KR20220102026A - 전지셀의 외관 검사 시스템 - Google Patents

전지셀의 외관 검사 시스템 Download PDF

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KR20220102026A
KR20220102026A KR1020210004213A KR20210004213A KR20220102026A KR 20220102026 A KR20220102026 A KR 20220102026A KR 1020210004213 A KR1020210004213 A KR 1020210004213A KR 20210004213 A KR20210004213 A KR 20210004213A KR 20220102026 A KR20220102026 A KR 20220102026A
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battery cells
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이은규
홍승균
이종명
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 전지셀 외관 검사 시스템에 관한 것으로, 검사 대상 전지셀이 다수 개의 열로 배열된 상태로 탑재되는 트레이; 트레이 상에서 수평 이동하면서, 트레이 상에 탑재된 전지셀 상면의 외관을 촬영하는 제1 촬영부; 상면의 외관이 촬영된 전지셀이 탑재되는 적어도 한 개의 셔틀; 상기 트레이로부터 셔틀로 전지셀을 이송하는 이송부; 상기 셔틀로 이송된 전지셀의 측면 및 하면의 외관을 촬영하는 제2 촬영부; 및 촬영된 이미지를 검사하여 전지셀의 외관 불량 여부를 판별하는 검사부; 를 포함하며, 상기 제2 촬영부는 하나의 이미지 상에 전지셀의 측면 및 하면의 외관이 동시에 표현되도록 전지셀의 측면 및 하면을 동시 촬영한다.

Description

전지셀의 외관 검사 시스템{SYSTEM FOR INSPECTING APPEARANCE OF BATTERY CELL}
본 발명은 전지셀의 외관 검사 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 버튼형 전지셀 또는 원통형 전지셀의 외관 검사 시스템에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이러한 전지셀은 제조 및 가공 과정에서 전지 케이스에 이물질로 인한 오염, 스크래치 또는 찍힘 현상이 발생하므로, 이와 같이 외관 불량이 발생한 전지셀을 선별하는 외관 검사가 진행되어야 한다. 이러한 외관 검사는 보통 육안으로 진행되어 왔으나, 이와 같은 수동 검사는 검사원의 컨디션 또는 검사완 간의 기준에 따라 편차가 발생하고, 시간 및 비용이 많이 소모된다. 이에 따라 최근에는 전지셀의 외면을 카메라로 촬영하여 얻어진 이미지에서 외관 불량이 발생한 부분을 확인하여 외관 검사를 자동으로 수행하는 경우가 많다.
도 1은 종래의 전지셀의 외관 검사 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전지셀의 외관 검사 시스템(1)은 전지셀(3)의 상면, 하면 및 측면을 각각 카메라(2)로 촬영하여 이미지를 얻은 후, 각각의 이미지를 개별적으로 검사하여 외관 불량 여부를 검사하게 된다. 구체적으로, 도 1과 같은 버튼형 전지셀 또는 원통형 전지셀의 경우 트레이 상에 전지셀이 배열되어 있는 상태이며, 트레이 상에서 전지셀을 취출하여 외관의 촬영이 진행된다. 먼저, 도 1의 (a)와 같이 전지셀을 취출한 상태에서 전지셀의 하면을 촬영하고, 도 1의 (b)와 같이 전지셀을 별도의 셔틀에 올려놓고 전지셀의 상면을 촬영한다. 전지셀의 측면은 도 1의 (c)와 같이 카메라가 고정된 상태에서 전지셀을 360°로 회전시키면서 촬영하게 된다.
즉, 위와 같은 방법을 사용할 경우 전지셀의 촬영을 위해서는 총 3개 세트의 카메라가 필요하므로, 검사를 위해 필요한 카메라 수가 많아지게 된다. 아울러, 위와 같은 방법의 경우 전지셀 측면의 촬영을 위해 전지셀을 회전시켜야 하므로, 전지셀을 회전시키기 위한 별도의 설비가 추가로 필요하다. 이로 인해 설비의 부피가 증가하며, 장치를 구성하는데 드는 비용이 증가하고, 검사의 효율성이 감소하게 된다.
따라서, 전지셀의 외관 검사의 효율성을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.
한국공개특허공보 제10-2011-0018081호
본 발명은 상기와 같은 과제 해결을 위해 안출된 것으로, 전지셀의 외관 검사를 위한 설비가 차지하는 공간 및 설비 비용을 경감시키고, 검사의 효율성을 향상시킬 수 있는 전지셀 외관 검사 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템은 검사 대상 전지셀이 다수 개의 열로 배열된 상태로 탑재되는 트레이; 트레이 상에서 수평 이동하면서, 트레이 상에 탑재된 전지셀 상면의 외관을 촬영하는 제1 촬영부; 상면의 외관이 촬영된 전지셀이 탑재되는 적어도 한 개의 셔틀; 상기 트레이와 셔틀 사이에서 전지셀을 이송하는 이송부; 상기 셔틀로 이송된 전지셀의 측면 및 하면의 외관을 촬영하는 제2 촬영부; 및 촬영된 이미지를 검사하여 전지셀의 외관 불량 여부를 판별하는 검사부; 를 포함하며, 상기 제2 촬영부는 하나의 이미지 상에 전지셀의 측면 및 하면의 외관이 동시에 표현되도록 전지셀의 측면 및 하면을 동시 촬영한다.
구체적인 예에서, 상기 제1 촬영부는, 적어도 한 대의 제1 화상 카메라; 서로 다른 각도에서 광을 조사하는 적어도 멀티 채널 방식의 적어도 하나의 제1 조명; 및 상기 제1 화상 카메라 및 제1 조명의 동작을 제어하는 제1 제어부; 를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 조명은 동축 조명, 돔 조명 및 로우 앵글 조명을 포함할 수 있다
구체적으로, 상기 제1 제어부는 상기 제1 화상 카메라 및 제1 조명을 트레이의 제n 열(n은 1 이상의 정수)에 배치된 전지셀들을 따라 이동시키면서 전지셀 상면의 외관을 순차적으로 촬영하고, 제n 열에 배치된 전지셀의 촬영 완료 시 제n+1열에 배치된 전지셀이 제1 촬영부의 하부에 위치하도록 트레이를 수평 이동시키며, 상기 제1 화상 카메라 및 제1 조명을 제n+1 열에 배치된 전지셀들을 따라 이동시키면서 전지셀 상면의 외관을 순차적으로 촬영하게 된다.
