KR20230130578A - X선 검사 장치 및 x선 검사 방법 - Google Patents

X선 검사 장치 및 x선 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 X선 검사 장치는 복수의 전극층들 및 복수의 전극층들 사이에 배치된 분리막을 포함하는 배터리에 X선을 조사하는 X선 출력부, X선 중 배터리를 투과한 X선의 강도에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 X선 검출부, 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 신호 처리부, 및 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들 및 선택 영역에 대응되는 기준 값의 비교 결과에 기초하여, 배터리의 불량 여부를 판단하는 검사부를 포함한다.

Description

X선 검사 장치 및 X선 검사 방법 {X-RAY INSPECTION APPARATUS AND X-RAY INSPECTION METHOD}
본 개시는 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 X선을 이용해 배터리의 불량을 검출하는 X선 검사 장치 및 X선 검사 방법에 관한 것이다.
최근, 스마트폰, 태블릿 PC, 무선 이어폰 등의 모바일 장치의 수요가 증가하고 있으며, 뿐만 아니라 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 에너지원으로서 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
배터리는 전극들 및 분리막(separator)을 포함할 수 있다. 분리막은 전극들 사이에 배치될 수 있다. 전극들은 적어도 하나의 양극(cathode) 및 적어도 하나의 음극(anode)을 포함할 수 있다.
배터리의 제조 공정 중에, 배터리 내부에 전극 조각, 금속 부품 등과 같은 이물이 유입되거나 잔존하는 불량이 발생할 수 있다. 금속 이물은 덴드라이트(dendrite)로 성장하게 되어 배터리의 단락(쇼트)을 야기할 수 있으며, 이로 인해 배터리의 고장이나 손상, 또는 발화 등의 문제가 발생할 수 있다. 배터리의 제조 공정 중에, 전극이 접히거나, 또는 설계된 개수 보다 적거나 많은 전극이 적층되는 등의 불량이 발생할 수 있다. 배터리의 안정성 확보 및 내구성을 향상시키기 위해, 배터리의 불량을 빠르고 정확하게 검출하는 기술이 요구되고 있다.
본 개시는 배터리의 불량을 빠르고 정확하게 검출할 수 있는 X선 검사 장치 및 X선 검사를 제공하기 위함이다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치는 복수의 전극층들 및 복수의 전극층들 사이에 배치된 분리막을 포함하는 배터리에 X선을 조사하는 X선 출력부, X선 중 배터리를 투과한 X선의 강도에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 X선 검출부, 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 신호 처리부, 및 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들 및 선택 영역에 대응되는 기준 값의 비교 결과에 기초하여, 배터리의 불량 여부를 판단하는 검사부를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 방법은 배터리에 X선을 조사하는 단계, 배터리로부터 투과된 X선에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 단계, 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 단계, 및 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들 각각을 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교하여, 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 방법은 배터리에 X선을 조사하는 단계, 배터리로부터 투과된 X선에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 단계, 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 단계, 및 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값을 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교하여, 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시에 따르면, 배터리의 불량을 빠르고 정확하게 검출하는 X선 검사 장치 및 X선 검사를 제공할 수 있다.
본 개시에 따르면, 배터리의 파괴 없이 배터리 내에 포함된 이물, 전극의 접힘, 전극 개수의 불일치 등의 다양한 불량을 빠르고 정확하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리의 단면도이다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리의 평면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 라인 스캐너의 센싱 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 X선 검출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 기준 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 8c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 기준 값을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 기준 값을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리의 불량을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 배터리의 불량을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들에 대한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들은 본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 실시 예들 이외에도 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치(100)는 X선 출력부(110), X선 검출부(120), 신호 처리부(130) 및 검사부(140)를 포함할 수 있다.
X선 출력부(110)는 X선을 발생시킬 수 있다. X선은 물체를 투과하는 성질을 갖는 전자기파일 수 있다. 예를 들어, X선은 0.01 ~ 10 나노미터의 파장을 갖는 전자기파일 수 있다.
X선 출력부(110)는 배터리(200)에 X선을 조사할 수 있다. 배터리(200)는 방전된 이후에도 충전을 통해 재사용이 가능한 2차 배터리일 수 있다. 예를 들어, 배터리(200)는 리튬 이온 배터리일 수 있다. 배터리(200)는 복수의 전극층들 및 복수의 전극층들 사이에 배치된 분리막을 포함할 수 있다. 복수의 전극층들은 적어도 하나의 음극층 및 적어도 하나의 양극층을 포함할 수 있다.
X선 출력부(110)는 특정한 방향으로 X선을 조사할 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 복수의 전극층들이 적층된 방향일 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 복수의 전극층들에 수직하는 방향일 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 복수의 전극층들을 모두 통과하는 방향일 수 있다. 이를 위해, X선 출력부(110)는 배터리(200)의 상부 또는 하부에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, X선 출력부(110)는 X선 튜브, 전압 발생기 및 전류원을 포함할 수 있다.
X선 튜브는 음극, 양극 및 진공관을 포함할 수 있다. 음극 및 양극은 진공관 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 음극 및 양극 각각은 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 레늄(Re), 구리(Cu), 코발트(Co), 철(Fe), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni) 등의 금속 또는 이들의 합금으로 구현될 수 있다. X선 튜브는 진공관 내부가 진공 상태로 밀봉된 구조를 갖는 클로즈드 타입 또는 별도의 진공 펌프가 동작할 때 진공관 내부를 진공 상태를 유지하는 구조를 갖는 오픈 타입 중 하나의 타입일 수 있다. X선 출력부가 오픈 타입일 경우, X선 출력부(110)는 진공 펌프를 더 포함할 수 있다. 진공 펌프는 진공관 내부를 진공 상태로 만들수 있다.
전류원은 음극의 필라멘트를 가열시키기 위한 전류를 인가하여 음극에서 열전자를 발생시킬 수 있다. 전압 발생기는 음극과 양극 사이에 고전압을 인가하여 열전자를 가속시킬 수 있다. 예를 들어, 고전압은 kV 단위의 전압일 수 있다. 이 경우, 가속된 열전자는 양극에 충돌하여 X선이 발생될 수 있다. 발생된 X선은 피검체로 조사될 수 있다.
X선 검출부(120)는 배터리(200)를 투과한 X선을 검출할 수 있다. 이를 위해, X선 검출부(120)는 배터리(200)를 투과한 X선의 진행 방향에 위치할 수 있다. X선 검출부(120)는 배터리(200)를 투과한 X선의 강도에 기초하여 그레이 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, X선 검출부(120)는 배터리(200)를 투과한 X선을 수신할 수 있다. X선 검출부(120)는 수신된 X선의 강도에 기초하여 그레이 값을 획득할 수 있다.
X선 검출부(120)는 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀들 각각은 배터리(200)의 단위 영역들 중 대응되는 단위 영역을 투과한 X선을 수신할 수 있다. 각 픽셀은 X선이 수신되면, X선을 변환하여 센싱 신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, X선 검출부(120)는 TDI(Time Delay Integration) 방식을 이용해 그레이 값을 획득할 수 있다. 이 경우, X선 검출부(120)는 복수의 라인 스캐너들을 포함할 수 있다. 라인 스캐너는 행 또는 열 방향에 따라 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리(200)의 단위 영역을 단방향으로 X선을 여러 번 투과시켜 획득된 센싱 신호들을 축적할 수 있다. 축적된 센싱 신호는 단위 영역에 대한 하나의 센싱 신호로 취급할 수 있다. 즉, 라인 스캐너의 개수만큼 획득된 센싱 신호들을 중첩하여 하나의 이미지로 만들게 됨으로써 보다 선명한 이미지를 획득할 수 있다. 다른 일 실시 예에서, X선 검출부(120)는 FPD(Flat Panel Detection) 방식을 이용해 그레이 값을 획득할 수 있다. 이 경우, X선 검출부(120)는 행 방향 및 열 방향에 따라 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다.
신호 처리부(130)는 X선 이미지를 획득할 수 있다. X선 이미지는 복수의 그레이 값들을 포함할 수 있다. 복수의 그레이 값들 각각은 X선 이미지 내 행과 열 방향에 따라 배열될 수 있다. 구체적으로, 신호 처리부(130)는 X선 검출부(120)로부터 그레이 값들을 수신하고, 수신된 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부(130)는 X선 검출부(120)로부터 라인 단위(또는 영역 단위)의 그레이 값들이 수신되면, 이미 수신된 그레이 값들이 배열된 라인(또는 영역)에 중첩되지 않도록 현재 수신된 그레이 값들을 다른 라인(또는 영역)에 배열할 수 있다. 신호 처리부(130)는 각각의 라인(또는 영역)에 배열된 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 생성할 수 있다. 여기서, 라인은 하나의 행 또는 하나의 열을 나타낼 수 있다. 영역은 복수의 라인들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 신호 처리부(130)는 복수 개의 X선 이미지들을 획득할 수 있으며, 획득한 X선 이미지들을 병합하여 최종 X선 이미지를 획득할 수 있다. 복수 개의 X선 이미지들을 병합함으로써 얻어진 최종 X선 이미지는 그레이 값들의 대비가 더욱 명확할 수 있다.
