KR20220149019A - 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템 - Google Patents

배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부 전체 전극 상태 검사 시스템에 관한 것이다. 검사 시스템은 검사를 위한 배터리가 연속적으로 공급되는 배터리 공급 모듈(11); 공급된 배터리에 대한 2D 엑스레이 이미지를 획득하는 2D 검사 모듈(12); 2D 검사 모듈(12)에 의한 검사 결과에 따라 3D 검사 대상을 결정하는 3D 검사 대상 결정 모듈(14); 3D 검사 대상으로 결정된 배터리에 대한 3D 엑스레이 이미지를 획득하는 3D 검사 모듈(15); 및 2D 검사 모듈(12) 및 3D 검사 모듈(15)로부터 이송된 배터리에 대한 정상 또는 불량 여부를 결정하는 검사 판정 모듈(16)을 포함하고, 3D 검사 모듈(15)은 2D 검사 모듈(12)과 배터리 이송 경로에 의하여 연결되어 2D 검사 모듈(12)에서 미리 결정된 기준에 따라 이송된 배터리에 대한 검사를 진행한다.

Description

배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템{A System for Investigating a Total Electrode Condition of a Battery}
본 발명은 내부 전체 전극 상태 검사 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 배터리 내부에 정렬된 전극 전극 상태를 검사하여 검사 오류가 감소될 수 있도록 하는 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템에 관한 것이다.
비파괴 검사에 해당하는 엑스레이 검사 방법은 물품에 대한 손상이 없이 외관을 비롯한 내부의 검사가 가능하다는 장점을 가진다. 엑스레이에 의한 검사 방법은 검사 대상의 내부 결함의 조사가 가능하다는 장점을 가지지만 검사 장비가 복잡하면서 검사가 차폐 구조에서 이루어져야 한다는 단점을 가진다. 그러므로 검사가 효율적으로 이루어질 수 있는 구조에서 이루어질 필요가 있다. 엑스레이 검사와 관련된 다양한 기술이 이 분야에 공지되어 있고 예를 들어 특허등록번호 10-0978054는 검사대상이 다양한 각도로 회전될 수 있는 배터리 엑스레이 검사 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2019-0013014는 내부 결함 및 접합 부위의 검사가 가능한 엑스레이 검사 장치에 대하여 개시한다. 전기 자동차용 배터리는 원통형 구조 또는 파우치형 구조로 만들어질 수 있고, 각각의 배터리 형태의 내부에 젤리 롤(Jelly Roll) 구조 또는 파우치 구조로 전극이 배치될 수 있다. 이와 같은 내부 전극 배치 구조는 엑스레이 검사 장치에 의하여 검사될 수 있고, 2D 검사 또는 3D 검사 방법에 의하여 검사가 될 수 있다. 2D 검사 방법으로 검사가 되는 경우 배터리 내부의 모든 전극의 검사가 가능하지만 가성 불량 비율이 높다는 단점을 가진다. 이에 비하여 3D 검사 방법의 경우 예를 들어 가성 불량 비율을 0.05 %와 같이 일정 수준 이하가 되도록 낮출 수 있지만 검사에 많은 시간이 소요된다는 단점을 가진다. 그러므로 검사 시간을 단축시키면서 가성 불량 비율을 정해진 수준으로 낮출 수 있는 검사 방법이 개발될 필요가 있지만 선행기술은 이와 같은 기술에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허등록번호 10-0978054((주)자비스, 2010.08.25. 공고) 배터리 엑스레이 검사 장치 선행기술 2: 특허공개번호 10-2019-0013014((주)자비스, 2019.02.11. 공개) 내부 결함 및 접합 부위의 검사가 가능한 엑스레이 검사 장치
