KR101265753B1 - 엑스-레이 디텍터 및 그것을 구비하는 엑스-레이 검사장치 - Google Patents
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Abstract
엑스-레이 검사장치에서 엑스-레이가 전자부품을 투과할 때 투영되는 영상을 검출하는 엑스-레이 디텍터 및 그것을 구비하는 엑스-레이 검사장치가 개시된다. 본 발명의 엑스-레이 디텍터는, 엑스-레이를 가시광선으로 변환하고 증폭하는 엑스-레이 변환 증폭부; 및 변환 증폭된 가시광선으로부터 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되어 이동하는 형태로 이송되는 전자부품의 연속 비디오 영상을 검출하는 TDI 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 엑스-레이(X-ray) 검사장치에서 엑스-레이가 전자부품을 투과할 때 투영되는 영상을 검출하는 엑스-레이 디텍터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엑스-레이 검사장치에 의한 전자부품의 불량여부 검사시 감도를 향상시킬 수 있는 엑스-레이 디텍터(detector) 및 그것을 구비하는 엑스-레이 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자부품, 예를들면, 리튬-이온 원형 이차전지, 폴리머 이차전지, 각형 이차전지 등과 같은 이차전지는 전해질 내에 양극과 음극 전극이 소정배열로 배치된다. 따라서, 이차전지는 제조시 전극간극, 배선연결 상태 등에 대한 불량여부를 검사하는 과정을 거치게 된다. 이러한 이차전지의 불량여부를 검사하기 위한 장치로는 엑스-레이(X-ray) 검사장치가 널리 사용되고 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 엑스-레이 검사장치(1)는 엑스-레이 차폐를 위한 공간을 형성하도록 제작된 캐비넷의 내부에서 검사위치로 공급되는 전자부품에 엑스-레이를 조사할 때 전자부품을 투과하는 엑스-레이에 의해 투영된 영상을 촬상 검출하는 엑스-레이 디텍터(2)를 포함한다.
이러한 엑스-레이 디텍터(2)는 통상 영상증배관(image intensifier)(3a)을 부착한 CCD(Charged Coupled Device) 에어리어 카메라 또는 평판 디텍터(flat panel detector)(3b)로 구성된다.
따라서, 엑스-레이 디텍터(2)는 전자부품이 검사위치를 통과할 때 전자부품을 통해 엑스-레이에 의해 투영된 영상을 프레임 단위로 검출하게 되고, 그에 따라, 엑스-레이 디텍터(2)에 의해 촬상되어 모니터에 디스플레이되는 영상도 전자부품의 움직임에 따라 프레임 단위로 연속적으로 변화한다. 그러므로, 검사자가 전자부품의 불량여부를 정확히 검사하기 위해서는 각각의 전자부품이 검사위치에 도달할 때 마다 전자부품을 정지시킨 다음 전자부품의 검사 대상부분의 영상을 촬상 포착하여 불량여부를 판정해야 한다. 그 결과, 엑스-레이 검사장치의 검사속도 및 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상술한 종래의 엑스-레이 디텍터(2)는 전자부품의 불량여부 검사시 감도를 높이기 위해 CCD 에어리어 카메라 또는 평판 디텍터(3b)에, 엑스-레이를 가시광선으로 변환 및 증폭하는 영상증배관(3a)을 부착한 형태로 구성되므로, 엑스-레이가 영상증배관(3a)에 의해 가시광선으로 변환 및 증폭될 때 엑스-레이에 포함된 노이즈도 함께 증폭된다. 따라서, 엑스-레이 검사장치(1)는 CCD 에어리어 카메라(3b)에서 출력되는 영상들을 일정 프레임 단위로 에버리징(averaging)하여 영상증배관(3b)에 의해 증폭된 노이즈를 제거하는 것이 필요하다. 이러한 영상 에버리징은 검사속도를 저하시킬 뿐 아니라 엑스-레이 검사장치(1)에 노이즈를 제거하기 위한 에버리징 프로그램 또는 회로(4)를 추가하는 것을 필요로 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 본 출원인은 국내 특허출원 제2008-0049800 호에서 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되어 이동하는 형태로 전자부품의 연속 비디오 영상을 검출하는 TDI(Time delay integration) 카메라를 엑스-레이 디텍터로써 사용하는 엑스-레이 검사장치를 제안한 바 있다.
이러한 TDI 카메라를 사용하는 엑스-레이 디텍터는 전자부품이 이송되는 중에 영상을 수집하여 불량여부를 판정할 수 있으므로 종래의 엑스-레이 디텍터(2)에서와 같이 전자부품의 불량여부 검사시 전자부품을 촬영 및 검사하기 위해 정지시켜야 함에 따른 문제점을 해소하였을 뿐 아니라, 증폭을 필요로 하지 않으므로 종래의 엑스-레이 디텍터(2)에서와 같이 영상 에버리징을 수행하여 증폭에 따른 노이즈를 제거해야 하는 문제점을 해소하였다.
