JP2024109397A - Appearance inspection equipment for battery exterior body - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電池外装体の外観検査装置、特に表面にヘアライン加工が施されている電池外装体の外観検査装置に関する。 This disclosure relates to an external appearance inspection device for battery exterior bodies, and in particular to an external appearance inspection device for battery exterior bodies with a hairline finish applied to the surface.
二次電池は、電池本体部と、電池本体部を保護する電池外装体(電池ケース)とを備えている。また、電池外装体の製造には多数の加工工程が存在するため、製造過程で電池外装体の側面に打痕や歪み等の形状不備が発生することがある。このような形状不備を検出するため、種々の外観検査手段が提案されている。 A secondary battery comprises a battery body and a battery exterior (battery case) that protects the battery body. In addition, since the manufacturing of the battery exterior involves many processing steps, defects in shape such as dents and distortions may occur on the side of the battery exterior during the manufacturing process. In order to detect such defects in shape, various visual inspection methods have been proposed.
特許文献1では、被検査物体の外観における欠陥の有無を検査する外観検査方法であって、被検査物体を撮像して2次元画像を生成するステップと、前記2次元画像において所定の輝度値と異なる領域を欠陥候補部として検出するステップと、前記2次元画像を撮像した視点と同じ視点から見た前記被検査物体の3次元形状データであって前記2次元画像の各画素に対応するデータから成る第1の3次元データを取得するステップと、前記2次元画像において前記欠陥候補部とその周辺を通る計測ラインを設定するステップと、前記第1の3次元データから、前記欠陥候補部を除いた領域における前記計測ラインに対応するデータを抽出して第2の3次元データを生成するステップと、前記第2の3次元データにおける前記欠陥候補部に対応する領域の3次元データを補間した3次元データから成る第3の3次元データを求めるステップと、前記第1の3次元データと前記第3の3次元データとの差分値を前記計測ラインに対応するデータについて求め、前記差分値の大小に基づいて前記欠陥候補部における欠陥の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする外観検査方法が開示されている。 Patent document 1 discloses an appearance inspection method for inspecting the presence or absence of defects in the appearance of an object to be inspected, comprising the steps of: capturing an image of the object to be inspected to generate a two-dimensional image; detecting an area in the two-dimensional image that differs from a predetermined brightness value as a defect candidate; acquiring first three-dimensional data consisting of three-dimensional shape data of the object to be inspected seen from the same viewpoint as the viewpoint at which the two-dimensional image was captured, and data corresponding to each pixel of the two-dimensional image; setting a measurement line passing through the defect candidate area and its periphery in the two-dimensional image; extracting data corresponding to the measurement line in an area excluding the defect candidate area from the first three-dimensional data to generate second three-dimensional data; obtaining third three-dimensional data consisting of three-dimensional data obtained by interpolating the three-dimensional data of the area corresponding to the defect candidate area in the second three-dimensional data; and determining the difference between the first three-dimensional data and the third three-dimensional data for the data corresponding to the measurement line, and judging the presence or absence of a defect in the defect candidate area based on the magnitude of the difference value.
特許文献2では、電池ケースの3次元形状を計測する計測ステップと、前記計測ステップで得られた各計測データを3次元画像にして表示する表示ステップとを有し、前記各計測データをプロットして前記3次元画像として表示するときに、前記各計測データのプロット形状として中心部と輪郭部とで濃淡差を有する形状を用いる、二次電池の外観検査方法が開示されている。特許文献2の外観検査方法では、上記の計測ステップにおける撮像手段として、エリアカメラが用いられている。 Patent Document 2 discloses a method for inspecting the appearance of a secondary battery, which includes a measurement step for measuring the three-dimensional shape of a battery case, and a display step for displaying each piece of measurement data obtained in the measurement step as a three-dimensional image, and when each piece of measurement data is plotted and displayed as the three-dimensional image, a shape having a difference in shading between the center and the edge is used as the plot shape of each piece of measurement data. In the appearance inspection method of Patent Document 2, an area camera is used as the imaging means in the measurement step.
