KR101251229B1 - Apparatus for detecting aligned position of membrane electrode assembly and gas diffusion layer and the method thereof - Google Patents

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Abstract

이미지 센싱 방식을 이용하여 상호 적층 형성된 막 전극 접합체 및 가스확산층 간의 위치 정렬 오차를 검출하는 장치 및 방법에 관하여 개시한다.
본 발명에 따른 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치는, 막 전극 접합체를 사이에 두고 한 쌍의 가스확산층의 상하로 적층 형성된 적층부재를 안착시키는 검사대, 및 검사대에 안착된 적층부재의 이미지를 획득하고, 화상처리 후 한 쌍의 가스확산층의 위치 정보를 검출한 다음, 검출된 위치 정보를 기준 파라미터와 비교하여 오차 존재의 유무를 판단하여, 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체의 정 위치에 정렬되어 있는지를 계측하는 위치 정렬 계측기를 포함한다. Disclosed are an apparatus and a method for detecting a positional alignment error between a film electrode assembly and a gas diffusion layer that are stacked on each other using an image sensing method.
An apparatus for detecting a misalignment between a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer according to the present invention includes an inspection table for seating a laminated member formed by laminating a pair of gas diffusion layers with a membrane electrode assembly therebetween, and a laminated member seated on an inspection table. After acquiring the image and detecting the positional information of the pair of gas diffusion layers after image processing, comparing the detected positional information with a reference parameter to determine whether there is an error, A position alignment instrument for measuring whether the position is aligned.

Figure R1020110090720
Figure R1020110090720

Description

막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치 및 방법 {APPARATUS FOR DETECTING ALIGNED POSITION OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY AND GAS DIFFUSION LAYER AND THE METHOD THEREOF}Device and method for detecting misalignment of membrane electrode assembly and gas diffusion layer {APPARATUS FOR DETECTING ALIGNED POSITION OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY AND GAS DIFFUSION LAYER AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 막 전극 접합 체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 막 전극 접합체의 상, 하부면 각각에 적층 배치되는 한 쌍의 가스확산층의 위치 정렬 상태를 이미지 센싱 방식으로 신속하고 정확하게 검출할 수 있도록 해주는 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and a method for detecting misalignment of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer, and in particular, an image sensing method for a position alignment state of a pair of gas diffusion layers stacked on the upper and lower surfaces of the membrane electrode assembly. An apparatus and method are provided for enabling fast and accurate detection.

최근, 석유 자원의 사용으로 인한 환경 오염 문제 해결은 물론, 석유 자원의 고갈에 당면하여 이를 대체 가능한 신생 에너지원의 연구 개발에 박차를 가하고 있는 실정이다.
Recently, as well as solving the problem of environmental pollution due to the use of petroleum resources, the situation is accelerating the research and development of new energy sources that can be replaced by facing the exhaustion of petroleum resources.

연료전지(Fuel Cell)란, 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 외부로부터 공급되는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 장치를 말한다. A fuel cell refers to a power generation device that directly converts chemical reaction energy of hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol, ethanol, and natural gas and oxygen supplied from the outside into electrical energy.

상기 연료전지는 전해질의 종류에 따라, 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell), 인산 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell), 고분자전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell) 등으로 분류된다. The fuel cell may be a molten carbonate fuel cell, a solid oxide fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, a polymer electrolyte membrane fuel cell, depending on the type of electrolyte. Membrane Fuel Cell and Direct Methanol Fuel Cell.

이들 각각의 연료전지는 근본적으로 동일한 작동원리를 갖지만, 해당 연료전지마다 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매 및 전해질 등의 다양한 조건에 따라 서로 다르게 구분된다. Each of these fuel cells has essentially the same principle of operation, but is different from each other according to various conditions such as the type of fuel, operating temperature, catalyst and electrolyte used for each fuel cell.

특히, 이 중에서, 고분자전해질막 연료전지는 기타의 연료전지에 비하여 출력밀도(power density) 및 효율이 높고, 낮은 운전 온도에서 작동되며, 빠른 시동 및 응답 특성을 갖는다는 장점이 있다. 이러한 연유로, 고분자전해질막 연료전지는 자동차 등의 이동용 전원, 주거환경에 필요한 분산용 전원은 물론, 각종 휴대용 장치의 소형 전원으로도 다양하게 활용될 수 있다.
In particular, the polymer electrolyte membrane fuel cell has advantages in that it has a high power density and efficiency, operates at a low operating temperature, and has fast startup and response characteristics compared with other fuel cells. For this reason, the polymer electrolyte membrane fuel cell may be used in various ways as a small power source for various portable devices, as well as a power source for a mobile, a distributed power source for a residential environment.

연료전지는 연료의 산화로 인해 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는데, 연료극(anode)에서는 수소의 산화반응이, 공기극(cathode)에서는 산소의 환원반응이 각각 전기화학적으로 진행된다.The fuel cell directly converts chemical energy generated by the oxidation of the fuel into electrical energy. The oxidation reaction of hydrogen is performed electrochemically at the anode and the reduction reaction of oxygen at the cathode.

전체적인 연료전지의 반응은 물의 전기분해 역반응으로서, 이 반응 과정에서 전기를 비롯하여, 열과 물이 생성된다. The overall fuel cell reaction is the reverse electrolysis of water, which generates electricity, heat and water, as well as electricity.

이러한 연료전지의 전기발전 계통 구성을 살펴보면, 전해질 막과, 전극(즉, 연료극, 공기극), 가스확산층(Gas Diffusion Layer, GDL) 및 분리판(separator)을 포함한다. 그리고 이러한 구성으로 이루어진 단위 셀이 단독으로 존재하거나, 혹은 수 개 내지 수십 개가 적층되어 연료전지 스택을 형성한다.Looking at the configuration of the electric power generation system of such a fuel cell, it includes an electrolyte membrane, an electrode (ie, the anode, the cathode), a gas diffusion layer (GDL) and a separator (separator). In addition, unit cells having such a configuration exist alone or several to several tens are stacked to form a fuel cell stack.

한편, 전해질 막에 전극이 부착된 것을 막 전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)라 한다.Meanwhile, the electrode attached to the electrolyte membrane is called a membrane electrode assembly (MEA).

막 전극 접합체의 전해질 막으로는 이온전도성 고분자가 주로 이용된다. 이러한 재질은 이온전도도가 높으며, 100% 가습 조건에서 기계적 강도가 높아야 하며, 기체투과도가 낮고, 열/화학적 안정성이 높은 특징이 있다. As the electrolyte membrane of the membrane electrode assembly, an ion conductive polymer is mainly used. These materials have high ionic conductivity, high mechanical strength at 100% humidification conditions, low gas permeability, and high thermal / chemical stability.

가스확산층은 분리판으로부터 유입되는 수소와 공기를 더욱 미세하게 확산시켜 막 전극 접합체로 공급시켜 주는 기체확산층(gas diffusion layer) 역할과, 촉매층을 지지해 주는 지지체 역할과, 촉매층에서 발생한 전류를 분리판으로 이동시켜 주는 집전체(current collector)역할을 수행한다.The gas diffusion layer serves as a gas diffusion layer for finely diffusing hydrogen and air flowing from the separator to supply the membrane electrode assembly, a support for supporting the catalyst layer, and a current generated in the catalyst layer. It acts as a current collector to move to.

또한, 가스확산층은 생성된 물이 촉매층 밖으로 유출되게 하는 통로역할을 담당하는 부재로서, 막 전극 접합체의 상, 하부면에 적층 형성된다. 이러한 가스확산층으로 이용되는 재질은 카본 페이퍼(carbon paper)나 카본 클로스(carbon cloth) 등이 있다.
In addition, the gas diffusion layer is a member that plays a role of a passage for allowing the generated water to flow out of the catalyst layer, and is formed on the upper and lower surfaces of the membrane electrode assembly. Materials used for the gas diffusion layer include carbon paper and carbon cloth .

다만, 이러한 막 전극 접합체와 가스확산층은, 서로 간의 적층 과정 중에 설정된 위치에 정 위치로 배치되지 못하여, 서로 간의 위치 정렬 상태가 달라질 수 있다. 그 결과 연료전지의 품질 저하의 요인으로 작용되기도 하였다. However, the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer may not be disposed at a predetermined position at a position set during the lamination process with each other, and thus, the alignment state between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer may be different. As a result, it also acted as a factor of deterioration of fuel cells.

하지만, 막 전극 접합체 및 가스확산층은 물론, 이들이 적층되어 합체되는 부품 역시 두께가 매우 얇은 박형 부재인 까닭에, 외부의 약한 자극에 취약한 구조를 가지고 있었다. 이러한 이유로, 직접적인 접촉을 완전히 배제하는 간접적인 계측 방식이 요구되었다.
However, since the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer, as well as the parts in which they are laminated and coalesced, are thin members having a very thin thickness, they have a structure vulnerable to weak external stimuli. For this reason, an indirect metrology method that completely excludes direct contact is required.

본 발명의 목적은, 막 전극 접합체 및 가스확산층 상호 간의 위치 정렬 상태를 이미지 센싱 방식으로 검출하여 불량 오차를 미리 판단할 수 있는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an alignment error detection apparatus of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer, which detects a position alignment state between a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer by an image sensing method, and determines defect errors in advance.