하지만, 엑스-레이 디텍터의 TDI 카메라(8; 도 1b 참조)는 영상을 증폭하지 않으므로 영상 획득 속도가 빠르지 않다. 일반적으로, TDI 카메라(8)는 영상 증폭을 대신할 수 있는 방법으로 픽셀들의 열(line) 수를 늘려서 영상을 더 빠르게 획득을 하고 있다.
하지만, 이 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이, TDI 카메라(8)는 전자부품(6, 6')의 검사 대상부분(7, 7')의 위치에 따라 검사 대상부분(7, 7')에 투사되는 엑스-레이의 투사 각도가 다르기 때문에 전자부품(6, 6')의 동일 검사 대상부분(7, 7')에 대해 엑스-레이에 의해 투영되는 영상들이 전자부품(6, 6')의 이동 위치에 따라 일치하지 않으며, 그에 따라, 영상왜곡이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
보다 상세히 설명하면, 전자부품(6)이 처음 엑스-레이 디텍터의 TDI 카메라(8) 위로 진입할 때 TDI 카메라(8)에 의해 검출되는 전자부품(6)의 검사 대상부분(7)의 투영 영상은, 전자부품(6, 6')의 이동 위치에 따른 엑스-레이의 투사 각도 차이 때문에 전자부품(6')이 TDI 카메라(8) 위로 일정 부분 진입한 후 엑스-레이에 의해 투영되는 검사 대상부분(7')의 영상(TDI 카메라(8)에 대해 수직으로 투사되는 엑스-레이에 의해 투영되어 실제 영상에 가까운 영상)과 다르다. 그 결과, TDI 카메라(8)에 의해 검출되어 모니터에 디스플레이되는 전자부품(6)의 검사 대상부분(7)의 영상은 전하가 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 누적적으로 축적되어 이동하는 형태로 연속 비디오 영상을 검출하는 TDI 카메라(8)의 특성 때문에 실제 영상으로부터 왜곡되어 전자부품(6)의 불량여부를 잘못 판단하게 할 수 있다.
이러한 영상 왜곡을 방지하기 위해서는 엑스-레이 소스(9)가 일정 방사각을 가지는 조건에서 TDI 카메라(8)의 픽셀 수를 전자부품(6, 6')의 이동 위치에 따른 엑스-레이의 투사 각도 차이에 의해 영상왜곡이 발생하지 않는 일정 범위, 예를 들면, 32 개 내지 1000 개, 바람직하게는 128개의 열로 제한하는 것이 요구된다. 이러한 픽셀 열의 제한은 모니터에 디스플레이되는 영상의 해상도(즉, 엑스-레이 검사장치의 감도)를 제한하는 요인이 된다.
또한, TDI 카메라(8)를 사용하는 엑스-레이 디텍터는 구조적으로 엑스 레이가 TDI 카메라(8)의 CCD(도시하지 않음) 앞에 설치되는 신틸레이터(scintillator)라는 특수물질(도시하지 않음)에 의해 가시 광선으로 변환되므로, 가시광선 변환효율이 신틸레이터에 의해 정해진 가시광선 변환효율로 제한된다. 따라서, 엑스-레이 디텍터로써 TDI 카메라(8)를 사용하는 엑스-레이 검사장치(5)의 감도 역시 신틸레이터의 가시광선 변환효율의 범위 내에서 제한되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 엑스-레이 디텍터로써 TDI 카메라를 사용하는 엑스-레이 검사장치에 의한 전자부품의 불량여부 검사시 감도를 보다 향상시킬 수 있는 엑스-레이 디텍터 및 그것을 구비하는 엑스-레이 검사장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 엑스-레이 디텍터는, 엑스-레이를 가시광선으로 변환하고 증폭하는 엑스-레이 변환 증폭부; 및 변환 증폭된 가시광선으로부터 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되어 이동하는 형태로 이송되는 전자부품의 연속 비디오 영상을 검출하는 TDI(Time delay integration) 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.
엑스-레이 변환 증폭부는 엑스-레이를 가시광선으로 변환 증폭할 수 있는 영상 증배관(image intensifier)을 포함할 수 있다.
TDI 카메라는 가시광선을 전기 신호로 변환하는 촬상소자, 및 변환된 전기 신호로부터 전자부품의 이송 움직임과 정렬 및 동기된 리니어 어레이들로 전자부품의 연속 비디오 영상을 생성하는 프레임 전송부를 포함할 수 있다. 이때, 촬상소자는 복수의 행과 열로 배치된 픽셜들을 갖는 CCD (charge-coupled device)또는 CMOS (complementary metal oxcide semiconductor)일 수 있다.