일 실시 예에서, 신호 처리부(130)가 획득하는 복수 개의 X선 이미지들은 X선 출력부(110)로부터 조사되는 서로 다른 출력의 X선들로부터 획득되는 것일 수 있다. 예를 들어, X선 출력부(110)의 전압 및/또는 전류를 조정함으로써 조사되는 X선의 출력을 조정할 수 있다. 서로 다른 출력의 X선들의 투과도는 각각 상이할 수 있기에, 서로 다른 출력의 X선들을 배터리(200)에 조사하는 경우, 배터리(200)의 서로 다른 깊이에 대한 이미지들을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 신호 처리부(130)는 X선 이미지에 대한 전처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부(130)는 X선 이미지를 이진화 이미지로 변환할 수 있다. 구체적으로, 신호 처리부(130)는 X선 이미지에 포함된 그레이 값들 각각을 기준 값과 비교하여, 그레이 값들 각각을 제1 값 및 제2 값 중 하나의 값을 갖는 픽셀 값들로 변환할 수 있다. 그레이 값은 그레이 값이 포함된 영역에 따라 다른 기준 값과 비교될 수 있다. 그레이 값이 대응되는 기준 값 보다 크면 해당 그레이 값은 제1 값으로 변환되고, 그레이 값이 대응되는 기준 값보다 작거나 같으면 해당 그레이 값은 제2 값으로 변환될 수 있다. 신호 처리부(130)는 픽셀 값들을 포함하는 이진화 이미지를 획득할 수 있다. 이에 따라, 이물 등의 불량을 검출할 수 있는 검출 능력이 향상될 수 있다.
검사부(140)는 배터리(200)의 불량을 검출할 수 있다. 불량은 이물 불량, 전극 접힘 불량, 전극 찢김 불량 및 전극층 개수 불량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이물 불량은 배터리(200)의 내부에 전극 조각, 금속 부품 등과 같은 이물이 유입되거나 잔존하는 것을 말한다. 전극 접힘 불량은 배터리(200) 내부에 접힌 상태를 갖는 전극층이 적어도 하나가 존재하는 것을 말한다. 전극층 개수 불량은 제조가 완성된 배터리(200)에 포함된 전극층의 개수가 설계 개수와 일치하지 않는 것을 말한다. 전극 찢김 불량은 전극의 일부가 찢어지거나 제거된 것을 말한다. 전극 찢김 불량이 발생한 부분은 국소적으로 전극층 개수가 설계 개수보다 적어진 것으로 볼 수 있다. 찢어진 전극 부분은 다른 배터리(200)의 이물로 유입될 수 있다.
검사부(140)는 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들 및 선택 영역에 대응되는 기준 값의 비교 결과에 기초하여, 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다.
실시 예에서, 검사부(140)는 X선 이미지의 관심 영역을 판별할 수 있다. 예를 들어, 관심 영역은 X선 이미지 내에서 배터리(200)에 대응되는 영역일 수 있다.
일 실시 예에서, 검사부(140)는 X선 이미지 내에 포함된 미리 설정된 패턴을 기초로 관심 영역을 판별할 수 있다. 예를 들어, 배터리(200)의 외부 윤곽에 대응되는 패턴을 기초로 관심 영역을 설정할 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 검사부(140)는 X선 이미지 내의 미리 설정된 방향으로의 그레이 값 변화를 기초로 관심 영역을 판별할 수 있다. 예를 들어, 2차원의 X선 이미지 상에서 상측에서 하측, 하측에서 상측, 좌측에서 우측, 우측에서 좌측 방향 각각으로 직선을 그릴 수 있으며, 각 방향 별로 그레이 값이 급격히 변하는 지점들을 찾음으로써 관심 영역을 설정할 수 있다.
실시 예에서, 검사부(140)는 관심 영역 내에서 선택 영역을 설정할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)의 각각의 영역마다 대응되는 기준 값이 설정될 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 배터리(200)의 전체 영역에 대응되는 기준 값이 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 기준 값은 미리 결정된 값일 수 있다. 일 실시 예에서, 기준 값은 X선 이미지의 그레이 값들을 이용하여 결정된 값일 수 있다. 즉, X선 이미지 마다 독립적인 기준 값이 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, 검사부(140)는 X선 이미지에서 순차적으로 영역을 선택할 수 있다. 예를 들어, 검사부(140)는 선택 영역이 제1 영역일 경우, 선택 영역에 포함된 그레이 값들 각각을 제1 영역에 대응되는 제1 기준 값과 비교할 수 있다. 검사부(140)는 선택 영역이 제2 영역일 경우, 선택 영역에 포함된 그레이 값들 각각을 제2 영역에 대응되는 제2 기준 값과 비교할 수 있다. 검사부(140)는 선택 영역이 제3 영역일 경우, 선택 영역에 포함된 그레이 값들 각각을 제3 영역에 대응되는 제3 기준 값과 비교할 수 있다.
일 실시 예에서, 검사부(140)는 선택 영역에 포함된 그레이 값들 중 대응되는 기준 값 보다 큰 그레이 값들을 선택할 수 있다. 검사부(140)는 선택된 그레이 값들 중 서로 인접한 위치의 그레이 값들을 하나의 객체로 추출할 수 있다. 검사부(140)는 객체의 사이즈 및 형상을 기초로 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 클 경우, 검사부(140)는 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 기준 사이즈는 2x2, 2x1, 1x2 등으로 미리 설정될 수 있다. 일 실시 예에서, 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 작거나 같을 경우, 검사부(140)는 객체를 노이즈로 판단할 수 있다. 이 경우, 검사부(140)는 배터리(200)를 불량으로 판단하지 않을 수 있다.
일 실시 예에서, 객체의 형상이 기준 형상일 경우, 검사부(140)는 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 기준 형상은 삼각형, 사각형, 원형, 링 형상 및 비정형적인 형상 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 검사부(140)는 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값이 선택 영역에 대응되는 기준 값보다 클 경우, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 실시 예에서, 검사부(140)는 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값이 선택 영역에 대응되는 기준 값의 오차 상한 값보다 클 경우, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 이는 설계 개수보다 더 많은 개수의 전극층이 적층된 것으로 전극 개수 불량을 나타낸다. 오차 상한 값은 미리 설정된 값일 수 있다.
일 실시 예에서, 검사부(140)는 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값이 선택 영역에 대응되는 기준 값보다 작으면, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 실시 예에서, 검사부(140)는 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값이 선택 영역에 대응되는 기준 값의 오차 하한 값보다 작으면, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 이는 설계 개수보다 더 적은 개수의 전극층이 적층된 것으로 전극 개수 불량을 나타낸다. 오차 하한 값은 미리 설정된 값일 수 있다.
일 실시 예에서, 기준 값은 X선 이미지의 그레이 값들을 이용하여 결정된 값일 수 있다. 즉, X선 이미지 마다 독립적인 기준 값을 적용할 수 있다.
구체적으로, 검사부(140)는 X선 이미지의 미리 설정된 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값을 기준 값으로 결정할 수 있다. 일 실시 예에서, 미리 설정된 영역은 선택 영역일 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 미리 설정된 영역은 배터리(200)에 대응되는 전체 영역일 수 있다. 검사부(140)는 선택 영역에 포함된 그레이 값들 중 대응되는 기준 값 보다 큰 그레이 값들을 선택할 수 있다. 검사부(140)는 선택된 그레이 값들 중 서로 인접한 위치의 그레이 값들을 하나의 객체로 추출할 수 있다. 검사부(140)는 객체의 사이즈 및 형상을 기초로 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다. 이와 같이, 개별 배터리에 최적화된 기준 값을 이용하여 배터리(200)의 불량을 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치(100)는 이송부(150) 및 제어부(160) 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 기준 값은 미리 설정된 값일 수 있다. 예를 들어, 기준 값은 정상인 배터리에 대응되는 그레이 값일 수 있다. 일 실시 예에서, 정상인 배터리에 대응되는 그레이 값은 정상 배터리를 미리 측정하여 획득한 값일 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 정상인 배터리에 대응되는 그레이 값은 정상 배터리에 포함되는 일부 구성에 대응되는 그레이 값들을 각각 측정한 후, 측정된 그레이 값들을 합하여 획득되는 값일 수 있다. 여기서, 정상 배터리에 포함되는 일부 구성은 적어도 하나의 양극층, 적어도 하나의 음극층, 적어도 하나의 분리막 및 적어도 하나의 외장재층일 수 있다. 예를 들어, 정상 배터리에 포함되는 적어도 하나의 양극층, 적어도 하나의 음극층, 적어도 하나의 분리막 및 적어도 하나의 외장재층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 둘 이상에 대응되는 그레이 값들을 합함으로써 정상 배터리에 대응되는 그레이 값을 획득할 수 있다.
이송부(150)는 배터리(200)를 특정한 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 수평 방향일 수 있다. 예를 들어, 특정한 방향은 X선이 조사되는 방향과 수직하는 방향일 수 있다. 일 실시 예에서, 이송부(150)는 컨베이어 및 이송 모터를 포함할 수 있다. 이송 모터는 회전력을 컨베이어에 전달할 수 있다. 컨베이어는 회전력이 전달되면, 컨베이어 상의 특정한 지점에 위치한 배터리(200)를 다른 지점으로 이동시킬 수 있다.
