KR102458433B1 - 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속박판의 표면과 이면에서 전지극판코팅부와 비코팅무지부가 일정한 간격을 두고 반복형성된 극판의 길이를 측정하는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정장치에 있어서, 금속박판의 표면과 이면에서 코팅부와 비코팅부가 일정한 간격을 두고 반복형성된 극판의 길이를 측정하는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정장치에 있어서, 흐르듯이 이동하는 전지극판의 표면을 비접촉 펄스신호로 라인스캔;Line Scan하여 컴퓨터와 통신하는 LDV센서;Laser Dopler Velocity Sensor; 컴퓨터와 통신 연결된 LDV센서의 신호로 전지극판의 표면을 라인;Line 스캔하여 최적의 측정기준선으로 전지극판코팅부와 비코팅무지부 이동하는 길이를 측정 계산할 수 있도록 하는 라인스캔카메라;Line Scan Camera; 상기 라인스캔카메라의 라인;Line 포커싱부를 라인형태로 조사(照査) 하는 LED라인조명; 상기 LDV센서와 라인스캔카메라의 누적 입력 정보로 전지극판의 길이를 측정 계산하는 컴퓨터구성으로 전지극판 길이를 비접촉방식으로 정밀하게 측정하는 특징이 있다.

Description

2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치{Secondary battery polar-plate coating pattern length measurement device}

본 발명은 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치에 관한 것으로 더 구체적으로는 금속박판(알루미늄 또는 동) 양면으로 양극(+)과 음극(-)으로 나뉘어서 형성되는 극판코팅부와 비코팅 무지부의 최적의 경계를 자동으로 인식하여 해당 각 영역의 길이를 측정하며, 실시간 생산관리시스템;MES(Manufacturing Execution System)과의 통신을 통해서 측정 결과를 업로드 기능을 지원할 수 있도록 제공되는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치에 관한 것한다.

종래의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치는, 롤 타입의 전지극판이 이동할 때 마찰하면서 이동하는 전지극판의 길이를 측정하는 방식이거나 또는 서브롤에 롤 엔코더를 연접시켜서 서브롤이 회전하는 상황에 따른 양을 길이로 전지극판의 길이를 측정하는 수단이 이용되고 있었다.

따라서 상기와 같은 종래 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치는 전지극판이 이동을 할 때 서브롤이 전지극판과 계속 마찰이 되면서 서부롤 외경이 점차 마모되어 롤 지름이 점차 작아지는 문제가 발생되는 문제로 전지극판과 서브롤간에 미끄러지는 슬립;Slip 현상이 발생하여 이동하는 전지극판의 이동량을 정확하게 측정을 할 수 없다.

이미 위에서 언급된 바와 같이, 일반적으로 알려진 롤타입의 전지극판은 특정된 너비로 알루미늄 또는 동으로 형성한 초박판 상태의 금속판 양면 중 한 면에는 양극(+) 그 반대면에는 음극(-)이 형성된다.

이때의 상기 양극 및 음극은 활물질이 정해진 간격에 따라 극판코팅부와 비코팅무지부가 형성되는데, 이때의 극판코팅부와 비코팅무지부의 경계는 정상적인 분량으로 코팅되는 부분과 코팅과정이 중단되는 부분에서 옅게 코팅되는 부분과 불규칙하게 형성되는 파상경계선이 만들어진다.

그렇기 때문에 종래와 같이 서브롤에 롤 엔코더를 연접시켜서 서브롤이 회전하는 상황에 따른 극판 길이를 측정하는 방식으로는 최적의 경계선을 분별할 수 없을 뿐만이 아니라 롤엔코와 서브롤 간 슬립이 발생하여 전지극판의 길이를 정확하게 측정 할 수가 없게 된다.

그러다 보니 상기 롤엔코더와 서브롤의 슬립 문제를 최소화 하는 방안으로 롤엔코더와 서브롤을 우레탄 소재로 변경해서 사용해 보았으나, 이 우레탄 소재 역시 장기간 사용에서 마모가 발생되면서 엔코더 롤의 지름이 작아지는 문제를 해결하지 못하였다.

그래서 또 다른 수단에서는 롤엔코더를 서브롤쪽으로 밀착 시켜서 이용하는 방안으로 실린더를 채택해보기도 하였지만 이러한 수단에서도 실린더의 압력에 따라 엔코더롤이 눌려지면서 측정길이에 오차가 발생했는데, 이때 롤엔코더 둘레가 30mm인 경우라면 0.1mm만 눌려서 들어가도 측정길이에는 0.7mm의 오차가 발생되므로 정밀측정이 불가하다는 결론에 이르게 되었다.

