KR101554229B1 - 릴 패키지 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 릴 패키지 검사장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전지분리막, 광폭의 필름, 비닐 또는 종이를 포함하는 검사대상물이 릴에 감긴 형태의 릴 패키지의 결함 검사를 위한 릴 패키지 검사장치는, 릴 패키지가 적재된 릴 패키지 적재유닛과; 상기 릴 패키지의 상부측 및 하부측에서, 상기 검사대상물의 표면을 스캔하여 상기 릴 패키지에 감긴 검사대상물의 결함여부를 측정하는 센싱유닛과; 상기 검사대상물의 측정을 위해 상기 센싱유닛을 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키기 위한 이동유닛과; 상기 센싱유닛 및 상기 이동유닛의 동작을 제어하고, 상기 센싱유닛을 통해 센싱된 측정값들을 연산하여 불량여부를 판정하는 제어유닛을 구비한다.

Description

릴 패키지 검사장치{Reel unit inspection apparatus}

본 발명은 릴 검사장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전지분리막, 광폭의 필름, 비닐, 종이 등이 용도에 맞게 슬릿팅되어 릴(REEL)에 와인딩된 릴 패키지 등의 검사대상물의 감긴 상태와 감긴 량을 검사하여 결함이나 불량여부를 판단하는 릴패키지 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 제조된 전지분리막의 품질 관리는 배터리 제조 공정에서 점차 중요해지고 있으며, 또한 고가 기능성 필름형으로 릴(REEL)패키지 단위로 납품출하하게 되는데 이러한 릴 패키지의 감긴 대상물의 부족량 납품문제와 과다 납품을 방지하기 위해 전지분리막 릴 패키지들은 유통 및 수출되기 전에 엄격한 품질 관리 및 분석이 요구된다.

전지분리막 릴패키지 표면의 감긴 상태나 가장자리 외형의 상태를 측정검사하여 개별 패키지단위의 감긴상태의 결함 검사를 통해, 제조사는 릴 패키지를 유통 및 수출하기 전에 이러한 결함의 원인인 감긴량이 부족하거나 과다량, ??김 등의 불량원인을 제거하거나 수정할 수 있다.

전지분리막 릴패키지의 품질 및 정확한 측정데이터(폭, 길이 등)에 대한 중요성 및 요구가 증가함에 따라 전지분리막 릴 패키지의 표면 및 외형 품질 검사(찢김, 접힘, BURR 등)는 기준길이 부족문제와 같이 고객의 주요 클레임요소로 릴 패키지의 전체 제조 공정에서 점점 중요한 요소가 되고 있다.

그러나 종래의 릴 패키지 검사는 주로 작업자에 의해 육안으로 불량여부를 판단하는 등 육안으로 품질검사가 진행됨에 따라 검사가 부정확하고 미세한 차이가 있는 불량의 경우에는 제대로 검사가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 릴 패키지 검사장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 릴 패키지의 감긴 량, 감긴상태, 불량상태 등을 정확하게 자동으로 검사할 수 있는 릴 패키지 검사장치를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 전지분리막, 광폭의 필름, 비닐 또는 종이를 포함하는 검사대상물이 릴에 감긴 형태의 릴 패키지의 결함 검사를 위한 릴 패키지 검사장치는, 릴 패키지가 적재된 릴 패키지 적재유닛과; 상기 릴 패키지의 상부측 및 하부측에서, 상기 검사대상물의 표면을 스캔하여 상기 릴 패키지에 감긴 검사대상물의 결함여부를 측정하는 센싱유닛과; 상기 검사대상물의 측정을 위해 상기 센싱유닛을 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키기 위한 이동유닛과; 상기 센싱유닛 및 상기 이동유닛의 동작을 제어하고, 상기 센싱유닛을 통해 센싱된 측정값들을 연산하여 불량여부를 판정하는 제어유닛을 구비하되, 상기 제어유닛은 상기 센싱유닛을 통해 측정된 상기 검사대상물의 표면과의 거리값을 이용하여, 상기 검사대상물의 감긴 양의 불량여부, 상기 검사대상물의 표면불량여부, 상기 검사대상물의 폭 불량여부, 상기 검사대상물의 폭방향 양 가장자리 부분의 불량여부 중에서 적어도 하나를 판단한다.

상기 센싱유닛은 검사대상물 표면과의 거리측정을 위한 복수의 레이저 센서들을 구비하고, 상기 이동유닛은 X축 이동로봇, Y축 이동로봇, Z축 이동로봇을 구비할 수 있다.

