WO2023237547A1 - Inspektionsanordnung für die energiezellen produzierende industrie - Google Patents

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WO2023237547A1
WO2023237547A1 PCT/EP2023/065109 EP2023065109W WO2023237547A1 WO 2023237547 A1 WO2023237547 A1 WO 2023237547A1 EP 2023065109 W EP2023065109 W EP 2023065109W WO 2023237547 A1 WO2023237547 A1 WO 2023237547A1
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inspection
arrangement according
electrode
camera
separator
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PCT/EP2023/065109
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Akram El Jarad
Hanno Gast
Denis Baron
Piotr KOLESNIKOFF
Ingo Drews
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Körber Technologies Gmbh
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    • G01N2021/8909—Scan signal processing specially adapted for inspection of running sheets

Definitions

  • the invention relates to an inspection arrangement for the energy cell producing industry, with an inspection device for the optical inspection of a flat element conveyed in a machine, and with an electronic evaluation unit which is set up to process data transmitted by the inspection device, at least a first part of the inspection device being in a measuring relationship to a first surface of a conveyed flat element is arranged.
  • an optical inspection is advantageous.
  • errors that arise when manufacturing a composite element for example through laminating or more generally connecting, should be detected.
  • defects for example in the form of wrinkles, bubbles or cracks, can arise. These are often only visible under certain lighting conditions.
  • the flat elements to be inspected also include web material, in particular electrode webs and separator film webs.
  • the web material should be checked for various defects or anomalies. These include, for example, foreign bodies, edge chips, edge tears, holes, cracks and scratches. Due to the combination of the high web speed, the small size of the defects, and the very dark ones The color of the electrode material and the sometimes low brightness contrast to the background make reliable detection difficult.
  • electrode-separator composite elements for example monocells
  • the structure of electrode-separator composite elements can be designed in such a way that the larger anode is exposed on one side and the smaller cathode is arranged hidden behind a separator film. With this setup, both x-raying and one-sided measurement are considerably more difficult.
  • Flat light tables are usually used to measure the geometry of flat elements using a camera.
  • the transport of flat elements for example electrode-separator composite elements, in particular mono cells, takes place on drums or, more generally, rotary conveyors.
  • the screening of drums or rotary conveyors is very time-consuming and prone to errors, for example due to contamination.
  • the reflectivity of the drums is usually very high. The curvature of drums is unfavorable for measurement.
  • the object of the invention is to provide a comparatively simple inspection arrangement with which flat elements of the energy cell producing industry, in particular electrode-separator composite elements and web materials, can be measured and inspected comprehensively and with high accuracy under production conditions.
  • the invention solves this problem with the features of the independent claims. According to the invention, it is provided that at least a second part of the inspection device is arranged in a measuring relationship to a second surface of a conveyed flat element that is opposite the first surface.
  • the invention enables the double-sided and complete inspection of the flat elements, in particular electrode-separator composite elements and web materials, and the detection of contamination, errors, foreign bodies and other anomalies.
  • the invention also enables the geometry measurement of electrode-separator composite elements, especially in the case of a cathode covered by the anode.
  • the invention can be easily implemented by preferably the first part and the second part of the inspection device each comprising a camera.
  • a first camera is arranged in a measuring relationship to a first rotary conveyor and the second camera is arranged in a measuring relationship to a subsequent second rotary conveyor.
  • the second rotary conveyor can advantageously be set up to transport the flat elements with a turned surface relative to the first rotary conveyor, which enables inspection or measurement of the flat elements, in particular electrode-separator composite elements, on both sides. Transport with a turned surface occurs without further measures if, preferably, the first rotary conveyor and the second rotary conveyor either follow one another directly or are separated by an even number of rotary conveyors are arranged separately.
  • the cameras are set up for optical surface inspection of the flat element on both sides and the evaluation unit is set up to carry out defect detection using image processing, which enables the detection of dirt, errors, foreign bodies and other anomalies in the flat elements, such as edge chips, holes, cracks and scratches. enabled.
  • the first camera is advantageously set up to inspect a first electrode and the second camera to inspect a second electrode in the electrode-separator composite element.
  • the electronic evaluation unit is advantageously set up to determine the position of the first electrode relative to a separator, the position of the second electrode relative to a separator and/or the relative position between the first and second electrodes in the electrode-separator composite element.
  • the inspection device is set up to record a plurality of individual images corresponding to successive positions of the conveyor device, and the data processing device is set up to generate an overall image comprising at least one flat element from the plurality of individual images via image processing.
  • the data processing device is set up to generate an overall image comprising at least one flat element from the plurality of individual images via image processing.
  • the individual images can overlap slightly, which makes evaluation easier and ensures an overall image without gaps along the conveying direction. It is also conceivable that the individual images are recorded without overlap and without any distance or at a small distance from one another.
  • the dimension of each individual image along the conveying direction is smaller than the dimension of a flat element along the conveying direction.
  • a flat element is depicted by combining a plurality of individual images, each of which only depicts a part of the flat element.
  • a camera is advantageously provided on two opposite sides of the conveyor device. This is based on the knowledge that the central area of the flat elements does not necessarily have to be measured to determine the geometry and it is sufficient to measure the lateral areas of the flat elements in the area of the side edges (related to the conveying direction). The or each camera can then be adapted to the measurement of a lateral region of the flat elements and, in particular, can be made smaller than would be necessary to capture the entire flat element, which significantly reduces costs.
  • the width b of an individual image along a conveying direction of the conveying device designed as a rotary conveyor is a maximum of 2>/(r 2 - (r-d) 2 ), where r is the radius of the rotary conveyor and d is the depth of field of the inspection device or camera is.
  • the conveying direction is generally the circumferential direction of the rotary conveyor.
  • the inspection arrangement preferably has at least one lighting device for illuminating at least one measuring field of the inspection device.
  • the illumination makes the outline of the flat element, in particular the electrode-separator composite element, more visible.
  • Each camera is advantageously assigned at least one separate lighting device, which enables targeted lighting and a reduction in the dimensions of the lighting devices.
  • the at least one lighting device can advantageously be controlled by the evaluation unit for image capture.
  • the illumination device preferably uses light of a suitable wavelength, particularly with regard to the transillumination of the separator film of the electrode-separator composite element, in order to be able to better inspect or measure the electrode lying under the separator, in particular the cathode.
  • the lighting device is therefore preferably set up to generate red light with a wavelength between 600 nm and 1100 nm, preferably between 650 nm and 950 nm, more preferably between 700 nm and 800 nm. These wavelength ranges have a high transmission through the separator film and are therefore particularly advantageous for transillumination of the same.
  • the lighting device can also advantageously be set up to generate polarized light, which is then advantageous Blocking filter or polarization analyzer provided.
  • the lighting device has a beam axis that is coaxial with an optical axis of the inspection device. Such coaxial lighting enables precise measurement despite the reflective surface of the rotary conveyor.
  • the lighting device preferably has a beam splitter for deflecting the light generated by a light source parallel to the optical axis of the inspection device.
  • the lighting device has a beam axis that is oblique to the optical axis of the inspection device.
  • the or each camera is assigned a plurality of lighting devices which illuminate the measuring field of the camera from different sides with mutually non-parallel beam axes that are oblique to the optical axis of the camera. Lighting that is adapted to the partial recording is therefore preferred, advantageously at different angles to the flat element. In this way, shadow formation can be prevented, particularly due to uneven surfaces of the flat element.
  • the above embodiment can be used advantageously, particularly if the lateral surface of the rotary conveyor is rough.
  • the flat element is a material web.
  • the flat element can in particular be a separator web.
  • the first part of the inspection device is advantageously a camera and the second part of the inspection device is a lighting device for an inspection of the separator web using the transmitted light process.
  • the invention further provides a machine for the energy cell producing industry that is set up to convey flat elements.
  • the machine has a previously described inspection arrangement, which is arranged in a measuring relationship to the conveyed flat elements.
  • the inspection device is arranged downstream of a connecting device of the machine, in particular for double-sided inspection or measurement of electrode-separator composite elements produced in the connecting device.
  • the inspection device is arranged in a feed section of the machine, in particular for inspecting a material web fed in the feed section.
  • This can be an electrode track to be inspected on both sides or a separator track to be inspected using the transmitted light method.
  • the flat element is in particular an electrode-separator composite element, for example a monocell with anode, separator, cathode, separator.
  • the flat element can also be a material web from the energy cell producing industry, in particular an electrode web or a separator web.
  • the conveyor device is in particular a rotary conveyor, for example a conveyor drum for a machine for producing energy cells.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a machine for producing battery cells in detail
  • FIG. 2 shows a schematic view of a machine for producing battery cells in a section following FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through a flat element in the form of a monocell
  • FIG. 4 shows a part of an inspection device in a longitudinal section through a rotary conveyor
  • FIG. 5 shows the partial device according to FIG. 4 in a top view of a lateral surface of the rotary conveyor
  • FIG. 6 shows a top view of a flat element to illustrate the image capture by the sub-device
  • Fig. 7 is a schematic cross-sectional view through a rotary conveyor
  • FIG. 8 shows a part of an inspection device in a longitudinal section through a rotary conveyor in a further embodiment; and 9 shows the partial device according to FIG. 8 in a plan view of a lateral surface of the rotary conveyor.
  • a machine 13 for producing battery cells is shown in sections in Figures 1 and 2.
  • the machine 13 includes a feed section 23 for feeding starting materials, namely endless separator tracks 81, 83 and endless electrode tracks 82, 84, to subsequent machine sections 24, 14.
  • the feeding section 23 includes an electrode feeding section 24 for producing and feeding individual electrode sheets or electrodes from the electrode tracks 82, 84.
  • the electrode feeding section 24 has a first electrode manufacturing device 19 for producing first electrodes, for example cathodes, and a second electrode manufacturing device 18 for producing second electrodes , for example anodes.
  • the electrode manufacturing devices 18, 19 each have a rotating cutting device 20 for cutting the fed electrode web 82, 84 into individual electrodes.
