KR102633209B1 - Inspection Method and Device for Aluminum Pouch Thickness of Lithium Ion Battery - Google Patents

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Abstract

파우치형 리튬이온 배터리의 외장재인 알루미늄 파우치가 성형 후 핀 홀, 크랙 및 절연 불량에 취약한 부위에 대해 파우치 알루미늄 박의 상부 혹은 하부의 투명 혹은 반투명 필름의 두께를 광간섭단층법(OCT, Optical Coherence Tomography)을 이용하여 간단하면서도 정확하게 전수 검사할 수 있도록 한 알루미늄 파우치의 두께 검사방법 및 장치에 관한 것으로서, 성형이 이루어진 알루미늄 파우치를 로딩 로봇에서 취부하여 로딩하고, 알루미늄 파우치를 촬영하여 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 획득하며, 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하며, 결정한 기준 좌표를 이용하여 로딩 로봇의 이동을 제어하여 상기 알루미늄 파우치를 OCT 프로브의 스캔 영역으로 이동시키고, 검사 영역으로 이동한 알루미늄 파우치의 스캔 영역을 스캔하여 OCT 검사 영상을 획득한 후 이를 기초로 두께 측정 알고리즘을 이용하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별한다.After molding the aluminum pouch, which is the exterior material of a pouch-type lithium-ion battery, the thickness of the transparent or translucent film on the top or bottom of the pouch aluminum foil is measured using optical coherence tomography (OCT) in areas vulnerable to pinholes, cracks, and insulation defects. ), which relates to a method and device for inspecting the thickness of an aluminum pouch that allows simple and accurate inspection of all aluminum pouches by attaching and loading the molded aluminum pouch to a loading robot and photographing the aluminum pouch to determine reference coordinates and extract contours. An image is acquired, a scan path of the OCT probe is created based on the acquired reference coordinate determination and contour extraction image, and the movement of the loading robot is controlled using the determined reference coordinate to place the aluminum pouch in the scan area of the OCT probe. , and scan the scan area of the aluminum pouch moved to the inspection area to obtain an OCT inspection image. Based on this, the thickness of the curved part of the aluminum pouch is measured using a thickness measurement algorithm to determine whether the aluminum pouch is good or bad.

Description

알루미늄 파우치의 두께 검사방법 및 장치{Inspection Method and Device for Aluminum Pouch Thickness of Lithium Ion Battery}{Inspection Method and Device for Aluminum Pouch Thickness of Lithium Ion Battery}

본 발명은 알루미늄 파우치의 두께 검사방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 파우치형 리튬이온 배터리의 외장재인 알루미늄 파우치가 성형 후 핀 홀, 크랙 및 절연 불량에 취약한 부위에 대해 파우치 알루미늄 박의 상부 혹은 하부의 투명 혹은 반투명 필름의 두께를 광간섭단층법(OCT, Optical Coherence Tomography)을 이용하여 간단하면서도 정확하게 전수 검사할 수 있도록 한 알루미늄 파우치의 두께 검사방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for checking the thickness of an aluminum pouch. In particular, the aluminum pouch, which is the exterior material of a pouch-type lithium-ion battery, is transparent at the top or bottom of the pouch aluminum foil in areas vulnerable to pinholes, cracks, and insulation defects after molding. Alternatively, it relates to a method and device for inspecting the thickness of an aluminum pouch that allows the thickness of a translucent film to be inspected simply and accurately using optical coherence tomography (OCT).

일반적으로, 충전할 수 없는 1차 전지와는 달리 충전 및 방전할 수 있는 2차 전지는 디지털카메라, 스마트폰, 노트북, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등 첨단 분야의 적용으로 활발한 연구가 진행중이다.In general, unlike primary batteries, which cannot be recharged, secondary batteries that can be charged and discharged are being actively researched for application in cutting-edge fields such as digital cameras, smartphones, laptops, hybrid cars, and electric vehicles.

이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지를 들 수 있다.Secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries.

이 중 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.2V 이상으로 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나, 또는 다수 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차 등에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 사용이 증가하는 추세이다.Among these, lithium secondary batteries have an operating voltage of 3.2V or higher and are used as a power source for portable electronic devices, or by connecting multiple batteries in series and used in high-output hybrid vehicles, etc., compared to nickel-cadmium batteries or nickel-metal hydride batteries. The operating voltage is three times higher and the energy density per unit weight is excellent, so its use is increasing.

여기서 리튬 이차 전지는 리튬이온 전지, 리튬이온 배터리, 리튬 고분자 전지, 리튬폴리머 전지 등의 리튬 계열 이차 전지를 의미하며, 본 발명에서는 리튬이온 배터리를 실시 예로 설명한다.Here, lithium secondary batteries refer to lithium-based secondary batteries such as lithium-ion batteries, lithium-ion batteries, lithium polymer batteries, and lithium polymer batteries. In the present invention, lithium-ion batteries are explained as an example.

리튬이온 배터리는 다양한 형태로 제조가능 한데, 대표적인 형상으로는 리튬이온 배터리에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 배터리는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다.Lithium-ion batteries can be manufactured in various shapes, and representative shapes include cylindrical type and prismatic type, which are mainly used in lithium-ion batteries. Lithium polymer batteries, which have recently been in the spotlight, are manufactured in a flexible pouch type, so their shape is relatively free.

파우치형 리튬이온 배터리는 다층필름으로 이루어진 알루미늄 파우치에 양극 활물질이 도포된 양극과 음극 활물질이 도포된 음극 및 그 사이에 개재된 분리막으로 형성된 배터리 셀을 내장시켜 전해질을 충진시키는 구조를 가진다.A pouch-type lithium-ion battery has a structure in which an aluminum pouch made of a multi-layer film is filled with electrolyte by embedding a battery cell formed of a positive electrode coated with a positive electrode active material, a negative electrode coated with a negative electrode active material, and a separator sandwiched between them.

알루미늄 파우치는 적용목적에 따라 통상 서로 다른 3 ~ 4가지의 필름이 접착제에 의해 라미네이트된 구조를 가지며, 최외층은 PET(폴리에스테르), PA(폴리아마이드) 등의 나일론, 최내층은 무연신 폴리프로필렌(CPP, casted polypropylene)필름으로 이루어지며 중간층에 알루미늄박이 위치한다. 나일론은 외부로부터의 충격을 막아주는 보호층 및 절연층의 역할을 하며, 알루미늄박은 수분과 가스를 차단하는 배리어 층의 역할을 한다. CPP 필름은 전지 제조의 후속 공정인 밀봉(Sealing) 과정에서 파우치가 잘 밀봉되도록 하는 열융착층의 역할을 한다. 각각의 필름과 특성이 합쳐져 전지의 안정성과 신뢰성을 유지시킬 수 있는 외장재로 사용된다.Aluminum pouches usually have a structure in which three to four different films are laminated with an adhesive depending on the purpose of application, with the outermost layer being nylon such as PET (polyester) and PA (polyamide), and the innermost layer being non-stretched poly. It is made of propylene (CPP, casted polypropylene) film, and aluminum foil is located in the middle layer. Nylon serves as a protective layer and insulating layer that prevents external shock, and aluminum foil serves as a barrier layer that blocks moisture and gas. CPP film serves as a heat-sealing layer to ensure that the pouch is well sealed during the sealing process, which is a subsequent process in battery manufacturing. Each film and its characteristics are combined to be used as an exterior material that can maintain the stability and reliability of the battery.

알루미늄 파우치에 배터리 셀을 내장하기 위해서는 이들을 수납할 수 있는 수납부를 형성해야 하는데, 이 과정을 성형(Forming) 혹은 딥 드로잉(Deep drawing) 공정이라 한다. 성형 공정을 통해 알루미늄 파우치 필름에 펀치를 가압하여 수납부를 형성하며, 이때, 펀치의 가압 방향으로 알루미늄 파우치 필름이 연신 및 변형을 일으키게 된다. 일반적으로 파우칭의 성형되는 면적과 깊이는 배터리의 용량에 의해 결정되며 최근 전기 자동차에 적용되는 단위 배터리의 용량 증대에 따라 성형 면적 및 깊이도 증가하게 되었다.In order to embed battery cells in an aluminum pouch, it is necessary to form a compartment to accommodate them, and this process is called forming or deep drawing process. Through the molding process, a punch is pressed into the aluminum pouch film to form a receiving portion. At this time, the aluminum pouch film is stretched and deformed in the direction of the press of the punch. In general, the molding area and depth of the pouching are determined by the capacity of the battery, and recently, as the capacity of the unit battery applied to electric vehicles increases, the molding area and depth have also increased.

성형 깊이가 커짐에 따라 성형시 두께가 가장 감소할 수 있는 모서리 곡면부는 파우치 소재 이상 혹은 다이와 펀치의 이상 등 성형 조건의 이상으로 두께가 허용치보다 작을 경우 핀홀이나 균열 등의 발생 및 절연불량 등 배터리의 성능에 영향을 주기 때문에 성형 후 두께 측정은 매우 중요하나 파우치가 얇고 검사 표면이 굴곡이 심하여 초음파 검사 등과 같은 비파괴 검사 방법의 적용이 불가능하여 대부분 샘플링에 의한 절단법으로 두께를 확인하고 있어 간편하게 검사할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.As the molding depth increases, the edge curved area, where the thickness can decrease the most during molding, is less than the allowable value due to abnormalities in the molding conditions such as abnormal pouch material or die and punch. If the thickness is less than the allowable value, pinholes or cracks may occur, and battery damage such as insulation failure may occur. It is very important to measure the thickness after molding because it affects performance, but since the pouch is thin and the inspection surface is highly curved, it is impossible to apply non-destructive testing methods such as ultrasonic testing. In most cases, thickness is checked using a cutting method through sampling, making inspection easy. A method is desperately needed.

