KR102335304B1 - 전지용 검사장치 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 의한 전지용 검사장치는, 셀(Cell)을 향해 빛을 조명하는 조명부, 셀을 사이에 두고 조명부와 마주하여 빛에 의해 조명되는 셀을 촬영하는 촬영부 및 셀을 투과하는 빛에 의한 난반사를 차단하는 차단부를 포함하며, 차단부는, 셀과 촬영부 사이에서 난반사를 적어도 1회 차단한 후, 촬영부로 입사되는 빛의 입사 반경을 조절하여 난반사를 다단계로 차단한다. 이러한 구성에 의하면, 촬영되는 셀의 영상 품질을 향상시킬 수 있어, 고품질의 검사가 가능하다.

Description

전지용 검사장치{INSPECTION APPARATUS FOR FUEL CELL}

본 발명은 전지용 검사장치에 관한 것으로서, 연료전지 제조를 위한 스택 셀(Stack cell)을 적외선 조명 광학계를 사용하여 검사함에 있어서의 난반사를 저감시켜 검사 품질을 향상시킬 수 있는 전지용 검사장치에 관한 것이다.

석유를 대체할 수 있는 에너지 자원인 연료전지(Fuel cell)는 연료의 산화에 의해 발생되는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지로써, 일종의 발전장치라 할 수 있다. 이러한 연료전지는 산화 및 환원반응을 이용하는 점에서 화학전지와 유사하지만, 폐쇄된 시스템 내부에서 전지반응을 하는 화학전지와 달리 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되어, 반응생성물이 연속적으로 시스템 외부로 제거되는 점에서 차이를 가진다.

이와 같은 연료전지는 이차전지 스택(stack) 보다 많은 인자에 의해 성능이 좌우되기 때문에, 실용화를 위해서는 스택 셀(Cell)을 철저하게 정량적으로 분석함으로써 표준적인 특성을 파악하는 성능 검사가 요구된다. 이에 따라, 근래에는 연료전지 스택 셀의 성능 검사의 품질을 향상시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다.

대한민국 등록특허공보 제10-2079419호 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0070394호

본 발명의 목적은 전지 제조를 위한 셀을 조명하여 촬영함에 있어서의 난반사를 다단계로 차단시킴으로써, 검사 품질을 향상시킬 수 있는 전지용 검사장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전지용 검사장치는, 셀(Cell)을 향해 빛을 조명하는 조명부, 상기 셀을 사이에 두고 상기 조명부와 마주하여, 상기 빛에 의해 조명되는 상기 셀을 촬영하는 촬영부 및, 상기 셀을 투과하는 상기 빛에 의한 난반사를 차단하는 차단부를 포함하며, 상기 차단부는 상기 셀과 상기 촬영부 사이에서 상기 난반사를 적어도 1회 차단한 후, 상기 촬영부로 입사되는 상기 빛의 입사 반경을 조절하여 상기 난반사를 다단계로 차단한다.

또한, 상기 조명부는 적외선을 조사할 수 있다.

또한, 상기 차단부는, 상기 셀과 촬영부 사이에 위치하여, 상기 빛이 통과하는 범위를 조절하는 제1차단홀이 마련되는 제1차단부재 및, 상기 촬영부에 결합되어, 상기 촬영부에 입사되는 상기 빛의 반경을 조절하는 제2차단홀이 마련되는 제2차단부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 촬영부는 복수의 카메라가 상호 나란하게 마련되고, 상기 제1차단부재는 상기 제1차단홀이 상기 복수의 카메라에 각각 마주하도록 상호 마란하게 복수개 마련될 수 있다.

또한, 상기 촬영부는 적어도 하나의 카메라를 포함하며, 상기 제2차단부재는 상기 셀과 마주하는 상기 카메라의 렌즈 내경에 결합되도록 적어도 하나 마련될 수 있다.

또한, 상기 복수의 차단부재 사이에는 검은색 가림막이 마련되어, 상기 복수의 차단부재 사이를 통과하는 상기 빛을 차단할 수 있다.