본 발명의 목적은 검사 시간을 감소시키면서 가성 불량 비율을 정해진 수준으로 유지할 수 있도록 하는 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 내부 전체 전극 상태 검사 시스템은 검사를 위한 배터리가 연속적으로 공급되는 배터리 공급 모듈; 공급된 배터리에 대한 2D 엑스레이 이미지를 획득하는 2D 검사 모듈; 2D 검사 모듈에 의한 검사 결과에 따라 3D 검사 대상을 결정하는 3D 검사 대상 결정 모듈; 3D 검사 대상으로 결정된 배터리에 대한 3D 엑스레이 이미지를 획득하는 3D 검사 모듈; 및 2D 검사 모듈 및 3D 검사 모듈로부터 이송된 배터리에 대한 정상 또는 불량 여부를 결정하는 검사 판정 모듈을 포함하고, 3D 검사 모듈은 2D 검사 모듈과 배터리 이송 경로에 의하여 연결되어 2D 검사 모듈에서 미리 결정된 기준에 따라 이송된 배터리에 대한 검사를 진행한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 3D 검사 모듈(15)은 2D 검사모듈로부터 연장되는 검사 경로에 설치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 2D 검사 모듈에 의하여 각각의 배터리의 하나의 기준 방향에 대하여 서로 다른 엑스레이 조사 방향에 따른 적어도 두 개의 2D 엑스레이 이미지가 획득된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 2D 검사 모듈(12)에 의하여 각각의 배터리에 대하여 서로 다른 기준점에 따른 적어도 2개의 2D 엑스레이 이미지가 획득된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 2D 검사 모듈 또는 3D 검사 모듈에 의하여 다수 개의 배터리에 대한 하나의 엑스레이 이미지가 획득되고, 다수 개의 배터리는 서로 다른 방향으로 정렬된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 3D 검사 모듈에 의한 검사 대상의 비율은 미리 결정된 가성 불량 비율에 의하여 결정된다.
본 발명에 따른 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템은 2D 검사 구조와 3D 검사 구조가 결합된 하이브리드 검사 구조에 의하여 검사 시간을 감소시키면서 이와 동시에 가성 비율이 정해진 수준으로 낮아지도록 한다. 본 발명에 따른 검사 시스템은 다양한 종류의 배터리 검사에 적용될 수 있고, 전기 자동차용 배터리 검사에 유리하게 적용될 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 검사 시스템에서 배터리 검사 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 검사 시스템에 의하여 배터리가 검사되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6는 본 발명에 따른 검사 시스템에 의하여 검사되는 배터리의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템은 검사를 위한 배터리가 연속적으로 공급되는 배터리 공급 모듈(11); 공급된 배터리에 대한 2D 엑스레이 이미지를 획득하는 2D 검사 모듈(12); 2D 검사 모듈(12)에 의한 검사 결과에 따라 3D 검사 대상을 결정하는 3D 검사 대상 결정 모듈(14); 3D 검사 대상으로 결정된 배터리에 대한 3D 엑스레이 이미지를 획득하는 3D 검사 모듈(15); 및 2D 검사 모듈(12) 및 3D 검사 모듈(15)로부터 이송된 배터리에 대한 정상 또는 불량 여부를 결정하는 검사 판정 모듈(16)을 포함하고, 3D 검사 모듈(15)은 2D 검사 모듈(12)과 배터리 이송 경로에 의하여 연결되어 2D 검사 모듈(12)에서 미리 결정된 기준에 따라 이송된 배터리에 대한 검사를 진행한다.