알루미늄 파우치의 전체 두께를 비파괴 검사로 측정할 수 있는 방법은 초음파 검사 방법이 있으나, 두께 검출 해상도가 약 30㎛ 이상으로 파우치의 두께를 고려할 때 검출해상도가 충족되지 않을 뿐만 아니라 검사상 필요한 파우치의 곡면부는 초음파 검사를 어렵게 한다.There is an ultrasonic test method that can measure the total thickness of an aluminum pouch through non-destructive testing, but the thickness detection resolution is about 30㎛ or more, so considering the thickness of the pouch, the detection resolution is not sufficient, and the curved surface of the pouch required for inspection is not sufficient. Swelling makes ultrasound examination difficult.

한편, 알루미늄 파우치와 관련된 검사를 하기 위해 관련된 제안된 기술이 <특허문헌1> 내지 <특허문헌 3> 에 개시되어 있다.Meanwhile, proposed technologies related to inspection related to aluminum pouches are disclosed in <Patent Document 1> to <Patent Document 3>.

<특허문헌 1> 과 <특허문헌 2> 는 파우치의 절연성을 검사하기 위해 파우치의 알루미늄박 부분과 전극부에 각각 탐침을 접촉시켜 저항을 측정하거나 전류를 흘려 절연파괴를 검사하는 방법으로서, 배터리 셀을 조립한 후에 파우치를 검사하여 파우치 불량이 발생할 경우 파우치를 포함한 배터리 셀을 불량으로 처리하여야 하고 탐침을 설치해야 하는 문제가 있다.<Patent Document 1> and <Patent Document 2> are methods of measuring resistance or passing current by contacting a probe with the aluminum foil portion and electrode portion of the pouch, respectively, to test the insulation of the pouch, and inspecting insulation breakdown. After assembling the pouch, if a defect occurs in the pouch, the battery cell including the pouch must be treated as defective and a probe must be installed.

<특허문헌 3> 은 배터리팩에 가스를 주입하여 액상 누수, 가스 누출 및 팩 하우징 파손을 포함하는 불량을 판별하는 방법으로서, 이 또한 배터리 셀을 조립한 후에 파우치를 검사하여 파우치 불량이 발생할 경우 파우치를 포함한 배터리 셀을 불량으로 처리하여야 한다.<Patent Document 3> is a method of injecting gas into a battery pack to determine defects including liquid leakage, gas leakage, and damage to the pack housing. This also inspects the pouch after assembling the battery cells, and if a pouch defect occurs, the pouch is inspected. Battery cells containing must be treated as defective.

이와 같이 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 3> 은 파우치의 성형이 끝난 후 두께 감소로 인한 핀 홀, 크랙 및 절연 불량을 검출하는 것이 아니라 배터리 셀 조립 후 파우치 불량 여부의 검출하는 것으로 배터리 셀 조립 전 파우치의 불량 여부를 검출할 수 있는 방법의 도출이 필요하다.In this way, <Patent Document 1> to <Patent Document 3> do not detect pinholes, cracks, and insulation defects due to thickness reduction after the molding of the pouch is completed, but rather detect pouch defects after battery cell assembly. It is necessary to develop a method to detect whether all pouches are defective.

대한민국 등록특허 10-21487496(2015.01.22. 등록)(파우치형 이차 전지의 절연성 검사 방법 및 장치)Republic of Korea registered patent 10-21487496 (registered on January 22, 2015) (Insulation test method and device for pouch-type secondary batteries) 대한민국 등록특허 10-2094539(2020.03.23. 등록)(배터리 비파괴 검사 장치)Republic of Korea registered patent 10-2094539 (registered on March 23, 2020) (Battery non-destructive testing device) 대한민국 등록특허 10-2179683(2020.11.11. 등록)(전지팩의 결함을 쉽게 판별할 수 있는 방법)Republic of Korea registered patent 10-2179683 (registered on November 11, 2020) (Method for easily determining defects in battery packs)

따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 파우치형 리튬이온 배터리의 외장재인 알루미늄 파우치와 관련된 불량을 검출하는 방법에서 발생하는 단점 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 파우치형 리튬이온 배터리의 외장재인 알루미늄 파우치가 성형 후 핀 홀, 크랙 및 절연 불량에 취약한 부위에 대해 파우치 알루미늄 박의 상부 혹은 하부의 투명 혹은 반투명 필름의 두께를 광간섭단층법(OCT, Optical Coherence Tomography)을 이용하여 간단하면서도 정확하게 전수 검사할 수 있도록 한 알루미늄 파우치의 두께 검사방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was proposed to solve the shortcomings arising from the method of detecting defects related to the aluminum pouch, which is the exterior material of the general pouch-type lithium-ion battery as described above, and various problems arising from the prior art. The thickness of the transparent or translucent film on the top or bottom of the pouch aluminum foil is simply measured using optical coherence tomography (OCT) in areas where the aluminum pouch, which is the exterior material of the product, is vulnerable to pinholes, cracks, and insulation defects after molding. The purpose is to provide a method and device for inspecting the thickness of aluminum pouches that can accurately inspect all of them while performing a thorough inspection.

본 발명의 다른 목적은 성형 후 파우치의 모서리 곡면부는 검사를 위해 파우치를 취부할 경우 검사 위치가 일정하지 않게 되고 또한 만곡부에서 가장 두께가 작은 부위를 측정하기 곤란하므로 이것을 광간섭단층법을 이용한 비파괴검사로 용이하게 검사할 수 있도록 한 알루미늄 파우치의 두께 검사방법 및 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the inspection position of the curved edge of the pouch after molding is not constant when the pouch is attached for inspection, and it is also difficult to measure the area with the smallest thickness in the curved portion, so non-destructive testing is performed using optical coherence tomography. The aim is to provide a method and device for inspecting the thickness of an aluminum pouch that can be easily inspected.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "알루미늄 파우치의 두께 검사장치"는,In order to achieve the above-mentioned object, the “aluminum pouch thickness inspection device” according to the present invention,

성형된 알루미늄 파우치를 취부하여 검사 영역으로 로딩하는 로딩 로봇;A loading robot that attaches the molded aluminum pouch and loads it into the inspection area;

상기 로딩 로봇에 의해 취부된 알루미늄 파우치를 촬영하여 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 획득하는 비전 영상장치;A vision imaging device that acquires images for determining reference coordinates and extracting outlines by photographing the aluminum pouch mounted by the loading robot;

상기 검사 영역으로 이동한 알루미늄 파우치의 스캔 영역을 스캔하여 OCT 검사 영상을 획득하는 OCT 프로브;An OCT probe that acquires an OCT examination image by scanning the scan area of the aluminum pouch moved to the examination area;

상기 비전 영상장치를 통해 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하며, 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇의 이동을 제어하여 상기 알루미늄 파우치를 상기 OCT 프로브의 스캔 영역으로 이동시키며, 상기 OCT 프로브를 통해 획득한 OCT 검사 영상을 기초로 두께 측정 알고리즘을 이용하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별하는 파우치 판별장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The scan path of the OCT probe is generated based on the reference coordinate determination and outline extraction image acquired through the vision imaging device, and the movement of the loading robot is controlled using the determined reference coordinate to place the aluminum pouch on the OCT probe. It moves to the scan area, and includes a pouch discrimination device that determines the quality of the aluminum pouch by measuring the thickness of the curved surface of the aluminum pouch using a thickness measurement algorithm based on the OCT inspection image acquired through the OCT probe. .

상기에서 로딩 로봇은,In the above, the loading robot is,

로봇 암 구동수단이 내장된 몸체;A body with a built-in robot arm driving means;

상기 몸체에 회전 가능하게 설치되고, 상기 구동수단에 의해 회전을 하는 로봇 암;a robot arm rotatably installed on the body and rotated by the driving means;

상기 로봇 암의 단부에 장착되어 적재대에 적재된 알루미늄 파우치를 취부하여 이송시키는 흡착판을 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by including a suction plate mounted on the end of the robot arm to attach and transfer the aluminum pouch loaded on the loading table.

상기에서 파우치 판별장치는, In the above, the pouch discrimination device is,

상기 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 상기 알루미늄 파우치의 모서리 곡면부의 기준 좌표를 결정하고, 결정한 기준 좌표와 모서리 윤곽선 위치를 기초로 상기 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.The reference coordinates of the corner curved portion of the aluminum pouch are determined based on the reference coordinate determination and the image for contour extraction, and the scan path of the OCT probe is generated based on the determined reference coordinates and corner outline positions.

상기에서 OCT 프로브는,In the above, the OCT probe is,

상기 스캔 경로를 따라 상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 곡면부를 스캔하여 OCT 검사 영상을 생성하되, 상기 OCT 검사 영상은 각 모서리의 수평 단면 영상 및 수직 단면 영상을 포함하는 것을 특징으로 한다.An OCT examination image is generated by scanning the curved portion of each corner of the aluminum pouch along the scan path, and the OCT examination image includes a horizontal cross-sectional image and a vertical cross-sectional image of each corner.