제어부(160)는 X선 검사 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(160)는 X선 출력부(110), X선 검출부(120), 신호 처리부(130), 검사부(140) 및 이송부(150) 중에서 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(160)는 데이터의 통신 동작 또는 데이터의 연산 처리 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 단일 프로세서 또는 복수의 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, X선 검사 장치(100)는 X선 출력부(110), X선 검출부(120), 신호 처리부(130), 검사부(140) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. 여기서, X선 검사 장치(100)는 하나의 검사 장치일 수 있으나, 이는 일 실시 예일 뿐이며 복수의 전자 장치들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 장치는 X선 출력부(110), X선 검출부(120) 및 제어부(160)를 포함하고, 제2 전자 장치는 신호 처리부(130) 및 검사부(140)를 포함할 수 있다. 제1 전자 장치 및 제2 전자 장치는 다양한 통신 규격에 따라 데이터를 송수신할 수 있다. 이 경우, 제1 전자 장치는 X선 검사 설비의 형태이고, 제2 전자 장치는 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 모바일 장치 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이와 같이, X선 검사 장치(100)는 다양한 전자 장치들의 조합으로 구현될 수 있다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리의 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 배터리(200)는 복수의 전극층들(220, 230) 및 분리막(215)을 포함할 수 있다. 복수의 전극층들(220, 230)은 적어도 하나의 음극층(220) 및 적어도 하나의 양극층(230)을 포함할 수 있다. 배터리(200)는 외장재층(210)을 더 포함할 수 있다. 외장재층(210)은 배터리(200)의 내부를 밀봉하고, 배터리(200)의 내부를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)의 타입은 파우치 타입, 각형 타입, 캔 타입 등 다양한 타입들 중 하나일 수 있다. 파우치 타입은 배터리(200) 내 적층된 전극층들(220, 230) 및 분리막(215)을 필름 등의 소재의 파우치로 감싼 형태를 나타낸다. 예를 들어, 외장재층(210)은 파우치를 포함할 수 있다. 각형 타입은 배터리(200)를 직육면체 또는 정육면체와 같이 패키징한 형태를 나타낸다. 예를 들어, 외장재층(210)은 알루미늄 등의 금속 물질로 구성된 직육면체 또는 정육면체의 형태로 구현될 수 있다. 캔 타입은 배터리(200)를 원통 등과 같이 패키징한 형태를 나타낸다. 예를 들어, 외장재층(210)은 알루미늄 등의 금속 물질로 구성된 원통으로 구현될 수 있다.
배터리(200)는 복수의 전극층들(220, 230) 및 분리막(215)이 적층되는 층 구조로 형성될 수 있다. Z축 방향을 따라 음극층(220) 및 양극층(230)은 번갈아가면서 적층될 수 있으며, 이 경우 음극층(220) 및 양극층(230) 사이에는 분리막(215)이 위치할 수 있다. 음극층(220)의 최외측에는 외장재층(210)이 위치하며, 외장재층(210)을 통해 배터리(200)의 내부가 밀봉될 수 있다.
음극층(220)은 음극 집전체 및 음극 활물질을 포함할 수 있다. 음극 활물질은 리튬 이온이 흡장 및 탈리될 수 있는 물질일 수 있다. 예를 들어, 음극 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소계 물질, 리튬 합금, 규소(Si), 및 주석(Sn) 중 어느 하나일 수 있다. 실시예에 따라, 음극 활물질은 천연 흑연 혹은 인조 흑연일 수 있으나, 특정 예시에 한정되는 것은 아니다. 음극 집전체는 예를 들어, 스테인리스 강(stainless steel), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 구리(Cu), 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 필름(film), 시트(sheet), 호일(foil) 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
양극층(230)은 양극 집전체 및 양극 활물질을 포함할 수 있다. 양극 활물질은 리튬(Li) 이온이 삽입 및 탈리될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 양극 활물질은 리튬 금속 산화물일 수 있다. 예를 들어, 양극 활물질은 리튬망간계 산화물, 리튬니켈계 산화물, 리튬코발트계 산화물, 리튬니켈망간계 산화물, 리튬니켈코발트망간계 산화물, 리튬니켈코발트알루미늄계 산화물, 리튬인산철계화합물, 리튬인산망간계 화합물, 리튬인산코발트계 화합물, 및 리튬인산바나듐계 화합물 중 하나일 수 있으나, 특정한 예시에 반드시 한정되는 것은 아니다. 양극 집전체는 예를 들어, 스테인리스 강(stainless steel), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 구리(Cu), 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 필름(film), 시트(sheet), 호일(foil) 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
일 실시 예에서, 음극층(220) 및 양극층(230) 각각은 바인더 및 도전재를 더 포함할 수 있다. 바인더는 집전체와 활물질층 간 결합을 매개하여, 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다. 도전재는 전기 전도성을 향상시킬 수 있다. 도전재는 금속 계열 물질을 포함할 수 있다.
분리막(215)은 음극층(220) 및 양극층(230) 간 전기적 접촉을 방지할 수 있다. 분리막(215)은 리튬 이온 등의 이온이 통과할 수 있도록 내부에 구멍이 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 분리막(215)은 다공성 고분자 필름 또는 다공성 부직포를 포함할 수 있다. 여기서, 다공성 고분자 필름은 에틸렌(ethylene) 중합체, 프로필렌(propylene) 중합체, 에틸렌/부텐(ethylene/butene) 공중합체, 에틸렌/헥센(ethylene/hexene) 공중합체, 및 에틸렌/메타크릴레이트(ethylene/methacrylate) 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자를 포함한 단일층 혹은 다중층으로 구성될 수 있다. 다공성 부직포는 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 섬유, 세라믹(ceramic)을 포함한 고내열성 분리막(CCS; Ceramic Coated Separator) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)는 전해질을 더 포함할 수 있다. 전해질은 리튬 이온 등의 이온의 이동을 돕는 매개체로 기능하는 물질을 나타낼 수 있다.
한편, 음극층(220), 양극층(230) 및 분리막(215) 각각의 개수는 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, X선 출력부(110)는 복수의 전극층들(220, 230)이 적층된 방향으로 X선을 조사할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극층들(220, 230)이 적층된 방향은 Z축 방향일 수 있다.
구체적으로, X선 출력부(110) 및 X선 검출부(120)는 서로 마주보도록 위치할 수 있고, X선 출력부(110) 및 X선 검출부(120)의 사이에 배터리(200)가 위치할 수 있다. 여기서, 배터리(200)는 Z축 방향으로 적층된 복수의 전극층들(220, 230)을 포함할 수 있다. 이 경우, X선 출력부(110)는 오차 범위 내에서 Z축 방향으로 X선을 조사할 수 있다.
예를 들어, X선 출력부(110)는 배터리(200)의 상단에 위치하고, X선 검출부(120)는 배터리(200)의 하단에 위치할 수 있다. 다른 예를 들어, X선 출력부(110)는 배터리(200)의 하단에 위치하고, X선 검출부(120)는 배터리(200)의 상단에 위치할 수 있다. X선 출력부(110) 및 X선 검출부(120) 각각은 배터리(200)에 접촉하거나 또는 접촉하지 않도록 위치할 수 있다.
그리고, X선 검출부(120)는 배터리(200)를 투과한 X선을 수신할 수 있다. X선 검출부(120)는 배터리(200)를 투과한 X선의 강도에 기초하여 그레이 값을 획득할 수 있다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리의 평면도이다.
도 2b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 배터리(200)는 복수의 영역들(210H~230H)을 포함할 수 있다. 복수의 영역들(210H~230H)은 Z축에 수직하는 XY 평면 상의 영역일 수 있다. 복수의 영역들(210H~230H)은 제1 배터리 영역(210H), 제2 배터리 영역(220H), 및 제3 배터리 영역(230H)을 포함할 수 있다.
제1 배터리 영역(210H)은 분리막(215)이 적층되는 영역 중에서, 제2 배터리 영역(220H) 및 제3 배터리 영역(230H)을 제외한 영역일 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 영역(210H)은 XY 평면 상에서 분리막(215)의 경계와 음극층(220)의 경계 사이의 영역일 수 있다.
제2 배터리 영역(220H)은 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층되는 영역 중에서, 제3 배터리 영역(230H)을 제외한 영역일 수 있다. 예를 들어, 제2 배터리 영역(220H)은 XY 평면 상에서 음극층(220)의 경계와 양극층(230)의 경계 사이의 영역일 수 있다.
제3 배터리 영역(230H)은 양극층(230), 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 제3 배터리 영역(230H)은 XY 평면 상에서 양극층(230)의 경계 내부의 영역일 수 있다.
일 실시 예에서, 음극층(220)의 사이즈는 양극층(230)의 사이즈보다 더 클 수 있다. 일 실시 예에서, 분리막(215)의 사이즈는 음극층(220)의 사이즈 보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 사이즈는 X축 방향의 길이 및 Y축 방향의 길이를 나타낼 수 있다. 다른 예를 들어, 사이즈는 XY 평면 상의 면적일 수 있다.
일 실시 예에서, X선 검출부(120)는 TDI 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, X선 출력부(110) 및 X선 검출부(120)의 위치가 고정된 상태에서 배터리(200)가 X축 방향으로 이동될 수 있다. 이 경우, 배터리(200)가 이동되는 동안, X선 출력부(110)가 배터리(200)로 X선을 조사하고, X선 검출부(120)는 배터리(200)를 투과한 X선을 검출할 수 있다. 다른 예를 들어, 배터리(200)의 위치가 고정된 상태에서 X선 출력부(110) 및 X선 검출부(120)이 X축 방향으로 이동될 수 있다. 이 경우, X선 출력부(110) 및 X선 검출부(120)이 이동되는 동안, X선 출력부(110)가 배터리(200)로 X선을 조사하고, X선 검출부(120)는 배터리(200)를 투과한 X선을 검출할 수 있다. 구체적인 내용은 도 3, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, X선 검출부(120)는 복수의 라인 스캐너들(120-1~120-3)을 포함할 수 있다.
복수의 라인 스캐너들(120-1~120-3) 각각은 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 라인 스캐너(120-1~120-3)는 Y축 방향에 따라 라인 형태로 배열된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 라인 스캐너(120-1~120-3)는 1 x n으로 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 여기서 n은 자연수이다.
