(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得する工程と、
取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する工程と、
変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する工程と、
抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する工程と、
生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間におけるピクセル数の合計を算出する工程と、
算出されたピクセル数の合計が予め設定されているしきい値以上か否かを判定する工程と、
を含むことを特徴とするヒータの発熱検査方法。
【請求項２】
所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得する工程と、
取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する工程と、
変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する工程と、
抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する工程と、
生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間における傾きを算出する工程と、
算出された傾きが予め設定されているしきい値以下か否かを判定する工程と、
を含むことを特徴とするヒータの発熱検査方法。
【請求項３】
ヒータの所定の検査項目を自動的に検査するヒータ自動検査機において、
所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得するカメラ部と、
取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する画像変換手段と、
変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する抽出手段と、
抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する生成手段と、
生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間におけるピクセル数の合計を算出する算出手段と、
算出されたピクセル数の合計が予め設定されているしきい値以上か否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするヒータ自動検査機。
【請求項４】
ヒータの所定の検査項目を自動的に検査するヒータ自動検査機において、
所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得するカメラ部と、
取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する画像変換手段と、
変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する抽出手段と、
抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する生成手段と、
生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間における傾きを算出する算出手段と、
算出された傾きが予め設定されているしきい値以上か否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするヒータ自動検査機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータの発熱検査方法及びヒータ自動検査機に関し、特に、検査精度を向上させることができるヒータの発熱検査方法及びヒータ自動検査機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックヒータなどのヒータの形成時、発熱パターン（印刷パターン）の一部に欠け・切れ等の欠損や異常に細くなっている部分が存在すると、部分的に抵抗が高くなり、通電すると局所的な発熱を起こす。このような局所的な発熱が発生するとヒータの寿命が著しく悪化する。このため、ヒータの完成後に発熱検査を行なっており、ヒータを白熱させ、作業者による目視にて確認していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
作業者の目視による感応検査では、ヒータを精密に検査するのに限界がある。また、作業者の検査では、ヒータの発熱時間にばらつきが生じやすく、画一化した基準で検査するのにも限界がある。さらに、白熱したヒータから発せられる光の中には有害なものが含まれている場合があり、作業者の目の健康上好ましくない。また、発熱検査の自動化の要請もある。
【０００４】
本発明の第１の目的は、検査精度の向上を図ることができるヒータの発熱検査方法及びヒータ自動検査機を提供することである。
【０００５】
本発明の第２の目的は、画一化した基準で検査できるヒータの発熱検査方法及びヒータ自動検査機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ヒータの表面温度分布に係るデータを温度−度数に関するヒストグラムにした場合、異常発熱するヒータには高温領域において低い度数でブロードに（なだらかに）なることがわかった。このような特性を利用して、以下のようなヒータの発熱検査方法及びヒータ自動検査機を発明するに至った。
