(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム体（１）のセル構造（４）の、面積に関連づけられたセル密度を自動的に決定する方法であって、前記ハニカム体（１）はその端部（２）にて開いて終端する複数の通路（３）を伴い、前記セル構造（４）はそこにおいて可視であり、
ａ）  前記セル構造（４）の少なくともある部分の既知または確定可能な画像スケールを有する画像を、光学装置（９）を用いて記録し、
ｂ）  前記画像を処理し、セル数はセル（５、６）を計数することによって確立され、前記セル密度は、前記セル数を、前記画像スケールによって確立された基準面積に関連づけることによって計算されることを特徴とする、ハニカム体（１）のセル構造（４）の、面積に関連づけられたセル密度を自動的に決定する方法。
【請求項２】
完全な画像が形成されるセルのみが計数され、個々のセル（６）のセル断面積は前記画像スケールによって確立され、前記個々のセル断面積の総和は前記基準面積に等しいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記計数されたセル（６）は前記セル構造（４）の連続領域を形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記セル断面積の面積平均を計算し、面積許容範囲を確立し、セル（６）のセル断面積が前記面積許容範囲を下回る場合には前記セル（６）は前記セル数には寄与しない、請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記セル断面積の面積平均を計算し、面積許容範囲を確立し、セル（６）のセル断面積が前記面積許容範囲を上回る場合には前記セル（６）は前記セル数に２回以上寄与する、請求項２、請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
既知の寸法を有するスケール物体（１０）を前記端部（２）に動かないように取付け、前記画像スケールであるかまたは前記画像スケールを形成するようなスケールが存在するよう前記スケール物体（１０）を前記画像内に少なくとも部分的に記録することを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の方法。
【請求項７】
前記セル構造（４）のサイズに沿った前記スケール物体（１０）のサイズは、前記セル構造（４）の前記サイズに垂直であるそれのサイズより実質的に大きい、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記スケール物体（１０）はセル（５、６）からなる領域を枠取りする枠であり、枠取りされた領域と少なくとも内側枠縁とが前記画像内に完全に記録され、前記枠取りされた領域からのセル（５、６）が専ら計数されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
光がセル縁部（１１）から前記光学装置（９）の方向に反射されるよう前記端部（２）が照射されることを特徴とする、請求項１〜８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記画像の少なくとも一部にわたって輝度平均値を形成し、前記輝度平均値を上回る輝度しきい値を確立し、前記輝度しきい値を上回る輝度を有する画像領域の位置から前記セル縁部の位置を推測することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
予め決定可能なパラメータ値を、特にスケール値で、好適な値割当てにより受取るコンピュータプログラムによって、前記画像を処理することを特徴とする、請求項１〜１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
計数されたセル（５、６）の構成は、２次元形式にて、画像処理動作の結果として表現されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
計数されないセル（５、６）も前記構成に含まれ、前記計数されたセル（５、６）は、光学的に、前記計数されないセルに比して強調されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
