[논문]전기자동차 파우치 배터리 치수검사 시스템

이형석; 김재희

doi:10.9717/kmms.2021.24.9.1203

전기자동차 파우치 배터리 치수검사 시스템
Electric vehicle Pouch battery dimension inspection system 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.24 no.9, 2021년, pp.1203 - 1210

이형석 (Global Engineering Solutions Co., Ltd., Vision Team) , 김재희 (Global Engineering Solutions Co., Ltd., Vision Team)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we developed the inspection system of electric vehicle pouch battery using image processing. Line scan cameras are used for acquiring the all parts of the pouch battery, and several steps of image processing for extracting significant dimensions(User Required Position) of the battery. In image processing, edge lines, node points, dimension lines, etc. were extracted using Preprocessor, Square Edge Detection, and Size Detection algorithms. This is used to measure the dimensions of the location requested by the user on the pouch battery. For verification of the inspection system, the dimensions of three pouch batteries produced in the same process were measured, and the mean and standard deviation were obtained to confirm the precision.

주제어

표/그림 (20)

그림 Fig. 1. Shape of electric vehicle pouch battery [1]. (a) one-way pouch battery and (b) two-way pouch battery.
그림 Fig. 2. External trigger of dimension inspection system.
그림 Fig. 3. Camera and optical structure of dimensional in-spection system.
그림 Fig. 4. Flowchart of dimensional inspection system.
그림 Fig. 5. Image acquired with pouch batteries.
그림 Fig. 6. Preprocessed image.
그림 Fig. 7. ROI Area.
그림 Fig. 8. Existing edge detection results.
그림 Fig. 9. Square edge detection execution.
그림 Fig. 10. Edge line detection.
그림 Fig. 11. Edge line detection result.
그림 Fig. 12. Node detection result.
그림 Fig. 13. Dimensional baselines result.
그림 Fig. 14. Measure distance.
그림 Fig. 15. Dimension detection result.
표 Table 1. Edge line detection processing time (sec).
그림 Fig. 16. Edge line detection result.
그림 Fig. 17. Pouch battery for experimentation. (a) Battery1, (b) Battery2, (c) Battery3, (d) Battery4, and (e) Battery5.
표 Table 2. The Average and standard deviation of experimental data (Unit[mm]).
표 Table 3. Dimension Inspection System Processing Time (sec).

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

그래서 본 논문에서는 전기자동차 배터리 중 양방향 배터리에 파우치를 씌운 완제품 전체영역에 대한 치수검사 시스템을 구성한다. 치수검사 시스템은 라인 스캔 카메라(Line Scan Camera)를 이용하여 생산공정에서 정지 없이 파우치 치수검사를 진행하고 생산량을 증가할 수 있도록 구성하였다.

제안 방법

획득한 영상은 전처리를 이용하여 이진영상을 추출하였다. 그리고 본 논문에서 제안한 사각형 에지 검출 알고리즘을 사용하여 에지 라인검출을 하고, 이를 이용하여 교점(Node)들을 검출하고 치수 기준선들을 생성하여 사용자 요구 위치(User Request Location)의 치수를 측정하였다.
본 논문에서 연구한 전기자동차 파우치 배터리 치수검사 시스템은 기존 시스템들보다 생산량과 정밀도를 높이기 위하여 라인 스캔 카메라를 사용하여, 영상을 획득하였다. 획득한 영상은 전처리를 이용하여 이진영상을 추출하였다.
본 장에서는 본 논문에서 제안한 사각형 에지 검출 알고리즘과 기존 에지 검출 알고리즘을 결과를 비교하고, 파우치 배터리 치수검사 시스템은 실제 현장에서 사용되는 시스템이므로 사용자 요구 처리 속도와 요구 정밀도를 측정하는 실험을 진행하였다.
2장에서 본 논문의 파우치 배터리 치수검사 시스템 구성에 대하여 정의한 다음, 3장에서 제안하는 파우치 배터리 치수검사시스템 프로세스를 설명한다. 여기에서는 제안한 알고리즘의 전체적인 개요와 전처리(Pre-Processor), 사각형 에지 검출(Square Edge Detection) 그리고 치수 검출(Size Detection) 알고리즘 순서로 서술한다. 그리고 4장에서는 제안한 알고리즘으로 실험한 결과를 분석하여 성능을 평가하고, 5장에서 결론을 맺는다.
그래서 본 논문에서는 전기자동차 배터리 중 양방향 배터리에 파우치를 씌운 완제품 전체영역에 대한 치수검사 시스템을 구성한다. 치수검사 시스템은 라인 스캔 카메라(Line Scan Camera)를 이용하여 생산공정에서 정지 없이 파우치 치수검사를 진행하고 생산량을 증가할 수 있도록 구성하였다.
본 논문에서 연구한 전기자동차 파우치 배터리 치수검사 시스템은 기존 시스템들보다 생산량과 정밀도를 높이기 위하여 라인 스캔 카메라를 사용하여, 영상을 획득하였다. 획득한 영상은 전처리를 이용하여 이진영상을 추출하였다. 그리고 본 논문에서 제안한 사각형 에지 검출 알고리즘을 사용하여 에지 라인검출을 하고, 이를 이용하여 교점(Node)들을 검출하고 치수 기준선들을 생성하여 사용자 요구 위치(User Request Location)의 치수를 측정하였다.