한편, 상기 이송부는 트레이에 탑재된 전지셀을 취출하여, 셔틀 상에 일렬로 배열한다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템은 셔틀 상에 일렬로 배열된 전지셀의 중심 축 및 전지셀 간 간격을 정렬하는 얼라인 지그를 더 포함할 수 있다.
상기 얼라인 지그는 전지셀의 양 측면에 위치하는 한 쌍의 판상형 부재이며, 전지셀과 접촉하는 일 측에 전지셀이 수용될 수 있는 홈이 일정한 간격으로 형성된 것일 수 있다.
한편, 상기 제2 촬영부는, 적어도 한 대의 제2 화상 카메라; 전지셀에 광을 조사하는 적어도 하나 이상의 제2 조명; 셔틀로부터 전지셀을 취출하여 전지셀을 촬영 지점으로 이송하는 적어도 한 개 이상의 취출기; 및 상기 제2 화상 카메라, 제2 조명 및 취출기의 동작을 제어하는 제2 제어부; 를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 화상 카메라는 렌즈 주위에 상기 렌즈를 둘러싸도록 다수 개의 반사판이 배열된 구조의 폴리뷰 렌즈(polyview lens)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 제어부는, 취출된 전지셀이 트리거 전달 지점을 통과하는 경우 제2 화상 카메라가 작동하도록 제2 화상 카메라에 트리거 신호를 전달할 수 있다.
한편, 상기 검사부는 이미지 상에 나타난 전지셀 표면의 색상, 명암 및 채도 중 하나 이상을 감지하여, 전지셀 표면의 오염, 스크래치, 찍힘 현상 발생 여부를 검사할 수 있다.
이 때, 상기 검사부는 딥러닝을 통해 자동으로 외관 불량 여부를 판별할 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 검사부는, 제1 촬영부에 의해 촬영된 이미지를 검사하는 제1 검사부; 및 제2 촬영부에 의해 촬영된 이미지를 검사하는 제2 검사부; 를 포함할 수 있다.
상기 제1 검사부는 전지셀 표면에 부착된 이차원 코드의 해석을 동시에 수행할 수 있다.
상기 제2 검사부는, 촬영된 이미지 중에서 전지셀이 촬영된 부분을 크로핑(cropping)하고, 크로핑된 이미지에서 전지셀의 측면 부분 및 하면 부분을 구분하며, 구분된 측면 부분 및 하면 부분을 각각 검사하여 외관 불량 여부를 판정할 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 전지셀은 버튼형 전지셀 또는 원통형 전지셀일 수 있다.
본 발명은 트레이 상에서 전지셀의 상면을 검사한 후, 전지셀의 측면 및 하면을 하나의 카메라를 사용하여 한 번에 촬영함으로써, 전지셀의 촬영에 사용되는 카메라의 숫자 및 설비를 감소시킬 수 있다. 이를 통해 전지셀의 외관 검사를 위한 비용을 경감시키고, 검사의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 전지셀의 외관 검사 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전지셀의 외관 검사 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 외관 검사 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 4는 제1 촬영부의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에서, 제1 촬영부의 작동을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에서 이송부의 작동을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에서, 얼라인 지그의 작동을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에서, 제2 촬영부의 작동을 나타낸 개략도이다.
도 9는 제2 촬영부 내 폴리뷰 렌즈(polyview)의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 10은 폴리뷰 렌즈에 의해 촬영되는 이미지를 나타낸 사진이다.
도 11은 제2 화상 카메라가 전지셀을 촬영하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 12는 본 발명에 따른 전지셀의 외관 검사 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에서 불량으로 판정된 전지셀의 외관을 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 “상에” 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 출원에서, “상면” 및 “하면”은 전지셀을 구성하는 면의 상대적인 위치를 나타내는 것으로서, “상면”은 전지셀이 트레이 상에 탑재되었을 때 위쪽으로 노출되는 면을 의미하고, “하면”은 “상면”의 반대면을 의미한다. “측면”은 상면과 하면 사이에 위치하는 수직한 면을 의미한다.
이하 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전지셀의 외관 검사 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템(100)은 검사 대상 전지셀이 다수 개의 열로 배열된 상태로 탑재되는 트레이(110); 트레이(110) 상에서 수평 이동하면서, 트레이(110) 상에 탑재된 전지셀 상면의 외관을 촬영하는 제1 촬영부(120); 상면의 외관이 촬영된 전지셀이 탑재되는 적어도 한 개의 셔틀(130); 상기 트레이(110)와 셔틀(130) 사이에서 전지셀을 이송하는 이송부(140); 상기 셔틀(130)로 이송된 전지셀의 측면 및 하면의 외관을 촬영하는 제2 촬영부(150); 및 촬영된 이미지를 검사하여 전지셀의 외관 불량 여부를 판별하는 검사부(160); 를 포함하며, 상기 제2 촬영부(150)는 하나의 이미지 상에 전지셀의 측면 및 하면의 외관이 동시에 표현되도록 전지셀의 측면 및 하면을 동시 촬영한다.
전술한 바와 같이, 종래의 경우 전지셀의 촬영을 위해서는 총 3개 세트의 카메라가 필요하므로, 검사를 위해 필요한 카메라 수가 많아지게 된다. 아울러, 위와 같은 방법의 경우 전지셀 측면의 촬영을 위해 전지셀을 회전시켜야 하므로, 전지셀을 회전시키기 위한 별도의 설비가 추가로 필요하다. 이로 인해 설비의 부피가 증가하며, 장치를 구성하는데 드는 비용이 증가하고, 검사의 효율성이 감소하게 된다.