상기에서 파우치 판별장치는,In the above, the pouch discrimination device is,

상기 비전 영상장치를 통해 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 상기 알루미늄 파우치의 모서리 곡면부의 기준 좌표를 결정하고, 결정한 기준 좌표와 모서리 윤곽선 위치를 기초로 상기 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하는 비전 판독부;Based on the reference coordinate determination and outline extraction image acquired through the vision imaging device, the reference coordinates of the corner curved portion of the aluminum pouch are determined, and the scan path of the OCT probe is generated based on the determined reference coordinates and corner outline position. A vision reading unit that does;

상기 비전 판독부에서 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇의 로봇 암의 이동 경로를 제어하는 로봇 제어부; 및a robot control unit that controls the movement path of the robot arm of the loading robot using the reference coordinates determined by the vision reading unit; and

상기 OCT 프로브로부터 스캔된 OCT 검사 영상을 두께 측정 알고리즘으로 처리하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별하는 OCT 판별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by comprising an OCT determination unit that processes the OCT inspection image scanned from the OCT probe with a thickness measurement algorithm to measure the thickness of the curved portion of the aluminum pouch to determine whether the aluminum pouch is good or bad.

상기에서 OCT 판별부는,In the above, the OCT determination unit,

상기 두께 측정 알고리즘을 이용하여, 획득한 OCT 검사 영상 중 수평 단면 영상의 곡률을 산출하고, 산출한 곡률이 기준 곡률 대비 최대가 아니면 스캔 위치를 수정하고, 산출한 곡률이 최대이면 상기 수평 단면 영상을 이용하여 변곡점 위치를 결정하며, 결정한 변곡점 위치를 기준으로 수평 및 수직 단면 영상의 두께를 스캔 경로의 위치별로 산출하고, 산출한 위치별 두께 데이터를 취합하여 두께 측정치를 산출하며, 산출한 두께측정치와 허용기준치를 비교하여 대소 유무로 알루미늄 파우치의 양품 또는 불량을 판별하는 것을 특징으로 한다.Using the thickness measurement algorithm, the curvature of the horizontal cross-sectional image among the obtained OCT inspection images is calculated. If the calculated curvature is not the maximum compared to the reference curvature, the scan position is corrected. If the calculated curvature is maximum, the horizontal cross-sectional image is calculated. The inflection point position is determined using the determined inflection point position, and the thickness of the horizontal and vertical cross-sectional images is calculated for each position of the scan path. The calculated thickness data for each position is collected to calculate the thickness measurement value, and the calculated thickness measurement value and It is characterized by comparing the acceptable standard values to determine whether the aluminum pouch is good or defective based on the size or absence.

상기에서 OCT 판별부는,In the above, the OCT determination unit,

상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치 중 어느 하나라도 상기 허용기준치보다 작으면 성형된 알루미늄 파우치를 불량품으로 판정하고, 상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치가 모두 상기 허용기준치보다 크면 성형된 알루미늄 파우치를 양품으로 판정하는 것을 특징으로 한다.If any of the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch is less than the tolerance standard, the molded aluminum pouch is judged to be defective. If the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch are all greater than the tolerance standard, the molded aluminum pouch is judged as defective. It is characterized by judging it as a good product.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "알루미늄 파우치의 두께 검사방법"은,In order to achieve the above-described object, the “thickness inspection method of an aluminum pouch” according to the present invention is,

(a) 성형된 알루미늄 파우치를 로딩 로봇에서 취부하여 임의 영역으로 로딩하는 단계;(a) attaching the molded aluminum pouch to a loading robot and loading it into a random area;

(b) 비전 영상장치에서 상기 로딩 로봇에 의해 취부된 알루미늄 파우치를 촬영하여 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 획득하는 단계;(b) acquiring images for determining reference coordinates and extracting outlines by photographing the aluminum pouch mounted by the loading robot in a vision imaging device;

(c) 상기 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하며, 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇의 이동을 제어하여 상기 알루미늄 파우치를 상기 OCT 프로브의 스캔 영역으로 이동시키는 단계;(c) Generate a scan path of the OCT probe based on the obtained reference coordinate determination and contour extraction image, and control the movement of the loading robot using the determined reference coordinate to place the aluminum pouch in the scan area of the OCT probe. moving to;

(d) 상기 OCT 프로브에서 상기 검사 영역으로 이동한 알루미늄 파우치의 스캔 영역을 스캔하여 OCT 검사 영상을 획득하는 단계; 및(d) acquiring an OCT examination image by scanning the scan area of the aluminum pouch moved from the OCT probe to the examination area; and

(e) 상기 OCT 검사 영상을 기초로 두께 측정 알고리즘을 이용하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별하는 단계를 포함하는 특징으로 한다.(e) measuring the thickness of the curved portion of the aluminum pouch using a thickness measurement algorithm based on the OCT inspection image to determine whether the aluminum pouch is good or bad.

상기에서 (c)단계는,In step (c) above,

상기 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 상기 알루미늄 파우치의 모서리 곡면부의 기준 좌표를 결정하고, 결정한 기준 좌표와 모서리 윤곽선 위치를 기초로 상기 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하는 것을 특징으로 한다.The reference coordinates of the corner curved portion of the aluminum pouch are determined based on the reference coordinate determination and the image for contour extraction, and the scan path of the OCT probe is generated based on the determined reference coordinates and corner outline positions.

상기에서 (d)단계는,In step (d) above,

상기 스캔 경로를 따라 상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 곡면부를 스캔하여 OCT 검사 영상을 생성하되, 상기 OCT 검사 영상은 각 모서리의 수평 단면 영상 및 수직 단면 영상을 포함하는 것을 특징으로 한다.An OCT examination image is generated by scanning the curved portion of each corner of the aluminum pouch along the scan path, and the OCT examination image includes a horizontal cross-sectional image and a vertical cross-sectional image of each corner.

상기에서 (e)단계는,In step (e) above,

(e1) 상기 두께 측정 알고리즘을 이용하여, 획득한 OCT 검사 영상 중 수평 단면 영상의 곡률을 산출하고, 산출한 곡률이 최대가 아니면 스캔 위치를 수정하는 단계;(e1) calculating the curvature of a horizontal cross-sectional image among the obtained OCT examination images using the thickness measurement algorithm, and correcting the scan position if the calculated curvature is not maximum;

(e2) 상기 산출한 곡률이 최대이면 상기 수평 단면 영상을 이용하여 변곡점 위치를 결정하는 단계;(e2) determining the location of the inflection point using the horizontal cross-sectional image if the calculated curvature is maximum;

(e3) 상기 결정한 변곡점 위치를 기준으로 수평 및 수직 단면 영상의 두께를 스캔 경로의 위치별로 산출하는 단계;(e3) calculating the thickness of the horizontal and vertical cross-sectional images for each position of the scan path based on the determined inflection point position;

(e4) 상기 산출한 위치별 두께 데이터를 취합하여 두께 측정치를 산출하는 단계;(e4) calculating a thickness measurement value by collecting the calculated thickness data for each location;

(e5) 상기 산출한 두께 측정치와 허용기준치를 비교하여 대소 유무로 알루미늄 파우치의 양품 또는 불량을 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(e5) Comparing the calculated thickness measurement with an acceptance standard to determine whether the aluminum pouch is good or bad based on whether it is large or small.

상기에서 (e5)단계는,In step (e5) above,

상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치 중 어느 하나라도 상기 허용기준치보다 작으면 성형된 알루미늄 파우치를 불량품으로 판정하고, 상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치가 모두 상기 허용기준치보다 크면 성형된 알루미늄 파우치를 양품으로 판정하는 것을 특징으로 한다.If any of the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch is less than the tolerance standard, the molded aluminum pouch is judged to be defective. If the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch are all greater than the tolerance standard, the molded aluminum pouch is judged as defective. It is characterized by judging it as a good product.

본 발명에 따르면 알루미늄 파우치의 성형 후 두께의 감소가 심한 부분의 핀 홀 및 크랙은 물론 두께 변화를 배터리 셀이 최종 조립전에 전수 검사할 수 있도록 하여, 파우치 두께 불량으로 인한 파우치 강성 부족으로 발생할 수 있는 누액 혹은 절연 불량의 배터리 품질 저하 문제를 개선하도록 도모해주는 효과가 있다.According to the present invention, pin holes and cracks in areas where the thickness is significantly reduced after molding of the aluminum pouch, as well as changes in thickness, can be inspected before final assembly of the battery cells, thereby eliminating the possibility of problems that may occur due to insufficient pouch rigidity due to poor pouch thickness. It has the effect of helping to improve the problem of battery quality deterioration due to leakage or poor insulation.

또한, 누적된 두께 변화에 대한 정략적 분석을 통하여 파우치 성형공정과 관련된 펀치, 다이의 이상 유무를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하여, 최적의 성형 조건을 유지할 수 있도록 도모해주는 효과가 있다.In addition, through strategic analysis of accumulated thickness changes, it is possible to monitor in real time the presence or absence of abnormalities in the punch and die related to the pouch molding process, which has the effect of maintaining optimal molding conditions.