上記のように電池外装体の検査方法が求められている。特に、電池外装体としては、ヘアライン加工が施されている材料が用いられることがあり、このような電池外装体を有する二次電池を検査した場合には、その光沢の異方性により、サイクルタイムが長くなることを、本開示の開示者等は見いだした。このような問題は特に大型の電池では顕著に生じることがある。 As described above, there is a demand for a method of inspecting battery exterior bodies. In particular, materials with hairline finish are sometimes used for battery exterior bodies, and the present disclosure has found that when inspecting secondary batteries having such battery exterior bodies, the cycle time becomes longer due to the anisotropy of the gloss. Such problems can occur particularly noticeably in large batteries.
そこで、本開示は、光沢の異方性にかかわらず、安定的に精度の良い3次元画像を高速で生成できる、電池外装体の外観検査装置を提供する。 Therefore, the present disclosure provides an external inspection device for battery exterior bodies that can stably generate highly accurate three-dimensional images at high speed, regardless of the anisotropy of gloss.
本開示者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本開示を完成させた。すなわち、本開示は、下記のとおりである:
〈態様1〉
電池外装体の外観検査装置であって、
ラインスキャンカメラ、照明装置、搬送機構、及び画像処理装置を備えており、
前記搬送機構は、前記ラインスキャンカメラ及び前記照明装置を、前記電池外装体に対して少なくとも一方向に搬送し、それによって前記ラインスキャンカメラにより撮像される撮像領域を、前記電池外装体上で走査させ、かつ前記ラインスキャンカメラにより前記電池外装体の外観を撮像して撮像情報を得、かつ
前記画像処理装置は、前記撮像情報に基づいて、前記電池外装体の3次元形状画像を生成する、
外観検査装置。
〈態様2〉
前記電池外装体の表面にヘアライン加工が施されている、態様1に記載の外観検査装置。
〈態様3〉
前記照明装置の照明部及び前記ラインスキャンカメラの受光部の、電池外装体に対する角度及び垂直方向の位置が固定されている、態様1又は2に記載の外観検査装置。
As a result of intensive research, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means, and have completed the present disclosure. That is, the present disclosure is as follows:
<Aspect 1>
An appearance inspection device for a battery exterior body,
The system is equipped with a line scan camera, a lighting device, a transport mechanism, and an image processing device.
the conveying mechanism conveys the line scan camera and the lighting device in at least one direction relative to the battery exterior body, thereby scanning an imaging area imaged by the line scan camera on the battery exterior body, and imaging information is obtained by imaging an external appearance of the battery exterior body with the line scan camera; and the image processing device generates a three-dimensional shape image of the battery exterior body based on the imaging information.
Visual inspection equipment.
<Aspect 2>
2. The appearance inspection device according to aspect 1, wherein a hairline finish is applied to a surface of the battery exterior body.
Aspect 3
3. The visual inspection apparatus according to aspect 1 or 2, wherein an angle and a vertical position of an illumination unit of the illumination device and a light receiving unit of the line scan camera relative to a battery exterior body are fixed.
本開示によれば、光沢の異方性の影響を受けることなく、安定的に精度の良い3次元画像を高速で生成できる、電池外装体の外観検査装置を提供することができる。また、本開示によれば、電池外装体の外観検査中に電池を移動させずに、安定的に精度の良い3次元画像を高速で生成できる、電池外装体の外観検査装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an external inspection device for battery exterior bodies that can stably generate highly accurate three-dimensional images at high speed without being affected by the anisotropy of gloss. Furthermore, according to the present disclosure, it is possible to provide an external inspection device for battery exterior bodies that can stably generate highly accurate three-dimensional images at high speed without moving the battery during the external inspection of the battery exterior body.
《外観検査装置》
図1(a)及び(b)に示すように、本開示の電池外装体の外観検査装置10は、
ラインスキャンカメラ12、照明装置14、搬送機構(図示せず)、及び画像処理装置(図示せず)を備えており、
前記搬送機構は、前記ラインスキャンカメラ12及び前記照明装置14を、前記電池外装体20に対して少なくとも一方向に搬送し、それによって前記ラインスキャンカメラ12により撮像される撮像領域12aを、前記電池外装体20上で走査させ、かつ前記ラインスキャンカメラ12により前記電池外装体20の外観を撮像して撮像情報を得、かつ
前記画像処理装置は、前記撮像情報に基づいて、前記電池外装体の3次元形状画像を生成する。
<Appearance inspection device>
As shown in FIGS. 1( a ) and 1 ( b ), the
The system includes a
The conveying mechanism conveys the
上記の構成によれば、光沢の異方性の影響を受けることなく、安定的に精度の良い3次元画像を高速で生成することができる。 The above configuration allows stable and accurate three-dimensional images to be generated quickly without being affected by gloss anisotropy.
