KR20200077382A - 적층 전지 정렬 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

개시되는 적층 전지 정렬 검사 장치는, 그 크기 및 형상 정보를 이미 알고 있는 분리막과 양극 및 음극을 포함하는 전지 구성 부재중 적어도 둘 이상이 적층된 적층전지의 특정한 촬영 영역을 촬영하여 상기 전지 구성 부재들의 윤곽선이 중첩된 윤곽선 이미지를 획득하는 영상 획득 장치; 상기 촬영 영역에 조명광을 조사하는 조명 장치; 상기 윤곽선 이미지를 이미지 프로세싱 방법으로 분석하여, 상기 윤곽선 사이의 이격 거리를 측정하는 영상 처리 장치; 및 상기 크기 및 형상 정보가 저장되는 전지 구성 부재 정보 저장부를 포함하여, 상기 이격 거리와 상기 크기 및 형상 정보를 기반으로 하여, 상기 이격 거리를 포함하는 정렬 상태 정보를 생성하는 정렬 분석 장치;를 포함한다.

Description

적층 전지 정렬 검사 장치{Alignment inspection device for stacked battery}
본 발명(Disclosure)은, 적층 전지 정렬 검사 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 검사 시간을 단축할 수 있고, 검사 장치의 구조와 작동이 단순하며, 하나의 검사 장치로, 다양한 전지 구성 부재를 이용한 적층전지를 검사할 수 있고, 전지 구성 부재의 회전 또는 선형 이동 현상을 모두 검사할 수 있으며, 전지 구성 부재의 모서리 영역에서, 윤곽선을 명확하게 촬영할 수 있는, 적층 전지 정렬 검사 장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적인 이차전지용 전극 적층(Stacking) 장비는, 전극을 쌓아 적층(Stack)하는 유닛과 적층된 정렬(Align)을 확인하는 유닛으로 구성된다.
적층된 정극의 정렬이 확인되면, 탭 용접(Tab welding)과 엑스레이 검사 및 포장당의 공정으로 이송되고, 전지 셀 제조가 완료되면 전극의 정렬을 재 검사 한다.
전극 적층 장비에서 전극의 정렬이 정상적으로 수행되어도, 탭 용접(Tab welding)과 엑스레이 검사 및 포장당의 공정등에서, 정렬 상태가 변형될 가능성이 있다.
전극의 정렬 상태를 최종적으로 검사하여, 설정된 품질 기준 범위를 벗어날 경우에, 해당 셀은 폐기 된다.
따라서 전극 적층 공정에서 셀 제조 공정이 완료될 때까지, 지속적으로 전극의 정렬 상태를 검사함으로써, 검사 비용 절감하여 제품 제조 비용을 최소화할 필요가 있다.
또한, 정렬 변형 상태를 분석함으로써, 제조 공정상에서 정렬 불량 발생 요인을 추적하여 개선할 수 있는 새로운 적층 전지 정렬 검사 장치에 대해 개발이 필한 상황이다.
1. 한국공개특허공보 10-2015-0034329
본 발명(Disclosure)은, 검사 시간을 단축할 수 있고, 검사 장치의 구조와 작동이 단순한 적층 전지 정렬 검사 장치의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 하나의 검사 장치로, 다양한 전지 구성 부재를 이용한 적층전지를 검사할 수 있는 적층 전지 정렬 검사 장치의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 전지 구성 부재의 회전 또는 선형 이동되는 현상 검사할 수 있는 적층 전지 정렬 검사 장치의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 전지 구성 부재의 모서리 영역에서, 윤곽선을 명확하게 촬영할 수 있는 적층 전지 정렬 검사 장치의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 그 크기 및 형상 정보를 이미 알고 있는 분리막과 양극 및 음극을 포함하는 전지 구성 부재중 적어도 둘 이상이 적층된 적층전지의 특정한 촬영 영역을 촬영하여 상기 전지 구성 부재들의 윤곽선이 중첩된 윤곽선 이미지를 획득하는 영상 획득 장치; 상기 촬영 영역에 조명광을 조사하는 조명 장치; 상기 윤곽선 이미지를 이미지 프로세싱 방법으로 분석하여, 상기 윤곽선 사이의 이격 거리를 측정하는 영상 처리 장치; 및 상기 크기 및 형상 정보가 저장되는 전지 구성 부재 정보 저장부를 포함하여, 상기 이격 거리와 상기 크기 및 형상 정보를 기반으로 하여, 상기 이격 거리를 포함하는 정렬 상태 정보를 생성하는 정렬 분석 장치;를 포함한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 상기 조명 장치는, 백색(white) LED(light emitting diode)를 포함한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 상기 전지 구성 부재들은 다각형이며, 상기 촬영 영역은, 상기 전지 구성 부재들의 모서리 영역을 적어도 한 곳 이상 포함한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 상기 정렬 분석 장치는, 상기 이격 