도 1은 본 발명의 배터리의 알루미늄 파우치 검사장치의 대상이 되는 대표적인 알루미늄 파우치 모습을 나타낸 모식도,
도 2는 알루미늄 파우치의 단면 구조 모식도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 파우치의 네 모서리 곡면부의 최소 두께를 측정할 수 있는 검사 장치의 모식도,
도 4는 본 발명의 실시 OCT 단면 측정을 위한 사전단계로 OCT 스캔 기준점 설정을 보여주는 모식도,
도 5는 발명의 실시 예에 따른 OCT 단면 영상을 취득하는 곡면부의 측정 개념을 나타내는 모식도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시에 따른 파우치 곡면부의 상부 투명 필름층의 OCT 수평 단면 영상 및 수직 단면 영상에서 두께를 취득하는 예시를 나타내는 모식도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 알루미늄 파우치의 두께 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a schematic diagram showing a representative aluminum pouch that is the subject of the battery aluminum pouch inspection device of the present invention;
Figure 2 is a schematic cross-sectional structure of an aluminum pouch;
Figure 3 is a schematic diagram of an inspection device capable of measuring the minimum thickness of the four corner curved portions of a pouch according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a schematic diagram showing the setting of OCT scan reference points as a preliminary step for measuring OCT cross-section according to the present invention;
Figure 5 is a schematic diagram showing the measurement concept of a curved portion for acquiring an OCT cross-sectional image according to an embodiment of the invention;
6A and 6B are schematic diagrams showing an example of acquiring the thickness from the OCT horizontal cross-sectional image and vertical cross-sectional image of the upper transparent film layer of the curved portion of the pouch according to the embodiment of the present invention;
Figure 7 is a flowchart showing a method for inspecting the thickness of an aluminum pouch according to a preferred embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 알루미늄 파우치의 두께 검사방법 및 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method and device for inspecting the thickness of an aluminum pouch according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present invention described below should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore various equivalents and It should be understood that variations may exist.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 알루미늄 파우치의 두께 검사장치의 개략 구성도로서, 성형된 알루미늄 파우치(100)를 취부하여 검사 영역으로 로딩하는 로딩 로봇(200), 상기 로딩 로봇(200)에 의해 취부된 알루미늄 파우치(100)를 촬영하여 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 획득하는 비전 영상장치(300), 상기 검사 영역으로 이동한 알루미늄 파우치(100)의 스캔 영역을 스캔하여 OCT 검사 영상을 획득하는 OCT 프로브(400), 및 상기 비전 영상장치(300)를 통해 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 OCT 프로브(400)의 스캔 경로를 생성하며, 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇(200)의 이동을 제어하여 상기 알루미늄 파우치(100)를 상기 OCT 프로브(400)의 스캔 영역으로 이동시키며, 상기 OCT 프로브(400)를 통해 획득한 OCT 검사 영상을 기초로 두께 측정 알고리즘을 이용하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별하는 파우치 판별장치(500)를 포함한다.Figure 3 is a schematic configuration diagram of an aluminum pouch thickness inspection device according to a preferred embodiment of the present invention, which includes a loading robot 200 for attaching a molded aluminum pouch 100 and loading it into an inspection area, and the loading robot 200 A vision imaging device 300 acquires an image for determining reference coordinates and extracting outlines by photographing an aluminum pouch 100 attached by a vision imaging device 300, and obtains an OCT inspection image by scanning the scan area of the aluminum pouch 100 moved to the inspection area. A scan path of the OCT probe 400 is generated based on the OCT probe 400 that acquires and the image for determining reference coordinates and extracting contours acquired through the vision imaging device 300, and using the determined reference coordinates The movement of the loading robot 200 is controlled to move the aluminum pouch 100 to the scan area of the OCT probe 400, and a thickness measurement algorithm is used based on the OCT inspection image acquired through the OCT probe 400. It includes a pouch determination device 500 that determines the quality of the aluminum pouch by measuring the thickness of the curved surface of the aluminum pouch.

상기 로딩 로봇(200)은 로봇 암 구동수단이 내장된 몸체, 상기 몸체에 회전 가능하게 설치되고, 상기 구동수단에 의해 회전을 하는 로봇 암(210), 상기 로봇 암(210)의 단부에 장착되어 적재대에 적재된 알루미늄 파우치(100)를 취부하여 이송시키는 흡착판(220)을 포함한다.The loading robot 200 includes a body with a built-in robot arm driving means, a robot arm 210 rotatably installed on the body and rotated by the driving means, and mounted on an end of the robot arm 210. It includes a suction plate 220 that attaches and transfers the aluminum pouch 100 loaded on the loading table.

상기 파우치 판별장치(500)는 상기 비전 영상장치(300)를 통해 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 상기 알루미늄 파우치(100)의 모서리 곡면부의 기준 좌표를 결정하고, 결정한 기준 좌표와 모서리 윤곽선 위치를 기초로 상기 OCT 프로브(400)의 스캔 경로를 생성하는 비전 판독부(501), 상기 비전 판독부(501)에서 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇(200)의 로봇 암(210)의 이동 경로를 제어하는 로봇 제어부(502), 및 상기 OCT 프로브(400)로부터 스캔된 OCT 검사 영상을 두께 측정 알고리즘으로 처리하여 알루미늄 파우치(100) 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치(100)의 양불을 판별하는 OCT 판별부(503)를 포함한다.The pouch determination device 500 determines the reference coordinates of the corner curved portion of the aluminum pouch 100 based on the reference coordinate determination and outline extraction image acquired through the vision imaging device 300, and determines the reference coordinates of the corner curved portion of the aluminum pouch 100 and the determined reference coordinates. A vision reading unit 501 that generates a scan path of the OCT probe 400 based on the edge outline position, and a robot arm 210 of the loading robot 200 using the reference coordinates determined by the vision reading unit 501. ), and a robot control unit 502 that controls the movement path of the aluminum pouch 100 by processing the OCT inspection image scanned from the OCT probe 400 with a thickness measurement algorithm to measure the thickness of the curved portion of the aluminum pouch 100. It includes an OCT determination unit 503 that determines good quality.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "알루미늄 파우치의 두께 검사장치"를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The “aluminum pouch thickness inspection device” according to the present invention configured as described above will be described in detail as follows.

본 발명에 적용되는 파우치형 리튬이온 배터리의 알루미늄 파우치의 대표적인 형태는 도 1에 나타낸 바와 같이, 임의 크기 단위로 절취한 양극과 음극 및 그 사이에 개재한 분리막을 순차적으로 적층시킨 적층형(스택형) 전극 조립체(110)를 각각 양극 리드 탭(혹은 전극 탭) 및 음극 리드탭을 부착하여 알루미늄 파우치(100)로 밀폐시켜 배터리 셀을 형성시킨다.As shown in Figure 1, a representative form of the aluminum pouch of the pouch-type lithium-ion battery applied to the present invention is a laminated type (stacked type) in which the anode and cathode cut into arbitrary size units and a separator interposed between them are sequentially laminated. The electrode assembly 110 is sealed with an aluminum pouch 100 by attaching a positive lead tab (or electrode tab) and a negative lead tab, respectively, to form a battery cell.

전기 자동차에 적용되는 통상의 알루미늄 파우치의 전체 두께는 약 150 ~ 160㎛으로 대표적인 알루미늄 파우치의 그 구조와 각 부분의 두께는 도 2와 같다.The total thickness of a typical aluminum pouch applied to an electric vehicle is about 150 to 160㎛, and the structure and thickness of each part of a representative aluminum pouch are shown in Figure 2.

예컨대, 알루미늄 파우치(100)는 적용목적에 따라 통상 서로 다른 3 ~ 4가지의 필름이 접착제에 의해 라미네이트된 구조를 가지며, 최외층은 PET(폴리에스테르)(101), PA(폴리아마이드) 등의 나일론필름(103), 최내층은 무연신 폴리프로필렌(이하, CPP)(105)으로 이루어지며 중간층에 알루미늄박(104)이 위치한다. 나일론은 외부로부터의 충격을 막아주는 보호층 및 절연층의 역할을 하며, 알루미늄박은 수분과 가스를 차단하는 배리어 층의 역할을 한다. CPP 필름은 전지 제조의 후속 공정인 밀봉(Sealing) 과정에서 파우치가 잘 밀봉되도록 하는 열융착층의 역할을 한다. 각 층은 3 ~ 5㎛ 두께의 접착제(102)로 견고하게 부착하며 알루미늄 박과 고분자 필름의 안정적인 접착을 위해 알루미늄 박 상·하부에 약 1㎛ 두께를 가지는 표면처리층이 있다.For example, the aluminum pouch 100 usually has a structure in which 3 to 4 different films are laminated with an adhesive depending on the purpose of application, and the outermost layer is made of PET (polyester) 101, PA (polyamide), etc. The nylon film (103), the innermost layer is made of non-stretched polypropylene (hereinafter, CPP) (105), and the aluminum foil (104) is located in the middle layer. Nylon serves as a protective layer and insulating layer that prevents external shock, and aluminum foil serves as a barrier layer that blocks moisture and gas. CPP film serves as a heat-sealing layer to ensure that the pouch is well sealed during the sealing process, which is a subsequent process in battery manufacturing. Each layer is firmly attached with an adhesive 102 with a thickness of 3 to 5㎛, and for stable adhesion between the aluminum foil and the polymer film, there is a surface treatment layer with a thickness of approximately 1㎛ on the top and bottom of the aluminum foil.

