KR102312730B1

KR102312730B1 - 배터리 외관 검사 시스템

Info

Publication number: KR102312730B1
Application number: KR1020200060256A
Authority: KR
Inventors: 고승규; 김동철; 박영준; 권창현; 장석준
Original assignee: (주) 인텍플러스
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2040-05-20

Abstract

본 발명은 배터리 외관 검사 시스템에 관한 것이다. 배터리 로딩장치는 배터리들이 수납된 매거진을 공급받아 배출시키고, 로딩 위치로 이송된 매거진으로부터 배터리를 픽업해서 로딩 스테이지에 적재한다. 배터리 이송장치는 로딩 스테이지에 적재된 배터리를 검사 스테이지로 옮겨서 적재한 후, 검사 스테이지를 이송시킴에 따라 배터리를 이송시킨다. 배터리 상부 검사장치는 검사 스테이지에 적재된 배터리의 상부를 외관 검사한다. 제1 배터리 반전장치는 배터리 상부 검사장치를 거친 배터리를 상하 반전시킨다. 배터리 하부 검사장치는 상하 반전된 배터리의 하부를 외관 검사한다. 제2 배터리 반전장치는 배터리 하부 검사장치를 거친 배터리를 상하 반전시킨 후 언로딩 스테이지에 적재한다. 배터리 소팅장치는 언로딩 스테이지에 적재된 배터리를 검사 결과에 따라 양품과 불량품으로 분류해서 배출한다.

Description

배터리 외관 검사 시스템{System for inspecting exterior of battery}

본 발명은 전기자동차 등에 사용되는 배터리의 외관 불량을 검사해서 분류하는 시스템에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차 배터리는 무선 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차 배터리는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차의 에너지원으로서도 주목을 받고 있다.

이차 배터리는 리튬이온 배터리, 리튬이온 폴리머 배터리, 리튬 폴리머 배터리 등과 같이 전극과 전해액의 구성에 따라 분류되며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적고 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 배터리의 사용량이 늘어나고 있다.

또한, 이차 배터리는 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 배터리 및 각형 배터리와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 배터리 등과 같이, 배터리 외장재의 형상에 따라 분류되기도 한다.

일 예로, 파우치형 배터리의 파우치는 2장의 시트들 사이에 한쪽 측면을 통해 전극탭이 인출된 상태로 전극조립체를 수용하고, 시트들의 외곽을 따라 실링 부위가 형성되어 밀폐되며, 전극탭이 인출된 측면의 좌우에 위치한 좌우 측면들의 실링 부위가 2회 이상 접혀 형성된 폴딩 부위를 구비한 형태로 이루어진다.

이러한 배터리는 내부 불량뿐만 아니라 외관 불량이 있으면 성능에 치명적인 영향을 미치게 된다. 따라서, 배터리는 제조라인에서 표면에 대한 찍힘이나 스크래치, 인쇄 불량, 치수 불량 등과 같은 외관 불량이 검사될 필요가 있다.

또한, 파우치형 배터리는 파우치의 폴딩 부위가 파우치의 상면 부위보다 높게 돌출되는 등, 그 외관이 설정 규격 형상을 벗어날 경우, 집적화 등에 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 폴딩 부위의 외관 불량이 검사될 필요가 있다.

이와 같이, 배터리는 다양한 유형별로 외관 불량이 검사될 필요가 있는데, 배터리의 외관 검사에 대한 효율과 정확도를 높이기 위해 검사 자동화가 요구되고 있다.

공개특허공보 제10-2018-0071982호(2018.06.28. 공개)

본 발명의 과제는 배터리의 외관 검사를 자동화하여 검사 효율과 정확도를 높일 수 있는 배터리 외관 검사 시스템을 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 외관 검사 시스템은 배터리 로딩장치와, 배터리 이송장치와, 배터리 상부 검사장치와, 제1 배터리 반전장치와, 배터리 하부 검사장치와, 제2 배터리 반전장치와, 배터리 소팅장치를 포함한다.

배터리 로딩장치는 배터리들이 수납된 매거진을 공급받아 배출시키고, 로딩 위치로 이송된 매거진으로부터 배터리를 픽업해서 로딩 스테이지에 적재한다. 배터리 이송장치는 로딩 스테이지에 적재된 배터리를 검사 스테이지로 옮겨서 적재한 후, 검사 스테이지를 이송시킴에 따라 배터리를 이송시킨다.

배터리 상부 검사장치는 검사 스테이지에 적재되어 이송되는 배터리의 상부를 외관 검사한다. 제1 배터리 반전장치는 배터리 상부 검사장치를 거친 배터리를 검사 스테이지로부터 픽업해서 상하 반전시킨 후 검사 스테이지에 다시 적재한다. 배터리 하부 검사장치는 제1 배터리 반전장치에 의해 상하 반전된 상태로 검사 스테이지에 적재되어 이송되는 배터리의 하부를 외관 검사한다.

제2 배터리 반전장치는 배터리 하부 검사장치를 거친 배터리를 검사 스테이지로부터 픽업해서 상하 반전시킨 후 언로딩 스테이지에 적재한다. 배터리 소팅장치는 언로딩 스테이지에 적재된 배터리를 검사 결과에 따라 양품과 불량품으로 분류해서 배출한다.

본 발명에 따르면, 배터리의 외관 검사를 자동화하여 검사 효율과 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 외관 검사 시스템에 대한 평면 구성도이다.
도 2는 배터리 로딩장치의 일 예에 대한 사시도이다.
도 3은 배터리 로딩장치의 다른 예에 대한 사시도이다.
도 4는 배터리 이송장치의 일 예에 대한 사시도이다.
도 5는 검사 스테이지의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 6은 제2 상부 검사기의 일 예에 대한 구성도이다.
도 7 및 도 8은 폴딩 부위를 검사하는 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 제3 상부 검사기의 일 예에 대한 구성도이다.
도 10은 제4 상부 검사기의 일 예에 대한 구성도이다.
도 11은 수평 격자 패턴 및 수직 격자 패턴을 나타낸 도면이다.
도 12는 제1 배터리 반전장치의 일 예에 대한 사시도이다.
도 13은 제1 배터리 반전장치의 하측을 도시한 사시도이다.
도 14는 제1 배터리 반전장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 배터리 소팅장치의 일 예에 대한 사시도이다.

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 외관 검사 시스템에 대한 평면 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 외관 검사 시스템은 배터리 로딩장치(100)와, 배터리 이송장치(200)와, 배터리 상부 검사장치(300)와, 제1 배터리 반전장치(400)와, 배터리 하부 검사장치(500)와, 제2 배터리 반전장치(600), 및 배터리 소팅장치(800)를 포함한다.

배터리 로딩장치(100)는 배터리(10)들이 수납된 매거진(20)을 공급받아 배출시키고, 로딩 위치로 이송된 매거진(20)으로부터 배터리(10)를 픽업해서 로딩 스테이지(120)에 적재한다. 배터리 이송장치(200)는 로딩 스테이지(120)에 적재된 배터리(10)를 검사 스테이지(210)로 옮겨서 적재한 후, 검사 스테이지(210)를 이송시킴에 따라 배터리(10)를 이송시킨다.

배터리 상부 검사장치(300)는 검사 스테이지(210)에 적재되어 이송되는 배터리(10)의 상부를 외관 검사한다. 제1 배터리 반전장치(400)는 배터리 상부 검사장치(300)를 거친 배터리(10)를 검사 스테이지(210)로부터 픽업해서 상하 반전시킨 후 검사 스테이지(210)에 다시 적재한다.

배터리 하부 검사장치(500)는 제1 배터리 반전장치(400)에 의해 상하 반전된 상태로 검사 스테이지(210)에 적재되어 이송되는 배터리(10)의 하부를 외관 검사한다. 제2 배터리 반전장치(600)는 배터리 하부 검사장치(500)를 거친 배터리(10)를 검사 스테이지(210)로부터 픽업해서 상하 반전시킨 후 언로딩 스테이지(700)에 적재한다. 배터리 소팅장치(800)는 언로딩 스테이지(700)에 적재된 배터리(10)를 검사 결과에 따라 양품과 불량품으로 분류해서 배출한다.

