KR102260464B1 - 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치 및 검사방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치 및 검사방법에 관한 발명으로, 선측에 투입구를 형성하고 내부에는 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 순차로 마련하는 검사장치본체(100)와, 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 장착하여 병렬로 배치하는 투입모듈(200)과, 투입모듈(200)에 배치된 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 동시에 해권하여 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)으로 인출하는 인출모듈(300)과, 제1검사존(Z1)에 인출된 필름의 코팅면 및 미코팅면을 검사하여 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 제1검사모듈(400)과, 제2검사존(Z2)에 인출된 필름의 코팅면을 검사하여 캠버를 측정하고 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 제2검사모듈(500)과, 제1검사모듈(400) 및 제2검사모듈(500)로부터 검사 데이터를 전송받아 불량을 검출하고 인공지능 딥러닝을 기반으로 검출률을 정밀화하는 검출모듈(600)을 포함하여 구성함에 따라 일련의 분리막 검사 공정을 자동화하고 불량 검출률을 증진하여 효율성 및 신뢰도를 향상하는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치 및 검사방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 2차 전지용 분리막 코팅 필름 릴의 출하 전에 필름 외관에 존재하는 이물의 유형 및 위치를 정밀하게 검출하도록 구성하여 분리막 검사 공정의 효율성 및 신뢰도를 향상하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 2차 전지는 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 2차 전지로서 양극과 음극 사이의 전해질을 통해 리튬 이온이 이동하는 전기적 흐름에 따라 전기를 발생한다.
2차 전지는 용기 내에 양극, 음극, 전해질, 및 분리막으로 구성된다. 공지된 기술을 통해 2차 전지의 개략적인 구성을 살펴보면, 한국등록특허 제 10 - 0502446 호에는 양극 전극판, 음극 전극판 및 분리막이 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.
2차 전지용 분리막은 양극과 음극을 상호 격리시키면서 충전 시 리튬 이온이 양극에서 분리막을 통과하여 음극으로 이동하고 방전 시 음극에서 양극으로 이동하여 전도도를 유지하도록 구비한다.
통상적인 2차 전지용 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 제1작용기 및 생성물과 반응하여 결합되는 제2작용기를 갖는 생성물 제거층을 포함하는 형태로 이루어진다.
아울러, 분리막에는 2차 전지의 충전 과정 등 고온 조건에서 내열성을 보강하여 안전성을 확보하기 위해 대칭 또는 비대칭 코팅층을 형성하여 구성한다.
예컨대, 한국등록특허 제 10 - 1841808 호에는 폴리올레핀계 고분자 수지를 포함하는 복수의 다공성 필름층이 순차적으로 적층된 층상 구조를 가지는 분리막에 있어서, 중심층부와, 중심층부의 양측면상에 위치하는 제1 및 제2 내층부와, 제1 내층부상에 위치하는 제1 표면층부와, 제2 내층부상에 위치하는 제2 표면층부를 포함하며, 최외부면에 무기물 입자 및 바인더 고분자 수지를 포함하는 세라믹 다공성 코팅층을 형성하는 2차 전지용 분리막을 구성한다.
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 2차 전지용 분리막 코팅 필름은 층상 구조를 형성하여 코팅 필름의 형태로 릴에 권취되어 제조되며 일정 길이로 커팅하여 출하된다.
2차 전지용 분리막은 양극과 음극을 상호 격리시키는 수단으로서 분리막에 이상이 있을 경우 전지의 성능 저하는 물론 자칫 전지가 폭발하는 등의 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 제조된 분리막은 출하 전에 별도의 검사 공정을 통해 결함이나 불량 유무를 검사해야 한다.
종래에는 분리막 코팅 필름을 제조하는 과정에서 최종 커팅장치에 의한 공정을 거친 후 외관을 육안으로 검사하여 불량품을 선별하는 방식으로 검사 공정이 이루어졌다.