전자부품은 이차전지를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따르면, 엑스-레이 검사장치는, 전자부품을 연속적으로 이송시키는 이송유닛; 전자부품에 엑스-레이를 조사하는 적어도 하나의 엑스-레이 소스; 엑스-레이가 전자부품을 투과할 때 투영되는 영상을 검출하는 앞에서 서술된 적어도 하나의 엑스-레이 디텍터; 및 이송유닛, 엑스-레이 소스 및 엑스-레이 디텍터의 동작을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑스-레이 디텍터 및 그것을 구비하는 엑스-레이 검사장치는 엑스-레이 디텍터가 엑스-레이를 가시광선으로 변환하고 증폭하는 엑스-레이 변환 증폭부, 및 변환 증폭된 가시광선으로부터 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되어 이동하는 형태로 이송되는 전자부품의 연속 비디오 영상을 검출하는 TDI 카메라를 포함하여 구성된다. 따라서, 본 발명의 엑스-레이 디텍터는 TDI 카메라로만을 포함하여 구성된 종래의 엑스-레이 디텍터와 비교하여 엑스-레이 변환 증폭부를 통해 엑스-레이를 가시광선으로, 예를 들면, 1,000배 내지 10,000배로 변환 증폭할 수 있다. 그 결과, 전자부품의 불량여부 검사시, 본 발명의 엑스-레이 디텍터를 구비한 엑스-레이 검사장치의 감도는 TDI 카메라의 픽셀 수와 신틸레이터의 가시광선 변환효율에 의해 제한되는 TDI 카메라로만 포함하여 구성된 종래의 엑스-레이 디텍터를 구비한 엑스-레이 검사장치의 감도 보다 1,000배 내지 10,000배로 향상될 수 있다.
도 1a은 엑스-레이 디텍터로써 영상증배관을 부착한 CCD 에어리어 카메라 또는 평판 디텍터를 사용하는 종래의 엑스-레이 검사장치를 예시하는 블록도,
도 1b는 엑스-레이 디텍터로써 TDI 카메라를 사용하는 종래의 다른 엑스-레이 검사장치를 예시하는 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 디텍터를 예시하는 블록도,
도 3은 도 2에 도시한 엑스-레이 디텍터가 적용된 엑스-레이 검사장치의 개략 평면도,
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 선 IV-IV와 V-V를 따라 도시한 도면, 및
도 5는 도 2에 도시한 엑스-레이 디텍터의 TDI 카메라에 의해 연속 비디오 영상을 검출하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 1b는 엑스-레이 디텍터로써 TDI 카메라를 사용하는 종래의 다른 엑스-레이 검사장치를 예시하는 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 디텍터를 예시하는 블록도,
도 3은 도 2에 도시한 엑스-레이 디텍터가 적용된 엑스-레이 검사장치의 개략 평면도,
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 선 IV-IV와 V-V를 따라 도시한 도면, 및
도 5는 도 2에 도시한 엑스-레이 디텍터의 TDI 카메라에 의해 연속 비디오 영상을 검출하는 원리를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 디텍터 및 그것을 구비하는 엑스-레이 검사장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 디텍터(10)를 예시하는 개략 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 엑스-레이 디텍터(10)는 엑스-레이가, 예를들면, 리튬-이온 원형 이차전지, 폴리머 이차전지, 각형 이차전지 등과 같은 전자부품을 투과할 때 투영되는 영상을 검출하기 위한 것으로, 엑스-레이 변환 증폭부(12), 및 TDI(Time Delay Integration) 카메라(15)를 포함한다.
엑스-레이 변환 증폭부(12)는 전자부품을 투과하여 입력되는 엑스-레이를 가시광선으로 변환하고 증폭한다. 본 실시예에서, 엑스-레이 변환 증폭부(12)는 엑스-레이를 가시광선으로 1,000배 내지 10,000배로 변환 증폭할 수 있는 영상 증배관(image intensfier)으로 구현될 수 있다.
TDI 카메라(15)는 엑스-레이 디텍터(10)에 의해 변환 증폭된 가시광선으로부터 도 5에 도시한 바와 같이 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되는 형태로 이송되는 전자부품의 연속 비디오 영상을 검출한다. 이를 위해, TDI 카메라(15)는 엑스-레이 변환 증폭부(12)에 의해 변환 증폭된 가시광선을 전하와 같은 전기 신호로 변환하는 촬상소자(17), 및 변환된 전하와 같은 전기 신호로부터 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되는 형태로 전자부품의 이송 움직임과 정렬 및 동기된 리니어 어레이들로 전자부품의 연속 비디오 영상을 생성하는 프레임 전송부(18)를 구비한다.
이때, TDI 카메라(15)는 엑스-레이가 엑스-레이 변환 증폭부(12)에서 가시광선으로 변환되므로, 일반적으로 시중에서 구입할 수 있는 TDI 카메라와 달리, 촬상소자(17) 앞에 설치되어 엑스-레이를 가시 광선으로 변환하는 신틸레이터와 같은 특수물질을 포함하지 않는다.
