material, and more particularly to an apparatus for inspecting a cut surface after cutting a secondary battery electrode sheet.
近年、ノートパソコンや携帯電話、デジタルカメラ等の電子機器の小形化、軽量化、コードレス化に伴い、その駆動電源として小形、軽量でエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な密閉形の二次電池が普及している。また、環境に配慮した自動車の走行用電源として、大型の二次電池も普及しつつある。この二次電池の形状としては、コイン形、筒形、箱形、長円形等の、種々の形状の物がある。 In recent years, as electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and digital cameras have become smaller, lighter, and cordless, the drive power source has become smaller, lighter, has higher energy density, and is a sealed secondary that can be repeatedly charged and discharged. Batteries are prevalent. In addition, a large-sized secondary battery is also becoming popular as a driving power source for automobiles in consideration of the environment. The secondary battery has various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, a box shape, and an oval shape.
さらに、自動車や電車などの車両用の電池として使用する大型電池の場合には、電池の性能や生産性の点から、円筒形の電池に用いられる巻き取り式の構造よりも、正の電極板と負の電極板とを交互に積層する構造の方が適していること、及び、電池が設置されるスペースを効率よく利用する必要性が大きいことから、円筒形よりも角形の電池を用いることが提案されている(例えば、特許文献1)。 Furthermore, in the case of a large battery used as a battery for a vehicle such as an automobile or a train, a positive electrode plate is better than a roll-up structure used for a cylindrical battery in terms of battery performance and productivity. Use a rectangular battery rather than a cylindrical one because the structure in which the negative electrode plate and the negative electrode plate are alternately stacked is more suitable, and the space where the battery is installed is more efficient. Has been proposed (for example, Patent Document 1).
また、積層する構造の二次電池の場合、正極及び負極用の電極となる薄板やシート材は、金属箔の表面及び裏面に活物質と呼ばれるものや炭素材料からなる電極材料(以下、活物質等と呼ぶ)が塗布乾燥(いわゆる、塗工)されており、各電極材は正極と負極とが交互に積層され、それら正極と負極の電極材の間にはセパレータと呼ばれる絶縁性のシート材が挟まれて構成されている。 In addition, in the case of a secondary battery having a laminated structure, a thin plate or sheet material used as an electrode for a positive electrode and a negative electrode is an electrode material (hereinafter referred to as an active material) made of a carbon material or a material called an active material on the front and back surfaces of a metal foil Etc.) are applied and dried (so-called coating), and each electrode material is formed by alternately laminating positive and negative electrodes, and an insulating sheet material called a separator between the positive and negative electrode materials. Is sandwiched between.
上述の積層する構造の場合、前記各電極板は、シート材をカッター等により所定形状の大きさに切断することにより製造される。この切断の際に、電極板の切断端面に、先端が尖った細長いバリが形成される場合がある。そのようなバリは概ね微小であるが、そのようなバリが積層方向において突出するように形成されると、積層されたセパレータを貫通し正極電極材と対向する負極電極材とが電気的に接続されて、電池の短絡不良に繋がる可能性がある。そのため、シート材切断面のバリの有無を検査する必要があり、種々の装置を用いて行われている(例えば、特許文献2)。 In the case of the laminated structure described above, each of the electrode plates is manufactured by cutting a sheet material into a predetermined shape with a cutter or the like. During this cutting, an elongated burr with a sharp tip may be formed on the cut end surface of the electrode plate. Although such burrs are generally minute, if such burrs are formed so as to protrude in the stacking direction, the negative electrode material that penetrates the stacked separator and faces the positive electrode material is electrically connected. This may lead to a short circuit failure of the battery. For this reason, it is necessary to inspect for the presence of burrs on the cut surface of the sheet material, which is performed using various apparatuses (for example, Patent Document 2).
一方、バリ検出を目的としたものではないが、電池の正極板と負極板とセパレータとを積層したものを断面方向から観察して、積層された極板枚数などを検査する装置がある(例えば、特許文献3)。この形態においては、積層された電極板の断面に対し、均等な光が斜めから照射されるように、側方斜め方向から光を照射し、斜め方向から観察して、検査を行っている。 On the other hand, although not intended for detecting burrs, there is an apparatus for inspecting the number of laminated electrode plates by observing a laminate of a positive electrode plate, a negative electrode plate and a separator of a battery from a cross-sectional direction (for example, Patent Document 3). In this embodiment, the cross section of the laminated electrode plate is inspected by irradiating light from the side oblique direction and observing from the oblique direction so that uniform light is emitted obliquely.
上記セパレータを貫通する可能性のあるバリのほとんどは、シート材を切断した際の切断部に存在している。このようなバリは、その先端部分が、活物質等の表層近くまで伸びているが、塗工された活物質等に埋もれていたり、バリ自体が微小である場合が多い。そのため、特許文献2のように機械的接触を必要とする形態の場合、確実な検出ができない。
Most of the burrs that may penetrate the separator are present in the cut portion when the sheet material is cut. Such a burr has a tip portion extending to the surface layer of the active material or the like, but is often buried in a coated active material or the like, or the burr itself is very small. Therefore, in the case of a form requiring mechanical contact as in
一方、特許文献3のような非接触方式の観察を行う場合、図6に示すように、側方斜め方向から照射角度β1で光を照射し、側方斜め方向から観察角度β2で観察する形態では、図7に示すように、照射角度β1や観察角度β2を調節しても、芯材表面や、芯材の両面に積層された表面反射率の低い材料である活物質等と、背景画像との明るさはあまり変化が認められなかった。
また、照明の明るさを変化させると、芯材表面や、芯材の両面に積層された表面反射率の低い材料である活物質等と、背景画像との明るさは全体的に明るくなったり、全体的に暗くなってしまい、コントラストの改善が認められなかった。
そのため、バリの検出精度が向上せず、活物質等に埋もれている微小なバリを検出するのは困難であった。
On the other hand, when performing non-contact type observation as in Patent Document 3, as shown in FIG. 6, a mode in which light is irradiated at an irradiation angle β1 from an oblique side direction and observed at an observation angle β2 from an oblique side direction. Then, as shown in FIG. 7, even if the irradiation angle β1 and the observation angle β2 are adjusted, the surface of the core material, an active material that is a material having a low surface reflectance laminated on both surfaces of the core material, and the background image The brightness did not change much.
