KR20110018081A - 원통형 이차 전지 측면 검사 장치 - Google Patents

원통형 이차 전지 측면 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통형 이차 전지 측면 검사 장치에 관한 것으로서, 본 발명에서는 측면 검사를 진행하기 위해 원통형 이차 전지를 이송하는 제 1 이송부와, 측면부를 360° 이상 회전시키는 회전부와, 회전 중인 이차 전지의 측면에 광을 조사하는 조명부와, 회전 중인 이차 전지의 측면을 촬영하는 촬영부와, 촬영부로부터 입력되는 영상 이미지를 획득한 후 이를 분석하여 불량 여부를 판단하는 측면 불량 판독부 및 검사가 종료된 이차 전지를 이송하는 제 2 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치가 제공된다.
원통형 이차 전지; 외관 검사; 측면 검사

Description

원통형 이차 전지 측면 검사 장치{SIDE SURFACE INSPECTION APPARATUS OF CYLINDER TYPE RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 원통형 이차 전지 측면 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원통형 이차 전지의 측면 외관 검사를 자동으로 수행하는 원통형 이차 전지 측면 외관 검사 장치에 관한 것이다.
리튬 이차 전지는 휴대폰, 노트북 등에 내장되어 사용되고 있으며 최근 몇 년간 제품 수요가 급성장하였으며, 향후 전기 자동차가 상용화되는 시점에서는 자동차 전지 시장도 급성장할 것으로 예상된다.
리튬 2차 전지는 원통형 전지, 각형 전지 등 크게 두 가지로 구분된다. 원통형 전지는 원통형의 외관을 가지며 노트북, 휴대용 가전 제품 등에 내장되어 사용되고 있다. 각형 전지는 넓적한 육면체 형태이며 휴대폰 및 자동차용 전지로 사용된다.
현재 원통형 전지 완제품의 출하 공정은 외관 검사 공정 및 포장 공정으로 구성되어 있다. 외관 검사는 원통형 이차 전지의 외형상에 발생된 흠집을 검사하 는 공정으로서, 이러한 흠집에 의해 이차 전지가 폭발하는 원인이 될 수도 있으며 외형에 생긴 흠집으로 인해 고객사로부터 제품의 신뢰를 의심받는 등의 부작용이 있을 수 있기 때문에 수행된다. 원통형 이차 전지의 외관 검사 공정은 숙련된 인원에 의해 수작업으로 이루어지고 있는 실정이다. 하지만 외관 검사 공정을 작업자의 눈에 의존하여 주관적으로 진행하기 때문에 작업자의 숙련도 및 검사 당시 상태에 따라 검사에 대한 기준이 가변될 수 있는 문제점이 있고 불량이 유출되는 등 품질 문제가 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원통형 이차 전지의 측면 외관을 자동으로 검사하여 양품, 불량 등의 여부 판정을 객관적으로 처리할 수 있는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 원통형 이차 전지의 측면 포장재의 불량 여부를 검사하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치로서, 측면 검사를 진행하기 위해 원통형 이차 전지를 이송하는 제 1 이송부와, 측면부를 360° 이상 회전시키는 회전부와, 회전 중인 이차 전지의 측면에 광을 조사하는 조명부와, 회전 중인 이차 전지의 측면을 촬영하는 촬영부와, 촬영부로부터 입력되는 영상 이미지를 획득한 후 이를 분석하여 불량 여부를 판단하는 측면 불량 판독부 및 검사가 종료된 이차 전지를 이송하는 제 2 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치에 의해 달성 가능하다.
