KR102206908B1 - 2차전지 분리막 검사장치 및 검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2차전지 분리막 검사장치 및 검사방법에 관한 발명으로, 분리막롤을 장착하여 수평 방향으로 분리막을 언와인딩 또는 리와인딩하도록 구비하는 공급모듈(110)과, 공급모듈(110)의 일측에 설치하고 분리막에서 와전류를 탐상하여 금속 또는 비금속 이물을 검출하는 1차검사모듈(120)과, 1차검사모듈(120)의 일측에 설치하여 연동하고 분리막을 스캔하여 이물의 좌표 및 이미지를 저장하는 2차검사모듈(130)과, 2차검사모듈(130)과 연동하여 이물의 좌표 및 이미지를 전송받고 딥 러닝 기반의 이미지 패턴 학습을 통해 불량 유형을 분류하여 저장 및 출력하는 분석모듈(140)을 포함하여 구성함에 따라 분리막에 존재하는 이물의 유형 및 위치를 정밀하게 검출하는 것이 특징이다.

Description

2차전지 분리막 검사장치 및 검사방법{INSPECTION APPARATUS AND METHOD FOR SEPARATION FILM OF SECONDARY BATTERY}
본 발명은 2차전지 분리막 검사장치 및 검사방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 2차전지의 주요 핵심 구성인 분리막의 외관을 보다 효율적으로 검사하는 장치 및 방법을 구성함으로써 분리막에 존재하는 이물의 유형 및 위치를 정밀하게 검출하도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 2차전지는 충전 및 방전을 반복할 수 있는 전지로서 납축 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 등이 있다. 납축 전지나 니켈 카드뮴 전지의 환경오염 유발문제 등으로 최근에는 리튬 이온 전지로 대체되고 있다. 리튬 이온 전지는 에너지 밀도가 높아 각종 IT기기에 널리 적용되는 2차전지로서 양극과 음극 사이의 전해질을 통해 리튬 이온이 이동하는 전기적 흐름에 따라 전기를 발생한다.
2차전지는 용기 내에 양극, 음극, 전해질, 및 분리막으로 구성되며 충전 시에는 리튬 이온이 양극에서 분리막을 통과하여 음극으로 이동하며, 방전은 음극에서 양극으로 이동하도록 이루어진다.
공지된 기술을 통해 2차전지의 개략적인 구성을 살펴보면, 한국등록특허 제 10 - 0502446 호에는 양극 전극판, 음극 전극판 및 분리막이 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와, 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면이 형성되고, 원통형 측면의 하부에는 하면이 형성되며, 상부에는 개구가 형성된 동시에, 원통형 측면의 내측 상부에 전극 조립체가 상부로 이탈하지 않도록 일정 길이의 돌기부가 형성된 원통형 캔과, 원통형 캔의 돌기부 상부에 결합된 캡 조립체와, 원통형 캔에 주입된 전해액을 포함하는 리튬 이온 2차 전지를 구성한다.
이와 같은 2차전지 분리막은 예컨대 한국등록특허 제 10 - 1480773 호에 공지된 바와 같이, 전해액이 통과하는 다공들이 형성되는 폴리에틸렌 수지 및 폴리프로피렌 수지 중 어느 하나를 포함하는 베이스 필름과, 베이스 필름의 표면에 결합되는 제1작용기를 갖는 매개층과, 매개층 상에 배치되며 전해액 내에서 생성된 생성물을 제거하기 위해 제1작용기 및 생성물과 반응하여 결합되는 제2작용기를 갖는 생성물 제거층을 포함하는 형태로 이루어진다.
한편, 한국등록특허 제 10 - 1896218 호에는 2차전지 내부의 분리막 파손 여부를 검사할 수 있는 장치에 관한 기술을 공지한 바, 그 개략적인 구성을 살펴보면, 지지부재 및 가동부재와, 지지부재와 가동부재 사이에 나란하게 다수로 설치되고 가동부재의 전후 이동에 의해 서로 간에 간격 조절이 가능하도록 결합되며 각각의 사이에 형성되는 갭에 2차전지의 셀파우치가 삽입되는 가압패널과, 가압패널이 상기 간격 조절의 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드부재와, 가압패널 사이마다 다수로 설치되도록 가압패널에 고정됨으로써 가압패널과 함께 이동하고 갭에 위치하는 2차전지 셀파우치의 전극부 각각에 접속되어 전류를 인가하거나 인가받도록 하는 전극모듈과, 가동부재를 전후로 이동시킴으로써 가압패널 사이의 2차전지 셀파우치를 양측면에서 가압 및 가압 해제하도록 하는 가압구동부를 포함하는 2차전지 셀파우치 동시 검사 장치를 구성한다.