그러나, 이와 같은 검사 공정은 작업성 및 생산성이 현저히 낮고 검사 정확도를 신뢰할 수 없어 불량률이 높은 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
선측에 투입구를 형성하고 내부에는 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 순차로 마련하는 검사장치본체(100)와,
복수의 분리막 코팅 필름 릴을 장착하여 병렬로 배치하는 투입모듈(200)과,
상기 투입모듈(200)에 배치된 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 동시에 해권하여 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)으로 인출하는 인출모듈(300)과,
상기 제1검사존(Z1)에 인출된 필름의 코팅면 및 미코팅면을 검사하여 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 제1검사모듈(400)과,
상기 제2검사존(Z2)에 인출된 필름의 코팅면을 검사하여 캠버를 측정하고 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 제2검사모듈(500)과,
상기 제1검사모듈(400) 및 제2검사모듈(500)로부터 검사 데이터를 전송받아 불량을 검출하고 인공지능 딥러닝을 기반으로 검출률을 정밀화하는 검출모듈(600)을 포함하여 구성함으로써 일련의 분리막 검사 공정을 자동화하고 불량 검출률을 증진하여 효율성 및 신뢰도를 향상할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 2차 전지용 분리막 코팅 필름 릴의 출하 전에 필름 외관에 존재하는 각종 결함을 검출하는 검사장치 및 검사방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 분리막 코팅 필름을 릴 상태로 투입하여 다단계에 걸친 검사 공정을 수행함은 물론, 커팅 공정을 연속으로 진행하여 웨이브, 주름, 처짐, 스크래치, 물때, 및 웨이브 컷 등 이물의 유형 및 위치를 정밀하게 검출할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 인공지능 딥러닝 기술을 기반으로 검출 데이터로부터 불량 유형을 학습하여 변별력을 증진함으로써 보다 정밀한 검사 프로세스를 구현할 수 있는 이점이 있다.
따라서, 본 발명은 분리막 코팅 필름 검사 공정의 효율성 및 생산성을 현저히 향상하고 검사 정확도를 증진하여 불량률을 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 외관 사시도.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 전방 내부 사시도 및 요부 확대도.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 후방 내부 사시도 및 요부 확대도.
도 6은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 평면도.
도 7 내지 도 8은 도 6의 A-A선을 따라서 취한 단면도 및 요부 확대도.
도 9는 도 6의 B-B선을 따라서 취한 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치를 이용한 검사방법의 개략적인 흐름도.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시 예 따른 제1검사단계에 의한 검사 이미지 예시도.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 제2검사단계에 의한 검사 이미지 예시도.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 전방 내부 사시도 및 요부 확대도.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 후방 내부 사시도 및 요부 확대도.
도 6은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 평면도.
도 7 내지 도 8은 도 6의 A-A선을 따라서 취한 단면도 및 요부 확대도.
도 9는 도 6의 B-B선을 따라서 취한 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치를 이용한 검사방법의 개략적인 흐름도.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시 예 따른 제1검사단계에 의한 검사 이미지 예시도.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 제2검사단계에 의한 검사 이미지 예시도.
이하, 본 발명의 분리막 코팅 필름 릴 외관 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 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 외관 사시도, 도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 전방 내부 사시도 및 요부 확대도, 도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 후방 내부 사시도 및 요부 확대도, 도 6은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치의 평면도, 도 7 내지 도 8은 도 6의 A-A선을 따라서 취한 단면도 및 요부 확대도, 도 9는 도 6의 B-B선을 따라서 취한 단면도, 도 10은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치를 이용한 검사방법의 개략적인 흐름도, 도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시 예 따른 제1검사단계에 의한 검사 이미지 예시도, 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 제2검사단계에 의한 검사 이미지 예시도를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치 및 검사방법은 2차 전지용 분리막 코팅 필름 릴의 출하 전에 필름 외관에 존재하는 이물의 유형 및 위치를 정밀하게 검출하는 장치 및 방법에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치는 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 검사장치본체(100) 내부에 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 마련하고, 투입모듈(200)과, 인출모듈(300)과, 제1검사모듈(400)과, 제2검사모듈(500)과, 검출모듈(600), 및 커팅모듈(700)을 포함하여 구성하며 구체적으로는 하기와 같다.
상기 검사장치본체(100)는 선측에 투입구를 형성하고 내부에는 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 순차로 마련하여 구성한다.
상기 검사장치본체(100)는 상, 중, 하부 프레임을 형성하고 외부 마감 패널을 구비한다. 선측에는 피검사물인 필름 릴이 투입되는 투입구를 형성하고 후측으로 배출되도록 마련한다.
상기 검사장치본체(100) 내부는 크게 제1검사존(Z1)과 제2검사존(Z2)을 마련하며, 제1검사존(Z1)에는 후술하게 될 제1검사모듈(400)을 탑재하고 제2검사존(Z2)에는 제2검사모듈(500)을 탑재한다. 후술하게 될 인출모듈(300)은 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 순차로 통과하도록 구비하여 필름 롤을 연속적으로 인출하도록 구성한다.
상기 투입모듈(200)은 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 장착하여 병렬로 배치하도록 구성한다.
상기 투입모듈(200)은 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 동시에 장착하여 검사장치본체(100) 내부로 투입하기 위한 구성으로서 지지부(210)와, 장착축부(220)와, 가이드부(230)를 포함한다.
상기 지지부(210)는 검사장치본체(100)의 투입구 양측에 한 쌍을 구비한다.