  • the cutting apparatus 20 each comprises a knife shaft 21 and a cutting drum 22.
  • the knife shaft 21 is equipped with knives along its circumference, which engage in grooves in the cutting drum 22 in order to cut the electrode web 82, 84.
  • a pitch changing drum 26 may be provided downstream of the cutting apparatus 20, which serves to provide the cut electrodes with a distance from one another in the longitudinal direction.
  • each electrode manufacturing device 18, 19 includes a transfer device 27 in order to transfer the cut electrodes to a subsequent conveyor device 14.
  • the funding Device 14 is designed, for example, as a belt conveyor and advantageously has a conveyor 16, in particular an endlessly rotating conveyor belt.
  • the conveyor device 14 can also be designed as a conveyor drum.
  • the transfer device 27 each includes a transfer drum 28 and a guide device, which includes a guide belt 15 that runs endlessly around the transfer drum 28 and an auxiliary roller 17.
  • the transfer drum 28 takes the electrodes from an upstream drum, here the pitch change drum 26, and places them on the conveyor 16 of the conveyor 14.
  • the electrodes are conveyed from left to right in Figure 1, with the guide belt 15 above the conveyor 16 runs so that the electrodes are guided between the conveyor 16 and the guide belt 15.
  • the first electrodes produced by the first electrode manufacturing device 19 are placed on the conveyor 16 by means of the corresponding transfer device 27.
  • the first separator web 83 is placed on the conveyor 16 via the first electrodes by means of a deflection roller 32.
  • the second electrodes produced by the second electrode manufacturing device 18 are then deposited on the conveyor 16 by means of the corresponding transfer device 27, with a second electrode being positioned precisely above a first electrode.
  • the further separator web 81 is then placed directly behind the corresponding auxiliary roller 17 on the conveyor 16 by means of a deflection roller 33 via the second electrodes.
  • the conveyor device 14 is therefore used to superimpose the materials first electrode, first separator web 83, second electrical de, further separator web 81, whereby an electrode separator material formation is formed.
  • the electrode separator material formation then passes through a connecting device 25, for example a laminating device with one or more laminating rollers 29 (see FIG. 2), in order to connect the layers of the electrode separator material formation to one another and an electrode separator -Composite railway 34 to form.
  • the connecting device 25 can have a preheating device 35 arranged upstream of the laminating roller 29 for preheating the electrode separator material formation before lamination.
  • the connecting device 25 can also have an upper conveyor 36, in particular a conveyor belt, so that the electrode separator material formation is held between the lower conveyor 16 and the upper conveyor 36 during lamination.
  • a cooling device 39 in particular a cooling drum, can be provided in order to remove heat from the process that has been introduced into the production stream by the connecting device 25, in particular the laminating rollers 29.
  • the cooling device 39 can be cooled, for example, electrically or by passing a cooling medium through in order to specifically remove heat from the warm composite web 34.
  • the machine 13 has a cutting device 37 downstream of the connecting device 25 in order to cut the electrode-separator composite web 34 into electrode-separator composite elements, in particular monocells, and downstream a stacking station 48, shown only schematically, for stacking the electrode-separator composite elements , especially monocells, into a cell stack.
  • the machine section between the connecting device 25 and the stacking station 48 is referred to below as the testing and separating section 38.
  • an advantageously linear test section 43 can be provided, which has one or more test devices 44, in particular for testing the positions of the anodes and cathodes in the composite web 34.
  • one or more optical testing devices such as one or more cameras, can be provided. It is also possible at this point, ie in the area of the test section 43, to have a sequence of several drums on which additional functions can be implemented if necessary.
  • a monocell is a layer system consisting of layers placed one on top of the other, namely a separator 92, an anode 93, another separator 94 and a cathode 95.
  • a monocell stack a plurality or number of these monocells are stacked on top of each other and terminated with a termination cell.
  • the cell stack is used in particular to build an electrochemical and/or galvanic battery (not shown), for example a lithium-ion battery.
  • the electrodes 93, 95 consist of typical electrode materials of an electrochemical and/or galvanic battery cell. In the case of a lithium-ion cell, the electrodes contain, for example, lithium ions.
  • the separators serve to electrically isolate the electrodes from each other and consist, for example, of a plastic film, such as a thermoplastic material.
  • the cutting device 37 is advantageously constructed in the same way as the cutting devices 20, 20 'and preferably comprises a cutting drum 45 with grooves over which the composite web 34 is guided, and a knife roller 46 with knives which are tangential to the cutting drum 45 and by engaging the knives in the grooves cut the composite web 34 as a result of the coordinated rotation of both drums 45, 46.
  • the testing and separating section 38 preferably includes a subsequent rotary conveyor 47, for example a testing drum, on which electrical properties of the individual composite elements 91 or monocells can be measured using a corresponding testing device. For example, a test of the geometric shape of the electrodes 93, 95 and/or the electrical resistance of the composite elements 91 can be carried out.
  • a further rotary conveyor 49 for example a transport drum, can be provided.
  • a subsequent drum system of a stacking station 48 is used to stack the composite elements 91 or monocells to form a monocell stack.
  • FIG. 2 An inspection arrangement with an inspection device 10 for inspection, in particular for geometry measurement and/or surface testing, of flat elements 50, here composite elements 91 or monocells, is shown in Figure 2.
  • the conveyor device 40 is formed by rotary conveyors 47, 49.
  • a first part 56 of the inspection device 10 comprises at least one camera 11 and is in a measuring relationship to a first conveying part 59 of the conveying device 40, in particular re a rotary conveyor 47, arranged.
  • a second part 57 of the inspection device 10 comprises at least one camera 11 and is arranged in a measuring relationship to a second conveying part 62 of the conveying device 40, in particular a rotary conveyor 49.
  • the parts 56, 57 of the inspection device 10 are arranged so that they can inspect opposite surfaces 63, 64 (see Figure 3) of the flat element 50, here the composite element 91.
  • This can be advantageously achieved in that the parts 56, 57 of the inspection device 10 are arranged in measuring relation to immediately successive rotary conveyors 47, 49, as in Figure 2, whereby the flat element 50 can be turned from one rotary conveyor 47 to the one immediately following it Rotary conveyor 49 takes place.
  • Embodiments with an even number of further rotary conveyors arranged between the rotary conveyors 47, 49, and/or one or more linear conveyors arranged between the rotary conveyors 47, 49, which do not change the orientation of the flat element are also conceivable.
  • the arrangement of the inspection device 10 is not based on the arrangement shown in FIG. 2 in measuring relation to the rotational conveying Rern 47, 49 limited.
  • the first part 56 of the inspection device 10 could be arranged in measuring relation to a rotary conveyor of the cutting device 37, for example the cutting drum 45, and the second part 57 of the inspection device 10 could be arranged in measuring relation to an immediately following rotary conveyor 47.
  • the inspection device 10 in the area in front of the cutting device 37, for example in the area of the linear test section 43. In this case, the measurement is carried out on the composite elements 91 in the composite web 34 that have not yet been separated.
  • the first part 56 and the second part 57 of the inspection device 10 are arranged on opposite sides of the composite web 34 in this case.
  • the inspection device 10 can also be used to measure the geometry of a flat element 50 or individual layers therein, for example the electrode sheets 93, 95 in the composite element 91.
  • Advantageous embodiments of the inspection device 10, which are particularly suitable for geometry measurement, alternatively or additionally also for the surface inspection of a flat element 50, are explained below with reference to FIGS. 4 to 9.
  • the measurement of the geometry of a flat element 50 includes in particular the determination of the contour 51 of the flat element 50, or individual layers 93, 95 therein, in a top view of the flat extension, such as in Figure 5.
  • This contour 51 is, for example, essentially rectangular and has a front edge 54, a rear edge 55 and two side edges 53 in the conveying direction.
  • an arrester lug 52 may be provided on the side, which serves to electrically connect all cathodes and all anodes in the finished cell stack to one another.
  • each part 56, 57 of the inspection device 10 has at least one, preferably at least two cameras 11, which are arranged facing the corresponding conveying part 59, 62 of the conveying device 40.
  • first part 56 of the inspection device 10 will be considered with reference to the first conveying part 59 (rotary conveyor 47) of the conveying device 40 and explained with reference to FIGS. 4 to 9.
  • the corresponding statements can easily be transferred to the second part 57 of the inspection device 10 with reference to the second conveying part 62 of the conveying device 40.
  • the first conveying part 59 of the conveying device 40 is a rotary conveyor 47, as in FIG.
  • the central plane M of the rotary conveyor 47 which is perpendicular to the axis of rotation R
  • several, here two, cameras 11 are preferably arranged laterally offset.
  • At least one camera 11 is advantageously arranged on both sides of the central plane M of the rotary conveyor 47.
  • Each camera 11 is preferably set up and arranged to capture an area around a side edge 53 of the flat element 50. If the flat element 50, or a layer therein, has a lateral arrester lug 52, a casing is mera 11 set up and arranged for complete detection of the arrester lug 52.
  • the or each of the two cameras 11 is set up to capture a strip-shaped or line-shaped individual image 30.
  • the longitudinal extent of the individual image 30 runs perpendicular to the conveying direction F or perpendicular to the central plane M of the rotary conveyor 47.
  • the length L of each individual image 30 results from the requirement that there is a sufficiently large area around the respective side edge 53 or around the arrester tab 52 can be detected by the camera 11.
  • the width b of each individual image 30 is preferably significantly smaller than the width B of a flat element 50 if, due to the curvature of the jacket 41 of the rotary conveyor 47, a sharp image of the flat element 50 over its entire width cannot be achieved at a given depth of field d of the camera 11 . This will be explained in more detail below.
  • the image capture is controlled depending on the rotational position of the rotary conveyor 47, which can be known, for example, from a position-controlled drive of the rotary conveyor 47, or depending on a machine cycle from an electronic evaluation unit 60 (see FIG. 5).
  • image processing of the individual images 30 transmitted by the cameras 11 takes place.