Also, if the brightness of the illumination is changed, the brightness of the background image and the active material, which is a material having a low surface reflectance laminated on both surfaces of the core material, and the background image may become brighter overall. Overall, it became dark and no improvement in contrast was observed.
Therefore, the detection accuracy of burrs is not improved, and it is difficult to detect minute burrs buried in the active material.
そこで本発明は、芯材とその両面に積層された表面反射率の低い材料との間にある芯材の微小な突起であっても、高精度で検出して積層シート材料の端面を検査する装置、ひいては、二次電池電極用シート材料の切断面の活物質等の中に埋もれている微小な芯材バリを高精度で検出してを検査する装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention inspects the end face of the laminated sheet material by detecting even the minute protrusions of the core material between the core material and the material having low surface reflectance laminated on both surfaces thereof with high accuracy. It is an object of the present invention to provide an apparatus for detecting a minute core material burr buried in an active material or the like on a cut surface of a sheet material for a secondary battery electrode with high accuracy.
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
芯材の両面に前記芯材よりも表面反射率の低い材料が形成された積層シート材料の端面を検査する装置であって、
前記端面の被観察領域を観察する観察部と、
前記端面の被観察領域に向けて光を照射する光源部と、
前記観察部で観察された前記被観察領域を観察画像として記録する画像記録部と、
前記画像記録部に記録された前記観察画像を読み出して画像処理を行う画像処理部と
を備え、
前記観察部は、
前記シート材料の主面の延長線上であって前記芯材端部の稜線と略直交する方向から前記被観察領域を観察できるように配置されており、
前記光源部は、
前記観察部と前記被観察領域とを結ぶ観察光軸に対して、第1主面側に傾いた第1主面側入射角(α1)をなして、前記光を照射するように配置された第1光源部と、
前記観察部と前記被観察領域とを結ぶ観察光軸に対して、第2主面側に傾いた第2主面側入射角(α2)をなして、前記光を照射するように配置された第2光源部と、
を含んで構成され、
前記画像処理部は、
前記観察画像に基づいて前記積層シート材料の芯材端部の稜線位置を検出する稜線位置検出部と、
前記稜線よりも前記芯材の外側に突出した突起部の先端位置を検出する突起先端位置検出部とを備えている
ことを特徴とする、積層シート材料の端面を検査する装置である。
In order to solve the above problems, the invention described in
An apparatus for inspecting end surfaces of a laminated sheet material in which a material having a lower surface reflectance than the core material is formed on both surfaces of the core material,
An observation unit for observing the observed region of the end face;
A light source unit that irradiates light toward the observation region of the end surface;
An image recording unit for recording the observed region observed by the observation unit as an observation image;
An image processing unit that reads out the observation image recorded in the image recording unit and performs image processing;
The observation unit is
It is arranged so that the observed region can be observed from the direction substantially perpendicular to the ridgeline of the core material end on the extension line of the main surface of the sheet material,
The light source unit is
A first principal surface side incident angle (α1) inclined to the first principal surface side with respect to the observation optical axis connecting the observation part and the observation region is arranged to irradiate the light. A first light source unit;
A second principal surface side incident angle (α2) inclined to the second principal surface side with respect to the observation optical axis connecting the observation part and the observation region is arranged to irradiate the light. A second light source unit;
Comprising
The image processing unit
A ridge line position detection unit that detects a ridge line position of the core material end of the laminated sheet material based on the observation image;
An apparatus for inspecting an end face of a laminated sheet material, comprising: a protrusion tip position detecting portion for detecting a tip position of a protrusion protruding outside the core material from the ridge line.
上記発明にかかる装置を用いるので、
芯材端面の稜線方向に所定の長さを有する照明光が、芯材端面の稜線に対して所定の入射角度(つまり、α1,α2)で照射されるため、芯材の両面にある低反射材料の明るさを変えることなく、芯材端面の稜線から発せられる強い散乱光を観察することができる。そうすることで、従来の技術では認識しづらかった芯材部およびその稜線を安定して認識することができ、その低反射率材料中に埋もれているような、芯材の微小な突起部のコントラストを向上させた状態で、端面を検査することができる。
Since the apparatus according to the above invention is used,
Illumination light having a predetermined length in the ridge line direction of the core material end surface is irradiated at a predetermined incident angle (that is, α1, α2) with respect to the ridge line of the core material end surface, so that low reflection on both surfaces of the core material Without changing the brightness of the material, it is possible to observe strong scattered light emitted from the ridgeline of the end face of the core material. By doing so, it is possible to stably recognize the core material portion and its ridge line, which were difficult to recognize in the conventional technology, and to prevent the minute protrusion portion of the core material that is buried in the low reflectance material. The end face can be inspected with the contrast improved.