본 발명의 다른 목적은, 이미 적층 성형된 막 전극 접합체 및 가스확산층 간의 위치 정렬 오차를 이미지 센싱 방식으로 검출 및 판단하여, 연료전지의 품질 저하를 방지할 수 있도록 해주는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 방법을 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to detect and determine the positional alignment error between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer already laminated by the image sensing method, the position of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer to prevent the degradation of the fuel cell quality. An object of the present invention is to provide an alignment error detection method.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제들에 국한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned here can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 하나의 사상에 따르면, 막 전극 접합체를 사이에 두고 한 쌍의 가스확산층의 상하로 적층 형성된 적층부재를 안착시키는 검사대; 및 상기 검사대에 안착된 적층부재의 이미지를 획득하고, 화상처리 후 한 쌍의 가스확산층의 위치 정보를 검출한 다음, 검출된 위치 정보를 기준 파라미터와 비교하여 오차 존재의 유무를 판단하여, 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체의 정 위치에 정렬되어 있는지를 계측하는 위치 정렬 계측기;를 포함하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치를 제공한다.
According to one aspect of the present invention, an inspection table for mounting a laminated member formed by laminating a pair of gas diffusion layers with a membrane electrode assembly therebetween; And acquiring an image of the laminated member seated on the inspection table, detecting the position information of the pair of gas diffusion layers after image processing, and then comparing the detected position information with a reference parameter to determine the presence or absence of an error. It provides a position alignment error detection device of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer comprising a; position measuring instrument for measuring whether the gas diffusion layer of the alignment is in the correct position of the membrane electrode assembly.

여기서, 상기 검사대는, 막 전극 접합체의 크기보다 외측으로 더 확장 형성되는 투명한 평판 부재일 수 있으며, 이러한 검사대는 유리 또는 아크릴 수지 재질로 이루어질 수 있다.
Here, the inspection table may be a transparent flat member that extends to the outside more than the size of the membrane electrode assembly, the inspection table may be made of glass or acrylic resin material.

그리고 상기 위치 정렬 계측기는, 상기 검사대에 안착된 적층부재에 대한 상, 하부면 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 및 상기 획득된 이미지를 화상처리 하여, 한 쌍의 가스확산층 각각의 윤곽선 정보를 추출하되, 추출된 윤곽선 정보를 통해 특징점의 위치 파라미터를 산출하여 기 설정된 기준 파라미터와 비교함으로써 오차를 산출해내는 연산처리부;를 포함할 수 있다.
And the position alignment measuring instrument, the image acquisition unit for obtaining the upper, lower surface image for the laminated member seated on the inspection table; And an image processing unit of the acquired image to extract contour information of each pair of gas diffusion layers, calculating a position parameter of a feature point using the extracted contour information, and calculating an error by comparing the preset parameter with a preset reference parameter. It can include;

여기서, 상기 이미지 획득부는, 상기 검사대에 안착된 적층부재의 상, 하부면으로 광을 조사하는 광 조사부; 및 상기 조사된 광을 통해 적층부재의 상, 하부면에 대한 이미지를 촬상하는 광 촬상부;를 포함할 수 있다. Here, the image acquisition unit, a light irradiation unit for irradiating light to the upper and lower surfaces of the laminated member seated on the inspection table; And an optical imaging unit configured to photograph an image of the upper and lower surfaces of the stacking member through the irradiated light.

이때, 상기 광 촬상부는, 상기 검사대에 안착된 적층부재를 사이에 두고, 적층부재로부터 상하로 이격되어 설치된 한 쌍의 CCD 모듈 카메라일 수 있다.
In this case, the optical imaging unit may be a pair of CCD module cameras spaced vertically from the lamination member with the lamination member seated on the inspection table therebetween.

그리고 상기 연산처리부는, 상기 획득된 이미지를 이진 데이터로 화상처리 한 후, 한 쌍의 가스확산층 각각에 대한 윤곽선 정보를 추출하여 특징점에 대한 위치 파라미터를 산출하는 이미지 프로세서; 및 상기 이미지 프로세서로부터 산출된 위치 파라미터를 기 설정된 기준 파라미터와 비교하여, 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체에 정 위치로 정렬되어 적층되어 있는지를 판단하되, 오차가 존재하는 경우 오차 값을 산출하는 메인 프로세서;를 포함할 수 있다. The image processing unit may further include: an image processor configured to calculate positional parameters of feature points by extracting contour information of each pair of gas diffusion layers after image processing the obtained image with binary data; And comparing the position parameter calculated from the image processor with a preset reference parameter to determine whether a pair of gas diffusion layers are aligned and stacked on the membrane electrode assembly in the correct position, and calculating an error value if an error exists. It may include a main processor.

이러한 연산처리부는, 상기 메인 프로세서에서 처리된 정보를 유/무선 통신을 이용하여 사용자에게 전송하는 통신모듈을 더 포함할 수 있다.
The operation processing unit may further include a communication module for transmitting the information processed by the main processor to the user through wired / wireless communication.

그리고 바람직하게는 상기 위치 정렬 계측기에서 계측된 적층부재에 관한 위치 정렬 정보를 유/무선 통신을 이용하여 전송 받아, 시각적인 정보로 출력 구현하는 모니터링 디바이스; 및 상기 위치 정렬 계측기에서 계측된 적층부재에 관한 위치 정렬 정보를 유/무선 통신을 이용하여 전송 받아, 별도의 매체로 기록 저장하는 스토리지 디바이스;를 포함할 수 있다.
And preferably a monitoring device for receiving position alignment information about the laminated member measured by the position alignment instrument using wired / wireless communication to output visual information. And a storage device that receives the position alignment information of the laminated member measured by the position alignment instrument using wired / wireless communication and records and stores the information on a separate medium.

한편, 본 발명의 또 하나의 사상에 따르면, (a) 막 전극 접합체를 사이에 두고 한 상의 가스확산층이 상하로 적층되어 형성된 적층부재를 투명 소재의 검사대 위로 안착시키는 검사 준비 단계; (b) 상기 검사대 상부면에 안착된 적층부재의 이미지를 획득하는 이미지 획득 단계; (c) 상기 획득된 이미지를 화상처리 하여, 한 쌍의 가스확산층에 대한 윤곽선 정보를 추출한 후, 특징점에 대한 위치 파라미터를 산출하는 화상처리 단계; 및 (d) 상기 산출된 위치 파라미터를 기 설정된 기준 파라미터와 비교하여 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체 상, 하부면의 정 위치에 정렬되어 있는지를 판단하는 위치 정렬 판단 단계;를 포함하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 방법을 제공한다.
On the other hand, according to another aspect of the present invention, (a) an inspection preparation step of seating a laminated member formed by laminating a gas diffusion layer of one phase up and down with a membrane electrode assembly therebetween on an inspection table of a transparent material; (b) an image acquiring step of acquiring an image of the laminated member seated on the upper surface of the inspection table; (c) an image processing step of image-processing the obtained image, extracting contour information of a pair of gas diffusion layers, and calculating a position parameter for a feature point; And (d) a position alignment determination step of comparing the calculated position parameter with a preset reference parameter to determine whether a pair of gas diffusion layers are aligned at a correct position on a lower surface of the membrane electrode assembly. Provided is a method for detecting alignment error of a conjugate and a gas diffusion layer.

여기서, 상기 (b) 단계인 이미지 획득 단계에서는, 적층부재의 상, 하부면 이미지를 동시에 획득하는 방식을 이용할 수 있다. Here, in the image acquiring step (b), a method of simultaneously acquiring the upper and lower surface images of the stacking member may be used.

그리고 상기 (c) 단계에서의 화상처리는, 상기 획득된 이미지를 이진 데이터로 처리하되 각각의 픽셀을 명암도로 구분하여, 투명한 막 전극 접합체에 비해 상대적으로 암부 영역을 형성하는 한 쌍의 가스확산층에 대해 윤곽선 정보를 추출할 수 있다.
The image processing in the step (c) is performed by processing the obtained image as binary data, dividing each pixel into contrast, and forming a pair of gas diffusion layers forming a dark region relatively to the transparent membrane electrode assembly. Contour information can be extracted.

본 발명에 따르면, 막 전극 접합체 및 가스확산층 상호 간의 위치 정렬 상태를 이미지 센싱 방식으로 손쉽게 검출함으로써 부품 불량을 사전에 예방할 수 있으며, 이로 인해 연료전지의 품질 저하 문제를 효과적으로 개선할 수 있다.
According to the present invention, by easily detecting the position alignment between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer by an image sensing method, it is possible to prevent component defects in advance, thereby effectively improving the problem of deterioration of the fuel cell.

상기 이미지 센싱 방식에 따르면, 막 전극 접합체의 상, 하부면에 한 쌍의 가스확산층을 적층하여 형성한 적층부재를 먼저 투명기판 위에 배치하고, 이의 상하로 이격 설치된 이미지 입력부를 통해 해당 이미지를 획득한다. 그리고 난 다음, 획득된 이미지에 대해 필요한 화상처리를 하고 기준 파라미터와 비교하여 오차를 산출해 낸다. 이로써, 막 전극 접합체 및 가스확산층 상호 간의 적층 상태를 보다 신속하고 정확하게 판단할 수 있는 효과를 가져온다.
According to the image sensing method, a stacking member formed by stacking a pair of gas diffusion layers on the upper and lower surfaces of the membrane electrode assembly is first disposed on a transparent substrate, and the corresponding image is obtained through an image input unit spaced above and below the membrane. . Then, necessary image processing is performed on the acquired image and the error is calculated by comparing with the reference parameter. This brings the effect of more quickly and accurately determining the stacked state between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer.