  • the individual images 30 of a camera 11 corresponding to a flat element 50 are combined to form an overall image 31, see FIG. 6. In this way, a complete image can be created in the area - the side edges 53 of the flat element 50 including the arrester lug 52 can be obtained.
  • the individual images 30 recorded by a camera 11 are shown at a small distance from one another for the sake of clarity. However, the individual images 30 can also be recorded by a camera 11 with an overlap in the conveying direction F, or adjacent to one another without a gap.
  • the contour 51 of the flat element 50 can be determined from the overall image or images 30 by image processing in the electronic evaluation unit 60.
  • the contour in the central region of the flat element 50 can be interpolated with high precision, so that an image acquisition in the central region of the flat element 50 is not necessary.
  • the dimensioning of the width b of an individual image 30 is explained below with reference to FIG. This shows a cross section through the, for example, cylindrical rotary conveyor 47 in a detail.
  • the rotary conveyor 47 has a radius r.
  • the camera 11 has a depth of field d.
  • the width of an individual image 30 in the overall image 31 is important for this consideration.
  • the camera 11 can be, for example, a line camera or a matrix camera.
  • the light-sensitive sensor of the camera 11 can be line-shaped or strip-shaped.
  • the light-sensitive sensor of the camera 11 can also have a different shape. In this case, a strip-shaped or line-shaped individual image 30, for example, can be cut out of a larger recorded image using image processing.
  • the inspection arrangement advantageously has at least one lighting device 70 for illuminating at least one measuring field of the inspection device 10.
  • at least two lighting devices 70 are provided, each lighting device 70 being set up to illuminate a measuring field of a camera 11.
  • the lighting device 70 is therefore arranged and set up in such a way that a light beam 71 generated by the lighting device 70, if necessary after deflection, falls on a flat element 50 conveyed by the conveying device 40 through the field of view of the camera 11 in order to illuminate the flat element 50. Due to the illumination by the at least one lighting device 70, the quality of the images recorded by the corresponding camera 11 can be significantly improved.
  • Each lighting device 70 has a light source 72 for generating the light beams 71.
  • the light source 72 can be, for example, an LED light source, in particular in the form of an LED line or an LED matrix.
  • a coaxial lighting device 70 is provided. This means tet that the light beam incident on the flat element 50 or on the lateral surface of the rotary conveyor 47, 49 runs coaxially or parallel to the viewing direction or the optical axis 12 of the camera 11. This is achieved by means of a beam splitter 73, which deflects the light beam 71 generated by the light source 72, for example from the side, by, for example, 90°, so that the deflected light beam 71 then runs parallel to the optical axis 12 of the camera 11.
  • the optical axis 12 of the camera 11 runs through the beam splitter 73, as shown in Figure 1.
  • the coaxial illumination device 70 may have a diffuser arranged between the light source 72 and the beam splitter 73 in order to unify or even out the light pattern generated by individual light generating elements, for example LEDs, in the light source 72.
  • Each camera 11 and an associated lighting device 70 can advantageously be combined in a structural unit to form a measuring unit.
  • the lighting device 70 is set up to generate a light beam 71 incident obliquely onto the lateral surface 41 of the rotary conveyor 47, 49 or onto the flat element 50.
  • a beam splitter 73 is unnecessary.
  • three light sources 72 are preferably provided on each side of the rotary conveyor 44, 49 or the flat element 50 (see FIG. 9), with one light source 72 coming from the front obliquely, ie from the front edge 54. a light source 72 shines obliquely from behind, ie from the rear edge 55, and a further light source 72 shines obliquely from the respective side edge 53.
  • an electrode anode 93 in FIG. 3
  • a separator 92 is generally covered on the outside by a separator 92.
  • the lighting device 70 which is assigned to the corresponding part 57 of the inspection device 10, which is arranged for measuring the surface 63 with the separator 92 directed outwards, is therefore preferably used to generate light with a wavelength that has a high transmission through the separator film 92 in order to be able to examine them with as little disruption as possible.
  • Particularly suitable in this regard is red light, in particular with a wavelength between 600 nm and 1100 nm, preferably between 650 nm and 950 nm, more preferably between 700 nm and 800 nm.
  • the use of polarized light if necessary with a blocking filter or Polarization analyzer, can be beneficial.
  • the inspection arrangement is not limited to the inspection of the electrode-separator composite web 34, or electrode-separator composite elements 91 cut therefrom, for example monocells, ie to an arrangement downstream of the connecting device 25.
  • a further embodiment of an inspection device 10 with cameras 11, which are arranged on opposite sides of an electrode track 82, is shown. This makes it possible to inspect the electrode track 82 on both sides, which enables the detection of contamination, defects, foreign bodies and other anomalies in the flat elements 50, here the electrode track 82, such as edge chips, holes, cracks and scratches, on the entire surface of the flat element 50 enabled.
  • an inspection device 10 with cameras 11 that respond to set sides of the other electrode track 84 are arranged.
  • FIG. 1 shows, for example, a further embodiment of an inspection device 10 with a camera 11, which is in a measuring relationship to a separator web 81, and an illumination device 70 arranged on the opposite side of the separator web 81.
  • This inspection arrangement 10 therefore measures using the transmitted light method. This makes it possible to inspect the separator web 81 on both sides, which enables the detection of contamination, defects, foreign bodies and other anomalies in the flat elements 50, here the separator web 81, such as edge chips, holes, cracks and scratches, on the entire surface of the flat element 50 enabled.
  • the lighting device 70 is in turn preferably set up to generate light with a wavelength that has a high transmission through the separator web 81 in order to be able to illuminate it with as little interference as possible.
  • a wavelength that has a high transmission through the separator web 81 is particularly suitable in this regard.
  • red light in particular with a wavelength between 600 nm and 1100 nm, preferably between 650 nm and 950 nm, more preferably between 700 nm and 800 nm.
  • polarized light if necessary with a blocking filter or Polarization analyzer can also be advantageous here.
  • an inspection device 10 with a camera 11 and lighting device 70 can additionally or alternatively be provided, which are arranged on opposite sides of the other separator web 83.

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Abstract

Eine Inspektionsanordnung für die Energiezellen produzierende Industrie umfasst mindestens eine Inspektionsvorrichtung (10) zur optischen Inspektion eines in einer Maschine (13) geförderten flächigen Elements (50), und eine elektronischen Auswerteeinheit (60), die zu Verarbeitung von der Inspektionsvorrichtung (10) übermittelter Daten eingerichtet ist. Mindestens ein erster Teil (56) der Inspektionsvorrichtung (10) ist in einer Messbeziehung zu einer ersten Oberfläche eines geförderten flächigen Elements (50) angeordnet. Mindestens ein zweiter Teil (57) der Inspektionsvorrichtung (10) ist in einer Messbeziehung zu einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche eines geförderten flächigen Elements (50) angeordnet.

Description

Inspektionsanordnung für die
Energiezellen produzierende Industrie
Die Erfindung betrifft eine Inspektionsanordnung für die Energiezellen produzierende Industrie, mit einer Inspektionsvorrichtung zur optischen Inspektion eines in einer Maschine geförderten flächigen Elements, und mit einer elektronischen Auswerteeinheit, die zu Verarbeitung von der Inspektionsvorrichtung übermittelter Daten eingerichtet ist, wobei mindestens ein erster Teil der Inspektionsvorrichtung in einer Messbeziehung zu einer ersten Oberfläche eines geförderten flächigen Elements angeordnet ist.
Für eine finale Inspektion von Elektroden-Separator-Verbundele- menten, beispielsweise Monozellen, ist eine optische Prüfung vorteilhaft. Insbesondere Fehler, welche beim Fertigen eines Verbundelements beispielsweise durch Laminieren oder allgemeiner Verbinden entstehen, sollen erkannt werden. Beim Fertigen eines Elektro- den-Separator-Verbundelements können neben Verschmutzungen auch Defekte beispielsweise in Form von Falten, Blasen oder Risse entstehen. Oftmals sind diese nur unter bestimmten Beleuchtungsverhältnissen sichtbar.
Zu den zu inspizierenden flächigen Elementen zählt auch Bahnmaterial, insbesondere Elektrodenbahnen und Separatorfolienbahnen. Bei der Oberflächenkontrolle soll das Bahnmaterial auf diverse Fehler oder Anomalien geprüft werden. Hierzu zählen beispielsweise Fremdkörper, Randabplatzungen, Kantenausrisse, Löcher, Risse und Kratzer. Aufgrund der Kombination von der hohen Bahngeschwindigkeit, der geringen Größe der Fehlstellen, der sehr dunklen Farbe des Elektrodenmaterials und des teilweise geringen Helligkeitskontrastes zum Hintergrund ist eine sichere Erkennung erschwert.
Der Aufbau von Elektroden-Separator-Verbundelementen, beispielsweise Monozellen, kann so gestaltet sein, dass von einer Seite die größere Anode frei und hinter einer Separatorfolie die kleinere Kathode verdeckt angeordnet ist. Bei diesem Aufbau sind sowohl ein Durchleuchten, als auch die einseitige Vermessung erheblich erschwert.
Für Geometrievermessungen von flächigen Elementen mittels einer Kamera werden üblicherweise ebene Leuchttische verwendet. In der Energiezellen produzierenden Industrie findet der Transport von flächigen Elementen, beispielsweise Elektroden-Separator-Verbund- elementen, insbesondere Monozellen, auf Trommeln oder allgemeiner Rotationsförderern statt. Die Durchleuchtung von Trommeln oder Rotationsförderern ist sehr aufwändig und fehleranfällig, beispielsweise aufgrund von Verschmutzung. Zusätzlich ist der Reflexionsgrad der Trommeln meist sehr hoch. Die Krümmung von Trommeln ist für eine Vermessung ungünstig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vergleichsweise einfache Inspektionsanordnung bereitzustellen, mit der flächige Element der Energiezellen produzierenden Industrie, insbesondere Elektroden-Separator-Verbundelemente und Bahnmaterialien, unter Produktionsbedingungen umfassend und mit hoher Genauigkeit vermessen und inspiziert werden können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens ein zweiter Teil der Inspektionsvorrichtung in einer Messbeziehung zu einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche eines geförderten flächigen Elements angeordnet ist. Die Erfindung ermöglicht die beidseitige und vollständige Inspektion der flächigen Elemente, insbesondere von Elektroden-Separator-Verbundelementen und Bahnmaterialien, und die Erkennung von Verschmutzungen, Fehlern, Fremdkörpern und sonstigen Anomalien. Die Erfindung ermöglicht auch die Geometrievermessung von Elektroden-Separator- Verbundelementen, insbesondere auch im Falle einer durch die Anode verdeckten Kathode.