본 발명은 트레이 상에서 전지셀의 상면을 검사한 후, 전지셀의 측면 및 하면을 하나의 카메라를 사용하여 한 번에 촬영함으로써, 전지셀의 촬영에 사용되는 카메라의 숫자 및 설비를 감소시킬 수 있다. 이를 통해 전지셀의 외관 검사를 위한 비용을 경감시키고, 검사의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 외관 검사 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 3을 도 2와 함께 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템(100)에서, 전지셀(10)은 먼저 상면의 외관이 촬영된 후 측면과 하면의 외관이 촬영될 수 있다. 다만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니고, 필요에 따라 전지셀의 측면과 하면의 외관이 먼저 촬영될 수도 있다.
한편, 본 발명에서 상기 전지셀(10)의 종류에는 특별한 제한은 없으나, 예를 들어 원통형 전지셀 또는 버튼형 전지셀일 수 있다. 상기 원통형 전지셀은 원통형 캔 형상의 전지 케이스 내에 전극 조립체가 수납되고, 원통형 캔의 개방된 상단에 캡 조립체가 결합된 구조이다. 버튼형 전지셀의 경우, 상기 원통형 캔의 높이가 낮아서 버튼 또는 코인 형상을 나타내는 전지셀을 의미한다. 기타 전지셀의 형태 및 전지셀을 구성하는 음극, 양극, 분리막 및 전해액 등에 대한 설명은 통상의 기술자에게 공지된 사항이므로 자세한 설명을 생략한다.
이와 같은 전지셀(10)은 상면이 검사되기 위해 트레이(110) 상에 탑재된다. 상기 트레이(110)는 검사 대상 전지셀(10)이 다수 개의 열로 배열된 상태로 탑재될 수 있도록 구성되어 있다. 본 발명에 따른 전지셀 검사 시스템(100)은 별도의 장치에 전지셀을 장착할 필요 없이 트레이에 전지셀이 탑재된 상태에서 전지셀을 촬영할 수 있다는 장점이 있다. 상기 트레이(110)는 평판 형상으로, 경우에 따라서는 각 개별 전지셀이 장착될 수 있는 공간을 분획하는 격벽 또는 전지셀이 탑재되도록 전지셀의 형상에 맞추어 함입된 삽입홈 등이 형성될 수도 있다. 또한, 트레이(110)의 크기 및 탑재될 수 있는 전지셀의 개수에 특별한 제한은 존재하지 않는다.
이와 같이 전지셀이 트레이(110) 상에 탑재되면 전지셀의 상면이 노출되는데, 이를 제1 촬영부(120)가 촬영한다. 제1 촬영부(120)는 후술하는 바와 같이 제1 화상 카메라(121)를 포함하며, 트레이(110) 상에서 수평 이동하면서, 트레이(110) 상에 탑재된 전지셀 상면의 외관을 촬영한다.
상면의 외관이 촬영된 전지셀(10)은 후술하는 바와 같이 셔틀(130)로 이송 후 취출되어, 제2 화상 카메라(151)를 포함하는 제2 촬영부(150)에 의해 측면 및 하면이 동시 촬영된다.
도 4는 제1 촬영부의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 4를 도 2와 함께 참조하면, 상기 제1 촬영부(120)는, 적어도 한 대의 제1 화상 카메라(121); 서로 다른 각도에서 광을 조사하는 멀티 채널 방식의 적어도 하나의 제1 조명(122); 및 상기 제1 화상 카메라(121) 및 제1 조명(122)의 동작을 제어하는 제1 제어부(123); 를 포함할 수 있다. 즉 상기 제1 촬영부에서, 상기 제1 제어부(123)는 제1 화상 카메라(121) 및 제1 조명(122)이 트레이(110) 상에서 수평으로 이동하도록 제어한다. 또한 상기 제1 제어부(123)는 트레이(110)의 작동 또한 제어할 수 있다.
상기 제1 화상 카메라(121)는 전지셀 상면의 외관을 촬영하는 것으로서, 촬영을 통해 이미지를 수득할 수 있는 것이라면 그 종류에 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 상기 제1 화상 카메라는 CCD 카메라 등을 사용할 수 있다. 상기 제1 화상 카메라(121)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있는데, 검사 속도를 더욱 빠르게 하고자 할 경우 제1 화상 카메라의 수를 더 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 화상 카메라는 도 3에 도시된 바와 같이 두 대가 사용될 수 있다.
한편, 상기 제1 조명(122)은 제1 화상 카메라(121)의 근방에 위치하여, 촬영되는 부분에 광을 조사한다. 상기 제1 조명(122)은 서로 다른 각도에서 광을 조사할 수 있으며, 멀티 채널 방식이 채택될 수 있다. 또한, 상기 제1 조명(122)은 각 채널마다 조절되는 광의 파장이 서로 상이하도록 설정될 수 있다. 이와 같이 서로 다른 각도에서 광을 조사하며, 조사되는 광의 파장을 조절함으로써, 전지셀의 표면에 발생할 수 있는 여러 외관 불량 현상들을 모두 검출할 수 있다. 이는 광의 각도 및 파장 등에 따라 나타나는 외관 불량 현상의 종류가 다르기 때문이다. 예를 들어, 상기 제1 조명(122)은 동축 조명(122a), 돔 조명(122b) 및 로우 앵글 조명(122c)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 조명(122)은 각각의 제1 화상 카메라(121)마다 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에서, 제1 촬영부의 작동을 나타낸 개략도이다.
전술한 바와 같이, 제1 촬영부(120)의 작동은 제1 제어부(123)에 의해 제어될 수 있다. 도 2를 도 5와 함께 참조하면, 상기 제1 제어부(123)는 상기 제1 화상 카메라(121) 및 제1 조명(122)을 트레이(110)의 제n 열(n은 1 이상의 정수)에 배치된 전지셀(10)들을 따라 이동시키면서 전지셀(10) 상면의 외관을 순차적으로 촬영하고, 제n 열에 배치된 전지셀의 촬영 완료 시 제n+1열에 배치된 전지셀이 제1 화상 카메라(121) 및 제1 조명(122)의 하부에 위치하도록 트레이(110)를 수평 이동시키며, 상기 제1 화상 카메라(121) 및 제1 조명(122)을 제n+1 열에 배치된 전지셀들을 따라 이동시키면서 전지셀 상면의 외관을 순차적으로 촬영한다. 여기서, 상기 n의 상한값은 트레이에 배치된 전지셀의 열의 개수이다.