아울러, 본 발명에 따르면, 막 전극 접합체 및 가스확산층 모두가 외부의 접촉에 따라 손상이 쉬운 박형 부재인 것을 고려하여, 부재의 손상 없이 간접적인 계측 방식을 통해 서로 간의 적층 상태를 정밀하게 검출해 낼 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, considering both the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer is a thin member that is easy to damage due to external contact, it is possible to precisely detect the laminated state of each other through an indirect measurement method without damaging the member. It can be effective.

도 1은 막 전극 접합체 및 가스확산층의 적층 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬이 올바른 형태(a)와, 잘못된 형태를 구분하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 화상처리 단계(ST300)에 포함되는 세부 단계를 순서적으로 도시한 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a laminated cross-sectional structure of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer.
FIG. 2 is a diagram showing the alignment of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer with the correct form (a) and the wrong form.
3 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for detecting a positional error of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a flow of a method for detecting a positional alignment error of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram sequentially showing detailed steps included in the image processing step ST300 of FIG. 4.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below, but may be embodied in various different forms, and the present embodiments merely make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명을 설명하기에 앞서, 연료전지의 특징과, 구성에 대해 간략히 살펴보기로 한다. Prior to describing the present invention, features and configurations of a fuel cell will be briefly described.

연료전지(Fuel Cell)란, 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 외부로부터 공급되는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 장치를 말한다. A fuel cell refers to a power generation device that directly converts chemical reaction energy of hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol, ethanol, and natural gas and oxygen supplied from the outside into electrical energy.

특히, 고분자전해질막 연료전지는 기타의 연료전지에 비하여 출력밀도(power density) 및 효율이 높고, 낮은 운전 온도에서 작동되며, 빠른 시동 및 응답 특성을 갖는다는 장점이 있다. 이러한 연유로, 고분자전해질막 연료전지는 자동차 등의 이동용 전원, 주거환경에 필요한 분산용 전원은 물론, 각종 휴대용 장치의 소형 전원으로도 다양하게 활용될 수 있다. In particular, the polymer electrolyte membrane fuel cell has advantages in that it has a high power density and efficiency, operates at a low operating temperature, and has fast startup and response characteristics compared with other fuel cells. For this reason, the polymer electrolyte membrane fuel cell may be used in various ways as a small power source for various portable devices, as well as a power source for a mobile, a distributed power source for a residential environment, and the like.

연료전지는 연료의 산화로 인해 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는데, 연료극(anode)에서는 수소의 산화반응이, 공기극(cathode)에서는 산소의 환원반응이 각각 전기화학적으로 진행된다. 전체적인 연료전지의 반응은 물의 전기분해 역반응으로서, 이 반응 과정에서 전기를 비롯하여, 열과 물이 생성되는 것이다. The fuel cell directly converts chemical energy generated by the oxidation of the fuel into electrical energy. The oxidation reaction of hydrogen is performed electrochemically at the anode and the reduction reaction of oxygen at the cathode. The overall fuel cell reaction is the reverse electrolysis of water, in which heat and water are generated as well as electricity.

이러한 연료전지는, 공기극 및 연료극이 전해질 막에 부착 형성된 막 전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)와, 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer) 및 분리판(Separator, 또는 bipolar plate라 함)의 구성을 포함한다. 즉, 연료전지는 이러한 구성으로 이루어진 단위 셀이 단독으로 존재하거나, 또는 수 개 내지 수십 개가 적층되어 스택을 형성한다. Such a fuel cell includes a membrane electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly) in which an air electrode and a fuel electrode are attached to an electrolyte membrane, a gas diffusion layer (GDL), and a separator (referred to as a separator or bipolar plate). Include. That is, in the fuel cell, unit cells having such a configuration exist alone, or several to several tens are stacked to form a stack.

막 전극 접합체의 전해질 막으로는 주로 이온전도성 고분자가 사용되는데, 이는 이온전도도가 높으며, 100% 가습조건에서 기계적 강도가 높으며, 기체투과도가 낮고, 열/화학적 안정성이 높기 때문이다.As the electrolyte membrane of the membrane electrode assembly, an ion conductive polymer is mainly used because of high ion conductivity, high mechanical strength at 100% humidification condition, low gas permeability, and high thermal / chemical stability.

그리고 가스확산층은 막 전극 접합체의 상, 하부면에 한 쌍이 적층 배치되는 구조를 갖는다. 가스확산층은 분리판으로부터 유입되는 수소와 공기를 미세하게 확산시켜 막 전극 접합체로 공급하는 역할을 담당한다. 이러한 가스확산층으로는 주로 카본 페이퍼(carbon paper)나 카본 클로스(carbon cloth) 등의 소재가 이용된다. In addition, the gas diffusion layer has a structure in which a pair is stacked on the upper and lower surfaces of the membrane electrode assembly. The gas diffusion layer plays a role of finely diffusing hydrogen and air flowing from the separator to supply the membrane electrode assembly. As the gas diffusion layer, a material such as carbon paper or carbon cloth is mainly used.

그런데, 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체에 적층 배치되는 과정 중에는, 여러 가지 원인으로 인하여 설정된 정 위치에 상호 배치되지 못하여, 서로 간의 위치 정렬이 어긋날 수 있게 된다. 이러한 현상은 결과적으로 연료전지의 품질 저하의 원인으로 작용되며, 심지어 연료전지의 불량을 초래할 수 있다. However, during the process of stacking a pair of gas diffusion layers on the membrane electrode assembly, due to various reasons, the gas diffusion layers may not be mutually disposed at the set positions, and thus the alignment of the gas diffusion layers may be misaligned. This phenomenon eventually acts as a cause of deterioration of the fuel cell, and may even lead to a defect of the fuel cell.

따라서, 막 전극 접합체 및 가스확산층 간의 적층 상태가 양호한가, 즉 상호 간의 위치 정렬이 제대로 이루어져 있는가를 사전 계측을 통하여 판단하는 것은 중요하다. Therefore, it is important to determine through prior measurement whether the lamination state between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer is good, that is, the position alignment between each other is properly performed.

하지만, 막 전극 접합체 및 가스확산층 각각은 모두 두께가 매우 얇은 박형 부재인 까닭에, 외부의 약한 자극(또는 접촉)에 매우 취약한 구조를 가진다. 따라서, 일반적인 접촉 방식의 계측으로는 각 부재의 손상을 유발할 수 있게 된다.However, since each of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer is a thin member having a very thin thickness, the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer each have a structure that is very vulnerable to external weak magnetic poles (or contacts). Therefore, the measurement of a general contact system can cause damage to each member.

따라서, 본 발명에서는 막 전극 접합체 및 가스확산층 간의 적층 위치 정렬 상태를 간접적인 방식, 즉 외부 자극이 필요치 않은 이미지 센싱을 통해 효과적으로 검출하고자 하는 것이다.
Therefore, the present invention is to effectively detect the stacking position alignment state between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer through an indirect manner, that is, through image sensing that does not require external stimulation.

도 1은 막 전극 접합체 및 가스확산층의 적층 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a laminated cross-sectional structure of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer.

도시된 바와 같이, 단일의 막 전극 접합체(10, 즉, MEA)를 사이에 두고, 이의 상하로 한 쌍의 가스확산층(30, 30′, 즉 GDL)이 적층 형성된다. 이때, 막 전극 접합체(10)와 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)의 경계에는 촉매층(20, catalyst layer)이 개재 형성된다. 상기와 같은 적층 방법으로는 여러 가지가 소개되어 있으나, 핫 프레스(hot press)법이 주로 이용된다. As shown, a pair of gas diffusion layers 30, 30 ', ie, GDL, are stacked on top of each other with a single membrane electrode assembly 10 (i.e., MEA) interposed therebetween. At this time, a catalyst layer 20 is formed at the boundary between the membrane electrode assembly 10 and the pair of gas diffusion layers 30 and 30 '. Although various methods are introduced as the lamination method as described above, a hot press method is mainly used.

이와 같이 막 전극 접합체(10)를 사이에 두고 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)이 적층되어 형성되는 부재를 편의상 적층부재라 지칭하기로 한다. As described above, a member formed by stacking a pair of gas diffusion layers 30 and 30 'with the membrane electrode assembly 10 interposed therebetween will be referred to as a stacking member for convenience.

도 2는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬이 올바른 형태(a)와, 잘못된 형태를 구분하여 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram showing the alignment of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer with the correct form (a) and the wrong form.

먼저, 도 2 (a)를 참조하면, 도시된 적층부재(S)는 막 전극 접합체(10)를 기준으로 가스확산층(30)이 설정된 정 위치상으로 올바르게 정렬되어 적층되어 있음을 확인할 수 있다.First, referring to FIG. 2 (a), it can be seen that the illustrated stacking member S is properly aligned and stacked on the set position of the gas diffusion layer 30 based on the membrane electrode assembly 10.

