리튬 전극 시트 검사, 좁은 공간과 분진 문제를 해결하는 INSNEX CIS 매크로 시스템 적용법

리튬 배터리의 절단 및 적층(Stacking) 공정에서 전극 결함을 얼마나 정확하고 안정적으로 잡아내느냐는 배터리 셀의 안전성과 수율을 결정짓는 핵심 요소입니다. 하지만 절단·적층 장비의 내부 공간은 너무나 좁고, 기존 검사 방식은 설치 공간이나 이미지 품질, 소프트웨어 알고리즘 측면에서 여러 가지 까다로운 문제에 부딪히고 있습니다.

머신비전 토탈 솔루션 파트너 바이렉스(VIREX)는 장비 소형화 고민과 이미지 불균일 문제를 뿌리부터 해결해 주는 인스넥스(INSNEX)의 차세대 CIS 카메라 검사 시스템 솔루션과 실제 전극 시트 검사 적용 전략을 알기 쉽게 정리해 드립니다.

1. 기존 리튬 전극 시트 검사 방식이 가진 3가지 현장 고충

실무 엔지니어와 비전 개발팀이 현장에서 기존 라인스캔(Line Scan) 카메라 조합으로 리튬 전극 시트를 검사할 때 겪는 고질적인 문제입니다.

① 설비 공간의 한계: 많은 공간을 차지하는 장비 부피

새로운 장비를 설계할 때 비전 검사 장치를 넣을 공간이 턱없이 부족합니다. 특히 기존 라인을 개조하려 해도 내부 공간이 워낙 협소해 셋업이 어렵고, 개조하느라 라인을 멈추는 시간(가동 중지 시간)이 길어집니다. 게다가 신형 장비와 기존 장비의 비전 시스템이 서로 달라 유지보수 비용도 늘어나게 됩니다.

② 이미지 품질 저하: 얼룩덜룩하고 흐려지는 가장자리 이미지

리튬 전극 시트 특유의 큰 물결 모양 가장자리(Wavy Edge)나 모서리 돌출부, 고르지 않은 전극 지지면 때문에 검사 시 이미지 밝기가 계속 변합니다. 특히 기존 라인스캔 렌즈는 외곽으로 갈수록 어두워지는 비네팅(Vignetting) 현상과 상이 휘어지는 왜곡 때문에 가장자리 이미지가 흐릿해져 검사 품질이 불안정해집니다.

③ 소프트웨어 오류: 분진(토너 가루) 때문에 발생하는       에지 오판

코팅 공정에서 발생하는 토너 분말 가루가 떨어지면 이미지 가장자리(에지) 인식에 심각한 방해를 줍니다. 리튬 전극 시트와 컨베이어 벨트의 색상(회색조)이 비슷한 상황에서, 에지에 붙은 분진 노이즈 때문에 기존 검사 도구들은 불량이 아닌데 불량으로 깎아버리는 오판(과잉 검출)을 빈번하게 일으킵니다.

2. 리튬 전극 시트 검사를 혁신하는 INSNEX CIS 카메라 솔루션의 6가지 기술 장점

인스넥스(INSNEX)의 CIS 카메라 솔루션은 카메라와 렌즈, 고균일 조명을 단 하나의 모듈로 합친 일체형 구조와 전용 알고리즘을 통해 이 문제를 정면으로 돌파합니다.

■ 단 15mm의 작동 거리로 설치 공간 80% 절감하는 INSNEX CIS 카메라

기존 라인스캔 솔루션은 빛이 지나가는 거리(광로)를 확보하기 위해 최소 400mm 이상의 작동 거리(WD)와 700mm 이상의 하우징 공간이 필요했고, 자재를 잡아주기 위한 롤러도 5~10개나 달아야 했습니다. 반면, INSNEX CIS 카메라 솔루션은 카메라와 자재 사이의 거리가 단 15mm에 불과하며, 위아래(Z축) 총 설치 공간도 130mm면 충분합니다. 공간을 80% 이상 줄일 수 있어 장비 소형화에 딱 맞습니다.

■ 기계 구조를 단순화하는 INSNEX CIS 카메라의 일체형 설계

하드웨어 구성을 일체형으로 표준화하여 기계 구조를 아주 단순하게 만들었습니다. 장비 제조사와 기계 설계를 조율하고 확인하는 시간과 비용을 절반 이상(50%) 줄일 수 있으며, 신규 장비는 물론 기존 장비를 개조할 때도 유지보수가 매우 편리합니다.