또한, 상기 제1차단부재는 상기 제1차단홀을 각각 구비하여, 상기 빛의 경로에 나란하게 상호 이격되도록 복수개가 적층 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의한 전지용 검사장치는, 대상체를 향해 빛을 조명하는 조명부, 상기 대상체와 마주하여, 상기 대상체를 촬영하는 촬영부 및, 상기 조명부와 촬영부 사이에 마련되어, 상기 대상체로부터 반사되는 상기 빛의 난반사를 차단시키는 차단부를 포함하며, 상기 차단부는 상기 대상체로부터 반사되어 상기 촬영부로 향하는 상기 빛의 경로에 마련되는 제1차단부재 및, 상기 촬영부로 입사되는 상기 빛의 반경을 조절하는 제2차단부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 대상체는 스택 셀(Stack cell)을 포함하며, 상기 빛은 적외선을 포함할 수 있다.

또한, 상기 촬영부는 복수의 카메라가 상호 나란하게 마련되고, 상기 제1차단부재는 상기 빛이 통과하는 제1차단홀이 각각 관통 형성되어, 상기 복수의 카메라와 각각 마주하도록 복수개 마련될 수 있다.

또한, 상기 복수의 차단부재 사이에는 검은색 가림막이 마련되어, 상기 복수의 차단부재 사이를 통과하는 상기 빛을 차단할 수 있다.

또한, 상기 촬영부는 상기 대상체를 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함하며, 상기 제2차단부재는 상기 빛이 통과하는 제2차단홀이 관통 형성되어, 상기 대상체와 마주하는 상기 카메라의 렌즈 내경에 결합되도록 적어도 하나 마련될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 셀로부터 반사되는 난반사를 다단계로 차단시킬 수 있어, 난반사 차단율을 증가시켜 촬영되는 영상의 표면 불균일을 개선할 수 있게 된다.

둘째, 고품질의 영상 촬영을 통해 검사 정확도를 향상시킬 수 있어, 제조되는 셀의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

셋째, 기존의 검사장비에 대해 차단부를 적용할 수 있어, 작업성과 사용성 확보에 유리하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 바람직한 일 실시예에 의한 전지용 검사장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2은 도 1에 도시된 전지용 검사장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1차단부재를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제2차단부재가 카메라부에 결합된 상태를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고,
도 5는 도 1에 도시된 전지용 검사장치로 인해 촬영된 이미지를 종래와 개략적으로 비교한 이미지이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전지용 검사장치(1)는 조명부(10), 촬영부(20) 및 차단부(30)를 포함한다.

참고로, 본 발명에서 설명하는 전지용 검사장치(1)는 연료전지 또는 이차전지와 같은 전기적 에너지의 충전 및/또는 방전이 가능한 전지에 대한 검사를 수행하기 위한 것이다. 본 실시예에서는 전지용 검사장치(1)가 파우치형 전지와 같은 복수의 스택 셀(Stack Cell)(이하, 셀로 지칭함)(C)을 촬영하여, 불량을 감지하는 것으로 예시한다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 설명하는 전지의 셀(C)은 청록색 계열의 테이프(Tape) 영역 내부에 발생될 수 있는 분리막 손상에 의해 내부 전극이 외부로 노출되는 경우, 이를 촬영을 통해 감지하여 불량으로 분류하기 위한 검사장치이다.

조명부(10)는 셀(C)을 향해 빛을 조명한다. 여기서, 조명부(10)는 적외선(IR, Infrared ray)(L)을 조명할 수 있으나, 조명부(10)에서 조명하는 빛(L)의 종류는 이에 한정되지 않음은 당연하다.

촬영부(20)는 셀(C)을 사이에 두고 조명부(10)와 마주하여, 빛(L)에 의해 조명되는 셀(C)을 촬영한다. 이때, 촬영부(20)는 셀(C)과 마주하는 렌즈(22)를 각각 구비하는 적어도 하나의 카메라(21)를 포함하며, 본 실시예에서는 도 1의 도시와 같이 3개의 카메라(21)가 상호 이격되어 나란하게 마련되는 것으로 예시한다.