特に先行する請求項のうちの１つに従う方法を実行することによって、ハニカム体（１）のセル構造（４）の、面積に関連づけられたセル密度を自動的に決定するための装置であって、前記ハニカム体（１）の画像を記録するためのマトリクスカメラを含む光学装置（９）と、データ処理装置（８）とを有し、前記セル密度を決定するために、既知または確定可能な画像スケールを有し、前記ハニカム体（１）の端部（２）にてセル（５、６）からなる領域を枠取りするスケール物体（１０）が設けられ、前記データ処理装置（８）により、セル（５、６）を計数し、そのようにして確定されたセル数を、前記画像スケールにより確立された基準面積に関連づけることによって、セル数を確定することを特徴とする、ハニカム体（１）のセル構造（４）の、面積に関連づけられるセル密度を自動的に決定するための装置。
【請求項１５】
前記端部（２）を照射するための内部ランプ（１３）と、目標開口部（１５）を伴う、周囲が閉じられた外部光遮断手段（１４）とが設けられ、前記内部ランプ（１３）の配置は、前記内部ランプ（１３）がオンに切換えられたときにその光が前記外部光遮断手段（１４）から外方向に向かって前記目標開口部（１５）を通過するような態様でなされることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ハニカム体（１）を前記端部（２）に抗して押圧する前記目標開口部（１５）の縁部を特徴とする、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記画像の処理のために、特に請求項１１〜１３の１つの従う方法に従って、コンピュータプログラムを伴うコンピュータにより読取可能なデータ搬送が与えられる、請求項１４〜１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
この発明は、複数の通路を有するハニカム体であって、それら複数の通路がそのハニカム体の端部にて開いた状態で終端するようなハニカム体のセル構造の、面積に関連づけられたセル密度を判断するための方法および装置に関する。このようなハニカム体は、特に、内部燃焼エンジンからの排ガスの触媒変換を可能にするような排ガス触媒コンバータのためのキャリヤとして用いられる。この面積に関連づけられるセル密度は、このようなハニカム体の重要なパラメータである。セル密度は通常は断面積またはその一部に関連づけられ、換言すれば、それは通路によって予め定められる流れの方向に対して直交する。その通常の単位は平方インチごとのセル数（ｃｐｓｉ）である。
面積に関連づけられるセル密度はハニカム体の大量製造において確立される。押出しハニカム体の場合、面積に関連づけられるセル密度は、ハニカム体がシリーズ製造にて製造される陰性モールドによって明確に確立されることが可能である。特に、金属シート層からなるハニカム体の製造では、しかしながら、この面積に関連づけられるセル密度は製造手順中に変化し、その最終値はその製造手順の管理に依存する。この理由から、面積に関連づけられるセル密度をチェックすることによる製造手順の継続的監視およびおそらくは規制が、少なくとも無作為なサンプルに基づいて必要とされる。その１つの方法として、個々の仕上がったハニカム体を選択して、そのセル数を手で数え上げることによって判断することが挙げられる。面積に関連づけられるセル密度は、そのセル数を、予めわかっているかまたは計測された基準面積、たとえばハニカム体のチューブ状ケーシングの断面積に関連づけることによって得られる。手によるセル数の計数作業は、時間がかかり、誤りを生じやすい。チェック作業を行なう者は容易に計数ミスを犯し得、基準面積はある環境下では精密にはわからないかまたは不正確に測定される。たとえば、６００ｃｐｓｉのセル密度では、実質的に１平方インチ未満の断面積が妥当なコストで計数されることが可能であるにすぎない。
この発明の問題は、自動化可能であり、高速であり、安価であり、かつ精密な判断を可能とするような、面積に関連づけられたセル密度を決定するための方法および装置を与えるという問題である。
この発明に従うと、この問題は請求項１の特徴を有する方法によって解決される。その展開物はその従属項の主題である。上記の問題は、さらに、請求項１４の特徴を有する方法を実施するための画像記録装置によって解決される。その展開物はその従属項の主題である。さらに、上述の問題は、請求項１６の特徴を有する前記方法を実施するための構成によって解決される。加えて、上述の問題は、さらに、請求項１７の特徴を有する、コンピュータプログラムを伴うコンピュータ読取可能データ搬送によっても解決される。