한국등록특허 제 10 - 0502446 호 (2005.07.20) 한국등록특허 제 10 - 1480773 호 (2015.01.12) 한국등록특허 제 10 - 1896218 호 (2018.09.07) 한국등록특허 제 10 - 1578179 호 (2015.12.16)
상기와 같은 2차전지의 분리막은 양극과 음극을 분리하면서 0.01 ~ 1㎛의 미세 다공을 통해 리튬 이온만 통과시키도록 이루어진 필름으로써 주로 폴리에틸린 또는 폴리프로필렌 재질로 이루어진다.
이와 같은 2차전지 분리막에 문제가 발생하여 양극과 음극 사이에 리튬 이온의 이동이 제어되지 못할 경우, 예컨대 리튬 이온의 이동량이 증대하여 전지가 폭발하게 되거나, 혹은 이동량이 감소하여 전지의 효율성이 저하되는 문제를 초래하게 된다.
특히, 분리막의 제조 시 다공 구조를 형성하거나 코팅막을 형성하는 공정, 권취 공정 등에서 각종 금속 또는 비금속 이물질이 분리막의 표면에 부착되어 손상을 야기하는 원인이 되는 실정이다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술이 적용되는 검사 장치의 경우 2차전지의 완성품 상태에서 내부 분리막의 파손 여부를 검사하도록 이루어질 뿐이며, 다른 예로 든 종래 기술의 이물질 제거장치는 분리막의 권취 과정에서 이물질을 단순 흡입하여 제거하도록 이루어지므로 흡입수단에 의해 미쳐 제거되지 못한 미세 이물질을 검출할 수 없는 한계가 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
분리막롤을 장착하여 수평 방향으로 분리막을 언와인딩 또는 리와인딩하도록 구비하는 공급모듈(110)과,
상기 공급모듈(110)의 일측에 설치하고 분리막에서 와전류를 탐상하여 금속 또는 비금속 이물을 검출하는 1차검사모듈(120)과,
상기 1차검사모듈(120)의 일측에 설치하여 연동하고 분리막을 스캔하여 이물의 좌표 및 이미지를 저장하는 2차검사모듈(130)과,
상기 2차검사모듈(130)과 연동하여 이물의 좌표 및 이미지를 전송받고 딥 러닝 기반의 이미지 패턴 학습을 통해 불량 유형을 분류하여 저장 및 출력하는 분석모듈(140)을 포함하는 2차전지 분리막 검사장치를 구성한다.
또한, 상기와 같은 2차전지 분리막 검사장치를 이용하여, 공급모듈(110)에 분리막롤을 장착하고 언와인딩하여 1차검사모듈(120) 및 2차검사모듈(130)과 마킹모듈(150)로 분리막을 이동시키는 언와인딩공정(S10)과,
1차검사모듈(120)을 통과하는 분리막의 길이 방향으로 검사 유효 위치를 설정하면서 분리막으로부터 비접촉식으로 와전류를 탐상하여 금속 또는 비금속 이물을 검출하는 1차검사공정(S20)과,
2차검사모듈(130)을 통과하는 분리막의 폭 방향으로 검사 유효 위치를 설정하면서 1차검사공정(S20)에서 검출된 이물의 좌표를 획득하고 이미지를 촬영하는 2차검사공정(S30)과,
분석모듈(140)에서 2차검사모듈(130)로부터 이물의 좌표 및 촬영 이미지를 전송받아 불량 유형을 분류하고 디스플레이를 통해 불량 유형 및 위치를 맵 인터페이스로 출력하는 분석공정(S40)과,
분석모듈(140)과 연동하여, 1차검사모듈(120) 및 2차검사모듈(130)을 통과한 후 마킹모듈(150)로 이동하는 분리막의 길이 방향 일측 가장자리에 이물마크를 표시하는 마킹공정(S50)과,
공급모듈(110)이 상기 공정들을 거친 분리막을 리와인딩하여 분리막롤을 복구하는 리와인딩공정(S60)을 포함하는 2차전지 분리막 검사방법을 구성함으로써 분리막에 존재하는 이물의 유형 및 위치를 보다 효과적으로 정밀하게 검출할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 2차전지의 양극과 음극을 분리하도록 구비되는 분리막의 외관을 전지 용기 내에 탑재하기 전에 분리막롤 상태에서 검사가 이루어지도록 하는 분리막 검사장치 및 검사방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 5 ~ 20㎛ 두께의 절연성 분리막의 표면에 부착된 50㎛ 이상 크기의 금속 및 비금속 미세 이물을 효과적으로 검출하여 2차전지 완성품 상태에서 분리막 