공급 모듈(11)은 컨베이어와 같은 이송 수단을 포함할 수 있고, 원통형 배터리 또는 파우치형 배터리와 같은 다양한 종류의 배터리가 공급 경로(211)를 따라 연속적으로 이송될 수 있다. 공급 경로(211)를 따라 다수 개의 배터리가 연속적으로 2D 검사 모듈(12)로 이송될 수 있고, 2D 검사 모듈(12)은 제1 엑스레이 검사 모듈(21)을 포함한다. 제1 엑스레이 검사 모듈(21)은 적어도 하나의 엑스레이 튜브 및 디텍터를 포함할 수 있고, 각각의 배터리에 대한 적어도 하나의 평면 이미지에 해당하는 2D 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 제1 엑스레이 검사 모듈(21)에 의하여 회전 테이블을 따라 이동되는 배터리에 대한 정해진 부위의 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 엑스레이 튜브 및 디텍터가 배치될 수 있고, 예를 들어 두 개의 엑스레이 튜브 및 두 개의 디텍터가 회전 테이블의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 그리고 서로 다른 엑스레이 튜브 및 디텍터에 의하여 배터리의 서로 다른 부분 또는 배터리의 서로 다른 방향에 대한 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 그리고 이와 같은 방법으로 획득된 2D 엑스레이 이미지로부터 각각의 배터리에 대한 불량 여부가 판단될 수 있다. 획득된 2D 이미지는 검사 결과 분류 모듈(13)로 전송될 수 있고, 검사 결과 분류 모듈(13)은 각각의 배터리의 검사 결과에 따라 예를 들어 배터리를 3개의 그룹으로 분류할 수 있다. 예를 들어 검사 결과 분류 모듈(13)은 각각의 배터리를 정상, 불량 및 판정 불가와 같은 세 개의 분류 그룹으로 분류할 수 있다. 그리고 검사 결과 분류 모듈(13)의 검사 결과에 따라 배터리의 이송 경로가 경로 설정 모듈(22)에 의하여 결정될 수 있다. 경로 설정 모듈(22)은 각각의 배터리의 이송 경로를 결정하면서 이와 동시에 이송 시각을 결정하는 기능을 가질 수 있다. 경로 설정 모듈(22)에 의하여 정상으로 판단된 배터리는 정상 유도 경로(222)를 따라 배출 설정 모듈(25)로 이송될 수 있다. 이에 비하여 불량으로 판단된 배터리의 적어도 일부 및 판정 불가로 판단된 적어도 일부는 이차 검사 경로(221)를 따라 이동되어 3D 검사 모듈(15)로 이동될 수 있다. 불량으로 판단되거나 또는 판정 불가로 판단된 배터리에 대하여 3D 검사 대상 결정 모듈(14)에 의하여 제2 엑스레이 검사 모듈)에 의하여 3D 엑스레이 이미지 또는 CT 이미지가 획득되어야 하는지 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어 2D 이미지로부터 불량 상태가 명확하다면 3D 이미지가 획득되지 않고, 재검사가 되거나 또는 불량으로 배출될 수 있다. 판정 불가로 판단된 배터리의 경우 3D 이미지가 획득되거나, 재검사가 되도록 결정될 수 있다. 이와 같은 3D 검사 대상 결정 모듈(14)에 의한 3D 이미지의 획득 여부에 대한 결정은 배터리에서 불량 발생의 위치, 불량 발생의 형태 또는 획득된 2D 이미지의 상태에 따라 결정될 수 있다.
3D 검사 대상 결정 모듈(14)에 의하여 3D 이미지가 획득되어야 하는 것으로 결정되면, 배터리는 제2 엑스레이 검사 모듈(23)로 이송될 수 있다. 제2 엑스레이 검사 모듈(23)은 배터리를 회전시킬 수 있는 회전 스테이지 및 엑스레이 튜브에서 엑스레이가 조사되는 방향의 조절될 수 있는 조사 위치 조절 수단을 포함할 수 있다. 회전 스테이지에 위치하는 배터리는 다양한 각도로 회전될 수 있고, 조사 위치 조절 수단에 의하여 다양한 각도에서 엑스레이가 조사될 수 있다. 이에 의하여 서로 다른 방향에 따른 다수 개의 엑스레이 이미지가 획득될 수 있고, 다수 개의 엑스레이 이미지에 의하여 3D 엑스레이 이미지 또는 CT 이미지가 될 수 있다. 그리고 획득된 3D 이미지에 의하여 불량 여부가 결정될 수 있고, 검사가 완료된 배터리는 검사 완료 경로(231)를 통하여 검사 판정 모듈(16)로 이송될 수 있다. 검사 판정 모듈(16)은 제1, 2 엑스레이 모듈에 의하여 검사가 이루어진 각각의 배터리에 대하여 최종 검사 결과를 판정하는 기능을 가질 수 있다. 