상기 장착축부(220)는 상기 지지부(210)에 양단을 결합하고, 일단을 지지부(210)로부터 탈착하여 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 일정 간격으로 축결합하도록 구비한다.
상기 장착축부(220)는 필름 릴의 중공에 상응하는 외경을 형성하여 필름 릴이 회전 가능하도록 형성한다. 장착축부(220)의 양단은 상기 지지부(210)와 힌지 결합하여 필름 릴을 장착축부(220)에 장착 또는 분리 시 일단을 지지부(210)로부터 회전하여 탈착 가능하도록 구비한다.
상기 가이드부(230)는 장착축부(220)의 일측에 구비하여 장착축부(220)에서 투입구 내측으로 필름을 안내하도록 구성한다.
상기 가이드부(230)는 상기 장착축부(220)와 평행하는 하나 또는 복수의 롤바 형태로 마련하여 상기 검사장치본체(100)의 투입구 내, 외측 사이에서 복수의 필름 롤에 소정의 장력을 부여하면서 제1검사존(Z1)으로 안내하도록 구비한다.
상기 인출모듈(300)은 상기 투입모듈(200)에 배치된 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 동시에 해권하여 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)으로 인출하도록 구성한다.
상기 인출모듈(300)은 복수의 필름 릴에 권취된 필름을 해권하여 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)으로 인출하기 위한 구성으로서 제1이동레일(310)과, 클램프(320)를 포함한다.
상기 제1이동레일(310)은 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)의 중앙부에서 양측 프레임 상에 설치하고 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 따라서 연속하도록 구비한다.
상기 제1이동레일(310)은 상기 검사장치본체(100)의 중앙부에서 하기 클램프(320)의 이동을 가이드하기 위한 한 쌍의 레일로 이루어진다.
상기 클램프(320)는 상기 투입모듈(200)에 배치된 복수의 분리막 코팅 필름 릴로부터 필름 단부를 동시에 클램핑하도록 구비한다.
상기 클램프(320)는 상기 제1이동레일(310) 상에 안착하고 제1로봇에 의해 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 따라서 이동하여 필름을 해권하도록 구성한다.
상기 클램프(320)는 상기 장착축부(220)와 평행하는 횡 판상의 베이스패널(321) 및 작동패널(322)로 구성하여 양 패널 사이에 복수의 필름 릴로부터 필름 단부를 동시에 클램핑하도록 마련한다.
상기 베이스패널(321)은 상기 제1이동레일(310)에 양 단부를 레일 결합하며, 상기 제1로봇과 연동하여 제1이동레일(310) 상을 슬라이딩 이동하도록 구비한다.
상기 베이스패널(321)을 이동하는 제1로봇은 제1검사존(Z1)의 선, 후측 방향, 즉 X축 방향 방향으로 이동을 자동 제어하는 로봇으로 구성하며 후술하게 될 제2로봇 및 제3로봇과 자동 연동하여 작동을 수행하도록 구비한다.
상기 작동패널(322)은 상기 베이스패널(321)의 상측에서, 후측단을 기점으로 투입모듈(200)을 향하는 선측단을 상, 하 힌지 작동하여 복수의 필름 단부를 클램핑하도록 구비한다. 상기 작동패널(322)의 일측에는 소정의 실린더 및 편심작동수단을 마련하여 작동패널(322)의 힌지 동작을 구현하도록 마련한다.
상기 제1검사모듈(400)은 상기 제1검사존(Z1)에 인출된 필름의 코팅면 및 미코팅면을 검사하여 외관 검사 항목별 데이터를 생성하도록 구성한다.
상기 제1검사모듈(400)은 상기 인출모듈(300)에 의해 제1검사존(Z1)에 인출된 필름의 상, 하측에서 코팅면 및 미코팅면에 대한 검사를 수행하도록 구비하며, 제1,2조명부(410,420)와, 제1,2촬영부(430,440)를 포함한다.
상기 제1,2조명부(410,420)는 제1검사존(Z1)의 상부 및 하부 프레임에 설치하여 인출모듈(300)에 의해 해권되는 필름의 상, 하측에서 코팅면 및 미코팅면에 빛을 조사하도록 구비한다.
상기 제1,2촬영부(430,440)는 제1,2조명부(410,420)의 일측에 설치하여 필름의 코팅면 및 미코팅면을 촬영하고 데이터를 검출모듈(600)에 전송하도록 구비한다.
상기 제1,2조명부(410,420) 및 제1,2촬영부(430,440)는 라인 스캔에 의한 투과 경계 반사 조명 광학 방식을 이용하여 필름의 코팅면 및 미코팅면 사이에 투과하는 빛이 반사하는 지점에 대한 불량 이미지 데이터를 생성한다.
