KR20230153933A - 코팅 두께 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

코팅 두께 측정 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치는, 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤에 의해 이송되는 동안, 상기 코팅 롤에 접촉되는 상기 기재의 접촉 부분에 대하여, 해당 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 나타내는 두께 데이터를 획득하도록 구성된 데이터 획득부; 및 보정 데이터들이 분산되어 저장된 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하고, 상기 복수의 저장 영역 중에서 선택되는 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로 상기 두께 데이터를 보정하여, 보정된 두께 데이터를 생성하도록 구성된 프로세서를 포함한다.

Description

코팅 두께 측정 장치 및 방법{Coating thickness measuring device and method}
본 문서에 개시된 실시예들은 두께 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 기재에 도포된 코팅 물질의 코팅 두께를 정확하게 측정할 수 있는 코팅 두께 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
더욱이, 최근에는 전기 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차전지가 널리 이용되고 있다. 그리고, 이로 인해, 이차전지에 대한 관심이 더욱 증대되고, 관련 연구 개발이 보다 활발하게 이루어지고 있다.
일반적으로, 이러한 이차전지는 전극 조립체와 전해질 물질을 전지 케이스에 수납하고, 해당 전지 케이스를 밀봉하는 방식으로 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 이차전지의 전극 조립체는 양극 전극, 음극 전극, 및 이러한 양극 전극과 음극 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
이와 같이, 이차전지의 전극 조립체에 포함되는 양극 전극, 음극 전극 및 세퍼레이터는 각각, 시트 형태 또는 판 형태의 소정 기재를 소정 코팅 물질로 코팅하는 과정을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 양극 전극은 알루미륨 호일과 같은 기재의 표면을, 리튬계 산화물과 같은 양극 활물질을 포함한 코팅 물질로 코팅하는 과정을 통해 제조될 수 있다. 음극 전극은 구리 호일과 같은 기재의 표면을, 탄소재와 같은 음극 활물질을 포함한 코팅 물질로 코팅하는 과정을 통해 제조될 수 있다. 또한, 세퍼레이터는 다공성 고분자 기재의 표면을, 무기물 입자와 고분자 바인더를 포함한 코팅 물질로 코팅하는 과정을 통해 제조될 수 있다.
이러한 이차전지의 충전 용량과 에너지 밀도를 높이기 위해서는, 각각의 코팅 물질이 대응 기재의 표면에 고른 두께로 코팅되어야 한다. 즉, 고품질과 고효율의 이차전지 제품들을 제조하기 위해서는, 양극 전극, 음극 전극 또는 세퍼레이터가 코팅 장치에 의해 코팅되는 동안, 해당 코팅 물질의 코팅 두께가 실시간으로 정확히 측정되어야 하고, 측정된 코팅 두께를 기반으로 해당 코팅 장치나 후속 처리 장치에 대한 적절한 관리가 수행되어야 한다.
그러나, 기존 기술은, 코팅 물질이 코팅된 기재를, 상호 이격된 복수의 롤(roll)들을 통해 이송하기 때문에, 코팅 두께 측정 시 해당 롤들에서 발생하는 진동으로 인해 기재에 흔들림이 발생하게 되고, 그 결과 코팅 두께 측정값의 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.
또한, 기존 기술은, 코팅 두께 측정 시 온도 변화에 따른 영향을 고려하지 않기 때문에, 코팅 두께 측정값의 정확도가 더욱 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 높은 수준의 정확도로 측정할 수 있는 코팅 두께 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 기재에 도포된 코팅 물질의 두께 측정 시 온도 변화에 따른 영향을 고려하여 코팅 두께 측정값을 보정함으로써, 코팅 두께 측정값의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는 두께 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은, 상술한 과제들로 제한되지 않으며, 당업자라면 아래에 기재된 설명으로부터 본 발명의 또 다른 기술적 과제들을 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 코팅 두께 측정 장치는, 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤에 의해 이송되는 동안, 상기 코팅 롤에 접촉되는 상기 기재의 접촉 부분에 대하여, 해당 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 나타내는 두께 데이터를 획득하도록 구성된 데이터 획득부; 및 보정 데이터들이 분산되어 저장된 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하고, 상기 복수의 저장 영역 중에서 선택되는 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로 상기 두께 데이터를 보정하여, 보정된 두께 데이터를 생성하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터 획득부는, 상기 코팅 롤의 외주면을 복수의 섹션으로 구분하여, 상기 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션을 식별하는 섹션 식별 데이터를 더 획득하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 상기 두께 데이터를 보정하기 전에, 상기 복수의 저장 영역 중 상기 섹션 식별 데이터에 대응하는 저장 영역을, 상기 타깃 저장 영역으로 선택하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터는, 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 상기 섹션의 진원도 값을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터 획득부는, 상기 코팅 롤의 온도를 나타내는 온도 데이터를 더 획득하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 온도 데이터를 기반으로, 상기 두께 데이터를 보정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기 저장된 보정 데이터는, 상기 코팅 롤의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션의 온도별 진원도 값들을 기록한 데이터 테이블을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터 획득부는, 상기 두께 데이터를 획득하기 전에, 상기 코팅 롤의 외주면을 복수의 섹션으로 구분하여, 각각의 섹션별로 해당 섹션의 진원도를 나타내는 진원도 데이터를 획득하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 상기 데이터 획득부에 의해 섹션별로 획득된 진원도 데이터들을, 상기 복수의 저장 영역에 섹션별로 나누어 저장하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터 획득부는, 두께 센서를 구비한 센싱 모듈; 및 상기 센싱 모듈의 위치를 조정하여, 상기 센싱 모듈로 하여금 상기 두께 센서를 통해 상기 기재의 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 센싱하여 상기 두께 데이터를 생성하도록 하는 위치 조정 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱 모듈은, 상기 코팅 롤의 온도를 센싱하는 온도 센서를 더 구비하고, 상기 프로세서는, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 온도 센서를 통해 획득된 온도 데이터를 기반으로, 상기 두께 데이터를 보정하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 조정 모듈은, 제1 축을 따라 상기 센싱 모듈을 이동시키는 제1 이동 유닛; 및 상기 제1 축과 교차하는 제2 축을 따라 상기 센싱 모듈을 이동시키는 제2 이동 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 조정 모듈은, 상기 제1 축 및 상기 제2 축과 각각 교차하는 제3 축을 따라 상기 센싱 모듈을 이동시키는 제3 이동 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 조정 모듈은, 상기 센싱 모듈을 소정 회전축을 중심으로 일정 회전 각도 범위 내에서 회전시키는 회전 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터 획득부를 복수로 포함하고, 복수의 데이터 획득부는 상기 코팅 롤에 의해 길이 방향으로 이송되는 상기 기재의 폭 방향으로 상호 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 코팅 시스템은, 상술한 실시예들 중 어느 한 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따른 코팅 두께 측정 방법은, 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 측정하는 장치에 의해 수행되는 방법으로서, 보정 데이터들이 분산되어 저장된 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하는 단계; 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤에 의해 이송되는 동안, 상기 코팅 롤에 접촉되는 상기 기재의 접촉 부분에 대하여, 해당 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 나타내는 두께 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 복수의 저장 영역 중에서 선택되는 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로 상기 두께 데이터를 보정하여, 보정된 두께 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 두께 측정 방법은, 상기 보정된 두께 데이터를 생성하는 단계 전에, 상기 코팅 롤의 온도를 나타내는 온도 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 보정된 두께 데이터를 생성하는 단계는, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 온도 데이터를 기반으로, 상기 두께 데이터를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기 저장된 보정 데이터는, 상기 코팅 롤의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션의 온도별 진원도 값들을 기록한 데이터 테이블을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들에 따르면, 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤에 의해 이송되는 동안, 데이터 획득부가 전체 기재 중에서 상기 코팅 롤에 접촉되는 상기 기재의 부분에 대하여, 해당 부분에 도포된 코팅 물질의 두께 데이터를 획득하도록 구성됨으로써, 기재의 흔들림으로 인해 발생하는 측정 오차를 감소시킬 수 있으며, 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 높은 수준의 정확도로 측정할 수 있다.