검사 판정 모듈(16)에 의하여 각각의 배터리는 정상, 불량 및 재검사 중 어느 하나로 판정되고 판정 결과와 함께 배출 모듈(17)로 이동될 수 있다. 배출 모듈(17)은 배출 경로 설정 모듈(25)을 포함할 수 있다. 배출 경로 설정 모듈(25)은 각각의 배터리를 세 개의 배출 경로 중 어느 하나로 유도하는 기능을 가질 수 있다. 구체적으로 배출 경로 설정 모듈(25)은 각각의 배터리를 정상 유도 경로(251)를 통하여 배터리의 이후 공정 단계로 이송시킬 수 있다. 배출 경로 설정 모듈(25)은 각각의 배터리를 불량 수집 모듈(24)로 이송시킬 수 있다. 또는 배출 경로 설정 모듈(25)은 각각의 배터리를 재검사 경로(26)로 이송시킬 수 있다. 배출 경로 설정 모듈(25)은 서로 다른 배출 경로로 배터리를 유도할 수 있는 다양한 경로 설정 수단을 포함할 수 있고, 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 2b를 참조하면, 3D 검사 모듈(15)은 2D 검사 모듈(12)과 배터리 이송 경로에 의하여 연결되어 2D 검사 모듈(12)에서 미리 결정된 기준에 따라 이송된 배터리에 대한 검사를 진행한다. 공급 경로(211)는 배터리가 적재된 캐리어의 이송이 가능한 컨베이어 구조가 될 수 있고, 공급 경로(211)는 배터리의 제조를 위하여 설치된 공정 라인(211a)과 연결될 수 있다. 공정 라인(211a)을 통하여 이송된 배터리는 캐리어에 적재되어 공급 경로(211)를 따라 이동되어 제1 검사 모듈(21)로 투입될 수 있다. 2D 엑스레이 이미지의 획득을 위한 제1 검사 모듈(21)은 밀폐 구조가 될 수 있고, 공급 경로(211)는 제1 검사 모듈(211)의 내부로 연장되어 맞물림 회전 블록 구조를 가지는 로딩 모듈(212)로 캐리어를 전달할 수 있다. 로딩 모듈(212)은 회전 로터리 구조를 가지면서 로딩 모듈(212)과 맞물려 회전하는 회전 테이블(213)로 캐리어를 전달할 수 있다. 캐리어는 회전 테이블(213)의 원주 면을 따라 형성된 고정 블록에 고정되어 회전될 수 있다. 회전 테이블(213)의 바깥쪽에 하나 또는 그 이상의 엑스레이 튜브(T11, T12)가 배치되고, 회전 테이블(213)의 내부에 각각의 엑스레이 튜브(T11, T12)로부터 엑스레이 이미지의 획득을 위한 디텍터가 배치될 수 있다. 다수 개의 엑스레이 튜브(T11, T12)가 배치될 수 있고, 배터리의 서로 다른 부위 또는 서로 다른 방향에 대한 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 제1 검사 모듈(21)에 의하여 공급되는 모든 배터리에 대한 2D 엑스레이 이미지가 획득될 수 있고, 검사가 완료된 배터리는 서로 맞물려 회전하는 두 개의 회전 블록을 포함하는 경로 설정 모듈(22)에 의하여 정해진 경로를 따라 이송될 수 있다. 정상으로 판정된 배터리는 정상 유도 경로(222)를 따라 유도되어 1차 정상 배출 경로(251a)로 이송될 수 있다. 이에 비하여 불량 또는 판정 불가로 판단된 배터리는 이차 검사 경로(221)를 따라 이동될 수 있다. 이차 검사 경로(221)는 제2 검사 모듈(23)과 연결될 수 있고, 정상 유도 경로(222)는 제2 검사 모듈(23)의 외부로 연장되어 1차 정상 배출 경로(251a)와 연결될 수 있다. 제2 검사 모듈(23)은 밀폐 구조가 될 수 있고, 제2 검사 모듈(23)의 내부로 투입되는 캐리어에 적재된 배터리는 피딩 조절 모듈(27)에 의하여 제2 검사 모듈(23)의 내부로 투입될 수 있다. 피딩 조절 모듈(27)은 이송된 배터리를 대기 상태로 유지하면서 제2 검사 모듈(23)의 내부에 검사가 진행되는 상태에 따라 배터리의 투입 속도를 조절하는 기능을 가질 수 있다. 제2 검사 모듈23)의 내부에 경로 선택 모듈(28)이 배치되고, 각각의 배터리는 경로 선택 모듈(28)에 의하여 3D 엑스레이 이미지 획득 장치로 이동되거나, 재검사 경로(26)로 유도될 수 있다. 3D 엑스레이 이미지의 획득을 위하여 제2 검사 모듈(23)의 내부에 다수 개의 엑스레이 튜브(T21 내지 T2N)가 배치될 수 있고, 다수 개의 엑스레이 튜브(T21 내지 T2N)는 제2 검사 모듈(23)의 내부에 배치된 배터리 또는 캐리어의 이송 경로를 따라 선형으로 배치될 수 있다. 