대상 데이터

따라서 본 연구에서는 검사시스템의 정밀도와 처리 시간을 측정하기 위해 Fig. 17과 같이 같은 종류의 파우치 배터리 5개를 측정하였다.
파우치 배터리 치수검사 장비는 시간 절감을 위하여 컨베이어를 통해 정지 없이 이동하면서 검사를 진행하므로, Fig. 2와 같이 Grab Trigger와 Stop Trigger를 지나가는 순간을 감지하여 라인 스캔 카메라에 신호를 보내 영상 데이터를 획득한다. 획득한 영상 데이터는 Fig.

데이터처리

8. 기존 에지 검출 알고리즘에 허프변환의 Threshold를 자동으로 찾는 알고리즘을 적용하여 처리하였고, 같은 ROI 영역 영상들을 이용하여 사각형 에지 검출 알고리즘을 실행시켜 Fig. 16과 같은 검출된 에지 라인을 검출을 진행하였다.

성능/효과

그리고 배터리1의 최대표준편차는 0.009 mm, 배터리2의 최대표준편차는 0.009 mm, 배터리3의 최대표준편차는 0.011 mm, 배터리4의 최대표준편차는 0.0099 mm, 배터리5의 최대표준편차는 0.011 mm로 장비의 정밀도 11 μm 이내의 값으로 가짐을 알 수 있었고, 치수검사 시스템에 대한 사용자의 요구 정밀도는 100 μm 이내이므로 개발한 시스템의 정밀도가 우수함을 확인할 수 있었다.
기존 에지 검출 알고리즘 결과와 제안한 사각형 에지 검출 알고리즘 결과를 확인해 보면, ⓐ∼ⓓ ROI 영역 영상의 결과는 같으나 ⓔ ROI 영역 영상 결과를 확인해 보면, 기존 에지 검출 알고리즘 결과에서는 실제 에지와 차이를 가지는 에지 라인(붉은색 선) 결과 확인할 수 있었고, 제안한 사각형 에지 검출 알고리즘은 샘플링된 점들을 최소 자승법(Least square Method)을 사용하여 라인을 검출하므로 실제 에지와 근사화된 에지 라인(녹색 선) 결과를 확인할 수 있다.
또한, 치수의 정밀도를 확인하기 위하여 같은 종류의 파우치 배터리 5개를 측정하고 이를 토대로 정밀도와 처리시간이 사용자 요구에 보장됨을 확인할 수 있었다.
에지 라인 검출 처리시간을 확인해 보면 기존 에지 검출 알고리즘 평균 처리시간은 최소 0.1902(초) 에서 최대 0.1928(초)이며, 사각형 에지 검출 알고리즘 평균 처리시간은 최소 0.1498(초)에서 최대 0.1511 (초)이므로 본 논문에서 제안한 사각형 에지 검출 알고리즘 처리시간에서도 우수함을 확인할 수 있었다.

참고문헌 (8)

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상세보기
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원문보기 상세보기
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