또한, 프로세서가 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하고, 상기 복수의 저장 영역 중에서 선택되는 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로, 상기 데이터 획득부에 의해 획득된 두께 데이터를 보정하도록 구성됨으로써, 코팅 두께 측정값의 정확도를 더욱 향상시키면서도, 코팅 두께 측정 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 데이터 획득부가, 상기 코팅 롤의 온도를 나타내는 온도 데이터를 더 획득하도록 구성되고, 상기 프로세서가, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와 상기 온도 데이터를 기반으로, 상기 두께 데이터를 보정하도록 구성됨으로써, 온도 변화에 따른 영향을 코팅 두께 측정값에 반영할 수 있으며, 그 결과, 코팅 두께 측정값의 정확도와 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 데이터 획득부가, 코팅 물질의 두께를 센싱하는 센싱 모듈과 함께, 이러한 센싱 모듈의 위치를 조정하는 위치 조정 모듈을 포함함으로써, 센싱 모듈의 센싱 위치를 최적화할 수 있으며, 측정 대상 기재의 크기, 측정 대상 기재를 이송하는 롤들의 상대적 위치 등에 따라 센싱 모듈의 위치를 적절히 변경할 수 있다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하는 것이며, 후술되는 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 용이하게 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면들에 나타난 사항에 한정되도록 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 코팅 시스템의 코팅 두께 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 코팅 시스템에 적용 가능한 코팅 롤을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 코팅 두께 측정 장치에 의해 생성되는 가상 메모리 존의 일례를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 가상 메모리 존의 보정 데이터 저장 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 가상 메모리 존의 저장 영역에 저장되는 보정 데이터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 코팅 두께 측정 장치의 측정 준비 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 코팅 두께 측정 장치의 측정 준비 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 일반적인 변위 센서를 통해 측정된 코팅 두께 값들을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 코팅 두께 값들을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 시스템을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은, 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치(10)가 블록도로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치(10)는, 데이터 획득부(100) 및 프로세서(200)를 포함한다. 실시예에 따라, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 출력부(300)를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 획득부(100)는 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤에 의해 이송되는 동안, 전체 기재 중에서 상기 코팅 롤에 접촉되는 상기 기재의 접촉 부분에 대하여, 해당 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 나타내는 두께 데이터를 획득하도록 구성된다. 이를 위해, 상기 데이터 획득부(100)는 상기 코팅 물질의 두께를 센싱하여 상기 코팅 물질의 두께 데이터를 생성하는 센싱 모듈(110)과, 이러한 센싱 모듈(110)의 위치를 조정하는 위치 조정 모듈(120)을 포함할 수 있다.
상기 기재는 이차전지의 양극 전극 또는 음극 전극을 이루는 금속 호일이거나, 이차전지의 세퍼레이터를 이루는 다공성 고분자 필름일 수 있다.
또한, 상기 기재에 도포되는 코팅 물질은, 미세한 고체 입자와 용매가 혼합된 슬러리(slurry) 상태의 물질이거나, 서로 다른 고체 입자들이 혼합된 파우더(powder) 상태의 물질일 수 있다.
예컨대, 상기 코팅 물질이 전극 코팅용 물질인 경우, 상기 코팅 물질은 전극 활물질을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라 고분자 바인더, 도전재, 필러 등을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 반면, 상기 코팅 물질이 세퍼레이터 코팅용 물질인 경우, 상기 코팅 물질은 무기물 입자를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라, 고분자 바인더, 분산제, 내열 필러 등을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서(200)는, 상기 데이터 획득부(100)가 상기 두께 데이터를 획득하기 전에, 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하도록 구성된다. 이 경우, 상기 가상 메모리 존의 복수의 저장 영역은, 상기 코팅 롤의 외주면을 위치에 따라 구분한 복수의 섹션과 각각 대응하도록 구성될 수 잇다. 이러한 복수의 저장 영역에는, 두께 데이터 보정에 사용되는 보정 데이터들이 분산되어 저장될 수 있다.
이를 위해, 상기 데이터 획득부(100)는 두께 데이터를 획득하기 전에, 상기 코팅 롤의 전체 외주면을 복수의 섹션으로 구분하여, 각각의 섹션별로 해당 섹션의 진원도(roundness)를 나타내는 진원도 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.
그러면, 상기 프로세서(200)는, 섹션별로 획득된 진원도 데이터들을, 상기 복수의 저장 영역에 섹션별로 나누어 저장할 수 있다.
그 다음, 상기 프로세서(200)는, 상기 복수의 저장 영역 중에서 선택되는 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로, 상기 데이터 획득부(100)에 의해 획득된 두께 데이터를 보정하여, 보정된 두께 데이터를 생성하도록 구성된다.