투명 혹은 반투명 재질에 대해 1 ~ 2㎛의 두께 해상도를 가지는 OCT에 의한 두께측정이 가능하지만 빛이 투과하지 못하는 알루미늄박 부분은 OCT 검사로 측정이 불가능하므로 투명 필름층인 알루미늄의 상부 혹은 하부 두께의 변화를 측정하여 전체 두께 변화를 추정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판단한다.Thickness can be measured by OCT with a thickness resolution of 1 to 2㎛ for transparent or semi-transparent materials, but since it is not possible to measure the aluminum foil part where light does not pass through OCT, the thickness of the top or bottom of the aluminum, which is a transparent film layer, must be measured. Measure the change and estimate the overall thickness change to determine the quality of the aluminum pouch.

도 3은 성형 후 알루미늄 파우치를 OCT로 검사를 실시하기 위한 장치의 구성도로서, 성형이 종료된 알루미늄 파우치(100)는 검사 부분이 임의 형상의 모서리 곡면 부분으로, 빛이 투과하여 ㎛ 단위의 해상도로 검사하기 위해 정확한 검사 위치로 이송시키는 것이 용이하지 않아 소형 로봇인 로딩 로봇(200)을 이용하여 로봇 암(210)에 장착한 흡착판(220)으로 알루미늄 파우치(100)를 취부하여 알루미늄 파우치 적대로부터 로딩한다. 여기서 흡착판(220)은 진공을 이용하여 알루미늄 파우치(100)를 취부할 수 있다.Figure 3 is a diagram showing the configuration of a device for inspecting an aluminum pouch after molding with OCT. The molded aluminum pouch 100 has an inspection portion with a curved edge of an arbitrary shape, and light passes through it to obtain a resolution in ㎛ units. Since it is not easy to transport it to the correct inspection location for inspection, a small robot, the loading robot 200, is used to attach the aluminum pouch 100 to the suction plate 220 mounted on the robot arm 210 to prevent aluminum pouch adversity. Loading. Here, the suction plate 220 can attach the aluminum pouch 100 using a vacuum.

검사대상인 각각의 알루미늄 파우치는 성형 후 동일한 위치에 위치시키기가 곤란하고 모서리 곡면부의 위치 역시 일정하지 않다. 또한, OCT 프로브(400)의 초점거리가 짧고 조사 시야(filed of view)가 좁아 OCT 영상만을 이용하여 적절한 검사영역 및 스캔 경로를 미리 결정하는 것은 매우 어렵다. 이러한 점을 해결하기 위해 로딩 로봇(200)으로 알루미늄 파우치(100)를 취부한 후 영상 카메라인 비전 영상장치(300)를 이용하여 촬영한 알루미늄 파우치(100)의 영상을 이용하여 OCT로 스캔할 검사 영역에 대한 시작지점과 종료지점의 대략적 위치를 결정하고 로딩 로봇(200)으로 OCT 프로브(400)가 위치한 곳으로 알루미늄 파우치(100)를 이동시킨다.It is difficult to place each aluminum pouch subject to inspection in the same position after molding, and the position of the curved edge portion is also not constant. In addition, because the focal length of the OCT probe 400 is short and the field of view is narrow, it is very difficult to predetermine an appropriate examination area and scan path using only the OCT image. To solve this problem, the aluminum pouch 100 is attached to the loading robot 200 and then scanned using OCT using the image of the aluminum pouch 100 captured using the vision imaging device 300, which is a video camera. The approximate positions of the start and end points for the area are determined, and the aluminum pouch 100 is moved to the location where the OCT probe 400 is located using the loading robot 200.

검사할 알루미늄 파우치(100)를 로봇 암(210)에 부착시킨 흡착판(220)에 취부한 후 동일 수평 평면상으로 배치시켜 비전 카메라인 비전 영상장치(300)를 이용하여 알루미늄 파우치(100)를 촬영한다.The aluminum pouch (100) to be inspected is attached to the suction plate (220) attached to the robot arm (210), placed on the same horizontal plane, and the aluminum pouch (100) is photographed using the vision imaging device (300), which is a vision camera. do.

이어, 도 4에 도시한 바와 같이, 촬영된 알루미늄 파우치 영상(기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상이라고 명명함)에서 비전 판독부(501)는 통상의 영상 인식 기법에서 사용하는 윤곽선 검출 알고리즘을 이용하여 윤곽선(310)을 검출한다. 이어, 검출한 윤곽선을 기초로 각 모서리의 곡면 시작부의 대략적 위치를 각각의 스캔 기준점(x1, y1)(x2, y2)(x3, y3)(x4, y4)(320)으로 산출하고, 산출한 기준 좌표와 모서리 윤곽선 위치를 참조하여 개략적 OCT 스캔 경로를 생성한다.Next, as shown in FIG. 4, in the captured aluminum pouch image (referred to as the image for reference coordinate determination and contour extraction), the vision reading unit 501 uses a contour detection algorithm used in a typical image recognition technique to The outline 310 is detected. Next, based on the detected outline, the approximate position of the curved surface start of each corner is calculated as each scan reference point (x1, y1)(x2, y2)(x3, y3)(x4, y4) (320), and the calculated Generate a rough OCT scan path by referring to the reference coordinates and corner outline positions.

다음으로, 로봇 제어부(502)는 상기 로딩 로봇(200)의 구동수단 제어를 통해 로봇 암(210)을 제어하여, 알루미늄 파우치(100)의 기준 좌표(320)(x1, y1)를 기준으로 OCT 프로브(400)의 스캔 위치로 알루미늄 파우치(100)를 이동시키고, 도 5에 도시한 바와 같이, OCT 프로브(400)를 동작시켜 사각부 곡면 즉, 스캔 경로(330)를 따라 알루미늄 파우치(100)를 스캔하여 OCT 영상을 얻어 두께를 측정한다.Next, the robot control unit 502 controls the robot arm 210 through control of the driving means of the loading robot 200, and calculates the OCT based on the reference coordinates 320 (x1, y1) of the aluminum pouch 100. The aluminum pouch 100 is moved to the scan position of the probe 400, and as shown in FIG. 5, the OCT probe 400 is operated to scan the aluminum pouch 100 along the rectangular curved surface, that is, the scan path 330. Scan to obtain an OCT image and measure the thickness.

알루미늄 파우치의 전체 두께를 비파괴 검사로 측정할 수 있는 방법은 초음파 검사 방법이 있으나, 두께 검출 해상도가 약 30㎛ 이상으로 파우치의 두께를 고려할 때 검출 해상도가 충족되지 않을 뿐만 아니라 검사상 필요한 알루미늄 파우치의 곡면부는 초음파 검사를 어렵게 한다.There is an ultrasonic test method that can measure the overall thickness of an aluminum pouch through non-destructive testing. However, the thickness detection resolution is approximately 30㎛ or more, so considering the thickness of the pouch, the detection resolution is not sufficient, and the aluminum pouch required for inspection is not covered. Curved surfaces make ultrasonic inspection difficult.

안과용으로 적용되는 광 간섭 단층촬영법(OCT)을 이용한 검사 방법이 최근 투명 코팅층의 두께 측정 목적으로 적용되는 등 산업용의 비파괴 검사 방법으로 주목받고 있다.An inspection method using optical coherence tomography (OCT), which is applied for ophthalmology, has recently been attracting attention as a non-destructive inspection method for industrial purposes, such as being applied to measure the thickness of a transparent coating layer.

광 간섭 단층촬영법은 대상물의 미세 구조로부터 광 산란에 의한 광 세기의 변화를 측정하여 2차원 또는 고해상도의 영상을 보여줄 수 있게 하는 것으로, 그 원리는 입사광선을 빔 스플리터(beam splitter)를 이용하여 두 부분으로 분할하여 하나는 검사대상에 조사하는 샘플 빔에 의한 것과 빔 스플리터를 통해 90도로 진행한 빛이 거울에서 반사된 기준 빔이 감지기(photodetector)에 도달하면 두 빔 사이에 부분 간섭이 발생하여 간섭무늬가 다르게 나타나는 것을 푸리에변환과 같은 수치 해석학적인 방법을 이용하여 영상을 구현하는 것이다.Optical coherence tomography is a method that measures changes in light intensity caused by light scattering from the microstructure of an object to display two-dimensional or high-resolution images. The principle is that the incident light is divided into two using a beam splitter. When the reference beam, which is divided into parts and reflected from the mirror by the sample beam and irradiated to the inspection object at 90 degrees through the beam splitter, reaches the photodetector, partial interference occurs between the two beams, resulting in interference. Images that appear differently are realized using numerical analysis methods such as Fourier transform.

도 6a는 OCT 프로브(400)에서 취득한 알루미늄 파우치의 모서리 부분의 수평 단면 영상 예시이고, 도 6b는 OCT 프로브(400)에서 취득한 알루미늄 파우치의 모서리 부분의 수직 단면 영상을 예시한 것으로서, 알루미늄 파우치 곡면부의 두께 측정 방법을 개념 도이다.Figure 6a is an example of a horizontal cross-sectional image of a corner of an aluminum pouch acquired by the OCT probe 400, and Figure 6b is an example of a vertical cross-sectional image of a corner of an aluminum pouch acquired by the OCT probe 400, showing the curved portion of the aluminum pouch. This is a conceptual diagram of the thickness measurement method.