배터리는 회전 스테이지(ST1 내지 STN)에 적재될 수 있고, 회전 스테이지(ST1 내지 STN)는 회전 가능한 구조가 될 수 있다. 회전 스테이지(ST1 내지 STN)의 아래쪽에 회전 가능하도록 디텍터(D1 내지 DN)가 배치될 수 있다. 이와 같은 검사 구조에 의하여 각각의 엑스레이 튜브(T21 내지 T2N) 및 디텍터(D1 내지 DN)에 의하여 배터리의 서로 다른 부위에 대한 3D 이미지 또는 CT 이미지가 획득될 수 있다. 그리고 획득된 3D 이미지 또는 CT 이미지에 의하여 불량 여부가 판정될 수 있고, 배출 경로 설정 모듈(25)에 의하여 배출 경로가 결정될 수 있다. 구체적으로 최종적으로 불량으로 판단된 배터리는 불량 수집 모듈(24)로 이송될 수 있고, 정상으로 판단된 배터리는 2차 정상 배출 경로(251b)를 따라 배출될 수 있다. 이후 정상으로 판단된 배터리는 차후 공정 라인으로 투입되고, 빈 캐리어는 캐리어 컨베이어(29)를 따라 이동될 수 있다. 제1, 2 검사 모듈(21, 23)은 다양한 배치 구조를 가질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 검사 시스템에서 배터리 검사 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 배터리(B)는 원통형 배터리가 될 수 있고, 원통형 배터리는 젤리 롤(Jelly Roll) 구조의 전극 구조를 가질 수 있다. 구체적으로 양극(32) 및 음극(34)이 절연 판(33)에 의하여 서로 절연되어 중심 축(35)을 기준으로 감긴 구조가 될 수 있다. 그리고 전극(32, 34)은 케이스(31)의 내부에 배치되어 보호될 수 있다. 이와 같은 구조를 가진 배터리(B)의 검사를 위하여 엑스레이 튜브(F)에 의하여 엑스레이(X11, X12)가 배터리(B)로 조사되어 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 획득된 엑스레이 이미지는 2D 이미지가 되거나, 3D 이미지의 형성을 위한 이미지가 될 수 있고, 이와 같은 엑스레이 이미지에 기초하여 배터리(B)의 불량 여부가 판단될 수 있다. 획득된 엑스레이 이미지로부터 양극(32)과 음극(34)의 배열 상태가 확인되어야 하고, 엑스레이 이미지는 엑스레이 투과율에 의하여 형성될 수 있다. 그러므로 케이스(31)의 경계 부분에서 양극(32) 또는 음극(33)의 배열 상태는 케이스(31)의 투과율에 의하여 영향을 받을 수 있다. 이에 의하여 경계 부분의 배열 상태가 명확하게 판단되기 어렵다는 문제점을 가진다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 배터리(B)의 기준 방향에 대하여 서로 다른 방향으로 엑스레이(X21 내지 X42)가 조사되어 서로 다른 방향에 대한 배터리(B)의 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 구체적으로 각각의 배터리(B)가 검사를 위하여 회전 테이블에 형성된 검사 경로(RP)를 따라 이동될 수 있다. 그리고 서로 다른 위치(P1, P2, P3)에서 배터리(B)의 기준 방향(RL)이 회전 테이블의 중심에서 서로 다를 수 있다. 서로 다른 위치(P1, P2, P3)에서 하나 또는 그 이상의 엑스레이 튜브에 의하여 서로 다른 방향의 엑스레이 이미지가 획득될 수 있고, 이에 의하여 하나의 위치(예를 들어 P1)에서 경계 부위에 해당하는 부위에 대하여 다른 위치(예를 들어 P2 또는 P2)에서 명확한 전극 이미지가 획득될 수 있다. 그리고 이와 같은 검사 방법에 의하여 배터리의 전체 전극에 대한 검사가 가능하면서 검사 오류가 감소되도록 할 수 있다. 추가로 위에서 설명된 것과 같이 검사 판정 모듈(16)에 의한 검사 경로의 설정이 용이해질 수 있다.