여기서, 셀(C)은 자세히 도시되지 않았으나, 컨베이어(conveyor)와 같은 이송수단에 의해 지지된 상태로 일방향으로 이송될 수 있으며, 복수의 카메라(21)는 셀(C)의 이동방향을 따라 이격되도록 배치된다. 그로 인해, 복수의 카메라(21)는 일방향으로 이송되는 셀(C)을 순차적으로 촬영함으로써, 검사 정확도 향상에 기여할 수 있다. 이때, 컨베이어에 셀(C)은 복수개가 상호 나란하게 배치되어 일방향으로 이송되며, 복수의 카메라(21)가 복수의 셀(C)을 동시에 또는 순차적으로 촬영할 수 있다.

차단부(30)는 셀(C)을 투과하는 빛에 의한 난반사를 차단한다. 이를 위해, 차단부(30)는 셀(C)로부터 반사되는 빛(L)을 적어도 1회 차단하고, 촬영부(20)로 입사되는 빛(L)의 입사 반경을 조절하여 난반사를 다단계로 차단한다. 이러한 차단부(30)는 제1 및 제2차단부재(40)(50)를 포함한다.

제1차단부재(40)는 셀(C)과 촬영부(20) 사이에 위치하여, 빛(L)이 통과하는 범위를 조절하는 제1차단홀(41)이 관통 마련된다. 여기서, 제1차단부재(40)는 도 3의 도시와 같이, 각각 제1차단홀(41)을 구비하여 상호 나란하게 이웃하도록 복수개가 마련될 수 있다. 이때, 복수의 제1차단부재(40)는 촬영부(20)의 복수의 카메라(21)와 각각 마주한다. 이러한 제1차단홀(41)은 원형으로 관통 형성되며, 셀(C)로부터 반사되는 카메라(21)를 향해 상승하는 빛(L)이 통과하는 반경을 조절하여 난반사를 1차 차단하는 일종의 가림막으로 마련된다.

한편, 제1차단홀(41)의 직경은 촬영부(20)와 셀(C) 사이의 이격된 거리에 따라, 변경 가능하다. 또한, 자세히 도시되지 않았지만, 제1차단부재(40)가 빛(L)의 경로상에 빛(L)의 진행 방향에 나란하도록 복수개가 이격되어 적층 마련됨으로써, 촬영부(20)를 향해 상승하는 빛(L)을 다단계로 차단하는 변형예도 가능하다. 이 경우, 빛(L)의 진행 방향에 나란하게 이격되어 적층되는 복수의 제1차단부재(40)의 제1차단홀(41) 직경이 촬영부(20)에 가까울수록 점차 좁아지도록 마련됨으로써, 셀(C)로부터 반사되어 상승하는 빛(L)의 난반사를 다단계로 차단할 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 자세히 도시하지 않았으나, 상호 나란하게 배치되는 복수의 제1차단부재(40) 사이의 틈을 검은색 천과 같은 가림막(미도시)으로 커버함으로써, 반사되어 카메라(21)를 향해 상승하는 빛(L)을 차단할 수도 있다.

제2차단부재(50)는 촬영부(20)에 입사되는 빛(L)의 반경을 조절한다. 이러한 제2차단부재(50)는 도 4의 도시와 같이, 셀(C)과 마주하는 카메라(21)의 렌즈(22)의 내경에 삽입되도록 적어도 하나 마련된다. 본 실시예에서는 촬영부(20)가 3개의 카메라(21)를 포함하는 것으로 도시 및 예시함에 따라, 제2차단부재(50)는 3개의 카메라(21) 각각의 렌즈(22)에 삽입되도록 3개 마련될 수 있다. 이러한 제2차단부재(50)의 개수는 카메라(21)의 개수에 따라 변경 가능하다.

