专利名称：用于压制陶瓷蜂窝状结构的高分辨率大视场扫描检查系统的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及用于检查结构的系统和方法，并且尤其涉及用于检查压制陶瓷蜂窝状结构的高分辨率扫描检查系统。
背景技术：
陶瓷蜂窝状结构用在车辆排气系统中以减小污染物。此种结构大体通过挤压而形成，并且包括互连辐板壁的网络，该网络形成例如在形状上可以是方形、八边形或六边形的细长导气胞室的矩阵。辐板壁的网络由圆柱形外表层所围绕，该圆柱形外表层一体地连接于辐板壁的外缘以形成圆柱形结构，而该圆柱形结构具有相对的进口和出口端面用以通过胞室的矩阵来接纳和排出废气。需对此种陶瓷蜂窝状结构进行检查，以确保它们满足胞室形状、胞室尺寸、辐板壁厚、表层整体性等等的规格并且确保它们不具有缺陷。然而，假定此种结构具有较多数量的胞室(通常数千个)并且具有较大的直径(通常为3. 5”至7. 5”)，则使用传统的检查方法和系统通常需花费许多小时来检查单个陶瓷蜂窝状结构。因此，需要能够快速且有效地检查陶瓷蜂窝状结构的改进检查系统和方法。
发明内容
本发明的一个方面是一种用于检查细胞状陶瓷基底的胞室的检查系统。该系统包括照明器，该照明器构造成在端面上对于多个胞室提供正交入射线式照明。该系统还具有可动平台，该可动平台可动地支承陶瓷结构，使得线式照明在扫描路径之上对于端面进行扫描。该系统还包括光学成像系统，该光学成像系统具有轴线并且构造成形成经照明的多个胞室的线图。该系统还具有线扫描图像传感器，该线扫描图像传感器设置成接收并探测线图并且从其中产生相对应的线图信号。该系统还包括控制器，该控制器构造成处理线图信号，以形成端面的合成图像并且从其中确定至少一个胞室的至少一个参数。本发明的另一方面是一种检查细胞状陶瓷基底的端面处胞室的方法。该方法包括在线式照明在多个胞室的至少一部分之上扫描时，沿着光轴捕获经照明胞室的线图，包括使线式照明在光轴上定心，以致使线式照明正交地入射到端面上。该方法还包括从线图中形成胞室的合成图像。该方法还包括从合成图像中确定至少一个胞室的至少一个参数。本发明的另一方面是一种对具有端面、胞室阵列以及外表层的细胞状陶瓷基底进行检查的方法。该方法包括在使细胞状陶瓷结构运动的同时，对胞室阵列的至少一部分进行正交地照明和数字地成像，以获得胞室阵列的该部分的扫描图像。该方法还包括处理扫描图像以确定至少一个胞室的至少一个参数。、
应予理解的是，上面的总体说明和下面的详细说明都提供了本发明的实施例，并意在提供概况或框架以便理解如所要求保护的本发明的性质和特征。包括附图是为了提供对本发明的进一步理解，附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出本发明的各实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理和操作。
图I是示例陶瓷蜂窝状结构的等轴立体图；图2是图I所示陶瓷蜂窝状结构的侧视图；图3是图I所示陶瓷蜂窝状结构的端视图，包括方形胞室的示例矩阵的放大视图； 图4是用于检查图I所示陶瓷蜂窝状结构的高分辨率大视场的扫描系统的示例实施例的示意图；图5是示例成像光学系统的示意图，该成像光学系统包括用在图4所示高分辨率大视场扫描系统中的双远光成像透镜；图6是用在图4所示高分辨率大视场扫描系统中的示例照明系统的示意图；图7是陶瓷蜂窝状结构的端视图，示出正交入射聚焦的线束在扫描路径上行进时如何照明辐板的线部分；图8类似于图7并且示出在陶瓷蜂窝状结构由支承陶瓷蜂窝状结构的传输系统传输时、经照明线部分的示例扫描路径；图9是示出三个扫描图像如何组合来形成陶瓷蜂窝状结构端面的合成图像的示例的不意图；图10是示出合成图像的周缘的一部分的示意图，说明用于形成形状向量的相关参数；图11是示出合成图像的周缘的一部分的示意图，说明用于形成厚度向量的相关参数；图12A和12B分别示出辐板的水平部分和垂直部分，连同由图像处理所确定的相对应水平中心线和垂直中心线；图12C示出最佳匹配的垂直中心线和水平中心线，该垂直中心线和水平中心线叠加以形成理想的辐板，该辐板包括具有相对应理想胞室的“角部“的最佳匹配相交部；图13A示出合成图像中胞室连同辐板相交部(胞室角部)的示例图像；图13B类似于图13A并示出胞室的左上角的测量；图13C类似于图13B并示出水平胞室间距的测量值；图13D类似于图13C并且示出垂直胞室间距的测量值；图13E类似于图13D并示出水平壁厚的测量值；图13F类似于图13E并示出垂直壁厚的测量值；图13G类似于图13F并示出水平壁弓度的测量值；图13H类似于图13G并示出垂直壁弓度的测量值；图14A是可显示在高分辨率大视场扫描系统上的基于彩色属性图的示例灰度属性图；以及