따라서, 상기 제1검사모듈(400)은 제1검사존(Z1)에 인출된 필름에 처짐, 주름, 웨이브, 암점, 명점, 얼룩, 이물, 스크래치, 기타 외관 불량 항목에 대해 50㎛이상의 외관 불량을 식별 가능한 수준에서 데이터를 생성하여 후술하게 될 검출모듈(600)에 전송한다.
상기 제1검사모듈(400)에는 상기 제1검사존(Z1)의 상부에서 중앙부로 승강하여 인출모듈(300)에 의해 해권되는 필름의 표면을 팽만하게 조성하도록 제1누름부(450)를 포함한다.
상기 제1검사모듈(400)은 광학 방식에 의한 필름 표면으로부터 빛의 투과 및 반사로부터 불량을 식별하도록 구성하므로 상기 제1누름부(450)에 의해 필름 표면을 검사에 적합한 상태로 조성하여 높은 불량 식별력을 도출하도록 구비한다.
상기 제1누름부(450)는 해권되는 필름의 길이 방향으로 상호 일정 간격을 이격하여 배치하는 복수의 누름롤러(451)를 포함하여 구성한다.
상기 누름롤러(451)는 롤바 형상으로 마련하여 상호 평행하는 한 쌍으로 구비함으로써 누름롤러(451)의 사이에 팽만하게 조성되는 필름 영역에 대하여 상기 제1,2조명부(410,420) 및 제1,2촬영부(430,440)에 의한 검사가 이루어지도록 구성한다. 상기 누름롤러(451)의 최하위는 상기 투입모듈(200)의 가이드부(230)보다 낮게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제2검사모듈(500)은 상기 제2검사존(Z2)에 인출된 필름의 코팅면을 검사하여 캠버를 측정하고 외관 검사 항목별 데이터를 생성하도록 구성한다.
상기 제2검사모듈(500)은 상기 인출모듈(300)에 의해 제1검사존(Z1)을 거쳐 제2검사존(Z2)에 인출된 필름의 상측에서 코팅면에 대한 검사를 수행하도록 구비하며, 제전부(510)와, 스캔부(520)를 포함한다.
상기 제전부(510)는 제2검사존(Z2)의 하부 프레임 상에서 인출모듈(300)에 의해 해권되는 필름을 안착하고 정전기를 제거하도록 구성한다.
상기 제전부(510)는 제2검사존(Z2)의 하부 프레임 상에서 길이 방향 전반에 걸쳐 설치하는 제전판(511)에 복수의 필름의 미코팅면(하측면)을 안착하여 정전기를 제거함으로써 후술하게 될 스캔부(520)에 의한 검사가 수행되도록 마련하며, 제2누름부(512)와, 제2이동레일(513)과, 브러시(515)를 포함한다.
상기 제2누름부(512)는 상기 제2검사존(Z2)의 선측 상부에서 중앙부로 승강하여 인출모듈(300)에 의해 해권된 필름의 선단 표면을 눌러 제전판(511)에 접촉시키도록 구비한다.
상기 제2누름부(512)는 소정의 횡바 형상으로 마련하여 제1검사존(Z1)에서 제2검사존(Z2)으로 인출되는 복수의 필름 전체를 제전판(511)을 향해 눌러 접촉시킨 상태로 고정하도록 구성한다. 상기 제2누름부(512)의 최하위는 상기 제1검사모듈(400)의 제1누름부(450)보다 낮게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제2이동레일(513)은 제2검사존(Z2)의 상부에서 양측 프레임 상에 설치하여 구비한다.
상기 제2이동레일(513)은 상기 검사장치본체(100)의 제2검사존(Z2) 상부에서 하기 브러시(515)의 이동을 가이드하기 위한 한 쌍의 레일로 이루어진다.
상기 브러시(515)는 제2이동레일(513)에 결합하고 제2누름부(512)의 일측에서 제2로봇에 의해 제2검사존(Z2)을 따라서 이동하여 제전판(511)에 필름을 밀착하고 정전기를 제거하도록 구비한다.
상기 브러시(515)는 상기 제2누름부(512)에 의해 제전판(511)에 선단이 밀착된 복수의 필름의 상측면을 선측에서 후측 방향으로 브러싱하도록 구비한다.
상기 브러시(515)를 이동하는 제2로봇은 브러시(515)를 필름 표면을 향해 승강하는 소정의 승강수단을 탑재하며, 제2검사존(Z2)의 선, 후측 방향, 즉 X축 방향 방향으로 이동을 자동 제어하는 로봇으로 구성한다. 제2로봇은 상기 클램프(320)를 이동하는 제1로봇 및 하기 제3로봇과 자동 연동하여 작동을 수행하도록 구비한다.