この発明に従う方法では、セル構造の少なくとも一部の画像が光学装置を用いて記録されて処理される。この画像は既知または確定可能な画像スケールを有する。上記の手作業方法の場合にあるように、この場合においても、セル数はセルを計数することによって確立され、セル密度はそのセル数を基準面積に関連づけることによって計算される。これは、しかしながら、自動的に行なわれる。画像スケールは基準面積確立動作において用いられる。自動判断手順は速やかにかつ信頼性をもって行なわれ得て作業コストを節約する。低レベルの追加的支出にて、無作為サンプルのパーセンテージの増加、または製造手順において製造されるすべてのハニカム体のチェックを、面積に関連づけられるそれらのセル密度に関して行なうことも可能である。この方法は、製造手順に直接統合され得、または別個の方法工程にて行なわれ得る。その高速性のため、両方の場合において、面積に関連づけられるセル密度が所定のパラメータからはずれる場合でも、それら所定のパラメータを守るよう製造手順を遅滞なく補正する。
評価されるのが、ハニカム体のセル構造全体ではなく、そのような構造の一部にすぎない場合、セルの不完全な画像が形成される可能性がある。この発明のある有利な実施例では、完全な画像が形成されるセルのみが計数され、個々のセルのセル断面積は画像スケールによって確立される。個々のセル断面積の和は基準面積に等しい。このような手順により、不完全な画像が形成されたセルがどれほど大きいかを評価する際における評価誤りが含まれないので、面積に関連づけられるセル密度を高精度で判断することができる。
この発明のある展開物において、計数されたセルはそのセル構造のコヒーレントな領域を形成する。このことの利点は、光学装置とハニカム体とが、互いに対して固定され、その後変更される必要がもはやないような位置に配され得ることである。
この発明のある展開物に従うと、セル断面積の面積平均を計算し、面積許容範囲を確定し、セルのセル断面積が面積許容範囲を下回る場合にはそのセルはセル数を計算する際の計数には含まれない。このようにして、セルの認識に関し、誤りが訂正され得る。多くの場合においては、セル断面積はほとんどすべておおよそ等しいされ得る。セルのセル断面積が面積許容範囲を下回る場合には、存在しなかったセル壁が画像処理および／または画像記録の際に誤って含まれた、とされる。あるさらなる有利な展開物に従うと、セル断面積の面積平均を計算し、面積許容範囲を確定し、そのセル断面積がその面積許容範囲を超える場合にはそのセルはセル数計数動作において２回以上数えられる。それが何回セル数に寄与するかは、そのセルのセル断面積が面積平均より何倍大きいかに依存する。このようにして、認識されなかったセル壁による誤りが訂正され得る。特に、互いに隣接する平坦なシートおよび波形のシートの層を伴うハニカム体の場合、この方法のこの展開物では、不完全な境界をなすセルとして取扱われ得る、個々の不完全な境界をなすセルが存在するかもしれない。このようなことは望ましいことであり、なぜならば、２つのセル間における狭い連通開口部の実際の重要性はほんのわずかなものだからである。この方法に関するチェックは、面積許容範囲に関する好適な選択を伴う場合、面積に関連づけられるセル密度が０．５％の相対的誤りを含んで決定され得ることを示した。
請求項１の特徴に従うと、画像は既知であるかまたは確定可能な画像スケールを有する。画像スケールであるスケールか、または画像スケールを形成するスケールが存在するよう、既知の寸法を有するスケール物体が可動不可能なように端部に取付けられるか好ましくは接着され、そのスケール物体もその画像において少なくとも部分的に記録されれば望ましい。画像スケールを形成する際、たとえば、光学装置からハニカム体の端部までのおそらくは既知である間隔のような、さらなる情報項目を用いることが可能である。画像とともに少なくとも部分的に記録される、既知の寸法を有するスケール物体は、たとえば処理動作中に生じ得るような画像の歪み現象を補正し得るという利点を与える。画像の２つの直交する画像軸に対して２つの互いに独立した画像スケールを用いることは特に有利である。
好ましい構成では、セル構造のサイズに沿ったスケール物体のサイズが、セル構造のサイズに垂直であるそれ自身のサイズよりも実質的に大きい。一方では、可能なかぎりわずかなスケール誤りを達成するよう、セル構造に沿ったスケール物体のサイズは大きいことが望ましい。その他方で、セル構造のうちスケール物体のそばにある部分はそのセル構造のサイズに垂直なスケール物体の広範な範囲によって部分的にマスキングされてはならず、というもの、そうでない場合、ある環境下では画像が欠陥をもたらすよう記録されるか、および／または欠陥をもたらすよう処理されるからである。
特定の好ましい実施例では、スケール物体は、セルからなる領域を枠取りする枠、好ましくは円形リングである。このような場合、枠取りされた領域ならびに少なくともその内側枠縁および好ましくはさらに外側枠縁が画像内に完全に記録され、その枠取りされた領域からのセルのみが計数される。このような手順を用いることは、枠取りされたセルがすべてのセルを代表するあるサイズを有すること、または特に枠取りされたセルが評価されることになることを前提とする。枠は、たとえば十分な光反射を与える表面を有することなどによって、セル構造から光学的に見てはっきりと目立つことが望ましい。内側および／または外側枠縁は画像スケールを確立するよう働く。
