INSNEX(인스넥스) 한국 공식 대리점 바이렉스의 2차전지 슬리팅 멀티레인 검사 가이드

초고속 롤투롤(Roll-to-Roll) 기반의 리튬 전극 슬리팅(Slitting) 공정은 설비 특성상 원단이 고속으로 당겨지면서 미세하게 덜덜 떨리거나 한쪽으로 확 밀려버리는 원단 쏠림 현상을 제어하는 것이 곧 배터리 수율의 성패를 가릅니다.

최근 배터리 셀 품질 기준이 마이크론 단위로 타이트해지면서, 장비 엔지니어들은 단순히 표면 불량만 보는 비전 검사를 넘어 원단 진입단의 중심을 잡는 CPC(Center Position Control) 제어 및 분할 레인의 엣지를 추적하는 EPC(Edge Position Control) 연동, 그리고 모델별 슬리팅 폭 치수 검사까지 이 모든 위치 제어 시스템을 좁은 기구부 안에서 동시에 구현해야 하는 숙제를 안게 되었는데요.

특히 대형 원단을 여러 레인(Multi-Lane)으로 쪼개는 슬리팅 공정 특성상, 분할된 원단마다 각자 따로 노는 쏠림량과 폭 치수를 개별 추적해야 합니다.

오늘 머신비전 토탈 솔루션 제공 업체 바이렉스(VIREX)에서는 칼날과 가이드 롤러 틈새의 극단적인 공간 제약을 돌파하고, 고객사 설비의 컷팅 레인 수에 맞춰 유연하게 하드웨어 가변 확장이 가능한 인스넥스(INSNEX) 매크로 CIS 카메라의 ‘멀티레인 맞춤형 위치 제어 설계 솔루션’을 소개하겠습니다.

1. 전극 슬리팅 라인 설계 시 엔지니어들이 겪는 3가지 현실적인 문제

글로벌 배터리 제조사의 차세대 고속 슬리팅 설비 고도화 프로젝트에서 기존 위치 제어 및 비전 시스템(Area 카메라나 일반 라인스캔) 조합은 다음과 같은 물리적 설계 장벽에 부딪히게 됩니다.

• 실시간 EPC / CPC 제어 연동의 반응 속도 한계: 전극 원단이 고속 주행할 때 자재의 센터 라인이나 에지 라인이 순간적으로 틀어지는 오프셋(Offset) 편차를 실시간으로 센싱하여 구동축 가이드에 즉각 피드백을 던져주어야 합니다. 하지만 기존 검사계는 데이터 처리 속도가 느려 속도와 장력 변화에 대응하는 정확한 위치 제어 연동이 까다로웠습니다.

• 분할 레인 수 증가에 따른 비전 하우징 포화: 광폭의 마스터 롤이 칼날을 지나 여러 레인으로 쪼개지는 순간, 레인마다 개별 EPC 에지 추적 센서와 폭 측정 장치가 필요합니다. 쪼개진 레인이 늘어날수록 센서 부피가 감당할 수 없을 정도로 커져, 슬리팅기 내부 협소한 틈새에 레이아웃을 짜 넣는 것은 기구 설계상 자리가 나오지 않습니다.

• 다품종 모델 변경 시의 폭 측정 세팅 공수: 배터리 모델이나 전극 규격(슬리팅 폭)이 바뀔 때마다 작업자가 카메라 광학 축이나 조명 거리를 레인별로 일일이 손으로 수동 세팅해야 한다면, 다운타임(가동 중단)이 길어져 생산 효율이 뚝 떨어집니다.

2. 멀티레인 확장에 최적화된 INSNEX 매크로 CIS 솔루션의 3가지 핵심 장점

인스넥스는 왜곡 없는 1:1 리얼 텔레센트릭 광학 구조와 지능형 시분할 조명 제어를 하나로 묶어, 설비의 나이프 툴(칼날) 세팅에 따라 카메라 노드 수를 자유롭게 증설·조합할 수 있는 맞춤형 위치 제어 확장 아키텍처를 제공합니다.

[그림 1. 슬리팅 머신에 CIS 카메라를 설치한 개략도]

• 단일 스테이션 내 3가지 기능 통합 (EPC/CPC 트래킹 + 폭 치수 검사 + 표면 불량)

  • LineX 매크로 CIS는 내장형 고휘도 확산 라인 광원과 지능형 동기화 제어 보드를 90mm 초박형 바디 안에 완전 일체화했습니다. 분할 주행하는 개별 전극 레인의 ‘원단 쏠림 및 편차 계산(EPC/CPC 연동 데이터)’, ‘실시간 슬리팅 폭 측정’, ‘표면 결함 감지’를 단 하나의 모듈에서 동시에 수행하므로, 검사용 기구 레이아웃 공간을 기존 대비 70% 이상 아끼며 공간 마진을 극대화합니다.

• 1:1 원통형 텔레센트릭 광학계를 통한 외곽 왜곡 제로화

  • 기존 일반 렌즈 방식은 시야각(FOV) 외곽 주변부로 갈수록 이미지가 휘어지는 배럴 왜곡과 어두워지는 현상이 발생하여 멀티레인 끝단에 위치한 자재의 에지 위치 제어(EPC) 데이터가 흔들렸습니다. 반면 INSNEX CIS는 물리적 왜곡률이 제로(0)에 수렴하는 리얼 1:1 접촉식 이미징 원리를 사용하여 화면 전체 영역에서 칼날 같은 경계면(Edge) 데이터를 확보, 고정밀 폭 측정와 정렬 제어의 마이크론 단위 오차를 방어합니다.