본 발명에 따른 영상 기반 리튬 2차 원형 전지 측면 외관 검사 장치에 의하면, 일정한 검사 기준과 절차에 의해 검사를 수행하기 때문에 균일하고 안정적인 품질의 원통형 이차 전지를 출하할 수 있으며, 고객에게 불량이 유출되는 품질 사고를 최소화할 수 있다. 또한 원형 전지 측면 외관 검사를 단시간에 수행함으로써 제품 생산성이 크게 향상되는 효과도 기대된다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 장점, 특징 및 바람직한 실시례에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 검사 대상인 원통형 이차 전지의 사시도이다. 원통형 이차 전지는 전체적으로 원통 형상으로 형성되며 측면 기둥부 전체면과 상하부 일부에는 비닐 재질의 원형 전지를 보호하는 포장재가 감싸는 구조를 갖는다. 이중 측면 기둥부를 감싸는 포장재를 측면(10)이라 하고, 동일한 포장재에 감싸지는 상부 및 하부의 원형 외곽부를 튜브(30)라 칭하기로 한다. 상부 원형 영역에는 가운데 원 형상으로 형성되며 + 극 역할을 하는 메탈부(40)가 노출되고, 메탈부(40)와 상부 튜브(30) 사이 영역에는 원형 전지 상부의 + 극 주변을 감싸고 있는 링 모양의 부품인 와셔(20)가 삽입 형성되는 구성을 갖는다. 원통형 이차 전지(100)에서 상부 메탈(40)을 제외한 나머지 부분은 - 극으로 작용하므로 + 극과 - 극이 쇼트되는 것을 보다 확실히 방지하기 위해 와셔(20)를 삽입하여 사용한다. 하부 영역은 상부 영역보다 단순한 구조를 갖는데 튜브(30)를 제외한 노출된 메탈(10) 부분이 - 극을 형성한다.
측면 검사를 수행하기 위해서는 원통형 이차 전지의 측면 몸체를 감싸고 있는 포장재를 전체적으로 검사하여야 한다. 이를 검사하기 위해서는 원통형 이차 전지를 세운 상태에서 360°의 모든 방향에서 보이도록 측면부를 촬영할 필요가 있는데 현재 상용 기술로는 어안 렌즈를 이용하면 두세 대의 카메라를 이용하여 촬영할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 방식의 촬영 기법을 파노라마 촬영 방식이라 하는데, 파노라마 촬영 방식은 복수 개 카메라를 이용하여 일부 영역은 중복되게 촬영한 후 이를 합성하는 것으로 알려져 있다. 하지만 파노라마 촬영 방식을 원통형 이차 전지 측면 검사 장비에 적용할 경우, 복수 개 카메라가 필요하므로 장치가 복잡해지고 영상 합성 등의 과정이 필요하고 또한 어안 렌즈를 사용하기 때문에 영상 자체가 왜곡되어 정확한 검사를 수행할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 본 발명에서는 원통형 이차 전지를 눕힌 상태에서 회전시키며 측면부를 촬영하여 이미지를 획득하는 방식을 사용하였다. 도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 원통형 이차 전지의 측면부를 검사하는 측면 검사 장치의 구성도이다. 본 발명에 따른 원통형 이차 전지 측면 검사 장치는 이차 전지를 이송하는 이송부(51, 53)와, 측면부를 회전시키는 회전부(230)와, 검사가 완료된 원통형 이차 전지를 이송부(53)로 이동시키는 이동부와, 회전 중인 이차전지의 측면 외관을 촬영하는 촬영부(210)와, 회전 중인 이차전지의 측면부에 조명을 조사하는 조명부(220), 촬영부(210)로부터 입력되는 영상 이미지를 획득한 후 이를 분석하여 불량 여부를 판단하는 측면 불량 판독부(260) 및 불량으로 판정된 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이송부(51, 53)는 측면 검사가 미 실시된 검사 전 이차 전지(101, 102, 103)를 이송하는 제 1 이송부(51)와, 측면부 검사가 완료된 이차 전지(105, 106, 107)를 이송하는 제 2 이송부(53)로 형성된다. 회전부(230)는 측면부 검사를 수행 중인 이차전지를 회전시키는 장치로서, 도 2의 구성에서는 검사 중인 원통형 이차 전지(104)에 회전력을 전달하는 동력 회전부재(231)와, 회전 동력은 별도로 전달함이 없이 원통형 이차 전지(104)가 회전할 때 마찰력을 감소시키기 위해 원통형 이차 전지(104)와 함께 회전하는 무동력 회전 부재(233, 235)로 구성하였다. 