즉, 도 5와 같이, 제1 화상 카메라(121)(제1 조명 포함)는 트레이(110) 상에서 전지셀(10)이 배열된 어느 일 방향(예를 들어, y축 방향)으로 수평 이동하면서 전지셀(10)의 상면을 촬영하고, 트레이(110)는 배열된 하나의 열에 탑재된 전지셀의 촬영이 완료되면 제1 화상 카메라(121)가 이동하는 방향과 수직인 방향(x축 방향)으로 한 칸 이동하여 제1 화상 카메라(121)가 인접한 열의 전지셀을 촬영할 수 있도록 한다.
예컨대, 도 5를 참조하면, 제1 화상 카메라(121)는 두 대 구비될 수 있다. 이 경우 트레이(110)를 y축 방향으로 이등분하여, 각 영역을 한 대씩의 제1 화상 카메라(121)로 촬영할 수 있다. 이 때, 각 제1 화상 카메라(121)는 y축 방향으로 한 칸씩 이동하면서 전지셀(10) 상면의 외관을 촬영한다. 구체적으로, 제1 화상 카메라(121)는 y축 방향을 기준으로 트레이(110)의 가운데 부분(4번째 행 및 5번째 행)에 위치하고 있다가 촬영이 시작되면 트레이(110)의 y축 방향 끝단으로 이동하면서 전지셀(10)을 순차적으로 촬영한다. 하나의 열에 배치된 전지셀의 촬영이 완료되면 트레이(110)가 x축 방향으로 한 칸 이동하여 모든 전지셀의 촬영이 완료될 때까지 같은 과정을 반복하게 된다.
전지셀 상면의 외관 촬영이 완료되면, 측면 및 하면의 촬영이 수행된다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서 전지셀 측면 및 외관의 촬영은 하나의 카메라를 사용하여 동시에 촬영된다. 여기서 동시에 촬영된다는 것은 측면 및 하면을 각각 촬영하여 별도의 이미지를 얻지 않고, 측면 및 하면이 하나의 이미지에 나타나도록 전지셀의 측면 및 하면을 한번에 촬영하는 것을 의미한다.
도 6은 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에서 이송부의 작동을 나타낸 개략도이다.
도 6을 참조하면, 전지셀 상면의 외관 촬영이 완료되면 트레이(110)에 탑재된 전지셀(10)을 셔틀(130)로 이송한다. 이는 이송부(140)에 의해 수행된다. 이와 같이 전지셀(10)을 셔틀(130)로 이송하는 것은 전지셀을 일정한 형태로 배열하기 위한 것이다. 상기 이송부(140)가 전지셀(10)을 이송하는 방식은 통상의 기술자에 의해 적절히 선택될 수 있으나, 예를 들어 도 6과 같이 이송부(140)는 전지셀(10)을 흡착할 수 있는 픽커(picker)일 수 있다. 이와 같이 전지셀(10)을 흡착 방식에 의해 이송할 경우 전지 케이스에 충격을 가하는 것을 방지할 수 있으며, 이송부에 의해 케이스 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 이송부(140)는 각 전지셀(10)의 상면에 부착되어 전지셀(10)을 셔틀(130) 상으로 이송하며, 셔틀(130) 상에 전지셀을 일렬로 배열하게 된다.
상기 셔틀(130)는 상면의 외관이 촬영된 전지셀이 탑재되며, 후술하는 측면 및 하면 촬영을 위해 전지셀(10)을 특정 형태로 배열한다. 구체적으로, 셔틀(130) 상에서 전지셀(10)은 일렬로 배열된다. 이와 같이 전지셀(10)이 일렬로 배열됨으로써 전지셀이 후술하는 취출기에 의해 취출된 후 순차적으로 촬영 지점으로 이송되어 측면 및 하면의 외관이 촬영될 수 있다. 상기 셔틀(130)의 개수는 검사 공정의 속도에 따라 적절히 조절될 수 있으며, 예를 들어 후술하는 제2 화상 카메라의 개수에 맞추어질 수 있다. 예를 들어, 제2 화상 카메라를 두 대 사용할 경우 두 개의 셔틀(130) 상에 전지셀이 일렬로 배열될 수 있다.
셔틀(130) 상에 전지셀(10)이 탑재되면 제2 촬영부(150)에 의해 전지셀의 측면 및 하면의 외관이 촬영된다.
도 8은 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에서, 제2 촬영부의 작동을 나타낸 개략도이다. 도 9는 제2 촬영부 내 폴리뷰 렌즈(polyview lens)의 구조를 나타낸 모식도이며, 도 10은 폴리뷰 렌즈에 의해 촬영되는 이미지를 나타낸 사진이다.
도 8을 도 2와 함께 참조하면, 상기 제2 촬영부(150)는, 적어도 한 대의 제2 화상 카메라(151); 전지셀에 광을 조사하는 적어도 하나 이상의 제2 조명(152); 셔틀(130)로부터 전지셀을 취출하여 전지셀을 촬영 지점으로 이송하는 적어도 한 개 이상의 취출기(153); 및 상기 제2 화상 카메라(151), 제2 조명(152) 및 취출기(153)의 동작을 제어하는 제2 제어부(154); 를 포함한다.
상기 제2 화상 카메라(151)는 전지셀(10)의 하면에 위치한다. 상기 전지셀(10)은 제2 화상 카메라(151)의 상부(촬영 지점)로 이송되며, 제2 화상 카메라(151)는 전지셀이 정위치에 위치할 경우 이를 인식하여 전지셀(10)을 촬영한다. 제2 화상 카메라(151)는 제1 화상 카메라와 동일한 종류를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 제2 화상 카메라(151)는 하나의 이미지 상에 전지셀의 측면 및 하면의 외관이 동시에 표현되도록 전지셀의 측면 및 하면을 동시 촬영하여야 한다. 이를 위해 상기 제2 화상 카메라(151)는 폴리뷰 렌즈(polyview lens)(155)를 포함한다.
