KR20230035887A - 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법 - Google Patents

배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법은, 배터리 셀의 음극판 및 양극판, 및 분리막으로 구성된 젤리롤의 정렬 상태를 검사하기 위한 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법으로서, 비전 카메라에 의해, 상기 젤리롤을 구성하는 개별 음극판 및 양극판의 비전 이미지를 촬영하여 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계와, 상기 전극 비전 이미지 데이터를 분석하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 획득하는 단계와, 상기 획득된 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 MES 서버에 저장하는 단계와, 상기 젤리롤의 식별을 위해 셀 바코드를 마킹하는 단계와, 바코드 스캐너에 의해, 상기 셀 바코드를 스캔하여 해당 젤리롤의 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 상기 MES 서버로부터 수취하는 단계와, X-Ray 투사기에 의해, 상기 젤리롤을 X-Ray 촬영하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계, 및 상기 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 상기 획득된 개별 음극판 및 양극판의 X-Ray 이미지에 대입하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 위치를 도출하고, 최인접하는 상기 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭을 산출하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법{METHOD FOR BATTERY CELL ELECTRODE ALIGNMENT INSPECTION}
본 발명은 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 X-Ray를 이용하여 배터리 셀의 전극 정렬도를 검사하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 친환경 차량용 배터리 팩은 복수의 배터리 셀을 조립하여 배터리 모듈을 구성하고, 복수의 배터리 모듈을 조립하여 최종적으로 차량에 장착되는 배터리 팩의 형태로 제작된다. 이러한 배터리 모듈의 형태는 배터리 셀을 일정 수량 적층 접합 후 조립하여, 요구되는 전압, 용량 기준을 만족한다.
그런데, 다수의 배터리 셀의 적층시 후공정에서 추가 부품 조립, 전기적 연결 품질, 및 냉각 성능을 보장하기 위해서는 배터리 셀 적층 정렬도 관리가 매우 중요하다. 배터리 셀은 음극판과 양극판, 및 음극판과 양극판 사이에 개재되는 분리막으로 이루어지고, 음극판에는 음극리드가 구비되고, 양극판에는 양극리드가 구비된다. 이러한 배터리 셀은 음극판, 분리막, 및 양극판이 순차적으로 적층된 상태 즉, 젤리롤(jelly roll) 형태로, 파우치에 의해 감싸지는 구조로 이루어진다.
기존에는, 이러한 배터리 셀의 음극판, 및 양극판의 정렬 상태를 검사하기 위해 젤리롤 모서리 영역의 2개의 포인트에서 음극판 및 양극판 사이의 갭 발생 여부를 측정하지만 젤리롤의 대각선 방향으로의 갭 측정으로 정렬 검사의 오류가 발생될 가능성이 있다.
또한, 최인접 음극판 및 양극판 사이의 정확한 정렬도 검사를 위해서는 젤리롤 모서리 영역의 최소 3개의 포인트에서의 갭 측정이 필요한데, 젤리롤 모서리 영역 검사 포인트의 추가시 검사 시간 증가에 따른 UPH(units per hour; 시간당 생산량) 감소가 우려된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 배터리 셀의 젤리롤 모서리 영역의 2개 포인트에서 음극판 및 양극판 사이의 갭 치수 데이터를 측정하고, 이를 X-Ray 촬영에 의해 취득한 이미지에 반영하여, 최인접 전극판 사이의 정밀한 갭을 산출함으로써, 정확한 정렬도 정보를 바탕으로 양불 검사가 가능한 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법은, 배터리 셀의 음극판 및 양극판, 및 분리막으로 구성된 젤리롤의 정렬 상태를 검사하기 위한 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법으로서, 비전 카메라에 의해, 상기 젤리롤을 구성하는 개별 음극판 및 양극판의 비전 이미지를 촬영하여 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계와, 상기 전극 비전 이미지 데이터를 분석하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 획득하는 단계와, 상기 획득된 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 MES 서버에 저장하는 단계와, 상기 젤리롤의 식별을 위해 셀 바코드를 마킹하는 단계와, 바코드 스캐너에 의해, 상기 셀 바코드를 스캔하여 해당 젤리롤의 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 상기 MES 서버로부터 수취하는 단계와, X-Ray 투사기에 의해, 상기 젤리롤을 X-Ray 촬영하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계, 및 상기 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 상기 획득된 개별 음극판 및 양극판의 X-Ray 이미지에 대입하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 위치를 도출하고, 최인접하는 상기 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 상기 젤리롤의 상기 분리막 위에 상기 음극판 및 양극판을 올린 상태에서 상기 비전 카메라에 의해 상기 개별 음극판 및 양극판의 비전 이미지를 각각 촬영하여 이루어질 수 있다.