제2차단부재(50)는 링 형상을 가지며, 중심에 제2차단홀(51)이 관통 형성된다. 이러한 제2차단부재(50)는 렌즈(22)에 결합되어, 제2차단홀(51)을 통해 입사되는 빛(L)을 막는 일종의 가림막 역할을 하는 홀더이다. 이에 따라, 제2차단부재(50)는 렌즈(22)의 내경에 밀착되어, 억지 끼움과 같은 방식으로 고정되도록 마련될 수 있다. 그러나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 제2차단부재(50)가 별도의 고정수단 또는 체결수단을 구비하여, 카메라(21)의 렌즈(22)에 결합되는 변형예도 가능하다.

한편, 도 1과 같이, 조명부(10), 촬영부(20) 및 차단부(30)는 프레임부(60)에 의해 지지된다. 프레임부(60)는 조명부(10)로부터 발생된 빛(L)이 셀(C)로부터 반사되어 촬영부(20)로 안내되는 빛(L)의 경로를 간섭하지 않도록 개방된 제1프레임홀(61a)을 가지는 메인 프레임(61) 및 조명부(10), 촬영부(20) 및 차단부(30)를 보호하기 위해 커버하는 커버 프레임(62)을 포함한다. 여기서, 메인 프레임(61)은 조명부(10)와 촬영부(20) 사이에 마련되고, 커버 프레임(62)은 메인 프레임(61)에 대해 수직하도록 결합된다.

또한, 프레임부(60)는 메인 프레임(61)에 대해 조명부(10)를 지지시키는 조명 프레임(63) 및 촬영부(20)를 커버 프레임(62)에 지지시키는 촬영 프레임(64)을 포함한다. 여기서, 조명 프레임(63)은 빛(L)의 경로를 간섭하지 않도록 제2프레임홀(63a)이 관통 형성된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전지용 검사장치(1)의 검사방법을 도 2를 참고하여 설명한다.

우선, 도 2와 같이, 조명 프레임(63)에 지지된 조명부(10)로부터 적외선을 포함하는 빛(L)이 셀(C)을 향해 조명한다. 이렇게 셀(C)로 조명된 빛(L)은 반사되어, 조명 프레임(63)의 제2프레임홀(63a)과 메인 프레임(61)의 제1프레임홀(61a)을 순차적으로 통과한 후, 제1차단부재(40)의 제1차단홀(41)을 통과한다. 그로 인해, 제1차단부재(40)는 제1차단홀(41)을 통해 촬영부(20)를 향해 상승하는 빛(L)의 범위를 조절하여, 빛(L) 난반사를 1차 차단한다.

제1차단부재(40)를 경유한 빛(L)은 계속 상승하여 촬영부(20)의 카메라(21)로 입사된다. 이때, 카메라(21)의 렌즈(22)의 내경에 결합된 제2차단부재(50)의 제2차단홀(51)을 빛(L)이 통과함으로써, 빛(L)의 난반사를 2차 차단한다.

여기서, 빛(L)은 셀(C)로부터 반사되어 촬영부(20)를 향해 상승함에 있어서, 난반사가 발생되어 카메라(21)로 촬영하는 영상의 균일도를 저하시킨다. 그러나, 본 실시예에서와 같이, 불필요한 빛(L)의 반사 영역을 제1 및 제2차단부재(40)(50)를 통해 다단계로 차단할 수 있어, 난반사 차단에 의한 고품질의 촬영 영상을 획득할 수 있게 된다.

도 5를 참고하면, 셀(C)을 촬영한 이미지를 종래와 비교한 이미지가 개략적으로 도시된다. 도 5의 (a)의 A영역과 같이, 차단부(30)를 포함하지 않는 종래의 경우에는 난반사에 의해 불균일한 영상이 촬영된다. 여기서, 차단부(30)를 구비하지 않을 경우, 셀(C)의 파우치 자체에서 반사되는 빛(L)에 의해, 촬영된 영상의 표면 밝기 불균일이 발생되게 된다. 이러한 표면 밝기 불균일이 발생된 영상은 검사하고자 하는 셀(C) 즉, 대상체 표면의 검사 균일도 저하를 야기하게 된다.