상기 검사대상물의 감긴 양의 불량여부는, 상기 센싱유닛을 통해 측정된 상기 검사대상물 표면과의 거리값을 기준거리값과 비교함에 의해 판단되고, 상기 검사대상물의 폭 불량여부는, 상기 검사대상물의 폭방향 일측 가장자리 부분의 위치값과 타측 가장자리 부분의 위치값의 차이값을 기준값과 비교함에 의해 판단되고, 상기 검사대상물의 표면불량여부는 상기 검사대상물의 전체구간 스캔값들의 최대값과 최소값의 차이값을 기준값과 비교함에 의해 판단되고, 상기 검사대상물의 폭방향 양 가장자리 부분의 불량여부는 양 가장자리 부분 각각의 일정구간에서의 스캔값들의 최대값과 최소값의 차이값을 기준값과 비교함에 의해 판단될 수 있다.

본 발명에 따르면, 릴패키지의 검사대상물에 대한 표면 스캐닝을 통해 거리값을 측정하여 검사대상물의 좌우 가장자리의 커팅상태와 제품의 감긴 양, 표면불량여부, 폭 불량 여부 등을 자동으로 측정가능하므로, 불량을 줄이고 릴 패키지의 제조비용을 줄일 수 있으며 릴 패키지 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴 패키지 검사장치의 외형도이고,
도 2는 도 1의 릴 패키지 검사장치의 내부구성 개략도이고,
도 3은 도 2에서 센싱유닛 부분을 확대하여 나타낸 개략도이고,
도 4는 도 3의 센싱유닛을 이용해서 릴 패키지 검사를 수행하는 과정을 도시한 개략도이고,
도 5는 검사대상물의 정상상태와 폭불량상태, 요철불량상태, 에지부분(좌,우측)의 불량상태를 도시한 것이고,
도 6은 검사대상물의 폭 불량여부 검사과정을 도시한 것이고,
도 7은 검사대상물의 표면불량여부 검사과정을 도시한 것이고,
도 8은 검사대상물의 에지부분의 불량여부 검사과정을 도시한 것이고,
도 9는 도 6의 측정값을 나타낸 그래프이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴 패키지 검사장치(100)의 외형도이고, 도 2는 도 1의 릴 패키지 검사장치(100)의 내부구성 개략도이고, 도 3은 도 2에서 센싱유닛 부분을 확대하여 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3의 센싱유닛을 이용해서 릴 패키지 검사를 수행하는 과정을 도시한 개략도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴 패키지 검사장치(100)는 케이스(190) 내에 릴 패키지 적재유닛(150), 센싱유닛(120), 이동유닛(140), 제어유닛(110)을 구비한다.

본 발명에서 릴 패키지(200)는 전지분리막, 광폭의 필름, 비닐 또는 종이를 포함하는 검사대상물(210)이 릴(reel)(250)에 감긴 형태로 구비된다.

상기 릴 패키지 적재유닛(150)은 상기 릴패키지(200)를 적재하는 대차로서, 릴 패키지(200)를 1열단위 또는 동시에 2열,4열, 6열 등으로 적재하게 된다.

상기 릴 패키지 적재유닛(150)은 상기 릴패키지(200)를 회전시키기 위한 회전유닛을 구비할 수 있다. 이에 따라, 일 표면에 대한 검사가 완료되면 상기 릴 패키지(200)를 회전시켜 다른 표면에 대한 검사가 수행되도록 할 수 있다.

상기 센싱유닛(120)은 상기 릴 패키지(200)의 상부측 및 하부측에서, 상기 검사대상물(210)의 표면을 스캔하여 검사대상물(210)의 결함여부를 측정하여 상기 제어유닛(110)에 제공하게 된다.

상기 센싱유닛(120)은 상기 이동유닛(140)을 구성하는 Y축 이동로봇(140a)에 장착된 고정대(130c), 상기 고정대(130c)에서 X축방향으로 연장돌출된 제1장착대(130a), 상기 고정대(130c)에서 하부방향(Y축 (-)방향)으로 일정길이 연장된 상태에서 X축방향으로 절곡되어 연장되며 상기 제1장착대(130a)와 평행하게 구비되는 제2장착대(130b)를 구비한다. 또한 상기 제1장착대(130a)의 단부에 장착된 제1레이저센서(120a), 상기 제2장착대(130b)의 단부에 장착된 제2레이저 센서(120b)를 구비한다.

상기 제1레이저센서(120a) 및 상기 제2레이저센서(120b)는 상기 검사대상물(210)의 상측 및 하측의 표면을 측정하기 위한 것이다. 이를 위해 상기 제1장착대(130a)와 상기 제2장착대(130b) 사이에는 상기 릴패키지(200)가 위치될 수 있도록 상기 제1장착대(130a)와 상기 제2장착대(130b)는 충분한 이격거리를 가져야 한다.