상기 젤리롤은 연결된 상기 분리막을 일측 방향으로 접는 폴딩(folding) 또는 복수의 분리된 상기 분리막을 나란히 적층(stacking)하여 제작되는 것일 수 있다.
상기 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 상기 개별 음극판 및 양극판의 비전 이미지를 각각 촬영한 후, 상기 개별 음극판 및 양극판을 상기 젤리롤의 상기 분리막 위에 적층하여 이루어질 수 있다.
상기 젤리롤은 연결된 상기 복수의 분리막을 지그재그 형태로 접는 z-스택킹(z-stacking)을 통해 제작될 수 있다.
상기 셀 바코드를 마킹하는 단계에서, 상기 셀 바코드는 상기 음극판의 단부에 형성된 음극리드 면, 또는 상기 양극판의 단부에 형성된 양극리드 면에 형성될 수 있다.
상기 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 상기 개별 음극판 및 양극판의 양측 모서리에 형성된 V홈의 커팅 폭과 내측 폭의 길이 데이터를 획득하는 것일 수 있다.
상기 V홈의 커팅 폭은, 상기 전극 비전 이미지 데이터로부터 상기 개별 음극판 및 양극판의 끝단점 위치를 인식하고, 기설정되어 등록된 V홈 패턴으로부터 커팅 에지 위치를 인식한 후, 상기 끝단점 위치와 상기 커팅 에지 위치 사이의 길이로 산출될 수 있다.
상기 내측 폭은 상기 개별 음극판 및 양극판의 양측 커팅 에지 위치 사이의 길이로 산출될 수 있다.
상기 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 상기 X-Ray 투사기로부터 상기 젤리롤의 양측 모서리 영역 2개 포인트를 향해 투사된 X-Ray 빔을 X-Ray 검출기에서 검출된 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 것일 수 있다.
상기 X-Ray 투사기로부터 투사되는 X-Ray 빔은 상기 X-Ray 검출기를 향해 상기 젤리롤의 일면에 대해 45°의 각도로 입사될 수 있다.
상기 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계는, 촬영된 X-Ray 이미지에서 상기 개별 음극판 및 양극판의 끝단선을 판정하고, 상기 개별 음극판 및 양극판의 끝단선과 평행한 기설정된 기준선으로부터의 거리를 측정하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 획득하는 것일 수 있다.
상기 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭을 산출하는 단계는, 상기 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계에서 획득된 상기 개별 음극판 및 양극판의 내측 폭을 잇는 선과, 상기 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계에서 획득된 상기 개별 음극판 및 양극판의 양 끝단선이 만나는 두 지점을 잇는 선을 상기 개별 음극판 및 양극판의 폭으로 고정하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 폭을 기준으로 상기 개별 음극판 및 양극판의 이미지를 도출하고, 상기 개별 음극판과 상기 양극판의 이미지를 겹친 후, 상기 개별 음극판의 끝단선과 상기 양극판의 끝단선 사이의 갭을 산출하는 것일 수 있다.
상기 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭은 최인접하는 개별 음극판 및 양극판사이의 갭을 산출하며, 복수의 갭 산출시 갭 산출값이 역전되면 해당 음극판 또는 양극판은 정렬도 스펙 불만족으로 판정되는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 비전 카메라에 의해 취득된 전극 비전 이미지 데이터와 X-Ray 검출기에 의해 취득된 X-Ray 이미지 데이터를 병합하여 젤리롤의 양음극 전극 정렬도를 판정할 수 있어 치수 데이터 부족에 의한 불량 오판 가능성을 감소시키고, 검사 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 젤리롤의 모서리 2개소에서의 X-Ray 촬영만으로 최인접 양음극 전극간 정렬도를 정밀하게 판정할 수 있으므로 젤리롤 당 검사 시간을 감소시켜 생산 효율을 증가시킬 수 있으며, 제품 안정성을 강화할 수 있다.