픽셀(121)은 배터리(200)의 단위 영역을 투과한 투과 X선을 검출하여, 투과 X선에 대한 센싱 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센싱 신호는 전하, 전류 또는 전압일 수 있다. 센싱 신호의 레벨은 투과 X선의 강도를 나타낼 수 있다. 픽셀(121)은 배터리(200)의 단위 영역에 대응될 수 있다.
일 실시 예에서, 센싱 신호의 레벨은 X선의 강도에 반비례할 수 있다. 예를 들어, X선의 강도가 더 낮을수록 더 큰 레벨의 센싱 신호가 획득될 수 있다. 다른 실시 예에서, 센싱 신호의 레벨은 X선의 강도에 비례할 수 있다.
일 실시 예에서, 픽셀(121)은 X선을 전기적 신호로 직접 변환하는 광도전체(Photo-conductor)를 포함할 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 픽셀(121)은 X선을 가시광선으로 변환하는 섬광체(Scintillator) 및 가시광선을 전기적 신호로 변환하는 포토다이오드(Photo-diode)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, X선 검출부(120)는 픽셀 연산부를 포함할 수 있다. 픽셀 연산부는 센싱 신호를 수신하여, 센싱 신호의 레벨에 대응되는 그레이 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 연산부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 라인 스캐너들(120-1~120-3)은 X축 방향에 따라 배열될 수 있다. 복수의 라인 스캐너들(120-1~120-3)은 제1 라인 스캐너(120-1), 제2 라인 스캐너(120-2), 제3 라인 스캐너(130-3)를 포함할 수 있다. 배터리(200)가 X축 방향으로 이동할 경우, 제1 라인 스캐너(120-1)의 픽셀은 획득한 센싱 신호를 제2 라인 스캐너(120-2)의 대응되는 픽셀로 전달하고, 제2 라인 스캐너(120-1)의 픽셀은 획득한 센싱 신호를 제3 라인 스캐너(120-3)의 대응되는 픽셀로 전달하고, 제3 라인 스캐너(120-3)의 픽셀은 최종 센싱 신호를 픽셀 연산부로 전달할 수 있다. 구체적인 내용은 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명하도록 한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 라인 스캐너의 센싱 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a 내지 도 4c는 배터리(200)의 일부분과 복수의 라인 스캐너들(120-1~120-3)을 XZ 평면 상에 간략히 나타낸 것이며, 이들은 Y축 상의 같은 위치에 있는 것으로 가정하도록 한다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 복수의 라인 스캐너들(120-1~120-3)은 x축 방향에 따라 배열될 수 있다. 배터리(200)의 단위 영역들(A~C)은 이송부(150)에 의해 x축 방향으로 이동될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 제1 시간에, 배터리(200)의 제1 단위 영역(A)이 제1 라인 스캐너(120-1)의 픽셀 상단에 위치할 수 있다. 이 경우, 제1 라인 스캐너(120-1)의 픽셀은 배터리(200)의 제1 단위 영역(A)을 투과한 투과 X선을 수신하고, 투과 X선에 대한 제1 센싱 신호(a1)를 획득할 수 있다. 그리고, 제1 라인 스캐너(120-1)의 픽셀은 제1 센싱 신호(a1)를 제2 라인 스캐너(120-2)의 픽셀로 전달하고 리셋할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제1 시간 이후의 제2 시간에, 배터리(200)가 x축 방향으로 이동하여 배터리(200)의 제1 단위 영역(A)이 제2 라인 스캐너(120-2)의 픽셀 상단에 위치할 수 있다. 이 경우, 제2 라인 스캐너(120-2)의 픽셀은 제1 라인 스캐너(120-1)로부터 수신된 제1 센싱 신호(a1) 및 배터리(200)의 제1 단위 영역(A)을 투과한 투과 X선에 대한 센싱 신호(a2)를 합친 제2 센싱 신호(a1+a2)를 획득할 수 있다. 그리고, 제2 라인 스캐너(120-2)의 픽셀은 제2 센싱 신호(a1+a2)를 제3 라인 스캐너(120-3)의 픽셀로 전달하고 리셋할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제2 시간 이후의 제3 시간에, 배터리(200)가 x축 방향으로 이동하여 배터리(200)의 제1 단위 영역(A)이 제3 라인 스캐너(120-3)의 픽셀 상단에 위치할 수 있다. 이 경우, 제3 라인 스캐너(120-3)의 픽셀은 제2 라인 스캐너(120-2)로부터 수신된 제2 센싱 신호(a1+a2) 및 배터리(200)의 제1 단위 영역(A)을 투과한 투과 X선에 대한 센싱 신호(a3)를 합친 제3 센싱 신호(a1+a2+a3)를 최종 센싱 신호로서 획득할 수 있다. 즉, 최종 센싱 신호는 제1 라인 스캐너(120-1), 제2 라인 스캐너(120-2), 제3 라인 스캐너(130-3) 각각에 의해 획득된 센싱 신호들(a1, a2, a3)이 축적된(또는 중첩된) 신호일 수 있다. 그리고, 제3 라인 스캐너(120-3)의 픽셀은 최종 센싱 신호를 픽셀 연산부에 전달하고, 리셋할 수 있다.
픽셀 연산부는 제1 단위 영역(A)에 대한 센싱 신호들이 축적된 최종 센싱 신호의 레벨에 대응되는 값을 복수의 그레이 값들 중 제1 단위 영역(A)에 대응되는 그레이 값으로 처리할 수 있다.
예를 들어, 픽셀 연산부는 제3 라인 스캐너(120-3)의 픽셀로부터 제1 단위 영역(A)에 대한 최종 센싱 신호를 수신할 수 있다. 픽셀 연산부는 최종 센싱 신호를 디지털 신호로 변환한 값을 제1 단위 영역(A)에 대응되는 그레이 값으로 처리할 수 있다.
이와 같은 방식으로 X선 검출부(120)는 각각의 단위 영역(A, B, C)에 대응되는 그레이 값을 획득할 수 있다.
이 경우, 신호 처리부(130)는 X선 검출부(120)로부터 단위 영역(A, B, C)에 대응되는 그레이 값들을 수신하고, 수신된 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득할 수 있다. 본 개시에 따른 X선 이미지는 다중 촬영된 여러 장의 이미지를 머지(merge)한 효과가 있으며, 이에 따라 영역별 명암 차이가 최대화되어 이물을 검출하는 검출 능력이 향상될 수 있다.
이상과 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치(100)는 단방향으로 X선을 조사하여, 회전하면서 다방향으로 X선을 조사하는 방식에 비해 더 신속하고, TDI 방식을 이용하여 명암 차이가 최대화된 X선 이미지를 획득할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치(100)는 정확하게 이물을 검출할 수 있으며, 저밀도의 금속 이물을 검출할 수 있다.
한편, 상술한 라인 스캐너(120-1~120-3)의 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 한편, 상술한 라인 스캐너(120-1~120-3)는 1 x n으로 배열된 픽셀들을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하고 m x n으로 배열된 픽셀들을 포함하는 등 다양하게 변형될 수 있다. 여기서, m 및 n은 자연수이다. 이 경우, 이송부(150)는 배터리(200)를 x축 방향으로 단위 시간 당 m개에 대응되는 거리만큼 이동될 수 있다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 X선 검출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, X선 검출부(120)는 평판형 디텍터(Flat Panel Detector)를 포함할 수 있다. 평판형 디텍터는 복수 개의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어 픽셀 어레이는 m x n으로 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다.
픽셀들은 각각 배터리(200)의 단위 영역을 투과한 투과 X선을 검출하여, 투과 X선에 대한 센싱 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센싱 신호는 전하, 전류 또는 전압일 수 있다. 센싱 신호의 레벨은 투과 X선의 강도를 나타낼 수 있다. 픽셀들은 배터리(200)의 단위 영역에 대응될 수 있다.
일 실시 예에서, 센싱 신호의 레벨은 X선의 강도에 반비례할 수 있다. 예를 들어, X선의 강도가 더 낮을수록 더 큰 레벨의 센싱 신호가 획득될 수 있다. 다른 실시 예에서, 센싱 신호의 레벨은 X선의 강도에 비례할 수 있다.
일 실시 예에서, 픽셀들은 X선을 전기적 신호로 직접 변환하는 광도전체(Photo-conductor)를 포함할 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 픽셀들은 X선을 가시광선으로 변환하는 섬광체(Scintillator) 및 가시광선을 전기적 신호로 변환하는 포토다이오드(Photo-diode)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, X선 검출부(120)는 픽셀 연산부를 포함할 수 있다. 픽셀 연산부는 센싱 신호를 수신하여, 센싱 신호의 레벨에 대응되는 그레이 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 연산부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 평판형 디텍터의 제1 길이(L1)는 배터리(200)의 탭 돌출 방향으로의 길이(Lcell)보다 짧을 수 있다.
이에 따라, 배터리(200)를 이송부를 이용하여 일 방향으로 이동시키면서 배터리(200)에 대한 이미지를 복수 회 획득하여야 배터리(200) 전체에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 배터리(200)를 이동시키면서 획득한 복수의 이미지들을 병합함으로써 배터리(200)에 대한 X선 이미지를 획득할 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 도 5c와 같이 평판형 디텍터의 제1 길이(L1)는 배터리(200)의 탭 돌출 방향으로의 길이(Lcell)보다 길 수 있다. 또한, 평판형 디텍터의 제1 길이(L1)는 평판형 디텍터의 제2 길이(L2)보다 길 수 있다.