상기 출력부(300)는 프로세서(200)에 의해 생성된 상기 보정된 두께 데이터를 시각적, 청각적 또는 시청각적으로 출력하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 출력부(103)는 디스플레이, 프린터, 스피커 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터 획득부(100)는 상기 코팅 롤의 외주면을 복수의 섹션으로 구분하여, 상기 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션을 식별하는 섹션 식별 데이터를 더 획득하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 섹션 식별 데이터는, 섹션별로 부여되는 식별 번호를 포함하거나, 상기 코팅 롤의 중심을 지나는 중심선들 중 미리 정해진 제1 중심선과 해당 섹션을 지나는 제2 중심선이 이루는 각도를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로세서(200)는, 상기 획득된 두께 데이터를 보정하기 전에, 상기 복수의 저장 영역 중 상기 섹션 식별 데이터에 대응하는 저장 영역을, 상기 타깃 저장 영역으로 선택하고, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 이용하여 상기 획득된 두께 데이터를 보정할 수 있다.
예컨대, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터는, 상기 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션의 진원도 값을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 프로세서(200)는 상기 획득된 두께 데이터가 나타내는 코팅 두께 값에서 상기 접촉한 섹션의 진원도 값에 따른 오차를 제거하여, 보정된 두께 데이터를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터 획득부(100)는 상기 코팅 롤의 온도를 나타내는 온도 데이터를 더 획득하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 데이터 획득부(100)의 온도 센서를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 온도 센서는 적외선 온도 센서와 같이 비접촉식 온도 센서로 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서(200)는, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 데이터 획득부(100)에 의해 획득된 온도 데이터를 기반으로, 상기 획득된 두께 데이터를 보정할 수 있다.
이 경우, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터는, 상기 코팅 롤의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션의, 온도별 진원도 값들을 기록한 데이터 테이블을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 프로세서(200)는 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 데이터 테이블에서, 상기 획득된 온도 데이터에 대응하는 상기 섹션의 진원도 값을 확인하고, 확인된 진원도 값을 이용하여 상기 획득된 두께 데이터를 보정할 수 있다. 즉, 상기 프로세서(200)는 상기 획득된 두께 데이터가 나타내는 코팅 두께 값에서 상기 확인된 진원도 값에 따른 오차를 제거하여, 보정된 두께 데이터를 생성할 수 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 시스템(2)이 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 코팅 시스템(2)은 본 발명에 따른 코팅 두께 측정 장치(10)와, 코팅 장치(20)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는, 코팅 장치(20)에 의해 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 측정하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 코팅 장치(20)는 기재를 지지하며 이송하는 코팅 롤(22)과, 이러한 코팅 롤(22)에 접촉되어 지지되는 기재에 슬러리 상태의 코팅 물질을 토출하는 코터(24)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 데이터 획득부(100)와 프로세서(200)를 포함할 수 있다.
상기 데이터 획득부(100)는 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤(22)에 의해 지지되며 이송되는 동안, 전체 기재 중에서 상기 코팅 롤(22)에 접촉되는 기재의 접촉 부분에 대하여, 해당 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 나타내는 두께 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 데이터 획득부(100)는 센싱 모듈(110)과 위치 조정 모듈(120)을 포함할 수 있다.
상기 센싱 모듈(110)은 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 센싱하여 상기 코팅 물질의 두께 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 센싱 모듈(110)은 두께 센서(thickness sensor)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 두께 센서는 광 또는 레이저를 코팅 물질에 조사하고, 반사된 광 또는 레이저를 획득하여 해당 코팅 물질의 두께를 측정하는 변위 센서를 포함할 수 있다. 이러한 두께 센서는 상기 센싱 모듈(110)의 하우징(H)에 결합되어 지지될 수 있다.
상기 위치 조정 모듈(120)은 센싱 모듈(110)의 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 위치 조정 모듈(120)은 센싱 모듈(110)의 위치를 조정하여, 센싱 모듈(110)로 하여금 코팅 롤(22)과 접촉한 기재의 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를, 상기 두께 센서를 통해 센싱하도록 할 수 있다.
이를 위해, 상기 위치 조정 모듈(120)은 제1 이동 유닛(122) 및 제2 이동 유닛(124)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 위치 조정 모듈(120)은 제3 이동 유닛(126)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 이동 유닛(122)은 제1 축(예컨대, X축)을 따라 상기 센싱 모듈(110)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 이동 유닛(122)은 제1 액추에이터(122a)와, 이러한 제1 액추에이터(122a)에 의해 제1 축 방향으로 이동되는 제1 지지 구조체(122b)를 포함할 수 있다.
상기 제2 이동 유닛(124)은 상기 제1 축과 교차하는 제2 축(예컨대, Z축)을 따라 상기 센싱 모듈(110)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 이동 유닛(124)은 상기 제1 지지 구조체(122b)에 결합되는 제2 액추에이터(124a)와, 이러한 제2 액추에이터(124a)에 의해 제2 축 방향으로 이동되는 제2 지지 구조체(124b)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 센싱 모듈(110)은 제2 이동 유닛(124)의 제2 지지 구조체(124b)에 결합될 수 있다.
상기 제3 이동 유닛(126)은 상기 제1 축 및 제2 축과 각각 교차하는 제3 축(예컨대, Y축)을 따라 상기 센싱 모듈(110)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 제3 이동 유닛(126)은 제3 축 방향으로 연장된 가이드 레일(126a)과, 이러한 가이드 레일(126a)을 따라 이동 가능하게 구성된 베이스 구조체(126b)를 포함할 수 있다.
이러한 제3 이동 유닛(126)의 가이드 레일(126a)은, 코터(24)의 외부면에 결합되어 고정될 수 있다. 또한, 상기 제1 이동 유닛(122)의 제1 액추에이터(122a)는 제3 이동 유닛(126)의 베이스 구조체(126b)에 결합될 수 있다.
한편, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 상술한 데이터 획득부(100)를 복수로 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 데이터 획득부(100)는 코팅 롤(22)에 의해 길이 방향으로 이송되는 기재의 폭 방향(X축 방향)으로 상호 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 데이터 획득부들 상호 간의 간격은, 상기 제3 이동 유닛(126)에 의해 조정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 회전 검출 모듈(400)을 더 포함할 수 있다. 상기 회전 검출 모듈(400)은 코팅 롤(22)의 회전 각도 및 회전 속도 중 적어도 하나를 검출하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 회전 검출 모듈(400)은 로터리 엔코더를 포함할 수 있다.
이러한 회전 검출 모듈(400)은 코팅 롤(22)의 회전 각도나 회전 속도를 검출하여, 코팅 롤(22)의 외주면을 이루는 복수의 섹션 중에서, 코팅 물질이 도포된 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션을 감지하고, 감지된 섹션을 식별하는 섹션 식별 데이터를 생성할 수 있다. 상기 회전 검출 모듈(400)은 생성된 섹션 식별 데이터를 상기 데이터 획득부(100)에 제공할 수 있다.