【０００８】
本発明の第１の視点においては、ヒータの発熱検査方法であって、所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得する工程と、取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する工程と、変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する工程と、抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する工程と、生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間におけるピクセル数の合計を算出する工程と、算出されたピクセル数の合計が予め設定されているしきい値以上か否かを判定する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の視点においては、ヒータの発熱検査方法であって、所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得する工程と、取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する工程と、変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する工程と、抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する工程と、生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間における傾きを算出する工程と、算出された傾きが予め設定されているしきい値以下か否かを判定する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の視点においては、ヒータの所定の検査項目を自動的に検査するヒータ自動検査機において、所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得するカメラ部と、取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する画像変換手段と、変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する抽出手段と、抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する生成手段と、生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間におけるピクセル数の合計を算出する算出手段と、算出されたピクセル数の合計が予め設定されているしきい値以上か否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の視点においては、ヒータの所定の検査項目を自動的に検査するヒータ自動検査機において、所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得するカメラ部と、取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する画像変換手段と、変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する工程と、抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する生成手段と、生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間における傾きを算出する算出手段と、算出された傾きが予め設定されているしきい値以上か否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
ヒータの発熱検査方法であって、所定電圧で通電されたヒータの発熱部を含む領域の表面温度分布に係る画像を取得する工程（図２のステップＡ３）と、取得された表面温度分布に係る画像を等面積のピクセルに区切るとともに各ピクセルごとに温度データを含ませたピクセル画像に変換する工程（図２のステップＡ４）と、変換されたピクセル画像に基づいて温度ごとに対応するピクセル数を抽出する工程（図２のステップＡ５）と、抽出された温度ごとに対応するピクセル数に基づいて、各温度と対応するピクセル数に関するヒストグラムを生成する工程（図２のステップＡ６）と、生成されたヒストグラムに基づいて、検出された最高温度から低温側の一定温度区間におけるピクセル数を算出する工程（図２のステップＡ７）と、算出されたピクセル数が予め設定されているしきい値以上か否かを判定する工程（図２のステップＡ８）と、を含むことにより、ヒータの異常発熱部分を確実に捉えることができ、検査精度を向上させることができる。
【００１３】
【実施例】
本発明の実施例１について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法に用いられる発熱検査装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【００１４】