동력 회전부재(231)는 원통형 이차 전지(104)의 원통의 길이 방향을 따라 형성되며 회전 중심축에 끼워져서 모터 등의 동력원과 연결되어 원통형 이차 전지(104)에 동력을 전달하는 회전 부재(231)이고, 무동력 회전 부재(233, 235)는 원통형 이차 전지(104)의 원통의 길이 방향을 따라 형성되며 회전 중심축에 끼워져 원통형 이차 전지(104)를 따라 회전하며 회전 마찰을 줄이기 위한 회전 부재이다. 회전 부재로는 대표적으로 롤러가 사용될 수 있다. 이러한 동력 회전부재(231) 및 무동력 회전부재(233, 235)에 대한 상세한 구성은 공정 자동화 분야의 종사자에게는 용이하게 발명할 수 있는 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
조명부(220)는 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 원통 길이 방향으로 광을 조사하는 장치이며, 본 발명에서는 LED 조명을 사용하였다. 조명부(220)에 의해 조사된 광은 회전하는 원통형 이차 전지(104) 측면부에 의해 반사된 후 촬영부(210)로 입사된다. 본 발명에서는 촬영부(210)로 라인 CCD 카메라를 사용하였 고, 측면 불량 판독부(260)는 라인 CCD 카메라로 촬영된 영상을 합성하여 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 대한 이차원 영상을 획득한 후, 영상 분석을 통해 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 흠집이 있는지 여부를 판단하게 된다. 도 2의 구성에서 불량으로 판정된 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부에 대해서는 구체적으로 도시되지 않았으나, 회전을 완료한 후 회전부(230)에서 제 2 이송부(53)로 이송되기 전에 추출하거나 또는 제 2 이송부(53)를 통해 이송 중인 상태에서 이를 추출하도록 용이하게 구성할 수 있다.
이하, 도 2의 원통형 이차 전지 측면 검사 장치의 동작에 대해 살펴보기로 한다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이 측면부 검사를 실시하기 전 원통형 이차 전지(101, 102, 103)는 제 1 이송부(51)에 의해 이송되어 측면 검사부(230)로 투입된다. 측면 검사부(230)에서는 원통형 이차 전지(104)를 적어도 360°이상 회전시키고, 조명부(220)는 회전 중인 원통형 이차 전지(104) 측면부에 광을 조사하고, 측면부에 의해 반사된 광은 촬영부(210)로 입사된다. 촬영부(210)는 촬영된 일차원 영상 이미지를 측면 불량 판독부(260)로 입력한다. 측면 불량 판독부(260)는 라인 CCD 카메라로 촬영된 영상을 합성하여 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 대한 이차원 영상을 획득한 후, 영상 분석을 통해 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 흠집이 있는지 여부를 판단하게 된다.
측면부 불량 여부 검사가 완료된 원통형 이차 전지(104)는 도 2(b)에 도시된 바와 같이 동력 회전부재(231) 및 무동력 회전부재(233, 235)를 상승시켜 제 2 이송부(53)로 이송한다. 이때 동력 회전부재(231) 및 무동력 회전부재(233, 235)는 도 2에서는 검사가 완료된 원통형 이차 전지를 이송부(53)로 이동시키는 이동부로도 사용되고 있는 실시예이다. 이후, 도 2(c)에 도시된 바와 같이 제 1 이송부에 대기 중이던 원통형 이차 전지(103)를 측면 검사부(230)로 투입한다. 이때 원통형 이차 전지(103) 아래쪽 후단에 설치된 이차전지 공급 장치(241)를 들어올림으로써 검사하고자 하는 원통형 이차 전지(103)를 측면 검사부(230)로 투입할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 원통형 이차 전지의 측면부를 검사하는 측면 검사 장치의 구성도이다. 