請求項2に記載の発明は、
前記画像記録部に記録された観察画像は、当該観察画像の芯材の見かけ厚みが、実際の芯材の厚みよりも厚い状態で観察されて記録されており、
前記画像処理部は、
前記観察画像に基づいて前記積層シート材料の芯材端部の見かけの稜線位置を検出する稜線位置検出部と、
前記芯材端部の見かけの稜線よりも前記芯材の外側に突出した突起部の先端位置を検出する突起先端位置検出部とを備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の、積層シート材料の端面を検査する装置である。
The invention described in
The observation image recorded in the image recording unit is observed and recorded in a state where the apparent thickness of the core material of the observation image is thicker than the actual thickness of the core material,
The image processing unit
A ridge line position detection unit that detects an apparent ridge line position of the core material end of the laminated sheet material based on the observation image;
2. The lamination according to
上記発明にかかる装置を用いれば、
斜光照明の主面側入射角度(つまり、α1,α2)を所定の角度に設定することで、芯材の両面にある低反射材料の明るさを変えることなく、エッジ散乱成分の光が強くなった状態にすることができる。そうすることで、観察の際の芯材の稜線の位置や、芯材の微小な突起部の先端位置を、より検出しやすい状態で観察することができる。
If the device according to the invention is used,
By setting the incident angle on the main surface side of the oblique illumination (that is, α1, α2) to a predetermined angle, the light of the edge scattering component becomes stronger without changing the brightness of the low reflection material on both surfaces of the core material. It can be in the state. By doing so, it is possible to observe the position of the ridgeline of the core material at the time of observation and the tip position of the minute protrusions of the core material in a more easily detectable state.
請求項3に記載の発明は、
前記第1主面側入射角(α1)及び第2主面側入射角(α2)が、
30°〜60°の範囲内である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の、積層シート材料の端面を検査する装置である。
The invention according to claim 3
The first main surface side incident angle (α1) and the second main surface side incident angle (α2) are:
It is in the range of 30 degrees-60 degrees, It is an apparatus which test | inspects the end surface of laminated sheet material of
上記発明にかかる装置を用いれば、
芯材の外側にある低反射率材料からの明るさは変えることなく、芯材端面の稜線から発せられる強い散乱光を観察することができる。そうすることで、認識しづらい芯材部およびその稜線を安定して認識することができ、その低反射率材料中に埋もれているような、芯材の微小な突起部のコントラストを向上させる条件の範囲内で、端面を検査することができる。
If the device according to the invention is used,
Strong scattered light emitted from the ridgeline of the end face of the core material can be observed without changing the brightness from the low reflectance material outside the core material. By doing so, it is possible to stably recognize difficult-to-recognize core parts and their ridgelines, and improve the contrast of minute protrusions of the core material that are buried in the low reflectivity material Within the range, the end face can be inspected.
請求項4に記載の発明は、
第1光源部には、前記第1主面側入射角(α1)を変更する第1入射角度調節機構
が取り付けられており、
第2光源部には、前記第2主面側入射角(α2)を変更する第2入射角度調節機構
が取り付けられている
ことを特徴とする請求項1〜3に記載のいずれかに記載の、積層シート材料の端面を検査する装置である。
The invention according to
A first incident angle adjusting mechanism for changing the first main surface side incident angle (α1) is attached to the first light source unit,
The second light source section is attached with a second incident angle adjusting mechanism for changing the second main surface side incident angle (α2). An apparatus for inspecting an end face of a laminated sheet material.
上記発明にかかる装置を用いれば、
最適条件の異なる複数の検査対象に対して、段取り替えが容易となり、設定条件を迅速に切り替えることができる。
If the device according to the invention is used,
For a plurality of inspection objects having different optimum conditions, the setup can be easily changed, and the setting conditions can be quickly switched.
請求項5に記載の発明は、
前記積層シート材料が、
芯材となる金属箔の両面に活物質又は炭素材料が成膜された二次電池電極用シート材料であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の、積層シート材料の端面を検査する装置である。
The invention described in
The laminated sheet material is
5. The end face of the laminated sheet material according to
上記発明にかかる装置を用いれば、
斜光照明の主面側入射角度(つまり、α1,α2)を所定の角度に設定することで、芯材の外側にある活物質等の明るさを変えることなく、二次電池電極用シート材料の切断面の活物質等の中に埋もれている微小な芯材バリのコントラストを向上させた状態で検出することができる。さらに、斜光照明の主面側入射角度を適宜設定することで、微小な芯材バリのコントラストをより向上させて検出を容易にすることができる。
If the device according to the invention is used,
By setting the incident angle on the main surface side of the oblique illumination (that is, α1, α2) to a predetermined angle, the brightness of the active material etc. outside the core material is not changed, and the sheet material for the secondary battery electrode Detection can be performed in a state in which the contrast of the minute core material burr buried in the active material on the cut surface is improved. Furthermore, by appropriately setting the incident angle on the main surface side of the oblique illumination, the contrast of the minute core material burr can be further improved to facilitate detection.
本発明によれば、従来の技術では検出しづらかった、芯材とその両面に積層された表面反射率の低い材料との間にある芯材の微小な突起を、高精度で検出して検査することができる。また、検査対象物が二次電池電極用シート材料であれば、切断面の活物質等の中に埋もれている微小な芯材バリを高精度で検出して検査することができる。 According to the present invention, it is difficult to detect with the prior art, and the minute protrusions of the core material between the core material and the material with low surface reflectivity laminated on both sides are detected and inspected with high accuracy. can do. Further, if the inspection object is a sheet material for a secondary battery electrode, it is possible to detect and inspect a minute core material burr buried in an active material or the like on a cut surface with high accuracy.