알루미늄 파우치(100)에서 곡면부의 두께 변화가 가장 큰 부분은 만곡부의 곡률이 가장 큰 부분으로서, 도 6a와 같은 수평 단면 영상에서 나타나는 변곡점(도 6a의 수평 단면 영상에서 b점)의 위치가 도 6b의 수직 단면 영상의 중심(도 6b의 수직단면 영상에서 b점)에 오도록 로봇 암(210)을 조정하여 스캔 중심선을 다시 설정한다. 로봇 암(210)을 개략적 스캔 경로(330)를 참고로 스캔 경로를 업데이트하면서 OCT의 수평 단면 영상을 기준으로 곡률이 가장 큰 지점에서 OCT 수직단면 영상으로부터 두께를 측정할 수 있도록 비전 판독부(501), OCT 판별부(503) 및 로봇 제어부(402)에 필요한 연산 및 제어를 수행하는 알고리즘이 탑재된 파우치 판별장치(500)에서 업데이트된 스캔 경로를 따라 미리 정한 스캔 피치(예: 0.5mm) 만큼 이동시켜 연속적으로 두께를 측정한다. 업데이트된 스캔 경로를 측정한 두께에서 최저 두께 값을 기준으로 양불을 판단하고 정상이면 로딩 로봇(200)을 제어하여 다음 모서리 곡면의 기준점(x2, y2)을 참고로 하여 OCT 프로브(400)로 이동시켜 상기의 과정을 모든 모서리에 대하여 수행한다.In the aluminum pouch 100, the part where the thickness change of the curved part is greatest is the part where the curvature of the curved part is the greatest, and the location of the inflection point (point b in the horizontal cross-sectional image of FIG. 6a) appearing in the horizontal cross-sectional image as shown in FIG. 6a is shown in FIG. 6b. Reset the scan center line by adjusting the robot arm 210 to be at the center of the vertical cross-sectional image (point b in the vertical cross-sectional image in FIG. 6B). The vision reading unit 501 allows the robot arm 210 to measure the thickness from the OCT vertical section image at the point of greatest curvature based on the OCT horizontal section image while updating the scan path with reference to the rough scan path 330. ), by a predetermined scan pitch (e.g., 0.5 mm) along the updated scan path in the pouch determination device 500 equipped with an algorithm that performs the calculations and controls required for the OCT determination unit 503 and the robot control unit 402. Move it and measure the thickness continuously. The updated scan path is judged good or bad based on the lowest thickness value from the measured thickness, and if normal, controls the loading robot 200 and moves to the OCT probe 400 by referring to the reference point (x2, y2) of the next corner curved surface. Perform the above process for all edges.

성형이 완료된 알루미늄 파우치 두께의 변화는 전체 두께의 변화를 측정하는 것이 이상적이나 알루미늄 박에 부착시킨 필름이 박리되지 않고 유지되기 때문에 상부의 필름 두께의 변화를 측정하여 전체 두께의 변화를 추정하더라도 무리가 없다. 성형 후 접착부의 박리가 일어나 틈이 존재한다면 이 역시 OCT의 원리상 필름과 공기층의 굴절률의 차이로 밝게 표시되어 OCT 영상에서 용이하게 구분이 가능하며 핀 홀 역시 OCT 영상으로 용이하게 구분할 수 있다.Ideally, the change in thickness of a molded aluminum pouch should be measured by measuring the change in overall thickness. However, since the film attached to the aluminum foil is maintained without peeling, it is difficult to estimate the change in overall thickness by measuring the change in thickness of the upper film. does not exist. If there is a gap due to peeling of the adhesive part after molding, according to the principle of OCT, this is also brightly displayed due to the difference in refractive index between the film and the air layer and can be easily distinguished in the OCT image. Pinholes can also be easily distinguished in the OCT image.

도 7은 본 발명에 따른 "파우치 두께 검사방법"을 보인 흐름도로서, (a) 성형된 알루미늄 파우치(100)를 로딩 로봇(200)에서 취부하여 임의 영역으로 로딩하는 단계(S101 - S102), (b) 비전 영상장치(300)에서 상기 로딩 로봇(200)에 의해 취부된 알루미늄 파우치(100)를 촬영하여 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 획득하는 단계(S103), (c) 파우치 판별장치(500)에서 상기 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 OCT 프로브(400)의 스캔 경로를 생성하며, 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇(200)의 이동을 제어하여 상기 알루미늄 파우치(100)를 상기 OCT 프로브(400)의 스캔 영역으로 이동시키는 단계(S104), (d) 상기 OCT 프로브(400)에서 상기 검사 영역으로 이동한 알루미늄 파우치의 스캔 영역을 스캔하여 OCT 검사 영상을 획득하는 단계(S105), 및 (e) 상기 OCT 검사 영상을 기초로 두께 측정 알고리즘을 이용하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별하는 단계(S106 - S117)를 포함한다.Figure 7 is a flow chart showing the "pouch thickness inspection method" according to the present invention, (a) attaching the molded aluminum pouch 100 to the loading robot 200 and loading it to an arbitrary area (S101 - S102), ( b) acquiring an image for determining reference coordinates and extracting outlines by photographing the aluminum pouch 100 mounted by the loading robot 200 in the vision imaging device 300 (S103), (c) pouch discrimination device ( In 500), a scan path of the OCT probe 400 is generated based on the obtained reference coordinate determination and outline extraction image, and the movement of the loading robot 200 is controlled using the determined reference coordinate to remove the aluminum pouch ( 100) moving to the scan area of the OCT probe 400 (S104), (d) scanning the scan area of the aluminum pouch moved from the OCT probe 400 to the examination area to obtain an OCT examination image. Step (S105), and (e) measuring the thickness of the curved portion of the aluminum pouch using a thickness measurement algorithm based on the OCT inspection image to determine whether the aluminum pouch is good or bad (S106 - S117).

상기 (e)단계는 (e1) 상기 두께 측정 알고리즘을 이용하여, 획득한 OCT 검사 영상 중 수평 단면 영상의 곡률을 산출하고, 산출한 곡률이 최대가 아니면 스캔 위치를 수정하는 단계(S106 - S108), (e2) 상기 산출한 곡률이 최대이면 상기 수평 단면 영상을 이용하여 변곡점 위치를 결정하는 단계(S109), (e3) 상기 결정한 변곡점 위치를 기준으로 수평 및 수직 단면 영상의 두께를 스캔 경로의 위치별로 산출하는 단계(S110 - 112), (e4) 상기 산출한 위치별 두께 데이터를 취합하여 두께 측정치를 산출하는 단계(S113), (e5) 상기 산출한 두께 측정치와 허용기준치를 비교하여 대소 유무로 알루미늄 파우치의 양품 또는 불량을 판정하는 단계(S114 - S117)를 포함한다.Step (e) is (e1) calculating the curvature of the horizontal cross-sectional image among the obtained OCT examination images using the thickness measurement algorithm, and correcting the scan position if the calculated curvature is not maximum (S106 - S108). , (e2) If the calculated curvature is maximum, determining the inflection point position using the horizontal cross-sectional image (S109), (e3) the thickness of the horizontal and vertical cross-sectional images based on the determined inflection point position is determined as the location of the scan path. Calculating step by step (S110 - 112), (e4) Step of calculating thickness measurement by collecting the calculated thickness data for each location (S113), (e5) Comparing the calculated thickness measurement with the acceptance standard value to determine whether the thickness is large or small. It includes steps (S114 to S117) of determining whether the aluminum pouch is good or defective.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "파우치 두께 검사방법"을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The “pouch thickness inspection method” according to the present invention configured as described above will be described in detail as follows.

먼저, 알루미늄 파우치 성형공정을 마친 알루미늄 파우치(100)가 적재대로 넘어오면, 흡착판(220)이 장착된 로봇 암(210)으로 알루미늄 파우치(100)를 로딩한다(S101 - S102).First, when the aluminum pouch 100 that has completed the aluminum pouch forming process is transferred to the loading table, the aluminum pouch 100 is loaded onto the robot arm 210 equipped with the suction plate 220 (S101 - S102).

이어, 알루미늄 파우치(100)를 수평면 상태로 유지시키고, 비전 카메라인 비전 영상장치(300)로 알루미늄 파우치를 촬영하고, 비전 판독부(501)에서 윤곽선 인식 알고리즘을 이용하여 사각 윤곽선(310)을 인식시켜 OCT 스캔을 위한 4곳(각 모서리)의 기준 좌표(320)를 설정하고, 윤곽선과 기준 좌표를 참고로 하여 개략적인 스캔 경로(340)를 설정한다(S103).Next, the aluminum pouch 100 is maintained in a horizontal state, the aluminum pouch is photographed with the vision imaging device 300, which is a vision camera, and the vision reading unit 501 recognizes the square outline 310 using the outline recognition algorithm. The reference coordinates 320 of four locations (each corner) for OCT scanning are set, and a rough scan path 340 is set with reference to the outline and reference coordinates (S103).

다음으로, 알루미늄 파우치(100)의 첫 번째 기준 좌표(x1, y1)(320)를 참고로 OCT 프로브(400)의 초점 거리와 시야각 중심으로 기준 좌표가 오도록 로봇 암(220)을 제어한다. 이어 OCT 프로브(400)로 기준 좌표로부터 스캔 경로를 따라 스캔 간격(예: 0.5mm) 만큼 로봇 암(201)을 제어하여 OCT 영상을 얻는다(S104 - S105). 여기서 OCT 영상은 수직과 수평 영상을 획득한다.Next, the robot arm 220 is controlled so that the reference coordinate is centered on the focal distance and viewing angle of the OCT probe 400, referring to the first reference coordinate (x1, y1) 320 of the aluminum pouch 100. Then, the OCT image is obtained by controlling the robot arm 201 with the OCT probe 400 at a scan interval (e.g., 0.5 mm) along the scan path from the reference coordinate (S104 - S105). Here, OCT images acquire vertical and horizontal images.