望ましい展開物では、光がセル縁部から光学装置の方向に反射されるよう、端部を照射する。画像が形成されることになる端部またはそれの一部は、セル縁部が確実に信頼性をもって認識されるよう、一様に照射されなければならない。
この方法の好ましい展開物では、輝度平均を画像の少なくとも一部に対して形成し、その輝度平均を上回る輝度しきい値を確定し、輝度しきい値を超える輝度を有する画像領域の位置からセル縁部の位置を推定する。光学装置の方向において、セル縁部により反射される光よりも、その方向においてセルのキャビティから通過する光の方が少ない場合、輝度しきい値はセル縁部の認識に関して信頼性のある基準を提供することができる。
この発明に従う方法のさらなる特に好ましい展開物では、好適な値割当てによって予め決定可能なパラメータ値、特にスケール値を得るコンピュータプログラムによって、画像が処理される。これにより、安価でかつ特に高速な画像処理が可能となる。
この発明のさらなる有用な展開物は、コンピュータの使用によって利用されるようになる。そのようなある展開物では、計数されたセルの構成が画像処理の結果として２次元形式で、好ましくはディスプレースクリーン上にて表現される。この種の表現の変形は、コンピュータ制御されるプリンタによる紙の上における印刷による表現である。しかしながら、ディスプレースクリーン上での表現の方が一般により高速である。それは、画像処理動作の結果が明瞭な形式で視覚的表示の対象となることを可能にし、この方法の動作モードが辿られることを可能にする。この構成が計数されなかったセルをも含む場合には、計数されたセルを計数されなかったセルに対して光学的に、好ましくは色において強調することが望ましい。これにより、明瞭度がかなり増す。
この発明に従う方法を実行するための、この発明に従う画像記録装置では、光学装置は、デジタルデータ処理設備に接続され得る、画像を記録するためのマトリクスカメラを有する。デジタル画素方式をこのマトリクスカメラによってセル構造またはその一部に関連づける。これによって、コンピュータにより補助されるデジタル画像処理に関するすべてのオプションが可能となる。
画像記録装置の展開例では、それは、端部を照射するための内部ランプ、好ましくは円形スリットランプと、目標開口部を有する周囲が閉じられた外部光遮断手段とを有する。この内部ランプの構成は、それがオンに切換えられた際にその光が外方向に外部光遮断手段から目標開口部を通過するようなされる。この目標開口部は、好ましくは、平らな縁部を有する開口部である。画像が形成されるセル構造またはその一部は外部光遮断手段によって外部光から全体的または部分的に遮断され得る。これにより、内部ランプの既知の照度強度でも、画像処理がかなり促進される。したがって、画像を、たとえば予め確定された輝度しきい値またはグレーしきい値を用いて処理することができる。
請求項１６の特徴を有する構成は、そのような画像記録装置と、ハニカム体とを有し、そのハニカム体はその端部にて開いた状態で終端する複数の通路を伴い、目標開口部の縁部は、好ましくは周縁の関係において、ハニカム体の端部を押圧する。
上に示される問題に対する解決策には、この発明に従う方法の記載された実施例に従って画像を処理するよう用いられるコンピュータプログラムを伴うコンピュータ読取可能データ搬送体がさらに含まれる。このようなデータ搬送は、この方法の１つ以上の実施例の本質的な特徴を含むものであり、それと同時に、この発明の実際の実現例に対する鍵となる。
この発明に従う方法のさらなる特徴、この発明に従う画像記録装置、およびこの発明の方法および好ましい実施例を実施するための、この発明に従う構成を、図面を参照しながら記載する。この発明は、しかしながら、それらの実施例に限定されるものではない。図面の個々の図において、
図１は、ハニカム体と光学装置とコンピュータとを伴うこの方法を実施するための構成を示し、
図２は、円形リングの形式での枠を伴うセル構造の一部を示し、
図３は、マトリクスカメラと内部ランプと外部光遮断手段とを伴う画像記録装置を示す。
図１に示される構成におけるハニカム体１は、端部２にて開いて終端する複数の通路３を有する。セル構造４はそこにおいては可視であり、セル縁部１１によって境界をなされるセル５を伴っている。ハニカム体１の端部２上に配されるのは、デジタル画像処理の目的でライン２２を介してコンピュータ８に接続される光学装置９である。画像処理動作の結果はディスプレースクリーン７上に表示され得る。