본 실시예에서, 촬상소자(17)는 복수의 행과 열로 배치된 픽셜들을 갖는 CCD (charge-coupled device) 또는 CMOS (complementary metal oxcide semiconductor)로 구성될 수 있다. 이때, CCD 또는 CMOS의 픽셀들은 TDI 카메라(15)가 전자부품의 검사에 적당한 해상도와 감지속도를 가질 수 있도록 하기 위해 1024 내지 9216 개 사이, 바람직하게는 3072 또는 4608 개의 행과 32 개 내지 1,000 개, 바람직하게는 128 개의 열로 배치되고, 픽셀들은 각각 1㎛ x 1㎛에서 100㎛ x 100㎛ 사이의 크기, 바람직하게는 48㎛ x 48㎛의 크기를 가질 수 있다.
이러한 TDI 카메라(15)는 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되는 형태로 이동되는 전자부품의 연속 비디오 영상을 검출하므로, 엑스-레이가 엑스-레이 변환 증폭부(12)에 의해 가시광선으로 변환 증폭되어 TDI 카메라(15)로 입력될 때, 엑스-레이와 함께 변환 증폭된 노이즈는 종래의 엑스-레이 디텍터(2)에서와 같이 프레임 단위로 입력되지 않고 픽셀들의 열 단위로 랜덤하게 입력된다. 따라서, 엑스-레이 변환 증폭부(12)에 의해 증폭된 노이즈는 TDI 카메라(15)에 의해 검출되어 출력되는 연속 비디오 영상에 영향을 미치지 못하며, 이에 따라, 종래의 엑스-레이 디텍터(2)에서와 같이 노이즈를 제거하기 위해 TDI 카메라(15)에서 출력된 영상들을 에버리징하는 것이 필요하지 않다. 그 결과, 본 발명의 엑스-레이 디텍터(10)는 종래의 엑스-레이 디텍터(2)와 같이 영상 에버리징 때문에 검사속도가 저하되고 노이즈를 제거하기 위한 에버리징 프로그램 또는 회로(4)가 추가로 필요하게 되는 문제를 발생하지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 엑스-레이 디텍터(10)는 TDI 카메라로만 구성된 종래의 엑스-레이 디텍터(8)와 비교하여 엑스-레이 변환 증폭부(12)의 영상 증배관을 통해 엑스-레이를 가시광선으로, 예를 들면, 1,000배 내지 10,000배로 더 변환 증폭한다. 따라서, 전자부품의 불량여부 검사시, 본 발명의 엑스-레이 디텍터(10)를 구비한 엑스-레이 검사장치의 감도는 TDI 카메라(8)의 촬상소자의 픽셀 수와 신틸레이터의 가시광선 변환효율에 의해 제한되는 엑스-레이 디텍터로써 TDI 카메라(8)만 사용하는 종래의 엑스-레이 검사장치(5)의 감도 보다 1,000배 내지 10,000배로 향상될 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스-레이 디텍터(10)가 적용된 엑스-레이 검사장치(100)를 도시하는 평면도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 선 IV-IV와 V-V를 따라 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 엑스-레이 검사장치(100)는 전자부품, 예를 들면, 각형 이차전지(102)의 불량여부를 검사하기 위한 것으로, 캐비넷(101), 이송유닛(110), 제1 및 제2 엑스-레이 소스(103, 105), 제1 및 제2 엑스-레이 디텍터(107, 109), 제1 및 제2 불량품 세퍼레이터(111, 113), 제1 및 제2 불량품 이송유닛(115, 117), 콘트롤러(119), 및 디스플레이부(121)를 구비한다.
캐비넷(101)은 엑스-레이를 차폐하도록 예를들면 납(Pb)으로 이루어진 장방형 형태의 쳄버(101a)로 구성된다.
이송유닛(110)은 각형 이차전지(102)를 연속적으로 이송시키는 것으로, 이송 컨베이어(123)와 이송 가이드(125)를 구비한다. 이송 컨베이어(123)는 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 좌측벽 및 우측벽(도 3 및 도 4a 참조)을 관통하여 설치되어 이차전지(102)를 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 좌측 외부에서 내부를 통해 우측 외부로 이송시킨다. 이송 컨베이어(123)는 구동모터(도시하지 않음)에 의해 구동되는 구동풀리(127)와 피동풀리(129)에 감긴 컨베이어 벨트(126)로 구성될 수 있다. 이송 가이드(125)는 이차전지(102)가 컨베이어 벨트(126) 위에서 일렬로 정렬하여 이동할 수 있도록 가이드하는 것으로, 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 좌측벽을 관통하여 이송 컨베이어(123)의 컨베이어 벨트(126) 위쪽에 고정 설치된다.