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。以下の説明においては、本発明を具現化する例として、シート材料の1つの辺の端面を観察することに着目して説明を行う。
図1は、本発明を具現化する形態の一例を示す平面図及び側面図であり、図1(a)は本発明を構成する観察部2と、光源部3と、積層シート材料10nを、積層シート材料10nの第1主面10a側から見た平面図であり、図1(b)はそれらを積層シート材料10nの断面方向からみた側面図である。
各図において直交座標系の3軸をX、Y、Zとし、XY平面を水平面、Z方向を鉛直方向とする。特にZ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, as an example of embodying the present invention, the description will be given focusing on observing the end face of one side of the sheet material.
FIG. 1 is a plan view and a side view showing an example of a form embodying the present invention. FIG. 1A shows an
In each figure, the three axes of the orthogonal coordinate system are X, Y, and Z, the XY plane is the horizontal plane, and the Z direction is the vertical direction. In particular, in the Z direction, the direction of the arrow is represented as the top, and the opposite direction is represented as the bottom.
本発明にかかる検査装置1は、観察部2と、光源部3とを含んで構成されている。
観察部2は、撮像カメラ21とレンズ22とを含んで構成されており、観察光軸25を中心として、積層シート材料の端面10eの被観察領域10vを観察できるように構成されている。このとき、図1(a)に示すように平面視した場合、観察光軸25は積層シート材料の端面10eの稜線と略直交する方向と同じである。また、図1(b)に示すように側面から見た場合、撮像カメラ21は、積層シート材料10nの第1主面10a及び第2主面10bの延長線上に配置されている。
An
The
光源部3は、第1光源部3aと、第2光源部3bとを含んで構成されており、第1光源部3aは、筐体31aと、筐体31aに組み込まれた発光部32aと、発光部32aに接続されて発光部32aから照射される光の量を調節するための光量調整ユニット33aとを含んで構成されている。同様に、第2光源部3bは、筐体31bと、筐体31bに組み込まれた発光部32bと、発光部32bに接続されて発光部32bから照射される光の量を調節するための光量調整ユニット33bとを含んで構成されている。
The light source unit 3 includes a first
第1光源部3aの発光部32aは、積層シート材料の端面10eの稜線方向に所定の長さを有している。発光部32aから照射された光は、照射光軸35aを中心として、積層シート材料の端面10eの被観察領域10vに向けて、第1主面10a側から照射される。このとき、発光部32aから照射された光の照射光軸35aは、図1(a)に示すように平面視した場合は、被観察領域に対する垂線15v及び観察光軸25と同じ方向である。一方、図1(b)に示すように側面から見た場合、発光部32aから照射された光の照射光軸35aは、第1主面10a側から被観察領域に対する垂線15vに対して、入射角度α1をなしている。
The
同様に、第2光源部3bの発光部32bは、積層シート材料の端面10eの稜線方向に所定の長さを有しており、発光部32bから照射された光は、照射光軸35bを中心として、積層シート材料の端面10eの被観察領域10vに向けて、第2主面10b側から照射される。このとき、発光部32bから照射された光の照射光軸35bは、図1(a)に示すように平面視した場合は、被観察領域に対する垂線15v及び観察光軸25と同じ方向である。一方、図1(b)に示すように側面から見た場合、発光部32bから照射された光の照射光軸35bは、第2主面10b側から被観察領域に対する垂線15vに対して、入射角度α2をなしている。
Similarly, the
各構成部品は、積層シート材料の端面10eに対して図1(a)、図1(b)に図示するような位置に配置されるように、不図示のフレームや固定ブラケットなどを介して取り付けられている。また、積層シート材料の端面10eは、第1主面10a及び第2主面10bに対して、垂直である場合のみならず、うねりや垂れを伴う場合もあるので、撮像カメラ21及びレンズ22は、被観察領域10v内がピントの合う状態となるようにしておく。
Each component is attached via a frame or a fixing bracket (not shown) so as to be arranged at a position as shown in FIGS. 1A and 1B with respect to the
つまり、積層シート材料の端面10eの被観察領域10vと垂直な方向に垂線15vを規定すると、図1(a)に示すように平面視した場合にも、図1(b)に示すように側面から見た場合にも、被観察領域に対する垂線15vと観察光軸25とが同じになるように配置しておく。
That is, when the perpendicular 15v is defined in a direction perpendicular to the
本発明にかかる検査装置1は、さらに画像記録部4、画像処理部5とを含んで構成されている。
図2は、本発明を具現化する形態の一例を示すシステム構成図である。
The
FIG. 2 is a system configuration diagram showing an example of a form embodying the present invention.