그러면, 상기 데이터 획득부(100)는 상기 기재의 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께 데이터와, 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션의 섹션 식별 데이터를 프로세서(200)에 전달할 수 있다. 이를 위해, 상기 데이터 획득부(100)는 프로세서(200)와 유선 또는 무선으로 통신하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서(200)는 상기 가상 메모리 존의 복수의 저장 영역 중에서 상기 섹션 식별 데이터에 대응하는 타깃 저장 영역을 선택하고, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로 상기 두께 데이터를 보정할 수 있다.
상기 프로세서(200)는 본 발명에서 요구되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해, CPU(Central Processing Unit), ASIC(application-specific integrated circuit), 칩셋, 논리 회로, 레지스터 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 프로세서(200)에 의해 실행되는 제어 로직은, 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 해당 소프트웨어는 프로세서(200)에 내장된 메모리 또는 프로세서(200)의 외부에 위치한 메모리에 저장될 수 있다. 이러한 프로세서(200)는 데이터 획득부(100)의 하우징(H)에 배치되거나 데이터 획득부(100)의 외부에 위치한 소정 단말에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 기재에 대한 코팅 공정이 수행되기 전에, 보정 데이터 획득 절차를 수행하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 데이터 획득부(100)는 코팅 공정이 수행되기 전에, 변위 센서를 이용하여 코팅 롤(22)의 섹션별로 해당 섹션의 진원도 값을 나타내는 진원도 데이터를 획득하고, 각 섹션의 진원도 데이터와 섹션 식별 데이터를 프로세서(200)에 전송할 수 있다.
그러면, 상기 프로세서(200)는 데이터 획득부(100)에서 전송되는 진원도 데이터들과 섹션 식별 데이터들을, 상기 가상 메모리 존의 복수의 저장 영역에 섹션별로 분리하여 저장할 수 있다.
또한, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 코팅 롤(22)의 온도를 변화시키면서 상술한 보정 데이터 획득 절차를 반복할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 진동 측정 모듈(500)을 더 포함할 수 있다. 상기 진동 측정 모듈(500)은 코팅 장치(20)에 의해 발생하는 진동의 고유 주파수를 측정하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 진동 측정 모듈(500)을 진동 센서를 포함할 수 있다.
이러한 진동 측정 모듈(500)은 측정된 고유 주파수를 기반으로, 진동에 의해 발생하는 상기 코팅 롤(22)의 섹션별 오차에 관한 보정 데이터를 생성하여 상기 데이터 획득부(100)에 제공할 수 있다. 그러면, 상기 데이터 획득부(100)는 상기 섹션별 오차에 관한 보정 데이터를 프로세서(200)에 전달하고, 프로세서(200)는 상기 섹션별 오차에 관한 보정 데이터를, 상기 가상 메모리 존의 복수의 저장 영역에 섹션별로 분리하여 저장할 수 있다.
도 3에는 도 2에 도시된 코팅 시스템의 코팅 두께 측정 장치(10)가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)의 데이터 획득부(100)는, 센싱 모듈(110)과 위치 조정 모듈(120)을 포함할 수 있다.
상기 센싱 모듈(110)은 코팅 롤(22)의 외주면에 접촉된 기재(BM)의 접촉 부분(C1) 중 일 부분의 코팅 두께를 측정할 수 있다. 이를 위해, 상기 센싱 모듈(110)은 두께 센서(112a, 112b)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱 모듈(110)의 두께 센서(112a, 112b)는, 비 접촉식 변위 센서로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 두께 센서(112a, 112b)는 광 인가부(112a)와 광 획득부(112b)를 포함할 수 있다.
상기 광 인가부(112a)는 기재(BM)에 도포된 코팅 물질(CM)의 표면에 광 또는 레이저를 인가하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 광 인가부(112a)는 하우징(H) 내부에 구비된 광원과, 이러한 광원에 의해 생성된 광을 기재(BM)의 표면에 인가하는 렌즈를 포함할 수 있다.
특히, 상기 광 인가부(112a)는 전체 기재(BM) 중 코팅 롤(22)에 접촉된 기재(BM)의 접촉 부분(C1)에 광을 인가하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 3에서, 코팅 롤(22)에 접촉된 기재(BM)의 부분은, 코팅 롤(22)의 수직 방향 중심선(L1)을 기준으로 좌측에 위치한 부분이며, 해당 부분 중 코팅 두께 측정 대상이 되는 접촉 부분(C1)은 수평 방향 중심선(L2)을 기준으로 상측에 위치한 부분이다.
상기 광 획득부(112b)는 상기 광 인가부(112a)에 의해 인가되어 코팅 물질(CM)의 표면에서 반사된 광을 획득하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 광 획득부(112b)는 반사된 광 또는 레이저를 수집하도록 구성된 렌즈와, 포토 다이오드(Photo Diode)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등과 같은 수광 소자를 포함할 수 있다. 이 경우, 코팅 물질(CM)의 표면에서 반사되어 수광 렌즈를 통과한 광은, 하우징(H) 내부에 배치된 수광 소자에 수신되어 전기적 신호로 변환될 수 있다.
상기 센싱 모듈(110)은 광 획득부(112b)에 의해 획득된 광에 기반하여 코팅 물질(CM)의 두께에 관한 두께 데이터를 생성할 수 있다.
일례로서, 상기 센싱 모듈(110)은 상기 수광 소자에 수신된 광의 진폭 비 또는 위상차에 대한 파장 도메인 스펙트럼을 획득하고, 이에 대해 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 수행함으로써 코팅 물질(CM)의 두께 값을 산출할 수 있다. 다른 일례로서, 상기 센싱 모듈(110)은 광 인가부(112a)에 의해 인가되어 광 획득부(112b)에 의해 획득되는 광의 TOF(Time Of Flight)를 측정하고, 측정된 TOF를 거리로 환산하여 코팅 물질(CM)의 두께 값을 산출할 수도 있다.
종래의 코팅 두께 측정 장치의 경우, 코팅된 기재를 이송하는 두 개의 롤들 사이에서, 공중에 떠서 이동하는 기재의 부분을 대상으로 두께를 측정하기 때문에, 설비의 진동이나 롤들 사이의 진원도 차이 등으로 인해 기재에 흔들림이 발생하게 되고, 그 결과 해당 기재의 코팅 두께를 정확히 측정하기 어려운 문제점이 있다.