제1 엑스-레이 소스(103)는 이송유닛(110)에 의해 이송되는 이차전지(102)의 상부쪽에서 엑스-레이를 조사하여 평면 투영영상을 만드는 것으로, 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 제1 검사위치의 상부쪽에서 제1 지지체(130; 도 4a 참조)의 상단에 오픈된 상태로 설치된다. 따라서, 제1 엑스-레이 소스(103)가 고장 또는 수명정지로 수리 또는 교체되어야 할 경우, 검사자는 제1 엑스-레이 소스(103)만 분리하여 수리하거나 교체하면 되며, 그에 따라 제1 엑스-레이 소스(103)의 유지 및 보수가 쉽게 된다.
제1 엑스-레이 소스(103)는 고전압발생장치(도시하지 않음), 및 고전압발생장치와 연결된 엑스-레이 튜브(X-ray tube)로 구성될 수 있다.
제1 엑스-레이 디텍터(107)는 제1엑스-레이 소스(103)가 이송유닛(100)에 의해 이송되는 이차전지(102)의 위쪽에서 엑스-레이를 조사할 때 투영되는 평면 투영영상을 촬상하여 연속 평면 비디오 영상신호로 출력하는 것으로, 케비넷(101)의 쳄버(101a)의 제1 검사위치의 하부에서 제1 지지체(130)의 하단에 설치된다. 이때, 제1 엑스-레이 디텍터(107)는 이차전지(102)의 평면 전체의 연속 비디오 영상을 촬상할 수 있지만, 콘트롤러(119)의 제어하에서 마우스, 키보드 등과 같은 입력수단을 통해 검사자에 의해 미리 입력된 이차전지(102)의 평면방향 검사대상 부분, 예를들면, 평면 전체, 평면 상부부분 또는 평면 하부부분의 연속 비디오 영상만을 선택적으로 촬상할 수 있다.
제1 엑스-레이 디텍터(107)는 엑스-레이 변환 증폭부(107a), 및 TDI 카메라(107b)로 구성될 수 있다. 엑스-레이 변환 증폭부(107a)와 TDI 카메라(107b)의 상세한 구성은 도 2와 관련하여 설명한 엑스-레이 디텍터(10)의 엑스-레이 변환 증폭부(12)와 TDI 카메라(15)와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
제1 불량품 세퍼레이터(111)는 불량 이차전지(102')를 밀어서 이송유닛(110)의 이송 콘베이어(123)으로부터 제1 불량품 이송유닛(115)으로 이동시키도록 배치된 푸시레버 또는 바(112)를 구비하는 분리장치로 구성될 수 있다. 푸시 바(112)는 콘트롤러(119)의 제어에 의해 도시하지 않은 공지의 솔레노이드와 같은 구동수단에 의해 동작된다.
제1 불량품 이송유닛(115)은 푸시 바(112)에 의해 이송유닛(110)의 이송 콘베이어(123)로부터 밀려진 불량 이차전지(102')를 캐비넷(101)의 쳄버(101a) 외부(도 3의 상측)로 이송시키는 것으로, 이송 콘베이어(123)의 하부에서 이송 콘베이어(123)와 직각으로 설치된 제1 불량품 이송 컨베이어(115a)로 구성된다. 제1 불량품 이송 컨베이어(115a)는 이송 컨베이어(123)와 마찬가지로 구동모터(도시하지 않음)에 의해 구동되는 구동풀리(도시하지 않음)와 피동풀리(도시하지 않음)에 감긴 컨베이어 벨트로 구성될 수 있다.
제2 엑스-레이 소스(105)는 이송유닛(110)의 이송 콘베이어(123)에 의해 이송되는 이차전지(101)의 좌측(도 4b 참조; 도 3의 상측)에서 엑스-레이를 조사하여 측면 투영영상을 만드는 것으로, 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 제2 검사위치의 좌측에서 제2 지지체(134)의 상단에 설치된다. 제2 엑스-레이 소스(105)는 제1 엑스-레이 소스(103)와 마찬가지로, 고전압발생장치(도시하지 않음), 및 고전압발생장치와 연결된 엑스-레이 튜브로 구성될 수 있다.
제2 엑스-레이 디텍터(109)는 제2 엑스-레이 소스(105)가 이차전지(102)의 좌측에서 엑스-레이를 조사할 때 투영되는 측면 투영영상을 촬상하여 연속 측면 비디오 영상신호로 출력하는 것으로, 케비넷(101)의 쳄버(101a)의 우측(도 4b 참조, 도 3의 하측)에서 제3 지지체(136)의 상부에 설치된다. 이때, 제2 엑스-레이 디텍터(109)는 제1 엑스-레이 디텍터(105)와 마찬가지로, 이차전지(102)의 측면 전체의 영상을 촬상할 수 있지만, 콘트롤러(119)의 제어하에서 입력수단을 통해 검사자에 의해 미리 입력된 측면방향 검사대상 부분, 예를들면, 이차전지(102)의 측면 전체, 측면 상부부분 또는 측면 하부부분의 영상만을 선택적으로 촬상할 수 있다.