전술한 배터리 외관 검사 시스템은 매거진(20)에 수납된 배터리(10)들을 픽업해서 로딩 스테이지(120)에 적재하고, 로딩 스테이지(120)에 적재된 배터리(10)를 검사 스테이지(210)로 옮겨서 적재하며, 검사 스테이지(210)에 적재된 배터리(10)를 이송 및 상하 반전시켜가면서 배터리(10)의 상,하부를 외관 검사하며, 검사 결과에 따라 양품과 불량품으로 분류해서 배출하는 일련의 과정들을 자동화하므로, 배터리(10)의 외관 검사에 대한 효율과 정확도를 높일 수 있다.

도 2는 배터리 로딩장치의 일 예에 대한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 배터리 로딩장치(100)는 매거진 이송기구(110)와, 로딩 스테이지(120), 및 로딩 픽커(130)를 포함할 수 있다.

매거진 이송기구(110)는 배터리(10)들이 수납된 매거진(20)을 공급받아 배출시킨다. 매거진(20)은 배터리(10)들을 각각 수평 자세로 적층해서 수납할 수 있다. 매거진(20)은 동일 층마다 배터리(10)들을 복수 개씩, 예컨대 4개씩 수납할 수 있다.

매거진 이송기구(110)는 매거진(20)을 'ㄷ'자 이송 경로로 이송시킬 수 있다. 매거진 이송기구(110)는 매거진 로딩 모듈(111)과, 매거진 언로딩 모듈(112), 및 매거진 시프트 모듈(113)을 포함할 수 있다.

설명의 편의상, 검사 스테이지(210)가 XY 수평면에서 X축 방향으로 이송되는 것으로 정의하면, 매거진 로딩 모듈(111)은 배터리(10)들이 수납된 매거진(20)을 Y축 방향으로 이송시켜 로딩 위치로 로딩시킨다. 매거진 로딩 모듈(111)은 롤러들이 각각 X축을 중심으로 회전 가능하게 롤러 지지대에 지지된 상태로 Y축 방향으로 배열되고, 롤러 구동기가 롤러들을 회전 구동시키도록 구성될 수 있다.

롤러들은 매거진(20)을 얹은 상태로 롤러 구동기에 의해 회전함에 따라 매거진(20)을 이송시킬 수 있다. 롤러 구동기는 회전 모터의 구동력을 롤러들에 전달하는 동력전달수단을 포함할 수 있다. 동력전달수단은 벨트와 풀리들의 조합으로 구성되거나, 체인과 스프로킷들의 조합으로 구성될 수 있다. 물론, 롤러 구동기는 공지의 다양한 구동기로 구성될 수 있다.

매거진 언로딩 모듈(112)은 배터리(10)가 모두 인출되어 빈 상태의 매거진(20)을 배출시킨다. 매거진 언로딩 모듈(112)은 매거진 로딩 모듈(111)에 의한 매거진(20)의 이송 방향과 반대 방향으로 매거진(20)을 이송시켜 배출한다. 매거진 언로딩 모듈(112)은 매거진 로딩 모듈(111)과 동일하게 구성되어 나란하게 배치된다.

매거진 시프트 모듈(113)은 매거진 로딩 모듈(111)의 종단으로 이송된 매거진(20)을 매거진 언로딩 모듈(112)의 선단으로 옮긴다. 매거진 시프트 모듈(113)은 제1,2 이송 컨베이어(113a, 113b)와, 가이드 롤러(113c)들을 포함할 수 있다.

제1,2 이송 컨베이어(113a, 113b)는 매거진 로딩 모듈(111)의 종단과 매거진 언로딩 모듈(112)의 선단에 각각 배치된다. 제1 이송 컨베이어(113a)는 매거진 로딩 모듈(111)의 종단으로 이송된 매거진(20)을 X축 방향을 따라 매거진 언로딩 모듈(112)의 선단으로 투입시킨다. 제2 이송 컨베이어(113b)는 매거진 언로딩 모듈(112)의 선단으로 투입된 매거진(20)을 X축 방향을 따라 전달받는다. 제1,2 이송 컨베이어(113a, 113b)는 공지의 다양한 컨베이어로 구성될 수 있다.

가이드 롤러(113c)들은 각각 Y축을 중심으로 회전 가능하게 롤러 지지대에 지지된 상태로 제1 이송 컨베이어(113a)와 제2 이송 컨베이어(113b) 사이에 배치되어 매거진(20)의 이송을 안내한다.

로딩 스테이지(120)는 매거진(20)으로부터 픽업되어 이송되는 배터리(10)를 적재한다. 로딩 스테이지(120)는 한 쌍으로 구비되어 Y축 방향으로 배열될 수 있다. 로딩 스테이지(120)는 상면에 클램프 모듈(121)이 구비될 수 있다. 클램프 모듈(121)은 로딩 스테이지(120)의 상면에 적재된 배터리(10)를 정위치시킨 상태로 유지시킬 수 있다.

클램프 모듈(121)은 배터리(10)의 가장자리들에 근접 또는 이격되게 동작하는 클램퍼들과, 클램퍼들을 동작시키는 클램퍼 구동기를 포함할 수 있다. 클램퍼 구동기는 공압 실린더 등과 같이 다양한 공지의 구동기로 구성될 수 있다. 클램프 모듈(121)은 배터리(10)의 사이즈 변화에 대응되게 클램퍼들의 간격을 조절함으로써 배터리(10)를 안정되게 고정할 수 있다.

로딩 스테이지(120)는 리니어 구동기(122)에 의해 X축 방향을 따라 선형 왕복할 수 있다. 리니어 구동기(122)는 리니어 모터 등과 같은 다양한 공지의 구동기로 구성될 수 있다. 로딩 스테이지(120)는 배터리(10)를 적재한 상태로 바코드 리더기(140, 도 1 참조)로 이동함으로써, 배터리(10)의 바코드가 바코드 리더기(140)에 의해 읽혀지게 할 수 있다.

바코드는 해당 배터리(10)의 고유 식별 정보를 포함한다. 바코드 리더기(140)는 배터리(10)의 바코드를 읽어 들인 정보를 제어기(미도시)로 제공할 수 있다. 여기서, 제어기는 배터리 외관 검사 시스템을 전반적으로 제어한다. 제어기는 바코드 리더기(140)로부터 제공된 정보를 기반으로 배터리(10)별로 판정된 검사 결과에 따라 분류될 수 있게 한다. 로딩 스테이지(120)는 배터리(10)가 검사 스테이지(210)로 옮겨진 후 복귀해서 대기할 수 있다.

로딩 픽커(130)는 매거진 이송기구(110)에 의해 로딩 위치로 이송된 매거진(20)으로부터 배터리(10)를 픽업해서 로딩 스테이지(120)에 적재한다. 로딩 스테이지(120)가 한 쌍으로 구비된 경우, 로딩 픽커(130)는 한 쌍으로 구비되어 로딩 스테이지(120)들에 각각 할당될 수 있다. 각각의 로딩 픽커(130)는 진공흡착 모듈(131)과, 승강 구동기(132), 및 XY 갠트리(133)를 포함할 수 있다.

진공흡착 모듈(131)은 노즐들에 진공압이 가해지거나 해제됨에 따라 배터리(10)를 흡착 또는 탈착한다. 진공흡착 모듈(131)은 한 쌍으로 구비되어, 매거진(20)으로부터 배터리(10)를 2개씩 흡착해서 픽업할 수 있다.

승강 구동기(132)는 진공흡착 모듈(131)을 승강시킴에 따라 배터리(10)를 매거진(20)으로부터 픽업한 후 로딩 스테이지(120)에 픽다운시킬 수 있게 한다. 승강 구동기(132)는 공지의 다양한 구동기로 구성될 수 있다. XY 갠트리(133)는 승강 구동기(132)를 매개로 진공흡착 모듈(131)을 X축과 Y축으로 이동시킨다. 따라서, 진공흡착 모듈(131)은 매거진(20)으로부터 픽업된 배터리(10)를 로딩 스테이지(120)로 이송시킬 수 있다. XY 갠트리(133)는 공지의 다양한 구성으로 이루어질 수 있다.