이와 달리, 도 2의 (b)에 도시된 적층부재(S)는 막 전극 접합체(10)를 기준으로 가스확산층(30)이 설정된 정 위치(즉, 도면에서 점선으로 표현된 가상의 선)을 벗어나 위치 정렬이 잘못된 상태에서 적층되어 있음을 확인할 수 있다. 이 경우에는, 연료전지 효율이 저하될 수 있음은 물론, 심지어 제품 불량을 초래하기도 한다. 따라서, 막 전극 접합체(10) 및 가스확산층(30)으로 이루어진 적층부재(S)에 대해서도 양품인지, 불량인지에 대한 검사를 미리 실시할 수 있는데, 이러한 검사 중 하나의 형태로서, 가스확산층(30)의 위치 정렬 오차를 검출하여 정(正)/오(誤)를 판단한다.
On the contrary, the stacking member S shown in FIG. 2B has a correct position (that is, an imaginary line represented by a dotted line in the drawing) in which the gas diffusion layer 30 is set based on the membrane electrode assembly 10. Off, you can see that the alignment is stacked in the wrong state. In this case, not only the fuel cell efficiency may be lowered, but also the product may be defective. Therefore, the laminated member S composed of the membrane electrode assembly 10 and the gas diffusion layer 30 can also be inspected in advance whether it is good or defective. As one of such inspections, the gas diffusion layer 30 ) Is detected to determine whether it is correct or incorrect.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for detecting a positional error of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer according to an exemplary embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예는, 막 전극 접합체(10)와 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)이 적층 형성된 적층부재(S)에 안착 면을 제공하는 검사대(102)와, 상기 검사대에 안착된 적층부재에 대한 이미지 센싱을 처리하여 한 쌍의 가스확산층의 위치 정렬 상태가 올바른지를 판단하고 계측하는 위치 정렬 계측기(110)를 포함한다.
As shown, a preferred embodiment of the present invention, and the inspection table 102 to provide a seating surface to the laminated member (S) formed by laminating the membrane electrode assembly 10 and a pair of gas diffusion layers (30, 30 ') and And a position alignment measuring unit 110 that processes the image sensing of the laminated member seated on the inspection table to determine and measure whether the position alignment state of the pair of gas diffusion layers is correct.

검사대(102)는, 막 전극 접합체(10) 및 한 쌍의 가스확산층(30)이 적층 형성된 적층부재(S)를 안착시켜, 위치 정렬 계측기(110)를 통한 이미지 센싱의 계측 성능을 향상시키는 기능을 제공한다. The inspection table 102 mounts the stacking member S on which the membrane electrode assembly 10 and the pair of gas diffusion layers 30 are stacked to improve the measurement performance of the image sensing through the position alignment measuring instrument 110. To provide.

이를 위해, 검사대(102)는 막 전극 접합체(10)의 크기 즉, 가로 및 세로의 크기보다 더 외측으로 확장 형성되는 크기를 갖는 것이 바람직하다.To this end, the test table 102 preferably has a size that extends to the outside than the size of the membrane electrode assembly 10, that is, the width and length.

나아가, 이러한 검사대(102)는 평판 부재인 것이 좋은데, 이는 적층부재(S)가 박형의 부재인 것에 기인하여 적층부재(S)의 안착 상태를 안정적으로 유지하기 위함이다. Furthermore, it is preferable that the inspection table 102 be a flat member, because the stacking member S is a thin member to stably maintain the seating state of the stacking member S.

또한, 상기 검사대(102)는 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 후술될 이미지 센싱 공정과 관련이 있는 것으로, 가스확산층(30)과 달리 막 전극 접합체(10)의 경우 투명한 재질로 이루어지므로, 검사대(102) 상, 하측에서 가스확산층(30)의 위치 정렬 상태를 효과적으로 판단하기 위함이다. In addition, the test table 102 is preferably made of a transparent material. In relation to the image sensing process to be described later, unlike the gas diffusion layer 30, since the membrane electrode assembly 10 is made of a transparent material, the alignment state of the gas diffusion layer 30 on the inspection table 102 is lowered. To judge effectively.

이러한 검사대(102)의 재질로 이용 가능한 구체적인 예로는 유리 또는 아크릴 수지를 대표적으로 들 수 있으며, 이 외에도, 필요한 강성과 투명성을 갖는 다양한 엔지니어링 플라스틱도 활용 가능하다. Specific examples of the material used for the inspection table 102 may include glass or acrylic resin, and in addition, various engineering plastics having required rigidity and transparency may be used.

핫 프레스 등의 방식으로 막 전극 접합체(10)와 한 쌍의 가스확산층(30) 간의 적층 성형이 완료되어 적층부재(S)가 준비되면, 준비된 적층부재(S)를 상기의 투명 검사대(102) 상부로 안착시킨다. 이로써, 막 전극 접합체(10)와 한 쌍의 가스확산층(30) 간의 위치 정렬 검사 준비가 이루어진다.
When the stacking molding is completed between the membrane electrode assembly 10 and the pair of gas diffusion layers 30 by a hot press or the like, and the stacking member S is prepared, the prepared stacking member S is replaced with the transparent inspection table 102. Seat to the top. Thereby, the position alignment test preparation is performed between the membrane electrode assembly 10 and the pair of gas diffusion layers 30.

다음으로, 위치 정렬 계측기(110)에 대해서 살펴보기로 한다.Next, the position alignment measuring instrument 110 will be described.

위치 정렬 계측기(110)는 도 3을 통해 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 구성 중에서 전술된 검사대(102)를 제외한 대부분의 구성을 포함하는 개념이다. As can be seen from the position alignment measuring instrument 110 is a concept including most of the configuration except for the above-described test table 102 among the configuration according to an embodiment of the present invention.

다시 말해서, 위치 정렬 계측기(110)는 검사대(102) 상부로 적층부재(S)를 안착시킨 다음에 적층부재(S) 적층 상태, 즉, 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)이 막 전극 접합체(10)에 올바르게 위치 정렬되어 있는지에 관하여 계측한다. In other words, the position alignment measuring instrument 110 seats the stacking member S on the inspection table 102 and then stacks the stacking members S, that is, the pair of gas diffusion layers 30 and 30 'is a membrane electrode. It measures whether it is correctly aligned with the bonding body 10.

이를 위해, 위치 정렬 계측기(110)는, 검사대에 안착된 적층부재의 이미지를 먼저 획득한다. 그리고 난 다음, 획득한 이미지를 필요한 형태로 화상처리 하여 한 쌍의 가스확산층의 위치 정보를 검출한다. 검출된 위치 정보는 기준 파라미터와 비교하여 가스확산층이 막 전극 접합체의 정 위치에 정렬되어 적층되어 있는지를 판단하고, 만일 이때 오차가 존재할 경우 해당 오차를 산출한다. To this end, the position alignment meter 110 first acquires an image of the laminated member seated on the inspection table. Then, the acquired image is image-processed in the required form to detect the position information of the pair of gas diffusion layers. The detected position information is compared with the reference parameter to determine whether the gas diffusion layers are stacked and aligned at the correct positions of the membrane electrode assembly, and if there is an error, the corresponding error is calculated.

그 결과 막 전극 접합체(10)와, 한 쌍의 가스확산층(30, 30′) 간의 적층 위치 정렬 상태가 양호한지 또는 불량한지를 판단할 수 있으며, 만일 불량으로 판단된 경우, 산출된 오차를 통해 불량의 정도까지 추가적으로 확인할 수 있도록 해준다.
As a result, it is possible to determine whether the lamination position alignment state between the membrane electrode assembly 10 and the pair of gas diffusion layers 30 and 30 'is good or bad. This allows you to additionally check the degree of defects.

이러한 위치 정렬 계측기(110)는, 세부 구성으로서, 적층부재(S)의 양면, 즉, 상, 하부면의 이미지를 획득하는 이미지 획득부(120)와, 획득된 이미지를 이용하여 이미지 센싱에 필요한 다양한 프로세스를 수행하는 연산처리부(130)를 포함한다.
The position alignment measuring unit 110, as a detailed configuration, is required for image sensing using an image acquisition unit 120 for acquiring images of both sides, that is, upper and lower surfaces of the stacking member S, and the acquired image. It includes a calculation processor 130 for performing a variety of processes.

먼저, 이미지 획득부(120)에 관하여 살펴보면, 도시된 바와 같이, 적층부재(S)의 이미지를 획득하기 위해 촬상하는 광 촬상부(122)와, 이미지 획득 시 필요한 조명을 제공하는 광 조사부(124)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다. First, referring to the image acquisition unit 120, as shown, the optical imaging unit 122 for imaging in order to acquire the image of the stacking member (S), and the light irradiation unit 124 for providing illumination required for image acquisition ) May be configured to include.