도 9를 참조하면, 폴리뷰 렌즈(155)는 렌즈(156) 주위에 상기 렌즈를 둘러싸도록 다수 개의 반사판(157)이 배열된 구조이다. 도 9에는 렌즈(156) 주위를 8개의 반사판(157)이 둘러싸도록 구성된 폴리뷰 렌즈를 도시하였다. 폴리뷰 렌즈(155)는 도 9와 같이 렌즈(156) 주위에 반사판(157)이 위치하므로, 전지셀 촬영 시 도 10의 (a)와 같이 반사판이 위치하는 곳에서 전지셀을 바라봤을 때의 이미지를 얻을 수 있다. 도 9에서는 8개의 반사판(157)이 위치하므로, 서로 다른 각도에서 측면이 촬영된 8개의 이미지를 얻을 수 있다. 이와 같이 폴리뷰 렌즈를 사용하면, 전지셀의 하면을 촬영함과 동시에 전지셀을 360°회전하면서 전지셀을 촬영한 것과 같은 효과를 달성할 수 있는 것이다. 즉, 본 발명은 전지셀의 측면 및 하면 촬영 시 폴리뷰 렌즈를 사용함으로써 전지셀의 측면과 하면을 별도로 촬영하는 과정을 생략할 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 제2 화상 카메라(151) 또한 제1 화상 카메라와 마찬가지로 촬영되는 전지셀에 광을 조사하는 조명(제2 조명)(152)을 구비할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 전지셀의 측면 및 하면의 촬영은 폴리뷰 렌즈(polyview lens)를 사용하여 촬영되므로, 제1 조명와 같이 멀티 채널 광학계를 사용할 필요는 없으며, 비전 검사에 사용될 수 있는 통상적인 조명을 사용할 수 있다.
도 11은 제2 화상 카메라가 전지셀을 촬영하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 11을 도 8 및 도 2와 함께 참조하면, 취출기(153)는 셔틀(130)로부터 전지셀(10)을 취출하여 전지셀(10)을 촬영 지점으로 이송하며, 제2 제어부(154)는 상기 제2 화상 카메라(151), 제2 조명(152) 및 취출기(153)의 동작을 제어한다. 취출기(153)는 셔틀(130) 상에 배열된 전지셀(10)의 수와 동일한 개수로 구비될 수 있으며, 제2 제어부(154)에 의해 제어되어 셔틀(123) 상에 배열된 전지셀(10)과 같은 방향으로 일렬로 배열된 상태에서 셔틀(130) 상의 전지셀(10)들을 동시에 취출한다. 이 때 각 취출기(153)는 상기 전지셀(10)과 1대 1로 매칭되어 전지셀(10)을 취출한다. 상기 취출기(153)는 전술한 바와 같은 이송부와 동일한 것을 사용할 수 있으며, 흡착 방식으로 전지셀을 취출할 수 있다.
취출기(153)가 전지셀을 취출하면, 취출기(153)는 일렬로 배열된 상태 그대로 전지셀(10)을 촬영 지점(O)으로 이송한다. 전술한 바와 같이, 제2 화상 카메라(151)는 전지셀(10)의 하면에 위치하는바, 촬영 지점은 제2 화상 카메라(151) 및 제2 조명(152)의 상부이다. 제2 화상 카메라(151)는 취출기(153)가 촬영 지점에 도달하면 이를 인식하여 전지셀(10)을 촬영한다. 도 11을 참조하면, 제2 제어부(154)는 취출된 전지셀이 트리거 전달 지점(P)을 통과하는 경우 제2 화상 카메라(151)가 작동하도록 제2 화상 카메라(151)에 트리거 신호를 전달한다. 제2 화상 카메라(151)는 상기 트리거 신호를 수신하면 작동하여 전지셀(10)을 촬영하게 된다.
한편, 상기 제2 화상 카메라(151)에 사용되는 폴리뷰 렌즈(153)는 그 특성상 전지셀을 360°회전하면서 전지셀을 촬영한 것과 같은 효과를 달성할 수 있다는 장점이 있으나 이미지를 촬영 가능한 영역이 협소하므로 전지셀의 정렬이 어긋날 경우 촬영하고자 하는 부분이 촬영되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 취출기(153)가 전지셀(10)을 취출하기 전에 셔틀(130) 상에서 전지셀(10)이 일정하게 정렬될 필요가 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에서, 얼라인 지그의 작동을 나타낸 개략도이다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템은 셔틀(130) 상에 일렬로 배열된 전지셀(10)의 중심 축(A) 및 전지셀 간 간격(d)을 정렬하는 얼라인 지그(170)를 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 얼라인 지그(170)는 셔틀(130)가 연장된 방향으로 연장된 판상형 부재이며, 전지셀(10)의 양 측면에 각각 하나씩 위치한다. 각 얼라인 지그(170)에서, 전지셀(10)과 접촉하는 일 측에는 전지셀이 수용될 수 있는 홈이 일정한 간격으로 형성되어 있다.
셔틀(130) 상에 전지셀이 탑재되면, 얼라인 지그(170)가 전지셀(10) 방향으로 이동하게 된다. 얼라인 지그(170)는 이에 따라 홈과 홈 사이 돌출된 부분이 서로 접촉하고, 서로 대면하는 홈이 만나는 공간에 전지셀(10)을 수용하게 된다. 이 때 전지셀(10) 양 측의 얼라인 지그(170)에서 서로 대면하는 홈이 만나면서 형성되는 공간은 한 개의 전지셀(10)이 딱 맞게 수용될 수 있는 정도의 크기이므로, 전지셀(10)의 중심 축(A) 및 전지셀 간 간격(d)이 정확하게 정렬될 수 있다.
상기와 같은 방법으로 전지셀의 촬영이 완료되면, 검사부(160)는 촬영된 이미지를 검사하여 전지셀의 외관 불량 여부를 판별하게 된다.
도 2를 참조하면, 상기 검사부(160)는 이미지 상에 나타난 전지셀 표면의 색상, 명암 및 채도 중 하나 이상을 감지하여, 전지셀 표면의 오염, 스크래치, 찍힘 현상 발생 여부를 검사한다. 구체적으로, 상기 검사부(160)는 촬영된 이미지를 시각적 데이터로 변환하며, 이를 위해 데이터 변환 및 연산을 위한 소정의 프로그램 저장부(미도시), 상기 프로그램에 기초하여 실제 촬영 화면을 시각적 데이터로 변환하고, 시각적 데이터로부터 외관 형상을 수치로 나타내는 연산부(미도시) 및 상기 시각적 데이터와 수치를 화면에 나타내는 디스플레이부(미도시)를 구비할 수 있다.