제2 엑스-레이 디텍터(109)는 제1 엑스-레이 디텍터(107)와 마찬가지로, 엑스-레이 변환 증폭부(109a), 및 TDI 카메라(109b)로 구성되고, 상세한 구성은 도 2와 관련하여 설명한 엑스-레이 디텍터(10)의 엑스-레이 변환 증폭부(12)와 TDI 카메라(15)와 동일하다.
제2 불량품 세퍼레이터(113)는 제2 엑스-레이 디텍터(109)에 의해 검출되어 디스플레이부(121)에 디스플레이되는 측면방향 검사대상 부분의 연속 비디오 영상으로부터 콘트롤러(119)가 이차전지(102)의 전극간극, 배선연결 상태 등을 불량으로 판정한 경우 해당 이차전지(102')를 이송유닛(110)의 이송 콘베이어(123)으로부터 분리하여 제거는 것으로, 제2 엑스-레이 소스(105)와 제2 엑스-레이 디텍터(109) 사이의 제2 검사위치의 이차전지 이송방향 하류쪽에서 이송 콘베이어(123) 근처에 배치된다. 제2 불량품 세퍼레이터(113)의 세부구성은 제1 불량품 세퍼레이터(111)와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
제2 불량품 이송유닛(117)은 제2 불량품 세퍼레이터(113)에 의해 이송유닛(110)의 이송 콘베이어(123)으로부터 밀려진 불량 이차전지(102')를 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 외부(도 2의 상측)로 이송시키는 것으로, 이송 콘베이어(123)의 하부에서 이송 콘베이어(123)와 직각으로 설치된 제2 불량품 이송 컨베이어(117a)로 구성되고, 세부구성은 제1 불량품 이송 컨베이어(115a)와 동일하다.
다시, 도 3를 참조하면, 콘트롤러(119)는 이송유닛(110), 제1 및 제2엑스-레이 소스(103, 105), 제1 및 제2엑스-레이 디텍터(107, 109), 제1 및 제2 불량품 세퍼레이터(111, 113), 및 제1 및 제2 불량품 이송유닛(115, 117)의 동작을 제어함과 함께, 아차전지(102)가 제1 및 제2 검사위치에 도달할 때 제1 및 제2엑스-레이 디텍터(107, 109)로부터 출력되는 검사대상 부분의 연속 비디오 영상정보와 내부 메모리에 미리 입력된 검사 기준영상 데이터를 비교하여 이차전지(102)의 전극간극, 배선연결 상태 등의 불량여부를 판정하는 것으로, 입력수단을 통해 입력된 검사자의 명령 및 미리 프로그램된 검사프로세스에 따라 제어된다. 콘트롤러(119)는 마우스, 키보드등의 입력수단을 구비하는 PC(Personal computer)로 구성될 수 있다.
디스플레이부(121)는 콘트롤러(119)의 제어에 따라 제1 및 제2 엑스-레이 디텍터(105)로부터 출력되는 연속 평면 및 측면 비디오 영상신호를 디스플레이하는 것으로, 복수 개의 모니터로 구성될 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 엑스-레이 검사장치(100)는 전자부품으로써 각형 이차전지(102)의 불량여부를 검사하는데 사용하는 것으로 설명 및 예시하였지만, 본 발명은 이것으로만 한정되지 않는다. 예를들면, 본 발명에 따른 엑스-레이 검사장치(100)는 동일한 구성과 원리로, 다른 전자부품, 예를들면, 리튬-이온 원형 이차전지 또는 폴리머 이차전지의 전극간극, 배선연결 상태 등에 대한 불량여부를 검사하는데 사용할 수 있을 것이다.