상기 스캔부(520)는 제2검사존(Z2)의 상부 프레임 상에 구비하여 제전부(510)에 의해 정전기가 제거된 필름을 검사하도록 구성한다.
상기 스캔부(520)는 상기 제2검사존(Z2)의 상부 프레임 상에서 길이 방향 전반에 걸쳐 상기 제전부(510)의 상측을 이동하면서 정전기가 제거된 필름의 코팅면에 대한 검사를 수행하도록 마련하며, 제3이동레일(521)과, 제3촬영부(523)를 포함한다.
상기 제3이동레일(521)은 제2검사존(Z2)의 상부에서 양측 프레임 상에 설치하여 구비한다.
상기 제3이동레일(521)은 상기 검사장치본체(100)의 제2검사존(Z2) 상부에서 하기 제3촬영부(523)의 이동을 가이드하기 위한 한 쌍의 레일로 이루어진다.
상기 제3촬영부(523)는 제3이동레일(521)에 결합하고 제3로봇에 의해 제2검사존(Z2)을 따라서 이동하면서 제전판(511)에 밀착된 필름의 코팅면을 촬영하고 데이터를 검출모듈(600)에 전송하도록 구비한다.
상기 제3촬영부(523)를 이동하는 제3로봇은 제2검사존(Z2)의 선, 후측 방향, 즉 X축 방향 방향으로 이동을 자동 제어하는 로봇으로 구성한다. 제3로봇은 상기 클램프(320)를 이동하는 제1로봇 및 상기 브러시(515)를 이동하는 제2로봇과 자동 연동하여 작동을 수행하도록 구비한다.
즉, 상기 제3촬영부(523)는 제2검사존(Z2)에 인출된 필름에 대해 필름 길이 3m에 대한 캠버(인출 방향 수직선에 대한 기울어진 각도)를 측정하여 직진성을 확인하고 웨이브컷 항목에 대해 50㎛이상의 외관 불량을 식별 가능한 수준에서 이미지 데이터를 생성하여 후술하게 될 검출모듈(600)에 전송한다.
상기 검출모듈(600)은 상기 제1검사모듈(400) 및 제2검사모듈(500)로부터 검사 데이터를 전송받아 불량을 검출하고 인공지능 딥러닝을 기반으로 검출률을 정밀화하도록 구성한다.
상기 검출모듈(600)은 상기 제1검사모듈(400) 및 제2검사모듈(500)에서 생성한 데이터를 전송받아 소프트웨어적으로 처리하고, 저장, 디스플레이하도록 구비한다. 상기 검출모듈(600)은 반복 검사에 의해 생성되는 데이터를 누적하고, 각 검사 항목별로 검출 빈도가 높거나 변별 난이도가 높은 불량 유형에 대한 딥러닝 정밀 셋업을 통해 검출률을 향상하도록 구성한다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치를 이용한 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사방법의 구성은 다음과 같다.
본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사방법은 검사장치본체(100)의 내부에 마련되는 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)으로 필름을 투입 및 인출하는 투입단계(S10), 제1인출단계(S20), 제2인출단계(S40)와, 필름에 대한 외관 검사를 수행하는 제1검사단계(S30), 제2검사단계(S50)와, 검사 항목에 대한 불량을 검출하고 데이터를 분석하는 검출단계(S60)를 포함하여 이루어진다.
상기 투입단계(S10)는 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 병렬로 배치하고 검사장치본체(100)로 필름 단부를 투입하는 단계이다.
상기 투입단계(S10)에서는 투입모듈(200)의 장착축부(220) 일단을 지지부(210)로부터 탈거한 후 복수의 필름 릴을 한 단위씩 축결합하여 병렬로 배치하고 지지부(210)에 재결합한다.
상기 장착축부(220)에 축결합된 복수의 필름 릴로부터 각각의 필름 단부를 인출하여 가이드부(230)를 통해 인출모듈(300)을 향해 투입한다.
상기 제1인출단계(S20)는 복수의 분리막 코팅 필름 단부를 클램핑한 상태로 제1검사존(Z1)으로 동시에 해권하는 단계이다.
상기 제1인출단계(S20)에서는 상기 가이드부(230)를 통해 인출모듈(300)에 투입된 복수의 필름 단부를 클램프(320)의 베이스패널(321) 상에 위치하고, 작동패널(322)을 회동하여 베이스패널(321)과 작동패널(322) 사이에 클램핑한다.
상기 클램프(320) 일체를 제1로봇의 작동에 의해 제1이동레일(310)을 따라서 이동하여 제1검사존(Z1)으로 인출한다.
상기 제1검사단계(S30)는 제1검사존(Z1)에 인출된 필름의 코팅면 및 미코팅면을 검사하여 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 단계이다.