Die Erfindung lässt sich einfach realisieren, indem vorzugsweise der erste Teil und der zweite Teil der Inspektionsvorrichtung jeweils eine Kamera umfassen.
Im Falle einer Fördervorrichtung mit Rotationsförderern ist es vorteilhaft, dass eine erste Kamera in einer Messbeziehung zu einem ersten Rotationsförderer und die zweite Kamera in einer Messbeziehung zu einem nachfolgenden zweiten Rotationsförderer angeordnet ist. In diesem Fall kann der zweite Rotationsförderer vorteilhaft zum Transport der flächigen Elemente mit gewendeter Oberfläche relativ zu dem ersten Rotationsförderer eingerichtet sein, was eine beidseitige Inspektion oder Vermessung der flächigen Elemente, insbesondere von Elektroden-Separator-Verbundelementen ermöglicht. Ein Transport mit gewendeter Oberfläche ergibt sich ohne weitere Maßnahmen, wenn vorzugsweise der erste Rotationsförderer und der zweite Rotationsförderer entweder unmittelbar aufeinander folgend oder durch eine gerade Anzahl von Rotationsförderern voneinander getrennt angeordnet sind.
In einer Ausführungsform sind die Kameras zur beidseitigen optischen Oberflächenprüfung des flächigen Elements und die Auswerteeinheit zur Durchführung einer Fehlerdetektion mittels Bildverarbeitung eingerichtet, was die Erkennung von Verschmutzungen, Fehlern, Fremdkörpern und sonstigen Anomalien der flächigen Elemente, wie etwa Randabplatzungen, Löcher, Risse und Kratzer, ermöglicht.
In Anwendungsfällen, in denen das flächige Element ein Elektroden- Separator-Verbundelement ist, ist vorteilhaft die erste Kamera zur Inspektion einer ersten Elektrode und die zweite Kamera zur Inspektion einer zweiten Elektrode in dem Elektroden-Separator-Verbund- element eingerichtet. In diesem Fall ist die elektronische Auswerteeinheit vorteilhaft zur Ermittlung der Lage der ersten Elektrode relativ zu einem Separator, der Lage der zweiten Elektrode relativ zu einem Separator und/oder der Relativposition zwischen erster und zweiter Elektrode in dem Elektroden-Separator-Verbundelement eingerichtet.
Vorzugsweise ist die Inspektionsvorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Einzelbildern entsprechend aufeinander folgender Positionen der Fördervorrichtung, und die Datenverarbeitungseinrichtung zur Erzeugung eines mindestens ein flächiges Element umfassenden Gesamtbildes aus der Mehrzahl von Einzelbildern per Bildverarbeitung eingerichtet. Mittels einer partiellen Aufnahme von vergleichsweise kleinen Abschnitten lässt sich die Problematik der Trommelkrümmung deutlich reduzieren. Die Aufnahmen erfolgen zeitlich versetzt mit der Bewegung der Trommel. Die partiellen Auf- nahmen oder Einzelaufnahmen werden anschließend zu einem Gesamtbild zusammengerechnet und ausgewertet.
Die Einzelbilder können geringfügig überlappend sein, was die Auswertung erleichtert und ein entlang der Förderrichtung lückenloses Gesamtbild sicherstellt. Denkbar ist auch, dass die Einzelbilder ohne Überlappung und ohne Abstand oder mit einem geringen Abstand zueinander aufgenommen werden.
Vorzugsweise ist die Abmessung jedes Einzelbildes entlang der Förderrichtung geringer als die Abmessung eines flächigen Elements entlang der Förderrichtung. Die Abbildung eines flächigen Elements erfolgt durch Kombination einer Mehrzahl von Einzelbildern, die jedes für sich nur einen Teil des flächigen Elements abbilden.
Vorteilhaft ist an zwei gegenüberliegenden Seiten der Fördervorrichtung jeweils eine Kamera vorgesehen. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass für die Bestimmung der Geometrie der mittlere Bereich der flächigen Elemente nicht zwingend vermessen werden muss und es ausreicht, die seitlichen Bereiche der flächigen Elemente im Bereich der Seitenkanten (bezogen auf die Förderrichtung) zu vermessen. Die oder jede Kamera kann dann an die Vermessung eines seitlichen Bereichs der flächigen Elemente angepasst und insbesondere kleiner ausgeführt sein, als es zu der Erfassung des gesamten flächigen Elements erforderlich wäre, was die Kosten erheblich reduziert.
Vorzugsweise beträgt die Breite b eines Einzelbildes entlang einer Förderrichtung der als Rotationsförderer ausgebildeten Fördervorrichtung maximal 2 >/(r2- (r- d)2) , wobei r der Radius des Rotationsförderers und d die Tiefenschärfe der Inspektionsvorrichtung oder Kamera ist. Mittels dieser Bemessungsregel kann ein an jedem Punkt tiefenscharfes Gesamtbild durch Zusammensetzen einer Mehrzahl von Einzelbildern erreicht werden. Die Förderrichtung ist generell die Umfangsrichtung des Rotationsförderers.
Vorzugsweise weist die Inspektionsanordnung mindestens eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung mindestens eines Messfeldes der Inspektionsvorrichtung auf. Durch die Beleuchtung wird der Umriss des flächigen Elements, insbesondere des Elektroden- Separator-Verbundelements, besser sichtbar. Vorteilhaft ist jeder Kamera mindestens eine separate Beleuchtungseinrichtung zugeordnet, was eine zielgerichtete Beleuchtung und einer Reduzierung der Abmessungen der Beleuchtungseinrichtungen ermöglicht. Die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung kann vorteilhaft durch die Auswerteeinheit zur Bildnahme angesteuert werden.
Die Beleuchtungseinrichtung verwendet vorzugsweise Licht einer geeigneten Wellenlänge insbesondere im Hinblick auf die Durchleuchtung der Separatorfolie des Elektroden-Separator-Verbund- elements, um die unter dem Separator liegende Elektrode, insbesondere die Kathode, besser inspizieren bzw. vermessen zu können. Vorzugsweise ist die Beleuchtungseinrichtung daher zur Erzeugung von rotem Licht mit einer Wellenlänge zwischen 600 nm und 1100 nm, vorzugsweise zwischen 650 nm und 950 nm, weiter vorzugsweise zwischen 700 nm und 800 nm eingerichtet. Diese Wellenlängenbereiche haben eine hohe Transmission durch die Separatorfolie sind und daher besonders vorteilhaft zur Durchleuchtung derselben.
Vorteilhaft kann auch die Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von polarisiertem Licht eingerichtet sein, vorteilhaft ist dann ein Sperrfilter oder Polarisationsanalysator vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung eine zu einer optischen Achse der Inspektionsvorrichtung koaxiale Strahlachse auf. Eine solche koaxiale Beleuchtung ermöglicht eine genaue Vermessung trotz spiegelnder Mantelfläche des Rotationsförderers. In dieser Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise einen Strahlteiler zur Umlenkung des von einer Lichtquelle erzeugten Lichts parallel zu der optischen Achse der Inspektionsvorrichtung auf.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung eine zu der optischen Achse der Inspektionsvorrichtung schräge Strahlachse auf. Vorzugsweise ist der oder jeder Kamera eine Mehrzahl von Beleuchtungseinrichtungen zugeordnet, die von verschiedenen Seiten mit zu der optischen Achse der Kamera schrägen, wechselseitig nicht-parallelen Strahlachsen das Messfeld der Kamera beleuchten. Bevorzugt ist somit eine an die partielle Aufnahme angepasste Beleuchtung, vorteilhaft in verschiedenen Winkeln zum flächigen Element. Auf diese Weise kann eine Schattenbildung insbesondere durch Oberflächenunebenheiten des flächigen Elements verhindert werden. Die obige Ausführungsform kann insbesondere bei einer rauen Mantelfläche des Rotationsförderers vorteilhaft zum Einsatz kommen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das flächige Element eine Materialbahn. Das flächige Element kann insbesondere eine Separatorbahn sein. In diesem Fall ist vorteilhaft der erste Teil der Inspektionsvorrichtung eine Kamera und der zweite Teil der Inspektionsvorrichtung eine Beleuchtungseinrichtung, um eine Inspektion der Separatorbahn im Durchlichtverfahren zu ermöglichen.
Die Erfindung stellt des Weiteren eine Maschine der Energiezellen produzierenden Industrie bereit, die zum Fördern von flächigen Elementen eingerichtet ist. Erfindungsgemäß weist die Maschine eine zuvor beschriebene Inspektionsanordnung auf, die in einer Messbeziehung zu den geförderten flächigen Elementen angeordnet ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Inspektionsvorrichtung nachfolgend einer Verbindungsvorrichtung der Maschine angeordnet, insbesondere zur beidseitigen Inspektion oder Vermessung von in der Verbindungsvorrichtung erzeugten Elektroden-Separator- Verbundelementen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Inspektionsvorrichtung in einem Zuführabschnitt der Maschine angeordnet, insbesondere zur Inspektion einer in dem Zuführabschnitt zugeführten Materialbahn. Dabei kann es sich um eine beidseitig zu inspizierende Elektrodenbahn oder um eine im Durchlichtverfahren zu inspizierende Separatorbahn handeln.