예를 들어, 도 5c에 도시된 바와 같이, 평판형 디텍터의 제1 길이(L1) 및 제2 길이(L2)를 배터리(200)의 형상에 맞게 최적화할 수 있으며, 이에 따라 X선 촬영 영역이 증가함으로써 배터리(200)의 이동 없이도 배터리(200) 전체에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 배터리(200) 전체에 대한 X선 이미지 획득에 필요한 측정 횟수 및 측정 시간을 줄일 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 X선 이미지(500)는 복수의 그레이 값들을 포함할 수 있다. X선 이미지(500)는 신호 처리부(130)에 의해 생성될 수 있다. 그레이 값(51)은 행과 열 방향에 따라 배열될 수 있다. 열 방향은 x축 방향이고, 행 방향은 y축 방향일 수 있다. 일 실시 예에서, 하나의 열 라인(50)에 포함된 그레이 값(51)의 개수는 하나의 라인 스캐너에 포함된 픽셀의 개수와 같을 수 있다. 또는, 다른 일 실시 예에서, X선 이미지(500)에 포함된 그레이 값들은 평판형 디텍터에 포함된 픽셀들에 각각 대응될 수 있다.
X선 이미지(500)는 복수의 영역들(510~530)을 포함할 수 있다. 복수의 영역들(510~530)은 제1 영역(510), 제2 영역(520) 및 제3 영역(530)을 포함할 수 있다. 각 영역(510~530)은 복수의 그레이 값들을 포함할 수 있다. 즉, 각 영역(510~530)은 서로 다른 위치에 있는 그레이 값들의 집합일 수 있다.
제1 영역(510)은 배터리(200)에서 분리막(215)이 적층된 영역 중 제3 배터리 영역(230H)과 제2 배터리 영역(220H)을 제외한 나머지 제1 배터리 영역(210H)을 나타낼 수 있다. 즉, 제1 영역(510)은 제1 배터리 영역(210H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다.
제2 영역(520)은 배터리(200)에서 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 영역 중 제3 배터리 영역(230H)을 제외한 나머지 제2 배터리 영역(220H)을 나타낼 수 있다. 즉, 제2 영역(520)은 제2 배터리 영역(220H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다.
제3 영역(530)은 배터리(200)에서 양극층(230), 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 제3 배터리 영역(230H)을 나타낼 수 있다. 즉, 제3 영역(530)은 제3 배터리 영역(230H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 기준 값을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 검사부(140)는 X선 이미지(600)에서 선택 영역에 포함된 그레이 값들을 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교할 수 있다.
X선 이미지(600)는 복수의 영역들(610~630)을 포함할 수 있다. 복수의 영역들(610~630)은 제1 영역(610) 내지 제3 영역(630)을 포함할 수 있다.
제1 영역(610)은 제1 배터리 영역(210H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다. 제2 영역(620)은 제2 배터리 영역(220H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다. 제3 영역(630)은 제3 배터리 영역(230H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 검사부(140)는 제1 영역(610)에 포함된 그레이 값들 각각을 제1 영역(610)에 대응되는 제1 기준 값(Ref1)과 비교할 수 있다. 검사부(140)는 제1 영역(610)에 포함된 그레이 값들 중 대응되는 제1 기준 값(Ref1) 보다 큰 그레이 값들을 선택할 수 있다. 검사부(140)는 선택된 그레이 값들 중 서로 인접한 위치의 그레이 값들을 하나의 객체로 추출할 수 있다. 검사부(140)는 객체의 사이즈 및 형상을 기초로 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 검사부(140)는 제2 영역(620)에 포함된 그레이 값들 각각을 제2 영역(620)에 대응되는 제2 기준 값(Ref2)과 비교할 수 있다. 검사부(140)는 제2 영역(620)에 포함된 그레이 값들 중 대응되는 제2 기준 값(Ref2) 보다 큰 그레이 값들을 선택할 수 있다. 검사부(140)는 선택된 그레이 값들 중 서로 인접한 위치의 그레이 값들을 하나의 객체로 추출할 수 있다. 검사부(140)는 객체의 사이즈 및 형상을 기초로 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 검사부(140)는 제3 영역(630)에 포함된 그레이 값들 각각을 제3 영역(630)에 대응되는 제3 기준 값(Ref3)과 비교할 수 있다. 검사부(140)는 제3 영역(630)에 포함된 그레이 값들 중 대응되는 제3 기준 값(Ref3) 보다 큰 그레이 값들을 선택할 수 있다. 검사부(140)는 선택된 그레이 값들 중 서로 인접한 위치의 그레이 값들을 하나의 객체로 추출할 수 있다. 검사부(140)는 객체의 사이즈 및 형상을 기초로 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 검사부(140)는 선택 영역에 포함된 그레이 값들 중 대응되는 기준 값 보다 큰 그레이 값들을 선택할 수 있다. 검사부(140)는 선택된 그레이 값들 중 서로 인접한 위치의 그레이 값들을 하나의 객체로 추출할 수 있다. 검사부(140)는 객체의 사이즈 및 형상을 기초로 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 클 경우, 검사부(140)는 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 기준 사이즈는 2x2, 2x1, 1x2 등으로 미리 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 작거나 같을 경우, 검사부(140)는 객체를 노이즈로 판단할 수 있다. 이 경우, 검사부(140)는 배터리(200)를 불량으로 판단하지 않을 수 있다.
일 실시 예에서, 객체의 형상이 기준 형상일 경우, 검사부(140)는 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 형상은 대응되는 기준 값보다 큰 그레이 값들을 연결한 것일 수 있다. 기준 형상은 삼각형, 사각형, 원형, 링 형상 및 비정형적인 형상 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, X선 검사 장치(100)는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 데이터를 저장하는 구성이다. 예를 들어, 메모리는 비휘발성 메모리로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고 휘발성 메모리로 변형되어 실시될 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리는 복수의 기준 값들(Ref1~Ref3)을 저장할 수 있다. 복수의 기준 값들(Ref1~Ref3)은 복수의 영역들(610~630)에 각각 대응될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 기준 값과 영역의 대응관계를 나타내는 테이블 정보(650)를 저장할 수 있다.
검사부(140)는 복수의 영역들(610~630) 중 하나의 영역을 선택 영역으로 결정할 수 있다. 검사부(140)는 메모리에 저장된 복수의 기준 값들(Ref1~Ref3) 중에서 선택 영역에 대응되는 기준 값을 선택 영역에 포함된 그레이 값과 비교할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 복수의 기준 값들(Ref1~Ref3) 각각은 각 영역(610~630)에 포함된 물질의 종류, 개수, 밀도 중에서 적어도 하나에 기초하여 미리 결정된 값일 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 기준 값(Ref1)은 분리막(215)의 개수에 기초하여 미리 결정된 값일 수 있다. 제2 기준 값(Ref2)은 분리막(215)의 개수 및 음극층(220)의 개수에 기초하여 미리 결정된 값일 수 있다. 제3 기준 값(Ref3)은 분리막(215)의 개수, 음극층(220) 및 양극층(230)의 개수에 기초하여 미리 결정된 값일 수 있다.
도 8a 내지 8c은 본 개시의 일 실시 예에 따른 기준 값을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8a를 참조하면, 제1 기준 값(Ref1)은 제1 그레이 값(Gm1)과 같은 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 그레이 값(Gm1)은 분리막(215)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 것일 수 있다.
예를 들어, X선 출력부(110)는 분리막(215)을 향해 X선을 조사할 수 있다. 여기서, 분리막(215)의 개수는 배터리(200)에 포함된 것과 같은 개수일 수 있다. 이 경우, X선 검출부(120)는 분리막(215)을 투과한 X선을 검출하여 그레이 값들을 획득할 수 있다. 신호 처리부(130)는 그레이 값들을 포함하는 제1 X선 이미지(700-1)를 획득할 수 있다. 신호 처리부(130)는 제1 X선 이미지(700-1)에서 분리막(215)에 대응되는 영역(710)에 포함된 그레이 값들의 평균 값을 제1 그레이 값(Gm1)으로 획득할 수 있다.
한편, 상술한 설명에서는 분리막(215)만을 예로 들었으나, 제1 그레이 값(Gm1)은 분리막(215) 및 외장재층(210)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 것일 수 있다.
도 7 및 도 8b를 참조하면, 제2 기준 값(Ref2)은 제1 그레이 값(Gm1) 및 제2 그레이 값(Gm2)을 합한 값일 수 있다. 제2 그레이 값(Gm2)은 음극층(220)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 것일 수 있다.
예를 들어, X선 출력부(110)는 적어도 하나의 음극층(220)을 향해 X선을 조사할 수 있다. 여기서, 음극층(220)의 개수는 배터리(200)에 포함된 것과 같은 개수일 수 있다. 이 경우, X선 검출부(120)는 음극층(220)을 투과한 X선을 검출하여 그레이 값들을 획득할 수 있다. 신호 처리부(130)는 그레이 값들을 포함하는 제2 X선 이미지(700-2)를 획득할 수 있다. 신호 처리부(130)는 제2 X선 이미지(700-2)에서 음극층(220)에 대응되는 영역(720)에 포함된 그레이 값들의 평균 값을 제2 그레이 값(Gm2)으로 획득할 수 있다.
도 7 및 도 8c를 참조하면, 일 실시 예에서, 제3 기준 값(Ref3)은 제1 그레이 값(Gm1), 제2 그레이 값(Gm2) 및 제3 그레이 값(Gm3)을 합한 값일 수 있다. 제3 그레이 값(Gm3)은 양극층(230)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 것일 수 있다.