파손 검사가 이루어지는 종래 기술에 비해 보다 효율적인 분리막 검사가 이루어지도록 하는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 인공지능 딥 러닝 기술을 검사에 적용하여 분리막 상에 이물의 불량 유형 및 좌표를 보다 정밀하게 검출하여 불량률을 현저히 저감할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 2차전지 분리막 검사장치의 개략적인 정면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 2차전지 분리막 검사방법의 공정 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 2차전지 분리막 검사방법의 1차검사공정의 개략적인 실시 예시도.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 2차전지 분리막 검사방법의 분석공정의 개략적인 실시 예시도.
이하, 본 발명의 2차전지 분리막 검사장치 및 검사방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다. 아울러, 하기의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 2차전지 분리막 검사장치의 개략적인 정면도, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 2차전지 분리막 검사방법의 공정 흐름도, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 2차전지 분리막 검사방법의 1차검사공정의 개략적인 실시 예시도, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 2차전지 분리막 검사방법의 분석공정의 개략적인 실시 예시도를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 2차전지 분리막 검사장치 및 검사방법은 리튬 이온 2차전지의 주요 핵심 구성인 분리막의 외관을 보다 정밀하게 검사하여 분리막에 존재하는 미세 이물의 유형별 위치를 검출하도록 하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 2차전지 분리막 검사장치는 와인딩공정을 거친 분리막롤을 언와인딩 및 리와인딩하면서 검사를 수행하도록 구성하며, 도 1에 도시한 바와 같이 크게 공급모듈(110)과, 1차검사모듈(120)과, 2차검사모듈(130)과, 분석모듈(140)을 포함하는 바, 구체적으로는 하기와 같다.
상기 공급모듈(110)은 분리막롤을 장착하여 수평 방향으로 분리막을 언와인딩 또는 리와인딩하도록 구성한다.
상기 공급모듈(110)은 분리막롤을 장착하여 회전하는 언와인딩부(111)와, 언와인딩되는 분리막롤의 타단을 장착하여 회전하는 리와인딩부(112)와, 언와인딩부(111) 및 리와인딩부(112)의 사이에서 다수의 피딩롤을 구비하여 분리막에 소정의 장력을 부여하면서 수평 이동이 이루어지도록 마련하는 수평이동부(113)를 포함한다.
상기 언와인딩부(111)는 분리막롤을 일정 속도로 회전하여 언와인딩하고 상기 리와인딩부(112)는 분리막롤의 타단을 동일 속도로 회전하여 리와인딩함으로써 분리막롤을 복구하도록 구비한다.
상기 수평이동부(113)는 와인딩되는 분리막의 일정 구간을 수평으로 이동하면서 전체 면에 걸쳐 상기 1차검사모듈 내지 분석모듈(120~140)에 의한 검사가 수행되도록 구비한다.
상기 공급모듈(110)의 회전 및 이동 속도는 1차검사모듈 내지 분석모듈(120~140) 및 마킹모듈(150)의 검사 및 처리 속도에 상응하여 비례하도록 구성함이 바람직할 것이다.
상기 1차검사모듈(120)은 상기 공급모듈(110)의 일측에 설치하고 분리막에서 와전류를 탐상하여 금속 또는 비금속 이물을 검출하도록 구성한다.
상기 1차검사모듈(120)은 공급모듈(110)에 의해 언와인딩되는 분리막 상에서 금속 또는 비금속 이물을 검출하고 분리막의 길이 방향에 대한 해당 이물의 위치를 감지하기 위한 구성으로서, 와전류감지부(121)와 리니어엔코더(122)를 포함한다.