光源部3の光量調整ユニット33aと光量調整ユニット33bは、後述の制御ユニット95と接続して用いても良いし、制御ユニット95と接続せずに単独で用いても良い。
画像記録部4は、撮像カメラ21と接続されており、観察部2で観察された被観察領域を観察画像として記録するものである。画像処理部5は、画像記録部4と接続されており、画像記録部4に記録された観察画像を読み出して画像処理を行うものである。
具体的には、画像記録部4と画像処理部5は、一般に入手可能な画像処理ユニット96の画像入力機能及び画像処理機能を用いて具現化することができる。
The light
The
Specifically, the
さらに画像処理部5には、稜線位置検出部51と、突起先端位置検出部52とが備えられている。稜線位置検出部51は、観察画像に基づいて積層シート材料の芯材端部の稜線位置を検出するものである。突起先端位置検出部52は、稜線よりも芯材の外側に突出した突起部の先端位置を検出するものである。具体的には、稜線位置検出部51と突起先端位置検出部52とは、画像処理部5における、画像処理プログラムの処理ブロックで構成されており、画像処理ユニット96の画像処理機能を用いて具現化することができる。
Further, the
例えば、記録された観察画像に対して2段階2値化処理を行い、白色、灰色、黒色の画像が取得されるような前処理を行うように処理ブロックがプログラミングされている。そうすることで、明画像として観察された芯材端面や、芯材突起部は白色、活物質等の芯材よりも表面反射率の低い材料が形成された部分は灰色、それ以外の背景部分は黒色の画像として取得される。 For example, the processing block is programmed to perform a two-stage binarization process on the recorded observation image and to perform a pre-process such that white, gray, and black images are acquired. By doing so, the core material end face observed as a bright image, the core material projections are white, the part where the material having a lower surface reflectance than the core material such as the active material is gray, the other background part Is acquired as a black image.
[本発明による検査]
図3は、本発明を具現化する形態で観察された画像の一例を示すイメージ図である。積層シート材料の端面10eの被観察領域10vが、撮像カメラ21で観察され、画像記録部4に記録された観察画像のイメージを示している。図3に示すイメージ図には、シート材料10nを構成する芯材10cと、第1主面10a側及び第2主面10b側に形成された低反射率の材料の層10dと、芯材10cと低反射率の材料の層10dとの境界を示す稜線10fと、背景10gが含まれている。稜線10fは、芯材10cの第1主面10a側及び第2主面10b側にそれぞれあり、それら稜線10f間の距離が、芯材10cの厚みt1として観察されている。
[Inspection according to the present invention]
FIG. 3 is an image diagram showing an example of an image observed in a form embodying the present invention. The observed
また、図3に示すイメージ図には、芯材10cから伸びた大きなバリB1と、小さなバリB2が含まれている。この大きなバリB1は、第一主面10a側に伸びており、その先端が第一主面10a側に形成された低反射率の材料の層10dよりも外側(図では上)に突き出ている状態で観察されている。また、小さなバリB2は、第一主面10a側に伸びているが、第一主面10a側に形成された低反射率の材料の層10dの中に埋もれている状態で観察されている。このバリB1およびB2を安定して認識するためには、稜線10fを安定して認識することが重要である。
Further, the image diagram shown in FIG. 3 includes a large burr B1 extending from the
なお、画像処理部5では、読み出した観察画像に基づいて、芯材10c及びバリB1,B2は、明るい灰色の画像として、芯材10cの第一主面10a及び第二主面10b側に形成された低反射率の材料の層10dは、それぞれ暗い灰色の画像として、背景部分10gは、黒色の画像として認識される。
In the
そして、稜線位置検出部51では、前記読み出した観察画像の明るい灰色と、暗い灰色との境界部分の位置を検出し、y方向に平均化処理や多点フィッティング処理をするなどして、連続した稜線10fの位置が検出される。
Then, the ridge line
さらに、突起先端位置検出部52では、前記稜線10fよりも外側(芯材10cに対して第一主面10a側及び第二主面10b側)にある、明るい灰色部分と、暗い灰色部分或いは黒色部分との境界位置を検出したり、芯材部分を矩形フィッティングしたものを正常な芯材部分と判断し、それとの差分処理をするなどして、バリB1,B2の先端位置を検出する。
この様にすることで、前記稜線10fよりも芯材10cの外側に突出した突起部の先端位置を検出することができる。
Further, in the protrusion tip
By doing in this way, the front-end | tip position of the projection part which protruded on the outer side of the
[バリエーション]
本発明を適応するにあたっては、第1主面側入射角α1や第2主面側入射角α2を適宜調節し、芯材10cの見かけ上の厚みt2が、本来の厚みt1よりも厚くなるように観察されることが好ましい。これは、単に照明の明るさを明るくするのではなく、前記角度α1,α2を調節して、芯材10cの稜線10fで反射される(いわゆる、エッジ散乱成分の)光が強くなった状態とすることで具現化できる。そうすることで、前記稜線10fには、ハレーションに似た現象が生じ、バリも検出しやすくなる。丁度、画像処理でいうところの膨張処理を施したような観察画像を取得することができる。
[variation]
In applying the present invention, the first main surface side incident angle α1 and the second main surface side incident angle α2 are appropriately adjusted so that the apparent thickness t2 of the
図4は、本発明を具現化する別の形態で観察された画像の一例を示すイメージ図である。積層シート材料の端面10eの被観察領域10vが、撮像カメラ21で観察され、芯材10cの見かけ上の厚みt2が、本来の厚みt1よりも厚くなるように観察されている状態の画像イメージを示している。図4に示すイメージ図には、シート材料10nを構成する芯材10cと、第1主面10a側及び第2主面10b側に形成された低反射率の材料の層10dと、芯材10cと低反射率の材料の層10dとの見かけの境界を示す稜線10hと、背景10gが含まれている。見かけの稜線10hは、コントラストが高く、より安定して認識することが可能で、芯材10cの第1主面10a側及び第2主面10b側にそれぞれあり、それら見かけの稜線10h間の距離が、芯材10cのみかけの厚みt2として観察されている。
FIG. 4 is an image diagram showing an example of an image observed in another form embodying the present invention. An observed
また、図4に示すイメージ図には、芯材10cから伸びた大きなバリB1’と、小さなバリB2’が含まれている。この大きなバリB1’は、第一主面10a側に伸びており、その先端が第一主面10a側に形成された低反射率の材料の層10dよりも外側(図では上)に突き出ている状態で観察されている。また、小さなバリB2’は、第一主面10a側に伸びているが、第一主面10a側に形成された低反射率の材料の層10dの中に埋もれている状態で観察されている。いずれのバリB1’,B2’も、図3で示したバリB1,B2よりも明るく、大きい状態で観察されている。
Further, the image diagram shown in FIG. 4 includes a large burr B1 'extending from the