이에 따라 상기 제1레이저센서(120a) 및 상기 제2레이저센서(120b) 사이에 검사대상물(210)이 위치되어 센싱을 할 수 있다.

상기 제1레이저센서(120a) 및 상기 제2레이저센서(120b)는 검사대상물(210)과의 거리측정을 통해 상기 검사대상물(210)의 결함여부를 측정하기 위한 것으로, 일반적인 레이저 변위측정센서 또는 일반적인 거리측정센서가 이용될 수 있다.

상기 이동유닛(140)은 상기 검사대상물(210)의 측정을 위해 상기 센싱유닛(120)을 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키기 위한 것이다.

이를 위해 상기 이동유닛(140)은 X축 이동로봇(액추에이터)(140b), Y축 이동로봇(액추에이터)(140a), Z축 이동로봇(액추에이터)(140c)를 구비한다.

상기 Y축 이동로봇(140a)은 상기 센싱유닛(120)의 Y축 방향 이동을 상기 릴패키지(200)에 일정거리 이내로 근접하여 검사대상물의 표면정도 및 거리를 측정하기 위해 이동한다.

상기 X축 이동로봇(140b)은 상기 센싱유닛(120)의 X축 방향 이동을 위한 것으로 상기 릴패키지(200)가 센싱을 위해 공급되는 경우에 충돌되지 않도록 상기 센싱유닛(120)과 충돌되지 않도록 센싱유닛(120)을 이동시키기 위한 것이고, 센싱시 검사대상물(210)이 상기 제1레이저센서(120a) 및 상기 제2레이저센서(120b) 사이에 정확하게 위치되도록 상기 센싱유닛(120)을 이동시키기 위한 이동로봇이다.

상기 Z축 이동로봇(140c)은 상기 센싱유닛(120)의 Z축 방향 이동을 위한 것으로, 상기 센싱유닛(120)이 상기 릴패키지(200)의 센싱위치에 위치되도록 하고, 상기 검사대상물(210)을 폭방향으로 스캔하도록 상기 센싱유닛(120)을 이동시키기 위한 것이다.

상기 제어유닛(110)은 상기 센싱유닛(120) 및 상기 이동유닛(140)의 동작을 제어하고, 상기 센싱유닛(120)을 통해 센싱된 측정값들을 연산하여 불량여부를 판정하게 된다. 상기 제어유닛(110)은 불량여부나 결함여부를 판정하기 위한 알고리즘(소프트웨어)가 내장되어 있으며, CPU를 구비한다.

상기 제어유닛(110)은 상기 센싱유닛(120)을 통해 상기 검사대상물(210)의 표면이 스캔되어 검사대상물(210)과의 거리, 상기 검사대상물(210)이 릴(reel)에 감긴 양, 상기 검사대상물(210)의 표면평탄도, 상기 검사대상물(210)의 폭, 상기 검사대상물(210)의 폭방향 양 가장자리 부분의 상태 등의 측정결과가 입력되면 이를 통해 검사대상물의 결함여부 또는 불량여부를 판단하게 된다.

이하 도 5 내지 도 8을 이용하여 검사과정을 설명하기로 한다.

도 5는 검사대상물(210)의 정상상태와 폭불량상태, 요철불량상태, 에지부분(좌,우측)의 불량상태를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 정상상태인 경우는 일정 폭을 가지고 표면이 균일한 상태를 가지지만, 폭이 짧거나 크면 폭불량, 표면이 균일하지 않고 굴곡이 형성된 상태이면 요철불량, 에지부분이 다른 부분에 비해 돌출된 경우 에지 불량이라 판단할 수 있다.

우선 도 4에 도시된 바와 같이, 릴 패키지(200)가 검사장치(100)로 공급되면, 상기 이동유닛(140)을 적절히 이동시켜, 상기 센싱유닛(120)의 레이저 센서(120a,120b)가 상기 릴패키지(200)의 상측 및 하측에 위치되도록 한다. 이때 상측 레이저 센서(120a)와 상기 릴패키지(200)의 상부와의 거리, 하측 레이저 센서(120b)와 상기 릴패키지(200)의 하부와의 거리는 동일하게 유지되도록 한다.

이 상태에서 상기 이동유닛(140)의 Z축 이동로봇(140c)을 서서히 이동시키면서 상기 릴 패키지(200)의 검사대상물(210)에 대한 측정을 시작하게 된다.