상기 와전류감지부(121)는 분리막에 존재하는 이물로부터 생성되는 와전류를 감지하도록 구비한다.
상기 와전류감지부(121)는 분리막의 상측에서 폭 방향으로 설치하는 센서를 통해 분리막에 존재하는 이물과의 반응에 의해 생성되는 와전류를 탐상하며, 와전류가 왜곡되는 변화를 정량적으로 획득하여 금속 또는 비금속 이물을 구분하여 검출하도록 구성한다.
상기 와전류감지부(121)에 의한 검사 유효 범위는 검출 효율 및 일반적인 2차전지 분리막의 가로 폭 수준을 고려하여 가로 200mm, 세로 100mm 내외로 구성함이 바람직할 것이다.
상기 와전류감지부(121)는 분리막 표면으로부터 50㎛ 이상을 이격하여 비접촉식으로 구비함으로써 분리막에 손상을 유발하지 않으면서 금속 또는 비금속 이물을 구분하여 검출하도록 구성한다.
상기 리니어엔코더(122)는 분리막의 길이 방향으로 직선변위를 측정하도록 구비한다.
상기 리니어엔코더(122)는 분리막의 하측에서 상기 와전류감지부(121)에 대향하도록 설치하는 센서를 통해 상기 와전류감지부(121)에 의해 검출되는 이물에 대한 분리막 상의 길이 방향 위치를 검출하도록 구성한다.
상기 리니어엔코더(122)는 분리막의 길이 방향으로 10 ~ 30㎛의 분해능으로 검사 유효 위치를 설정하여 50㎛ 이상의 금속 또는 비금속 이물의 위치를 검출하도록 구성한다.
상기 2차검사모듈(130)은 상기 1차검사모듈(120)의 일측에 설치하여 연동하고 분리막을 스캔하여 이물의 좌표 및 이미지를 저장하도록 구성한다.
상기 2차검사모듈(130)은 1차검사모듈(120)에 의해 검출된 이물의 이미지를 촬영하고 분리막의 폭 방향에 대한 해당 이물의 위치를 통해 좌표를 획득하기 위한 구성으로서, 컬러 라인 스캔 카메라와 반사 조명을 포함하는 촬영부(131)로 이루어진다.
상기 컬러 라인 스캔 카메라는 직선 센서를 탑재하여 분리막을 촬영하며 8K 해상도를 구현하여 200mm 면적 단위의 이물의 컬러 이미지를 획득하고 자동으로 좌표를 검출하도록 구성한다. 짧은 노출시간을 고려하여 고휘도 반사 조명을 조사하도록 구비한다.
상기 촬영부(131)는 분리막의 폭 방향으로 15 ~ 35㎛의 분해능으로 검사 유효 위치를 설정하여 상기 1차검사모듈(120)에 의해 검출된 금속 또는 비금속 이물의 좌표 및 촬영 이미지를 분석모듈(140)에 전송하도록 구성한다.
상기 분석모듈(140)은 상기 2차검사모듈(130)과 연동하여 이물의 좌표 및 이미지를 전송받고 딥 러닝 기반의 이미지 패턴 학습을 통해 불량 유형을 분류하여 저장 및 출력하기 위한 구성으로써, 딥 러닝 알고리즘을 구현하는 소프트웨어를 탑재하는 컴퓨터 및 디스플레이를 포함한다.
상기 분석모듈(140)은 상기 2차검사모듈(130)로부터 전송받은 촬영 이미지를 기반으로 불량 유형을 분류하고 디스플레이를 통해 분리막 상에 검출된 불량 유형 및 위치를 맵 인터페이스로 출력하도록 구성한다.
상기 분석모듈(140)은 픽셀 당 15 ~ 35㎛의 분해능으로 이물을 검출하며 그 좌표를 맵 인터페이스를 통해 디스플레이로 표시하여 확인 가능하도록 구비한다.
상기 분석모듈(140)에 의해 분류되는 불량 유형은 검사공정의 반복으로부터 누적된 이미지 데이터베이스를 이용한 딥 러닝 학습에 의해 금속 이물 불량, 비금속 이물 불량, 암점 불량, 명점 불량, 스크래치 불량, 눈꽃 불량, 건조얼룩 불량 등의 유형으로 분류한다.