다른 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 매거진(20)은 배터리(10)들을 각각 수직 자세로 수납할 수 있다. 이 경우, 로딩 픽커(130')는 그리퍼가 배터리(10)를 수직 자세로 파지하고, 회전 구동기가 그리퍼를 수직축을 중심으로 90도 회전시키며, 승강 구동기가 회전 구동기를 승강시키며, XY 갠트리가 승강 구동기를 X축과 Y축으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 로딩 픽커(130')는 전술한 예의 로딩 픽커(130)와 교체될 수 있다.

그리퍼는 그리퍼 부재들이 배터리(10)를 사이에 두고 그리퍼 구동기에 의해 근접 또는 이격됨에 따라 배터리(10)를 파지 또는 해지할 수 있다. 배터리(10)들이 Y축 방향으로 나란하게 매거진(20)에 수납된 경우, 회전 구동기는 그리퍼에 의해 매거진(20)으로부터 픽업된 배터리(10)를 수직축을 중심으로 90도 회전시켜 X축 방향으로 나란하게 배치시켜 디버터(diverter, 150)로 전달할 수 있게 한다. 회전 구동기는 공지의 다양한 구동기로 이루어질 수 있다.

승강 구동기는 회전 구동기를 매개로 그리퍼를 승강시킴에 따라 배터리(10)를 매거진(20)으로부터 픽업할 수 있게 한다. XY 갠트리는 승강 구동기를 매개로 그리퍼를 X축과 Y축으로 이동시킬 수 있게 한다. 따라서, 그리퍼는 매거진(20)으로부터 픽업된 배터리(10)를 디버터(150)에 전달할 수 있다.

매거진(20)이 로딩 위치로 이송된 상태에, 배터리(10)들은 한 쌍의 정렬기구(160)들에 의해 정렬된 후 로딩 픽커(130')에 의해 매거진(20)으로부터 픽업될 수 있다. 정렬기구(160)는 정렬 포크(161)들이 X축 방향을 따라 일정 간격으로 배열된 상태로 포크 지지대(162)에 지지되고, 포크 지지대를 Y축 방향을 따라 왕복시키는 수평 왕복 구동기(163), 및 수평 왕복 구동기(163)을 승강시키는 승강 구동기(164)를 포함할 수 있다.

정렬기구(160)들은 로딩 위치의 매거진(20)을 사이에 두고 X축 방향을 기준으로 상호 대칭되게 배치된다. 정렬기구(160)들은 정렬 포크(161)들이 상호 이격된 사이로 수평 왕복 구동기(163)와 승강 구동기(164)에 의해 배터리(10)를 끼워서 정렬할 수 있다.

디버터(150)는 로딩 픽커(130')에 의해 매거진(20)으로부터 수직 자세로 픽업된 배터리(10)를 전달받아 수평 자세로 전환해서 로딩 스테이지(120)에 적재한다. 디버터(150)는 진공흡착 모듈(151)과 회전 구동기(152)를 포함할 수 있다. 진공흡착 모듈(151)은 노즐들에 진공압이 가해지거나 해제됨에 따라 배터리(10)를 흡착 또는 탈착한다.

회전 구동기(152)는 진공흡착 모듈(151)을 X축을 중심으로 90도 회전시킴에 따라 세우거나 눕힌다. 따라서, 진공흡착 모듈(151)은 세워진 상태에서 로딩 픽커(130')로부터 배터리(10)를 전달받은 후, 90도 회전해서 눕혀짐에 따라 로딩 스테이지(120)에 배터리(10)를 적재할 수 있다.

디버터(150)는 로딩 스테이지(120)들 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 디버터(150)는 진공흡착 모듈(151)이 한 쌍으로 구비되어 로딩 스테이지(120)들에 각각 할당된 상태로 해당 회전 구동기(152)에 의해 90도 회전할 수 있다. 디버터(150)는 몸체가 수평 이동기구(153)에 의해 X축 방향을 따라 선형 이동할 수 있다. 수평 이동기구(153)는 공지의 다양한 리니어 구동기를 포함하여 구성될 수 있다.

도 4는 배터리 이송장치의 일 예에 대한 사시도이다. 도 5는 검사 스테이지의 일 예를 나타낸 사시도이다.

도 2와 함께 도 4 및 도 5를 참조하면, 배터리 이송장치(200)는 검사 스테이지(210)와, 시프트 픽커(220), 및 검사 스테이지 이송기구(230)를 포함할 수 있다.

검사 스테이지(210)는 배터리(10)를 적재한 상태로 검사 스테이지 이송 기구(230)에 의해 검사 경로를 따라 이송됨으로써, 배터리(10)의 외관 검사가 이루어질 수 있게 한다. 검사 스테이지(210)는 4개로 구비되어 2개씩 로딩 스테이지(120)에 할당될 수 있다.

검사 스테이지(210)는 상면에 클램프 모듈(211)이 구비될 수 있다. 클램프 모듈(211)은 검사 스테이지(210)의 상면에 적재된 배터리(10)를 정위치시킨 상태로 유지시킬 수 있다. 클램프 모듈(211)은 배터리(10)의 가장자리들에 근접 또는 이격되게 동작하는 클램퍼(211a)들과, 클램퍼(211a)들을 동작시키는 클램퍼 구동기(211b)를 포함할 수 있다. 클램프 모듈(211)은 배터리(10)의 사이즈 변화에 대응되게 클램퍼 구동기(211b)에 의해 클램퍼(211a)들의 간격을 조절함으로써 배터리(10)를 안정되게 고정할 수 있다.

시프트 픽커(220)는 로딩 스테이지(120)에 적재된 배터리(10)를 검사 스테이지(210)로 옮겨서 적재한다. 시프트 픽커(220)는 한 쌍으로 구비되어 검사 스테이지(210)들을 2개씩 담당할 수 있다. 시프트 픽커(220)는 진공흡착 모듈(221)과, 수평 왕복 구동기(222)를 포함할 수 있다. 진공흡착 모듈(221)은 노즐들에 진공압이 가해지거나 해제됨에 따라 배터리(10)를 흡착 또는 탈착한다. 수평 왕복 구동기(222)는 진공흡착 모듈(221)을 Y축 방향을 따라 로딩 스테이지(120)와 검사 스테이지(210) 간에 왕복시킬 수 있다. 수평 왕복 구동기(222)는 공지의 다양한 리니어 구동기로 이루어질 수 있다.

검사 스테이지 이송기구(230)는 검사 스테이지(210)를 이송시킨다. 검사 스테이지 이송기구(230)는 검사 스테이지(210)를 X축 방향으로 선형 이동시킬 수 있다. 검사 스테이지 이송기구(230)는 공지의 다양한 리니어 구동기로 이루어질 수 있다.

도 1과 함께 도 4를 참조하면, 배터리 상부 검사장치(300)는 배터리(10)의 상부 치수와 상부 인쇄 상태를 비전 검사하는 제1 상부 검사기(310)와, 배터리(10)의 좌우 가장자리 상부 및 폴딩 부위를 비전 검사하는 제2 상부 검사기(320)와, 배터리(10)의 전후 가장자리 상부와 전극 탭 상부를 비전 검사하는 제3 상부 검사기(330), 및 배터리(10)의 상부 표면을 비전 검사하는 제4 상부 검사기(340)를 포함할 수 있다.

제1 상부 검사기(310)는 조명기에 의해 검사 스테이지(210) 상의 배터리(10) 상부를 조명한 상태로 배터리(10)의 상부로부터 반사된 광을 카메라가 수신해서 영상을 획득하도록 구성될 수 있다. 제1 상부 검사기(310)에 의해 획득된 영상은 제어기로 제공될 수 있다. 제어기는 획득된 영상을 기준 영상과 비교하여 배터리(10)의 상부 치수와 상부 인쇄 상태 등에 대한 불량 여부를 판단할 수 있다.

도 6은 제2 상부 검사기의 일 예에 대한 구성도이다.

도 6을 참조하면, 제2 상부 검사기(320)는 조명기(321)와, 카메라(322)와, 제1 미러(323)와, 제2 미러(324), 및 프리즘(325)을 포함할 수 있다.

조명기(321)는 배터리(10)의 좌우 가장자리 상부 중 한쪽 가장자리 상부를 조명한다. 카메라(322)는 조명기(321)에 의해 조명된 배터리(10)의 한쪽 가장자리 상부로부터 반사되어 제1,2 경로(A, B)로 진행하는 광을 렌즈를 거쳐 수신해서 영상을 획득한다.