なお、画像処理部5では、読み出した観察画像に基づいて、芯材10c及びバリB1’,B2’は、白色の画像として、芯材10cの第一主面10a及び第二主面10b側に形成された低反射率の材料の層10dは、それぞれ灰色の画像として、背景部分10gは、黒色の画像として認識される。
In the
そして、稜線位置検出部51では、前記読み出した観察画像の白色と、灰色との境界部分の位置を検出し、y方向に平均化処理や多点フィッティング処理をするなどして、連続した見かけの稜線10hの位置が検出される。
Then, the ridge line
さらに、突起先端位置検出部52では、前記見かけの稜線10hよりも外側(芯材10cに対して第一主面10a側及び第二主面10b側)にある、白色と、灰色部分或いは黒色部分との境界位置を検出したり、芯材部分を矩形フィッティングしたものを正常な芯材部分と判断し、それとの差分処理をするなどして、バリB1’,B2’の先端位置を検出する。
この様にすることで、前記見かけの稜線10hよりも芯材10cの外側に突出した突起部の先端位置を検出することができる。
Further, in the protrusion tip
By doing in this way, the front-end | tip position of the projection part which protruded on the outer side of the
さらに、活物質と背景との境界位置を認識することで、活物質のバリや欠けを検出することも可能である。活物質のバリや欠けは芯材のバリのように発火につながる欠陥としての注目度は低いが、活物質がはがれてコンタミになったり、塗工プロセスの不良を発見するためにも重要である。 Furthermore, it is possible to detect burrs and chips of the active material by recognizing the boundary position between the active material and the background. Active material burrs and chips are less noticeable as defects that lead to ignition like burrs in core material, but are also important for detecting active material peeling and contamination and poor coating processes. .
[照明の角度]
本発明を適用させて、積層シート材料の端面を観察すると、照明の入射角度が変わると、芯材の見かけ厚さが変化し、それとととに芯材10c、及びバリB1,B2などの突起部の明るさが変化する。
[Lighting angle]
When the end face of the laminated sheet material is observed by applying the present invention, the apparent thickness of the core material changes when the illumination incident angle changes, and the
図5は、本発明を具現化する別の形態における照明入射角度と、各部の撮像画素輝度値並びに芯材の見かけ厚さ倍率との関係を示すグラフである。
図5では、二次電池電極用シート材料の端面を観察したときの、照明の入射角度α1,α2を横軸とし、照明の入射角度α1,α2を変化させたときの、芯材、活物質表面、背景の各部を撮像して得られた画素輝度値を第1縦軸(左側)、芯材の見かけ厚さ倍率を第2縦軸(右側)として示すグラフでる。なお、ここで言う芯材の見かけ厚さ倍率とは、芯材の本来の厚さt1に対する見かけ厚さt2であり、t2/t1(倍)で表している。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the illumination incident angle, the imaging pixel luminance value of each part, and the apparent thickness magnification of the core in another embodiment embodying the present invention.
In FIG. 5, the core material and the active material when the illumination incident angles α1 and α2 are changed while the illumination incident angles α1 and α2 are taken along the horizontal axis when the end face of the secondary battery electrode sheet material is observed. It is a graph which shows the pixel luminance value obtained by imaging each part of the surface and the background as the 1st vertical axis (left side) and the apparent thickness magnification of the core material as the 2nd vertical axis (right side). The apparent thickness magnification of the core material referred to here is an apparent thickness t2 with respect to the original thickness t1 of the core material, and is expressed by t2 / t1 (times).
具体的には、照明からの照射光軸35a,35bを、観察光軸25に対して各主面方向に傾け、入射角度α1,α2をそれぞれ15度、30度、45度、60度と変化させた場合について、得られたデータがプロットされている。
More specifically, the
入射角度α1,α2を変えた場合、背景10gの明るさに変化は無く、低反射率の材料である活物質表面の明るさは若干明るくなる程度で大きな変化は認められなかった。一方、芯材表面の明るさは、入射角度α1,α2が大きくなるのに比例して明るくなった。これは、入射角度α1,α2が大きくなるにつれて、芯材端部の稜線10fからの散乱光の強度が、大きくなるためである。
そして、芯材表面の明るさが明るくなることで、見かけの稜線10hが、本来の稜線10fよりも芯材の外側に位置するように見える。その結果、芯材の見かけの厚さt2が、実際の芯材の厚みt1よりも厚く見えるようになる。
When the incident angles α1 and α2 were changed, there was no change in the brightness of the
And by the brightness of the core material surface becoming bright, it appears that the apparent ridge line 10h is located outside the core material than the
芯材の見かけの厚さt2が、実際の芯材の厚みt1よりも厚く見える状態では、芯材バリも相対的に明るく撮像される。そのため、低反射率の材料である活物質等の中に潜む微小な芯材バリは、入射角度α1,α2を大きくすることで、検出しやすくなる。
一方、入射角度α1,α2を大きくすると、芯材の見かけの厚さが増えるため、検出したいバリの高さよりも外側になってしまい、その内側にある微小なバリの検出ができなくなる。
In the state where the apparent thickness t2 of the core material appears thicker than the actual thickness t1 of the core material, the core material burr is imaged relatively brightly. Therefore, a minute core material burr hidden in an active material or the like, which is a low-reflectance material, can be easily detected by increasing the incident angles α1 and α2.