거리를 기반으로 하여, 상기 촬영 영역을 제외한 비 촬영 영역에서 또 다른 상기 이격 거리를 산출하고, 상기 정렬 상태 정보는, 상기 비 촬영 영역의 또 다른 상기 이격 거리를 포함한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 상기 정렬 분석 장치는, 상기 크기 및 형상 정보 및 서로 다른 상기 모서리 영역의 이격 거리를 기반으로 하여, 서로 다른 상기 전지 구성 부재 상호 간의 틀어진 각도를 산출한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 상기 이격 거리 및 상기 틀어진 각도를 상기 전지 구성 부재의 적층 순서와 매칭하여 저장하는 저장 장치;를 더 포함하고, 상기 정렬 분석 장치는, 저장된 상기 이격 거리 및 상기 틀어진 각도를 누적하여 누적 이격 거리 및 누적 틀어진 각도를 산출한다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 상기 영상 획득 장치를 향하여 상기 촬영 영역을 노출하는 촬영 노출부를 구비하고, 상기 전지 구성 부재를 적층 반대 방향으로 가압하는 누름판;을 더 구비한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서 상기 조명 장치는, 상기 촬영 영역의 서로 다른 두 곳을 조명할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서 상기 조명 장치가 조명하는 상기 서로 다른 두 곳은, 상기 이격 거리를 측정하는 위치일 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서 상기 누름판은, 상기 전지 구성 부재의 적층 방향 위치가, 상기 전지 구성 부재의 적층 수량에 상관없이 고정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적층전지의 특정한를 촬영한 윤곽선 이미지를 이용하여 전지 구성 부재 전체의 정렬 상태 정보를 산출함으로써, 검사 시간을 단축할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적층전지의 특정한 촬영 영역만 촬영함으로써, 검사 장치의 구조와 작동이 단순해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 크기 및 형상 정보가 저장되는 전지 구성 부재 정보 저장부를 포함하여, 다양한 종류의 전지 구성 부재의 크기 및 형상 정보를 입력함으로써, 하나의 검사 장치로, 다양한 전지 구성 부재를 이용한 적층전지를 검사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 틀어진 각도를 산출함으로써, 전지 구성 부재의 회전 또는 선형 이동되는 현상 검사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 촬영 영역을 노출하는 촬영 노출부를 구비한 누름판을 이용함으로써, 전지 구성 부재의 모서리 영역에서, 윤곽선을 명확하게 촬영할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치의 일 실시형태를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치 작동의 일 실시형태를 설명하는 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치의 노출부를 구비한 누름판의 일 실시형태를 설명하는 도면.
이하, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치의 일 실시형태를 설명하는 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치 작동의 일 실시형태를 설명하는 블럭도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 영상 획득 장치(100)와, 조명 장치(200)와, 영상 처리 장치(300) 및, 정렬 분석 장치(400)를 포함한다.
영상 획득 장치(100)는, 윤곽선 이미지(101)를 획득한다. 윤곽선 이미지(101)는, 그 크기와 형상을 이미 알고 있는 분리막(13)과 양극(11) 및 음극(12)을 포함하는 전지 구성 부재(10)들의 윤곽선이 중첩된 이미지이다. 영상 획득 장치(100)는, 전지 구성 부재(10)중 적어도 둘 이상이 적층된 적층전지의 특정한 촬영 영역(110a, 110b)을 촬영함으로써, 윤곽선 이미지(101)를획득한다.
조명 장치(200)는, 촬영 영역(110a, 110b)에 조명광(210)을 조사한다.
영상 처리 장치(300)는, 윤곽선 이미지(101)를 이미지 프로세싱 방법으로 분석하여, 윤곽선 사이의 이격 거리(301)를 측정한다.
정렬 분석 장치(400)는, 이미 알고 있는 크기와 형상 및 이격 거리(301)를 기반으로 하여, 정렬 상태 정보(401)를 생성한다. 정렬 상태 정보(401)는, 이격 거리(301)를 포함하는 전지 구성 부재(10)들이 정렬된 상태에 대한 정보를 포함한다.