우선 상기 검사대상물(210)의 감긴 양(길이)를 측정하는 동작을 설명한다.

일반적으로, 전지분리막 등의 광폭의 기능성 필름은 고가이고 출하시 기준 길이보다 부족할 경우 불량요소가 되고 또한 기준량보다 많이 감기게 되면 비용손실이 되기 때문에 릴에 감긴 검사대상물의 높이측정으로 정확한 감긴 양(길이)을 측정할 수 있다. 이는 상기 레이저 센서(120a,120b)를 통해 검사대상물(210)의 표면과의 거리측정을 통해 가능하다. 즉 검사대상물(210)의 위치가 고정된 상태를 가지고, 레이저 센서(120a,120b)의 센싱 위치가 동일하다고 가정한 상태에서, 검사대상물(210)의 표면과의 거리를 센서를 통해 측정하면, 기준거리보다 긴 경우는 기준량보다 적게 감긴 경우이고, 기준거리보다 짧은 경우에는 기준량보다 많이 감긴 것으로 판단할 수 있다. 레이저 센서(120a,120b)의 센싱 위치가 다른 경우에도, 릴(250) 표면과의 거리를 먼저 측정하고, 검사대상물(210)의 표면과의 거리를 측정하여 차이값을 비교하면 감긴 두께를 판단할 수 있고 이를 기준두께와 비교함에 의해 감긴 양을 측정하는 것이 가능하다.

다음으로 검사대상물(210)의 폭 불량여부 검사방법은 도 6을 통해 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 릴 패키지(200)는 릴(250)에 검사대상물(210)이 감겨져 있는 상태로, 검사대상물(210)의 일측에서 타측으로, 또는 타측에서 일측으로 1mm/sec 의 속도로 상기 센싱유닛(120)을 움직이면서 상기 검사대상물(210)을 스캔하게 된다.

이때 폭방향 시작점 및 끝점은 상기 레이저 센서(120a,120b)의 트리거(trigger) 신호가 발생되는 지점으로 판단하게 된다. 예를 들어, A 위치에서 B 위치로 센싱유닛(120)이 이동하는 경우 레이저 센서(120a,120b)는 검사대상물(210)의 폭방향 일측 가장자리 부분을 센싱하는 경우 트리거 신호가 발생되므로, 이 지점을 시작점으로 판단할 수 있다. 또한 C 위치에서 D위치로 센싱유닛(120)이 이동하는 경우 레이저 센서(120a,120b)는 검사대상물(210)의 폭방향 타측 가장자리 부분을 센싱하는 경우 트리거 신호가 발생되므로, 이 지점을 끝점으로 판단할 수 있다.

이에 따라 시작점의 Z축 이동로봇(140c)의 위치값과 끝점의 위치값의 차이값을 상기 검사대상물(210)의 폭으로 판단할 수 있다.

다른 방법으로는 A 위치에서 C위치 까지 상기 센싱유닛(120)을 이동시키고, 트리거 신호가 발생되는 지점을 시작점과 끝점으로 하여 이동거리를 연산함에 의해 검사대상물(210)의 폭을 판단할 수 있다. 이와 같이 측정된 폭을 기준폭과 비교하여 기준 폭 값보다 오차범위를 벗어나는 경우에 폭 불량이라 판단할 수 있다.

요철(표면) 불량 여부를 검사하는 과정은 도 7을 통해 설명한다.

일반적으로 전지분리막 등의 광폭의 필름을 슬릿팅할 때 제품의 상태와 결함등으로 찌져짐, 접힘, 반쪽 감김 등의 원인으로 릴(250)에 검사대상물(210)이 감긴 상태가 평판하지 않은 현상이 발생하게 된다.

요철 즉 검사대상물(210)의 평탄도는 도 7에 도시된 바와 같이, 검사대상물(210)의 일측에서 타측으로, 또는 타측에서 일측으로 1mm/sec 의 속도로 상기 센싱유닛(120)을 움직이면서 상기 검사대상물(210)을 스캔하게 된다. 여기서 스캔은 검사대상물과의 거리값을 측정하는 것으로 수행된다.

이 경우 요철 측정값은 폭방향 전체구간의 스캔값(거리값)들 중 최대값(MAX)에서 전체구간의 스캔값들 중 최소값(MIN)을 뺀 값으로 정해질 수 있다.

상기 요철 측정값을 기준 요철값과 비교하여 기준값보다 큰 경우에 요철불량 또는 표면 불량으로 판단할 수 있다.