광 조사부(124)는, 조명 수단으로서, 이러한 광 조사부(122)의 구체적인 실시 형태는 본 발명을 범주를 제한하지 않는다. 따라서, 쉽게 구할 수 있는 전기적인 발광 장치라면 어떠한 형태를 이용하여도 무방하다. 이러한 광 조사부(124)는, 도시된 바와 같이 검사대(102)에 안착된 적층부재(S)의 상, 하부면으로 각각 광을 조사할 수 있도록 한 쌍이 배치되는 것이 바람직하다.The light irradiator 124 is an illuminating means, and specific embodiments of the light irradiator 122 do not limit the scope of the present invention. Therefore, any type of electric light emitting device that can be easily obtained may be used. As shown in the drawing, a pair of light irradiation units 124 may be disposed to irradiate light onto upper and lower surfaces of the stacking member S seated on the inspection table 102, respectively.

광 촬상부(122) 역시, 상기 광 조사부(124)와 동일한 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해서, 광 촬상부(122)는 검사대(102)에 안착된 적층부재(S)의 상, 하부면 각각의 이미지, 즉 막 전극 접합체(10)의 상부에 적층된 가스확산층(30)을 촬상하는 1개와, 이의 하부에 적층된 가스확산층(30′)을 촬상하는 다른 1개를 포함한다. 즉, 광 촬상부(122) 역시, 광 조사부(124)와 동일하게 검사대(102)를 기준으로 상, 하측에 한 쌍이 이격 배치되는 것이 좋다.The light imaging unit 122 may also be disposed in the same form as the light irradiation unit 124. In other words, the optical imaging unit 122 captures an image of each of the upper and lower surfaces of the stacking member S seated on the inspection table 102, that is, the gas diffusion layer 30 stacked on the membrane electrode assembly 10. And one for imaging the gas diffusion layer 30 'laminated thereunder. That is, the optical imaging unit 122, like the light irradiation unit 124, it is good that the pair is spaced apart from the upper and lower sides relative to the inspection table 102.

이러한 광 촬상부(122) 및 광 조사부(124)의 배치 구조는, 막 전극 접합체(10)를 기준으로 이의 상, 하측에 적층된 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)에 대한 이미지를 동시에 획득하기 위한 구조이다. 그 결과, 막 전극 접합체(10)가 위치 고정된 상태에서, 어느 한쪽의 가스확산층에만 위치 정렬 오차가 존재하는지를 판단할 수도 있으며, 동시에 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)이 모두 정해진 위치를 벗어나 적층 되었는지도 판단할 수 있다. 나아가, 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)이 서로 정 위치에 오버랩(overlap) 되어 있는지도 판단할 수 있다.The arrangement of the light imaging unit 122 and the light irradiation unit 124 simultaneously displays an image of a pair of gas diffusion layers 30 and 30 'stacked on and below the membrane electrode assembly 10. Structure to acquire. As a result, in the state where the membrane electrode assembly 10 is fixed in position, it may be determined whether there is a positional alignment error in only one of the gas diffusion layers, and at the same time, the pair of gas diffusion layers 30 and 30 'both have a fixed position. It can also be judged if it is stacked apart. Furthermore, it is also possible to determine whether the pair of gas diffusion layers 30 and 30 'overlap each other in the correct position.

그리고 광 촬상부(122)로서, 한 쌍의 CCD 모듈 카메라를 이용하는데, 기타의 카메라에 비해 노이즈가 적은 장점이 있어 본 발명에서와 같이 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)으로부터 발생된 미소 위치 편차를 검출하기에 효과적이다. As the optical imaging unit 122, a pair of CCD module cameras is used, and the noise generated is lower than that of other cameras. It is effective to detect positional deviation.

이와 같은 광 촬상부(122) 및 광 조사부(124)는 서로 독립된 구성 형태로 실시될 수도 있으나, 도시된 바와 같이 상호가 일체로 이루어진 구성 형태로 실시되는 것이 더욱 바람직하다. 이는 계측 성능 향상을 가져다 준다. 그 외에도, 한 쌍의 광 촬상부(122)는 서로 전기적으로 동기화되어 동시 구동되는 것이 바람직하다. 이 역시 계측 성능 향상을 가져다 준다. Such an optical imaging unit 122 and the light irradiation unit 124 may be implemented in a form that is independent of each other, it is more preferable to be implemented in a configuration form that is integral with each other as shown. This results in improved measurement performance. In addition, the pair of optical imaging units 122 are preferably electrically synchronized with each other and driven simultaneously. This also results in improved measurement performance.

전술한 바와 같이, 광 촬상부(122) 및 광 조사부(124)의 구성을 포함하는 이미지 획득부(120)는, 적층부재(S), 특히 막 전극 접합체(10) 상, 하부에 적층된 한 쌍의 가스확산층(30)을 촬상하여, 해당 이미지를 효과적으로 획득해 낼 수 있다. As described above, as long as the image acquisition unit 120 including the light imaging unit 122 and the light irradiation unit 124 is stacked on and under the stacking member S, in particular the membrane electrode assembly 10. By imaging the pair of gas diffusion layers 30, the image can be effectively obtained.

상기 이미지 획득부(110)를 통해 획득된 이미지는 로우 데이터(raw data) 형태로 연산처리부(130)에 전송된다.
The image acquired through the image acquisition unit 110 is transmitted to the processing unit 130 in the form of raw data.

연산처리부(130)는 상기 이미지 획득부(110)로부터 전달 받은 이미지를 화상처리 하여, 한 쌍의 가스확산층 각각의 윤곽선 정보를 추출한다. 그리고 난 다음, 추출된 윤곽선 정보를 통해 특징점의 위치 파라미터를 산출한다. 이후, 기 설정된 기준 파라미터와 상기 산출된 위치 파라미터를 비교함으로써, 막 전극 접합체(10)와, 한 쌍의 가스확산층(30, 30′) 간의 적층 위치 정렬 상태가 양호한지 또는 불량한지를 판단할 수 있게 해준다. 나아가 만일 적층 위치 정렬 상태가 불량으로 판단된 경우에는 산출된 오차를 통해 불량의 정도까지 추가적으로 확인할 수 있게 해준다. The calculation processor 130 performs image processing on the image received from the image acquisition unit 110, and extracts contour information of each pair of gas diffusion layers. Then, the location parameter of the feature point is calculated from the extracted contour information. Thereafter, by comparing the preset reference parameter with the calculated position parameter, it may be determined whether the stacked position alignment state between the membrane electrode assembly 10 and the pair of gas diffusion layers 30 and 30 'is good or poor. To make it possible. Furthermore, if it is determined that the stacking position alignment status is defective, the calculated error can additionally confirm the degree of the defect.

이러한 연산처리부(130)는, 그 세부 구성으로서, 획득된 이미지로부터 필요한 정보를 추출해내기 위해 화상처리를 담당하는 이미지 프로세서(132)와, 화상처리 된 다양한 정보를 기준값과 비교하여 위치 정렬 상태를 판단하는 메인 프로세서(134)를 포함한다.As a detailed configuration, the arithmetic processing unit 130 determines the position alignment state by comparing the image processor 132 in charge of image processing with various reference information and a reference value to extract necessary information from the acquired image. It includes a main processor 134.

먼저, 이미지 프로세서(132)에 관하여 살펴보기로 한다.First, the image processor 132 will be described.

이미지 프로세서(132)는, 상기 이미지 획득부(120)로부터 획득된 이미지를 전달받아 필요한 정보를 추출해내기 위해 화상처리를 수행하는 역할을 담당한다. The image processor 132 is responsible for performing image processing in order to extract the necessary information by receiving the image obtained from the image acquisition unit 120.

즉, 로우 데이터(row data) 형태로 전달받은 적층부재(S)에 관한 이미지, 즉 막 전극 접합체(10)에 적층된 한 쌍의 가스확산층(30, 30′) 각각에 대한 이미지를 이진 데이터 형태로 화상처리 한다. 이 때의 이진 데이터 형태로 화상 처리라 함은, 획득한 로우 데이터 형태의 이미지에 대하여 각 픽셀을 명암도로 구분하여, 암부 영역에 해당하는 가스확산층의 경계, 즉 윤곽선을 추출하는 작업이다. 그리고 추출된 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)에 대한 윤곽선을 따라 특징점을 구하여 위치 파라미터를 산출하는 작업을 수행한다. 이에 더하여 상기 이미지 프로세서(132)에서는 미디언 필터(median filter)와 최소 자승 보간 필터(least square smoothing filter)를 사용할 수 있는데, 불필요한 노이즈는 제거되고, 윤곽선에 해당하는 특징점만이 구해진다. 아울러 이러한 특징점을 통해 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)에 대한 위치 파라미터를 산출할 수 있다. That is, an image of the stacking member S received in the form of row data, that is, an image of each of the pair of gas diffusion layers 30 and 30 'stacked on the membrane electrode assembly 10 is binary data. Image processing with In this case, image processing in the form of binary data is an operation of dividing each pixel with an intensity of the obtained low data type image and extracting a boundary, that is, an outline, of a gas diffusion layer corresponding to a dark region. A feature point is calculated along the contour of the extracted pair of gas diffusion layers 30 and 30 'to calculate a position parameter. In addition, the image processor 132 may use a median filter and a least square smoothing filter. Unnecessary noise is removed and only a feature point corresponding to an outline is obtained. In addition, through these feature points it is possible to calculate the position parameters for the pair of gas diffusion layers (30, 30 ').