이어, 두께 판정 알고리즘으로 수평 단면 영상의 곡률을 산출하고, 산출한 곡률이 최대치가 아니면 스캔 위치를 수정한다(S106 - S108). 즉, 수평 단면 영상이 평면상태에서 곡률을 가지기 시작하면 모서리 곡면부에 접근한 것이므로, 알루미늄 파우치 평면과 일치하는 Z축 위치는 유지한 채 곡률이 최대가 되는 지점에서 곡률 중심선이 OCT 영상의 중심에 오도록 로봇 암(210)을 제어한다.Next, the curvature of the horizontal cross-sectional image is calculated using the thickness determination algorithm, and if the calculated curvature is not the maximum, the scan position is corrected (S106 - S108). In other words, when the horizontal cross-sectional image begins to have curvature in a flat state, it has approached the corner curved part, so the center line of curvature is at the center of the OCT image at the point where the curvature is maximum while maintaining the Z-axis position that coincides with the plane of the aluminum pouch. Control the robot arm 210 so that it comes.

이후, 곡률이 최대가 되는 지점에서 수평 곡률 중심선상의 즉 변곡점(도 6a의 b)의 두께를 측정하며, 동시에 수직 단면 영상에서 해당 위치의 두께를 측정한다(S109 - S110).Afterwards, the thickness of the inflection point (b in FIG. 6A) on the horizontal curvature center line is measured at the point where the curvature is maximum, and at the same time, the thickness of the corresponding position is measured in the vertical cross-sectional image (S109 - S110).

수평 단면 영상에서 측정한 두께와 수직 단면 영상에서 측정한 두께는 유사 위치에서 측정한 것이므로, 측정 오차 범위 내에서 일치해야 하며 이 경우 곡면의 해당 위치 두께로 저장한다.Since the thickness measured from the horizontal cross-sectional image and the thickness measured from the vertical cross-sectional image are measured at similar positions, they must match within the measurement error range, and in this case, they are stored as the thickness of the corresponding position on the curved surface.

다음으로, 이미 설정한 스캔 간격만큼 스캔 경로를 따라 알루미늄 파우치를 이동시켜 상기의 과정을 반복한다. 스캔 경로는 두께 판정 알고리즘의 최대 곡률 판정 과정에 의해 매번 연산되는 곡률 중심의 좌표를 참고로 업데이트한다(S111 - S112).Next, repeat the above process by moving the aluminum pouch along the scan path by the already set scan interval. The scan path is updated with reference to the coordinates of the center of curvature, which are calculated each time by the maximum curvature determination process of the thickness determination algorithm (S111 - S112).

스캔 경로의 종료 점은 알루미늄 파우치의 성형 깊이를 고려하여 결정하며, 측정 위치가 스캔 종료 점에 이르면 OCT 스캔을 종료하고, 스캔 경로 상에서 측정한 간격별 두께를 합하여 모서리의 두께 측정치를 산출한다(113).The end point of the scan path is determined by considering the molding depth of the aluminum pouch, and when the measurement position reaches the scan end point, the OCT scan is terminated, and the thickness of each interval measured on the scan path is added to calculate the edge thickness measurement (113 ).

이어, 산출한 두께 측정치와 알루미늄 파우치의 양불을 판정하기 위해 미리 설정된 허용기준치를 비교하여, 두께 측정치가 허용기준보다 적으면 로봇 암(210)을 제어하여 불량 적재대로 알루미늄 파우치를 이송한다(S114 - S115).Next, the calculated thickness measurement value is compared with a preset acceptance standard to determine whether the aluminum pouch is good or bad, and if the thickness measurement value is less than the acceptance standard, the robot arm 210 is controlled to transfer the aluminum pouch to the defective loading table (S114 - S115).

OCT 스캔중에 측정된 두께가 허용기준보다 작으면 즉각 더 이상의 스캔을 중지하고 불량적재대로 이송할 수도 있으나 성형 공정의 문제를 분석하기 위해 스캔 종료점까지 데이터를 확보하는 것이 바람직하다.If the thickness measured during the OCT scan is less than the acceptable standard, further scanning can be stopped immediately and transferred to the defective loading zone. However, it is desirable to secure data up to the scan end point to analyze problems in the molding process.

첫 번째 모서리 곡면부의 스캔이 종료되면 로봇 암으로 알루미늄 파우치를 두 번째 곡면 기준 좌표로 이송시켜 상기의 과정을 반복하여 네 곳의 모서리 곡면부의 두께측정을 종료한다.When the scanning of the first curved corner portion is completed, the aluminum pouch is transferred to the reference coordinates of the second curved surface using the robot arm and the above process is repeated to complete the thickness measurement of the four corner curved portions.

상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치가 모두 상기 허용기준치보다 크면 성형된 알루미늄 파우치를 양품으로 판정한다(S116 - S117).If the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch are greater than the acceptable standard, the molded aluminum pouch is determined to be a good product (S116 - S117).

이상 상술한 본 발명에 따르면 알루미늄 파우치의 성형 후 두께의 감소가 심한 부분의 핀 홀 및 크랙은 물론 두께 변화를 배터리 셀이 최종 조립전에 전수 검사할 수 있으며, 이에 따라 파우치 두께 불량으로 인한 파우치 강성 부족으로 발생할 수 있는 누액 혹은 절연 불량의 배터리 품질 저하 문제를 개선할 수 있다.According to the present invention described above, pin holes and cracks in areas where the thickness is significantly reduced after molding of the aluminum pouch, as well as changes in thickness, can be inspected before final assembly of the battery cells, resulting in a lack of pouch rigidity due to poor pouch thickness. It can improve battery quality problems caused by leakage or poor insulation.

또한, 누적된 두께 변화에 대한 정략적 분석을 통하여 파우치 성형공정과 관련된 펀치, 다이의 이상 유무를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하여, 최적의 성형 조건을 유지할 수 있도록 도모해준다.In addition, through strategic analysis of accumulated thickness changes, it is possible to monitor in real time the presence or absence of abnormalities in the punch and die related to the pouch molding process, helping to maintain optimal molding conditions.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Although the invention made by the present inventor has been described in detail according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention, as is known in the art. It is self-evident to those who have it.

100: 알루미늄 파우치
110: 배터리 셀
101: PET 층
102: 접착제
103: 나일론층
104: 알루미늄 박
105: CCP 층
200: 로딩 로봇
210: 로봇 암
220: 흡착판
300: 비전 영상장치
310: 윤곽선
320: 기준좌표
330: OCT 스캔 경로
340: 수평 단면
400: OCT 프로브
500: 파우치 판별장치
501: 비전 판독부
502: 로봇 제어부
503: OCT 판별부
100: Aluminum pouch
110: battery cell
101: PET layer
102: Adhesive
103: Nylon layer
104: Aluminum foil
105: CCP layer
200: loading robot
210: Robot arm
220: Suction plate
300: Vision imaging device
310: Contour
320: Reference coordinates
330: OCT scan path
340: horizontal section
400: OCT probe
500: Pouch discrimination device
501: Vision readout unit
502: Robot control unit
503: OCT determination unit

Claims (10)