Das flächige Element ist insbesondere ein Elektroden-Separator- Verbundelement, beispielsweise eine Monozelle mit Anode, Separator, Kathode, Separator. Das flächige Element kann auch eine Materialbahn der Energiezellen produzierenden Industrie sein, insbesondere eine Elektrodenbahn oder eine Separatorbahn. Die Fördervorrichtung ist insbesondere ein Rotationsförderer, beispielsweise eine Fördertrommel für eine Maschine zum Herstellen von Energiezellen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Maschine zur Herstellung von Batteriezellen im Ausschnitt;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Maschine zur Herstellung von Batteriezellen in einem an Figur 1 anschließenden Ausschnitt;
Fig. 3 ein schematischer Querschnitt durch ein flächiges Element in Form einer Monozelle,
Fig. 4 einen Teil einer Inspektionsvorrichtung in einem Längsschnitt durch einen Rotationsförderer;
Fig. 5 die Teilvorrichtung gemäß Figur 4 in einer Draufsicht auf eine Mantelfläche des Rotationsförderers;
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein flächiges Element zur Illustration der Bildnahme durch die Teilvorrichtung;
Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht durch einen Rotationsförderer;
Fig. 8 einen Teil einer Inspektionsvorrichtung in einem Längsschnitt durch einen Rotationsförderer in einer weiteren Ausführungsform; und Fig. 9 die Teilvorrichtung gemäß Figur 8 in einer Draufsicht auf eine Mantelfläche des Rotationsförderers.
Eine Maschine 13 zur Herstellung von Batteriezellen ist in Ausschnitten in Figuren 1 und 2 gezeigt. Die Maschine 13 umfasst einen Zuführabschnitt 23 zum Zuführen von Ausgangsmaterialien, nämlich endlose Separatorbahnen 81 , 83 sowie endlose Elektrodenbahnen 82, 84, zu nachfolgenden Maschinenabschnitten 24, 14.
Der Zuführabschnitt 23 umfasst einen Elektrodenzuführabschnitt 24 zum Erzeugen und Zuführen von einzelnen Elektrodenblättern oder Elektroden aus den Elektrodenbahnen 82, 84. Der Elektrodenzuführabschnitt 24 weist eine erste Elektrodenherstellvorrichtung 19 zum Herstellen von ersten Elektroden, beispielsweise Kathoden, und eine zweite Elektrodenherstellvorrichtung 18 zum Herstellen von zweiten Elektroden, beispielsweise Anoden, auf.
Die Elektrodenherstellvorrichtungen 18, 19 weisen jeweils einen rotierenden Schneidapparat 20 zum Zerschneiden der zugführten Elektrodenbahn 82, 84 in einzelne Elektroden auf. Der Schneidapparat 20 umfasst jeweils eine Messerwelle 21 und eine Schneidtrommel 22. Die Messerwelle 21 ist entlang ihres Umfangs mit Messern bestückt, die in Nuten der Schneidtrommel 22 eingreifen, um die Elektrodenbahn 82, 84 zu schneiden. Stromabwärts von dem Schneidapparat 20 kann eine Teilungsänderungstrommel 26 vorgesehen sein, die dazu dient, die geschnittenen Elektroden mit einem Abstand zueinander in Längsrichtung zu versehen.
Des Weiteren umfasst jede Elektrodenherstellvorrichtung 18, 19 eine Übergabeeinrichtung 27, um die geschnittenen Elektroden an eine nachfolgende Fördereinrichtung 14 zu übergeben. Die Förder- einrichtung 14 ist beispielsweise als Bandförderer ausgebildet und weist vorteilhaft ein Fördermittel 16, insbesondere ein endlos umlaufendes Förderband auf. Die Fördereinrichtung 14 kann auch als Fördertrommel ausgebildet sein.
Die Übergabeeinrichtung 27 umfasst jeweils eine Übergabetrommel 28 und eine Führungseinrichtung, die ein um die Übergabetrommel 28 und eine Hilfswalze 17 endlos umlaufendes Führungsband 15 umfasst. Die Übergabetrommel 28 übernimmt die Elektroden von einer vorgeordneten Trommel, hier der Teilungsänderungstrommel 26, und legt diese auf das Fördermittel 16 der Fördereinrichtung 14. Auf dem Fördermittel 16 werden die Elektroden von links nach rechts in Figur 1 gefördert, wobei das Führungsband 15 über dem Fördermittel 16 verläuft, so dass die Elektroden zwischen dem Fördermittel 16 und dem Führungsband 15 geführt werden. Zunächst werden die von der ersten Elektrodenherstellvorrichtung 19 hergestellten ersten Elektroden mittels der entsprechenden Übergabevorrichtung 27 auf dem Fördermittel 16 abgelegt. Anschließend wird unmittelbar hinter der Hilfswalze 17 die erste Separatorbahn 83 mittels einer Umlenkwalze 32 über die ersten Elektroden auf das Fördermittel 16 aufgelegt. Sodann werden die von der zweiten Elektrodenherstellvorrichtung 18 hergestellten zweiten Elektroden mittels der entsprechenden Übergabevorrichtung 27 auf dem Fördermittel 16 abgelegt, wobei jeweils eine zweite Elektrode positionsgenau über einer ersten Elektrode positioniert wird. Anschließend wird unmittelbar hinter der entsprechenden Hilfswalze 17 die weitere Separatorbahn 81 mittels einer Umlenkwalze 33 über die zweiten Elektroden auf das Fördermittel 16 aufgelegt.
Die Fördereinrichtung 14 dient demnach zum Übereinanderlegen der Materialien erste Elektrode, erste Separatorbahn 83, zweite Elektro- de, weitere Separatorbahn 81 , wodurch eine Elektroden-Separator- Materialformation gebildet wird. Die Elektroden-Separator-Material- formation durchläuft anschließend eine Verbindungsvorrichtung 25, beispielsweise eine Laminiervorrichtung mit einer oder mehrerer Laminierwalzen 29 (siehe Figur 2), um die Lagen der Elektroden-Sepa- rator-Materialformation miteinander zu verbinden und eine Elektro- den-Separator-Verbundbahn 34 zu bilden. Die Verbindungsvorrichtung 25 kann eine der Laminierwalze 29 vorgeordnete Vorwärmvorrichtung 35 zum Vorwärmen der Elektroden-Separator-Material- formation vor dem Laminieren aufweisen. Die Verbindungsvorrichtung 25 kann auch ein oberes Fördermittel 36, insbesondere ein Förderband, aufweisen, so dass die Elektroden-Separator-Material- formation beim Laminieren zwischen dem unteren Fördermittel 16 und dem oberen Fördermittel 36 gehalten ist. Anschließend an die Verbindungsvorrichtung 25 kann eine Kühleinrichtung 39, insbesondere eine Kühltrommel, vorgesehen sein, um von der Verbindungsvorrichtung 25, insbesondere den Laminierwalzen 29, in den Produktionsstrom eingetragene Wärme aus dem Prozess abzuführen. Die Kühleinrichtung 39 ist beispielsweise elektrisch oder mittels Durchleiten eines Kühlmediums kühlbar, um der warmen Verbundbahn 34 gezielt Wärme zu entziehen.
Die Maschine 13 weist eine der Verbindungsvorrichtung 25 nachgeordnete Schneidevorrichtung 37 auf, um die Elektroden-Separator- Verbundbahn 34 in Elektroden-Separator-Verbundelementen, insbesondere Monozellen, zu zerschneiden, und nachgeordnet eine nur schematisch gezeigte Stapelstation 48 zum Stapeln der Elektroden- Separator-Verbundelementen, insbesondere Monozellen, zu einem Zellstapel. Der Maschinenabschnitt zwischen der Verbindungsvorrichtung 25 und der Stapelstation 48 wird im Folgenden als Prüf- und Vereinzelungsabschnitt 38 bezeichnet. Zwischen der Verbindungsvorrichtung 25 und der Schneideinrichtung 37 kann eine vorteilhaft lineare Prüfstrecke 43 vorgesehen sein, die eine oder mehrere Prüfeinrichtungen 44 insbesondere zur Prüfung der Positionen der Anoden und Kathoden in der Verbundbahn 34 aufweist. Es können beispielsweise eine oder mehrere optische Prüfeinrichtungen, etwa eine oder mehrere Kameras, vorgesehen sein. Möglich ist an dieser Stelle, d.h. im Bereich der Prüfstrecke 43, auch eine Abfolge mehrerer Trommeln, auf denen bei Bedarf auch zusätzliche Funktionen realisiert sein können.
Mittels der Schneidevorrichtung 37 wird die Verbundbahn 34 in einzelne Separator-Elektroden-Verbundelemente 91 geschnitten, und zwar vorzugsweise in einem Elektroden-freien Bereich, wodurch Monozellen wie in Figur 3 gezeigt entstehen. Eine Monozelle ist ein Schichtsystem bestehend aus übereinander gelegten Schichten, nämlich einem Separator 92, einer Anode 93, einem weiteren Separator 94 und einer Kathode 95. Zum Aufbau eines Monozellenstapels wird eine Mehr- oder Vielzahl dieser Monozellen übereinander gestapelt und mit einer Abschlusszelle abgeschlossen. Der Zellenstapel dient insbesondere zum Aufbau eines nicht gezeigten elektrochemischen und/oder galvanischen Akkumulators, beispielsweise eines Lithium-Ionen-Akkus. Die Elektroden 93, 95 bestehen aus typischen Elektrodenmaterialien einer elektrochemischen und/oder galvanischen Akkumulatorzelle. Im Falle einer Lithium-Ionen-Zelle enthalten die Elektroden beispielsweise Lithium-Ionen. Die Separatoren dienen zur elektrischen Isolierung der Elektroden voneinander und bestehen beispielsweise aus einer Kunststofffolie, etwa aus einem thermoplastischen Material. Die Schneidvorrichtung 37 ist vorteilhaft gleichartig aufgebaut wie die Schneidapparate 20, 20‘ und umfasst vorzugsweise eine Schneidtrommel 45 mit Nuten, über die die Verbundbahn 34 geführt wird, und eine Messerwalze 46 mit Messern, die tangential zu der Schneidtrommel 45 und durch Eingreifen der Messer in die Nuten infolge der koordinierten Rotation beider Trommeln 45, 46 die Verbundbahn 34 schneidet.