상기 제1검사단계(S30)는 제1검사존(Z1)에 해권된 필름의 표면을 수평으로 일정 면적 팽만하게 조성하는 단계와, 필름의 상, 하측에서 코팅면 및 미코팅면에 빛을 조사하는 단계와, 필름에 빛이 투과 또는 반사되는 상태에서 코팅면 및 미코팅면을 촬영하고 데이터를 검출모듈(600)에 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제1검사단계(S30)에서는 제1검사모듈(400)의 제1누름부(450)가 복수의 필름 표면으로 하강하여 한 쌍의 누름롤러(451) 사이에 필름을 팽만하게 조성하고, 제1,2조명부(410,420)가 필름의 상, 하측에서 빛을 조사하여 투과 또는 반사한다. 제1,2촬영부(430,440)는 라인 스캔에 의한 투과 경계 반사 조명 광학 방식을 이용하여 필름의 코팅면 및 미코팅면 사이에 투과하는 빛이 반사하는 지점에 대한 불량 이미지 데이터를 생성하고, 검출모듈(600)에 전송한다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1검사단계(S30)에 의해 웨이브, 주름, 처짐, 스크래치, 물때 등의 불량 항목에 대한 이미지 데이터를 도시한 것이다.
상기 제2인출단계(S40)는 복수의 분리막 코팅 필름 단부를 클램핑한 상태로 제2검사존(Z2)으로 동시에 해권하는 단계이다.
상기 제2인출단계(S40)에서는 제1검사존(Z1)에서 제2검사존(Z2)으로 투입되는 복수의 필름 단부를 클램프(320)가 클램핑한 상태에서 제1로봇의 작동에 의해 제1이동레일(310)을 따라서 이동하여 제2검사존(Z2)으로 인출한다.
상기 제2검사단계(S50)는 제2검사존(Z2)에 인출된 필름의 코팅면을 검사하여 캠버를 측정하고 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 단계이다.
상기 제2검사단계(S50)는 제2검사존(Z2)에 해권된 필름의 선단 표면을 눌러 제전판(511)에 접촉시키는 단계와, 제전판(511)에 접촉된 필름 선단에서부터 후단까지 필름을 브러싱하여 제전판(511)에 밀착하고 정전기를 제거하는 단계와, 제전판(511)에 밀착된 필름의 상측에서 코팅면을 촬영하고 데이터를 검출모듈(600)에 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제2검사단계(S50)에는 제2검사모듈(500)의 제전부(510) 및 스캔부(520)에 의해 검사가 이루어진다.
우선, 제2검사모듈(500)의 제전부(510)가 제전판(511)의 선측에서 제2누름부(512)를 하강하여 제전판(511)에 필름을 접촉시키고, 브러시(515)를 제2누름부(512)의 일측으로 하강하여 필름에 접촉시킨 상태에서 제2로봇의 작동에 의해 제2이동레일(513)을 따라서 브러시(515)를 이동하여 제2검사존(Z2) 전반에 걸쳐 해권된 상태의 복수의 필름을 제전판(511)에 밀착시키고 정전기를 제거한다.
제2검사모듈(500)의 스캔부(520)는 제전판(511)에 밀착된 복수의 필름 상측에서 제3로봇의 작동에 의해 제3이동레일(521)을 따라서 제3촬영부(523)를 이동하면서 라인 스캔에 의한 광학 방식을 이용하여 필름의 코팅면을 촬영한 데이터를 생성하고 길이 3m에 대한 캠버 측정 데이터와 함께 검출모듈(600)에 전송한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제2검사단계(S50)에 의해 웨이브컷 불량 항목에 대한 이미지 데이터를 도시한 것이다.
상기 검출단계(S60)는 상기 제1검사단계(S30) 및 제2검사단계(S50)에서 생성한 데이터를 전송받아 불량을 검출하고 인공지능 딥러닝을 기반으로 검출률을 정밀화하는 단계이다.
상기 검출단계(S60)에서는 상기 제1검사단계(S30) 및 제2검사단계(S50)에 의해 생성된 데이터를 전송받아 소프트웨어적으로 처리하고, 저장 및 디스플레이한다. 반복 검사에 의해 생성되는 누적 데이터는 인공지능 딥러닝 기반으로 학습하여 각 검사 항목별로 검출 빈도가 높거나 변별 난이도가 높은 불량 유형에 대한 정밀 셋업을 통해 검출률을 점진적으로 향상한다.
상기 검출단계(S60)를 거친 후에는 투입모듈(200)의 일측에 구비하는 커팅모듈(700)에 의한 커팅단계(S70)를 수행하여 검사를 마친 복수의 필름 구간을 동시에 커팅하고 검사장치본체(100) 외부로 취출하도록 구성한다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치 및 검사방법은 2차 전지용 분리막 코팅 필름을 릴 상태로 복수를 동시에 자동으로 검사 가능한 장치 및 방법을 제공한다.