그러나 본 발명은 롤 접촉방식이 아닌 비접촉 방식으로 전지극판의 길이를 반영구적으로 정밀하게 측정 가능하도록 제공한다.

상기 종래 문제해결을 목적으로 하는 본 발명은, 서브롤과 접촉방식을 통한 전지극판의 이동량을 간접 측정하는 방식이 아닌 전지극판 표면의 흐름을 비접촉식 LDV센서(Laser Dopler Velocity Sensor)를 이용하여 이동하는 전지극판의 정보를 라인스캔카메라가 획득한 입력 신호로 전지극판의 코팅부와 무지부의 최적의 경계선을 특정하여 오차없는 길이 측정이 이루어지도록 한다.

이와 같은 본 발명은 LDV센서와 라인스캔카메라;Line Scan Camera가 흐르듯이 이동하는 전지극판의 표면을 비접촉방식으로 측정하되, 이동하는 전지극판의 코팅부와 무지부를 라인;Line으로 읽어서 즉, 백지 위에 연필로 선(線)을 계속 그어서 채워 넣듯이 스캔 촬영하여 극판코팅부와 비코팅 무지부간 최적의 경계선을 찾아서 정밀한 길이 측정을 할 수 있도록 한다.

상기 목적을 달성하는 본 발명 실시의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치는, 흐르듯이 이동하는 진지극판의 양극 및 음극 전지극판코팅부와 비코팅무지부 간 최적의 경계선을 비접촉 신호로 인식한 길이정보를 입력 전달하는 LDV센서(Laser Dopler Velocity Sensor);

전지극판코팅부와 비코팅면무지부를 라인;Line 방식으로 스캔(백지 위에 계속해서 연필로 선을 그어서 백지를 채워가는 방식)하는 라인스캔카메라(Line Scan Camera);

상기 라인스캔카메라의 라인 포커스 지점을 라인;line 형태로 조사(照査)하는 LED라인조명;

상기 LDV센서와 라인스캔카메라라의 정보를 누적해서 이동거리를 정밀하게 측정하는 컴퓨터; 구성으로 불규칙하고 파상선 상태의 전지극판코팅부와 비코팅무지부간 최적의 경계선을 분별하여 전지극판의 정확한 길이를 측정할 수 있게 되는 특징이 있다.

한편, 본 발명은 검사 과정의 자동화로 신뢰도와 검사 효율성 향상과 함께 작업자의 피로도와 개인차로 발생하는 휴먼 에러제거로 균일한 검사가 가능 하도록 하고 자동화로 전수 검사가 가능하게 되며 정량적 데이터 획득이 가능하도록 하는 특징이 있다.

본 발명 실시의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치는, 전지극판 표면의 흐름을 LDV센서와 라인스캔카메라가 센서에 의해 비접촉 라인스캔 하기 때문에 오차 없는 정밀한 길이 측정이 가능하게 되고 또한 검사시간을 단축하는 효과가 있다.

특히, 본 발명 실시의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치는 물리적인 마찰문제가 발생하지 않기 때문에 마찰로인해 발생하는 부품교환비용 및 수리시간 필요 없이 연속적인 작업이 가능하고, 길이 측정 방법;process 개선을 통한 불량률 감소와 함께 작업자 실수;Worker mistake 예방을 통한 품질향상과 함께 불량 원인에 대한 생산공정 반영을 통한 프로세스의 표준화 및 상기 항목을 통한 제품의 수율 극대화로 고객만족을 실현하는 효과를 제공한다.

도 1은, 본 발명 실시 라인스캔카메라와 LED라인조명이 전지극판코팅부와 비코팅면무지부를 스캔 및 조사하는 상태를 요부도시한 사시도
도 2는, 본 발명 실시의 LDV센서;Laser Dopler Velocity Sensor와 라인스캔카메라;Line Scan Camera 그리고 또 LED라인조명이 전지극판코팅부와 비코팅면무지부를 스캔 및 조사하는 상태를 설명하는 요부 정면예시도
도 3은, 본 발명 LDV센서;Laser Dopler Velocity Sensor와 라인스캔카메라;Line Scan Camera가 전지극판코팅부와 비코팅면무지부의 스캔 영역을 설명하는 요부 평면예시도
도 4는, 본 발명에서 전지극판을 설명하기 위한 요부절개 평면예시도
도 5는, 본 발명 실시 라인스캔카메라 및 LED라닌조명의 라인스캔 및 라인 조사(照査) 상태를 설명을 위한 상기 도 4에 표시된 Q부의 원내 확대 평면예시도
도 6은, 본 발명 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치의 실시상태를 설명하는 정면예시도
도 7은, 본 발명 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치의 실시상태를 설명하는 사시도
도 8은, 본 발명 실시 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치의 작용원리를 설명하는 블럭도

이하, 첨부한 도면에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명 실시의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치를 설명함에 있어 관련된 공지 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것임은 물론이다.