따라서 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 적층전지의 특정한를 촬영한 윤곽선 이미지(101)를 이용하여 전지 구성 부재(10) 전체의 정렬 상태 정보(401)를 산출함으로써, 검사 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 적층전지의 특정한 촬영 영역(110a, 110b)만 촬영함으로써, 검사 장치의 구조와 작동이 단순해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 크기 및 형상 정보(30)가 저장되는 전지 구성 부재 정보 저장부(410)를 포함한다. 전지 구성 부재 정부 저장부(410)에 다양한 종류의 전지 구성 부재(10)의 크기 및 형상 정보(30)를 입력할 수 있다.
따라서, 하나의 검사 장치를 이용하여, 다양한 전지 구성 부재(10)를 이용한 적층전지를 검사할 수 있다.
본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 조명 장치(200)는, 백색(white) LED(light emitting diode)를 포함할 수 있다.
조명 장치(200)는 분리막(13)을 통과함으로써, 분리막(13)으로 가려진 전극의 윤곽선을 영상 획득 장치(100)가 윤곽선 이미지(101)로 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 전지 구성 부재(10)들은 다각형이며, 촬영 영역(110a, 110b)은, 전지 구성 부재(10)들의 모서리 영역을 적어도 한 곳 이상 포함한다.
전지 구성 부재(10)가 다각형 형상으로 형성되면, 한 곳 이상의 모서리 영역을 촬영하여 이격 거리(301)를 산출하면, 다른 영역의 이격 거리(301)를 산출하지 않아도, 전지 구성 부재(10)의 정렬을 확인할 수 있다.
예를 들어, 전지 구성 부재(10)의 형상이 사각형일 경우에, 서로 대칭되는 모서리 영역(110a-120b, 110b-120a)을 촬영 영역으로 설정하여 이격 거리(301)를 산출한다. 이렇게 산출된 대칭 되는 위치의 모서리에서의 이격 거리(301)는 사각형 형상의 전지 구성 부재(10)의 정렬 상태를 확인할 수 있다.
즉, 전지 구성 부재(10)의 형상 및 촬영 영역(110a, 110b)의 위치 선정에 따라서, 촬영 영역(110a, 110b)이 한정되더라도, 전지 구성 부재(10)의 정렬 상태를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 정렬 분석 장치(400)는, 이격 거리(301)를 기반으로 하여, 촬영 영역(110a, 110b)을 제외한 비 촬영 영역(120a, 120b)의 이격 거리(301)를 산출하고, 정렬 상태 정보(401)는, 비 촬영 영역(120a, 120b)의 또 다른 이격 거리(301)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 전지 구성 부재(10)의 형상 정보를 이용함으로써, 촬영 영역(110a, 110b)에서 산출된 이격 거리(301)를 기반으로 하여, 비 촬영 영역(120a, 120b)에서의 이격 거리(301)를 산출할 수 있다.
촬영 영역(110a, 110b) 및 비 촬영 영역(120a, 120b)에서의 이격 거리(301)를 모두 산출함으로써, 전지 구성 부재(10)의 정렬 상태 판별의 정확도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서 정렬 분석 장치(400)는, 상기 크기 및 형상 정보(30) 및 서로 다른 모서리 영역의 이격 거리(301)를 기반으로 하여, 서로 다른 전지 구성 부재(10) 상호 간의 틀어진 각도(401a)를 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이 이격 거리(301)는, 서로 다른 전지 구성 부재(10)의 윤곽선 사이의 거리이다. 따라서 이격 거리(301)는, 전지 구성 부재(10)의 선형 이동되어 나타날 수 있는 정렬 불량을 확인할 수 있다.
그러나, 전지 구성 부재(10)가 회전하거나 또는 회전하여 선형 이동되는 현상이 나타날 경우에는, 이격 거리(301)만으로 전지 구성 부재(10)의 정렬 상태를 확인할 수 없다.
본 발명은 전지 구성 부재(10)의 형상 및 크기 정보와 촬영 영역(110a, 110b)에서의 이격 거리(301)를 기반으로 하여, 전지 구성 부재(10)의 틀어진 각도(401a)를 산출할 수 있다.