메인 프로세서(134)는, 이미지 프로세서(132)로부터 산출된 위치 파라미터를 기 설정된 기준 파라미터와 비교하여, 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)이 막 전극 접합체(10)의 정 위치로 정렬되어 있는지를 판단한다. 즉, 적층부재(S)의 적층 상태가 양호한지 불량인지를 판단하는 것이다. 이때, 메인 프로세서(134)를 통해 판단한 결과 막 전극 접합체(10)의 정 위치로부터 한 쌍의 가스확산층(30, 30′)의 위치 정렬이 벗어난 경우(즉, 적층 위치가 불량인 경우)에는 그 차이에 해당하는 오차를 산출해낸다. 이러한 오차를 통해 상기 위치 정렬 상태의 불량 정도를 파악할 수 있다.The main processor 134 compares the position parameter calculated from the image processor 132 with a preset reference parameter, and the pair of gas diffusion layers 30 and 30 'are aligned to the correct position of the membrane electrode assembly 10. Determine if there is. That is, it is determined whether the lamination state of the lamination member S is good or bad. At this time, when it is determined by the main processor 134 that the alignment of the pair of gas diffusion layers 30, 30 'is out of the position of the membrane electrode assembly 10 (that is, the stacking position is bad) Calculate the error corresponding to the difference. Through this error, it is possible to determine the degree of failure of the alignment state.

한편, 이러한 연산처리부(130)에는, 전술한 이미지 프로세서(132)와, 메인 프로세서(134) 이외에도, 추가적으로 통신모듈(136)이 더 포함될 수 있다. 통신모듈(136)은 상기 연산처리부(130)에서 수행된 양호 또는 불량 판단의 결과에 해당하는 정보는 물론, 불량으로 판단 시, 산출된 오차 정보를 사용자에게 전송하는 역할을 담당한다. 특히, 유/무선 형태의 어떠한 통신포맷을 사용하더라도 무방하며, 만일 연산처리부(130)와 쌍방향 통신이 가능한 통신모듈(136)이 이용될 경우, 사용자의 요청에 응답하여 해당 정보를 실시간 전송할 수 있어 효과적이다.
Meanwhile, in addition to the image processor 132 and the main processor 134 described above, the operation processor 130 may further include a communication module 136. The communication module 136 plays a role of transmitting the calculated error information to the user as well as the information corresponding to the result of the good or bad determination performed by the operation processor 130. In particular, any communication format of wired / wireless type may be used, and if a communication module 136 capable of bidirectional communication with the operation processing unit 130 is used, the corresponding information may be transmitted in real time in response to a user's request. effective.

한편, 본 발명의 바람지한 실시예에 따르면, 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치로서, 모니터링 디바이스(140) 및 스토리지 디바이스(150)를 더 포함하는 형태로 구현할 수 있다.On the other hand, according to a preferred embodiment of the present invention, as the position alignment error detection device of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer, it may be implemented in a form further comprising a monitoring device 140 and the storage device 150.

모니터링 디바이스(140)는, 앞서 상술한 바 있는 위치 정렬 계측기(110)에서 계측된 적층부재(S)에 관한 위치 정렬 정보를 유/무선 통신을 이용하여 전송 받아, 시각적인 정보로 출력하여 구현해주는 수단이다. The monitoring device 140 receives the position alignment information about the laminated member S measured by the position alignment measuring instrument 110 described above by using wired / wireless communication, and outputs and implements the visual information. Means.

이와 달리, 스토리지 디바이스(150)는, 상기 위치 정렬 계측기(110)에서 계측된 적층부재(S)에 관한 위치 정렬 정보를 유/무선 통신을 이용하여 전송 받아, 별도의 저장매체(예: Database서버)로 기록 저장하는 수단이다. On the contrary, the storage device 150 receives positional alignment information about the stacked member S measured by the positional alignment instrument 110 by using wired / wireless communication and stores a separate storage medium (eg, a database server). It is a means of recording and storing.

다만, 이러한 모니터링 디바이스(140) 및 스토리지 디바이스(150)를 통해, 위치 정렬 계측기(110)를 통해 처리된 다양한 정보가 출력되거나 기록 보관됨으로써, 사용자에 의한 관리가 효율적으로 이루어질 수 있으며, 통합적 관리가 가능해진다.
However, through the monitoring device 140 and the storage device 150, various information processed by the position alignment instrument 110 is output or recorded, so that management by a user can be efficiently performed and integrated management can be performed. It becomes possible.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 방법에 관하여 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
Next, a method of detecting a positional error of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a view illustrating a flow of a method for detecting a positional alignment error of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer according to an exemplary embodiment of the present invention.

검사 준비 단계(ST100)Exam Preparation Steps (ST100)

본 단계는 막 전극 접합체를 사이에 두고 한 쌍의 가스확산층이 상하로 적층되어 형성된 적층부재에 대해, 적층 상태가 양호한지 불량인지를 검사하는 과정에 선행되는 준비 단계이다. This step is a preparation step preceding the process of checking whether the lamination state is good or bad for the lamination member formed by laminating a pair of gas diffusion layers up and down with the membrane electrode assembly interposed therebetween.

이 단계에서는 상기 적층부재의 적층 상태, 즉 위치 정렬 상태가 양호한지 또는 불량인지를 검사하기에 앞서, 막 전극 접합체 및 한 쌍의 가스확산층으로 이루어진 적층부재를 검사대에 안착시켜 위치 고정시키는 작업이 진행된다. In this step, before inspecting whether the lamination state of the lamination member, that is, position alignment state is good or bad, the work of fixing the position of the lamination member composed of the membrane electrode assembly and the pair of gas diffusion layers on the inspection table is fixed. do.

이때, 본 단계에서 이용 가능한 검사대로는, 적층부재의 안정적인 배치를 위하여 평판 형태의 부재를 이용할 수 있다. 아울러, 이 단계에서 이용 가능한 검사대는 가스확산층과 달리 투명한 형태를 갖는 막 전극 접합체에 대응하여, 가스확산층의 형상을 더욱 효과적으로 검출할 수 있도록 투명한 부재를 이용할 수 있다. 그 구체적인 재질의 예로는, 투명한 유리, 아크릴 수지는 물론, 필요한 구조 강성이 확보된 다양한 엔지니어링 플라스틱을 이용하여도 무방하다. At this time, the inspection stand available in this step, it is possible to use a member in the form of a flat plate for the stable arrangement of the laminated member. In addition, the inspection table that can be used in this step corresponds to the membrane electrode assembly having a transparent form, unlike the gas diffusion layer, it is possible to use a transparent member to more effectively detect the shape of the gas diffusion layer. Examples of the specific material may be transparent glass, acrylic resin, or various engineering plastics having required structural rigidity.

막 전극 접합체 및 가스확산층 이미지 획득 단계(ST200)Membrane electrode assembly and gas diffusion layer image acquisition step (ST200)

본 단계는 이전 단계를 통해 검사대 위로 안착된 적층부재, 즉 막 전극 접합체 및 한 쌍의 가스확산층에 대한 이미지를 획득하는 단계이다. This step is to obtain an image of the laminated member, that is, the membrane electrode assembly and the pair of gas diffusion layers seated on the inspection table through the previous step.

이러한 이미지 획득 단계에서는, 적층부재의 상, 하측(또는 검사대의 상, 하측)으로 이격 배치된 한 쌍의 이미지 획득부를 이용할 수 있으며, 이미지 획득부의 세부 구성으로는 광 촬상부 및 광 조사부가 포함될 수 있다. 이러한 설비 구성을 통해, 막 전극 접합체의 상부에 적층된 가스확산층의 이미지는 물론, 막 전극 접합체의 하부에 적층된 가스확산층의 이미지까지 효과적으로 획득할 수 있다. In this image acquisition step, it is possible to use a pair of image acquisition units disposed spaced apart on the upper and lower sides (or the upper, lower side of the inspection table) of the stacking member, and the detailed configuration of the image acquisition unit may include a light imaging unit and a light irradiation unit. have. Through such an arrangement, it is possible to effectively obtain not only an image of the gas diffusion layer stacked on the membrane electrode assembly but also an image of the gas diffusion layer laminated on the membrane electrode assembly.

다만, 상기와 같이 한 쌍의 가스확산층에 대한 이미지를 획득하는 경우, 각각의 이미지 획득 작업이 동시에 수행되는 것이 바람직하다. 이는 계측 성능을 개선할 수 있기 때문이다.
However, when acquiring an image of a pair of gas diffusion layers as described above, it is preferable that each image acquisition operation is performed at the same time. This is because the measurement performance can be improved.

이미지 화상처리 단계(ST300)Image image processing step (ST300)

본 단계는 이전 단계에서 획득된 각각의 이미지에 대해 화상처리를 실시하여, 한 쌍의 가스확산층에 대한 윤곽선 정보를 추출한 후, 특징점에 대한 위치 파라미터를 산출하는 단계이다.In this step, image processing is performed on each image obtained in the previous step to extract contour information of the pair of gas diffusion layers, and then calculate a position parameter for the feature point.