또한, 폴딩(folding), 적층(stacking) 등 다양한 젤리롤 제조 공법에 동일한 검사 방법을 적용할 수 있으므로, 본 발명의 활용 가능성이 향상되고 공용성이 강화된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계의 일 예를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계의 다른 예를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 셀 바코드를 스캔하는 단계를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계의 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 획득하는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계에서 획득한 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 X-Y 평면상에 도시한 모습을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터와 X-Ray 이미지 데이터를 이용하여 개별 음극판을 X-Y 평면상에 도시한 모습을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터와 X-Ray 이미지 데이터를 이용하여 개별 양극판을 X-Y 평면상에 도시한 모습을 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭을 산출하는 단계를 나타낸 개념도이다.
도 13은 도 10 및 도 11에서 도시한 개별 음극판 및 양극판을 X-Y-Z 공간상에 도시하고, 정렬도 스펙 만족 여부를 판정하는 모습을 나타낸 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 및 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀전극 정렬도 검사 방법에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법은 배터리 셀의 음극판(12) 및 양극판(14), 및 분리막(13)으로 구성된 젤리롤(10)의 정렬 상태를 검사하기 위한 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법으로서 우선, 비전 카메라(5)에 의해, 젤리롤(10)을 구성하는 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 비전 이미지를 촬영하여 전극 비전 이미지 데이터를 획득한다(S101)(도 2(a)).
젤리롤(10) 제작 전 모든 개별 음극판(12) 및 양극판(14)에 대하여 비전 카메라(5)를 사용하여 전극 비전 이미지를 촬영한다. 비전 카메라(5)는 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 표면 상부에 위치하여 개별 음극판(12) 및 양극판(14)을 수직한 방향에서 촬영하고, 촬영된 이미지 데이터를 이용하여 치수 데이터를 획득한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계의 일 예를 나타낸 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계의 다른 예를 나타낸 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 젤리롤(10)의 분리막(13) 상면과 하면에 개별 음극판(12) 및 양극판(14)을 올린 반 제품 상태에서, 비전 카메라(5)에 의해 각각 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 비전 이미지를 촬영 전극 비전 이미지를 촬영할 수 있다(a). 전극 비전 이미지 촬영 후, 연결된 분리막(13)을 일측 방향으로 접는 폴딩(folding) 또는 복수의 분리된 분리막(13)을 나란히 적층(stacking)하여 젤리롤(10)을 제작할 수 있다(b).
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 비전 카메라(5)에 의해 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 비전 이미지를 각각 촬영한 후, 개별 음극판(12) 및 양극판(14)을 분리막(13) 위에 적층하여 젤리롤(10)을 제작할 수 있다(a). 이 때, 젤리롤(10)은 연결된 복수의 분리막(13)을 지그재그 형태로 접는 z-스택킹(z-stacking)을 통해 제작될 수 있다(b).
그 후, 촬영된 전극 비전 이미지 데이터를 분석하여 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 치수 데이터를 획득한다(S102)(도 2(b)). 그리고, 획득된 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 치수 데이터는 MES 서버(20)에 저장된다(S103)(도 2(c)).
그 후, 제작된 젤리롤(10)에는, 젤리롤(10)의 식별을 위해 셀 바코드(30)를 마킹한다(S104)(도 2(d)). 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 셀 바코드를 스캔하는 단계를 나타낸 개념도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 셀 바코드(30)는 음극판(12)의 단부에 형성된 음극리드 면, 또는 양극판(14)의 단부에 형성된 양극리드 면에 형성될 수 있다. 또한, 음극리드 면 및 양극리드 면 모두 셀 바코드(30)가 마킹될 수도 있다.
그 후, 바코드 스캐너(40)에 의해, 셀 바코드(30)를 스캔하여 해당 젤리롤(10)의 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 치수 데이터를 MES 서버(20)로부터 수취한다(S105)(도 2(e)).
그 후, X-Ray 투사기(50)에 의해, 젤리롤(10)을 X-Ray 촬영하여 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 X-Ray 이미지 데이터를 획득한다(S106)(도 2(f)). 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계를 나타낸 개념도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, X-Ray 투사기(50)는 젤리롤(10)의 양측 모서리 영역 2개 포인트를 향해 X-Ray 빔을 투사하고, X-Ray 빔은 X-Ray 투사기(50)에 대향하여 위치하는 X-Ray 검출기(60)로 입사되어, X-Ray 이미지 데이터를 획득할 수 있다(a). X-Ray 투사기(50)로부터 투사되는 X-Ray 빔은 X-Ray 검출기(60)를 향해 젤리롤(10)의 일면에 대해 45°의 각도로 입사될 수 있다(b).