또한 검사부(160)는 상기 시각적 데이터 및 수치로부터 외관 불량 여부를 판정하게 된다. 구체적으로, 미리 설정된 기준에 관한 데이터베이스가 저장된 저장부(미도시), 상기 데이터베이스로부터 추출된 기준을 측정된 데이터와 비교 연산하기 위한 대조 연산부(미도시) 및 이로부터 외관 불량 여부를 판정하는 판정부(미도시)를 구비할 수 있다. 검사부(160)는 미리 설정된 기준을 측정된 데이터와 비교하여 이상이 발견될 경우 외관 불량인 것으로 판정할 수 있다.
이 때, 상기 검사부(160)는 딥러닝을 통해 자동으로 외관 불량 여부를 판정할 수 있다. 즉 딥러닝을 통한 기계 학습을 통해 검사부(160)는 결과 측정이 완료될 때마다 데이터베이스 및 이에 따른 판정 기준을 자동으로 업데이트하고, 이에 따라 외관 불량 여부를 판정하게 된다. 딥러닝에 관한 구체적인 내용은 통상의 기술자에게 공지된 사항이므로 자세한 설명을 생략한다.
한편, 본 발명에서 불량 판정을 위해 사용되는 이미지는 제1 촬영부에 의해 촬영된 이미지와 제2 촬영부에 의해 촬영된 이미지의 두 종류이다. 이에, 검사부(160)는 제1 촬영부에 의해 촬영된 이미지를 검사하는 제1 검사부(161); 및 제2 촬영부에 의해 촬영된 이미지를 검사하는 제2 검사부(162); 를 포함할 수도 있다. 다만 이와 같은 구분은 이미지의 검사 방법에 따라 추상적으로 분류된 것으로, 두 종류의 이미지를 별도의 기기 또는 소프트웨어를 통해 검사할 수도 있고, 하나의 기기 또는 소프트웨어를 사용하여 두 종류의 이미지를 같이 검사할 수도 있다.
상기 제1 검사부(161)는 전술한 바와 같은 방법으로 제1 촬영부에 의해 촬영된 전지셀의 상면의 외관 이미지를 검사한다. 이 때, 상기 제1 검사부(161)는 전지셀 표면에 부착된 이차원 코드의 해석을 동시에 수행한다. 상기 이차원 코드는 검사 대상 전지셀의 정보가 담긴 바코드 또는 QR 코드일 수 있다. 외관 검사와 동시에 이차원 코드의 해석이 진행됨으로써 공정의 효율성이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 제2 검사부(162)는 제2 촬영부에 의해 촬영된 전지셀의 측면 및 하면의 이미지를 검사한다. 상기 이미지는 폴리뷰 렌즈에 의해 서로 다른 각도에서 촬영된 다수의 이미지가 한 세트로 구성되어 있다. 이를 분석하기 위해, 상기 제2 검사부(162)는 먼저 촬영된 이미지에서 전지셀이 촬영된 부분만을 크로핑(cropping)하여 불필요한 부분을 잘라낸다. 이어서 각 이미지를 적절히 회전하여 각 이미지가 서로 유사한 형태를 나타내도록 각도를 조절한다. 예를 들어, 도 10의 (b)와 같이, 도 10의 (a)에서 촬영된 이미지들을 전지셀의 하면이 위를 향하도록 회전시킬 수 있다. 이어서, 상기 제2 검사부(162)는 크로핑된 이미지에서 전지셀의 측면 부분과 하면 부분을 구분하고, 구분된 측면 부분과 하면 부분을 각각 검사하여 외관 불량 여부를 판정하게 된다.
한편, 본 발명은 전지셀의 외관 검사 방법을 제공한다.
도 12는 본 발명에 따른 전지셀의 외관 검사 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀의 외관 검사 방법은 전지셀을 트레이 상에 다수 개의 열로 배열하고, 제1 촬영부를 통해 전지셀 상면의 외관을 촬영하는 단계(S10); 상면의 외관이 촬영된 전지셀을 셔틀로 이송하는 단계(S20); 제2 촬영부를 통해 전지셀의 측면 및 하면의 외관을 촬영하는 단계(S30); 및 촬영된 이미지로부터 전지셀의 외관 불량 여부를 판별하는 단계(S40); 를 포함한다. 이 때, 상기 제2 촬영부는 하나의 이미지 상에 전지셀의 측면 및 하면의 외관이 동시에 표현되도록 전지셀의 측면 및 하면을 동시 촬영할 수 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같은 전지셀 외관 검사 시스템에 의해 수행될 수 있다.
가장 먼저, 검사 대상 전지셀이 준비된다. 상기 전지셀은 전술한 바와 같이 원통형 전지셀 또는 버튼형 전지셀일 수 있다.
전지셀이 준비되면, 이를 트레이 상에 다수 개의 열로 배열하고, 제1 촬영부를 통해 전지셀 상면의 외관이 촬영된다. 구체적으로, 상기 전지셀 상면의 외관을 촬영하는 단계는,
트레이의 상면에 위치하는 상기 제1 화상 카메라 및 제1 조명을 일 방향으로 이동시키면서, 제n 열(n은 1 이상의 정수)에 위치한 전지셀 상면의 외관을 순차적으로 촬영하는 과정; 상기 제n 열에 위치한 전지셀 상면의 외관 촬영이 완료되면, 제n+1열에 배치된 전지셀이 제1 촬영부의 하부에 위치하도록 트레이를 수평 이동시키는 과정; 및 상기 제1 화상 카메라 및 제1 조명을 일 방향으로 이동시키면서 제n+1 열(n은 1 이상의 정수)에 위치한 전지셀 상면의 외관을 순차적으로 촬영하는 단계; 를 포함한다.