제1 미러(323)는 배터리(10)의 한쪽 가장자리 상부로부터 제1 경로(A)를 따라 반사되는 광을 받아서 반사시킨다. 제1 미러(323)는 배터리(10)의 한쪽 측면 부위로부터 수직면 기준으로 45도 경사져 반사되는 광을 받아서 프리즘(325)으로 반사시키도록 배치될 수 있다.

제2 미러(324)는 배터리(10)의 한쪽 가장자리 상부로부터 제2 경로(B)를 따라 반사되는 광을 받아서 반사시킨다. 제2 미러(324)는 배터리(10)의 폴딩 부위(12)로부터 수직면 기준으로 45도 경사져 반사되는 광을 받아서 프리즘(325)으로 반사시키도록 배치될 수 있다. 제2 미러(324)는 배터리(10)의 한쪽 측면 중앙을 사이에 두고 제1 미러(323)와 좌우 대칭을 이루게 배치될 수 있다.

프리즘(325)은 제1 미러(323)에 의해 반사된 광을 받아서 제1 반사면(325a)에 의해 제1 경로(A)를 따라 카메라(322)로 반사시키고, 제2 미러(324)에 의해 반사된 광을 받아서 제2 반사면(325b)에 의해 제2 경로(B)를 따라 카메라(322)로 반사시킨다. 프리즘(325)은 제1,2 미러(323, 324) 사이에서 카메라(322)의 촬영 부위와 대응되게 배치될 수 있다. 제1,2 반사면(325a, 325b)은 좌우 대칭을 이루고, 수직면에 대해 45도 경사질 수 있다.

제2 상부 검사기(320)는 검사기 프레임에 조명기(321)와 카메라(322)와 제1 미러(323)와 제2 미러(324) 및 프리즘(325)을 함께 지지한 상태로 배터리(10)의 한쪽 가장자리와 나란하게 이동하면서 배터리(10)의 한쪽 가장자리 상부를 스캐닝할 수 있다. 또한, 제2 상부 검사기(320)는 배터리(10)의 좌우 가장자리 상부를 왕복하면서 배터리(10)의 좌우 가장자리 상부에 대한 영상을 획득할 수 있다.

다른 예로, 제2 상부 검사기(320)는 한 쌍으로 구비되어 배터리(10)의 좌우 가장자리 상부에 대한 영상을 획득할 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 제2 상부 검사기(320)들은 배터리(10)의 폭 길이에 따라 간격이 조절되어 배터리(10)의 좌우 가장자리 상부에 대한 영상을 획득할 수 있다.

이러한 제2 상부 검사기(320)는 제1 경로(A)를 통해 배터리(10)의 한쪽 측면 부위(11)에 대한 영상을 카메라(322)로 획득함과 동시에, 제2 경로(B)를 통해 배터리(10)의 폴딩 부위(12)에 대한 영상을 카메라(322)로 획득한다. 제2 상부 검사기(320)에 의해 획득된 영상은 제어기로 제공될 수 있다. 제어기는 획득된 영상을 기준 영상과 비교하여 배터리(10)의 좌우 가장자리 상부에 대한 외관 불량 여부를 판단할 수 있다.

또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 조명기(321)는 배터리(10)의 폴딩 부위(12)와 그 이웃한 배터리(10)의 표면 부위(13)에 걸쳐 슬릿빔(321a)을 출사해서 조명할 수 있다. 카메라(322)는 조명된 배터리(10)의 폴딩 부위(12)와 표면 부위(13)에 대해 영상을 획득한다.

제어기는 획득된 영상을 기반으로, 배터리(10)의 폴딩 부위(12)와 표면 부위(13) 간에 상대 위치를 측정한다. 이때, 제어기는 카메라(322)에 의해 획득된 영상에서 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)을 나타내는 지점과 배터리(10)의 상면을 나타내는 지점을 검출한 후, 검출된 지점들을 기반으로 배터리(10)의 상면으로부터 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)까지 높이를 산출할 수 있다.

카메라(322)에 의해 획득된 영상은 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)과 배터리(10)의 상면에 해당되는 영역이 나머지 영역보다 상대적으로 밝게 나타난다. 획득 영상에서 가로축을 X축으로 정의하고, 세로축을 Y축으로 정의하면, 획득 영상의 XY 좌표계에서 X축은 슬릿빔(321a) 좌표를 나타내고, Y축이 배터리 높이 좌표를 나타낸다. 제어기는 획득 영상에서 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)과 배터리(10)의 상면에 대한 Y축 좌표값을 각각 구하고, Y축 좌표값들의 차이를 산출한다.

그에 따라, 제어기는 배터리(10)의 상면에 대한 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)의 높이를 산출할 수 있다. 여기서, 제어기는 획득 영상에서 배터리(10)의 상면 중 가장 낮은 지점의 Y축 좌표값을 기준으로 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)의 높이를 산출할 수 있다.

또한, 제어기는 카메라(322)에 의해 획득된 영상에서 배터리(10)의 측면을 나타내는 지점을 검출한 후, 검출된 지점들을 기반으로 배터리(10)의 측면으로부터 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)까지 수평 거리를 산출할 수 있다.

제어기는 획득 영상에서 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)과 배터리의 측면에 대한 X축 좌표값을 각각 구하고, X축 좌표값들의 차이를 산출한다. 그에 따라, 제어기는 배터리(10)의 측면에 대한 배터리의 폴딩 부위 정점(12a)의 수평 거리를 산출할 수 있다.

제어기는 획득 영상에서 배터리(10)의 표면을 나타내는 영역 중 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)과 가장 가까운 지점을 배터리(10)의 측면 에지로 인식하여 배터리(10)의 측면 에지의 X축 좌표값을 기준으로 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)의 수평 거리를 산출할 수 있다.

제어기는 양호한 외관을 갖는 배터리(10)의 폴딩 부위(12)에 대해 획득된 영상으로부터 구해진 배터리(10)의 폴딩 부위 정점(12a)의 높이와 수평 거리를 각각 기준 높이와 기준 수평 거리로 미리 설정해둔 상태에서, 배터리(10) 외관 검사시 산출된 높이와 수평 거리와 비교함으로써, 배터리(10)의 폴딩 부위(12)에 대한 외관 불량 여부를 판단할 수 있다.

도 9는 제3 상부 검사기의 일 예에 대한 구성도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제3 상부 검사기(330)는 조명기(331)와, 카메라(332)와, 제1 미러(333)와, 제2 미러(334), 및 프리즘(335)을 포함할 수 있다.

조명기(331)는 배터리(10)의 전후 가장자리 상부와 전극 탭 상부를 조명한다. 카메라(332)는 조명기(110)에 의해 조명된 배터리(10)의 전후 가장자리 상부와 전극 탭 상부로부터 반사되어 제1,2 경로(A, B)로 진행하는 광을 렌즈를 거쳐 수신해서 영상을 획득한다.

제1 미러(333)는 배터리(10)의 한쪽 가장자리 상부로부터 반사되는 광을 받아서 프리즘(335)으로 반사시키도록 배치된다. 제2 미러(334)는 배터리(10)의 다른쪽 가장자리 상부로부터 반사되는 광을 받아서 프리즘(335)으로 반사시키도록 배치된다.

제3 상부 검사기(330)는 제1 경로(A)를 통해 배터리(10)의 한쪽 가장자리 상부에 대한 영상을 카메라(332)로 획득함과 동시에, 제2 경로(B)를 통해 배터리(10)의 다른쪽 가장자리 상부에 대한 영상을 카메라(332)로 획득한다.

미러 이동기구(336)는 제1,2 미러(333, 334)의 간격을 조절하도록 제1,2 미러(333, 334)를 이동시킨다. 미러 이동기구(336)는 다양한 공지의 리니어 구동기를 포함하여 구성될 수 있다.

배터리(10)는 다양한 사이즈를 가지며, 그에 따라 전후 폭 길이가 다를 수 있다. 이 경우, 제1,2 미러(333, 334)는 미러 이동기구(336)에 의해 배터리(10)의 전후 폭 길이 변화에 대응되게 위치 가변되어 간격 조절될 수 있다. 따라서, 제1,2 미러(333, 334)는 배터리(10)의 전후 가장자리 상부로부터 반사되는 광을 받아서 프리즘(335)으로 반사시킬 수 있다. 프리즘(335)는 제2 상부 검사기(320)의 프리즘(325)과 동일하게 구성될 수 있다.