그 후, 전극 비전 이미지 데이터를 분석하여 획득된 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 치수 데이터를 X-Ray 이미지 데이터에 대입하여 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 위치를 도출하고, 최인접하는 상기 개별 음극판(12) 및 양극판(14) 사이의 갭을 산출한다(S107)(도 2(g)).
개별 음극판(12) 및 양극판(14) 사이의 갭의 산출값은 양수(+) 또는 음수(-)로 산출되며, 복수의 개별 음극판(12) 및 양극판(14) 사이의 갭을 산출하였을 때, 갭 산출값이 동일하게 양수(+) 또는 음수(-)로 나타나지 않는다면, 해당 음극판(12) 또는 양극판(14)은 정렬도 스펙 불만족으로 판정되고, 갭 산출값이 동일하게 양수(+) 또는 음수(-)로 일정하게 나타난다면 정렬도 스펙 양호로 판정된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계를 나타낸 개념도이다.
도 6을 참조하면, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계(S101)에서, 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 양측 모서리에 형성된 V홈의 커팅 폭(LW, RW)과 내측 폭(CW)의 길이 데이터를 획득한다. 비전 카메라(5)에 의해 획득된 전극 비전 이미지에서 음극판(12)의 'A' 영역에서 끝단점 위치를 인식하고, 'B' 영역에서, 기설정되어 등록된 V홈 패턴으로부터 유사한 부분을 찾아 커팅 에지 위치를 인식한다. 그리고, 끝단점 위치와 커팅 에지 위치 사이의 길이(LW)를 측정한다(a). 이와 같이 음극판(12)의 좌측 끝단점 위치와 커팅 에지 위치 사이의 길이(LW)의 측정과 마찬가지로, 음극판(12)의 우측 끝단점 위치와 커팅 에지 위치 사이의 길이(RW)도 측정한다. 좌우측 커팅 에지 위치 사이의 길이는 내측 폭(CW)으로 측정된다(b). 이와 같은 방식으로, 개별 음극판(12) 및 양극판(14) 모두의 치수 데이터를 측정하여 획득할 수 있고, 획득된 치수 데이터는 MES 서버(20)에 저장된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계의 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 획득하는 모습을 나타낸 개념도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계에서 획득한 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 X-Y 평면상에 도시한 모습을 나타낸 개념도이다.
도 8을 참조하면, X-Ray 투사기(50)로부터 젤리롤(10)의 양측 모서리 영역 2개 포인트를 향해 투사된 X-Ray 빔은 X-Ray 검출기(60)에서 검출되어 X-Ray 이미지 데이터를 획득하며, 촬영된 X-Ray 이미지에서 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 끝단점을 판정한다(a). 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 개별 음극판(12) 및 양극판(14) 중 하나의 음극판(12) 및 양극판(14) 좌우 끝단점을 통해, 기설정된 좌우 기준선과 평행한 좌우 음극 끝단선 및 좌우 양극 끝단선을 판정하고, 이 좌우 음극 끝단선 및 좌우 양극 끝단선과 각각 좌우 기준선 사이와의 거리(1st LCL, 1st RCL, 1st RAL, 1st LAL)를 측정한다(b). 이 때, 기설정된 좌우 기준선 사이의 거리는 세팅된 값으로서, 변하지 않는 값이다. 이와 같은 방식으로, 복수의 개별 음극판(12) 및 양극판(14) 모두에 대해 끝단선과 기준선 사이와의 거리를 측정하여, 치수 데이터를 획득할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 획득된 치수 데이터는 X-Y 평면상에 도시될 수 있다(b).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터와 X-Ray 이미지 데이터를 이용하여 개별 음극판을 X-Y 평면상에 도시한 모습을 나타낸 개념도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 전극 비전 이미지 데이터와 X-Ray 이미지 데이터를 이용하여 개별 양극판을 X-Y 평면상에 도시한 모습을 나타낸 개념도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 전극 정렬도 검사 방법에서, 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭을 산출하는 단계를 나타낸 개념도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계(S101)에서 획득된 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 치수 데이터가 셀 바코드(30) 스캔을 통해 MES 서버(20)로부터 로딩되고, 이 치수 데이터는 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계(S106)에서 획득된 치수 데이터와 병합된다. 즉, 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계(S101)에서 획득된 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 내측 폭(CW)을 잇는 선과, X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계(S106)에서 획득된 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 양 끝단선이 만나는 두 지점을 잇는 선을 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 폭으로 고정하고(도 10(a), 도 11(a)), 이 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 폭을 기준으로 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 이미지를 각각 도출하여, X-Y 평면상에 나타낼 수 있다(도 10(b), 도 11(b)).
