KR20130025760A

KR20130025760A - 이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 장치

Info

Publication number: KR20130025760A
Application number: KR1020110089275A
Authority: KR
Inventors: 이석호; 이동헌; 김태완; 이향목; 이승배; 곽학권; 차상환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-12

Abstract

본 명세서는 이차 전지를 제조할 때 바이셀의 위치 오차를 정확하게 보정할 수 있는 이차 전지 제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 실시예에 따른 이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 장치는, 컨베이어를 따라 이동하는 바이셀을 촬영하는 카메라와; 상기 카메라에 의해 촬영된 바이셀 영상과 미리설정된 바이셀 이동 경로를 근거로 바이셀의 위치 오차를 검출하는 비전 제어기와; 상기 비전 제어기에 의해 검출된 바이셀 위치 오차를 PID(proportional-integral-derivative) 알고리즘을 근거로 상기 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 산출하는 PID 제어기와; 상기 PID 제어기에 의해 산출된 보정 값을 근거로 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키기 위한 제어 신호를 발생하는 모션 제어기와; 상기 모션 제어기의 제어 신호를 근거로, 상기 컨베이어에 적용된 이동 부재를 이동시켜 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키는 모터를 포함할 수 있다.

Description

이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 장치{POSITION CORRECTION APPARATUS FOR SECONDARY BATTERY MANUFACTURING SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 명세서는 이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 흡장 방출이 가능한 양극 활물질을 포함하고 있는 양극과, 리튬 이온의 흡장 방출이 가능한 음극 활물질을 포함하는 음극으로 구성된다. 예를 들면, 리튬 이차 전지의 양극 활물질로는, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 전이금속 산화물, 이들 전이 금속의 일부가 다른 전이금속으로 치환된 복합 산화물 등이 사용되고 있다. 상기 이차 전지에 대한 설명은 한국 특허 출원 번호 10-2005-0044715에도 개시되어 있다.

본 명세서는 바이셀 영상으로부터 추출된 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 PID 알고리즘을 근거로 산출하고, 그 산출된 보상 값을 근거로 상기 바이셀 위치 오차를 보상함으로써 바이셀의 위치 오차를 정확하게 보정할 수 있는 이차 전지 제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 장치는, 컨베이어를 따라 이동하는 바이셀을 촬영하는 카메라와; 상기 카메라에 의해 촬영된 바이셀 영상과 미리설정된 바이셀 이동 경로를 근거로 바이셀의 위치 오차를 검출하는 비전 제어기와; 상기 비전 제어기에 의해 검출된 바이셀 위치 오차를 PID(proportional-integral-derivative) 알고리즘을 근거로 상기 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 산출하는 PID 제어기와; 상기 PID 제어기에 의해 산출된 보정 값을 근거로 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키기 위한 제어 신호를 발생하는 모션 제어기와; 상기 모션 제어기의 제어 신호를 근거로, 상기 컨베이어에 적용된 이동 부재를 이동시켜 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키는 모터를 포함할 수 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 방법은, 컨베이어를 따라 이동하는 바이셀에 대한 영상과 미리설정된 바이셀 이동 경로를 근거로 바이셀의 위치 오차를 검출하는 단계와; 상기 검출된 바이셀 위치 오차를 PID(proportional-integral-derivative) 알고리즘을 근거로 상기 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 보정 값을 근거로 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키기 위한 제어 신호를 발생하는 단계와; 상기 제어 신호를 근거로, 상기 컨베이어에 적용된 이동 부재를 이동시켜 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치 및 그 방법은, 바이셀 영상으로부터 추출된 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 PID 알고리즘을 근거로 산출하고, 그 산출된 보상 값을 근거로 상기 바이셀 위치 오차를 보상함으로써 바이셀의 위치 오차를 정확하게 보정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치를 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(예를 들면, 파우치형 2차 전지) 제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치는, 컨베이어(100)를 따라 이동하는 바이셀(Bicell)(30)을 촬영하는 카메라(60)와; 상기 카메라(60)에 의해 촬영된 바이셀 영상과 미리설정된 바이셀 이동 경로를 근거로 바이셀의 위치 오차를 검출하는 비전 제어기(Vision Controller)(70)와; 상기 비전 제어기(70)에 의해 검출된 바이셀 위치 오차를 PID(proportional-integral-derivative) 알고리즘을 근거로 상기 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 산출하는 PID 제어기(80)와; 상기 PID 제어기(80)에 의해 산출된 보정 값을 근거로 상기 바이셀(30)을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키기 위한 제어 신호를 발생하는 모션 제어기(Motion Controller)(40)와; 상기 모션 제어기(40)의 제어 신호를 근거로, 상기 컨베이어(100)에 적용된 이동 부재(또는 보정 부재))(90)를 이동시켜 상기 바이셀(30)을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키는 모터(50)로 구성된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(예를 들면, 파우치형 2차 전지) 제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치는 상기 모터(50)에 의해 상기 컨베이어를 따라 이동하는 상기 바이셀(30)의 위치 오차를 보정한다. 상기 바이셀(30)에 대한 설명은 한국 특허 출원번호 10-2005-0044715에도 개시되어 있으므로, 이에 대한 성세한 설명은 생략한다.

상기 바이셀(Bicell)(30)은 분리 필름(Separate Film)(20)에 적용(부착)된다. 상기 분리 필름(20)은 상기 바이셀(30)이 서로 겹치게 되면 쇼트(Short)가 발생할 수 있으므로, 상기 바이셀(30)을 서로 분리시켜주는 역할을 한다.