より具体的には、図1(a)及び(b)に示すように、照明装置14による照明光14aを電池外装体20のヘアライン部22に対して垂直に照射し、ラインスキャンカメラ12及び照明装置14を、方向Xに搬送することにより、ラインスキャンカメラ14aにより撮像される線状の撮像領域12aを、電池外装体20上で走査させる。これによれば、反射光14bの正反射成分をラインスキャンカメラ12によって取得し、それにより、電池外装体20の外観を撮像して撮像情報を得ることができる。
1(a) and (b),
この外観検査装置10によれば、図2(a)及び(b)に示すように、照明装置14による照明光14aを電池外装体20のヘアライン部22に対して平行に照射した場合も、同様にして電池外装体20の外観を撮像して撮像情報を得ることができる。
With this
これに対し、エリアカメラを用いた従来の外観検査装置を用いた場合には、ヘアライン加工の溝による光沢の異方性の影響を受けることがある。 In contrast, when using conventional appearance inspection equipment that uses an area camera, the anisotropy of gloss caused by the hairline finish grooves can be a problem.
より具体的には、図3(a)及び(b)に示すように、エリアカメラ16を用いた従来の外観検査装置10’を用いて電池外装体20のヘアライン部22の凹凸の方向に対して垂直に、照明装置14による照明光14aを照射した場合には、この照明光14aがヘアライン部の凹凸の角度に応じて拡散反射し、これによれば、この反射光14bが広範囲でエリアカメラに到達し、その結果、広範囲にわたる撮像領域16aを得ることができる。
More specifically, as shown in Figures 3(a) and (b), when a conventional appearance inspection device 10' using an
一方、図4(a)及び(b)に示すように、エリアカメラを用いた従来の外観検査装置10’を用いて電池外装体20のヘアライン部22の凹凸の方向に対して平行に、照明装置14による照明光14aを照射した場合には、この照明光14aが上記のように拡散反射せず、これによれば、エリアカメラに到達する反射光14bは、正反射が生じる狭い範囲に限定される。その結果、撮像領域16aが狭くなり、サイクルタイムが長くなることとなる。
On the other hand, as shown in Figures 4(a) and (b), when a conventional appearance inspection device 10' using an area camera is used to irradiate
本開示の外観検査装置で検査を行う電池外装体は、表面にヘアライン加工が施されている電池外装体であってよく、特に、ヘアライン部を有する金属箔を表面に有する電池外装体であってよい。 The battery exterior body to be inspected with the appearance inspection device disclosed herein may be a battery exterior body having a hairline finish on its surface, and in particular, may be a battery exterior body having a metal foil with a hairline portion on its surface.
以下では、本開示の各構成要素について説明する。 The components of this disclosure are explained below.
〈ラインスキャンカメラ〉
ラインスキャンカメラは、対象を線で撮像するカメラである。対象物を少なくとも一方向、特に撮像範囲と垂直な一方向に移動させながら撮像し、線で撮像した画像をつなぎ合わせることにより、1枚の画像を得ることができる。
<Line scan camera>
A line scan camera is a camera that captures an image of an object as a line. The image of the object is captured while moving in at least one direction, particularly in a direction perpendicular to the imaging range, and the images captured as a line are stitched together to obtain a single image.
ラインスキャンカメラの受光部の位置及び角度は、照明装置からの照明の正反射成分がラインスキャンカメラの受光部に届くように設定されていてよい。 The position and angle of the light receiving section of the line scan camera may be set so that the specularly reflected component of the illumination from the lighting device reaches the light receiving section of the line scan camera.