본 발명에 따른 원통형 이차 전지 측면 검사 장치는 이차 전지를 이송하는 이송부(51, 53)와, 측면부를 회전시키는 회전부(230)와, 검사가 완료된 원통형 이차 전지를 이송부(53)로 이동시키는 이동부와, 회전 중인 이차전지의 측면 외관을 촬영하는 촬영부(210)와, 회전 중인 이차전지의 측면부에 조명을 조사하는 조명부(220), 촬영부(210)로부터 입력되는 영상 이미지를 획득한 후 이를 분석하여 불량 여부를 판단하는 측면 불량 판독부(260) 및 불량으로 판정된 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이송부(51, 53)는 측면 검사가 미 실시된 검사 전 이차 전지(101, 102, 103)를 이송하는 제 1 이송부(51)와, 측면부 검사가 완료된 이차 전지(105, 106, 107)를 이송하는 제 2 이송부(53)로 형성된다. 회전부(230)는 측면부 검사를 수행 중인 이차전지를 회전시키는 장치로서, 도 3의 구성에서는 검사 중인 원통형 이차 전지(104)에 회전력을 전달하는 동력 회전부재(231)와, 회전 동력은 별도로 전달함이 없이 원통형 이차 전지(104)가 회전할 때 마찰력을 감소시키기 위해 원통형 이차 전지(104)와 함께 회전하는 무동력 회전 부재(233, 235)로 구성하였다. 동력 회전부재(231)는 원통형 이차 전지(104)의 원통의 길이 방향을 따라 형성되며 회전 중심축에 끼워져서 모터 등의 동력원과 연결되어 원통형 이차 전지(104)에 동력을 전달하는 회전 부재(231)이고, 무동력 회전 부재(233, 235)는 원통형 이차 전지(104)의 원통의 길이 방향을 따라 형성되며 회전 중심축에 끼워져 원통형 이차 전지(104)를 따라 회전하며 회전 마찰을 줄이기 위한 회전 부재이다. 이러한 동력 회전부재(231) 및 무동력 회전부재(233, 235)에 대한 상세한 구성은 공정 자동화 분야의 종사자에게는 용이하게 발명할 수 있는 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
조명부(220)는 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 원통 길이 방향으로 광을 조사하는 장치이며, 본 발명에서는 LED 조명을 사용하였다. 조명부(220)에 의해 조사된 광은 회전하는 원통형 이차 전지(104) 측면부에 의해 반사된 후 촬영부(210)로 입사된다. 본 발명에서는 촬영부(210)로 라인 CCD 카메라를 사용하였고, 측면 불량 판독부(260)는 라인 CCD 카메라로 촬영된 영상을 합성하여 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 대한 이차원 영상을 획득한 후, 영상 분석을 통해 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 흠집이 있는지 여부를 판단하게 된다. 도 3의 구성에서 불량으로 판정된 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부에 대해서는 구체적으로 도시되지 않았으나, 회전을 완료한 후 회전부(230)에서 제 2 이송부(53)로 이송되기 전에 추출하거나 또는 제 2 이송부(53)를 통해 이송 중인 상태에서 이를 추출하도록 용이하게 구성할 수 있다.
이하, 도 3의 원통형 이차 전지 측면 검사 장치의 동작에 대해 살펴보기로 한다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이 측면부 검사를 실시하기 전 원통형 이차 전지(101, 102, 103)는 제 1 이송부(51)에 의해 이송되어 측면 검사부(230)로 투입된다. 측면 검사부(230)에서는 원통형 이차 전지(104)를 적어도 360°이상 회전시키고, 조명부(220)는 회전 중인 원통형 이차 전지(104) 측면부에 광을 조사하고 측면부에 의해 반사된 광은 촬영부(210)로 입사된다. 촬영부(210)는 촬영된 일차원 영상 이미지를 측면 불량 판독부(260)로 입력한다. 측면 불량 판독부(260)는 라인 CCD 카메라로 촬영된 영상을 합성하여 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 대한 이차원 영상을 획득한 후, 영상 분석을 통해 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 흠집이 있는지 여부를 판단하게 된다.