상기 맵 인터페이스는 디스플레이 화면을 통해 분리막 상에 불량 유형별 이물을 구분하여 해당 좌표에 표시하도록 구성한다.
한편, 상기 2차검사모듈(130)의 일측에는 상기 분석모듈(140)과 연동하여 이물의 좌표를 토대로 분리막의 길이 방향 일측 가장자리에 이물마크를 표시하는 마킹모듈(150)을 포함한다.
상기 마킹모듈(150)은 분리막 상에 검출된 이물의 위치를 보다 간편하게 확인하도록 하여 추후 분리막의 해당 부위를 처리하는 작업성을 향상하기 위한 구성으로써 분리막이 리와인드된 후에도 확인이 용이하도록 분리막의 가장자리에 이물마크를 인쇄하도록 구성한다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 2차전지 분리막 검사장치를 이용한 검사방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 2차전지 분리막 검사방법은 분리막롤을 언와이딩 및 리와인딩 하는 과정에서 금속 또는 비금속 이물을 검출하고, 해당 이물의 좌표 및 이미지를 획득하며, 불량 유형을 분석하여 표시하는 일련의 공정을 수행하도록 이루어지며, 도 2에 도시한 바와 같이 크게 언와인딩공정(S10)과, 1차검사공정(S20)과, 2차검사공정(S30)과, 분석공정(S40)과, 마킹공정(S50)과, 리와인딩공정(S60)을 포함한다.
상기 언와인딩공정(S10)은 공급모듈(110)에 분리막롤을 장착하고 언와인딩하여 1차검사모듈(120) 및 2차검사모듈(130)과 마킹모듈(150)로 분리막을 이동시키는 공정이다.
상기 언와인딩공정(S10)에서는 약 200mm 폭으로 와인딩된 분리막롤을 언와인딩부(111)에 장착하고 리와인딩부(112)와 연동하여 일 방향으로 회전하면서 상기 1차검사모듈(120), 2차검사모듈(130), 및 마킹모듈(150)이 위치하는 수평이동부(113)로 분리막을 이동시킨다.
상기 1차검사공정(S20)은 1차검사모듈(120)을 통과하는 분리막의 길이 방향으로 검사 유효 위치를 설정하면서 분리막으로부터 비접촉식으로 와전류를 탐상하여 금속 또는 비금속 이물을 검출하는 공정이다.
상기 1차검사공정(S20)에서는 와전류감지부(121)의 센서가 분리막 상에 존재하는 이물과의 반응에 의해 도 3에 도시한 바와 같이 생성되는 와전류를 탐상하여 50㎛ 이상의 금속 또는 비금속 이물을 검출하며, 동시에 리니어엔코더(122)가 분리막의 길이 방향으로 10 ~ 30㎛, 바람직하게는 25㎛ 이상의 분해능으로 검사 유효 위치를 설정하여 이물의 위치를 검출한다.
상기 2차검사공정(S30)은 2차검사모듈(130)을 통과하는 분리막의 폭 방향으로 검사 유효 위치를 설정하면서 1차검사공정(S20)에서 검출된 이물의 좌표를 획득하고 이미지를 촬영하는 공정이다.
상기 2차검사공정(S30)에서는 8k 해상도의 컬러 라인 스캔 카메라를 포함하는 촬영부(131)가 분리막을 촬영하되, 분리막의 폭 방향으로 15 ~ 35㎛, 바람직하게는 25㎛ 이상의 분해능으로 검사 유효 위치를 설정하여 상기 1차검사모듈(120)에 의해 검출된 금속 또는 비금속 이물의 좌표 및 촬영 이미지를 획득하고 분석모듈(140)에 전송한다.
상기 분석공정(S40)은 분석모듈(140)에서 2차검사모듈(130)로부터 이물의 좌표 및 촬영 이미지를 전송받아 불량 유형을 분류하고 디스플레이를 통해 불량 유형 및 위치를 맵 인터페이스로 출력하는 공정이다.
상기 분석공정(S40)에서는 딥 러닝 알고리즘을 구현하는 소프트웨어를 탑재하는 컴퓨터가 딥 러닝 기반의 이미지 패턴 학습을 통해 이미지를 처리하며, 금속 이물 불량, 비금속 이물 불량, 암점 불량, 명점 불량, 눈꽃 불량, 건조얼룩 불량, 및 스크래치를 포함하는 불량 유형으로 분류한다.