반면, 본 발명에 따른 코팅 두께 측정 장치(10)는 전체 기재(BM) 중 흔들림이 최소화된 기재의 부분, 즉 코팅 롤(22)에 접촉되어 지지되는 기재의 접촉 부분에 도포된 코팅 물질(CM)의 두께를 측정하도록 구성됨으로써, 기재의 흔들림으로 인해 발생하는 측정 오차를 감소시킬 수 있으며, 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
예컨대, 상기 센싱 모듈(110)은 코팅 롤(22)에 접촉되어 지지되는 기재(BM)의 접촉 부분(C1) 중에서, 굴곡도가 최소가 되는 해당 접촉 부분(C1)의 말단부(A1)에 대하여, 코팅 물질(CM)의 두께를 측정하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 흔들림이 적으면서 굴곡도가 최소가 되는 상기 접촉 부분(C1)의 말단부(A1)를 대상으로, 코팅 두께를 측정함으로써, 측정 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱 모듈(110)은 코팅 롤(22)의 온도를 센싱하는 온도 센서(114)를 더 포함할 수 있다. 이러한 온도 센서(114)는 적외선 온도 센서와 같은 비접촉식 온도 센서로 구성될 수 있다.
또한, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)의 프로세서(200)는, 상기 가상 메모리 존의 복수의 저장 영역 중 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 온도 센서(114)를 통해 획득된 온도 데이터를 기반으로, 상기 데이터 획득부(100)에 의해 획득된 두께 데이터를 보정할 수 있다.
이 경우, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터는, 코팅 롤(22)의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중 상기 기재의 두께 측정 대상 부분과 접촉한 섹션의, 온도별 진원도 값들을 기록한 데이터 테이블을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 프로세서(200)는 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 데이터 테이블에서, 상기 획득된 온도 데이터에 대응하는 상기 섹션의 진원도 값을 확인하고, 확인된 진원도 값을 이용하여 상기 획득된 두께 데이터를 보정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 코팅 감지 모듈(116)을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅 감지 모듈(116)은 기재(BM)에 도포된 코팅 물질(CM)을 감지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 코팅 감지 모듈(116)은 코팅 물질의 도포 여부, 도포 위치 및 도포된 코팅 물질의 폭 중 적어도 하나를 감지하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 코팅 감지 모듈(116)은 광전 센서을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 센싱 모듈(110)은, 코팅 감지 모듈(116)에 의해 코팅 물질(CM)이 감지된 이후에, 코팅 물질(CM)에 대한 두께 측정을 개시하도록 구성될 수 있다.
이러한 코팅 감지 모듈(116)은 센싱 모듈(110)의 하우징(H)에 배치되거나, 센싱 모듈(110)을 이동시키는 제2 이동 유닛(124)의 제2 지지 구조체(124b)에 배치될 수 있다.
한편, 상기 위치 조정 모듈(120)은, 센싱 모듈(110)이 코팅 물질(CM)의 두께를 센싱하기 전에, 센싱 모듈(110)의 위치를 조정할 수 있다. 즉, 상기 위치 조정 모듈(120)은 센싱 모듈(110)의 위치를 조정하여, 센싱 모듈(110)로 하여금 전체 기재(BM) 중에서 코팅 롤(22)과 접촉한 기재의 접촉 부분에 도포된 코팅 물질(CM)의 두께를 센싱하도록 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 조정 모듈(120)은 코팅 감지 모듈(116)에 의한 코팅 물질 감지 결과에 따라, 센싱 모듈(110)의 위치를 조정하도록 구성될 수 있다.
또한, 앞서 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 위치 조정 모듈(120)은 제1 이동 유닛(122) 및 제2 이동 유닛(124)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 위치 조정 모듈(120)은 제3 이동 유닛(126)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 이동 유닛(122)은 제1 축(예컨대, X축)을 따라 상기 센싱 모듈(110)을 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 이동 유닛(122)은 제1 액추에이터(122a)와, 이러한 제1 액추에이터(122a)에 의해 제1 축 방향으로 이동되는 제1 지지 구조체(122b)를 포함할 수 있다.
상기 제2 이동 유닛(124)은 상기 제1 축과 교차하는 제2 축(예컨대, Z축)을 따라 상기 센싱 모듈(110)을 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 이동 유닛(124)은 상기 제1 지지 구조체(122b)에 결합되는 제2 액추에이터(124a)와, 이러한 제2 액추에이터(124a)에 의해 제2 축 방향으로 이동되는 제2 지지 구조체(124b)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 센싱 모듈(110)은 제2 이동 유닛(124)의 제2 지지 구조체(124b)에 결합될 수 있다.
상기 제3 이동 유닛(126)은 상기 제1 축 및 제2 축과 각각 교차하는 제3 축(예컨대, Y축)을 따라 상기 센싱 모듈(110)을 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제3 이동 유닛(126)은 제3 축 방향으로 연장된 가이드 레일(126a)과, 이러한 가이드 레일(126a)을 따라 이동 가능하게 구성된 베이스 구조체(126b)를 포함할 수 있다.
이러한 제3 이동 유닛(126)의 가이드 레일(126a)은, 코터(24)의 외부면에 결합되어 고정될 수 있다. 또한, 상기 제1 이동 유닛(122)의 제1 액추에이터(122a)는 제3 이동 유닛(126)의 베이스 구조체(126b)에 결합될 수 있다.
한편, 코팅 장치(20)의 코팅 롤(22)은 원통 형태를 가지며, 그 외주면에 접촉되는 기재(BM)를 지지하며 이송할 수 있다.
또한, 코팅 장치(20)의 코터(24)는, 코팅 롤(22)의 외주면에 접촉되어 지지되는 기재(BM)의 표면에 연속적으로 코팅 물질(CM)을 도포할 수 있다. 이 경우, 상기 코터(24)는 슬롯을 통해 슬러리 상태의 코팅 물질(CM)을 토출하는 슬롯 다이 코터(slot die coater)로 구현될 수 있다.
이러한 코터(24)는 코팅 롤(22)의 일 측에 배치되어 코팅 롤(R)을 향해 코팅 물질(CM)을 토출할 수 있다. 예컨대, 상기 코터(24)는 코팅 롤(22)의 수평 방향 중심선(L2) 상에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 4에는 본 발명에 따른 코팅 시스템(2)에 적용 가능한 코팅 롤이 단면도로 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이상적인 코팅 롤(CRo)의 단면은, 코팅 롤(CRo)의 회전 중심(CR)을 원의 중심으로 하고 반지름이 R인 완벽한 원 형태를 가진다.
그러나, 실제 코팅 롤(CR)의 단면은 완벽한 원이 아니며, 코팅 롤(CR)의 섹션별로 진원도(roundness)에 따른 오차(ΔR1, ΔR2)를 가진다. 따라서, 실제 코팅 롤(CR)의 외주면에 접촉된 기재의 부분에 대하여, 해당 부분에 코팅된 코팅 물질의 두께를 측정할 경우, 해당 측정값에 진원도에 따른 오차가 포함되어 해당 측정값의 정확도와 신뢰도가 저하된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치(10)는, 코팅 롤의 외주면을 복수의 섹션으로 구분하여, 각각의 섹션의 진원도 값을 나타내는 진원도 데이터를 미리 획득하고, 획득된 진원도 데이터를 포함한 보정 데이터를 이용하여, 차후 획득되는 코팅 두께에 관한 두께 데이터를 보정할 수 있다.