특히, 본 발명은 투입모듈(200)에 장착된 복수의 코팅 필름 릴로부터 필름을 인출하고 2차례에 걸친 검사를 거쳐 불량을 검출하고 커팅 및 취출하는 일련의 공정을 자동화하도록 구성하며, 딥러닝 기술을 기반으로 반복 검사를 거쳐 검출 변별력을 증진함으로써 보다 정밀한 검사 프로세스를 구현할 수 있는 이점이 있다.
따라서, 본 발명은 분리막 코팅 필름 검사 공정의 효율성 및 생산성을 현저히 향상하고 검사 정확도를 증진하여 분리막 코팅 필름 릴의 출하 시 불량률을 현지히 저감할 수 있는 등의 다양한 효과가 있으므로 산업상 이용 가능성이 매우 클 것으로 기대된다.
Z1: 제1검사존 Z2: 제2검사존
100: 검사장치본체 200: 투입모듈
210: 지지부 220: 장착축부
230: 가이드부 300: 인출모듈
310: 제1이동레일 320: 클램프
321:베이스패널 322: 작동패널
400: 제1검사모듈 410,420: 제1,2조명부
430,440: 제1,2촬영부 450: 제1누름부
451: 누름롤러 500: 제2검사모듈
510: 제전부 511: 제전판
512: 제2누름부 513: 제2이동레일
515: 브러시 520: 스캔부
521: 제3이동레일 523: 제3촬영부
600: 검출모듈 700: 커팅모듈
S10: 투입단계 S20: 제1인출단계
S30: 제1검사단계 S40: 제2인출단계
S50: 제2검사단계 S60: 검출단계
S70: 커팅단계
100: 검사장치본체 200: 투입모듈
210: 지지부 220: 장착축부
230: 가이드부 300: 인출모듈
310: 제1이동레일 320: 클램프
321:베이스패널 322: 작동패널
400: 제1검사모듈 410,420: 제1,2조명부
430,440: 제1,2촬영부 450: 제1누름부
451: 누름롤러 500: 제2검사모듈
510: 제전부 511: 제전판
512: 제2누름부 513: 제2이동레일
515: 브러시 520: 스캔부
521: 제3이동레일 523: 제3촬영부
600: 검출모듈 700: 커팅모듈
S10: 투입단계 S20: 제1인출단계
S30: 제1검사단계 S40: 제2인출단계
S50: 제2검사단계 S60: 검출단계
S70: 커팅단계
Claims (10)
- 선측에 투입구를 형성하고 내부에는 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 순차로 마련하는 검사장치본체(100)와,
복수의 분리막 코팅 필름 릴을 장착하여 병렬로 배치하는 투입모듈(200)과,
상기 투입모듈(200)에 배치된 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 동시에 해권하여 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)으로 인출하는 인출모듈(300)과,
상기 제1검사존(Z1)에 인출된 필름의 코팅면 및 미코팅면을 검사하여 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 제1검사모듈(400)과,
상기 제2검사존(Z2)에 인출된 필름의 코팅면을 검사하여 캠버를 측정하고 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 제2검사모듈(500)과,
상기 제1검사모듈(400) 및 제2검사모듈(500)로부터 검사 데이터를 전송받아 불량을 검출하고 인공지능 딥러닝을 기반으로 검출률을 정밀화하는 검출모듈(600)을 포함하고,
상기 인출모듈(300)은,
제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)의 중앙부에서 양측 프레임 상에 설치하고 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 따라서 연속하도록 구비하는 제1이동레일(310)과,
투입모듈(200)에 배치된 복수의 분리막 코팅 필름 릴로부터 필름 단부를 동시에 클램핑하도록 구비하는 클램프(320)를 포함하고,
상기 클램프(320)는, 제1이동레일(310) 상에 안착하고 제1로봇에 의해 제1검사존(Z1) 및 제2검사존(Z2)을 따라서 이동하여 필름을 해권하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 투입모듈(200)은,
검사장치본체(100)의 투입구 양측에 구비하는 한 쌍의 지지부(210)와,
지지부(210)에 양단을 결합하고, 일단을 지지부(210)로부터 탈착하여 복수의 분리막 코팅 필름 릴을 일정 간격으로 축결합하는 장착축부(220)와,
장착축부(220)의 일측에 구비하여 장착축부(220)에서 투입구 내측으로 필름을 안내하는 가이드부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1검사모듈(400)은,
제1검사존(Z1)의 상부 및 하부 프레임에 설치하여 인출모듈(300)에 의해 해권되는 필름의 상, 하측에서 코팅면 및 미코팅면에 빛을 조사하는 제1,2조명부(410,420)와,
제1,2조명부(410,420)의 일측에 설치하여 필름의 코팅면 및 미코팅면을 촬영하고 데이터를 검출모듈(600)에 전송하는 제1,2촬영부(430,440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1검사모듈(400)에는,