도 9는 요철 측정시에 레이저 센서(120a,120b)를 통해 측정된 값들을 그래프로 나타낸 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 좌측의 트리거 신호가 발생된 시작점에서 우측의 트리거 신호가 발생된 끝점까지 검사대상물(210)의 표면상태(표면과의 거리상태)가 나타남을 알 수 있다. 검사대상물(210)의 하부보다 상부측의 표면상태가 더 나쁨을 알 수 있다.

에지불량여부의 검사는 도 8과 같이 수행된다.

일반적으로 전지분리막 등의 광폭의 필름 등을 스릿팅하여 와인딩 또는 리와인딩 할 경우 커팅과정의 잘못으로 부분접힘, BURR 등으로 검사대상물(210)이 릴에 감긴 상태가 좌우 가장자리가 높게 되는 현상이 발생될 수 있다.

이를 측정하는 방법은 도 8에 도시된 바와 같이, 검사대상물(210)의 일측에서 타측으로, 또는 타측에서 일측으로 1mm/sec 의 속도로 상기 센싱유닛(120)을 움직이면서 상기 검사대상물(210)을 스캔하게 된다. 여기서 스캔은 검사대상물(210)과의 거리값을 측정하는 것으로 수행된다.

스캔이 완료되면, 전체 폭 구간에서 좌우 가장자리의 10mm 부분의 값을 추출하게 된다. 즉 시작점에서 우측으로 10mm 부분까지의 거리측정값들 중에서 최대값과 최소값을 산출하여 차이값을 구한다. 또한 끝점에서 좌측으로 10mm 부분까지의 거리 측정값들 중에서 최대값과 최소값을 산출하여 차이값을 구한다.

이들 차이값을 기준값과 비교함에 의해 에지불량여부를 판단하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 릴패키지의 검사대상물에 대한 표면 스캐닝을 통해 거리값을 측정하여 검사대상물(210)의 좌우 가장자리의 커팅상태와 제품의 감긴 양, 표면불량여부, 폭 불량 여부 등을 자동으로 측정가능하므로, 불량을 줄이고 릴 패키지의 제조비용을 줄일 수 있으며 릴 패키지 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

110 : 제어 유닛 120 : 센싱유닛
140 : 이동유닛 210 : 검사대상물

Claims (3)

1. 전지분리막, 광폭의 필름, 비닐 또는 종이를 포함하는 검사대상물이 릴에 감긴 형태의 릴 패키지의 결함 검사를 위한 릴 패키지 검사장치에 있어서:
   릴 패키지가 적재된 릴 패키지 적재유닛과;
   상기 릴 패키지의 상부측 및 하부측에서, 상기 검사대상물의 표면을 스캔하여 상기 릴 패키지에 감긴 검사대상물의 결함여부를 측정하는 센싱유닛과;
   상기 검사대상물의 측정을 위해 상기 센싱유닛을 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키기 위한 이동유닛과;
   상기 센싱유닛 및 상기 이동유닛의 동작을 제어하고, 상기 센싱유닛을 통해 센싱된 측정값들을 연산하여 불량여부를 판정하는 제어유닛을 구비하고,
   상기 제어유닛은 상기 센싱유닛을 통해 측정된 상기 검사대상물의 표면과의 거리값을 이용하여, 상기 검사대상물의 감긴 양의 불량여부, 상기 검사대상물의 표면불량여부, 상기 검사대상물의 폭 불량여부, 상기 검사대상물의 폭방향 양 가장자리 부분의 불량여부 중에서 적어도 하나를 판단하되,
   상기 검사대상물의 감긴 양의 불량여부는, 상기 센싱유닛을 통해 측정된 상기 검사대상물 표면과의 거리값을 기준거리값과 비교함에 의해 판단되고,
   상기 검사대상물의 폭 불량여부는, 상기 검사대상물의 폭방향 일측 가장자리 부분의 위치값과 타측 가장자리 부분의 위치값의 차이값을 기준값과 비교함에 의해 판단되고,
   상기 검사대상물의 표면불량여부는 상기 검사대상물의 전체구간 스캔값들의 최대값과 최소값의 차이값을 기준값과 비교함에 의해 판단되고,
   상기 검사대상물의 폭방향 양 가장자리 부분의 불량여부는 양 가장자리 부분 각각의 일정구간에서의 스캔값들의 최대값과 최소값의 차이값을 기준값과 비교함에 의해 판단됨을 특징으로 하는 릴 패키지 검사장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 센싱유닛은 검사대상물 표면과의 거리측정을 위한 복수의 레이저 센서들을 구비하고, 상기 이동유닛은 X축 이동로봇, Y축 이동로봇, Z축 이동로봇을 구비함을 특징으로 하는 릴 패키지 검사장치.
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