예컨대, 상기 분석공정(S40)에 의한 불량 이물 검출 알고리즘의 구현 방식을 살펴보면, 2차검사공정(S30)에 의해 획득한 이미지로부터 Contrast를 조정하여 명암 차를 강조하고, Contrast 조정에 의해 발생하는 잔상을 제거하기 위해 Soften 처리를 하여 잔상을 제거한 후, 해당 이미지에서 국부적 이진화 변수를 화상의 위치에 따라서 자동으로 계산하여 이진화 처리한 다음, 이진화된 이미지의 Blob 면적을 산출하여 불량 유형을 계산 및 판단하는 과정에 의해 불량 유형 및 좌표 결과를 검출하여 맵 인터페이스를 통해 유형별 위치를 출력한다. 도 4의 (a)는 암점 불량, (b)는 눈꽃 불량, (c)는 건조얼룩, (d)는 스크래치 불량 유형의 검출 상태를 도시한 것이다.
상기 분석공정(S40)은 불량 유형을 분류한 후 해당 좌표를 도 5에 도시한 바와 같이 맵 인터페이스를 통해 디스플레이 상에 출력한다.
상기 마킹공정(S50)은 분석모듈(140)과 연동하여, 1차검사모듈(120) 및 2차검사모듈(130)을 통과한 후 마킹모듈(150)로 이동하는 분리막의 길이 방향 일측 가장자리에 이물마크를 표시하는 공정이다.
상기 마킹공정(S50)에서는 분리막 상에 검출된 이물의 위치에 대한 시인성을 제공하여 추후 이물의 처리 과정에서 작업성을 향상하도록 이물 위치의 일측 가장자리에 이물마크를 불량 유형별로 마킹하여 표시한다.
상기 리와인딩공정(S60)은 상기 공정들을 거친 분리막을 리와인딩하여 분리막롤을 복구하는 공정이다.
상기 리와인딩공정(S60)에서는 1차검사공정 내지 마킹공정(S20~S50)을 거쳐 언와인딩되는 분리막롤의 단부를 리와인딩부(112)에 권취하고 언와인딩부(111)와 연동하여 일 방향으로 회전하면서 분리막롤을 복구하고 추후 이물 제거공정 등에 투입하도록 마련한다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 2차전지 분리막 검사장치 및 검사방법은 2차전지의 내부에 구비하는 분리막의 외관을 보다 정밀하게 검사하도록 분리막롤을 언와인딩 및 리와인딩 하는 과정에서 1차검사모듈 내지 분석모듈(120~140) 및 마킹모듈(150)의 검사 및 처리 속도를 동기 레퍼런스로 상호 유기적으로 연동하여 진행함으로써 검사를 수행하는 분리막 검사장치 및 검사방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 분리막의 표면에 부착된 50㎛ 이상 크기의 금속 및 비금속 미세 이물을 감지하고 딥 러닝 기술을 검사에 적용하여 분리막 상에 이물의 불량 유형 및 좌표를 보다 정밀하게 검출하도록 구성하여 종래 기술에서 2차전지 완성품 상태에서 분리막 파손 검사가 이루어졌던 것에 비해 불량률을 현저히 저감할 수 있는 등의 다양한 효과를 가진다.