照明装置、及びラインスキャンカメラの相対的な位置、特に照明装置の照明部及びラインスキャンカメラの受光部の、電池外装体に対する角度及び垂直方向の位置は、固定されていることが、照明装置からの照明の正反射成分の受光を容易にする観点から好ましい。 The relative positions of the lighting device and the line scan camera, particularly the angle and vertical position of the lighting section of the lighting device and the light receiving section of the line scan camera relative to the battery exterior body, are preferably fixed in order to facilitate reception of the specularly reflected component of the lighting from the lighting device.
〈照明装置〉
照明装置は、パターン照明を電池外装体に照射できる装置であってよい。パターン照明としては、例えば正弦縞パターン等が挙げられる。
<Lighting Equipment>
The lighting device may be a device capable of irradiating the battery exterior body with pattern lighting, such as a sine stripe pattern.
照明装置の照明部の電池外装体に対する角度は、固定されていることが、照明装置からの照明の正反射成分を円滑にラインスキャンカメラの受光部で受光する観点から好ましい。 It is preferable that the angle of the lighting unit of the lighting device relative to the battery exterior body is fixed, from the viewpoint of smoothly receiving the specular reflection component of the lighting from the lighting device at the light receiving unit of the line scan camera.
〈搬送機構〉
搬送機構は、ラインスキャンカメラ及び照明装置を、電池外装体に対して少なくとも一方向に搬送するための機構である。これによれば、ラインスキャンカメラにより撮像される撮像領域を、電池外装体上で走査させ、かつラインスキャンカメラにより電池外装体の外観を撮像して撮像情報を得ることができる。すなわち、この搬送機構によれば、電池外装体の外観検査中に電池を移動させずに、電池外装体の外観検査をすることができる。
<Transport mechanism>
The transport mechanism is a mechanism for transporting the line scan camera and the lighting device in at least one direction relative to the battery exterior body. With this, the imaging area captured by the line scan camera is scanned on the battery exterior body, and the appearance of the battery exterior body is imaged by the line scan camera to obtain imaging information. In other words, with this transport mechanism, it is possible to perform the appearance inspection of the battery exterior body without moving the battery during the appearance inspection of the battery exterior body.
搬送機構は、ラインスキャンカメラ及び照明装置を一体として、電池外装体に対して一方向に搬送するための機構であってよい。この一方向は、ラインスキャンカメラの線状の撮像領域に直交する方向であってよい。 The transport mechanism may be a mechanism for transporting the line scan camera and the lighting device together in one direction relative to the battery exterior body. This one direction may be perpendicular to the linear imaging area of the line scan camera.
〈画像処理装置〉
画像処理装置は、撮像情報に基づいて、電池外装体の3次元形状画像を生成する装置である。この装置は、公知の画像処理装置であってよい。
Image Processing Device
The image processing device is a device that generates a three-dimensional shape image of the battery exterior body based on imaging information. This device may be a known image processing device.
10 本開示の外観検査装置
10’ 従来の外観検査装置
12 ラインスキャンカメラ
12a ラインスキャンカメラの撮像領域
14 照明装置
14a 照明光
14b 照明光の反射光
16 エリアカメラ
16a エリアカメラの撮像領域
20 電池外装体
22 電池外装体のヘアライン部
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
ラインスキャンカメラ、照明装置、搬送機構、及び画像処理装置を備えており、
前記搬送機構は、前記ラインスキャンカメラ及び前記照明装置を、前記電池外装体に対して少なくとも一方向に搬送し、それによって前記ラインスキャンカメラにより撮像される撮像領域を、前記電池外装体上で走査させ、かつ前記ラインスキャンカメラにより前記電池外装体の外観を撮像して撮像情報を得、かつ
前記画像処理装置は、前記撮像情報に基づいて、前記電池外装体の3次元形状画像を生成する、
外観検査装置。 An appearance inspection device for a battery exterior body,
The system is equipped with a line scan camera, a lighting device, a transport mechanism, and an image processing device.
the conveying mechanism conveys the line scan camera and the lighting device in at least one direction relative to the battery exterior body, thereby scanning an imaging area imaged by the line scan camera on the battery exterior body, and imaging information is obtained by imaging an external appearance of the battery exterior body with the line scan camera; and the image processing device generates a three-dimensional shape image of the battery exterior body based on the imaging information.
Visual inspection equipment.
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