또, 본 발명에 따른 엑스-레이 검사장치(100)는 이차전지(102)의 한 평면방향 검사 대상부분, 즉, 평면 전체, 평면 상부부분, 또는 평면 하부부분의 연속 비디오영상과 한 측면방향 검사대상부분, 즉, 측면 전체, 측면 상부부분, 또는 측면 하부부분의 연속 비디오영상을 얻도록 제1 및 제2 엑스-레이 소스(103, 105)와 제1 및 제2 엑스-레이 디텍터(107, 109)만을 포함하는 것으로 설명 및 예시하였지만, 본 발명은 이것으로만 한정되지 않음은 물론이다. 예를들면, 본 발명에 따른 엑스-레이 검사장치(100)는 이차전지의 두 개 이상의 평면방향 검사대상부분, 예를들면, 평면 상부부분과 평면 하부부분의 연속 비디오영상과 두 개 이상의 측면방향 검사대상부분, 예를들면, 측면 상부부분과 측면 하부부분의 연속 비디오영상을 얻도록 제1 및 제2 엑스-레이 소스(103, 105)와 제1 및 제2 엑스-레이 디텍터(107, 109) 외에 추가로 하나 이상의 엑스-레이 소스와 하나 이상의 엑스-레이 디텍터들을 더 포함하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 이송유닛(110)의 이송 컨베이어(123)는 설치공간을 절감하기 위해, 도 3 내지 도 4b와 관련하여 설명한 바와 같이 일자 형태로 배치된 하나의 컨베이어 벨트(126)로 구성되지 않고, ㄱ자, ㄷ자 또는 ㄹ자 등과 같은 굴곡된 형태로 배치된 복 수개의 컨베이어 벨트(도시하지 않음)로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 엑스-레이 검사장치(100)는 콘트롤러(119)가 제1 및 제2엑스-레이 디텍터(107, 109)로부터 출력되는 검사대상 부분의 연속 비디오 영상정보와 내부 메모리에 미리 입력된 검사 기준영상 데이터를 비교하여 이차전지(102)의 전극간극, 배선연결 상태 등의 불량여부를 판정하는 자동검사모드로만 동작하는 것으로 설명하였지만, 필요에 따라, 검사자가 디스플레이부(121)에 디스플레이되는 연속 비디오 영상을 토대로 이차전지(102)의 불량여부를 육안으로 판정하는 반자동 검사모드로 동작하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
이하에서는 이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 엑스-레이 검사장치(100)를 사용하여 각형 이차전지(102)의 불량여부를 자동검사모드로 검사하는 방법을 도 3 내지 도 4b를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 검사자는 키보드, 마우스 등과 같은 입력수단을 통해 이차전지(102)의 종류와 모델, 평면방향 및 측면방향 검사대상 부분의 검사위치, 평면방향 및 측면방향 검사대상 부분의 검사 기준영상 데이터 등과 같은 기초 정보를 콘트롤러(119)에 입력하는 초기화과정을 수행한다.
이어서, 이차전지(102)들이 콘트롤러(119)의 제어하에서 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 좌측(도 3 및 도 4a 참조)에서 우측을 관통하여 설치된 이송유닛(110)의 이송 컨베이어(123)에 의해, 이송 가이드(125)을 따라 일렬로 정렬되면서 캐비넷(101)의 쳄버(101a) 내부로 연속적으로 공급된다.
이후, 이차전지(102)가 제1 엑스-레이소스(103)와 제1 엑스-레이 디텍터(107) 사이의 제1 검사위치에 도달하면, 콘트롤러(119)는, 제1 엑스-레이 발생기(103)를 작동시켜 이차전지(102)에 엑스-레이를 조사하고, 제1 엑스-레이 디텍터(107)가 미리 설정된 이차전지(102)의 평면방향 검사대상 부분, 예를들면, 이차전지(102)의 평면 전체를 통해 투영된 투영 영상을, 이차전지(102)의 이동 움직임과 정렬 및 동기된 리니어 어레이들의 연속 평면 비디오 영상으로 검출하여 출력하도록 제1 엑스-레이 디텍터(107)를 제어한 다음, 디스플레이부(121)가 출력된 영상정보를 디스플레이하도록 디스플레이부(121)를 제어한다. 이때, 제1 엑스-레이 디텍터(107)의 엑스-레이 변환 증폭부(107a)는 이차전지(102)의 평면 전체를 투과하여 입력되는 엑스-레이를 가시광선으로 변환 증폭하고, TDI 카메라(107b)는 변환 증폭된 가시광선으로부터 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되는 형태로 이차전지(102)의 이동 움직임과 정렬 및 동기된 리니어 어레이들의 연속 평면 비디오 영상 검출한다.
이와 동시에, 콘트롤러(119)는 제1 엑스-레이 디텍터(107)로부터 출력되는 이차전지(102)의 평면방향 검사대상 부분인 평면 전체의 연속 비디오 영상정보와 내부 메모리에 미리 입력된 이차전지(102)의 평면 전체의 검사 기준영상 데이터를 비교하여 이차전지(102)의 평면 전체의 전극간극, 배선연결 상태 등의 불량여부를 검사한다. 검사결과, 불량으로 판정되면, 콘트롤러(119)는 해당 불량 이차전지(102')를 이송 컨베이어(123)로부터 분리 제거하기 위해, 제1 불량품 세퍼레이터(112)를 제어하여 불량 이차전지(102')를 제1 불량품 이송 컨베이어(115)로 이동시킨다. 제1 불량품 이송 컨베이어(115)로 이동된 불량 이차전지(102')는 제1 불량품 이송 컨베이어(115)에 의해 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 외부(도 3의 상측)로 배출된다.
한편, 검사결과, 이차전지(102)의 평면방향 검사대상 부분인 평면 전체의 전극간극과 배선연결 상태 등이 불량으로 판정되지 않으면, 콘트롤러(119)는 이송 컨베이어(123)에 의해 이차전지(102)를 계속 이송시킨다.