그 후, 도 12에 도시된 바와 같이, 도출된 개별 음극판(12)과 양극판(14)의 이미지를 겹친 후, 개별 음극판(12)의 끝단선과 양극판(14)의 끝단선 사이의 갭(CG, LG, RG)을 산출할 수 있다((a)(b)). 이와 같이, 복수의 개별 음극판(12) 및 양극판(14)에 대하여 이미지를 도출할 수 있고, 매칭되는 최인접 음극판(12) 및 양극판(14) 사이의 갭을 각각 산출할 수 있다.
도 13은 도 10 및 도 11에서 도시한 개별 음극판 및 양극판을 X-Y-Z 공간상에 도시하고, 정렬도 스펙 만족 여부를 판정하는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 개별 음극판(12)과 양극판(14)의 이미지는 X-Y-Z 3차원 공간 상에 도시될 수 있고, 복수의 개별 음극판(12) 및 양극판(14)의 이미지가 적층되어 도시될 수 있다. 최인접 음극판(12) 및 양극판(14) 사이의 갭 산출값은 양수(+) 또는 음수(-)로 산출될 수 있고, 복수의 개별 음극판(12) 및 양극판(14) 사이의 갭을 산출하였을 때, 갭 산출값이 모두 양수(+)로 일정하게 나타나면서 일정 범위의 값 이내에 속하게 되면 정렬도 스펙 양호로 판정된다(a). 그러나, 일부위에서 최인접 음극판(12) 및 양극판(14) 사이의 갭 산출값이 다른 부호의 수로 산출된다면 즉, 갭 산출값이 역전된다면, 해당 음극판(12) 또는 양극판(14)은 도 13의 (b)에 도시된 바와 같은 정렬도 스펙 불량으로 판정된다(b).
이와 같이, 본 발명에 따르면, 비전 카메라에 의해 취득된 전극 비전 이미지 데이터와 X-Ray 검출기에 의해 취득된 X-Ray 이미지 데이터를 병합하여 젤리롤의 양음극 전극 정렬도를 판정할 수 있어 치수 데이터 부족에 의한 불량 오판 가능성을 감소시키고, 검사 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 젤리롤의 모서리 2개소에서의 X-Ray 촬영만으로 최인접 양음극 전극간 정렬도를 정밀하게 판정할 수 있으므로 젤리롤 당 검사 시간을 감소시켜 생산 효율을 증가시킬 수 있으며, 제품 안정성을 강화할 수 있다.