프리즘 이동기구(337)는 카메라(332)에 대한 프리즘(335)의 위치를 조절하도록 프리즘(335)을 이동시킨다. 프리즘 이동기구(337)는 프리즘(335)을 상하 방향으로 선형 이동시킬 수 있다. 프리즘 이동기구(337)는 다양한 공지의 리니어 구동기를 포함하여 구성될 수 있다.

프리즘(335)은 제1,2 미러(333, 334)의 위치 가변에 대응하여 프리즘 이동기구(337)에 의해 위치 조절됨으로써, 제1,2 미러(333, 334)에 의해 반사된 광을 받아서 카메라(332)로 반사시킬 수 있게 한다. 이와 같이, 제3 상부 검사기(330)는 배터리(10)의 전후 폭 길이가 달라지더라도, 그에 대응하여 배터리(10)의 전후 가장자리 상부 및 전극탭 상부에 대한 영상을 동시에 획득할 수 있다.

제3 상부 검사기(330)에 의해 획득된 영상은 제어기로 제공될 수 있다. 제어기는 획득된 영상을 기준 영상과 비교하여, 배터리(10)의 전후 가장자리 상부 및 전극탭 상부에 대한 외관 불량 여부를 판단할 수 있다.

도 10은 제4 상부 검사기의 일 예에 대한 구성도이다. 도 11은 수평 격자 패턴 및 수직 격자 패턴을 나타낸 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 제4 상부 검사기(340)는 모니터(341)와, 카메라(342)를 포함할 수 있다.

모니터(341)는 주기적인 수평 격자 패턴(341a) 및 수직 격자 패턴(341b)을 생성해서 배터리(10)의 상부 표면을 설정 입사각(θ1)으로 조사하도록 배치된다.

수평 격자 패턴(341a)은 상대적으로 밝은 띠와 상대적으로 어두운 띠가 수직 방향을 따라 교번해서 배열된 형태로 이루어질 수 있다. 수평 격자 패턴(341a)의 밝은 띠와 어두운 띠는 각각 일정 주기를 갖는다. 수직 격자 패턴(341b)은 상대적으로 밝은 띠와 상대적으로 어두운 띠가 수평 방향을 따라 교번해서 배열된 형태로 이루어질 수 있다. 수직 격자 패턴(341b)의 밝은 띠와 어두운 띠는 각각 일정 주기를 갖는다.

일반적으로, 배터리(10) 표면의 굴곡은 방향성이 없기 때문에, 수평 격자 패턴(341a)과 수직 격자 패턴(341b)이 함께 이용되면, 수평 격자 패턴(341a)과 수직 격자 패턴(341b) 중 적어도 어느 하나가 배터리(10) 표면의 굴곡 방향에 수직 방향으로 조사될 수 있으므로, 배터리(10) 표면의 굴곡 부위에 생긴 불량을 누락 없이 검출할 수 있다.

모니터(341)는 배터리(10)의 상부 표면에 대한 외관 검사시 수평 격자 패턴(341a) 및 수직 격자 패턴(341b)을 1주기 내에서 일정 각도만큼씩, 예컨대 90도씩 위상 이동시키도록 제어기에 의해 제어된다.

모니터(341)는 수평 격자 패턴(341a)과 수직 격자 패턴(341b) 순으로 조사하거나, 수직 격자 패턴(341b)과 수평 격자 패턴(341a) 순으로 조사하거나, 수평 격자 패턴(341a)과 수직 격자 패턴(341b)을 동시에 조사하도록 제어기에 의해 제어될 수 있다.

추가 양상으로, 모니터(341)는 불량 형상에 따라 수평 격자 패턴(341a)의 격자 피치 및/또는 수직 격자 패턴(341b)의 격자 피치를 가변시켜 조사하도록 제어기에 의해 제어될 수 있다.

카메라(342)는 배터리(10)의 상부 표면에 수평 격자 패턴(341a) 및 수직 격자 패턴(341b)이 조사된 상태에서 배터리(10)의 상부 표면으로부터 반사되는 이미지를 획득하도록 모니터(341)의 입사각(θ1)과 동일한 반사각(θ2)으로 배치된다. 카메라(341)는 배터리(10)의 상부 표면에 대한 정반사 각도를 유지함으로써, 충분한 광량을 확보하여 정확한 불량 검출이 이루어질 수 있게 한다.

수평 격자 패턴(341a) 및 수직 격자 패턴(341b)은 배터리(10)의 상부 표면에 조사되면 배터리(10)의 상부 표면 형상에 따라 영향을 받아 변형될 수 있다. 카메라(342)는 변형된 수평 격자 패턴 및 수직 격자 패턴에 대한 이미지를 획득함으로써, 배터리(10)의 상부 표면 형상을 역으로 구할 수 있게 한다.

제어기는 모니터(341)에 의해 수평 격자 패턴(341a) 및 수직 격자 패턴(341b)을 1주기 내에서 일정 각도만큼씩 위상 이동(phase shifting)시켜가면서 카메라(342)에 의해 이미지를 순차적으로 획득한 후, 획득된 이미지들을 기반으로 배터리(10)의 상부 표면에 대한 위상과 기울기를 산출함에 따라 배터리(10)의 상부 표면에 대한 불량 여부를 판별한다.

배터리(10)의 상부 표면에 외관 불량이 있는 경우, 제어기에 의해 산출되어 구현된 위상 이미지와 기울기 이미지에 외관 불량 영역이 나타나게 된다. 제어기는 위상 이미지와 기울기 이미지를 처리해서 배터리(10)의 상부 표면에 대한 불량 여부를 판별하게 된다.

예를 들어, 제어기는 위상 이미지와 기울기 이미지에 대해 레이블링(labeling) 기법을 이용하여 외관 불량 영역을 검출할 수 있다. 레이블링은 이미지의 모든 화소를 탐색하여 4-연결성(4-connected)이나 8-연결성(8-connected) 등으로 연결 관계를 이용함으로써, 번호를 매기는 방법으로 각 객체를 구분하는 방법이다.

제어기는 레이블링을 거친 위상 이미지 데이터 및 기울기 이미지 데이터를 기반으로 배경 영역과 외관 불량 영역을 구분하는 과정을 통해 외관 불량 영역을 검출할 수 있다. 제어기는 외관 불량 영역이 검출되면 배터리(10)의 상부 표면에 대한 불량이 존재하는 것으로 판단한다. 이때, 제어기는 AND 연산을 통해 위상 이미지 데이터와 기울기 이미지 데이터 모두로부터 외관 불량 영역이 검출되면 배터리(10)의 상부 표면에 대한 불량이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

제1,2,3,4 상부 검사기(310, 320, 330, 340)는 칼럼에 검사 스테이지(210)의 이송 방향과 직교하는 수평 방향으로 이동 가능하게 지지된 상태로 수평 이동기구에 의해 수평 이동하면서 검사 스테이지(210)들 상의 각 배터리(10)를 검사할 수 있다. 수평 이동기구는 공지의 다양한 리니어 구동기로 구성될 수 있다.

한편, 다시 도 1 및 도 4를 참조하면, 배터리 하부 검사장치(500)는 배터리(10)의 하부 치수와 하부 인쇄 상태를 비전 검사하는 제1 하부 검사기(510)와, 배터리(10)의 좌우 가장자리 하부를 비전 검사하는 제2 하부 검사기(520)와, 배터리(10)의 전후 가장자리 하부와 전극 탭 하부를 비전 검사하는 제3 하부 검사기(530), 및 배터리(10)의 하부 표면을 비전 검사하는 제4 하부 검사기(540)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 하부 검사기(510)는 제1 상부 검사기(310)와 동일하게 구성될 수 있다. 제2,3 하부 검사기(520, 530)는 제3 상부 검사기(330)와 각각 동일하게 구성될 수 있다. 제4 하부 검사기(540)는 제4 상부 검사기(340)와 동일하게 구성될 수 있다.