110: 공급모듈 111: 언와인딩부
112: 리와인딩부 113: 수평이동부
120: 1차검사모듈 121: 와전류감지부
122: 리니어엔코더 130: 2차검사모듈
131: 촬영부 140: 분석모듈
150: 마킹모듈
S10: 언와인딩공정
S20: 1차검사공정
S30: 2차검사공정
S40: 분석공정
S50: 마킹공정
S60: 리와인딩공정

Claims (6)

  1. 분리막롤을 장착하여 수평 방향으로 분리막을 언와인딩 또는 리와인딩하도록 구비하는 공급모듈(110)과,
    상기 공급모듈(110)의 일측에 설치하고 분리막에서 와전류를 탐상하여 금속 또는 비금속 이물을 검출하는 1차검사모듈(120)과,
    상기 1차검사모듈(120)의 일측에 설치하여 연동하고 분리막을 스캔하여 이물의 좌표 및 이미지를 저장하는 2차검사모듈(130)과,
    상기 2차검사모듈(130)과 연동하여 이물의 좌표 및 이미지를 전송받고 딥 러닝 기반의 이미지 패턴 학습을 통해 불량 유형을 분류하여 저장 및 출력하는 분석모듈(140)을 포함하고,
    상기 1차검사모듈(120)은, 분리막에 존재하는 이물로부터 생성되는 와전류를 감지하는 와전류감지부(121)와, 분리막의 길이 방향으로 직선변위를 측정하는 리니어엔코더(122)를 포함하고,
    상기 와전류감지부(121)는 분리막 표면으로부터 50㎛ 이상을 이격하여 비접촉식으로 구비하고,
    상기 2차검사모듈(130)은 컬러 라인 스캔 카메라와 반사 조명을 포함하는 촬영부(131)로 이루어지고,
    상기 촬영부(131)는, 분리막의 폭 방향으로 15 ~ 35㎛의 분해능으로 검사 유효 위치를 설정하여 상기 1차검사모듈(120)에 의해 검출된 금속 또는 비금속 이물의 좌표 및 촬영 이미지를 분석모듈(140)에 전송하도록 구비하고,
    상기 분석모듈(140)은, 촬영 이미지를 기반으로 불량 유형을 분류하고 디스플레이를 통해 분리막 상에 검출된 불량 유형 및 위치를 맵 인터페이스로 출력하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 2차전지 분리막 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리니어엔코더(122)는 분리막의 길이 방향으로 10 ~ 30㎛의 분해능으로 검사 유효 위치를 설정하여 50㎛ 이상의 금속 또는 비금속 이물의 위치를 검출하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 2차전지 분리막 검사장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 하나의 항에 의한 2차전지 분리막 검사장치를 이용한 2차전지 분리막 검사방법에 있어서,
    공급모듈(110)에 분리막롤을 장착하고 언와인딩하여 1차검사모듈(120) 및 2차검사모듈(130)과 마킹모듈(150)로 분리막을 이동시키는 언와인딩공정(S10)과,
    1차검사모듈(120)을 통과하는 분리막의 길이 방향으로 검사 유효 위치를 설정하면서 분리막으로부터 비접촉식으로 와전류를 탐상하여 금속 또는 비금속 이물을 검출하는 1차검사공정(S20)과,
    2차검사모듈(130)을 통과하는 분리막의 폭 방향으로 검사 유효 위치를 설정하면서 1차검사공정(S20)에서 검출된 이물의 좌표를 획득하고 이미지를 촬영하는 2차검사공정(S30)과,
    분석모듈(140)에서 2차검사모듈(130)로부터 이물의 좌표 및 촬영 이미지를 전송받아 불량 유형을 분류하고 디스플레이를 통해 불량 유형 및 위치를 맵 인터페이스로 출력하는 분석공정(S40)과,
    분석모듈(140)과 연동하여, 1차검사모듈(120) 및 2차검사모듈(130)을 통과한 후 마킹모듈(150)로 이동하는 분리막의 길이 방향 일측 가장자리에 이물마크를 표시하는 마킹공정(S50)과,
    공급모듈(110)이 상기 공정들을 거친 분리막을 리와인딩하여 분리막롤을 복구하는 리와인딩공정(S60)을 포함하고,
    상기 1차검사공정(S20)에서는 분리막의 길이 방향으로 10 ~ 30㎛의 분해능으로 검사 유효 위치를 설정하여 50㎛ 이상의 금속 또는 비금속 이물의 위치를 검출하고,
    상기 2차검사공정(S30)에서는 분리막의 폭 방향으로 15 ~ 35㎛의 분해능으로 검사 유효 위치를 설정하여 상기 1차검사모듈(120)에 의해 검출된 금속 또는 비금속 이물의 좌표 및 촬영 이미지를 분석모듈(140)에 전송하고,
    상기 분석공정(S40)에서는,
    딥 러닝 기반의 이미지 패턴 학습을 통해 금속 이물 불량, 비금속 이물 불량, 암점 불량, 명점 불량, 눈꽃 불량, 건조얼룩 불량, 및 스크래치를 포함하는 불량 유형으로 분류하고 맵 인터페이스를 통해 유형별 위치를 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차전지 분리막 검사방법.
  6. 삭제
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