또한, 폴딩(folding), 적층(stacking) 등 다양한 젤리롤 제조 공법에 동일한 검사 방법을 적용할 수 있으므로, 본 발명의 활용 가능성이 향상되고 공용성이 강화된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
5: 비전 카메라 10: 젤리롤
12: 음극판 14: 양극판
13: 분리막 20: MES 서버
30: 셀 바코드 40: 바코드 스캐너
50: X-Ray 투사기 60: X-Ray 검출기

Claims (14)

  1. 배터리 셀의 음극판 및 양극판, 및 분리막으로 구성된 젤리롤의 정렬 상태를 검사하기 위한 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법으로서,
    비전 카메라에 의해, 상기 젤리롤을 구성하는 개별 음극판 및 양극판의 비전 이미지를 촬영하여 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계;
    상기 전극 비전 이미지 데이터를 분석하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 MES 서버에 저장하는 단계;
    상기 젤리롤의 식별을 위해 셀 바코드를 마킹하는 단계;
    바코드 스캐너에 의해, 상기 셀 바코드를 스캔하여 해당 젤리롤의 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 상기 MES 서버로부터 수취하는 단계;
    X-Ray 투사기에 의해, 상기 젤리롤을 X-Ray 촬영하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 상기 획득된 개별 음극판 및 양극판의 X-Ray 이미지에 대입하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 위치를 도출하고, 최인접하는 상기 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭을 산출하는 단계를 포함하는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  2. 제 1 항에서,
    상기 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 젤리롤의 상기 분리막 위에 상기 음극판 및 양극판을 올린 상태에서 상기 비전 카메라에 의해 상기 개별 음극판 및 양극판의 비전 이미지를 각각 촬영하여 이루어지는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  3. 제 2 항에서,
    상기 젤리롤은 연결된 상기 분리막을 일측 방향으로 접는 폴딩(folding) 또는 복수의 분리된 상기 분리막을 나란히 적층(stacking)하여 제작되는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  4. 제 1 항에서,
    상기 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 개별 음극판 및 양극판의 비전 이미지를 각각 촬영한 후, 상기 개별 음극판 및 양극판을 상기 젤리롤의 상기 분리막 위에 적층하여 이루어지는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  5. 제 4 항에서,
    상기 젤리롤은 연결된 상기 복수의 분리막을 지그재그 형태로 접는 z-스택킹(z-stacking)을 통해 제작되는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  6. 제 1 항에서,
    상기 셀 바코드를 마킹하는 단계에서,
    상기 셀 바코드는 상기 음극판의 단부에 형성된 음극리드 면, 또는 상기 양극판의 단부에 형성된 양극리드 면에 형성된 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  7. 제 1 항에서,
    상기 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 개별 음극판 및 양극판의 양측 모서리에 형성된 V홈의 커팅 폭과 내측 폭의 길이 데이터를 획득하는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  8. 제 7 항에서,
    상기 V홈의 커팅 폭은,
    상기 전극 비전 이미지 데이터로부터 상기 개별 음극판 및 양극판의 끝단점 위치를 인식하고, 기설정되어 등록된 V홈 패턴으로부터 커팅 에지 위치를 인식한 후, 상기 끝단점 위치와 상기 커팅 에지 위치 사이의 길이로 산출되는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  9. 제 7 항에서,
    상기 내측 폭은 상기 개별 음극판 및 양극판의 양측 커팅 에지 위치 사이의 길이로 산출되는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  10. 제 1 항에서,
    상기 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 X-Ray 투사기로부터 상기 젤리롤의 양측 모서리 영역 2개 포인트를 향해 투사된 X-Ray 빔을 X-Ray 검출기에서 검출된 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  11. 제 10 항에서,
    상기 X-Ray 투사기로부터 투사되는 X-Ray 빔은 상기 X-Ray 검출기를 향해 상기 젤리롤의 일면에 대해 45°의 각도로 입사되는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  12. 제 11 항에서,
    상기 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계는,
    촬영된 X-Ray 이미지에서 상기 개별 음극판 및 양극판의 끝단선을 판정하고,
    상기 개별 음극판 및 양극판의 끝단선과 평행한 기설정된 기준선으로부터의 거리를 측정하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 치수 데이터를 획득하는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  13. 제 1 항에서,
    상기 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭을 산출하는 단계는,
    상기 전극 비전 이미지 데이터를 획득하는 단계에서 획득된 상기 개별 음극판 및 양극판의 내측 폭을 잇는 선과, 상기 X-Ray 이미지 데이터를 획득하는 단계에서 획득된 상기 개별 음극판 및 양극판의 양 끝단선이 만나는 두 지점을 잇는 선을 상기 개별 음극판 및 양극판의 폭으로 고정하여 상기 개별 음극판 및 양극판의 폭을 기준으로 상기 개별 음극판 및 양극판의 이미지를 도출하고,
    상기 개별 음극판과 상기 양극판의 이미지를 겹친 후, 상기 개별 음극판의 끝단선과 상기 양극판의 끝단선 사이의 갭을 산출하는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
  14. 제 13 항에서,
    상기 개별 음극판 및 양극판 사이의 갭은 최인접하는 개별 음극판 및 양극판사이의 갭을 산출하며,
    복수의 갭 산출시 갭 산출값이 역전되면 해당 음극판 또는 양극판은 정렬도 스펙 불만족으로 판정되는 배터리 셀 전극 정렬도 검사 방법.
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