도 5에는 본 발명에 따른 코팅 두께 측정 장치에 의해 생성되는 가상 메모리 존(Z1)의 일례가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가상 메모리 존(Z1)은 복수의 저장 영역(M1, M2, M3 등)을 가질 수 있다. 이 경우, 복수의 저장 영역은, 코팅 롤(22)의 외주면을 원주상의 위치에 따라 구분한, 복수의 섹션에 각각 대응할 수 있다. 예컨대, 코팅 롤(22)의 외주면이 10만개의 섹션들로 구분되는 경우, 상기 가상 메모리 존(Z1)은 10만개의 저장 영역을 가질 수 있다.
또한, 각각의 저장 영역에는 대응 섹션의 진원도 값을 포함한 보정 데이터가 저장될 수 있다.
도 6에는 도 5에 도시된 가상 메모리 존(Z1)의 보정 데이터 저장 상태가 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 코팅 롤(22)의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중 제1 섹션의 진원도 값(예컨대, 3.8)은, 상기 가상 메모리 존(Z1)의 복수의 저장 영역 중 제1 저장 영역(M1)에 저장될 수 있다.
또한, 상기 복수의 섹션 중 제50004 섹션의 진원도 값(예컨대, 3.4)은, 상기 가상 메모리 존(Z1)의 복수 저장 영역 중 제50004 저장 영역(M50K4)에 저장될 수 있다.
이와 같이, 코팅 롤(22)의 섹션별 진원도 값들은, 상기 가상 메모리 존(Z1)의 복수의 저장 영역에 섹션별로 구분되어 저장될 수 있다.
도 7에 가상 메모리 존의 저장 영역에 저장되는 보정 데이터의 일례가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 가상 메모리 존(Z1)의 각각의 저장 영역에 저장되는 보정 데이터는, 코팅 롤(22)의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중, 해당 저장 영역에 대응하는 섹션의 온도별 진원도 값들을 기록한 데이터 테이블을 포함할 수 있다.
예컨대, 가상 메모리 존(Z1)의 제1 저장 영역에 저장되는 데이터 테이블은, 상기 코팅 롤(22)의 복수의 섹션 중 상기 제1 저장 영역에 대응하는 섹션의 온도별 진원도 값들을 포함할 수 있다.
도 8에는 도 3에 도시된 코팅 두께 측정 장치(10)의 측정 준비 상태가 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)의 데이터 획득부(100)는, 코팅 장치(20)에 의해 기재(BM)에 도포된 코팅 물질(CM)의 두께를 측정하기 위해, 측정 준비 동작을 수행할 수 있다.
즉, 상기 데이터 획득부(100)의 위치 조정 모듈(120)은, 센싱 모듈(110)의 위치를 조정하여, 센싱 모듈(110)로 하여금 전체 기재(BM) 중에서 코팅 롤(22)과 접촉한 기재의 접촉 부분(C1), 특히 해당 접촉 부분(C1)의 말단부(A1)에 도포된 코팅 물질(CM)의 두께를 센싱하도록 할 수 있다. 참고로, 접촉 부분(C1) 또는 접촉 부분(C1)의 말단부(A1)의 위치는, 기재(BM)의 이송 방향(D1, D2)에 따라 변경될 수 있다.
예컨대, 상기 위치 조정 모듈(120)의 제1 이동 유닛(122)은, 센싱 모듈(110)을 X축을 따라 우측으로 이동시켜, 상기 접촉 부분(C1)의 말단부(A1) 상공에 위치시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 이동 유닛(122)은 제1 액추에이터(122a)와, 이러한 제1 액추에이터(122a)에 의해 X축 방향으로 이동되는 제1 지지 구조체(122b)를 포함할 수 있다.
그 다음, 상기 위치 조정 모듈(120)의 제2 이동 유닛(124)은, 센싱 모듈(110)을 Z축을 따라 하방으로 이동시켜, 상기 접촉 부분(C1)의 말단부(A1)에 근접시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 이동 유닛(124)은 상기 제1 지지 구조체(122b)에 결합되는 제2 액추에이터(124a)와, 이러한 제2 액추에이터(124a)에 의해 Z축 방향으로 이동되는 제2 지지 구조체(124b)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 센싱 모듈(110)은 제2 이동 유닛(124)의 제2 지지 구조체(124b)에 결합될 수 있다.
도 9에는 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치가 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치의 데이터 획득부(100A)는, 상술한 데이터 획득부(100)과 같이, 센싱 모듈(110)과 위치 조정 모듈(120)을 포함할 수 있다.
유의할 점은, 상기 데이터 획득부(100A)의 위치 조정 모듈(120)은, 회전 유닛(128)을 더 포함할 수 있다. 이러한 회전 유닛(128)은 센싱 모듈(110)을 소정 회전축을 중심으로 일정 회전 각도 범위 내에서 회전시키는 회전 유닛(128)을 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 회전 유닛(128)은 서보모터와, 이러한 서보모터의 구동력에 의해 센싱 모듈(110)을 회전시키는 회전축을 포함할 수 있다.
예컨대, 수직 방향(Z축 방향)으로 유입된 기재(BM)가 코팅 롤(22)을 지나며 코팅된 후, 수평 방향(X축 방향)과 소정 각도(θ)를 이루며 이동되는 경우, 코팅 롤(22)에 접촉되는 기재의 접촉 부분(C1')의 길이와 해당 접촉 부분(C1')의 말단부(A1') 위치는 도 8과 달라지게 된다. 즉, 접촉 부분(C1')의 길이는 감소되고, 해당 접촉 부분(C1)의 말단부(A1)는 수직 방향 중심선(L1)에서 반시계 방향으로 소정 각도(θ)만큼 떨어진 지점에 위치하게 된다.
도 10에는 도 9에 도시된 코팅 두께 측정 장치의 측정 준비 상태가 도시되어 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 위치 조정 모듈(120)의 회전 유닛(128)은 센싱 모듈(110)을 반시계 방향으로 소정 각도(θ)만큼 회전시켜, 기재(BM)의 접촉 부분(C1') 중 말단부(A1')에 도포된 코팅 물질(CM)의 두께 방향과, 센싱 모듈(110)의 센싱 방향을 일치시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 장치는, 다양한 구조의 코팅 시스템에 적용될 수 있으며, 기재의 이송 방향과 무관하게 해당 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 높은 수준의 정확도로 측정할 수 있다.