Der Prüf- und Vereinzelungsabschnitt 38 umfasst vorzugsweise einen nachfolgenden Rotationsförderer 47, beispielsweise ein Prüftrommel, an der mittels einer entsprechenden Prüfeinrichtung elektrische Eigenschaften der einzelnen Verbundelemente 91 oder Monozellen gemessen werden können. Beispielsweise kann eine Prüfung der geometrischen Form der Elektroden 93, 95 und/oder des elektrischen Widerstands der Verbundelemente 91 durchgeführt werden.
Anschließend an den Rotationsförderer 47 kann ein weiterer Rotationsförderer 49, beispielsweise eine Transporttrommel, vorgesehen sein. Ein nachfolgendes, in den Figuren nicht gezeigtes Trommelsystem einer Stapelstation 48 dient zum Stapeln der Verbundelemente 91 oder Monozellen zu einem Monozellenstapel.
Eine Inspektionsanordnung mit einer Inspektionsvorrichtung 10 zur Inspektion, insbesondere zur Geometrievermessung und/oder zur Oberflächenprüfung, von flächigen Elementen 50, hier von Verbundelementen 91 oder Monozellen, ist in Figur 2 gezeigt. Die Fördervorrichtung 40 wird in dieser Ausführungsform von Rotationsförderern 47, 49 gebildet. Ein erster Teil 56 der Inspektionsvorrichtung 10 umfasst mindestens eine Kamera 11 und ist in einer Messbeziehung zu einem ersten Förderteil 59 der Fördervorrichtung 40, insbesonde- re einem Rotationsförderer 47, angeordnet. Ein zweiter Teil 57 der Inspektionsvorrichtung 10 umfasst mindestens eine Kamera 11 und ist in einer Messbeziehung zu einem zweiten Förderteil 62 der Fördervorrichtung 40, insbesondere einem Rotationsförderer 49, angeordnet.
Die Teile 56, 57 der Inspektionsvorrichtung 10 sind so angeordnet, dass sie entgegengesetzte Oberflächen 63, 64 (siehe Figur 3) des flächigen Elements 50, hier des Verbundelements 91 , inspizieren können. Dies kann vorteilhaft dadurch erreicht werde, dass die Teile 56, 57 der Inspektionsvorrichtung 10 in Messbeziehung zu unmittelbar aufeinander folgenden Rotationsförderern 47, 49 angeordnet sind, wie in Figur 2, wodurch ein Wenden des flächigen Elements 50 von einem Rotationsförderer 47 zu dem unmittelbar darauf folgenden Rotationsförderer 49 erfolgt. Auch Ausführungsformen mit einer geraden Anzahl von zwischen den Rotationsförderern 47, 49 angeordneten weiteren Rotationsförderern, und/oder einem oder mehreren zwischen den Rotationsförderern 47, 49 angeordneten Linearförderern, welche die Orientierung des flächigen Elements nicht ändern, sind denkbar.
Aufgrund der Erfassung beider entgegengesetzten Oberflächen 63, 64 des flächigen Elements 50 ist eine vollständige Inspektion des gesamten flächigen Elements 50 vorteilhaft möglich, was die Erkennung von Verschmutzungen, Fehlern, Fremdkörpern und sonstigen Anomalien der flächigen Elemente, wie etwa Randabplatzungen, Löcher, Risse und Kratzer, auf der gesamten Oberfläche des flächigen Elements 50 ermöglicht.
Die Anordnung der Inspektionsvorrichtung 10 ist nicht auf die in Figur 2 gezeigte Anordnung in Messbeziehung zu den Rotationsförde- rern 47, 49 beschränkt. Beispielsweise könnte der erste Teil 56 der Inspektionsvorrichtung 10 in Messbeziehung zu einem Rotationsförderer der Schneidevorrichtung 37, beispielsweise der Schneidtrommel 45, und der zweite Teil 57 der Inspektionsvorrichtung 10 in Messbeziehung zu einem unmittelbar nachfolgenden Rotationsförderer 47 angeordnet sein.
Auch eine Anordnung der Inspektionsvorrichtung 10 im Bereich vor der Schneidevorrichtung 37, beispielsweise im Bereich der linearen Prüfstrecke 43, ist möglich. In diesem Fall erfolgt die Messung an den noch nicht vereinzelten Verbundelementen 91 in der Verbundbahn 34. Der erste Teil 56 und der zweite Teil 57 der Inspektionsvorrichtung 10 sind in diesem Fall an entgegengesetzten Seiten der Verbundbahn 34 angeordnet.
Die Inspektionsvorrichtung 10 kann auch zur Vermessung der Geometrie eines flächigen Elements 50, oder einzelner Schichten darin, beispielsweise der Elektrodenblätter 93, 95 in dem Verbundelement 91 , dienen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Inspektionsvorrichtung 10, die zur besonders zur Geometrievermessung, alternativ oder zusätzlich auch zur Oberflächeninspektion eines flächigen Elements 50 geeignet sind, werden im Folgenden anhand der Figuren 4 bis 9 erläutert.
Die Vermessung der Geometrie eines flächigen Elements 50 umfasst insbesondere die Bestimmung der Kontur 51 des flächigen Elements 50, oder einzelner Schichten 93, 95 darin, in einer Draufsicht auf die flächige Erstreckung, wie beispielsweise in Figur 5. Diese Kontur 51 ist beispielsweise im Wesentlichen rechteckig und weist in Förderrichtung eine Vorderkante 54, eine Hinterkante 55 und zwei Seitenkanten 53 auf. An einem Elektrodenblatt 93, 95 kann insbesondere seitlich eine Ableiterfahne 52 vorgesehen sein, die dazu dient, sämtliche Kathoden und sämtliche Anoden im fertigen Zellstapeln jeweils untereinander elektrisch zu verbinden.
Zur Vermessung der Geometrie des flächigen Elements 50 weist jeder Teil 56, 57 der Inspektionsvorrichtung 10 mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Kameras 11 auf, die mit Blickrichtung auf das entsprechende Förderteil 59, 62 der Fördervorrichtung 40 angeordnet sind. Im Folgenden wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit eine vorteilhafte Ausführungsform des ersten Teils 56 der Inspektionsvorrichtung 10 mit Bezug zu dem ersten Förderteil 59 (Rotationsförderer 47) der Fördervorrichtung 40 betrachtet und anhand der Figuren 4 bis 9 erläutert. Die entsprechenden Ausführungen lassen sich ohne weiteres auf den zweiten Teil 57 der Inspektionsvorrichtung 10 mit Bezug zu dem zweiten Förderteil 62 der Fördervorrichtung 40 übertragen.
Wenn das erste Förderteil 59 der Fördervorrichtung 40 ein Rotationsförderer 47 ist, wie in Figur 2, ist die mindestens eine Kamera 11 mit Blickrichtung auf eine Mantelfläche 41 des Rotationsförderers 47, vorzugsweise mit einer radialen Blickrichtung bezogen auf die Rotationsachse R, angeordnet sind. Mit Bezug auf die zu der Rotationsachse R senkrechte Mittelebene M des Rotationsförderers 47 sind vorzugsweise mehrere, hier zwei, Kameras 11 seitlich versetzt angeordnet. Vorteilhaft ist auf beiden Seiten der Mittelebene M des Rotationsförderers 47 jeweils mindestens eine Kamera 11 angeordnet. Vorzugsweise ist jede Kamera 11 zur Erfassung eines Bereichs um jeweils eine Seitenkante 53 des flächigen Elements 50 eingerichtet und angeordnet. Falls das flächige Element 50, oder eine Schicht darin, eine seitliche Ableiterfahne 52 aufweist, ist eine Ka- mera 11 zur vollständigen Erfassung der Ableiterfahne 52 eingerichtet und angeordnet.
Die oder jede der beiden Kameras 11 ist zur Erfassung eines streifen- oder zeilenförmigen Einzelbildes 30 eingerichtet. Die Längser- streckung des Einzelbildes 30 verläuft senkrecht zu der Förderrichtung F oder senkrecht zu der Mittelebene M des Rotationsförderers 47. Die Länge L jedes Einzelbildes 30 ergibt sich aus der Forderung, dass ein ausreichend großer Bereich um die jeweilige Seitenkante 53 oder um die Ableiterfahne 52 von der Kamera 11 erfassbar ist. Die Breite b jedes Einzelbildes 30 ist vorzugsweise signifikant kleiner als die Breite B eines flächigen Elements 50, wenn aufgrund der Krümmung des Mantels 41 des Rotationsförderers 47 bei gegebener Tiefenschärfe d der Kamera 11 ein scharfes Bild des flächigen Elements 50 über dessen gesamte Breite nicht erzielbar ist. Dies wird im Folgenden noch genauer erläutert.
Infolge der Rotation des Rotationsförderers 40 um die Rotationsachse R können sukzessive vergleichsweise schmale Einzelbilder 30 mit den Kameras 11 aufgenommen werden. Die Bildnahme wird in Abhängigkeit der Rotationsposition des Rotationsförderers 47, die beispielsweise von einem positionsgeregelten Antrieb des Rotationsförderers 47 bekannt sein kann, oder in Abhängigkeit eines Maschinentakts von einer elektronische Auswerteeinheit 60 (siehe Figur 5) gesteuert.
In der elektronische Auswerteeinheit 60 erfolgt eine Bildverarbeitung der von den Kameras 11 übermittelten Einzelbildern 30. Dabei werden die einem flächigen Element 50 entsprechenden Einzelbilder 30 einer Kamera 11 zu einem Gesamtbild 31 zusammengefasst, siehe Figur 6. Auf diese Weise kann ein vollständiges Bild im Bereich bei- der Seitenkanten 53 des flächigen Elements 50 einschließlich der Ableiterfahne 52 erhalten werden.