On the other hand, when the incident angles α1 and α2 are increased, the apparent thickness of the core material increases, so that it becomes outside the height of the burr to be detected, and it becomes impossible to detect the minute burr inside.
一般的には、実際の芯材の厚みt1に対して、その厚みの半分(つまり、t1/2)の高さのバリの検出が求められる。これは、芯材の両面に塗工された活物質等中に潜むバリが、後に表面に表れ、セパレータを突き破り、ショートを引き起こす原因となりうるかあらである。そのため、見かけ上の芯材の太さが第1主面側にt1/2、第二主面側にt1/2以下となるように(つまり、見かけ上の芯材の厚みt2が、実際の厚みt1の2倍以下となるように)、照明の入射角度α1,α2を設定しておくことがより好ましい。 In general, it is required to detect a burr whose height is half the thickness (that is, t1 / 2) of the actual thickness t1 of the core material. This is because the burrs hidden in the active material or the like coated on both surfaces of the core material may appear on the surface later, break through the separator, and cause a short circuit. Therefore, the apparent thickness of the core material is t1 / 2 on the first main surface side and t1 / 2 or less on the second main surface side (that is, the apparent thickness t2 of the core material is actual It is more preferable to set the incident angles α1 and α2 of the illumination so that the thickness is equal to or less than twice the thickness t1.
このような条件は、照明の角度が60度以下の場合に具現化される。逆に、照明の入射角度α1,α2が60度を超えると、見つけたい大きさのバリが見つからないという状態になってしまう。つまり、照明の入射角度α1,α2は、60度以下が好ましいと言える。 Such a condition is realized when the illumination angle is 60 degrees or less. On the contrary, if the illumination incident angles α1 and α2 exceed 60 degrees, a burr having a size desired to be found cannot be found. That is, it can be said that the illumination incident angles α1 and α2 are preferably 60 degrees or less.
[照明角度調整]
光源部3の筐体31a,31bは、照射光軸35a,35bが被観察領域10vに対して所定の入射角度α1,α2となるように固定されている形態や、手作業によって別の角度に設定できるような形態が例示できる。
図2を用いて説明すれば、検査装置1は、第1光源部3aの筐体31aを第1の入射角度調整機構61aに取り付け、第2光源部3bの筐体31bを第2の入射角度調整機構61bに取り付けておき、第1の入射角度調整機構61a及び第2の入射角度調整機構61bを制御ユニット95と接続しても良い。
制御ユニット95は、市販のプログラマブルコントロールユニットを用いて構成することができ、第1の入射角度調整機構61a及び第2の入射角度調整機構61bに対して所定の設定値をデータ伝送したり、所定の角度になるように所定のパルス信号を送信するように構成されている。そのため、照明の筐体31a,31bの角度が適宜調節される。また、検査対象が多数あり、それらを検査するための最適条件が異なる場合、それぞれの検査対象に対する最適条件を予めメモリーなどに登録しておき、適宜読み出して、最適条件である入射角度α1,α2に設定変更するように構成しておく。
前述の光量調整ユニット33a,33bは、制御ユニット95と接続して用いることが好ましい。制御ユニット95は、光量調整ユニット33a,33bに対し、明るさ調整のための制御信号を出力するように構成されている。光量調整ユニット33a,33bに対する明るさ設定値も、前記照明の角度と同様に検査対象が多数あり、それらを検査するための最適条件が異なる場合、それぞれの検査対象に対する最適条件を予めメモリーなどに登録しておき、適宜読み出して、最適条件である明るさ設定値に変更するように構成しておく。
[Lighting angle adjustment]
The
If it demonstrates using FIG. 2, the
The
The light
[連続検査]
検査装置1は、積層シート材料の端面10eの所定部位を被観察領域10vとして観察できるように構成されていれば良く、被観察領域10vと撮像カメラ21とが相対移動しない形態でも本発明を適用させることができる。一方、被観察領域10vと撮像カメラ21とを相対移動させて、相対移動中に光源部3をストロボ発光させながら連続撮像を行う形態にも本発明を適用させることができる。このような相対移動中に連続撮像を行う形態の場合、観察部2と光源部3に対して積層シート材料10nを相対移動させる移動手段8を用い、制御ユニット95と移動手段8とを接続し、制御ユニット95の指令に基づいて相対移動させるようにしても良い。移動手段8としては、グリップフィーダと呼ばれるものや、複数の回転ローラで構成された、シート材搬送ユニットを用いて構成することができる。そうすれば、所定の長さを有する積層シート材料10nを所定の方向に移動させ、その端面を連続的に検査することができる。
[Continuous inspection]
The
[適用範囲]
上述の説明では、主として二次電池用電極シート材料の切断面を観察し、活物質等の中に潜む微小な芯材バリを検出する形態について説明した。しかし、本発明はこれに限定されることなく、積層体の各層を安定して認識し、あるいはその稜線を安定して認識することで、欠陥を検出したり、寸法を測定するような様々な形態についても適用することができる。
[Scope of application]
In the above description, a mode has been described in which the cut surface of the electrode sheet material for the secondary battery is mainly observed to detect a minute core material burr hidden in the active material or the like. However, the present invention is not limited to this, and various layers such as detecting a defect or measuring a dimension by stably recognizing each layer of the laminated body or stably recognizing its ridgeline. The form can also be applied.