예를 들어, X선 출력부(110)는 적어도 하나의 양극층(230)을 향해 X선을 조사할 수 있다. 여기서, 양극층(230)의 개수는 배터리(200)에 포함된 것과 같은 개수일 수 있다. 이 경우, X선 검출부(120)는 양극층(230)을 투과한 X선을 검출하여 그레이 값들을 획득할 수 있다. 신호 처리부(130)는 그레이 값들을 포함하는 제3 X선 이미지(700-3)를 획득할 수 있다. 신호 처리부(130)는 제3 X선 이미지(700-3)에서 양극층(230)에 대응되는 영역(730)에 포함된 그레이 값들의 평균 값을 제3 그레이 값(Gm3)으로 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 기준 값(Ref1)은 제2 기준 값(Ref2) 보다 작은 값일 수 있다. 제2 기준 값(Ref2)은 제3 기준 값(Ref3) 보다 작은 값일 수 있다. 즉, 같은 그레이 값이라도 영역에 따라 다른 기준 값이 적용되므로, 이물로 검출되거나 이물로 검출되지 않을 수 있다.
도 9는 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 기준 값을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b 및 도 9를 참조하면, 제1 기준 값(Ref1), 제2 기준 값(Ref2) 및 제3 기준 값(Ref3)은 정상 배터리(200')에 대해 X선을 조사함으로써 획득한 그레이 값으로 계산될 수 있다. 정상 배터리(200')는 예를 들어, 미리 설정된 개수의 양극층(230), 음극층(220), 분리막(215) 및 외장재층(210)을 포함하는 배터리일 수 있다. 미리 설정된 개수는 정상으로 판별되는 양극층(230), 음극층(220), 분리막(215) 및 외장재층(210)의 개수를 의미할 수 있다.
이에 따라, 정상 배터리(200)'에 대응되는 X선 이미지(600')를 획득할 수 있다. X선 이미지(600')는 복수의 영역들(610'~630')을 포함할 수 있다. 복수의 영역들(610'~630')은 제1 영역(610') 내지 제3 영역(630')을 포함할 수 있다.
제1 영역(610')은 정상 배터리(200)'의 제1 배터리 영역(210H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다. 정상 배터리(200)'의 제1 배터리 영역(210H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 기초로 제1 기준 값(Ref1)이 설정될 수 있다. 예를 들어, 정상 배터리(200)'의 제1 배터리 영역(210H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들의 평균 값(Gm1')이 제1 기준 값(Ref1)으로 설정될 수 있다.
제2 영역(620')은 정상 배터리(200)'의 제2 배터리 영역(220H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다. 정상 배터리(200)'의 제2 배터리 영역(220H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 기초로 제2 기준 값(Ref2)이 설정될 수 있다. 예를 들어, 정상 배터리(200)'의 제2 배터리 영역(220H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들의 평균 값(Gm2')이 제2 기준 값(Ref2)으로 설정될 수 있다.
제3 영역(630')은 정상 배터리(200)'의 제3 배터리 영역(230H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 포함할 수 있다. 정상 배터리(200)'의 제3 배터리 영역(230H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들을 기초로 제3 기준 값(Ref3)이 설정될 수 있다. 예를 들어, 정상 배터리(200)'의 제3 배터리 영역(230H)을 투과한 X선을 검출하여 획득된 그레이 값들의 평균 값(Gm3')이 제3 기준 값(Ref3)으로 설정될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, X선 검사 장치(100)는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 데이터를 저장하는 구성이다. 예를 들어, 메모리는 비휘발성 메모리로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고 휘발성 메모리로 변형되어 실시될 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리는 복수의 기준 값들(Ref1~Ref3)을 저장할 수 있다. 복수의 기준 값들(Ref1~Ref3)은 복수의 영역들(610'~630')에 각각 대응될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 기준 값과 영역의 대응관계를 나타내는 테이블 정보(650')를 저장할 수 있다.
검사 대상 배터리(200)에 대하여 X선을 조사함으로써 획득한 그레이 값을 상술한 바와 같이 설정된 제1 기준 값(Ref1), 제2 기준 값(Ref2) 및 제3 기준 값(Ref3)과 비교함으로써 검사부(140)는 검사 대상 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 양극층(230), 음극층(220), 분리막(215) 및/또는 외장재층(210)의 적층 개수 불량을 판단할 수 있다.
도 10는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리의 불량을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 제1 배터리(810)는 이물 불량이 발생한 경우이고, 제2 배터리(840)는 전극 접힘 불량이 발생한 경우를 나타낸다.
일 실시 예에서, 제1 배터리(810)는 내부에 이물(811)이 존재할 수 있다. X선 검사 장치(100)는 제1 배터리(810)에 X선을 조사할 수 있다. X선 검사 장치(100)는 제1 배터리(810)를 투과한 X선을 검출하여, 제1 X선 이미지(820)를 획득할 수 있다. 제1 X선 이미지(820)는 복수의 그레이 값들을 포함할 수 있다. 그레이 값은 제1 배터리(810)을 투과한 X선의 강도를 나타낼 수 있다. 이물(811)이 존재하는 영역을 투과한 X선의 강도는 주변 영역을 투과한 X선의 강도보다 낮을 수 있다. 이 경우, 이물(811)에 대응되는 제1 X선 이미지(820)의 영역(821)에 포함된 그레이 값들은 주변 영역에 포함된 그레이 값들에 비해 더 큰 값을 가질 수 있다.
X선 검사 장치(100)는 제1 X선 이미지(820)의 그레이 값을 대응되는 기준 값과 비교하여, 제1 이진화 이미지(830)를 획득할 수 있다. 제1 이진화 이미지(830)는 복수의 픽셀 값들을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀 값들 각각은 제1 값 및 제2 값 중 하나의 값을 가질 수 있다. 각 픽셀 값은 각 그레이 값을 대응되는 기준 값과 비교한 결과로, 각 그레이 값이 제1 값 및 제2 값 중 하나의 값으로 변환된 것일 수 있다. 예를 들어, 그레이 값이 대응되는 기준 값보다 크면 해당 그레이 값은 제1 값의 픽셀 값으로 변환되고, 그레이 값이 대응되는 기준 값보다 작거나 같으면 해당 그레이 값은 제2 값의 픽셀 값으로 변환될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 값은 0의 값이고, 제2 값은 255의 값일 수 있다. 픽셀 값은 낮을수록 어두운 것을 나타낼 수 있다.
여기서, 이물(811)에 대응되는 영역(821)의 그레이 값들은 기준 값보다 큰 것일 수 있다. 이 경우, 해당 그레이 값들은 제1 값의 픽셀 값들로 변환될 수 있다. X선 검사 장치(100)는 제1 이진화 이미지(830)에 포함된 제1 값의 픽셀 값들 중에서 인접한 픽셀 값들을 하나의 객체(831)로 식별할 수 있다.
X선 검사 장치(100)는 객체(831)의 사이즈가 기준 사이즈 보다 큰 경우에 배터리(200)에 이물 불량이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 배터리(200)는 불량으로 분류되어 제거될 수 있다. X선 검사 장치(100)는 객체(831)의 사이즈가 기준 사이즈 보다 작거나 같은 경우에, 다른 불량이 존재하지 않으면 배터리(200)를 정상으로 판단할 수 있다. 이 경우, 배터리(200)는 정상으로 분류될 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 배터리(840)는 접힌 상태의 전극층(831)이 존재할 수 있다. X선 검사 장치(100)는 제2 배터리(840)에 X선을 조사할 수 있다. X선 검사 장치(100)는 제2 배터리(840)를 투과한 X선을 검출하여, 제2 X선 이미지(850)를 획득할 수 있다. 접힌 상태의 전극층(831)이 존재하는 영역을 투과한 X선의 강도는 주변 영역을 투과한 X선의 강도보다 낮을 수 있다. 이 경우, 접힌 상태의 전극층(831)에 대응되는 제2 X선 이미지(850)의 영역(851)에 포함된 그레이 값들은 주변 영역에 포함된 그레이 값들에 비해 더 큰 값을 가질 수 있다.
X선 검사 장치(100)는 제2 X선 이미지(850)의 그레이 값을 대응되는 기준 값과 비교하여, 제2 이진화 이미지(860)를 획득할 수 있다. 제2 이진화 이미지(860)는 복수의 픽셀 값들을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀 값들 각각은 제1 값 및 제2 값 중 하나의 값을 가질 수 있다.
여기서, 접힌 상태의 전극층(831)에 대응되는 영역(851)의 그레이 값들은 기준 값보다 큰 것일 수 있다. 이 경우, 해당 그레이 값들은 제1 값의 픽셀 값들로 변환될 수 있다. X선 검사 장치(100)는 제2 이진화 이미지(860)에 포함된 제1 값의 픽셀 값들 중에서 인접한 픽셀 값들을 하나의 객체(861)로 식별할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, X선 검사 장치(100)는 객체(861)의 형상이 기준 형상이면, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 기준 형상은 삼각형, 사각형, 원형, 링 형상 및 비정형적인 형상 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
일 실시 예에서, X선 검사 장치(100)는 객체(861)의 형상이 기준 형상이고, 객체(861)의 사이즈가 기준 사이즈 이상이면, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, X선 검사 장치(100)는 디스플레이, 스피커 및 통신부 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, X선 검사 장치(100)는 배터리(200)가 불량으로 판단되면, 배터리(200)가 불량인 것을 알리는 정보를 디스플레이로 표시할 수 있다. 예를 들어, X선 검사 장치(100)는 배터리(200)가 불량으로 판단되면, 배터리(200)가 불량인 것을 알리는 정보를 스피커로 출력할 수 있다. 예를 들어, X선 검사 장치(100)는 배터리(200)가 불량으로 판단되면, 배터리(200)가 불량인 것을 알리는 정보를 통신부를 통해 다른 전자 장치로 전송할 수 있다.