• 2.5D 광도 입체 알고리즘 기반의 이종(異種) 재질 단차 분류

  • 전극 슬리팅 시에는 기재부(필름 영역), 코팅 홈(Groove), 세라믹 코팅부(절연층)처럼 표면 반사율과 광학 특성이 완전히 다른 이종 자재들이 복합적으로 지나갑니다. INSNEX CIS의 시분할 스트로보(Time-division) 제어 기술은 단 한 번의 스캔 패스 안에서 각 재질에 최적화된 독립 조명 음영을 연속 획득합니다. 이를 2.5D 렌더링(Photometric Stereo) 알고리즘으로 합성하여 미세한 찍힘이나 돌기 같은 표면 단차 불량과 단순 먼지 이물을 명확하게 분류해 냅니다.

    

    [그림 2. 슬리팅 머신에 CIS 카메라 멀티 배치한 개략도]

3. 하이엔드 라인 최적화 비교: 기존 검사계 vs INSNEX CIS 카메라 가변형 멀티 셋업

4. 글로벌 배터리 제조 라인 도입 성공 사례: 설비 스펙별 맞춤형 하드웨어 통합

실제 소비자 가전 및 EV 배터리 마켓 셰어를 확보한 세계적인 리튬이온 배터리 대기업의 고속 슬리팅 설비 고도화 프로젝트에 인스넥스(INSNEX) 매크로 CIS 카메라 시스템이 도입되었습니다.

본 설비는 광폭의 마스터 전극 원단을 다중 나이프로 6개 레인으로 동시 분할하는 하이엔드 라인이었습니다. 원단이 잘리기 전 원단 자체의 중심축을 잡는 진입단 메인 CPC 트래킹용 1세트, 그리고 원단이 쪼개진 후 개별 구동되는 레인마다 독립적인 가장자리 위치를 추적하는 분할 배출단 개별 EPC 감시용 6세트를 조합하여 총 7세트의 멀티 CIS 동시 제어 시스템을 구축했습니다. 그 결과 설비 개조 없이 인라인 정밀 전수 위치 제어 및 검사 라인을 완성했습니다.[그림 3-4. 슬리팅 기계에 장착된 CIS 매크로 카메라를 이용한 결함 이미지 촬영 예시]

• 설비 규격별 1:1 유연한 확장성: 고객사 장비의 컷팅 분할 레인 수(예: 4레인, 6레인, 8레인 등)에 맞춰 필요한 모듈 단위로 스케일아웃(확장)이 가능해 과스펙 투자를 방지합니다.

• 전극 표면 불량 탐지율 100%: 세라믹 코팅부의 미세 탈락과 코팅 에지 찢김, 크랙을 완벽 검출하여 조립 공정으로의 불량 유출을 차단했습니다.

• 유지보수 및 디버깅 마진 확보: 롤러와 나이프 툴로 포화된 배출구 틈새 사이에 모듈형 바디를 슬림하게 고정함으로써 비전 셋업 시간을 획기적으로 단축시켰습니다.

💬 현장 설비 구현 엔지니어(Vision Specialist) 실무 Review

“기존 슬리팅 머신 개조 프로젝트 당시 내부 기구 공간이 아예 없어서 정밀 치수 측정과 CPC/EPC 가이드 제어를 동시에 올리는 하우징 레이아웃은 포기하는 분위기였습니다. 하지만 인스넥스(INSNEX) 매크로 CIS는 광원과 렌즈가 슬림한 하나의 스틱 형태로 마감되어 기구 간섭 우려를 완벽하게 지워줬습니다. 하나의 원본 스캔 이미지 데이터로 위치 제어용 정렬 보정, 슬리팅 폭 치수 검사, 이종 재질 표면 불량 검출까지 턴키로 처리할 수 있어 비전 설계 마진이 대폭 향상되었습니다.”

설계 마진을 극대화하는 멀티레인 대응 올인원 머신비전

인스넥스(INSNEX)는 2D, 3D, AI 소프트웨어 알고리즘 엔진을 유기적으로 통합한 인스웍스(InsWorks) 플랫폼을 통해, 라인 특성에 맞춰 하드웨어를 유연하게 매칭해야 하는 제조 현장의 비전 검사 및 정렬 제어 장벽을 허물고 있습니다.

고속 슬리팅 설비 내부의 극단적인 기구 공간 부족 때문에 실시간 EPC/CPC 쏠림 제어와 다품종 폭 치수 검사 시스템 연동을 미뤄두셨거나, 우리 장비의 컷팅 레인 수에 딱 맞는 비전 검사 최적화가 고민이셨다면 올인원 확장 스펙과 2.5D 단차 렌더링 기술이 집약된 CIS 매크로 카메라 시스템이 확실한 돌파구입니다.

바이렉스(VIREX)의 하이엔드 머신비전 전문 엔지니어링 팀과 함께 귀사 전극 슬리팅 설비 환경에 완벽히 매칭되는 위치 데이터 신뢰성과 공간 최적화를 직접 검증해 보십시오.

• 제품 문의 및 기술 상담: 바이렉스 공식 홈페이지 문의 게시판 또는 고객센터

• 출처: INSNEX 공식 홈페이지 바로가기

본 기술 자료는 인스넥스(INSNEX)의 공식 산업 사례 연구(Case Study) 데이터를 기반으로 바이렉스 기술마케팅팀에서 작성하였습니다.