측면부 불량 여부 검사가 완료된 원통형 이차 전지(104)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이 동력 회전부재(231) 및 무동력 회전부재(233, 235)의 하부 방향에 위치하고 있다가 상부 방향으로 순차적으로 상승하는 이동바(237, 289)를 이용하여 제 2 이송부(53)로 이동하게 된다. 도 3의 실시예에서는 이동바(237, 289)가 이동부의 기능을 담당하게 된다. 이후, 도 3(c)에 도시된 바와 같이 제 1 이송부에 대기 중이던 원통형 이차 전지(103)를 측면 검사부(230)로 투입한다. 이때 원통형 이차 전지(103) 아래쪽 후단에 설치된 이차전지 공급 장치(241)를 들어올림으로써 검사하고자 하는 원통형 이차 전지(103)를 측면 검사부(230)로 투입할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 원통형 이차 전지의 측면부를 검사하는 측면 검사 장치의 구성도이다. 본 발명에 따른 원통형 이차 전지 측면 검사 장치는 이차 전지를 이송하는 이송부(51, 53)와, 측면부를 회전시키는 회전부(230)와, 검사가 완료된 원통형 이차 전지를 이송부(53)로 이동시키는 이동부와, 회전 중인 이차전지의 측면 외관을 촬영하는 촬영부(210)와, 회전 중인 이차전지의 측면부에 조명을 조사하는 조명부(220), 촬영부(210)로부터 입력되는 영상 이미지를 획득한 후 이를 분석하여 불량 여부를 판단하는 측면 불량 판독부(260) 및 불량으로 판정된 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이송부(51, 53)는 측면 검사가 미 실시된 검사 전 이차 전지(101, 102, 103)를 이송하는 제 1 이송부(51)와, 측면부 검사가 완료된 이차 전지(105, 106, 107)를 이송하는 제 2 이송부(53)로 형성된다. 도 4의 제 1 이송부는 도 2 및 도 3에 제시된 실시예와 달리 기울어진 형상으로 구현하여 중력에 의해 측면 검사부(230)에 공급되도록 하였다. 회전부(230)는 측면부 검사를 수행 중인 이차전지를 회전시키는 장치로서, 도 4의 구성에서는 검사 중인 원통형 이차 전지(104)에 회전력을 전달하는 동력 회전부재(231)와, 회전 동력은 별도로 전달함이 없이 원통형 이차 전지(104)가 회전할 때 마찰력을 감소시키기 위해 원통형 이차 전지(104)와 함께 회전하는 무동력 회전 부재(233, 235)로 구성하였다. 동력 회전부재(231)는 원통형 이차 전지(104)의 원통의 길이 방향을 따라 형성되며 회전 중심축에 끼워져서 모터 등의 동력원과 연결되어 원통형 이차 전지(104)에 동력을 전달하는 회전 부재(231)이고, 무동력 회전 부재(233, 235)는 원통형 이차 전지(104)의 원통의 길이 방향을 따라 형성되며 회전 중심축에 끼워져 원통형 이차 전지(104)를 따라 회전하 며 회전 마찰을 줄이기 위한 회전 부재이다. 이러한 동력 회전부재(231) 및 무동력 회전부재(233, 235)에 대한 상세한 구성은 공정 자동화 분야의 종사자에게는 용이하게 발명할 수 있는 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
조명부(220)는 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 원통 길이 방향으로 광을 조사하는 장치이며, 본 발명에서는 LED 조명을 사용하였다. 조명부(220)에 의해 조사된 광은 회전하는 원통형 이차 전지(104) 측면부에 의해 반사된 후 촬영부(210)로 입사된다. 본 발명에서는 촬영부(210)로 라인 CCD 카메라를 사용하였고, 측면 불량 판독부(260)는 라인 CCD 카메라로 촬영된 영상을 합성하여 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 대한 이차원 영상을 획득한 후, 영상 분석을 통해 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 흠집이 있는지 여부를 판단하게 된다. 도 4의 구성에서 불량으로 판정된 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부에 대해서는 구체적으로 도시되지 않았으나, 회전을 완료한 후 회전부(230)에서 제 2 이송부(53)로 이송되기 전에 추출하거나 또는 제 2 이송부(53)를 통해 이송 중인 상태에서 이를 추출하도록 용이하게 구성할 수 있다.