또한, 촬영 영역(110a, 110b)을 서로 대칭되는 모서리 영역으로 설정함으로써, 산출되는 틀어진 각도(401a)의 정확도를 향상할 수 있으며, 선형 이동과 회전을 분리함으로써, 정렬 불량 발생의 원인 및 개선 방한에 대한 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 이격 거리(301) 및 틀어진 각도(401a)를 전지 구성 부재(10)의 적층 순서와 매칭하여 저장하는 저장 장치(500)를 더 포함하고, 정렬 분석 장치(400)는, 저장된 이격 거리(301) 및 틀어진 각도(401a)를 누적하여 누적 이격 거리(501) 및 누적 틀어진 각도(502)를 산출할 수 있다.
분리막(13)과 양극(11)과 음극(12) 각 1개씩이 적층된 경우에, 각각의 전지 구성 부재(10) 간의 이격 거리(301) 또는 틀어진 각도(401a)가, 정렬 기준을 만족할 수 있다. 그러나 적층 수량이 증가함에 따라서, 이격 거리(301) 및 틀어진 각도(401a)가 누적됨으로써, 전지 1셀의 완성품에서는 불량이 발생할 수 있다.
본 발명은 누적 이격 거리(501) 및 누적 틀어진 각도(502)를 산출함으로써, 다수의 전지 구성 부재(10)가 적층되는 과정에서, 어느 공정 단계에서 정렬 불량이 발생하는지 추적할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치의 노출부를 구비한 누름판의 일 실시형태를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 영상 획득 장치(100)를 향하여 촬영 영역(110a, 110b)을 노출하는 촬영 노출부(610)를 구비하고, 전지 구성 부재(10)를 적층 반대 방향으로 가압하는 누름판(600)을 더 구비할 수 있다.
일반적으로 전지 구성 부재(10)는, 매우 얇은 막 형상으로서, 적층시에 각 전지 구성 부재(10) 사이의 들뜸 현상이 나타날 수 있다. 특히 이러한 들뜸 현상은, 모서리 영역에서, 각 전지 구성 부재(10) 사이를 적층 방향으로 벌리거나 또는 만곡지게 휨으로써, 윤곽선 이미지(101)의 윤곽선을 흐리게 할 수 있다.
따라서 본 실시형태에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치는, 촬영 영역(110a, 110b)을 노출하는 촬영 노출부(610)를 구비한 누름판(600)을 더 구비함으로써, 전지 구성 부재(10)의 모서리 영역에서, 윤곽선을 명확하게 촬영할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 조명 장치는, 촬영 영역의 서로 다른 두 곳을 조명하다. 조명 장치가 조명하는 서로 다른 두 곳은, 바람직하게는, 이격 거리를 측정하는 위치이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치의 조명장치는, 촬영 영역(110a, 110b) 각각에서, 서로 다른 두 곳(110aa/110ab, 110ba/110bb)을 각각 조명한다.
조명 장치가 조명하는 서로 다른 두 곳(110aa/110ab, 110ba/110bb)은 이격 거리(301)가 측정되는 위치이다.
또한, 본 발명에 따른 적층 전지 정렬 검사 장치에서, 누름판은, 전지 구성 부재의 적층 방향 위치가, 전지 구성 부재의 적층 수량에 상관없이 고정된다.
전지 구성 부재가 적층 됨에 따라서, 최상층의 전지 구성 부재의 위치가 상승할 수 있다. 이때, 누름판의 적층 방향 위치가 상승하게 되면, 영상 획득 장치와의 촛점거리와, 조명 장치의 조명 거리가 달라진다.
따라서 누름판의 적층 방향 위치가 고정되면, 영상 획득 장치 및 조명 장치의 위치도 고정될 수 있다.
이때, 적층되는 전지 구성 부재의 최하층 전지 구성 부재의 높이가 낮아질 수 있다.

Claims (1)

  1. 그 크기 및 형상 정보를 이미 알고 있는 분리막과 양극 및 음극을 포함하는 전지 구성 부재중 적어도 둘 이상이 적층된 적층전지의 특정한 촬영 영역을 촬영하여 상기 전지 구성 부재들의 윤곽선이 중첩된 윤곽선 이미지를 획득하는 영상 획득 장치;
    상기 촬영 영역에 조명광을 조사하는 조명 장치;
    상기 윤곽선 이미지를 이미지 프로세싱 방법으로 분석하여, 상기 윤곽선 사이의 이격 거리를 측정하는 영상 처리 장치; 및
    상기 크기 및 형상 정보가 저장되는 전지 구성 부재 정보 저장부를 포함하여, 상기 이격 거리와 상기 크기 및 형상 정보를 기반으로 하여, 상기 이격 거리를 포함하는 정렬 상태 정보를 생성하는 정렬 분석 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 전지 정렬 검사 장치.
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