본 발명의 실시예에 따른 2차 전지(예를 들면, 파우치형 2차 전지) 제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치는 상기 바이셀(30)을 폴딩(또는 롤링(rolling))하는 폴딩부(Folding Part)(롤링부(rolling Part))(10)를 포함할 수 있다.

상기 카메라(60)는 바이셀(Bicell)의 탭(Tab)이 없는 하부를 측정(촬영)하여, 비전 제어기(70)에 영상을 전송한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 상기 비전 제어기(Vision Controller)(70)는 상기 카메라(60)에 의해 촬영된 바이셀 영상과 미리설정된 바이셀 이동 경로를 근거로 바이셀의 위치 오차를 검출하고, 그 위치 오차를 상기 PID 제어기(80)에 출력한다(S11). 예를 들면, 상기 비전 제어기(70)는 카메라(60)로부터 취득된 바이셀 영상을 패턴 매칭(Pattern Matching)의 이미지 프로세싱 기술을 이용하여 바이셀의 현재 위치 좌표값을 구하고, 그 구해진 현재 위치 좌표값과 미리설정된 기준 좌표값과의 차이를 상기 위치 오차로서 구하고, 그 구해진 위치 오차를 상기 PID 제어기(80)에 출력한다.

상기 PID 제어기(80)는 상기 비전 제어기(70)에 의해 검출된 바이셀 위치 오차를 PID(proportional-integral-derivative) 알고리즘을 근거로 상기 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 산출하고, 그 산출된 보정값을 상기 모션 제어기(40)에 출력한다(S12). 상기 PID 제어기(80)는 상기 비전 제어기(70)에 의해 검출된 바이셀 위치 오차에 대한 검출(측정) 오차가 포함되어도 적분 계산 수식에 의해 검출(측정) 오차의 영향을 감소시키고, 미분 계산 수식을 통해 보정의 속도를 높일 수 있다. 따라서, 상기 PID 제어기(80)를 통해 바이셀의 위치 보정 성능을 높일 수 있다. 예를 들면, 상기 PID 제어기(80)는 상기 바이셀 위치 오차(사행 오차)를 "err"로 정하고, 비례 게인을 Kp로 정하고, 미분 게인을 Kd로 정하고, 적분 게인을 Ki로 정했을 때, 위치 오차(사행) 보정 값을 계산하는 수식은 Kp*err(k) + Kd*(err(k)-err(k-1) + sum(k), sum(k) = sum(k-1) + Ki*err(k)이 된다. 이때, k는 현재 값을, k-1은 이전 값을, sum(k)은 적분 연산 값을 의미한다. 각 수식에 필요한 게인은 반복 테스트를 통해 가장 높은 성능을 나타내는 값으로 정할 수도 있다.

상기 모션 제어기(Motion Controller)(40)는 상기 PID 제어기(80)에 의해 산출된 보정 값을 근거로 상기 바이셀(30)을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키기 위한 제어 신호를 발생하고, 그 발생한 제어 신호를 상기 모터(50)에 출력한다(S13).

상기 모터(50)는, 상기 모션 제어기(40)의 제어 신호를 근거로, 상기 컨베이어(100)에 적용된 이동 부재(또는 보정 부재))(90)를 이동시켜 상기 바이셀(30)을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시킨다(S14). 즉, 상기 모터(50)는 상기 모션 제어기(40)의 제어 신호를 근거로 상기 컨베이어(100)에 적용된 이동 부재(또는 보정 부재))(90)를 이동시킴으로써 상기 바이셀(30)의 위치 오차를 보정한다. 상기 모터(50)로서 로터리 모터가 사용될 수도 있다. 상기 모터(50)로서 로터리 모터가 사용될 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지제조 시스템의 위치(위치 오차 또는 사행) 보정 장치 및 그 방법은, 바이셀 영상으로부터 추출된 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 PID 알고리즘을 근거로 산출하고, 그 산출된 보상 값을 근거로 상기 바이셀 위치 오차를 보상함으로써 바이셀의 위치 오차를 정확하게 보정할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 롤링부 20: 분리 필름
30: 바이셀 40: 모션 제어기
50: 모터 60: 카메라
70: 비전 제어기 80: PID 제어기

Claims

컨베이어를 따라 이동하는 바이셀을 촬영하는 카메라와;
상기 카메라에 의해 촬영된 바이셀 영상과 미리설정된 바이셀 이동 경로를 근거로 바이셀의 위치 오차를 검출하는 비전 제어기와;
상기 비전 제어기에 의해 검출된 바이셀 위치 오차를 PID(proportional-integral-derivative) 알고리즘을 근거로 상기 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 산출하는 PID 제어기와;
상기 PID 제어기에 의해 산출된 보정 값을 근거로 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키기 위한 제어 신호를 발생하는 모션 제어기와;
상기 모션 제어기의 제어 신호를 근거로, 상기 컨베이어에 적용된 이동 부재를 이동시켜 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 장치.
컨베이어를 따라 이동하는 바이셀에 대한 영상과 미리설정된 바이셀 이동 경로를 근거로 바이셀의 위치 오차를 검출하는 단계와;
상기 검출된 바이셀 위치 오차를 PID(proportional-integral-derivative) 알고리즘을 근거로 상기 바이셀의 위치 오차에 대한 보정 값을 산출하는 단계와;
상기 산출된 보정 값을 근거로 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키기 위한 제어 신호를 발생하는 단계와;
상기 제어 신호를 근거로, 상기 컨베이어에 적용된 이동 부재를 이동시켜 상기 바이셀을 상기 미리설정된 바이셀 이동 경로로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 방법.