도 12는 제1 배터리 반전장치의 일 예에 대한 사시도이다. 도 13은 제1 배터리 반전장치의 하측을 도시한 사시도이다. 도 14는 제1 배터리 반전장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 제1 배터리 반전장치(400)는 승강 프레임(410)과, 로테이터(420)와, 트랜스퍼(430), 및 리프터(440)를 포함할 수 있다.

승강 프레임(410)은 로테이터(420)를 지지하는 제1 승강 프레임(411)과, 트랜스퍼(430)를 지지하는 제2 승강 프레임(412)을 포함할 수 있다. 로테이터(420)는 회전 프레임(421)과, 한 쌍의 회전용 그리퍼(422)들과, 간격조절 구동기(423), 및 회전 구동기(424)를 포함한다.

회전 프레임(421)은 승강 프레임(410)에 수평축을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 회전 프레임(421)의 중앙 개구는 배터리(10)를 통과시키는 크기를 가질 수 있다.

한 쌍의 회전용 그리퍼(422)들은 회전 프레임(421)에 상호 근접된 상태로부터 배터리(10)를 통과시키는 간격으로 이격되도록 지지되어 배터리(10)를 파지하거나 해지한다.

회전용 그리퍼(422)들은 회전 프레임(421)에 상호 근접된 상태로 하측에 반전 대기 중인 배터리(10)를 파지한 후, 회전 프레임(421)과 함께 수평축을 중심으로 180도 회전함에 따라 파지 상태의 배터리(10)를 상하 반전시킬 수 있게 한다.

그리고, 회전용 그리퍼(422)들은 상하 반전된 배터리(10)를 해지해서 트랜스퍼(430)로 전달한 후, 상호 이격되어 트랜스퍼(430)에 의해 배터리(10)를 통과시킬 수 있게 한다.

일 예로, 각각의 회전용 그리퍼(422)는 수평이동 블록(422a)과, 회전용 흡착노즐(422b)들을 포함할 수 있다. 수평이동 블록(422a)은 회전 프레임(421)에 리니어 가이드에 의해 수평으로 선형 이동 가능하게 지지된다.

회전용 흡착노즐(422b)들은 수평이동 블록(422a)에 장착되어 하단에 진공압이 가해지거나 해제됨에 따라 배터리(10)를 흡착 또는 탈착한다. 회전용 흡착노즐(422b)들은 복수 열로 수평이동 블록(422a)의 내,외측에 배치되어 배터리(10)를 안정되게 흡착해서 상하 반전시킬 수 있다.

간격조절 구동기(423)는 회전 프레임(421)에 장착되어 회전용 그리퍼(422)들을 상호 근접시키거나 이격시킨다. 간격조절 구동기(423)는 회전용 그리퍼(422)들의 수평이동 블록(422a)들에 각각 적어도 1개씩 배치되는 공압 실린더(423a)들을 포함할 수 있다.

공압 실린더(423a)들은 공압 작용에 의한 각 실린더 로드의 신축 동작에 따라 해당 수평이동 블록(422a)을 수평으로 선형 이동시킴으로써, 회전용 그리퍼(422)들을 상호 이격시키거나 근접시킬 수 있다.

간격조절 구동기(423)는 회전용 그리퍼(422)들의 간격을 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 물론, 간격조절 구동기(423)는 예시된 바에 한정되지 않고, 리니어 모터 등과 같이 다양한 리니어 구동기를 포함할 수도 있다.

회전 구동기(424)는 승강 프레임(410)에 장착되어 회전 프레임(421)을 수평축을 중심으로 회전시킴에 따라 회전용 그리퍼(422)들에 파지된 배터리(10)를 상하 반전시킨다. 회전 구동기(424)는 회전 모터와 회전 모터의 회전력을 회전 프레임(421)에 전달하는 동력 전달기를 포함하여 구성될 수 있고, 그 외에도 다양하게 구성될 수 있다.

트랜스퍼(430)는 로테이터(420)에 의해 상하 반전된 배터리(10)를 전달받아 원래 위치로 복귀시킨다. 트랜스퍼(430)는 승강용 그리퍼(431)와, 승강 구동기(432)를 포함한다.

승강용 그리퍼(431)는 승강 프레임(410)에 승강 가능하게 지지된 상태로 회전용 그리퍼(422)들로부터 상하 반전된 배터리(10)를 픽업해서 회전용 그리퍼(422)들의 이격 공간을 거쳐 배터리(10)를 픽다운한다.

배터리(10)가 회전용 그리퍼(422)들에 파지된 후 상하 반전되면, 승강용 그리퍼(431)는 대기 위치에서 하강 동작해서 배터리(10)를 파지한다. 이와 동시에, 회전용 그리퍼(422)들이 배터리(10)를 해지하면, 승강용 그리퍼(431)는 배터리(10)를 파지한 상태로 상승 동작한다.

이후, 회전용 그리퍼(422)들이 상호 이격되면, 승강용 그리퍼(431)는 배터리(10)를 파지한 상태로 회전용 그리퍼(422)들의 이격 공간을 거쳐 하강 동작한 후 배터리(10)를 해지해서 원래 위치로 복귀시킨다.

승강용 그리퍼(431)는 승강 블록(431a)과, 승강용 흡착노즐(431b)들을 포함할 수 있다. 승강 블록(431a)은 승강 프레임(410)에 승강 가능하게 지지된다. 승강 블록(431a)은 리니어 가이드의 안내를 받아 제2 승강 프레임(412)에 승강할 수 있다.

승강용 흡착노즐(431b)들은 승강 블록(431a)의 하측에 장착되어 하단에 진공압이 가해지거나 해제됨에 따라 배터리(10)를 흡착 또는 탈착한다. 승강용 그리퍼(431)는 배터리(10)의 유무를 감지하는 센서를 포함할 수 있다.

승강 구동기(432)는 승강 프레임(410)에 장착되어 승강용 그리퍼(431)를 승강시킨다. 승강 구동기(432)는 회전 모터와 회전 모터의 회전 운동을 선형 운동으로 변환해서 승강 블록에 전달하는 운동 변환기를 포함할 수 있다. 승강 구동기(432)는 승강 블록(431a)의 위치를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 물론, 승강 구동기(432)는 예시된 바에 한정되지 않고 다양하게 구성될 수도 있다.

리프터(440)는 승강 프레임(410)을 승강시킴에 따라 로테이터(420)와 트랜스퍼(430)를 함께 승강시킨다. 로테이터(420)는 리프터(440)에 의해 원점 위치로부터 하강 동작해서 반전 대기 중인 배터리(10)를 회전용 그리퍼(422)들에 의해 파지한 후 원점 위치로 복귀할 수 있으며, 이 과정에서 트랜스퍼(430)가 로테이터(420)와 함께 승강할 수 있다.

리프터(440)는 리프터 베이스(441)와, 회전 모터(442)와, 회전 모터(442)의 회전 운동을 선형 운동으로 변환해서 승강 프레임에 전달하는 운동 변환기를 포함할 수 있다. 리프터 베이스(441)는 리니어 가이드에 의해 승강 프레임(410)의 승강을 지지할 수 있다. 리프터(440)는 승강 프레임(410)의 높이를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 물론, 리프터(440)는 예시된 바에 한정되지 않고 다양하게 구성될 수도 있다.

반전 대기 중인 배터리(10)의 전극탭이 비정상적으로 구부러진 상태인 경우, 가압 기구(450)는 배터리(10)의 전극탭을 가압해서 정상적으로 펼 수 있게 한다. 가압 기구(450)는 상승된 상태로부터 하강함에 따라 배터리(10)의 전극탭을 가압하는 가압 블록(451)과, 가압 블록(451)을 승강시키는 가압 블록용 구동기(452)를 포함할 수 있다. 가압 블록용 구동기(452)는 리니어 모터 등과 같은 다양한 리니어 구동기를 포함할 수 있다.

제1 배터리 반전장치(400)는 리프트 베이스(441)가 칼럼에 검사 스테이지(210)의 이송 방향과 직교하는 수평 방향으로 이동 가능하게 지지된 상태로 수평 이동기구에 의해 수평 이동하면서 검사 스테이지(210)들 상의 각 배터리(10)를 픽업할 수 있다. 수평 이동기구는 공지의 다양한 리니어 구동기로 구성될 수 있다.