본 단계는 도 5에 도시된 세부 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 획득된 한 쌍의 가스확산층에 대한 이미지는 실제 화상 데이터, 즉, 로우 데이터(row data) 형태의 이미지로서, 이를 더욱 신속하고 정확하게 연산 처리하기 위하여 이진 데이터 형태로 화상 처리한다(ST320). 그 다음으로, 획득된 이미지 전체에 대하여 각 픽셀로 명암도를 구분하되, 투명한 재질의 막 전극 접합체에 비해 상대적으로 암부 영역에 해당하는 가스확산층의 경계, 즉 윤곽선을 추출해낸다(ST340). 그리고 난 다음 추출된 윤곽선을 따라 적층된 한 쌍의 가스확산층에 대한 특징점을 구해내며, 이를 통해 해당 적층부재에 대한 위치 파라미터를 산출할 수 있다(ST360). 이러한 화상처리 단계에서는, 필요에 따라 다양한 필터링 방법이 이용될 수 있는데, 해당되는 구체적인 예로서, 미디언 필터링(median filtering) 처리 방법이나, 최소 자승 보간 필터링(least square smoothing filtering) 처리 방법이 이용될 수 있다. 그 결과 불필요한 노이즈는 제거되어 계측 효과가 개선될 수 있다.
This step may further include the detailed steps shown in FIG. 5. That is, the acquired image of the pair of gas diffusion layers is actual image data, that is, an image in the form of row data, and is image-processed in the form of binary data in order to more quickly and accurately calculate the image (ST320). Next, the contrast is divided by each pixel with respect to the entire acquired image, and the boundary of the gas diffusion layer corresponding to the dark region, that is, the contour, is extracted relative to the membrane electrode assembly made of transparent material (ST340). Then, the feature points of the pair of gas diffusion layers stacked along the extracted contours are obtained, and through this, the positional parameters of the stacking members can be calculated (ST360). In this image processing step, various filtering methods may be used as needed. As specific examples, median filtering or least square smoothing filtering may be used. Can be. As a result, unnecessary noise can be removed to improve the measurement effect.

가스확산층 위치 정렬 판단 단계(ST400)Gas diffusion layer position alignment determination step (ST400)

본 단계는 화상처리를 통해 산출된 한 쌍의 가스확산층의 위치 파라미터를 기 설정된 기준 파라미터(즉, 한 쌍의 가스확산층이 적층되어야 할 정 위치에 해당하는 x, y 좌표일 수 있음)와 비교하여, 상호 간에 오차가 있는가를 판단하는 단계이다. This step compares the positional parameters of the pair of gas diffusion layers calculated through image processing with a preset reference parameter (that is, x, y coordinates corresponding to the positions where the pair of gas diffusion layers should be stacked). In this step, it is determined whether there is an error between each other.

즉, 이러한 위치 정렬 판단 단계를 통해, 오차가 없을 경우에는, 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체의 상, 하부면의 정 위치에 정확하게 정렬된 것으로 판단할 수 있다. 이와 반대로, 만일 본 단계의 위치 정렬 판단 단계를 통해 오차가 존재하는 것으로 판단될 경우에는, 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체의 상, 하부면의 정 위치에서 벗어나 적층된 것으로 판단할 수 있다. 더 나아가, 이러한 경우, 상기 오차를 정확히 산출해 냄으로써, 막 전극 접합체 및 한 쌍의 가스확산층 간의 적층 상태 불량 정도를 손쉽게 파악할 수 있다. That is, through the position alignment determination step, when there is no error, it may be determined that the pair of gas diffusion layers are accurately aligned at the correct positions of the upper and lower surfaces of the membrane electrode assembly. On the contrary, if it is determined that an error exists through the position alignment determination step of the present step, it may be determined that the pair of gas diffusion layers are stacked apart from the positions of the upper and lower surfaces of the membrane electrode assembly. Furthermore, in such a case, by accurately calculating the error, it is possible to easily grasp the degree of lamination state failure between the membrane electrode assembly and the pair of gas diffusion layers.

특히, 이러한 전 단계(ST100, ST200, ST300, ST400)을 통해 위치 정렬 오차를 검출하는 방법은 직접 외부적인 자극을 적층부재에 가하지 않으므로, 박형의 부재에 대한 형상 오차를 효과적으로 검출할 수 있게 해준다.
In particular, the method of detecting the positional alignment error through the previous steps ST100, ST200, ST300, and ST400 does not directly apply an external stimulus to the laminated member, thereby making it possible to effectively detect the shape error of the thin member.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 막 전극 접합체 및 가스확산층 상호 간의 위치 정렬 상태를 이미지 센싱 방식으로 유효하게 계측함으로써, 부품 불량을 미리 예측할 수 있으며, 그 결과 연료전지의 품질 저하 문제를 개선할 수 있다. As described above, according to the present invention, by effectively measuring the position alignment between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer by an image sensing method, component defects can be predicted in advance, and as a result, the problem of deterioration of the fuel cell can be improved. Can be.

특히, 본 발명에 따른 이미지 센싱 방식은, 먼저 막 전극 접합체의 상, 하부면에 한 쌍의 가스확산층을 적층하여 형성한 적층부재를 먼저 투명기판 위에 배치하고, 이의 상하로 이격 설치된 이미지 입력부를 통해 해당 이미지를 획득한다. 이후, 획득된 이미지에 대해 필요한 화상처리를 하고 기준 파라미터와 비교하여 오차를 산출해 낸다. 이러한 방식으로 막 전극 접합체 및 가스확산층 상호 간의 적층 위치 정렬 상태를 신속하고 정확하게 판단해 낼 수 있다. Particularly, in the image sensing method according to the present invention, a stacking member formed by first laminating a pair of gas diffusion layers on the upper and lower surfaces of the membrane electrode assembly is first disposed on the transparent substrate, and spaced apart from the upper and lower portions of the image input unit. Obtain the image. Thereafter, necessary image processing is performed on the acquired image and the error is calculated by comparing with the reference parameter. In this way, it is possible to quickly and accurately determine the stacking position alignment state between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer.

나아가, 본 발명에 따르면, 막 전극 접합체 및 가스확산층 모두가 외부의 자극(또는 접촉)에 의해 손상되기 쉬운 박형 부재인 것을 고려하여, 각각의 부재에 대한 손상없이 상호 간의 적층 상태를 효과적으로 계측해 낼 수 있다. Furthermore, according to the present invention, considering that both the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer are thin members susceptible to damage by external magnetic poles (or contacts), the stacking state of each other can be effectively measured without damaging each member. Can be.

이상에서 본 발명에 따른 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치 및 방법에 대하여 설명하였다. In the above, the arrangement | positioning error detection apparatus and method of the membrane electrode assembly and gas diffusion layer which concern on this invention were demonstrated.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It is to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and should not be construed as limiting, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

S: 적층부재
10: 막 전극 접합체(MEA)
12: 촉매층
30: 가스확산층(GDL)
102: 검사대
110: 위치 정렬 계측기
120: 이미지 획득부
130: 연산처리부
132: 이미지 프로세서
134: 메인 프로세서
136: 통신모듈
140: 모니터링 디바이스
150: 스토리지 디바이스S: laminated member
10: membrane electrode assembly (MEA)
12: catalyst bed
30: gas diffusion layer (GDL)
102: inspection table
110: position alignment instrument
120: image acquisition unit
130: arithmetic processing unit
132: image processor
134: main processor
136: communication module
140: monitoring device
150: storage device

Claims (12)