이하, 도 4의 원통형 이차 전지 측면 검사 장치의 동작에 대해 살펴보기로 한다. 도 4(a)에 도시된 바와 같이 측면부 검사를 실시하기 전 원통형 이차 전지(101, 102, 103)는 제 1 이송부(51)에 의해 이송되어 측면 검사부(230)로 투입된다. 측면 검사부(230)에서는 원통형 이차 전지(104)를 적어도 360°이상 회전시키고, 조명부(220)는 회전 중인 원통형 이차 전지(104) 측면부에 광을 조사하고 측면부에 의해 반사된 광은 촬영부(210)로 입사된다. 촬영부(210)는 촬영된 일차원 영상 이미지를 측면 불량 판독부(260)로 입력한다. 측면 불량 판독부(260)는 라인 CCD 카메라로 촬영된 영상을 합성하여 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 대한 이차원 영상을 획득한 후, 영상 분석을 통해 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 흠집이 있는지 여부를 판단하게 된다. 측면부 불량 여부 검사가 완료된 원통형 이차 전지(104)는 도 4(b)에 도시된 바와 같이 동력 회전부재(231) 및 무동력 회전부재(233, 235)가 순차적으로 일렬로 정렬하면서 검사가 완료된 원통형 이차 전지(104)를 제 2 이송부(53)의 빈 트레이(104')로 옮겨지게 된다. 도 4의 실시예에서는 동력 회전부재(231) 및 무동력 회전부재(233, 235)가 이동부의 기능을 담당하게 된다. 이후, 도 4(c)에 도시된 바와 같이 제 1 이송부(51)에 대기 중이던 원통형 이차 전지(103)를 측면 검사부(230)로 투입한다. 이때 제 1 이송부(51) 전면에 설치된 이차전지 공급 장치(243)를 아래로 내림으로써 검사하고자 하는 원통형 이차 전지(103)를 측면 검사부(230)로 투입할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 원통형 이차 전지의 측면부를 검사하는 측면 검사 장치의 구성도이다. 본 발명에 따른 원통형 이차 전지 측면 검사 장치는 이차 전지를 이송하는 이송부(51, 53)와, 측면부를 회전시키는 회전부(230)와, 검사가 완료된 원통형 이차 전지를 이송부(53)로 이동시키는 이동부와, 회전 중인 이차전지의 측면 외관을 촬영하는 촬영부(210)와, 회전 중인 이차전지의 측면부에 조명을 조사하는 조명부(220), 촬영부(210)로부터 입력되는 영상 이미지를 획득한 후 이를 분석하여 불량 여부를 판단하는 측면 불량 판독부(260) 및 불량 으로 판정된 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이송부(51, 53)는 측면 검사가 미 실시된 검사 전 이차 전지(101, 102, 103)를 이송하는 제 1 이송부(51)와, 측면부 검사가 완료된 이차 전지(105, 106, 107)를 이송하는 제 2 이송부(53)로 형성된다. 도 5의 제 1 이송부는 도 2 및 도 3에 제시된 실시예와 달리 기울어진 형상으로 구현하여 중력에 의해 측면 검사부(230)에 공급되도록 하였다. 회전부(230)는 측면부 검사를 수행 중인 이차전지를 회전시키는 장치로서, 도 5의 구성에서는 모터로 회전하는 제 1 지름을 갖는 원형판(244)의 외주면에 다수 개 플레이트(240)를 설치하고, 각 플레이트(240)의 하단에는 회전되는 복수 개 회전부재를 구비하고, 해당 플레이트(240)가 원형판(244)의 최상단에 위치될 때 각 플레이트(240) 하단에 설치된 회전부재에 회전 동력부(242)를 밀착시켜 원통형 이차 전지에 회전력을 전달하도록 하였다.
조명부(220)는 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 원통 길이 방향으로 광을 조사하는 장치이며, 본 발명에서는 LED 조명을 사용하였다. 조명부(220)에 의해 조사된 광은 회전하는 원통형 이차 전지(104) 측면부에 의해 반사된 후 촬영부(210)로 입사된다. 본 발명에서는 촬영부(210)로 라인 CCD 카메라를 사용하였고, 측면 불량 판독부(260)는 라인 CCD 카메라로 촬영된 영상을 합성하여 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 대한 이차원 영상을 획득한 후, 영상 분석을 통해 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 흠집이 있는지 여부를 판단하게 된다. 도 5의 구성에서 불량으로 판정된 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부에 대해서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 회전을 완료한 후 회전부(230)에서 제 2 이송부(53) 로 이송되기 전에 추출하거나 또는 제 2 이송부(53)를 통해 이송 중인 상태에서 이를 추출하도록 용이하게 구성할 수 있다.