한편, 본 발명에서 설명하는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치의 세부적인 구성과 바람직한 실시예 및 작동상태 등을 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은, 본 발명 실시 라인스캔카메라와 LED라인조명이 전지극판코팅부와 비코팅면무지부를 스캔 및 조사하는 상태를 요부도시한 사시도이고, 도 2는, 본 발명 실시의 LDV센서;Laser Dopler Velocity Sensor와 라인스캔카메라;Line Scan Camera 그리고 또 LED라인조명이 전지극판코팅부와 비코팅면무지부를 스캔 및 조사하는 상태를 설명하는 요부 정면예시도이며, 도 3은, 본 발명 LDV센서;Laser Dopler Velocity Sensor와 라인스캔카메라;Line Scan Camera가 전지극판코팅부와 비코팅면무지부의 스캔 영역을 설명하는 요부 평면예시도이고, 도 4는, 본 발명에서 전지극판을 설명하기 위한 요부절개 평면예시도이며, 도 5는, 본 발명 실시 라인스캔카메라 및 LED라인조명의 라인스캔 및 라인 조사(照査) 상태를 설명을 위한 상기 도 4에 표시된 Q부의 원내 확대 평면예시도이고, 도 6은, 본 발명 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치의 실시상태를 설명하는 정면예시도이며, 도 7은, 본 발명 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치의 실시상태를 설명하는 사시도이고, 도 8은, 본 발명 실시 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치의 작용원리를 설명하는 블럭도로서, 이하 본 발명 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치는 아래와 같이 실시된다.

먼저, 전지극판(10)은, 알루미늄 및 동 재질상의 초박판 양면에는 양극'+' 과 음극'-'을 구성하는 전지극판코팅부(10a)가 형성된다.

이때의 전지극판코팅부(10a)는 일정한 간격의 공간구역인 비코팅무지부(11)와 반복적으로 교차 형성된다.

그런데 상기 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11)의 경계는 간결한 선으로 구분되지 못하고 도 5 에 예시된 바와 같이 심하게 굴곡진 파상경계선(P)으로 형성된다

그렇게 때문에 종래와 같은 측정방법에서는 전지극판(10) 전체의 길이 측정은 가능했었으나 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11)를 구획하는 경계선이 균일하지 못하여 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11)의 경계구간 측정에는 항시 오차가 발생하는 문제가 발생되었던 것이다.

그러나 본 발명 실시의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치는, 전지극판(10)을 직접 또는 간접적으로 접촉하는 측정방식이 아닌, 비접촉 라인신호; Line Sensor에 의한 비접촉 이동길이 검출방식으로서 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11)의 경계구간을 비롯하여 전지극판(10) 전체의 길이를 정밀하게 측정할 수 있게 되는 것이다.

더 구체적으로 본 발명 실시의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치는, 이동하는 전지극판(10)의 표면 즉 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11)의 표면정보를, 2D 면상체 스캔방식이 아닌 라인;Line(線)으로 스캔 실시하는 LDV센서;Laser Dopler Velocity Sensor(20)와 이 LDV센서(20) 스캔 신호를 펄스신호로 분배하는 펄스분배기(25) 및 상기 펄스분배기(25)의 신호로 전지극판(10)의 표면 의 전지극판코팅부(10a) 및 비코팅무지부(11)를 라인스캔;Line Scan(線) 촬영하는 라인스캔카메라;Line Scan Camera(30) 그리고 상기 라인스캔카메라(30)의 라인 포커싱;Line focusing 부분을 라인;Line(線) 형태로 밝게 비추어 주는 LED라인조명;Light Line(40)을 구성한다.