배터리(B)는 파우치 또는 스택 구조가 될 수 있고, 도 4에 도시된 것처럼 양극 판(41)과 음극 판(42)이 각각 판 형상이 되면서 층을 이루면서 서로 절연된 구조가 될 수 있다. 이와 같은 배터리 구조에서 배터리 검사는 양극 판(41)과 음극 판(42)의 배열 상태 검사를 포함할 수 있다. 양극 판(41)과 음극 판(42)의 배열 상태를 검사하기 위하여 엑스레이 튜브(T1)로부터 엑스레이(X51, X52, X61, X62)가 조사되어 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 획득된 엑스레이 이미지로부터 양극 판(41)과 음극 판(42)의 모서리 거리(D11, D12)가 획득되고, 이에 기초하여 양극 판(41)과 음극 판(42) 사이의 배열 상태가 검사될 수 있다. 그러나 도 4의 중간 부분에 도시된 것처럼, 음극 판(42)이 양극 판(41)에 대하여 경사지도록 배열된 경우 경사 형태에 따라 경사 모서리 길이(D21, D22))가 모서리 길이(D11, D12)와 동일할 수 있다. 이로 인하여 불량 배터리가 정상 배터리로 판단될 수 있다는 문제점을 가진다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 4의 중간 부분에 제시된 것처럼, 하나의 엑스레이 튜브(T1)에 의하여 배터리(B)의 서로 다른 방향으로 엑스레이(X71, X72, X81, X82)가 조사되어 서로 다른 방향의 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 또는 서로 다른 방향에 위치하는 적어도 두 개의 엑스레이 튜브(T1, T2)에 의하여 두 개의 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 그리고 두 개의 엑스레이 이미지로부터 모서리 거리(D11, D12)가 산출되어 전극 판(41, 42)의 배열 상태가 확인될 수 있다.
배터리의 검사 과정에서 다수 개의 배터리(B1 내지 BN)가 검사되어야 하고, 검사 효율을 높이기 위하여 검사 시간을 단축시킬 필요가 있다. 이를 위하여 다수 개의 배터리(B1 내지 BN)에 대한 엑스레이 이미지가 하나의 엑스레이 튜브(T3)에 의하여 획득될 수 있다. 예를 들어 다수 개의 배터리(B1 내지 BN)가 기준 방향에 대하여 서로 다른 각도로 경사지도록 정렬되고, 하나의 엑스레이 튜브(T3)로부터 조사된 엑스레이(X91 내지 X94)에 의하여 다수 개의 배터리(B1 내지 BN)에 대한 하나의 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 그리고 하나의 이미지로부터 다수 개의 배터리(B1 내지 BN)의 전극 판(41, 42)의 정렬 상태가 검사될 수 있다. 엑스레이 튜브(T1)는 배터리(B1 내지 BN)의 구조 또는 검사 부위에 따라 다양한 위치 또는 방향으로 엑스레이(X91 내지 X94)를 조사할 수 있다. 배터리(B1 내지 BN)의 검사를 위한 엑스레이 이미지는 다양한 방법으로 획득될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 검사 시스템에 의하여 배터리가 검사되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 배터리의 검사 방법은 배터리가 연속적으로 이송되는 단계(P51); 각각의 배터리에 대한 2D 엑스레이 이미지가 획득되어 1차 검사가 되는 단계(P52); 1차 검사에서 획득된 엑스레이 이미지에 기초하여 검사 결과가 분류되는 단계(P53); 분류 결과에 따라 3D 엑스레이 이미지가 획득 여부가 결정되는 단계(P54); 2D 검사 결과 또는 3D 검사 결과에 따라 각각의 배터리의 정상 여부가 판단되는 단계(P55); 및 판단 결과에 따라 불량 배출 경로로 배출되거나(P56), 정상 배출 경로로 배출되는 단계(P57)를 포함한다.