도 11에는 일반적인 변위 센서를 통해 측정된 코팅 두께 값들이 그래프로 도시되어 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 코팅 롤(22)의 외주면이 그 원주 상의 위치에 따라 1000개의 섹션으로 구분되는 경우, 각각의 섹션과 접촉한 기재의 접촉 부분을 대상으로 측정된 코팅 두께 값은, 해당 섹션의 진원도에 따른 오차를 포함하게 된다. 그 결과, 변위 센서를 통해 연속적으로 측정되는 코팅 두께 값들은, 기재에 도포된 코팅 물질의 두께가 실제로 균일한 경우에도, 상호 간에 큰 편차를 나타내게 된다.
도 12에는 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 코팅 두께 값들이 그래프로 도시되어 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 코팅 두께 값들은, 측정 당시 코팅 롤의 온도와 섹션별 진원도에 따른 오차를 포함하지 않기 때문에, 상호 간에 실제 코팅 물질의 두께 차이에 대응하는 편차만 나타내게 된다.
도 13에는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 시스템(2)이 도시되어 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 시스템(2)은, 상술한 코팅 두께 측정 장치(10)와 코팅 장치(20)를 포함하며, 실시예에 따라 관리 서버(30)를 더 포함할 수 있다.
상기 관리 서버(30)는 통신 네트워크를 통해 코팅 두께 측정 장치(10) 및 코팅 장치(20)와 통신을 수행하며, 코팅 두께 측정 장치(10) 및 코팅 장치(20)를 관리하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 통신 네트워크는 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network), 이동 통신망(mobile radio communication network), Wibro(Wireless Broadband Internet) 등과 같은 다양한 종류의 유선 또는 무선 네트워크를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 관리 서버(30)는 코팅 두께 측정 장치(10)에서 제공되는 두께 데이터를 이용하여, 코팅 장치(20)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 상기 코팅 장치(20)가 비정상적으로 동작하는 것으로 판단된 경우, 상기 관리 서버(30)는 디스플레이 또는 스피커를 통해 알람을 발생시키거나, 코팅 장치(20)를 정지시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 관리 서버(30)는 코팅 두께 측정 장치(10)에서 제공되는 두께 데이터를 디스플레이를 통해 표시하고, 관리자에 의해 입력되는 피드백 정보를 코팅 두께 측정 장치(10)에 전달하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 코팅 두께 측정 장치(10)에 전달되는 피드백 정보는, 두께 데이터의 보정에 사용되는 보정 데이터의 인자들(예컨대 온도, 진원도, 진동 등) 중 1 또는 2 이상에 대한 가중치 정보를 포함할 수 있다. 상기 피드백 정보를 전달받은 코팅 두께 측정 장치(10)는, 두께 데이터 보정 시 상기 가중치 정보를 반영할 수 있다.
이러한 관리 서버(30)는 데스크톱(desktop), 랩탑(laptop) 또는 노트북 등의 컴퓨터로 구현될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니며, 컴퓨팅 기능 및 통신 기능을 구비한 모든 종류의 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있다.
도 14에는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 두께 측정 방법이 흐름도로 도시되어 있다. 이하, 도 14를 참조하여 상술한 코팅 두께 측정 장치(10)의 세부 동작들이 시계열적으로 설명된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 측정하도록 구성된 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는, 기재에 대한 코팅 공정이 수행되기 전에, 두께 데이터를 보정하는데 사용되는 보정 데이터를 획득한다(S10).
즉, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)의 데이터 획득부(100, 100A)는, 변위 센서를 이용하여 코팅 롤(22)의 섹션별로 해당 섹션의 진원도 값을 나타내는 진원도 데이터를 획득하고, 각 섹션의 진원도 데이터와 섹션 식별 데이터를 포함한 보정 데이터들을 프로세서(200)에 전송할 수 있다.
그러면, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)의 프로세서(200)는, 상기 보정 데이터들이 분산되어 저장된 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서(200)는 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하고, 데이터 획득부(100)에서 전송되는 보정 데이터들을, 상기 가상 메모리 존의 복수의 저장 영역에 섹션별로 분리하여 저장할 수 있다.
또한, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 코팅 롤(22)의 온도를 변화시키면서 상술한 보정 데이터 획득 절차를 반복할 수 있다.
그 다음, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)의 데이터 획득부(100, 100A)는, 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤(22)에 의해 이송되는 동안, 상기 코팅 롤(22)에 접촉되는 상기 기재의 접촉 부분에 대하여, 해당 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 나타내는 두께 데이터를 획득한다(S20).
이 경우, 상기 데이터 획득부(100)의 위치 조정 모듈(120)은, 상기 데이터 획득부(100, 100A)의 센싱 모듈(110)의 위치를 조정하여, 센싱 모듈(110)로 하여금 전체 기재 중에서 코팅 롤(22)과 접촉한 기재의 접촉 부분, 특히 해당 접촉 부분의 말단부에 도포된 코팅 물질의 두께를 센싱하도록 할 수 있다.
또한, 상기 데이터 획득부(100, 100A)는, 상기 두께 데이터를 획득하는 동안, 온도 센서(114)를 이용하여 상기 코팅 롤(22)의 온도를 나타내는 온도 데이터를 더 획득할 수 있다(S30).
그 다음, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)의 프로세서(200)는, 상기 가상 메모리 존의 복수의 저장 영역 중에서 타깃 저장 영역을 선택하고, 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로 상기 두께 데이터를 보정하여, 보정된 두께 데이터를 생성한다(S40).
예컨대, 상기 프로세서(200)는 상기 가상 메모리 존의 복수의 저장 영역 중 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 온도 센서(114)를 통해 획득된 온도 데이터를 기반으로, 상기 데이터 획득부(100)에 의해 획득된 두께 데이터를 보정할 수 있다.
이를 위해, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터는, 코팅 롤(22)의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중 상기 기재의 두께 측정 대상 부분과 접촉한 섹션의, 온도별 진원도 값들을 기록한 데이터 테이블을 포함할 수 있다. 즉, 상기 프로세서(200)는 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 데이터 테이블에서, 상기 획득된 온도 데이터에 대응하는 상기 섹션의 진원도 값을 확인하고, 확인된 진원도 값을 이용하여 상기 획득된 두께 데이터를 보정할 수 있다.
그 다음, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 보정된 두께 데이터를 디스플레이 또는 스피커 등을 통해 출력하거나, 관리 서버와 같은 외부 장치로 전송할 수 있다(S50).
그 다음, 상기 코팅 두께 측정 장치(10)는 코팅 공정의 중단 시까지 상술한 과정들을 반복할 수 있다(S60).