■ 어두운 곳 없이 전 영역이 선명한 INSNEX CIS의 1:1 이미징

축소해서 찍는 일반 렌즈 방식이 아니라, 왜곡이 없는 1:1 배율 이미징 원리를 사용합니다. 화면 중심부와 가장자리의 밝기가 완벽하게 똑같아서 어두워지는 현상이 없고, 전체 시야에 걸쳐 칼날 같은 선명함을 유지합니다. 리튬 전극 시트가 살짝 우글쭈글하거나 가장자리가 휘어져도 왜곡 없이 깨끗한 이미지를 얻을 수 있습니다.

■ 가루 노이즈를 스스로 걸러내는 INSNEX CIS의 ‘LineMax’ 알고리즘

분말 입자 때문에 에지를 잘못 잡던 기존 방식의 높은 오류율을 해결하기 위해, 수잉비전(INSNEX)은 지능형 에지 검출 도구인 라맥스(LineMax)를 개발했습니다. 모서리 점들 사이의 거리와 각도를 계산해 선분 맞춤 과정에서 분진 노이즈를 스스로 제거합니다. 이를 통해 리튬 전극 시트 가장자리를 잘못 잡거나 과하게 검출하는 오류를 95% 이상 줄였습니다.

■ 현장에서 작업자가 직접 학습시키는 INSNEX CIS의 쉬운 AI 딥러닝

자체 개발한 딥러닝 소프트웨어를 탑재해 AI 반복 학습과 추론을 효율적으로 수행합니다. 이미 수만 장의 불량(NG) 이미지로 이루어진 데이터베이스를 갖추고 있으며, 주석을 달고 학습시키는 프로그램이 매우 직관적입니다. 현장 작업자가 제조사 도움 없이도 새로운 불량 유형을 스스로 학습시킬 수 있어 사용 장벽이 낮습니다.

■ 결함 위치와 이미지를 한눈에 보는 INSNEX CIS 데이터 브라우저

검사 결과를 빠르게 찾아볼 수 있도록 불량 이미지, 정밀 데이터, 실제 위치 정보를 하나로 연동해 보여줍니다. 품질 분석원이 테스트 결과를 확인하고 통계를 내기가 매우 쉽고 편리합니다.

3. 리튬 전극 시트 검사 성능 비교: 기존 라인스캔 vs INSNEX CIS 카메라 솔루션

4. 실제 리튬 전극 시트 검사 현장 도입 성공 사례와 실질적 효과

실제 글로벌 선도 리튬 배터리 대기업의 슬라이싱 및 적층 공정에 INSNEX(인스넥스) CIS 카메라 검사 시스템을 도입한 결과, 설비 단순화와 품질 관리 측면에서 눈에 띄는 성과를 거두었습니다.

• 기구 설계 비용 50% 절감: 하드웨어가 일체형으로 표준화되어 설계 조율 시간이 절반으로 줄었습니다.

• 오판 없는 품질 방어선 구축: 전극 가루나 시트의 휨에 영향을 받지 않는 깨끗한 원본 이미지를 확보해 검사 정확도를 확보했습니다.

💬 배터리 제조사 슬라이싱·적층 공정 책임자 한마디

“장비 내부 공간이 이미 포화 상태라 기존 카메라 방식으로는 도저히 설치할 자리가 안 나왔습니다. INSNEX CIS 카메라는 크기가 정말 컴팩트해서 대대적인 장비 개조 없이도 바로 적용할 수 있었습니다. 특히 먼지 가루 때문에 머리 아팠던 가장자리 오판율이 확실하게 줄었고, 새로운 불량이 발견되어도 매번 제조사에 연락할 필요 없이 현장에서 자체 프로그램으로 AI 학습을 시킬 수 있어 운영이 정말 편해졌습니다.”

리튬 전극 시트 검사의 표준을 바꾸는 INSNEX CIS 카메라 솔루션

인스넥스(INSNEX)는 리튬 배터리, 패널, 반도체, 태양광 등 고정밀 검사가 필요한 산업 분야에서 “결함을 가장 명확하게 보여주는” 이미징 제품과 인스웍스(InsWorks) 알고리즘 플랫폼을 제공하고 있습니다.

좁은 장비 공간 때문에 비전 시스템 탑재를 망설이고 계셨거나, 전극 가루 간섭으로 인한 에지 알고리즘의 오판 때문에 스트레스를 받고 계셨다면 하드웨어와 AI 소프트웨어가 하나로 합쳐진 매크로 시스템이 명확한 답입니다. 바이렉스(VIREX)의 전문 엔지니어 팀과 함께 귀사 설비에 꼭 맞는 최적의 턴키 솔루션을 검토해 보시기 바랍니다.

• 출처: INSNEX 홈페이지 본문글 보러가기

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