図１を参照すると、発熱検査装置１は、ヒータの発熱検査を行なうための装置であり、ヒータ６０の表面温度分布を２次元映像として可視化し、ヒータ６０の熱画像を処理して被測定物であるヒータ６０が良品か否かを判定する。発熱検査装置１は、カメラ部１０と、コンピュータ部２０と、表示部３０と、電源装置４０と、治具５０と、を有する（図１参照）。
【００１５】
カメラ部１０は、被測定物であるヒータ６０から放射された赤外線を集光し、集光した赤外線を電気信号に変換し、これを増幅してコンピュータ部２０に送出する。カメラ部１０は、制御手段２６の制御により、本通電の際に被測定物であるヒータ６０を撮影する。
【００１６】
コンピュータ部２０は、カメラ部１０から送出された信号を画像処理し、被測定対象であるヒータ６０が良品か否かを判定する。コンピュータ部２０は、画像処理手段２１と、抽出手段２２と、生成手段２３と、算出手段２４と、判定手段２５と、制御手段２６と、を有する。
【００１７】
画像処理手段２１は、入力された赤外線に係る電気信号を画像情報（入力画像情報）に変換するとともに、入力画像を等面積のピクセル（画素）に区切った画像に係る情報（ピクセル画像情報）に変換する。実施例におけるピクセル画像は、６５５３６画素に区切られている。各ピクセルは、１つのピクセル（１画素、１マス）ごとに温度データを有し、温度データとして実施例では１画素の範囲における平均温度、その他最も多い表示色に対応する温度などである。
【００１８】
抽出手段２２は、ピクセル画像情報における各温度ごとに対応するピクセル数（画素数、度数）を抽出する。
【００１９】
生成手段２３は、抽出手段２２で抽出されたピクセル画像情報における各温度ごとに対応するピクセル数（画素数、度数）に係る情報に基づいて、温度−ピクセル数に関するヒストグラムを生成する。
【００２０】
算出手段２４は、生成手段２３で生成された温度−ピクセル数に関するヒストグラムに基づいて、一定温度区間におけるピクセル数（画素数）の合計（面積に相当）を算出する。実施例における一定温度区間は、検出された最高温度（数式１のＴｐ）から低温側の５０℃（数式１のＴ）の区間である。例えば、最高温度が７９０℃であれば温度区間は７４０〜７９０℃であり、最高温度が７５０℃であれば７００〜７５０℃である。
【００２１】
判定手段２５は、算出された一定温度区間のピクセル数（画素数）の合計（Σ）が予め設定されているしきい値（実施例では２０００個）以上か否かにより、被測定物であるヒータ６０が良品か否かにより判定する。一定温度区間のピクセル数の合計がしきい値以上であればＯＫ品と判断され、それより小さければＮＧ品と判断される（数式１参照）。しきい値の設定は、試験的統計データに基づいて行なわれる。なお、しきい値は、温度区間の大きさ（実施例では検出された最高温度から低温側の５０℃）、１つのピクセルの面積の大きさ（実施例では０．０７×０．０７ｍｍ２）、カメラ部１０と被測定物との距離（実施例では５５．５ｍｍ）、カメラ部１０のレンズの倍率、ヒータ６０の発熱パターンの大きさ等によって異なってくる。別途最低温度保証のしきい値もある。
【００２２】
【数１】
0003953856.tif 000002
【００２３】
制御手段２６は、発熱検査を一定の基準で行なうために、カメラ部１０、他の機能手段２１〜２５、電源装置４０を制御する。
【００２４】
表示部３０は、入力された画像情報に係る画像（例えば、入力画像、ピクセル画像、ヒストグラムなど）を表示する。表面温度分布における表示色は、温度ごとに色分けされており、実施例では、高温部（９００℃付近）を赤色系とし、低温部（３００℃付近）を青色系としている。
【００２５】
電源装置４０は、治具の端子５１ａ、５１ｂを介してヒータ６０に所定電圧（例えば１２Ｖ）で通電する。電源装置４０は、制御手段２６により通電時間、電圧について制御される。
【００２６】
治具５０は、ヒータ６０を発熱検査するための基準当具であり、ヒータのリード線６３ａ、６３ｂと電気的機械的に接続するための端子５１ａ、５１ｂを有する。端子５１ａ、５１ｂは、それぞれ電源装置４０と電気的に接続する。
【００２７】
ヒータ６０は、発熱検査の被測定物であり、車載用の全領域空燃比センサに用いられるセラミックヒータであり、セラミック６１内に発熱部である発熱パターン６２が内装されており、発熱パターン６２と電気的に接続するリード線６３ａ、６３ｂがセラミックの端面から延在する（図２参照）。リード線６３ａ、６３ｂは、発熱検査時には治具５０の端子５１ａ、５１ｂに接続される。
【００２８】
次に、実施例１に係るヒータの発熱検査方法について図面を用いて説明する。図２は、本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法を模式的に示したフローチャートである。装置の構成については図１を参照されたい。
【００２９】
まず、治具５０にヒータ６０をセットする（図３参照；ステップＡ１）。ヒータ６０をセットした後、コンピュータ部２０における制御プログラムを実行させ以下の工程が行なわれる。
【００３０】
次に、電源装置４０から治具５０を介してヒータ６０に一定時間、所定電圧（１２Ｖ）で通電し、ヒータ６０の白熱部分を含む領域から放射された赤外線をカメラ部１０で集光（測定）する（図３参照；ステップＡ２）。なお、予備通電として上記より高い電圧を最初に所定時間負荷してもよい。その場合は、安定した温度に至るまでの時間を短縮することができ、検査時間を短縮する効果がある。
【００３１】
次に、カメラ部１０は、集光した赤外線を電気信号に変換し、これをコンピュータ部２０に送出する（ステップＡ３）。
【００３２】