파우치형 리튬이온 배터리의 알루미늄 파우치 두께를 검사하는 장치로서,
성형된 알루미늄 파우치를 취부하여 검사 영역으로 로딩하는 로딩 로봇;
상기 로딩 로봇에 의해 취부된 알루미늄 파우치를 촬영하여 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 획득하는 비전 영상장치;
상기 검사 영역으로 이동한 알루미늄 파우치의 스캔 영역을 스캔하여 OCT 검사 영상을 획득하는 OCT 프로브; 및
상기 비전 영상장치를 통해 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하며, 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇의 이동을 제어하여 상기 알루미늄 파우치를 상기 OCT 프로브의 스캔 영역으로 이동시키며, 상기 OCT 프로브를 통해 획득한 OCT 검사 영상을 기초로 두께 측정 알고리즘을 이용하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별하는 파우치 판별장치를 포함하며,
상기 파우치 판별장치는,
상기 두께 측정 알고리즘을 이용하여, 획득한 OCT 검사 영상 중 수평 단면 영상의 곡률을 산출하고, 산출한 곡률이 최대가 아니면 스캔 위치를 수정하고, 산출한 곡률이 최대이면 상기 수평 단면 영상을 이용하여 변곡점 위치를 결정하며, 결정한 변곡점 위치를 기준으로 수평 및 수직 단면 영상의 두께를 스캔 경로의 위치별로 산출하고, 산출한 위치별 두께 데이터를 취합하여 두께 측정치를 산출하며, 산출한 두께 측정치와 허용 기준치를 비교하여 대소 유무로 알루미늄 파우치의 양품 또는 불량을 판별하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 파우치의 두께 검사장치.
A device for inspecting the thickness of the aluminum pouch of a pouch-type lithium-ion battery,
A loading robot that attaches the molded aluminum pouch and loads it into the inspection area;
A vision imaging device that acquires images for determining reference coordinates and extracting outlines by photographing the aluminum pouch mounted by the loading robot;
An OCT probe that acquires an OCT examination image by scanning the scan area of the aluminum pouch moved to the examination area; and
The scan path of the OCT probe is generated based on the reference coordinate determination and outline extraction image acquired through the vision imaging device, and the movement of the loading robot is controlled using the determined reference coordinate to place the aluminum pouch on the OCT probe. It moves to the scan area and includes a pouch discrimination device that determines the quality of the aluminum pouch by measuring the thickness of the curved surface of the aluminum pouch using a thickness measurement algorithm based on the OCT inspection image acquired through the OCT probe,
The pouch discrimination device is,
Using the thickness measurement algorithm, the curvature of the horizontal cross-sectional image among the acquired OCT inspection images is calculated. If the calculated curvature is not maximum, the scan position is corrected. If the calculated curvature is maximum, the inflection point is calculated using the horizontal cross-sectional image. Determine the location, calculate the thickness of the horizontal and vertical cross-sectional images for each location of the scan path based on the determined inflection point location, collect the calculated thickness data for each location to calculate the thickness measurement, and set the calculated thickness measurement and acceptance standard. A thickness inspection device for aluminum pouches, characterized in that it compares and determines whether the aluminum pouch is good or defective based on the presence or absence of the size.
청구항 1에서, 상기 로딩 로봇은,
로봇 암 구동수단이 내장된 몸체;
상기 몸체에 회전 가능하게 설치되고, 상기 구동수단에 의해 회전을 하는 로봇 암; 및
상기 로봇 암의 단부에 장착되어 적재대에 적재된 알루미늄 파우치를 취부하여 이송시키는 흡착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 파우치의 두께 검사장치.
In claim 1, the loading robot,
A body with a built-in robot arm driving means;
a robot arm rotatably installed on the body and rotated by the driving means; and
An aluminum pouch thickness inspection device comprising a suction plate mounted on an end of the robot arm to attach and transport aluminum pouches loaded on a loading table.
청구항 1에서, 상기 파우치 판별장치는,
상기 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 상기 알루미늄 파우치의 모서리 곡면부의 기준 좌표를 결정하고, 결정한 기준 좌표와 모서리 윤곽선 위치를 기초로 상기 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 파우치의 두께 검사장치.
In claim 1, the pouch discrimination device,
An aluminum pouch characterized in that the reference coordinates of the corner curved portion of the aluminum pouch are determined based on the reference coordinate determination and the image for contour extraction, and the scan path of the OCT probe is generated based on the determined reference coordinates and corner outline positions. Thickness inspection device.
청구항 1에서, 상기 파우치 판별장치는,
상기 비전 영상장치를 통해 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 상기 알루미늄 파우치의 모서리 곡면부의 기준 좌표를 결정하고, 결정한 기준 좌표와 모서리 윤곽선 위치를 기초로 상기 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하는 비전 판독부;
상기 비전 판독부에서 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇의 로봇 암의 이동 경로를 제어하는 로봇 제어부; 및
상기 OCT 프로브로부터 스캔된 OCT 검사 영상을 두께 측정 알고리즘으로 처리하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별하는 OCT 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 파우치의 두께 검사장치.
In claim 1, the pouch discrimination device,
Based on the reference coordinate determination and outline extraction image acquired through the vision imaging device, the reference coordinates of the corner curved portion of the aluminum pouch are determined, and the scan path of the OCT probe is generated based on the determined reference coordinates and corner outline position. A vision reading unit that does;
a robot control unit that controls the movement path of the robot arm of the loading robot using the reference coordinates determined by the vision reading unit; and
An aluminum pouch thickness inspection device comprising an OCT determination unit that processes the OCT inspection image scanned from the OCT probe using a thickness measurement algorithm to measure the thickness of the curved portion of the aluminum pouch to determine whether the aluminum pouch is good or bad.
삭제delete 청구항 4에서, 상기 OCT 판별부는,
상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치 중 어느 하나라도 상기 허용기준치보다 작으면 성형된 알루미늄 파우치를 불량품으로 판정하고, 상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치가 모두 상기 허용기준치보다 크면 성형된 알루미늄 파우치를 양품으로 판정하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 파우치의 두께 검사장치.
In claim 4, the OCT determination unit,
If any of the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch is less than the tolerance standard, the molded aluminum pouch is judged to be defective. If the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch are all greater than the tolerance standard, the molded aluminum pouch is judged as defective. Thickness inspection device for aluminum pouches, characterized in that they are judged as good products.
청구항 1 내지 청구항 4, 청구항 6중 어느 하나의 청구항에 기재된 알루미늄 파우치의 두께 검사장치를 이용하여 파우치형 리튬이온 배터리의 알루미늄 파우치 두께를 검사하는 방법으로서,
(a) 성형된 알루미늄 파우치를 로딩 로봇에서 취부하여 임의 영역으로 로딩하는 단계;
(b) 비전 영상장치에서 상기 로딩 로봇에 의해 취부된 알루미늄 파우치를 촬영하여 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 획득하는 단계;
(c) 상기 획득한 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하며, 결정한 기준 좌표를 이용하여 상기 로딩 로봇의 이동을 제어하여 상기 알루미늄 파우치를 상기 OCT 프로브의 스캔 영역으로 이동시키는 단계;
(d) 상기 OCT 프로브에서 상기 검사 영역으로 이동한 알루미늄 파우치의 스캔 영역을 스캔하여 OCT 검사 영상을 획득하는 단계; 및
(e) 상기 OCT 검사 영상을 기초로 두께 측정 알고리즘을 이용하여 알루미늄 파우치 곡면부의 두께를 측정하여 알루미늄 파우치의 양불을 판별하는 단계를 포함하고,
상기 (e)단계는,
(e1) 상기 두께 측정 알고리즘을 이용하여, 획득한 OCT 검사 영상 중 수평 단면 영상의 곡률을 산출하고, 산출한 곡률이 최대가 아니면 스캔 위치를 수정하는 단계; (e2) 상기 산출한 곡률이 최대이면 상기 수평 단면 영상을 이용하여 변곡점 위치를 결정하는 단계; (e3) 상기 결정한 변곡점 위치를 기준으로 수평 및 수직 단면 영상의 두께를 스캔 경로의 위치별로 산출하는 단계; (e4) 상기 산출한 위치별 두께 데이터를 취합하여 두께 측정치를 산출하는 단계; 및 (e5) 상기 산출한 두께 측정치와 허용기준치를 비교하여 대소 유무로 알루미늄 파우치의 양품 또는 불량을 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 파우치의 두께 검사방법.
A method of inspecting the thickness of an aluminum pouch of a pouch-type lithium-ion battery using the aluminum pouch thickness inspection device described in any one of claims 1 to 4 and claim 6, comprising:
(a) attaching the molded aluminum pouch to a loading robot and loading it into a random area;
(b) acquiring images for determining reference coordinates and extracting outlines by photographing the aluminum pouch mounted by the loading robot in a vision imaging device;
(c) Generate a scan path of the OCT probe based on the obtained reference coordinate determination and contour extraction image, and control the movement of the loading robot using the determined reference coordinate to place the aluminum pouch in the scan area of the OCT probe. moving to;
(d) acquiring an OCT examination image by scanning the scan area of the aluminum pouch moved from the OCT probe to the examination area; and
(e) measuring the thickness of the curved portion of the aluminum pouch using a thickness measurement algorithm based on the OCT inspection image to determine whether the aluminum pouch is good or bad,
In step (e),
(e1) calculating the curvature of a horizontal cross-sectional image among the obtained OCT examination images using the thickness measurement algorithm, and correcting the scan position if the calculated curvature is not maximum; (e2) determining the location of the inflection point using the horizontal cross-sectional image if the calculated curvature is maximum; (e3) calculating the thickness of the horizontal and vertical cross-sectional images for each position of the scan path based on the determined inflection point position; (e4) calculating a thickness measurement value by collecting the calculated thickness data for each location; and (e5) comparing the calculated thickness measurement with an acceptance standard to determine whether the aluminum pouch is good or defective based on whether it is large or small.
청구항 7에서, 상기 (c)단계는,
상기 기준 좌표 결정 및 윤곽선 추출용 영상을 기초로 상기 알루미늄 파우치의 모서리 곡면부의 기준 좌표를 결정하고, 결정한 기준 좌표와 모서리 윤곽선 위치를 기초로 상기 OCT 프로브의 스캔 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 파우치의 두께 검사방법.
In claim 7, step (c) is,
An aluminum pouch characterized in that the reference coordinates of the corner curved portion of the aluminum pouch are determined based on the reference coordinate determination and the image for contour extraction, and the scan path of the OCT probe is generated based on the determined reference coordinates and corner outline positions. Thickness inspection method.
삭제delete 청구항 7에서, 상기 (e5)단계는,
상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치 중 어느 하나라도 상기 허용기준치보다 작으면 성형된 알루미늄 파우치를 불량품으로 판정하고, 상기 알루미늄 파우치의 각 모서리의 두께 측정치가 모두 상기 허용기준치보다 크면 성형된 알루미늄 파우치를 양품으로 판정하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 파우치의 두께 검사방법.
In claim 7, step (e5) is,
If any of the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch is less than the tolerance standard, the molded aluminum pouch is judged to be defective. If the thickness measurements of each corner of the aluminum pouch are all greater than the tolerance standard, the molded aluminum pouch is judged as defective. A method of inspecting the thickness of an aluminum pouch, characterized in that it is judged as a good product.
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