그러나, 도 5의 (b)에 표시된 A영역과 같이. 동일 셀(C)에 대해 난반사를 차단시킬 경우, 도 5의 (a)와 비교하여 상대적으로 고품질의 영상을 획득할 수 있게 된다. 즉, 제1 및 제2차단부재(40)(50)를 통해 셀(C)로부터 반사되는 빛(L)을 가림으로써, 난반사로 인한 영상 맺힘과 같은 불량을 개선할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 전지용 검사장치
10: 조명부
20: 촬영부
22: 렌즈
30: 차단부
40: 제1차단부재
50: 제2차단부재
60: 프레임부
L: 빛
C; 셀

Claims (12)

1. 셀(Cell)을 향해 빛을 조명하는 조명부; 상기 셀을 사이에 두고 상기 조명부와 마주하여, 상기 빛에 의해 조명되는 상기 셀을 촬영하는 촬영부; 및 상기 셀을 투과하는 상기 빛에 의한 난반사를 차단하는 차단부;를 포함하며,
   상기 차단부는 상기 셀과 상기 촬영부 사이에서 상기 난반사를 적어도 1회 차단한 후, 상기 촬영부로 입사되는 상기 빛의 입사 반경을 조절하여 상기 난반사를 다단계로 차단하되, 상기 셀과 촬영부 사이에 위치하여, 상기 빛이 통과하는 범위를 조절하는 제1차단홀이 마련되는 제1차단부재; 및 상기 촬영부에 결합되어, 상기 촬영부에 입사되는 상기 빛의 반경을 조절하는 제2차단홀이 마련되는 제2차단부재;를 포함하고,
   상기 촬영부는 복수의 카메라가 상호 나란하게 마련되고, 상기 제1차단부재는 상기 제1차단홀이 상기 복수의 카메라에 각각 마주하도록 상호 마란하게 복수개 마련되며, 상기 제2차단부재는 상기 셀과 마주하는 상기 카메라의 렌즈 내경에 결합되도록 적어도 하나 마련되는 전지용 검사장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 차단부재 사이에는 검은색 가림막이 마련되어, 상기 복수의 차단부재 사이를 통과하는 상기 빛을 차단하는 전지용 검사장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1차단부재는 상기 제1차단홀을 각각 구비하여, 상기 빛의 경로에 나란하게 상호 이격되도록 복수개가 적층 마련되는 전지용 검사장치.
8. 대상체를 향해 빛을 조명하는 조명부; 상기 대상체와 마주하여, 상기 대상체를 촬영하는 촬영부; 및 상기 조명부와 촬영부 사이에 마련되어, 상기 대상체로부터 반사되는 상기 빛의 난반사를 차단시키는 차단부;를 포함하며,
   상기 차단부는 상기 대상체로부터 반사되어 상기 촬영부로 향하는 상기 빛의 경로에 마련되는 제1차단부재 및, 상기 촬영부로 입사되는 상기 빛의 반경을 조절하는 제2차단부재를 포함하고,
   상기 촬영부는 복수의 카메라가 상호 나란하게 마련되고, 상기 제1차단부재는 상기 빛이 통과하는 제1차단홀이 각각 관통 형성되어, 상기 복수의 카메라와 각각 마주하도록 복수개 마련되며, 상기 제2차단부재는 상기 빛이 통과하는 제2차단홀이 관통 형성되어, 상기 대상체와 마주하는 상기 카메라의 렌즈 내경에 결합되도록 적어도 하나 마련되는 전지용 검사장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 대상체는 스택 셀(Stack cell)을 포함하며,
   상기 빛은 적외선을 포함하는 전지용 검사장치.
10. 삭제
11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 차단부재 사이에는 검은색 가림막이 마련되어, 상기 복수의 차단부재 사이를 통과하는 상기 빛을 차단하는 전지용 검사장치.
12. 삭제

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