次に、コンピュータ部２０は、入力された赤外線に係る電気信号を入力画像情報に変換するとともに、この入力画像情報に係る入力画像（図４（Ａ）参照）を等面積のピクセル（画素）に区切ったピクセル画像情報（図４（Ｂ）参照）に変換（画像認識）する（ステップＡ４）。ここで、各ピクセルは、１つのピクセル（１画素、１マス）ごとに温度データを有する。
【００３３】
次に、コンピュータ部２０は、ピクセル画像情報における各温度ごとに対応するピクセル数（画素数、度数）を抽出し（ステップＡ５）、これらに基づいて温度−ピクセル数に関するヒストグラム（図５及び図６のグラフにおける折線部分）を生成する（ステップＡ６）。
【００３４】
次に、コンピュータ部２０は、生成された温度−ピクセル数に関するヒストグラムに基づいて、一定温度区間（検出された最高温度から低温側の５０℃の区間）におけるピクセル数（画素数）の合計（面積に相当）を算出する（ステップＡ７）。例えば、図５では、温度区間が７０５〜７５５℃、ピクセル数の合計（点で塗りつぶした領域のもの；Σ）が３０００であることを示している。図６では、温度区間が７３５〜７８５℃、ピクセル数の合計Σが１０００であることを示している。
【００３５】
最後に、コンピュータ部２０は、算出された一定温度区間のピクセル数の合計が予め設定されているしきい値（実施例では２０００個）以上か否かにより、被測定対象であるヒータ６０が良品か否かにより判定する（ステップＡ８）。一定温度区間のピクセル数の合計がしきい値以上であればＯＫ品と判断し、それより小さければＮＧ品と判断する。例えば、図５では、画素数が３０００（＞２０００）であるので良品（ＯＫ品）となり、図６では画素数が１０００（＜２０００）であるので不良品（ＮＧ品）となる。
【００３６】
なお、図５の良品に係るヒストグラムに対応する図７の入力画像では、ヒータの白熱部分において発熱パターンが均一に現れており、良品と判定されたことが正しいことがわかる。一方、図６の不良品に係るヒストグラムに対応する図８の入力画像では、ヒータの白熱部分における発熱パターンの右側の点線で囲んだ領域において発熱パターンの左側よりも高い温度の表示色が多く現れており、不良品と判定されたことが正しいことがわかる。
【００３７】
次に、その他の実施例について説明する。
【００３８】
実施例１のように一定温度区間の画素数（面積）のほか、実施例２として、ヒストグラムにおける最高温度から一定温度区間（例えば１０℃）における傾き（若しくは勾配）がしきい値（傾きにかかるもの）より大きいか否かでも判定できる。例えば、最高温度から一定温度区間の傾きを最小２乗法などにより図１の算出手段２４で算出し、算出された傾きが判定手段２５において傾きに係るしきい値以下と判断されれば良品、それより大きいと判断されれば不良品となる（傾きは右下がり）。
【００３９】
また、実施例３として、従来からあるヒータ自動検査機に図１の発熱検査装置を組み込み、完全自動化にて発熱検査を行なうこともできる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱検査を装置にて行なっているため、検査精度を向上させることができる。
【００４１】
また、画一化された基準のもとで発熱検査が可能となる。
【００４２】
さらに、発熱検査装置をヒータ自動検査機に組み込むことで、検査工数の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法に用いられる発熱検査装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法を模式的に示したフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法に用いられる治具を模式的に示した斜視図である。
【図４】本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法において画像認識されたときの（Ａ）表示画像及び（Ｂ）ピクセル画像のイメージ図である。
【図５】本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法において生成された良品に係る温度−度数に関するヒストグラムの一例である。
【図６】本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法において生成された不良品に係る温度−度数に関するヒストグラムの一例である。
【図７】本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法における良品に係る入力画像の一例である（図５に対応）。
【図８】本発明の実施例１に係るヒータの発熱検査方法における不良品に係る入力画像の一例である（図６に対応）。
【符号の説明】
１  発熱検査装置
１０  カメラ部
２０  コンピュータ部
２１  画像処理手段
２２  抽出手段
２３  生成手段
２４  算出手段
２５  判定手段
２６  制御手段
３０  表示部
４０  電源装置
５０  治具
５１ａ、５１ｂ  端子
６０  ヒータ
６１  セラミック
６２  発熱パターン
６３ａ、６３ｂ  リード線
６４  白熱部分
【図１】
0003953856.tif 000003
【図２】
0003953856.tif 000004
【図３】
0003953856.tif 000005
【図４】
0003953856.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003953856.tif 000008
【図７】
0003953856.tif 000009
【図８】
0003953856.tif 000010