도 11은 본 개시의 다른 일 실시 예에 따른 배터리의 불량을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 다른 일 실시 예에 따른 제1 배터리(870)는 양극층 및 음극층의 적층 개수가 정상인 경우를 나타내는 것이고, 제2 배터리(880)는 양극층 및 음극층의 적층 개수가 불량인 경우를 나타내는 것이다.
일 실시 예에서, X선 검사 장치(100)는 제1 배터리(870)에 X선을 조사할 수 있다. X선 검사 장치(100)는 제1 배터리(870)를 투과한 X선을 검출하여, 제1 X선 이미지(875)를 획득할 수 있다. 제1 X선 이미지(875)는 복수의 그레이 값들을 포함할 수 있다. 그레이 값은 제1 배터리(870)을 투과한 X선의 강도를 나타낼 수 있다. 제1 X선 이미지(875) 내의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값은 기준 값으로부터 미리 설정된 범위 이내의 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 X선 이미지(875) 내의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값은 기준 값의 오차 상한보다는 작고 기준 값의 오차 하한보다는 큰 값일 수 있다. 이에 따라, 제1 배터리(870)는 양극층 및 음극층의 적층 개수는 정상인 것으로 판별될 수 있다.
일 실시 예에서, X선 검사 장치(100)는 제2 배터리(880)에 X선을 조사할 수 있다. X선 검사 장치(100)는 제2 배터리(880)를 투과한 X선을 검출하여, 제2 X선 이미지(885)를 획득할 수 있다. 제2 X선 이미지(885)는 복수의 그레이 값들을 포함할 수 있다. 그레이 값은 제2 배터리(880)을 투과한 X선의 강도를 나타낼 수 있다. 제2 X선 이미지(885) 내의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값은 기준 값으로부터 미리 설정된 범위를 벗어나는 값일 수 있다. 예를 들어, 제2 X선 이미지(885) 내의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값은 기준 값의 오차 상한보다 크거나 기준 값의 오차 하한보다 작은 값일 수 있다. 이에 따라, 제2 배터리(880)는 양극층 및/또는 음극층의 적층 개수는 불량인 것으로 판별될 수 있다.
예를 들어, 제2 X선 이미지(885) 내의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값이 기준 값의 오차 상한보다 큰 경우, 양극층 및/또는 음극층의 적층 개수는 정상 개수보다 많을 수 있다. 제2 X선 이미지(885) 내의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값이 기준 값의 오차 하한보다 작은 경우, 양극층 및/또는 음극층의 적층 개수는 정상 개수보다 적을 수 있다.
도 11에서의 불량 여부 판단 시 양극층 및 음극층의 적층 개수를 기초로 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 분리막, 외장재층과 같이 배터리에 포함되는 다른 구성들의 적층 개수의 불량 여부도 함께 고려될 수 있다.
일 실시 예에서, 기준 값은, 도 8a 내지 도 8c를 통해 설명한 바와 같이, 배터리 내에 포함된 구성들 각각의 그레이 값들의 합으로 결정될 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 기준 값은, 도 9에서 설명한 바와 같이, 정상 배터리의 구성 전체를 동시에 측정함에 따라 획득된 그레이 값일 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치(100)의 X선 검사 방법은 배터리(200)에 X선을 조사하는 단계(910), 배터리(200)로부터 투과된 X선에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 단계(920), 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 단계(930), 및 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들 각각을 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교하여, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계(940)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 배터리(200)에 X선을 조사할 수 있다(910).
일 실시 예에서, 배터리(200)는 복수의 전극층들(220, 230) 및 복수의 전극층들(220, 230) 사이에 배치된 분리막(215)을 포함할 수 있다. 이 경우, X선을 조사하는 단계는 복수의 전극층들(220, 230)이 적층된 방향으로 X선을 조사할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극층들(220, 230)이 적층된 방향은 Z축 방향일 수 있다.
그리고, 배터리(200)로부터 투과된 X선에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득할 수 있다(920). 배터리(200)의 단위 영역을 투과한 투과 X선을 검출하여, 그레이 값을 획득할 수 있다. 그레이 값은 투과 X선의 강도를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에서, 그레이 값은 하나의 픽셀을 통해 획득된 센싱 신호의 레벨에 대응되는 값일 수 있다. 예를 들어, FPD 방식을 이용하는 경우, 복수의 픽셀들에 의해 각각 획득된 센싱 신호들이 그레이 값들에 대응될 수 있다. 다른 실시 예에서, 그레이 값은 TDI 방식에 따라 여러 개의 픽셀을 통해 획득된 센싱 신호들이 축적된 최종 센싱 신호의 레벨에 대응되는 값일 수 있다.
그리고, 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득할 수 있다(930). X선 이미지는 행과 열 방향으로 배열된 복수의 그레이 값들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 그레이 값들은 p x q로 배열될 수 있다. 여기서, p 및 q는 자연수이다.
일 실시 예에서, X선 이미지를 획득하는 단계(930)는 복수 회 조사된 X선에 기초하여 복수의 X선 이미지들을 획득하는 단계 및 상기 복수의 X선 이미지들을 병합하는 단계를 포함 할 수 있다. 예를 들어, 복수 회 조사된 X선은 각각 동일한 출력을 가지거나 서로 상이한 출력을 가질 수 있다.
그리고, X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들 각각을 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교하여, 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다(940). 배터리(200)의 불량은 이물 불량, 전극 접힘 불량, 및 전극 개수 불량 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 양극층(230), 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 영역을 나타내는 제1 영역에 대응되는 제1 기준 값, 및 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 영역을 나타내는 제2 영역에 대응되는 제2 기준 값을 저장할 수 있다. 여기서, 선택 영역은, 제1 영역 및 제2 영역 중 하나의 영역일 수 있다. 제1 기준 값은 제2 기준 값 보다 큰 값일 수 있다. 제1 영역은 양극층(230), 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 영역을 나타내는 영역일 수 있다. 제2 영역은 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 영역이며, 양극층(230), 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 영역을 제외한 영역을 나타낼 수 있다. 제1 기준 값 및 제2 기준 값은 메모리에 저장될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 기준 값은, 양극층(230)의 개수, 음극층(220)의 개수 및 분리막(215)의 개수에 기초하여 미리 결정된 값일 수 있다. 제2 기준 값은 음극층(220)의 개수 및 분리막(215)의 개수에 기초하여 미리 결정된 값일 수 있다.
예를 들어, 제1 기준 값 및 제2 기준 값은 양극층(230), 음극층(220) 및 분리막(215)에 대응되는 그레이 값들을 각각 측정한 후 이들을 조합함으로써 획득될 수 있다.
또는, 제1 기준 값 및 제2 기준 값은 양극층(230), 음극층(220) 및 분리막(215)이 미리 설정된 개수로 적층된 정상 배터리에 대한 그레이 값을 측정함으로써 획득될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계는 선택 영역에 포함된 그레이 값들 중 선택 영역에 대응되는 기준 값 보다 큰 그레이 값을 선택할 수 있다. 선택된 그레이 값들 중 인접한 픽셀 값들을 객체로 추출할 수 있다. 객체의 형상 및 사이즈에 기초하여 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계는 선택 영역에 포함된 그레이 값들 중 선택 영역에 대응되는 기준 값 보다 큰 그레이 값을 제1 값의 픽셀 값으로 변환하고, 선택 영역에 대응되는 기준 값 보다 작거나 같은 그레이 값을 제2 값의 픽셀 값으로 변환하는 단계, 및 제1 값의 픽셀 값 및 제2 값의 픽셀을 포함하는 이진화 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계는 이진화 이미지에 포함된 제1 값의 픽셀 값들 중에서 인접한 픽셀 값들을 객체로 추출하는 단계, 및 객체의 형상 및 사이즈에 기초하여 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계는 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 크면, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 기준 사이즈는 미리 설정된 값이며, 예를 들어 기준 사이즈는 2x2, 1x2, 2x1 등으로 설정될 수 있다. 기준 사이즈에 대한 정보는 메모리에 저장될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계는 객체의 형상이 기준 형상이면, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다. 여기서, 기준 형상은, 삼각형, 사각형, 원형 및 링 형상 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 기준 형상에 대한 정보는 메모리에 저장될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계는 선택 영역에 포함된 픽셀 값들의 평균 값을 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교하여, 배터리(200)의 불량 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 평균 값이 선택 영역에 대응되는 기준 값 보다 크면, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 X선 검사 장치(100)의 X선 검사 방법은 배터리(200)에 X선을 조사하는 단계(1010), 배터리(200)로부터 투과된 X선에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 단계(1020), 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 단계(1030), 및 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값을 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교하여, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계(1040)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 양극층(230), 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 영역을 나타내는 제1 영역에 대응되는 제1 기준 값, 및 음극층(220) 및 분리막(215)이 함께 적층된 영역을 나타내는 제2 영역에 대응되는 제2 기준 값을 저장할 수 있다.
이 경우, 배터리(200)의 불량 여부를 판단하는 단계는 제1 영역 및 제2 영역 중 하나의 영역을 선택 영역으로 결정하고, 평균 값이 제1 기준 값 및 제2 기준 값 중 선택 영역에 대응되는 기준 값 보다 크거나 작으면, 배터리(200)를 불량으로 판단할 수 있다.