이송되는 모든 배터리에 대하여 2D 엑스레이 이미지가 획득될 수 있고(P52), 2D 엑스레이 이미지에 기초하여 각각의 배터리가 분류될 수 있다(P53). 2D 엑스레이 미지의 해상도(resolution)는 다양하게 설정될 수 있고, 해상도에 따라 검사 속도 또는 가성 불량 비율이 다르게 될 수 있다. 검사 성능을 확보하기 위하여 가성 불량 비율이 예를 들어 0.05 % 이하가 되도록 설정될 수 있고, 3D 검사 대상이 결정될 수 있다. 예를 들어 2D 엑스레이 검사 방법(P52)에 의하여 200 PPM(Pack Per Minute)의 요구 검사 속도에서 가성 불량 비율이 5%가 된다면 2D 검사 방법에 의하여 정해진 가성 비율을 충족시키기 어렵다. 이와 같은 경우 3D 검사 방법(P55)을 병행하여 정해진 가성 불량 비율에 해당하는 0.05 %에 적합하도록 배터리 검사가 될 수 있다. 이와 같은 검사 구조에서 2D 엑스레이 검사 속도는 190 PPM이 되고, 3D 검사 엑스레이 검사 속도는 10 PPM이 되어 전체 검사 속도는 낮아질 수 있다. 그러나 가성 불량 비율 조건을 충족시키면서 배터리 검사가 효율적으로 이루어지도록 한다. 이와 같은 하이브리드 구조의 검사 구조에서 도 2 내지 4에서 설명된 것처럼, 검사 효율을 향상시키기 위하여 다양한 방법으로 엑스레이 이미지가 획득될 수 있다. 3D 엑스레이 검사 방법의 결합은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 6는 본 발명에 따른 검사 시스템에 의하여 검사되는 배터리의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 좌측의 2D 엑스레이 이미지의 경우 경계 부분(EP1, EP2)에서 케이스와 전극이 명확하게 구분되지 않는 이미지가 생성될 수 있다. 이와 같은 경우 불량 여부의 판단이 어렵고, 실질적으로 정상인 제품이 불량으로 판정되는 가성 불량이 발생될 수 있다. 이에 비하여 우측의 3D 엑스레이 이미지의 경우 배터리(B)의 경계 부분(EP1, EP2)에 대한 명확한 이미지가 획득될 수 있고, 이에 의하여 가성 불량이 발생되지 않는다. 본 발명에 따른 검사 시스템은 이와 같은 엑스레이 이미지로부터 발생되는 가성 불량 비율을 감소시킬 수 있다. 2D 엑스레이 이미지에 의한 가성 불량은 다양한 부위에서 다양한 원인으로 인하여 발생될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 배터리 공급 모듈 12: 2D 검사 모듈
14: 3D 검사 대상 결정 모듈 15: 3D 검사 모듈
16: 검사 판정 모듈 21: 제1 엑스레이 검사 모듈
22: 경로 설정 모듈 23: 제2 엑스레이 검사 모듈
25: 배출 설정 모듈 28: 경로 선택 모듈
211: 공급 경로 221: 검사 경로

Claims (6)

  1. 검사를 위한 배터리가 연속적으로 공급되는 배터리 공급 모듈(11);
    공급된 배터리에 대한 2D 엑스레이 이미지를 획득하는 2D 검사 모듈(12);
    2D 검사 모듈(12)에 의한 검사 결과에 따라 3D 검사 대상을 결정하는 3D 검사 대상 결정 모듈(14);
    3D 검사 대상으로 결정된 배터리에 대한 3D 엑스레이 이미지를 획득하는 3D 검사 모듈(15); 및
    2D 검사 모듈(12) 및 3D 검사 모듈(15)로부터 이송된 배터리에 대한 정상 또는 불량 여부를 결정하는 검사 판정 모듈(16)을 포함하고,
    3D 검사 모듈(15)은 2D 검사 모듈(12)과 배터리 이송 경로에 의하여 연결되어 2D 검사 모듈(12)에서 미리 결정된 기준에 따라 이송된 배터리에 대한 검사를 진행하는 것을 특징으로 하는 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 3D 검사 모듈(15)은 2D 검사모듈(12)로부터 연장되는 검사 경로(221)에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 2D 검사 모듈(12)에 의하여 각각의 배터리의 하나의 기준 방향에 대하여 서로 다른 엑스레이 조사 방향에 따른 적어도 두 개의 2D 엑스레이 이미지가 획득되는 것을 특징으로 하는 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 2D 검사 모듈(12)에 의하여 각각의 배터리에 대하여 서로 다른 기준점에 따른 적어도 2개의 2D 엑스레이 이미지가 획득되는 것을 특징으로 하는 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 2D 검사 모듈(12) 또는 3D 검사 모듈(15)에 의하여 다수 개의 배터리에 대한 하나의 엑스레이 이미지가 획득되고, 다수 개의 배터리는 서로 다른 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 3D 검사 모듈(15)에 의한 검사 대상의 비율은 미리 결정된 가성 불량 비율에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 내부 전체 전극 상태 검사 시스템.
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