제1 배터리 반전장치(400)는 복수 개로 구비될 수 있다. 각각의 제1 배터리 반전장치(400)는 적어도 1개씩 검사 스테이지(210)들에 할당될 수 있다. 한편, 제2 배터리 반전장치(600)는 제1 배터리 반전장치(400)와 동일하게 구성될 수 있다.

도 15는 배터리 소팅장치의 일 예에 대한 사시도이다.

도 1과 함께 도 15를 참조하면, 배터리 소팅장치(800)는 양품 캐리어(810)와, 불량품 적재대(820)와, 재검사품 캐리어(830)와, 재투입 캐리어(840)와, 제1 소팅 픽커(850)와, 제2 소팅 픽커(860), 및 제3 소팅 픽커(870)를 포함할 수 있다.

양품 캐리어(810)는 양품으로 분류된 배터리(10)를 언로딩 스테이지(700)로부터 전달받아 배출한다. 언로딩 스테이지(700)는 검사 스테이지(210)로부터 제2 배터리 반전장치(600)에 의해 옮겨지는 검사 완료 상태의 배터리(10)를 적재한다. 언로딩 스테이지(700)는 한 쌍으로 구비되어 Y축 방향으로 배열될 수 있다. 언로딩 스테이지(700)는 클램프 모듈(701)에 의해 배터리(10)를 정위치시킨 상태로 유지시킬 수 있다. 클램프 모듈(701)은 로딩 스테이지(120)의 클램프 모듈(121)과 동일하게 구성될 수 있다.

언로딩 스테이지(700)는 리니어 구동기(710)에 의해 X축 방향을 따라 선형 왕복할 수 있다. 언로딩 스테이지(700)는 배터리(10)를 적재한 상태로 바코드 리더기(720, 도 1 참조)로 이동함으로써, 배터리(10)의 바코드가 바코드 리더기(720)에 의해 다시 읽혀지게 할 수 있다.

양품 캐리어(810)는 엘리베이터(811)와, 양품 컨베이어(812), 및 매개 픽커(813)를 포함할 수 있다. 엘리베이터(811)는 승강 스테이지(811a)를 승강시킨다. 엘리베이터(811)는 언로딩 스테이지(700)로부터 제1 소팅 픽커(850)에 의해 양품 배터리(10)를 대기 위치의 승강 스테이지(811a)로 전달받아 승강 스테이지(811a)를 목표 위치까지 상승시킨다. 따라서, 양품 배터리(10)는 승강 스테이지(811a)에 얹어져 목표 위치까지 상승함에 따라 양품 컨베이어(812) 근처로 이송될 수 있다.

승강 스테이지(811a)는 클램프 모듈에 의해 배터리(10)를 정위치시킨 상태로 유지시킬 수 있다. 클램프 모듈은 언로딩 스테이지(700)의 클램프 모듈(701)과 동일하게 구성될 수 있다.

양품 컨베이어(812)는 승강 스테이지(811a)의 목표 위치 근처에 배치된다. 양품 컨베이어(812)는 매개 픽커(813)에 의해 적재된 배터리(10)를 포장 영역으로 배출함으로써, 양품 배터리(10)가 자동 또는 수동으로 포장될 수 있게 한다. 양품 컨베이어(812)는 양품 배터리(10)들을 차례로 얹어서 X축 방향으로 이송할 수 있다.

매개 픽커(813)는 목표 위치로 상승한 승강 스테이지(811a)로부터 배터리(10)를 양품 컨베이어(812)로 옮겨서 적재한다. 매개 픽커(813)는 진공흡착 모듈(813a)과, 수평 왕복 구동기(813b)를 포함할 수 있다.

진공흡착 모듈(813a)은 노즐들에 진공압이 가해지거나 해제됨에 따라 배터리(10)를 흡착 또는 탈착한다. 수평 왕복 구동기(813b)는 진공흡착 모듈(813a)을 Y축 방향을 따라 승강 스테이지(811a)와 양품 컨베이어(812) 간에 왕복시킬 수 있다. 수평 왕복 구동기(813b)는 공지의 다양한 리니어 구동기로 이루어질 수 있다.

불량품 적재대(820)는 설정 불량유형의 불량품으로 분류된 배터리(10)를 언로딩 스테이지(700)로부터 전달받아 적재한다. 불량품 적재대(820)는 유형별로 불량품 배터리(10)를 적재하는 불량품용 매거진(821)들을 포함할 수 있다. 설정 불량유형은 배터리(10)의 치수 불량, 배터리(10)의 인쇄 상태 불량 등과 같은 정형 불량일 수 있다.

불량품 적재대(820)는 제2 소팅 픽커(860)에 의해 언로딩 스테이지(700)로부터 설정 불량유형의 불량품 배터리(10)를 전달받아 적재할 수 있다. 불량품용 매거진(821)들은 제2 소팅 픽커(860)에 의해 설정 불량유형의 불량품 배터리(10)를 유형별로 적재할 수 있다.

재검사품 캐리어(830)는 설정 불량유형 외의 재검사품으로 분류된 배터리(10)를 언로딩 스테이지(700)로부터 전달받아 배출한다. 재검사품 배터리(10)는 불량이 아님에도 실제 불량과 특징이 유사한 것으로 인식되어 불량으로 검출되거나, 육안으로는 구분되는 불량이 제대로 검출되지 못하는 것과 같은 비정형 불량을 갖는 배터리일 수 있다.

재검사품 캐리어(830)는 컨베이어로 구성될 수 있다. 재검사품 캐리어(830)는 제2 소팅 픽커(860)에 의해 언로딩 스테이지(700)로부터 재검사품 배터리(10)를 전달받아 재검사 영역으로 이송할 수 있다. 재검사품 캐리어(830)는 재검사품 배터리(10)들을 상면에 차례로 얹어서 Y축 방향으로 이송할 수 있다. 재검사품 배터리(10)는 작업자의 육안으로 재검사를 받을 수 있다.

다른 예로, 도시하고 있지 않지만, 재검사품 배터리(10)는 재검사 모듈에 의해 자동으로 재검사를 받을 수 있다. 재검사 모듈은 재검사품 배터리(10)의 촬영 영상을 이용하여 딥러닝 기술을 기반으로 재검사품 배터리(10)를 재검사할 수 있다.

딥러닝은 인간의 두뇌가 수많은 데이터 속에서 패턴을 발견한 뒤 사물을 구분하는 정보처리 방식을 모방해 컴퓨터가 사물을 분별하도록 기계를 학습시키는 기술이다. 딥러닝 기술은 사람이 모든 판단 기준을 정해주지 않아도 컴퓨터가 스스로 인지, 추론, 판단할 수 있게 하므로, 영상 분석을 통한 검사 등에 광범위하게 활용될 수 있다.

재검사 모듈은 딥러닝 알고리즘을 통해 불량의 특징 값을 다양한 변수의 조합을 통해 스스로 학습함으로써, 비정형 불량을 검출해낼 수 있다. 재검사 모듈은 기존 데이터를 활용하여 비정형 불량 유형을 학습할 수 있으며, 이 경우 학습 시간 등을 단축할 수 있다.

재투입 캐리어(840)는 재검사품 캐리어(830)에 의해 배출되는 과정에서 재검사를 거쳐 양품으로 다시 판정된 배터리(10)를 전달받아 양품 캐리어(810)로 투입한다. 재투입 캐리어(840)는 양품으로 다시 판정된 배터리(10)를 수동 또는 자동으로 전달받아 엘리베이터(811)의 승강 스테이지(811a) 근처로 이송시키는 컨베이어로 구성될 수 있다. 재투입 캐리어(840)는 양품 배터리(10)들을 상면에 차례로 얹어서 Y축 방향으로 이송할 수 있다.

제1 소팅 픽커(850)는 언로딩 스테이지(700)로부터 양품 캐리어(810)로 양품 배터리(10)를 전달한다. 제1 소팅 픽커(850)는 언로딩 스테이지(700)와 엘리베이터(811)를 왕복할 수 있다. 제1 소팅 픽커(850)는 언로딩 스테이지(700)로부터 양품 배터리(10)를 픽업해서 엘리베이터(811)의 승강 스테이지(811a)로 픽다운할 수 있다.