100: X선 검사 장치
110: X선 출력부
120: X선 검출부
130: 신호 처리부
140: 검사부
150: 이송부
160: 제어부
200: 배터리
210: 외장재층
215: 분리막
220: 음극층
230: 양극층

Claims (40)

  1. 복수의 전극층들 및 상기 복수의 전극층들 사이에 배치된 분리막을 포함하는 배터리에 X선을 조사하는 X선 출력부;
    상기 X선 중 상기 배터리를 투과한 X선의 강도에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 X선 검출부;
    상기 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 신호 처리부; 및
    상기 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들 및 상기 선택 영역에 대응되는 기준 값의 비교 결과에 기초하여, 상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 검사부;를 포함하는 X선 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 선택 영역에 포함된 상기 그레이 값들 중, 상기 선택 영역에 대응되는 상기 기준 값 보다 큰 그레이 값들을 객체로 추출하고,
    상기 객체의 사이즈 및 형상으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 기초로 상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 X선 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 크면, 상기 배터리를 불량으로 판단하는 X선 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 객체의 형상이 기준 형상이면, 상기 배터리를 불량으로 판단하는 X선 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 선택 영역에 포함된 상기 그레이 값들의 평균 값이 상기 선택 영역에 대응되는 상기 기준 값의 오차 상한 값보다 크거나, 또는 상기 평균 값이 상기 선택 영역에 대응되는 상기 기준 값의 오차 하한 값보다 작으면, 상기 배터리를 불량으로 판단하는 X선 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준 값은,
    정상 배터리에 대응되는 그레이 값인 X선 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정상 배터리에 대응되는 그레이 값은,
    상기 정상 배터리에 포함되는 적어도 하나의 양극층, 적어도 하나의 음극층, 적어도 하나의 분리막 및 적어도 하나의 외장재층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 둘 이상에 대응되는 그레이 값들의 합인 X선 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 영역들에 각각 대응되는 복수의 기준 값들을 저장하는 메모리;를 더 포함하고,
    상기 검사부는,
    상기 복수의 영역들 중 하나의 영역을 상기 선택 영역으로 결정하는 X선 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 전극층들은,
    적어도 하나의 양극층 및 상기 양극층 보다 더 큰 사이즈를 갖는 적어도 하나의 음극층을 포함하고,
    상기 복수의 영역들은,
    상기 적어도 하나의 양극층, 상기 적어도 하나의 음극층 및 상기 분리막이 함께 적층된 영역에 대응되는 제1 영역, 및 상기 적어도 하나의 음극층 및 상기 분리막이 함께 적층된 영역에 대응되는 제2 영역을 포함하는 X선 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 기준 값들 중 상기 제1 영역에 대응되는 제1 기준 값은,
    상기 적어도 하나의 양극층의 개수, 상기 적어도 하나의 음극층의 개수, 및 상기 분리막의 개수에 기초하여 미리 결정된 값이고,
    상기 복수의 기준 값들 중 상기 제2 영역에 대응되는 제2 기준 값은,
    상기 적어도 하나의 음극층의 개수 및 상기 분리막의 개수에 기초하여 미리 결정된 값인 X선 검사 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기준 값은,
    미리 설정된 값인 X선 검사 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기준 값은,
    미리 설정된 영역 내의 그레이 값들의 평균 값인 X선 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 미리 설정된 영역은,
    상기 X선 이미지 내에서 상기 배터리에 대응되는 전체 영역인 X선 검사 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 미리 설정된 영역은,
    상기 선택 영역인 X선 검사 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 X선 검출부는,
    상기 배터리를 투과한 X선 중, 상기 배터리의 단위 영역을 투과한 투과 X선을 서로 다른 시간에 검출하여 상기 투과 X선에 대한 센싱 신호들을 각각 획득하는 복수의 라인 스캐너들; 및
    상기 센싱 신호들이 축적된 최종 센싱 신호에 대응되는 값을, 상기 복수의 그레이 값들 중 상기 단위 영역에 대응되는 그레이 값으로 처리하는 픽셀 연산부;를 포함하는 X선 검사 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 X선 검출부는,
    각각 X선을 검출하는 복수의 픽셀들을 포함하는 평판형 디텍터를 포함하는 X선 검사 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전극층들로부터 전극 탭이 돌출되는 방향인 제1 방향으로의 상기 평판형 디텍터의 제1 길이는,
    상기 제1 방향으로의 상기 배터리의 길이보다 긴 X선 검사 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 전극층들의 적층 방향과 수직한 제2 방향으로의 상기 평판형 디텍터의 제2 길이는,
    상기 평판형 디텍터의 제1 길이보다 짧은 X선 검사 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 X선 출력부는,
    상기 복수의 전극층들이 적층된 방향으로 상기 X선을 조사하는 X선 검사 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    복수 개의 X선 이미지들을 획득한 후, 상기 X선 이미지들을 병합함으로써 최종 X선 이미지를 획득하는 X선 검사 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 복수 개의 X선 이미지들은,
    상기 X선 출력부로부터 조사되는 서로 다른 출력의 X선들로부터 획득되는 X선 이미지들인 X선 검사 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 X선 이미지의 관심 영역을 판별하고, 상기 관심 영역 내에서 상기 선택 영역을 설정하는 X선 검사 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 관심 영역은,
    상기 X선 이미지 내에서, 상기 배터리에 대응되는 영역인 X선 검사 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 X선 이미지 내에 포함된 미리 설정된 패턴을 기초로 상기 관심 영역을 판별하는 X선 검사 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 X선 이미지 내의 미리 설정된 방향으로의 그레이 값 변화를 기초로 상기 관심 영역을 판별하는 X선 검사 장치.
  26. 배터리에 X선을 조사하는 단계;
    상기 배터리로부터 투과된 X선에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 단계;
    상기 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들 각각을 상기 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교하여, 상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 X선 검사 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 배터리는,
    복수의 전극층들 및 상기 복수의 전극층들 사이에 배치된 분리막을 포함하고,
    상기 X선을 조사하는 단계는,
    상기 복수의 전극층들이 적층된 방향으로 상기 X선을 조사하는 X선 검사 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계는,
    상기 선택 영역에 포함된 그레이 값들 중 상기 선택 영역에 대응되는 기준 값 보다 큰 그레이 값을 제1 값의 픽셀 값으로 변환하고, 상기 선택 영역에 대응되는 기준 값 보다 작거나 같은 그레이 값을 제2 값의 픽셀 값으로 변환하는 단계; 및
    상기 제1 값의 픽셀 값 및 상기 제2 값의 픽셀을 포함하는 이진화 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는 X선 검사 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계는,
    상기 이진화 이미지에 포함된 제1 값의 픽셀 값들 중에서 인접한 픽셀 값들을 객체로 추출하는 단계; 및
    상기 객체의 형상 및 사이즈로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 기초로 상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 X선 검사 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계는,
    상기 객체의 사이즈가 기준 사이즈 보다 크면, 상기 배터리를 불량으로 판단하는 X선 검사 방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계는,
    상기 객체의 형상이 기준 형상이면, 상기 배터리를 불량으로 판단하는 X선 검사 방법.
  32. 제26항에 있어서,
    양극층, 음극층 및 분리막이 함께 적층된 영역을 나타내는 제1 영역에 대응되는 제1 기준 값, 및 음극층 및 분리막이 함께 적층된 영역을 나타내는 제2 영역에 대응되는 제2 기준 값을 저장하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 선택 영역은, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 하나의 영역인 X선 검사 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제1 기준 값은,
    상기 양극층의 개수, 상기 음극층의 개수 및 상기 분리막의 개수에 기초하여 미리 결정된 값이고,
    상기 제2 기준 값은,
    상기 음극층의 개수 및 상기 분리막의 개수에 기초하여 미리 결정된 값인 X선 검사 방법.
  34. 제26항에 있어서,
    상기 X선 이미지를 획득하는 단계는,
    복수 회 조사된 X선에 기초하여 복수의 X선 이미지들을 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 X선 이미지들을 병합하는 단계;를 포함하는 X선 검사 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 복수 회 조사된 X선은,
    서로 다른 출력을 가지는 X선 검사 방법.
  36. 배터리에 X선을 조사하는 단계;
    상기 배터리로부터 투과된 X선에 기초하여 복수의 그레이 값들을 획득하는 단계;
    상기 복수의 그레이 값들을 포함하는 X선 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 X선 이미지의 선택 영역에 포함된 그레이 값들의 평균 값을 상기 선택 영역에 대응되는 기준 값과 비교하여, 상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 X선 검사 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    양극층, 음극층 및 분리막이 함께 적층된 영역을 나타내는 제1 영역에 대응되는 제1 기준 값, 및 음극층 및 분리막이 함께 적층된 영역을 나타내는 제2 영역에 대응되는 제2 기준 값을 저장하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계는,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 하나의 영역을 상기 선택 영역으로 결정하고, 상기 평균 값이 상기 제1 기준 값 및 상기 제2 기준 값 중 상기 선택 영역에 대응되는 상기 기준 값 보다 크거나 작으면, 상기 배터리를 불량으로 판단하는 X선 검사 방법.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 배터리의 불량 여부를 판단하는 단계는,
    상기 선택 영역에 대응되는 상기 기준 값의 오차 상한 값보다 크거나, 또는 상기 평균 값이 상기 선택 영역에 대응되는 상기 기준 값의 오차 하한 값보다 작으면, 상기 배터리를 불량으로 판단하는 X선 검사 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 기준 값은,
    정상 배터리에 대응되는 그레이 값인 X선 검사 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 정상 배터리에 대응되는 그레이 값은,
    상기 정상 배터리에 포함되는 적어도 하나의 양극층, 적어도 하나의 음극층, 적어도 하나의 분리막 및 적어도 하나의 외장재층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 둘 이상에 대응되는 그레이 값들의 합인 X선 검사 방법.
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