한편, 상기의 구성 중에서 펄스분배기(25)는 필요 조건에 따라 LDV센서(20)와 결합한 하나의 몸체에 구성하거나 분리해서 구성될 수 있는 것으로서, 상기 구성되는 LDV센서(20)를 비롯한 라인스캔카메라(30)과 또한 LED라인조명(40)는 도 2 에 예시된 바와 같이 전지극판(10)의 직선 이동방향을 따라서 순차적으로 설치하고, 이때 라인스캔카메라(30)와 LED라인조명(40)은 프로파일베이스(70)에 구비한 회전각도 조절 가능하도록 회전지그(31)와 포커스조절유니트(32)에 결합하는 것으로 구성한다.

아울러서 상기 구성된 LDV센서(20)를 비롯한 펄스분배기(25)와 라인스캔카메라(30) 및 LED라인조명(40)의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전지극판(10)은 도 2 기준에 의하면, 좌측 보관롤(L1)에서 풀어져서 우측 권회롤(L2)에서 권회되는 것으로서, 이하에서는 본 발명 설명의 편의상 'Y방향 이동'이라 한다.

상기 전지극판(10)이 Y방향으로 이동할 때 LED센서(20)는 전지극판(10)의 표면을 도 8 에 예시된 바와 같이 라인형태로 스캔하고 상기 스캔정보는 펄스분배기(25)에서 라인(線;Line) 정보로 분배하여 통신 연결된 컴퓨터(60)로 전송하고, 상기 컴퓨터(60)로 전송된 라인 정보는 통신 연결된 라인스캔카메라(30)로 보내져서 상기 이동하는 전지극판(10)의 표면, 다시 말해서, 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11) 표면을 도 5 에 예시된 바와 같이 매우 촘촘한 n단위 간격으로 라인(線;Line) 스캔하며, 상기 스캔한 라인스캔 영상정보는 컴퓨터(60)로 정보로 전송된다.

그리고 상기 전송된 라인스캔 영상정보는 수많은 라인 정보중에서 파상경계선(P)의 굴절부분이 전지극판코팅부(10a) 방향으로 가장 깊이 나타난 패턴선을 최적의 측정기준선(L)으로 특정하여 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11)의 이동 길이를 한다.

상기 최적의 측정기준선(L)은 도 5 에 예시된 바와 같이 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11)의 길이를 측정하는 경계선으로 하는 것으로서 결국 전지극판(10) 전체의 길이를 정밀하게 측정 계산할 수 있게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

L : 측정기준선 L1 : 보관롤
L2 : 권회롤 P : 파상경계선
10 : 전지극판 10a : 전지극판코팅부
11 : 비코팅무지부 20 : LDV센서
25 : 라인분배기 30 : 라인스캔카메라
31 : 회전지그 32 : 포커스조절유니트
40 : LED라인조명 60 : 컴퓨터
70 : 프로파일베이스

Claims (4)

1. 금속박판의 표면과 이면에서 전지극판코팅부와 비코팅무지부가 일정한 간격을 두고 반복형성된 극판의 길이를 측정하는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정장치에 있어서,
   흐르듯이 이동하는 전지극판(10)의 표면을 비접촉 펄스신호로 라인스캔;Line Scan하여 컴퓨터와 통신하는 LDV센서;Laser Dopler Velocity Sensor(20);
   컴퓨터(60)와 통신 연결된 LDV센서(20)의 신호로 전지극판(10)의 표면을 라인;Line 스캔하여 측정기준선(L)으로 전지극판코팅부(10a)와 비코팅무지부(11) 이동하는 길이를 측정 계산할 수 있도록 하는 라인스캔카메라;Line Scan Camera(30);
   상기 라인스캔카메라(30)의 라인;Line 포커싱부를 라인형태로 조사(照査) 하는 LED라인조명(40);
   상기 LDV센서(20)와 라인스캔카메라(30)의 누적 입력 정보로 전지극판(10)의 길이를 측정 계산하는 컴퓨터(60)가 결합 구성됨을 특징으로 하는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   제1항 기재의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정 장치의 라인스캔카메라(30)는 회전각도 및 포커싱 조절할 수 있게 되는 라인스캔카메라 회전지그(31) 및 라인스캔카메라 포커스조절유니트(32)가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   제1항 기재의 LDV센서(20)와 라인스캔카메라(30)를 각각 두 벌로 하여 대향하는 방향에 설치 구성하여 양극 및 음극 전지극판코팅부(10a)의 길이를 동시에 측정할 수 있게 되는 것을 더 포함하는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   제1항 기재의 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정장치는 LDV센서(20)의 스캔정보를 펄스 라인신호로 분배하는 펄스분배기(25)가 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 극판 코팅 패턴 길이 측정장치.

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