막 전극 접합체를 사이에 두고 한 쌍의 가스확산층의 상하로 적층 형성된 적층부재를 안착시키는 검사대; 및
상기 검사대에 안착된 적층부재의 이미지를 획득하고, 화상처리 후 한 쌍의 가스확산층의 위치 정보를 검출한 다음, 검출된 위치 정보를 기준 파라미터와 비교하여 오차 존재의 유무를 판단하여, 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체의 정 위치에 정렬되어 있는지를 계측하는 위치 정렬 계측기;를 포함하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
An inspection table for seating a laminated member formed by laminating a pair of gas diffusion layers with a membrane electrode assembly interposed therebetween; And
After acquiring an image of the laminated member seated on the inspection table, detecting the position information of the pair of gas diffusion layers after the image processing, and comparing the detected position information with a reference parameter to determine the presence or absence of an error, Position alignment error measuring apparatus for measuring whether the gas diffusion layer is aligned in the correct position of the membrane electrode assembly; comprising a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer.
제 1 항에 있어서,
상기 검사대는,
막 전극 접합체의 크기보다 외측으로 더 확장 형성되는 투명한 평판 부재인 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
The method of claim 1,
The inspection table,
An apparatus for detecting positional alignment errors in a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer, characterized in that it is a transparent flat plate member which extends further outward than the size of the membrane electrode assembly.
제 2 항에 있어서,
상기 검사대는,
유리 또는 아크릴 수지 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
The method of claim 2,
The inspection table,
Positioning error detection apparatus of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer, characterized in that made of glass or acrylic resin material.
제 1 항에 있어서,
상기 위치 정렬 계측기는,
상기 검사대에 안착된 적층부재에 대한 상, 하부면 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 및
상기 획득된 이미지를 화상처리 하여, 한 쌍의 가스확산층 각각의 윤곽선 정보를 추출하되, 추출된 윤곽선 정보를 통해 특징점의 위치 파라미터를 산출하여 기 설정된 기준 파라미터와 비교함으로써 오차를 산출해내는 연산처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
The method of claim 1,
The position alignment instrument,
An image obtaining unit obtaining upper and lower surface images of the laminated member seated on the inspection table; And
An image processing process of the acquired image to extract contour information of each pair of gas diffusion layers, calculating a position parameter of a feature point based on the extracted contour information, and calculating an error by comparing it with a preset reference parameter; Positioning error detection device of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer comprising a.
제 4 항에 있어서,
상기 이미지 획득부는,
상기 검사대에 안착된 적층부재의 상, 하부면으로 광을 조사하는 광 조사부; 및
상기 조사된 광을 통해 적층부재의 상, 하부면에 대한 이미지를 촬상하는 광 촬상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
The method of claim 4, wherein
The image acquisition unit,
A light irradiation part for irradiating light onto upper and lower surfaces of the laminated member seated on the inspection table; And
And an optical image pickup unit for capturing an image of the upper and lower surfaces of the stacking member through the irradiated light. 2. The position alignment error detection device of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer.
제 5 항에 있어서,
상기 광 촬상부는,
상기 검사대에 안착된 적층부재를 사이에 두고, 적층부재로부터 상하로 이격되어 설치된 한 쌍의 CCD 모듈 카메라인 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
The method of claim 5, wherein
The optical imaging unit,
And a pair of CCD module cameras spaced up and down from the stacking member with the stacking member seated on the inspection table therebetween, wherein the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer are misalignment detection devices.
제 4 항에 있어서,
상기 연산처리부는,
상기 획득된 이미지를 이진 데이터로 화상처리 한 후, 한 쌍의 가스확산층 각각에 대한 윤곽선 정보를 추출하여 특징점에 대한 위치 파라미터를 산출하는 이미지 프로세서;
상기 이미지 프로세서로부터 산출된 위치 파라미터를 기 설정된 기준 파라미터와 비교하여, 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체에 정 위치로 정렬되어 적층되어 있는지를 판단하되, 오차가 존재하는 경우 오차 값을 산출하는 메인 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
The method of claim 4, wherein
The operation processing unit,
An image processor configured to calculate positional parameters for feature points by extracting contour information of each pair of gas diffusion layers after image processing the acquired image with binary data;
By comparing the position parameter calculated from the image processor with a preset reference parameter, it is determined whether a pair of gas diffusion layers are aligned and stacked in the membrane electrode assembly in the correct position, and if there is an error, a main for calculating an error value Positioning error detection device of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer comprising a processor.
제 7 항에 있어서,
상기 연산처리부는,
상기 메인 프로세서에서 처리된 정보를 유/무선 통신을 이용하여 사용자에게 전송하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
The method of claim 7, wherein
The operation processing unit,
And a communication module for transmitting the information processed by the main processor to a user through wired / wireless communication.
제 1 항에 있어서,
상기 위치 정렬 계측기에서 계측된 적층부재에 관한 위치 정렬 정보를 유/무선 통신을 이용하여 전송 받아, 시각적인 정보로 출력 구현하는 모니터링 디바이스; 및
상기 위치 정렬 계측기에서 계측된 적층부재에 관한 위치 정렬 정보를 유/무선 통신을 이용하여 전송 받아, 별도의 매체로 기록 저장하는 스토리지 디바이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 장치.
The method of claim 1,
A monitoring device for receiving position alignment information about the laminated member measured by the position alignment instrument using wired / wireless communication and outputting the generated visual information; And
And a storage device that receives position alignment information about the laminated member measured by the position alignment instrument using wired / wireless communication and records and stores the information on a separate medium. The position of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer Alignment error detection device.
(a) 막 전극 접합체를 사이에 두고 한 쌍의 가스확산층이 상하로 적층되어 형성된 적층부재를 투명 소재의 검사대 위로 안착시키는 검사 준비 단계;
(b) 상기 검사대 상부면에 안착된 적층부재의 이미지를 획득하는 이미지 획득 단계;
(c) 상기 획득된 이미지를 화상처리 하여, 한 쌍의 가스확산층에 대한 윤곽선 정보를 추출한 후, 특징점에 대한 위치 파라미터를 산출하는 화상처리 단계; 및
(d) 상기 산출된 위치 파라미터를 기 설정된 기준 파라미터와 비교하여 한 쌍의 가스확산층이 막 전극 접합체 상, 하부면의 정 위치에 정렬되어 있는지를 판단하는 위치 정렬 판단 단계;를 포함하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 방법.
(a) an inspection preparation step of seating a lamination member formed by laminating a pair of gas diffusion layers up and down with a membrane electrode assembly interposed on an inspection table made of a transparent material;
(b) an image acquiring step of acquiring an image of the laminated member seated on the upper surface of the inspection table;
(c) an image processing step of image-processing the obtained image, extracting contour information of a pair of gas diffusion layers, and calculating a position parameter for a feature point; And
and (d) a position alignment determination step of comparing the calculated position parameter with a preset reference parameter to determine whether a pair of gas diffusion layers are aligned at a predetermined position on the lower surface of the membrane electrode assembly. And a misalignment detection method of the gas diffusion layer.
제 10 항에 있어서,
상기 (b) 단계인 이미지 획득 단계에서는,
적층부재의 상, 하부면 이미지를 동시에 획득하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 방법.
11. The method of claim 10,
In the image acquisition step of step (b),
Positioning error detection method of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer, characterized in that at the same time to obtain the image of the upper and lower surfaces of the laminated member.
제 10 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서의 화상처리는,
상기 획득된 이미지를 이진 데이터로 처리하되 각각의 픽셀을 명암도로 구분하여,
투명한 막 전극 접합체에 비해 상대적으로 암부 영역을 형성하는 한 쌍의 가스확산층에 대해 윤곽선 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체 및 가스확산층의 위치 정렬 오차 검출 방법.11. The method of claim 10,
The image processing in the step (c),
The obtained image is processed into binary data, and each pixel is divided into contrasts,
Contour information is extracted for a pair of gas diffusion layers forming a dark region relative to a transparent membrane electrode assembly, wherein the alignment error detection method of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer is performed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9742013B2 (en) 2015-05-04 2017-08-22 Hyundai Motor Company System for inspecting quality of membrane-electrode assembly of fuel cell and quality inspection method thereof
CN109297409A (en) * 2018-10-23 2019-02-01 深圳市万福达精密设备股份有限公司 The identification positioning device and method of battery displacement
KR20200018978A (en) * 2018-08-13 2020-02-21 주식회사 엘지화학 The Suction Plate, The Apparatus And The Method For Inspecting Electrode Loading

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101896320B1 (en) * 2016-03-04 2018-09-07 기아자동차 주식회사 Gdl cutting system of fuel cell
CN110332919B (en) * 2019-08-09 2024-03-15 博众精工科技股份有限公司 AB cell core combination alignment degree detection device and detection method
CN112819764B (en) * 2021-01-25 2022-07-19 湖南省计量检测研究院 Method for detecting electrode position of membrane electrode MEA (membrane electrode assembly) of stacked fuel cell

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080023650A (en) * 2006-09-11 2008-03-14 캐논 가부시끼가이샤 Mark position detection apparatus
KR20100045788A (en) * 2008-10-24 2010-05-04 현대자동차주식회사 Align device for membrane electrode assembly
KR20110004289A (en) * 2009-07-07 2011-01-13 에스엠시 가부시키가이샤 P0sition measurement apparatus and p0sition measuring method
KR20120047725A (en) * 2010-11-04 2012-05-14 현대하이스코 주식회사 Apparatus for manufacturing fuel cell having membrane electrode assembly improved quality by adjusting alignment of gas diffusion layer and the method for manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080023650A (en) * 2006-09-11 2008-03-14 캐논 가부시끼가이샤 Mark position detection apparatus
KR20100045788A (en) * 2008-10-24 2010-05-04 현대자동차주식회사 Align device for membrane electrode assembly
KR20110004289A (en) * 2009-07-07 2011-01-13 에스엠시 가부시키가이샤 P0sition measurement apparatus and p0sition measuring method
KR20120047725A (en) * 2010-11-04 2012-05-14 현대하이스코 주식회사 Apparatus for manufacturing fuel cell having membrane electrode assembly improved quality by adjusting alignment of gas diffusion layer and the method for manufacturing the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9742013B2 (en) 2015-05-04 2017-08-22 Hyundai Motor Company System for inspecting quality of membrane-electrode assembly of fuel cell and quality inspection method thereof
KR101927166B1 (en) * 2015-05-04 2018-12-10 현대자동차 주식회사 Membrane electrode assembly quality inspection system of fuel cell and quality inspection method thereof
KR20200018978A (en) * 2018-08-13 2020-02-21 주식회사 엘지화학 The Suction Plate, The Apparatus And The Method For Inspecting Electrode Loading
KR102565254B1 (en) 2018-08-13 2023-08-10 주식회사 엘지에너지솔루션 The Suction Plate, The Apparatus And The Method For Inspecting Electrode Loading
CN109297409A (en) * 2018-10-23 2019-02-01 深圳市万福达精密设备股份有限公司 The identification positioning device and method of battery displacement
CN109297409B (en) * 2018-10-23 2020-07-21 深圳市万福达精密设备股份有限公司 Battery displacement identification and positioning device and method

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