이하, 도 5의 원통형 이차 전지 측면 검사 장치의 동작에 대해 살펴보기로 한다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이 측면부 검사를 실시하기 전 원통형 이차 전지(101, 102, 103)는 제 1 이송부(51)에 의해 이송되어 측면 검사부(230)로 투입된다. 이때 원형판(244)은 회전을 멈추고 정지 상태를 유지한다. 회전 동력기(242)는 플레이트 하부에 설치되는 동력 회전부재와 밀착된 후, 동력 회전부재를 돌림으로써 원통형 이차 전지(104)를 360°이상 회전시키게 된다. 조명부(220)는 회전 중인 원통형 이차 전지(104) 측면부에 광을 조사하고 측면부에 의해 반사된 광은 촬영부(210)로 입사된다. 촬영부(210)는 촬영된 일차원 영상 이미지를 측면 불량 판독부(260)로 입력한다. 측면 불량 판독부(260)는 라인 CCD 카메라로 촬영된 영상을 합성하여 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 대한 이차원 영상을 획득한 후, 영상 분석을 통해 회전하는 원통형 이차 전지(104)의 측면부에 흠집이 있는지 여부를 판단하게 된다.
원통형 이차 전지(104)의 검사가 완료되면 도 5(b)에 도시된 바와 같이 원형판(244)을 다시 회전시키고, 플레이트(240)에 놓여진 원통형 이차 전지(104)는 제 2 이송부(53)의 빈 트레이(104)에 놓여지게 된다. 도 5의 실시예에서는 원형판(244) 및 플레이트(240)가 이동부로서 동작한다. 이후, 도 5(c)에 도시된 바와 같이 제 1 이송부(51)에 대기 중이던 원통형 이차 전지(103)를 측면 검사부(230)로 투입된다. 이때 제 1 이송부(51) 전면에 설치된 이차전지 공급 장치(243)를 아래 로 내림으로써 검사하고자 하는 원통형 이차 전지(103)를 측면 검사부(230)로 투입할 수 있다.
도 6a는 본 발명에 따른 원통형 이차 전지 측면 검사 장치에서 촬영된 측면 영상의 일 례이다. 측면 불량 판독부(260)는 영상 처리를 이용하여 불량 여부를 판단하는 검사 프로그램을 구비한다. 촬영부로부터 입력되는 이미지 파일을 이용하여 전체 영상에서 밝기에 따른 경계 영역을 산출하고, 불필요한 검사 영역을 제거하여 검사 대상 영역에 해당되는 영상만을 대상으로 불량 여부를 판단하게 된다. 도 6b는 본 발명에 따른 측면 불량 검사 장치에서 이루어지는 영상 처리 과정 중의 히스토그램의 일 례로서, 촬영부로부터 입수된 측면 이미지를 이미지 처리하여 히스토그램을 그려 경계선을 추출하기 위한 과정을 보여준다. 도 6b의 영상 히스토그램의 X축은 영상의 밝기를 나타내고, Y축은 해당 밝기를 가지는 픽셀(PIXEL) 수를 나타낸다. 영상의 밝기는 일반적으로 0부터 255 까지의 범위이다. 밝기 0은 최소 밝기이고 시각적으로 검정색에 해당된다. 밝기 255는 최대 밝기이고 시각적으로는 흰색에 해당된다. 픽셀은 영상을 구성하는 기본 요소이다. 예를 들어 카메라의 수평 해상도가 1024 이고 수직 해상도가 768 인 경우 수평 방향 픽셀 수는 1024 이고 수직 방향 픽셀 수는 768 이다. 두 번째 밝은 색 부분이 측면 영역을 나타내고 나머지 영역은 노이즈를 표시한다. 측면 영역의 평균 밝기 영역을 도출하고, 이를 이용하여 전체 이미지에서 관심 영역을 설정한 후 불량 여부를 판단하게 된다. 도 6c는 본 발명에 따른 원통형 이차 전지 측면 검사 장치에서 촬영된 측면 영상 내에 마킹(제품 기종 및 일련 번호 표기)이 포함된 일 례로서, 영상 처리를 이용하여 마킹 영역을 인식하고 사각형 테두리로 표시한 결과를 보여준다. 마킹 영역에 대한 폭, 높이를 계산해내고 마킹 내의 각각의 글자 및 숫자에 대한 영역도 인식하여 글자, 숫자 각각의 폭, 높이도 계산해낸다. 이러한 계산 결과를 이용하여 마킹의 전체적인 인쇄 상태, 글자 및 숫자 각각의 인쇄 상태에 대한 불량 여부를 판단하게 된다. 글자 및 숫자 각각의 영역에 대한 인식 결과를 이용하여 글자 및 숫자의 판독(O.C.R.) 과정을 수행한다. 글자 및 숫자의 판독 결과를 이용하여 제품의 기종 및 일련 번호를 인식해냄으로써 불량인 전지를 정확하게 분류할 수 있게 된다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 바람직한 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것을 자명한 일이다.