그후, 이차전지(102)가 제2 엑스-레이소스(105)와 제2 엑스-레이 디텍터(109) 사이의 제2 검사위치에 도달하면, 콘트롤러(119)는 위에서 설명한 제1 엑스-레이소스(103), 제1 엑스-레이 디텍터(107) 및 디스플레이부(121)를 제어하는 것과 같은 방법으로, 미리 설정된 이차전지(102)의 측면방향 검사대상 부분, 예를들면, 측면 전체에 대한 연속 측면 비디오 영상정보를 디스플레이부(121)에 디스플레이하도록 제2 엑스-레이 발생기(105), 제2 엑스-레이 디텍터(109) 및 디스플레이부(121)를 제어함과 동시에, 제2 엑스-레이 디텍터(109)의 TDI 카메라(109b)로부터 출력되는 이차전지(102)의 측면방향 검사대상 부분인 측면 전체의 연속 비디오 영상정보와 내부 메모리에 미리 입력된 이차전지(102)의 측면 전체의 검사 기준영상 데이터를 비교하여 이차전지(102)의 측면 전체의 전극간극, 배선연결 상태 등의 불량여부를 검사한다. 검사결과, 불량으로 판정되면, 콘트롤러(119)는 해당 불량 이차전지(102')를 이송유닛(110)의 이송 컨베이어(123)로부터 분리 제거하기 위해, 제2 불량품 세퍼레이터(113)을 제어하여 불량 이차전지(102')를 제2 불량품 이송 컨베이어(117)로 이동시킨다. 제1 불량품 이송 컨베이어(117)로 이동된 불량 이차전지(102')는 콘트롤러(119)의 제어하에 제1 불량품 이송 컨베이어(117)에 의해 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 외부로 배출된다.
한편, 검사결과, 이차전지(102)의 측면방향 검사대상 부분인 측면 전체의 전극간극, 배선연결 상태 등이 불량으로 판정되지 않으면, 이차전지(102)는 이송 컨베이어(123)에 의해 계속 이동하여, 캐비넷(101)의 쳄버(101a)의 우측 외부로 반출된다. 이러한 검사동작은 모든 이차전지(102)의 검사가 완료될 때 까지 반복된다.
이상에서, 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능할 것이다.
10, 107, 109: 엑스-레이 디텍터
12, 107a, 109a: 엑스-레이 변환 증폭부 15, 107b, 109b: TDI 카메라
17 : 촬상소자 18 : 프레임 전송부
100: 엑스-레이 검사장치 101: 캐비넷
103, 105: 엑스-레이 소스 110: 이송유닛 111, 113: 불량품 세퍼레이터 115, 117: 불량품 이송유닛 119: 콘트롤러 121: 디스플레이부
12, 107a, 109a: 엑스-레이 변환 증폭부 15, 107b, 109b: TDI 카메라
17 : 촬상소자 18 : 프레임 전송부
100: 엑스-레이 검사장치 101: 캐비넷
103, 105: 엑스-레이 소스 110: 이송유닛 111, 113: 불량품 세퍼레이터 115, 117: 불량품 이송유닛 119: 콘트롤러 121: 디스플레이부
Claims (6)
- 엑스-레이를 가시광선으로 변환하고 증폭하는 엑스-레이 변환 증폭부; 및
상기 변환 증폭된 가시광선으로부터 영상이 픽셀들의 한 열에서 다음 열로 이동할 때 전하가 누적적으로 축적되어 이동하는 형태로 이송되는 전자부품의 연속 비디오 영상을 검출하는 TDI 카메라를 포함하며,
상기 TDI 카메라는,
상기 엑스-레이 변환 증폭부로부터 직접 입사되는 상기 변환 증폭된 가시광선을 전기 신호로 변환하는 촬상소자; 및
상기 변환된 전기 신호로부터 상기 전자부품의 이송 움직임과 정렬 및 동기된 리니어 어레이들로 상기 전자부품의 상기 연속 비디오 영상을 생성하는 프레임 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 디텍터. - 제1항에 있어서, 상기 엑스-레이 변환 증폭부는 상기 엑스-레이를 상기 가시광선으로 변환 증폭할 수 있는 영상 증배관(image intensifier)을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 디텍터.
- 삭제
- 제2항에 있어서, 상기 촬상소자는 복수의 행과 열로 배치된 픽셜들을 갖는 CCD와 CMOS 중에서 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 디텍터.
- 제1항에 있어서, 상기 전자부품은 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-레이 디텍터.
- 전자부품을 연속적으로 이송시키는 이송유닛;
상기 전자부품에 엑스-레이를 조사하는 적어도 하나의 엑스-레이 소스;
상기 엑스-레이가 상기 전자부품을 투과할 때 투영되는 영상을 검출하는 제1항 내지 제2항 및 제4항 내지 제5항 중에서 어느 하나의 항에 기재된 적어도 하나의 엑스-레이 디텍터; 및
상기 이송유닛, 상기 엑스-레이 소스 및 상기 엑스-레이 디텍터의 동작을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 엑스-레이 검사장치.
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