この発明に従う方法の好ましい実施例をここで図２を参照して記載する。円形リングの形態をとる枠１０が、チェックされるべきハニカム体のおおよそ平らな端部上に適用される。それは、十分な光反射体である材料からなる。その内側および外側の円形直径は既知である。ここで、平坦なシート層２０と波形のシート層２１とによって形成されるセル構造４のある部分の画像の記録を、そのリング形状枠全体およびその内部が検出されるように行なう。その画像は、グレー値が各画素に割当てられる状態で、デジタル画素に分割される。セル縁部１１およびリング形状枠１０は、しきい値を下回るそれらのグレー値によって検出される。偶然なことに、画素は明るいセル縁部１１を部分的に表わし、かつ、その明るいセル縁部１１によって境界をなされる暗い領域を部分的に表わす。ある環境下では、したがって、それに関連づけられるのは、しきい値より依然として下である平均グレー値である。このようにして、セル縁部１１は広い幅を有するように見える。この画像処理動作では、この幅の増加はセル縁部１１を間引くことによって補正される。
２つの異なった互いに対し垂直な方向における画素の計数、およびリング形状枠１０の所定の外側直径との比較により、たとえば１インチごとのピクセル数での、それら２つの方向に対する画像スケールの決定が可能となる。光学装置が傾いた位置にあることを示す、許容不可能なほど高い度合いの画像歪みがあるかどうかを確認するためのチェックがなされる。面積に関連づけられるセル密度を判断する動作はおそらくは中断される。
他の態様では、この画像処理動作においては、リング形状枠１０はその内部から分離され、その内部のみがさらなる処理の対象とされ、換言するならば、リング形状枠１０に関連づけられる画素のグレー値がたとえば１００のような規定された値に設定される。一般に、リング形状枠１０の内部のすべてのセルが、完全な画像が形成されたセル６であるというわけではないので、画像は分岐現象を縁部に伴う状態で形成される。この分岐構造は検出されさらには除去される。後に残るのは、完全な画像が形成されそして計数されるセル６の凝集領域を伴う画像である。セル断面積が、基準面積に対してさらに決定され合計される。信じがたいほど大きいかまたは小さいセル断面積が存在するかどうかを確認するようチェックがなされる。もし過剰に小さいセル断面積が存在する場合には、あるセルがあまりにも多く不正確に認識されたとされて、セル数を１だけ減少させることによってその誤りを訂正する。あるセル断面積が平均セル断面積よりも実質的に大きい場合には、セル断面積と平均セル断面積との商に従ってセル数を増加させる。最後に、訂正されたセル数をセル断面積の総和に関連づけることによって、面積に関連づけられるセル密度を確定する。
図２に示されるセル構造は、交互する平坦なシート層と波形のシート層とを伴うハニカム体のそれである。記載される方法は特に有利なものであり、なぜならば、２つまたはそれ以上のセルとして計数されることになる二重または多重セルが、特に、そのようなハニカム体の場合には、意図はされたものの形成されなかったシート間の接続によって生じるからである。
図３は、この発明に従う方法を実行するための画像記録装置の好ましい実施例を示す。チューブホルダ１７によって保持されるチューブ１９は、そのチューブにカメラホルダ１８によって接続されるマトリクスカメラ１２と、対物レンズ１６と、円形スリットランプ１３とを含む。チューブ１９の下方端に配されるのは、平らな縁部を有する目標開口部に向かって円錐状にテーパする外部光遮断手段１４である。この画像記録装置を、たとえばチューブホルダ１７に接続される移動装置によって、その装置の下に位置するハニカム体の端部に移動させることによって、目標開口部１５の縁部がその周縁にわたってハニカム体の端部を押圧することができる。
この発明は、ハニカム体のセル構造の、面積に関連づけられるセル密度を判断するための手順を自動化する。セル密度は、特に、コンピュータにより補助される画像処理を利用する場合に、高速かつ精度よく決定され得る。このようにして、製造誤りを高速に検出し得、そのような態様にて費用を節約し得る。
参照符号表
１  ハニカム体
２  端部
３  通路
４  セル構造
５  セル
６  完全な画像が形成されるセル
７  ディスプレースクリーン
８  コンピュータ
９  光学装置
１０  円形リング状の枠
１１  セル縁部
１２  マトリクスカメラ
１３  円形スリットランプ
１４  外部光遮断手段
１５  目標開口部
１６  対物レンズ
１７  チューブホルダ
１８  カメラホルダ
１９  チューブ
２０  平坦なシート層
２１  波形のシート層
２２  ライン
【図１】
0003900439.tif 000002
【図２】
0003900439.tif 000003
【図３】
0003900439.tif 000004