도 1은 본 발명의 검사 대상인 원통형 이차 전지의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 원통형 이차 전지의 측면부를 검사하는 측면 검사 장치의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 원통형 이차 전지의 측면부를 검사하는 측면 검사 장치의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 원통형 이차 전지의 측면부를 검사하는 측면 검사 장치의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 원통형 이차 전지의 측면부를 검사하는 측면 검사 장치의 구성도.
도 6a는 본 발명에 따른 원통형 이차 전지 측면 검사 장치에서 촬영된 측면 영상의 일 례이고, 도 6b는 본 발명에 따른 측면 불량 검사 장치에서 이루어지는 영상 처리 과정 중의 히스토그램의 일 례이고, 도 6c는 본 발명에 따른 원통형 이차 전지 측면 검사 장치에서 촬영된 측면 영상 내에 마킹이 포함된 일 례.
***** 도면상의 주요 기호에 대한 간략한 설명 *****
10: 측면 20: 와셔
30: 튜브 40: 메탈
51: 제 1 이송부 53: 제 2 이송부
53: 이동부 210: 촬영부
220: 조명부 260: 측면 불량 판독부
101, 102, 103, 104, 105, 106, 107: 원통형 이차 전지

Claims (7)

  1. 원통형 이차 전지의 측면 포장재의 불량 여부를 검사하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치로서,
    측면 검사를 진행하기 위해 원통형 이차 전지를 이송하는 제 1 이송부;
    측면부를 360° 이상 회전시키는 회전부;
    회전 중인 이차 전지의 측면에 광을 조사하는 조명부;
    회전 중인 이차 전지의 측면을 촬영하는 촬영부;
    상기 촬영부로부터 입력되는 영상 이미지를 획득한 후 이를 분석하여 불량 여부를 판단하는 측면 불량 판독부; 및
    검사가 종료된 이차 전지를 이송하는 제 2 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측면 불량 판독부의 판독 결과 불량으로 판별되는 원통형 이차 전지를 추출하는 추출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 촬영부는 라인 CCD 카메라로 구비되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 회전부는 동력을 전달받아 원통형 이차 전지를 회전시키는 동력 회전부와, 상기 원통형 이차 전지가 회전할 때 회전 마찰력을 줄이기 위해 회전하는 무동력 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 이송부는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    측면 검사가 완료된 원통형 이차 전지를 측면 검사부에서 제 2 이송부로 이동시키는 이동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 회전부는
    모터로 회전하는 제 1 지름을 갖는 원형판;
    상기 원형판 외주면에 부착되는 다수 개 플레이트; 및
    상기 각 플레이트의 하단에 구비되는 회전되는 복수 개 회전부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차 전지 측면 검사 장치.
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KR20180076466A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 주식회사 에스디옵틱스 원통형 제품의 고속 검사장치
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