전지셀 상면의 외관 촬영이 완료되면 전지셀을 셔틀로 이송한다. 전지셀을 셔틀로 이송하는 단계는, 트레이에 탑재된 전지셀을 취출하여 셔틀 상에 일렬로 배열하는 과정을 포함한다. 이 때, 일렬로 배열된 전지셀의 중심 축 및 전지셀 간 간격을 정렬하는 과정을 더 포함할 수 있다.
전지셀이 셔틀 상에 배열되면 전지셀의 측면 및 하면의 외관이 촬영된다.
전지셀의 측면 및 하면의 외관을 촬영하는 단계는, 셔틀 상에 일렬로 배열된 전지셀을 취출하는 과정; 취출된 전지셀을 촬영 지점으로 이송하면서, 취출된 전지셀이 소정의 지점을 통과하는 경우 제2 촬영부로 트리거 신호를 전달하는 과정; 및 트리거 신호에 따라 전지셀의 측면 및 하면의 외관을 촬영하는 과정; 을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제2 촬영부에 포함된 제2 화상 카메라는 폴리뷰 렌즈(polyview lens)를 포함할 수 있다.
전지셀의 촬영이 완료되면, 촬영된 이미지로부터 외관 불량 여부를 판별하게 된다. 구체적으로, 전지셀 상면의 외관을 촬영한 이미지 및 측면과 하면의 외관을 촬영한 이미지로부터 전지셀 표면의 오염, 스크래치 및 찍힘 여부를 판별하게 된다. 또한, 상기 외관 불량 여부를 판별하는 단계는 딥러닝을 통하여 자동으로 수행될 수 있다.
한편, 상기 외관 불량 여부를 판별하는 단계는, 전지셀 상면의 외관을 촬영한 이미지를 판별하는 과정 및 전지셀 하면 및 측면의 외관을 촬영한 이미지를 판별하는 과정을 포함할 수 있다.
이 때, 전지셀 상면의 외관을 촬영한 이미지를 판별하는 과정에서는 전지셀 표면에 부착된 이차원 코드의 해석이 동시에 수행될 수 있다.
한편, 전지셀 하면 및 측면의 외관을 촬영한 이미지를 판별하는 과정은 촬영된 이미지 중에서 전지셀이 촬영된 부분을 크로핑(cropping)하는 과정, 크로핑된 이미지에서 전지셀의 측면 부분 및 하면 부분을 구분하는 과정 및 구분된 측면 부분 및 하면 부분을 각각 검사하여 외관 불량 여부를 판정하는 과정을 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예
양극 활물질로서 기능하는 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2 96.7중량부, 도전재로서 기능하는 그래파이트를 1.3중량부, 결합제로서 기능하는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)를 2.0중량부 혼합해서, 양극 합제를 제조했다. 얻어진 양극 합제를 용매로서 기능하는 1-메틸-2-피롤리돈에 분산시키는 것에 의해, 양극 슬러리를 조제했다. 이 슬러리를 두께 8 ㎛의 알루미늄 호일의 양면에 각각 코팅, 건조, 및 압착하여 양극을 제조하였다.
음극 활물질로서 기능하는 인조흑연과 천연흑연(중량비: 90:10)를 97.6중량부, 결합제로서 기능하는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 1.2중량부, 카르복시메틸 셀룰로스(CMC)를 1.2중량부 혼합해서, 음극 합제를 조제했다. 이 음극 합제를 용매로서 기능하는 이온 교환수에 분산시키는 것에 의해, 음극 슬러리를 제조했다. 이 슬러리를 두께 8 ㎛의 구리 호일의 양면에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.
에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 3:3:4(부피비)의 조성으로 혼합된 유기 용매에 LiPF6를 1.0M의 농도가 되도록 용해시켜 비수성 전해액을 제조하였다.
상기에서 제조된 양극과 음극 사이에 다공성 폴리에틸렌의 세퍼레이터가 개재되도록 적층하고 이를 버튼 형태의 원통형 캔에 수납하고 전해액을 주입한 후, 캡 조립체를 결합하고 밀봉하여 버튼형 전지셀을 다수 개 제조하였다.
실시예 1
상기 버튼형 전지셀들을 트레이 상에 24×24의 배열로 배열한 후, 도 3과 같은 제1 촬영부를 통해 도 4에 따라 전지셀 상면의 외관을 촬영하였다. 상기 촬영된 이미지로부터 외관 불량이 발생한 이미지를 선별하였다. 이 때, 불량인 것으로 판별된 전지셀의 이미지를 도 13에 도시하였다. 도 13에서 (a)는 표면에 오염 물질이 묻은 것이며, (b)는 스크래치가 발생한 것이고, (c)는 표면에 찍힘 현상이 발생한 것이다.
실시예 2
이어서 상면의 외관이 촬영된 전지셀을 이송부를 통해 셔틀 상에 탑재하였다. 이 때, 12개의 전지셀이 일렬로 배열되도록 하였다. 상기 전지셀을 얼라인 지그를 사용하여 정렬하고, 제2 촬영부를 사용하여 도 8 및 도 11에 따라 촬영하여, 도 10과 같은 이미지를 얻었다. 이 때, 도 9와 같은 구조의 폴리뷰 렌즈를 사용하여 전지셀을 촬영하였다. 상기 이미지에서 전지셀이 촬영된 부분만을 크로핑하여 전지셀의 하면이 위를 향하도록 회전한 후, 측면 부분과 하면 부분을 구분하여 각각 불량 여부를 판정하였다. 이 때, 불량인 것으로 판별된 이미지를 도 14에 도시하였다. 도 14에서, (a)는 하면에 찍힘 현상이 발생한 것이고, (b)는 측면에 찍힘 현상이 발생한것이며, (c)는 하면이 전해액으로 오염된 것이고, (d)는 하면에 스크래치가 발생한 것이다.
한편, 본 실시예에서, 전지셀을 촬영한 카메라는 Area scan 타입으로 500만 화소 이상인 것을 사용하였다. 또한, 1분당 80개의 전지셀을 검사하기 위해, 전지셀 촬영을 위한 화상 카메라는 전지셀의 상면을 촬영 시 2대, 하면 및 측면을 촬영시 2대 사용하였다(총 4대).