1 検査装置
2 観察部
3 光源部
3a 第1光源部
3b 第2光源部
3z 従来の光源部
4 画像記録部
5 画像処理部
6 入射角度調整機構
8 移動手段
9 制御部
10a 第1主面
10b 第2主面
10c 芯材
10d 表面反射率の低い材料の層
10e 積層シート材料の端面
10f 稜線
10h 見かけの稜線
10n 積層シート材料
10v 被観察領域
15v 被観察領域に対する垂線
21 撮像カメラ
22 レンズ
25 観察光軸
25z 従来の観察光軸
31a 筐体
32a 発光部
33a 光量調整ユニット
35a 照射光軸
31b 筐体
32b 発光部
33b 光量調整ユニット
35b 照射光軸
31z 筐体
32z 発光部
35z 従来の照射光軸
51 稜線位置検出部
52 突起先端位置検出部
61a 第1の入射角度調整機構
61b 第2の入射角度調整機構
90 制御用コンピュータ
91 情報入力手段
92 情報出力手段
93 発報手段
94 情報記録手段
95 制御ユニット
96 画像処理ユニット
B1 大きなバリ
B2 小さなバリ
t1 芯材の厚み
t2 見かけ上の芯材の厚み
α1 第1主面入射角度
α2 第2主面入射角度
βz 側方照射角度
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記端面の被観察領域を観察する観察部と、
前記端面の被観察領域に向けて光を照射する光源部と、
前記観察部で観察された前記被観察領域を観察画像として記録する画像記録部と、
前記画像記録部に記録された前記観察画像を読み出して画像処理を行う画像処理部と
を備え、
前記観察部は、
前記シート材料の主面の延長線上であって前記芯材端部の稜線と略直交する方向から前記被観察領域を観察できるように配置されており、
前記光源部は、
前記観察部と前記被観察領域とを結ぶ観察光軸に対して、第1主面側に傾いた第1主面側入射角(α1)をなして、前記光を照射するように配置された第1光源部と、
前記観察部と前記被観察領域とを結ぶ観察光軸に対して、第2主面側に傾いた第2主面側入射角(α2)をなして、前記光を照射するように配置された第2光源部と、
を含んで構成され、
前記画像処理部は、
前記観察画像に基づいて前記積層シート材料の芯材端部の稜線位置を検出する稜線位置検出部と、
前記稜線よりも前記芯材の外側に突出した突起部の先端位置を検出する突起先端位置検出部とを備えている
ことを特徴とする、積層シート材料の端面を検査する装置。 An apparatus for inspecting end surfaces of a laminated sheet material in which a material having a lower surface reflectance than the core material is formed on both surfaces of the core material,
An observation unit for observing the observed region of the end face;
A light source unit that irradiates light toward the observation region of the end surface;
An image recording unit for recording the observed region observed by the observation unit as an observation image;
An image processing unit that reads out the observation image recorded in the image recording unit and performs image processing;
The observation unit is
It is arranged so that the observed region can be observed from the direction substantially perpendicular to the ridgeline of the core material end on the extension line of the main surface of the sheet material,
The light source unit is
A first principal surface side incident angle (α1) inclined to the first principal surface side with respect to the observation optical axis connecting the observation part and the observation region is arranged to irradiate the light. A first light source unit;
A second principal surface side incident angle (α2) inclined to the second principal surface side with respect to the observation optical axis connecting the observation part and the observation region is arranged to irradiate the light. A second light source unit;
Comprising
The image processing unit
A ridge line position detection unit that detects a ridge line position of the core material end of the laminated sheet material based on the observation image;
An apparatus for inspecting an end face of a laminated sheet material, comprising: a protrusion tip position detecting unit that detects a tip position of a protrusion protruding outside the core material from the ridge line.
前記画像処理部は、
前記観察画像に基づいて前記積層シート材料の芯材端部の見かけの稜線位置を検出する稜線位置検出部と、
前記芯材端部の見かけの稜線よりも前記芯材の外側に突出した突起部の先端位置を検出する突起先端位置検出部とを備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の、積層シート材料の端面を検査する装置。 The observation image recorded in the image recording unit is observed and recorded in a state where the apparent thickness of the core material of the observation image is thicker than the actual thickness of the core material,
The image processing unit
A ridge line position detection unit that detects an apparent ridge line position of the core material end of the laminated sheet material based on the observation image;
2. The lamination according to claim 1, further comprising: a protrusion tip position detection unit that detects a tip position of a protrusion protruding outward from the apparent ridge line of the core member end. A device that inspects the end face of sheet material.
30°〜60°の範囲内である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の、積層シート材料の端面を検査する装置。 The first main surface side incident angle (α1) and the second main surface side incident angle (α2) are:
The apparatus for inspecting an end face of a laminated sheet material according to claim 1 or 2, wherein the apparatus is within a range of 30 ° to 60 °.
が取り付けられており、
第2光源部には、前記第2主面側入射角(α2)を変更する第2入射角度調節機構
が取り付けられている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の、積層シート材料の端面を検査する装置。 A first incident angle adjusting mechanism for changing the first main surface side incident angle (α1) is attached to the first light source unit,
The laminated structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a second incident angle adjusting mechanism for changing the second main surface side incident angle (α2) is attached to the second light source unit. A device that inspects the end face of sheet material.
芯材となる金属箔の両面に活物質又は炭素材料が成膜された二次電池電極用シート材料であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の、積層シート材料の端面を検査する装置。 The laminated sheet material is
5. The end face of the laminated sheet material according to claim 1, which is a sheet material for a secondary battery electrode in which an active material or a carbon material is formed on both surfaces of a metal foil serving as a core material. Inspecting equipment.
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