제1 소팅 픽커(850)는 진공흡착 모듈이 노즐들에 진공압이 가해지거나 해제됨에 따라 배터리(10)를 흡착 또는 탈착하고, XY 갠트리가 진공흡착 모듈을 언로딩 스테이지(700)와 승강 스테이지(811a) 간에 왕복시키도록 구성될 수 있다.

제2 소팅 픽커(860)는 언로딩 스테이지(700)로부터 불량품 배터리(10)를 불량품 적재대(820)로 전달하고, 재검사품 배터리(10)를 재검사품 캐리어(830)로 전달한다. 제2 소팅 픽커(860)는 언로딩 스테이지(700)와 불량품 적재대(820)를 왕복할 수 있다. 제2 소팅 픽커(860)는 언로딩 스테이지(700)로부터 불량품 배터리(10)를 픽업해서 불량품 적재대(820)로 픽다운할 수 있다.

제2 소팅 픽커(860)는 언로딩 스테이지(700)와 재검사품 캐리어(830)를 왕복할 수 있다. 제2 소팅 픽커(860)는 언로딩 스테이지(700)로부터 불량품 배터리(10)를 픽업해서 재검사품 캐리어(830)로 픽다운할 수 있다. 제2 소팅 픽커(860)는 2개로 구비되어 어느 하나가 언로딩 스테이지(700)로부터 불량품 배터리(10)를 불량품 적재대(820)로 전달하고, 다른 하나가 재검사품 배터리(10)를 재검사품 캐리어(830)로 전달할 수도 있다. 제2 소팅 픽커(860)는 시프트 픽커(220)와 동일하게 구성될 수 있다.

제3 소팅 픽커(870)는 재투입 캐리어(840)로부터 양품 배터리(10)를 양품 캐리어(810)로 전달한다. 제3 소팅 픽커(870)는 재투입 캐리어(840)와 엘리베이터(811)를 왕복할 수 있다. 제3 소팅 픽커(870)는 재투입 캐리어(840)로부터 양품 배터리(10)를 픽업해서 엘리베이터(811)의 승강 스테이지(811a)로 픽다운할 수 있다.

따라서, 양품으로 다시 판정된 배터리(10)는 재투입 캐리어(840)로부터 양품 컨베이어(812)를 거쳐 포장 영역으로 배출될 수 있다. 제3 소팅 픽커(870)는 제2 소팅 픽커(860)와 동일하게 구성될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100..배터리 로딩장치 110..매거진 이송기구
120..로딩 스테이지 130, 130'.. 로딩 픽커
140..바코드 리더기 150..디버터
200..배터리 이송장치 210..검사 스테이지
220..시프트 픽커 300..배터리 상부 검사장치
400..제1 배터리 반전장치 500..배터리 하부 검사장치
600..제2 배터리 반전장치 700..언로딩 스테이지
800..배터리 소팅장치 810..양품 캐리어
820..불량품 적재대 830..재검사품 캐리어
840..재투입 캐리어 850..제1 소팅 픽커
860..제2 소팅 픽커 870..제3 소팅 픽커

Claims

배터리들이 수납된 매거진을 공급받아 배출시키고, 로딩 위치로 이송된 매거진으로부터 배터리를 픽업해서 로딩 스테이지에 적재하는 배터리 로딩장치;
상기 로딩 스테이지에 적재된 배터리를 검사 스테이지로 옮겨서 적재한 후, 상기 검사 스테이지를 이송시킴에 따라 배터리를 이송시키는 배터리 이송장치;
상기 검사 스테이지에 적재되어 이송되는 배터리의 상부를 외관 검사하는 배터리 상부 검사장치;
상기 배터리 상부 검사장치를 거친 배터리를 상기 검사 스테이지로부터 픽업해서 상하 반전시킨 후 상기 검사 스테이지에 다시 적재하는 제1 배터리 반전장치;
상기 제1 배터리 반전장치에 의해 상하 반전된 상태로 상기 검사 스테이지에 적재되어 이송되는 배터리의 하부를 외관 검사하는 배터리 하부 검사장치;
상기 배터리 하부 검사장치를 거친 배터리를 상기 검사 스테이지로부터 픽업해서 상하 반전시킨 후 언로딩 스테이지에 적재하는 제2 배터리 반전장치; 및
상기 언로딩 스테이지에 적재된 배터리를 검사 결과에 따라 양품과 불량품으로 분류해서 배출하는 배터리 소팅장치;를 포함하며,
상기 제1,2 배터리 반전장치는 각각,
승강 프레임;
상기 승강 프레임에 수평축을 중심으로 회전 가능하게 지지되는 회전 프레임과, 상기 회전 프레임에 상호 근접된 상태로부터 배터리를 통과시키는 간격으로 이격되도록 지지되어 배터리를 파지하거나 해지하는 한 쌍의 회전용 그리퍼들과, 상기 회전 프레임에 장착되어 상기 회전용 그리퍼들을 상호 근접시키거나 이격시키는 간격조절 구동기, 및 상기 승강 프레임에 장착되어 상기 회전 프레임을 수평축을 중심으로 회전시킴에 따라 상기 회전용 그리퍼들에 파지된 배터리를 상하 반전시키는 회전 구동기를 구비하는 로테이터;
상기 승강 프레임에 승강 가능하게 지지된 상태로 상기 회전용 그리퍼들로부터 상하 반전된 배터리를 픽업해서 상기 회전용 그리퍼들의 이격 공간을 거쳐 배터리를 픽다운하는 승강용 그리퍼와, 상기 승강 프레임에 장착되어 상기 승강용 그리퍼를 승강시키는 승강 구동기를 구비하는 트랜스퍼; 및
상기 승강 프레임을 승강시킴에 따라 상기 로테이터와 트랜스퍼를 함께 승강시키는 리프터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 외관 검사 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배터리 상부 검사장치는,
배터리의 상부 치수와 상부 인쇄 상태를 비전 검사하는 제1 상부 검사기와,
배터리의 좌우 가장자리 상부 및 폴딩 부위를 비전 검사하는 제2 상부 검사기와,
배터리의 전후 가장자리 상부와 전극 탭 상부를 비전 검사하는 제3 상부 검사기, 및
배터리의 상부 표면을 비전 검사하는 제4 상부 검사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 외관 검사 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배터리 하부 검사장치는,
배터리의 하부 치수와 하부 인쇄 상태를 비전 검사하는 제1 하부 검사기와,
배터리의 좌우 가장자리 하부를 비전 검사하는 제2 하부 검사기와,
배터리의 전후 가장자리 하부와 전극 탭 하부를 비전 검사하는 제3 하부 검사기, 및
배터리의 하부 표면을 비전 검사하는 제4 하부 검사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 외관 검사 시스템.
제1항에 있어서,
상기 배터리 소팅장치는,
양품으로 분류된 배터리를 상기 언로딩 스테이지로부터 전달받아 배출하는 양품 캐리어와,
설정 불량유형의 불량품으로 분류된 배터리를 상기 언로딩 스테이지로부터 전달받아 적재하는 불량품 적재대와,
설정 불량유형 외의 재검사품으로 분류된 배터리를 상기 언로딩 스테이지로부터 전달받아 배출하는 재검사품 캐리어와,
상기 재검사품 캐리어에 의해 배출되는 과정에서 재검사를 거쳐 양품으로 다시 판정된 배터리를 전달받아 상기 양품 캐리어로 투입하는 재투입 캐리어와,
상기 언로딩 스테이지로부터 상기 양품 캐리어로 양품 배터리를 전달하는 제1 소팅 픽커와,
상기 언로딩 스테이지로부터 불량품 배터리를 상기 불량품 적재대로 전달하고 재검사품 배터리를 상기 재검사품 캐리어로 전달하는 제2 소팅 픽커, 및
상기 재투입 캐리어로부터 양품 배터리를 상기 양품 캐리어로 전달하는 제3 소팅 픽커를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 외관 검사 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 매거진은 배터리들을 각각 수직 자세로 수납하며;
상기 배터리 로딩장치는,
로딩 픽커에 의해 상기 매거진으로부터 수직 자세로 픽업된 배터리를 전달받아 수평 자세로 전환해서 상기 로딩 스테이지에 적재하는 디버터(diverter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 외관 검사 시스템.