제1검사존(Z1)의 상부에서 중앙부로 승강하여 인출모듈(300)에 의해 해권되는 필름의 표면을 팽만하게 조성하는 제1누름부(450)를 포함하고,
상기 제1누름부(450)는, 해권되는 필름의 길이 방향으로 상호 일정 간격을 이격하여 배치하는 복수의 누름롤러(451)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2검사모듈(500)은,
제2검사존(Z2)의 하부 프레임 상에서 인출모듈(300)에 의해 해권되는 필름을 안착하고 정전기를 제거하는 제전부(510)와,
제2검사존(Z2)의 상부 프레임 상에 구비하여 제전부(510)에 의해 정전기가 제거된 필름을 검사하는 스캔부(520)를 포함하고,
상기 제전부(510)는,
제2검사존(Z2)의 선측 상부에서 중앙부로 승강하여 인출모듈(300)에 의해 해권된 필름의 선단 표면을 눌러 제전판(511)에 접촉시키는 제2누름부(512)와,
제2검사존(Z2)의 상부에서 양측 프레임 상에 설치하여 구비하는 제2이동레일(513)과,
제2이동레일(513)에 결합하고 제2누름부(512)의 일측에서 제2로봇에 의해 제2검사존(Z2)을 따라서 이동하여 제전판(511)에 필름을 밀착하고 정전기를 제거하는 브러시(515)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치. - 삭제
- 제 6 항에 있어서,
상기 스캔부(520)는,
제2검사존(Z2)의 상부에서 양측 프레임 상에 설치하여 구비하는 제3이동레일(521)과,
제3이동레일(521)에 결합하고 제3로봇에 의해 제2검사존(Z2)을 따라서 이동하면서 제전판(511)에 밀착된 필름의 코팅면을 촬영하고 데이터를 검출모듈(600)에 전송하는 제3촬영부(523)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치. - 제 1 항 내지 제 2 항, 제 4 항 내지 제 6 항, 제 8 항 중 어느 하나의 항에 의한 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치를 이용한 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사방법에 있어서,
복수의 분리막 코팅 필름 릴을 병렬로 배치하고 검사장치본체(100)로 필름 단부를 투입하는 투입단계(S10)와,
복수의 분리막 코팅 필름 단부를 클램핑한 상태로 제1검사존(Z1)으로 동시에 해권하는 제1인출단계(S20)와,
제1검사존(Z1)에 인출된 필름의 코팅면 및 미코팅면을 검사하여 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 제1검사단계(S30)와,
복수의 분리막 코팅 필름 단부를 클램핑한 상태로 제2검사존(Z2)으로 동시에 해권하는 제2인출단계(S40)와,
제2검사존(Z2)에 인출된 필름의 코팅면을 검사하여 캠버를 측정하고 외관 검사 항목별 데이터를 생성하는 제2검사단계(S50)와,
상기 제1검사단계(S30) 및 제2검사단계(S50)에서 생성한 데이터를 전송받아 불량을 검출하고 인공지능 딥러닝을 기반으로 검출률을 정밀화하는 검출단계(S60)를 포함하고,
상기 제1검사단계(S30)는,
제1검사존(Z1)에 해권된 필름의 표면을 수평으로 일정 면적 팽만하게 조성하는 단계와, 필름의 상, 하측에서 코팅면 및 미코팅면에 빛을 조사하는 단계와, 필름에 빛이 투과 또는 반사되는 상태에서 코팅면 및 미코팅면을 촬영하고 데이터를 검출모듈(600)에 전송하는 단계를 포함하고,
상기 제2검사단계(S50)는,
제2검사존(Z2)에 해권된 필름의 선단 표면을 눌러 제전판(511)에 접촉시키는 단계와, 제전판(511)에 접촉된 필름 선단에서부터 후단까지 필름을 브러싱하여 제전판(511)에 밀착하고 정전기를 제거하는 단계와, 제전판(511)에 밀착된 필름의 상측에서 코팅면을 촬영하고 데이터를 검출모듈(600)에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사방법. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020200166176A KR102260464B1 (ko) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치 및 검사방법 |
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|---|---|---|---|
| KR1020200166176A KR102260464B1 (ko) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 분리막 코팅 필름 릴 외관 검사장치 및 검사방법 |
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- 2020-12-02 KR KR1020200166176A patent/KR102260464B1/ko active IP Right Grant
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