상술한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따르면, 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤에 의해 이송되는 동안, 데이터 획득부가 전체 기재 중에서 상기 코팅 롤에 접촉되는 상기 기재의 부분에 대하여, 해당 부분에 도포된 코팅 물질의 두께 데이터를 획득하도록 구성됨으로써, 기재의 흔들림으로 인해 발생하는 측정 오차를 감소시킬 수 있으며, 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 높은 수준의 정확도로 측정할 수 있다.
또한, 프로세서가 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하고, 상기 복수의 저장 영역 중에서 선택되는 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로, 상기 데이터 획득부에 의해 획득된 두께 데이터를 보정하도록 구성됨으로써, 코팅 두께 측정값의 정확도를 더욱 향상시키면서도, 코팅 두께 측정 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 데이터 획득부가, 상기 코팅 롤의 온도를 나타내는 온도 데이터를 더 획득하도록 구성되고, 상기 프로세서가, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와 상기 온도 데이터를 기반으로, 상기 두께 데이터를 보정하도록 구성됨으로써, 온도 변화에 따른 영향을 코팅 두께 측정값에 반영할 수 있으며, 그 결과, 코팅 두께 측정값의 정확도와 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 데이터 획득부가, 코팅 물질의 두께를 센싱하는 센싱 모듈과 함께, 이러한 센싱 모듈의 위치를 조정하는 위치 조정 모듈을 포함함으로써, 센싱 모듈의 센싱 위치를 최적화할 수 있으며, 측정 대상 기재의 크기, 측정 대상 기재를 이송하는 롤들의 상대적 위치 등에 따라 센싱 모듈의 위치를 적절히 변경할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 해당 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
2: 코팅 시스템
10: 코팅 두께 측정 장치
20: 코팅 장치
22: 코팅 롤
24: 코터
30: 관리 서버
100, 100A: 데이터 획득부
110: 센싱 모듈
112a, 112b: 두께 센서
114: 온도 센서
116: 코팅 감지 모듈
120: 위치 조정 모듈
122: 제1 이동 유닛
124: 제2 이동 유닛
126: 제3 이동 유닛
128: 회전 유닛
200: 프로세서
300: 출력부
400: 회전 검출 모듈
500: 진동 측정 모듈

Claims (15)

  1. 코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤에 의해 이송되는 동안, 상기 코팅 롤에 접촉되는 상기 기재의 접촉 부분에 대하여, 해당 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 나타내는 두께 데이터를 획득하도록 구성된 데이터 획득부; 및
    보정 데이터들이 분산되어 저장된 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하고, 상기 복수의 저장 영역 중에서 선택되는 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로 상기 두께 데이터를 보정하여, 보정된 두께 데이터를 생성하도록 구성된 프로세서를 포함하는 코팅 두께 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는, 상기 코팅 롤의 외주면을 복수의 섹션으로 구분하여, 상기 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션을 식별하는 섹션 식별 데이터를 더 획득하도록 구성되고,
    상기 프로세서는, 상기 두께 데이터를 보정하기 전에, 상기 복수의 저장 영역 중 상기 섹션 식별 데이터에 대응하는 저장 영역을, 상기 타깃 저장 영역으로 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터는, 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 상기 섹션의 진원도 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는, 상기 코팅 롤의 온도를 나타내는 온도 데이터를 더 획득하도록 구성되고,
    상기 프로세서는, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 온도 데이터를 기반으로, 상기 두께 데이터를 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기 저장된 보정 데이터는, 상기 코팅 롤의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션의 온도별 진원도 값들을 기록한 데이터 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는, 상기 두께 데이터를 획득하기 전에, 상기 코팅 롤의 외주면을 복수의 섹션으로 구분하여, 각각의 섹션별로 해당 섹션의 진원도를 나타내는 진원도 데이터를 획득하도록 구성되고,
    상기 프로세서는, 상기 데이터 획득부에 의해 섹션별로 획득된 진원도 데이터들을, 상기 복수의 저장 영역에 섹션별로 나누어 저장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는,
    두께 센서를 구비한 센싱 모듈; 및
    상기 센싱 모듈의 위치를 조정하여, 상기 센싱 모듈로 하여금 상기 두께 센서를 통해 상기 기재의 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 센싱하여 상기 두께 데이터를 생성하도록 하는 위치 조정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센싱 모듈은, 상기 코팅 롤의 온도를 센싱하는 온도 센서를 더 구비하고,
    상기 프로세서는, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 온도 센서를 통해 획득된 온도 데이터를 기반으로, 상기 두께 데이터를 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 위치 조정 모듈은,
    제1 축을 따라 상기 센싱 모듈을 이동시키는 제1 이동 유닛; 및
    상기 제1 축과 교차하는 제2 축을 따라 상기 센싱 모듈을 이동시키는 제2 이동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 조정 모듈은, 상기 제1 축 및 상기 제2 축과 각각 교차하는 제3 축을 따라 상기 센싱 모듈을 이동시키는 제3 이동 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 위치 조정 모듈은, 상기 센싱 모듈을 소정 회전축을 중심으로 일정 회전 각도 범위 내에서 회전시키는 회전 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 획득부를 복수로 포함하고, 복수의 데이터 획득부는 상기 코팅 롤에 의해 길이 방향으로 이송되는 상기 기재의 폭 방향으로 상호 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 장치.
  13. 기재에 도포된 코팅 물질의 두께를 측정하는 장치에 의해 수행되는 코팅 두께 측정 방법으로서,
    보정 데이터들이 분산되어 저장된 복수의 저장 영역을 가진 가상 메모리 존을 생성하는 단계;
    코팅 물질이 도포된 기재가 코팅 롤에 의해 이송되는 동안, 상기 코팅 롤에 접촉되는 상기 기재의 접촉 부분에 대하여, 해당 접촉 부분에 도포된 코팅 물질의 두께를 나타내는 두께 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 저장 영역 중에서 선택되는 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터를 기반으로 상기 두께 데이터를 보정하여, 보정된 두께 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 코팅 두께 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보정된 두께 데이터를 생성하는 단계 전에, 상기 코팅 롤의 온도를 나타내는 온도 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 보정된 두께 데이터를 생성하는 단계는, 상기 타깃 저장 영역에 기 저장된 보정 데이터와, 상기 온도 데이터를 기반으로, 상기 두께 데이터를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기 저장된 보정 데이터는, 상기 코팅 롤의 외주면을 위치별로 구분한 복수의 섹션 중 상기 기재의 접촉 부분과 접촉한 섹션의 온도별 진원도 값들을 기록한 데이터 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 두께 측정 방법.
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