In Figur 6 sind die von einer Kamera 11 aufgenommenen Einzelbilder 30 der Übersichtlichkeit wegen mit einem geringen Abstand zueinander abgebildet. Die Einzelbilder 30 können aber von einer Kamera 11 auch mit einer Überlappung in der Förderrichtung F, oder abstandslos aneinander angrenzend, aufgenommen werden.
Aus dem oder den Gesamtbildern 30 kann per Bildverarbeitung in der elektronische Auswerteeinheit 60 die Kontur 51 des flächigen Elements 50, oder einer Schicht 93, 95 darin, bestimmt werden. Die Kontur im mittleren Bereich des flächigen Elements 50 kann dabei mit hoher Genauigkeit interpoliert werden, so dass eine Bildnahme im mittleren Bereich des flächigen Elements 50 nicht erforderlich ist.
Die Bemessung der Breite b eines Einzelbildes 30 wird im Folgenden anhand von Figur 7 erläutert. Diese zeigt einen Querschnitt durch den beispielsweise zylindrischen Rotationsförderer 47 in einem Ausschnitt. Der Rotationsförderer 47 hat einen Radius r. Die Kamera 11 hat eine Tiefenschärfe d. Dann ergibt sich die maximale Breite b eines Einzelbildes 30 zu b = 2 >/(r2- (r- d)2). Wenn die Breite des Einzelbildes 30 kleiner oder gleich b gewählt wird, kann trotz der Krümmung des Rotationsförderer 47 im Querschnitt eine hohe Schärfe des Gesamtbildes 31 über die gesamte Breite B des flächigen Elements 50 erreicht werden. Selbstverständlich kommt es für diese Überlegung auf die Breite eines Einzelbildes 30 im Gesamtbild 31 an. D.h. die Aufnahme eines Einzelbildes mit Breite > b ist möglich; anschließend kann per Bildverarbeitung ein oder mehrere Randstreifen des aufgenommenen Einzelbildes abgeschnitten werden, um die Bedingung: Breite des Einzelbildes 30 < b zu erfüllen. Die Kamera 11 kann beispielsweise eine Zeilenkamera oder eine Matrixkamera sein. Der lichtempfindliche Sensor der Kamera 11 kann zeilen- oder streifenfömig sein. Der lichtempfindliche Sensor der Kamera 11 kann aber auch eine andere Form haben. In diesem Fall kann ein beispielsweise streifen- oder zeilenförmiges Einzelbild 30 per Bildverarbeitung aus einem größeren aufgenommenen Bild ausgeschnitten werden.
Vorteilhaft weist die Inspektionsanordnung mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 70 zur Beleuchtung mindestens eines Messfeldes der Inspektionsvorrichtung 10 auf. Vorzugsweise sind mindestens zwei Beleuchtungseinrichtungen 70 vorgesehen, wobei jede Beleuchtungseinrichtung 70 zum Beleuchten eines Messfeldes einer Kamera 11 eingerichtet ist. Die Beleuchtungseinrichtung 70 ist daher so angeordnet und eingerichtet, dass ein von der Beleuchtungseinrichtung 70 erzeugter Lichtstrahl 71 , gegebenenfalls nach Umlenkung, auf ein von der Fördervorrichtung 40 durch das Blickfeld der Kamera 11 gefördertes flächiges Element 50 fällt, um das flächige Element 50 zu beleuchten. Aufgrund der Beleuchtung durch die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 70 kann die Qualität der von der entsprechenden Kamera 11 aufgenommenen Bilder signifikant verbessert werden.
Jede Beleuchtungseinrichtung 70 weist eine Lichtquelle 72 zur Erzeugung der Lichtstrahlen 71 auf. Die Lichtquelle 72 kann beispielsweise eine LED-Lichtquelle sein, insbesondere in Form einer LED-Zeile oder einer LED-Matrix.
In der vorteilhaften Ausführungsform gemäß den Figuren 4 und 5 ist eine koaxiale Beleuchtungseinrichtung 70 vorgesehen. Dies bedeu- tet, dass der auf das flächige Element 50 oder auf die Mantelfläche des Rotationsförderers 47, 49 einfallende Lichtstrahl koaxial oder parallel zu der Blickrichtung oder der optischen Achse 12 der Kamera 11 verläuft. Dies wird mittels eines Strahlteilers 73 erreicht, die den von der Lichtquelle 72 erzeugten, beispielsweise seitlich einfallenden Lichtstrahl 71 um beispielsweise 90° umlenkt, so dass der umgelenkte Lichtstrahl 71 dann parallel zu der optische Achse 12 der Kamera 11 verläuft. Die optische Achse 12 der Kamera 11 verläuft durch den Strahlteiler 73, wie in Figur 1 gezeigt. Die koaxiale Beleuchtungseinrichtung 70 kann einen zwischen der Lichtquelle 72 und dem Strahlteiler 73 angeordneten Diffusor aufweisen, um das von einzelnen Lichterzeugungselementen, beispielsweise LEDs, in der Lichtquelle 72 erzeugte Lichtmuster zu vereinheitlichen oder zu vergleichmäßigen. Jeweils eine Kamera 11 und eine zugeordnete Beleuchtungseinrichtung 70 kann vorteilhaft in einer baulichen Einheit zu einer Vermessungseinheit zusammengefasst sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gemäß den Figuren 8 und 9 ist die Beleuchtungseinrichtung 70 zur Erzeugung eines schräg auf die Mantelfläche 41 des Rotationsförderers 47, 49 oder auf das flächige Element 50 einfallenden Lichtstrahls 71 eingerichtet. In dieser Ausführungsform ist ein Strahlteiler 73 entbehrlich.
Zur Vermeidung von Schattenbildung durch Unebenheiten des flächigen Elements 50 sind vorzugsweise auf jeder Seite des Rotationsförderers 44, 49 oder des flächigen Elements 50 drei Lichtquellen 72 vorgesehen (siehe Figur 9), wobei eine Lichtquelle 72 von schräg vorne, d.h. von der Vorderkante 54 her, eine Lichtquelle 72 von schräg hinten, d.h. von der Hinterkante 55 her, und eine weitere Lichtquelle 72 von der jeweiligen Seitenkante 53 her jeweils schräg einstrahlt. Bei einem Verbundelement 91 ist in der Regel eine Elektrode (Anode 93 in Figur 3) nach außen durch eine Separator 92 abgedeckt. Die Beleuchtungseinrichtung 70, die dem entsprechenden Teil 57 der Inspektionsvorrichtung 10 zugeordnet ist, der zur Messung der Oberfläche 63 mit nach außen gerichtetem Separator 92 angeordnet ist, ist daher vorzugsweise zur Erzeugung von Licht mit einer Wellenlänge auf, das eine hohe Transmission durch die Separatorfolie 92 aufweist, um diese möglichst störungsfrei durchleuchten zu können. In dieser Hinsicht besonders geeignet ist rotes Licht, insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 600 nm und 1100 nm, vorzugsweise zwischen 650 nm und 950 nm, weiter vorzugsweise zwischen 700 nm und 800 nm. Auch die Verwendung von polarisiertem Licht, ggf. mit einem Sperrfilter oder Polarisationsanalysator, kann vorteilhaft sein.
Die Inspektionsanordnung ist nicht auf die Inspektion der Elektro- den-Separator-Verbundbahn 34, oder daraus geschnittener Elektro- den-Separator-Verbundelementen 91 , beispielsweise Monozellen, d.h. auf eine Anordnungen nach der Verbindungsvorrichtung 25, beschränkt. In Figur 1 ist beispielsweise eine weitere Ausführungsform einer Inspektionsvorrichtung 10 mit Kameras 11 , die auf entgegengesetzten Seiten einer Elektrodenbahn 82 angeordnet sind, gezeigt. Damit ist eine beidseitige Inspektion der Elektrodenbahn 82 möglich, was die Erkennung von Verschmutzungen, Fehlern, Fremdkörpern und sonstigen Anomalien der flächigen Elemente 50, hier der Elektrodenbahn 82, wie etwa Randabplatzungen, Löcher, Risse und Kratzer, auf der gesamten Oberfläche des flächigen Elements 50 ermöglicht. Selbstverständlich kann zusätzlich oder alternativ eine Inspektionsvorrichtung 10 mit Kameras 11 , die auf entgegen- gesetzten Seiten der anderen Elektrodenbahn 84 angeordnet sind, vorgesehen sein.
Auch eine Inspektion einer oder beider Separatorbahnen 81 , 83 ist möglich. In Figur 1 ist beispielsweise eine weitere Ausführungsform einer Inspektionsvorrichtung 10 mit einer Kamera 11 , die in einer Messbeziehung zu einer Separatorbahn 81 , und einer auf der entgegengesetzten Seite der Separatorbahn 81 angeordnete Beleuchtungseinrichtung 70 gezeigt. Diese Inspektionsanordnung 10 misst demnach im Durchlichtverfahren. Damit ist eine beidseitige Inspektion der Separatorbahn 81 möglich, was die Erkennung von Verschmutzungen, Fehlern, Fremdkörpern und sonstigen Anomalien der flächigen Elemente 50, hier der Separatorbahn 81 , wie etwa Randabplatzungen, Löcher, Risse und Kratzer, auf der gesamten Oberfläche des flächigen Elements 50 ermöglicht. Die Beleuchtungseinrichtung 70 ist wiederum vorzugsweise zur Erzeugung von Licht mit einer Wellenlänge eingerichtet, das eine hohe Transmission durch die Separatorbahn 81 aufweist, um diese möglichst störungsfrei durchleuchten zu können. In dieser Hinsicht besonders geeignet ist wiederum rotes Licht, insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 600 nm und 1100 nm, vorzugsweise zwischen 650 nm und 950 nm, weiter vorzugsweise zwischen 700 nm und 800 nm. Die Verwendung von polarisiertem Licht, ggf. mit einem Sperrfilter oder Polarisationsanalysator, kann auch hier vorteilhaft sein. Selbstverständlich kann zusätzlich oder alternativ eine Inspektionsvorrichtung 10 mit Kamera 11 und Beleuchtungseinrichtung 70 vorgesehen sein, die auf entgegengesetzten Seiten der anderen Separatorbahn 83 angeordnet sind.