비교예
도 1에 따른 전지셀 외관 검사 시스템을 사용하여, 전지셀의 상면, 측면 및 하면의 외관을 각각 촬영하였다. 이 때, 1분당 80개의 전지셀을 검사하기 위해, 전지셀 촬영을 위한 화상 카메라는 전지셀의 상면을 촬영 시 6대, 측면을 촬영시 4대, 하면을 촬영시 4대 사용하였다(총 14대).
실험예
본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템에 사용된 각 설비가 차지하는 면적의 크기를 측정하였다. 구체적으로 각 설비가 차지하는 공간을 포함하는 영역을 사각형으로 나타내고, 그 크기를 측정하였다.
그 결과, 실시예에 따른 전지셀 외관 검사 시스템의 설비가 차지하는 영역은 3300mm*2000mm의 크기로 측정되었으며, 비교예에서 설비가 차지하는 영역은 5400mm*1800mm로 측정되었다.
결론적으로, 본 발명에 따른 전지셀 외관 검사 시스템은 종래에 비해 더 적은 수의 카메라를 사용할 수 있으며, 더 적은 수의 설비가 사용됨에 따라 설비가 차지하는 공간이 감소될 수 있다. 즉 이를 통해 전지셀의 외관 검사를 위한 비용을 경감시키고, 검사의 효율성을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 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 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 자명하다.
1, 100: 전지셀 외관 검사 시스템
2: 카메라
3, 10: 전지셀
110: 트레이
120: 제1 촬영부
121: 제1 화상 카메라
122: 제1 조명
123: 제1 제어부
130: 셔틀
140: 이송부
150: 제2 촬영부
151: 제2 화상 카메라
152: 제2 조명
153: 취출기
154: 제2 제어부
155: 폴리뷰 렌즈
160: 검사부
161: 제1 검사부
162: 제2 검사부
170: 얼라인 지그

Claims (16)

  1. 검사 대상 전지셀이 다수 개의 열로 배열된 상태로 탑재되는 트레이;
    트레이 상에서 수평 이동하면서, 트레이 상에 탑재된 전지셀 상면의 외관을 촬영하는 제1 촬영부;
    상면의 외관이 촬영된 전지셀이 탑재되는 적어도 한 개의 셔틀;
    상기 트레이와 셔틀 사이에서 전지셀을 이송하는 이송부;
    상기 셔틀로 이송된 전지셀의 측면 및 하면의 외관을 촬영하는 제2 촬영부; 및
    촬영된 이미지를 검사하여 전지셀의 외관 불량 여부를 판별하는 검사부; 를 포함하며,
    상기 제2 촬영부는 하나의 이미지 상에 전지셀의 측면 및 하면의 외관이 동시에 표현되도록 전지셀의 측면 및 하면을 동시 촬영하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촬영부는,
    적어도 한 대의 제1 화상 카메라;
    서로 다른 각도에서 광을 조사하는 멀티 채널 방식의 적어도 하나의 제1 조명; 및
    상기 제1 화상 카메라 및 제1 조명의 동작을 제어하는 제1 제어부; 를 포함하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 조명은 동축 조명, 돔 조명 및 로우 앵글 조명을 포함하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 제어부는
    상기 제1 화상 카메라 및 제1 조명을 트레이의 제n 열(n은 1 이상의 정수)에 배치된 전지셀들을 따라 이동시키면서 전지셀 상면의 외관을 순차적으로 촬영하고,
    제n 열에 배치된 전지셀의 촬영 완료 시 제n+1열에 배치된 전지셀이 제1 촬영부의 하부에 위치하도록 트레이를 수평 이동시키며,
    상기 제1 화상 카메라 및 제1 조명을 제n+1 열에 배치된 전지셀들을 따라 이동시키면서 전지셀 상면의 외관을 순차적으로 촬영하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는 트레이에 탑재된 전지셀을 취출하여, 셔틀 상에 일렬로 배열하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    셔틀 상에 일렬로 배열된 전지셀의 중심 축 및 전지셀 간 간격을 정렬하는 얼라인 지그를 더 포함하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 얼라인 지그는 전지셀의 양 측면에 위치하는 한 쌍의 판상형 부재이며, 전지셀과 접촉하는 일 측에 전지셀이 수용될 수 있는 홈이 일정한 간격으로 형성된 것인 전지셀의 외관 검사 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 촬영부는,
    적어도 한 대의 제2 화상 카메라;
    전지셀에 광을 조사하는 적어도 하나 이상의 제2 조명;
    셔틀로부터 전지셀을 취출하여 전지셀을 촬영 지점으로 이송하는 적어도 한 개 이상의 취출기; 및
    상기 제2 화상 카메라, 제2 조명 및 취출기의 동작을 제어하는 제2 제어부; 를 포함하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 화상 카메라는 렌즈 주위에 상기 렌즈를 둘러싸도록 다수 개의 반사판이 배열된 구조의 폴리뷰 렌즈(polyview lens)를 포함하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 제어부는,
    취출된 전지셀이 트리거 전달 지점을 통과하는 경우 제2 화상 카메라가 작동하도록 제2 화상 카메라에 트리거 신호를 전달하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는 이미지 상에 나타난 전지셀 표면의 색상, 명암 및 채도 중 하나 이상을 감지하여, 전지셀 표면의 오염, 스크래치, 찍힘 현상 발생 여부를 검사하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는 딥러닝을 통해 자동으로 외관 불량 여부를 판별하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는,
    제1 촬영부에 의해 촬영된 이미지를 검사하는 제1 검사부; 및
    제2 촬영부에 의해 촬영된 이미지를 검사하는 제2 검사부; 를 포함하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 검사부는 전지셀 표면에 부착된 이차원 코드의 해석을 동시에 수행하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 검사부는,
    촬영된 이미지 중에서 전지셀이 촬영된 부분을 크로핑(cropping)하고,
    크로핑된 이미지에서 전지셀의 측면 부분 및 하면 부분을 구분하며,
    구분된 측면 부분 및 하면 부분을 각각 검사하여 외관 불량 여부를 판정하는 전지셀의 외관 검사 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전지셀은 버튼형 전지셀 또는 원통형 전지셀인 전지셀의 외관 검사 시스템.
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