Die in Figur 1 gezeigten Inspektionsvorrichtungen sind demnach in dem Zuführabschnitt 23 der Maschine 13 angeordnet. Bezugszeichenliste
10 Inspektionsvorrichtung
11 Kamera
12 optische Achse
13 Maschine
14 Fördervorrichtung
15 Führungsband
16 Fördermittel
17 Hilfswalze
18,19 Elektrodenherstellvorrichtung
20 Schneidapparat
21 Messerwelle
22 Schneidtrommel
23 Zuführabschnitt
24 Elektrodenzuführabschnitt
25 Verbindungsvorrichtung
26 Teilungsänderungstrommel
27 Übergabeeinrichtung
28 Übergabetrommel
29 Laminierwalze
30 Einzelbild
31 Gesamtbild
32,33 Umlenkwalze
34 Verbundbahn
35 Vorwärmvorrichtung
36 oberes Fördermittel
40 Fördervorrichtung
41 Mantelfläche
43 Prüfstrecke
44 Prüfeinrichtung 45 Schneidtrommel
46 Messerwalze
47,49 Rotationsförderer
48 Stapelstation
50 flächiges Element
51 Kontur
52 Ableiterfahne
53 Seitenkante
54 Vorderkante
55 Hinterkante
56, 57 Teile einer Inspektionsvorrichtung
59, 62 Förderteile
60 elektronische Auswerteeinheit
63, 64 Oberflächen
70 Beleuchtungseinrichtung
71 Lichtstrahl
72 Lichtquelle
73 Strahlteiler
81.83 Separatorbahn
82.84 Elektrodenbahn
91 Verbundelement
92.94 Separatoren
93.95 Elektroden

Claims

Ansprüche:
1. Inspektionsanordnung für die Energiezellen produzierende Industrie, mit mindestens einer Inspektionsvorrichtung (10) zur optischen Inspektion eines in einer Maschine (13) geförderten flächigen Elements (50), und mit einer elektronischen Auswerteeinheit (60), die zu Verarbeitung von der Inspektionsvorrichtung (10) übermittelter Daten eingerichtet ist, wobei mindestens ein erster Teil (56) der Inspektionsvorrichtung (10) in einer Messbeziehung zu einer ersten Oberfläche eines geförderten flächigen Elements (50) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Teil (57) der Inspektionsvorrichtung (10) in einer Messbeziehung zu einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche eines geförderten flächigen Elements (50) angeordnet ist.
2. Inspektionsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (56) und der zweite Teil (57) der Inspektionsvorrichtung (10) jeweils eine Kamera (11) umfassen.
3. Inspektionsanordnung nach Anspruch 2, wobei die flächigen Elemente (50) mittels einer Fördervorrichtung (40) gefördert werden, die eine Mehrzahl von Rotationsförderern (47, 49) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kamera (11) in einer Messbeziehung zu einem ersten Rotationsförderer (47) und eine zweite Kamera (11) in einer Messbeziehung zu einem nachfolgenden zweiten Rotationsförderer (49) angeordnet ist.
4. Inspektionsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotationsförderer (47) und der zweite Rotationsförderer (49) aufeinander folgend oder durch eine gerade Anzahl von Rotationsförderern voneinander getrennt angeordnet sind. Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (11) zur beidseitigen optischen Oberflächenprüfung des flächigen Elements (50) und die Auswerteeinheit (60) zur Durchführung einer Fehlerdetektion mittels Bildverarbeitung eingerichtet ist. Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das flächige Element (50) ein Elektroden-Separator-Ver- bundelement (91) ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kamera (11) zur Inspektion einer ersten Elektrode (93) und eine zweite Kamera (11) zur Inspektion einer zweiten Elektrode (95) in dem Elektroden-Separator-Verbundelement (91) eingerichtet ist. Inspektionsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinheit (60) zur Ermittlung der Lage der ersten Elektrode (93) relativ zu einem Separator (92, 94), der Lage der zweiten Elektrode (95) relativ zu einem Separator (92, 94) und/oder der Relativposition zwischen erster Elektrode (93) und zweiter Elektrode (93) in dem Elektro- den-Separator-Verbundelement (91) eingerichtet ist. Inspektionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Inspektionsvorrichtung (10) zur Aufnahme einer Mehrzahl von Einzelbildern (30) entsprechend aufeinander folgender Förderpositionen des flächigen Elements (50) eingerichtet ist, und die Datenverarbeitungseinrichtung (60) zur Erzeugung eines mindestens ein flä- chiges Element (50) umfassenden Gesamtbildes (31) aus der Mehrzahl von Einzelbildern (30) per Bildverarbeitung eingerichtet ist.
9. Inspektionsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung jedes Einzelbildes (30) entlang der Förderrichtung geringer ist als die Abmessung eines flächigen Elements (50) entlang der Förderrichtung.
10. Inspektionsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite b eines Einzelbildes (30) entlang einer Förderrichtung der als Rotationsförderer (47, 49) ausgebildeten Fördervorrichtung maximal 2 >/(r2- (r- d)2) beträgt, wobei r der Radius des Rotationsförderers (47, 49) und d die Tiefenschärfe der Inspektionsvorrichtung (10) ist.
11. Inspektionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionsanordnung mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (70) zur Beleuchtung mindestens eines Messfeldes der Inspektionsvorrichtung (10) aufweist.
12. Inspektionsanordnung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (70) zur Erzeugung von Licht mit einer Wellenlänge zwischen 600 nm und
1100 nm, vorzugsweise zwischen 650 nm und 950 nm, weiter vorzugsweise zwischen 700 nm und 800 nm eingerichtet ist.
13. Inspektionsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (70) zur Er- zeugung von polarisiertem Licht eingerichtet ist. Inspektionsanordnung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kamera (11 , 11) mindestens eine separate Beleuchtungseinrichtung (70) zugeordnet ist. Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (70) eine zu einer optischen Achse (12) der Inspektionsvorrichtung (10) koaxiale Strahlachse (71) aufweist. Inspektionsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (70) einen Strahlteiler (73) zur Umlenkung des von einer Lichtquelle (72) erzeugten Lichtstrahls (71) parallel zu der optischen Achse (12) der der Inspektionsvorrichtung (10) aufweist. Inspektionsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (70) eine zu einer optischen Achse (12) der Inspektionsvorrichtung (10) schräge Strahlachse (71) aufweist. Inspektionsanordnung nach Anspruch 2 und Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Kamera (11) eine Mehrzahl von Beleuchtungseinrichtungen (70) zugeordnet ist, die von verschiedenen Seiten mit zu der optischen Achse (12) der Kamera (11) schrägen, wechselseitig nicht-parallelen Strahlachsen das Messfeld der Kamera (11) beleuchten. 19. Inspektionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Element (50) eine Materialbahn (81-84) ist.
20. Inspektionsanordnung nach Anspruch 19, wobei das flächige Element (50) eine Separatorbahn (81 , 83) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (56) der Inspektionsvorrichtung (10) eine Kamera (11) und der zweite Teil (57) der Inspektionsvorrichtung (10) eine Beleuchtungseinrichtung (70) ist, um eine Inspektion der Separatorbahn (81 , 83) im Durchlichtverfahren zu ermöglichen.
21. Maschine (13) der Energiezellen produzierenden Industrie, die zum Fördern von flächigen Elementen (50) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (13) eine Inspektionsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, die in einer Messbeziehung zu den geförderten flächigen Elementen (50) angeordnet ist.
22. Maschine (13) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionsvorrichtung (10) nachfolgend einer Verbindungsvorrichtung (25) der Maschine (13) angeordnet ist.
23. Maschine (13) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionsvorrichtung (10) in einem Zuführabschnitt (23) der Maschine (13) angeordnet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117740828A (zh) * 2024-02-20 2024-03-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 圆柱电芯的包胶检测系统及包胶检测方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022117877A1 (de) 2022-07-18 2024-01-18 Körber Technologies Gmbh Maschine zur Herstellung von Elektroden für die Energiezellen produzierende Industrie

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100281685A1 (en) * 2008-01-11 2010-11-11 Hideki Hori Electrode winding apparatus and electrode winding method (as amended)
US20140185058A1 (en) * 2011-04-07 2014-07-03 Nissan Motor Co., Ltd Wrinkle detection device and wrinkle detection method
JP2017212081A (ja) * 2016-05-24 2017-11-30 エリーパワー株式会社 電気化学セル用電極の端部位置検出システムおよび製造方法
US20200067051A1 (en) * 2017-02-27 2020-02-27 Envision Aesc Japan Ltd. Method for Producing Mono-Cell

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5897808B2 (ja) 2011-03-29 2016-03-30 東レエンジニアリング株式会社 電極板の製造装置
DE102013221592A1 (de) 2013-10-24 2015-05-13 Thyssenkrupp System Engineering Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung einer Elektrode und Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers
KR102167118B1 (ko) 2017-04-26 2020-10-16 주식회사 엘지화학 이차전지용 라미네이션장치
KR20220093524A (ko) 2020-12-28 2022-07-05 주식회사 엘지에너지솔루션 전극시트의 불량 검출 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100281685A1 (en) * 2008-01-11 2010-11-11 Hideki Hori Electrode winding apparatus and electrode winding method (as amended)
US20140185058A1 (en) * 2011-04-07 2014-07-03 Nissan Motor Co., Ltd Wrinkle detection device and wrinkle detection method
JP2017212081A (ja) * 2016-05-24 2017-11-30 エリーパワー株式会社 電気化学セル用電極の端部位置検出システムおよび製造方法
US20200067051A1 (en) * 2017-02-27 2020-02-27 Envision Aesc Japan Ltd. Method for Producing Mono-Cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117740828A (zh) * 2024-02-20 2024-03-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 圆柱电芯的包胶检测系统及包胶检测方法

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