图14B是可显示在高分辨率大视场扫描系统上的示例膨胀圈图。
具体实施例方式现将详细描述本发明的实施例，附图中示出其实例。只要有可能，在所有附图中，都用相同或类似的附图标记来表示相同或类似的部件。陶瓷蜂窝状结构图I是示例陶瓷蜂窝状结构10的等轴立体图。图2是图I所示陶瓷蜂窝状结构10的侧视图，而图3是端视图并包括在插图中示出的放大视图。为了进行参照而示出笛卡尔坐标系X-Y-Z。陶瓷蜂窝状结构10具有限定轴向(纵向)方向的中心轴线Al。陶瓷蜂 窝状结构包括由外表层15围绕的相交的薄多孔壁14的矩阵。壁14横贯相对的两个端面16和18延伸并且在这两个端面之间延伸，且形成大量毗邻的中空通道或“胞室”20，而这些中空通道或“胞室”也在端面之间延伸并且在端面处打开。外表层15在每个端面16和18处具有周缘17。在端面16和18处相交的壁14形成“辐板”19，且壁14构成“辐板壁”或“胞室壁”。在一示例实施例中，用于形成流通催化剂过滤器的陶瓷蜂窝状结构10例如每平方英寸具有100到900之间的胞室，这转换成范围可在大约2. 5mm到大约0. 85_之间的胞室宽度Wc(图3)。此种陶瓷本体10的壁14可相当薄，例如在2-10密耳厚的量级上或者甚至是2-6密耳厚。其它过滤器类型(例如，烟筒过滤器)使用量级在每平方英寸具有50个胞室上的陶瓷蜂窝状结构，这转换成大约3. 6mm的胞室宽度。其它类型的过滤器可具有更高的胞室密度，例如每平方英寸具有数千个胞室。在一些应用中，陶瓷蜂窝状结构10用作流通催化剂基底，该基底具有在端面16和18之间完全打开的胞室20。胞室密度可最大化，以使直接流动通过导气胞室20的汽车废气和壁14之间的接触区域最大化。为了减小流通催化剂在废气上施加的压降，壁14可变得相当薄，即在2-10密耳的量级上或甚至是2-6密耳。当陶瓷蜂窝状结构10用作壁流式过滤器、例如柴油机颗粒过滤器时，胞室20在进口和出口端面16和18处的敞开端部例如以“棋盘”模式堵塞，以迫使废气在离开端面18之前穿过多孔壁14。胞室20的密度低于用于催化式排气净化器，例如通常在每平方英寸约100和400个胞室之间。此外，壁14 一般可较厚，例如在10-25密耳厚的量级上或者甚至是12-16密耳厚。不管陶瓷蜂窝状结构10用作催化剂载体或颗粒过滤器，外表层15的厚度可以大约是壁14厚度的四倍。陶瓷蜂窝状结构10通过挤压模具对诸如堇青石、莫化石、碳化硅或钛酸铝的前体之类的增塑陶瓷成形前体进行挤压而制成。然后，对经挤压的“生坯”进行切割和干燥。这些生坯相当易碎并且被传输至窑炉，在此所生成的热量将相对较软且易碎的生坯转换成硬化的烧制多孔蜂窝状结构。在制造过程中，在陶瓷蜂窝状结构10中可能会产生缺陷。这些缺陷例如包括结构内部的壁厚变化、壁定向变化和/或不平、胞室形状变化以及类似的几何形状变形、表层厚度变化以及表层层离。缺陷还包括微结构变化，例如密度差和裂纹。这些缺陷影响陶瓷蜂窝状结构10的结构整体性并且影响由此种结构形成的特定装置的性能。检查系统
图4是用于检查陶瓷蜂窝状结构10的高分辨率大视场扫描检查系统(“系统”)100的示例实施例的示意图，该陶瓷蜂窝状结构10示出设置在该系统内。系统100包括三轴传输系统110，该三轴传输系统具有平台112，而该平台112构造成支承陶瓷蜂窝状结构10使得端面16位于X-Z平面中。传输系统110包括平台驱动件114，该平台驱动件可操作地连接于平台112并且驱动平台，以在将端面16维持在特定X-Z平面中的同时使该结构以极其高的精确度(即，微米级别)进行三维运动。系统100还包括成像光学系统120，该成像光学系统具有光轴A2、成像透镜122以及线扫描图像传感器124，该成像透镜122具有物面OP和像面IP (图5)。成像光学系统120相对于陶瓷蜂窝状结构10设置，使得光轴Al平行于陶瓷蜂窝状结构的轴线Al。成像光学系统120构造成使得成像构件122将端面16中覆盖多个胞室20的线部分成像到线扫描图像传感器124上。系统100还包括照明系统140，该照明系统140具有轴线A3并且构造成形成端面16上前述经成像线部分的正交入射照明。照明系统140包括折叠镜144，该折叠镜用于使 照明系统的轴线A3与光学系统的轴线A2共同对准。系统100还包括控制器150，该控制器可操作地连接于传输系统110、连接于光学系统120并且连接于照明系统140，并且构造成如下文所述控制扫描过程。控制器150是诸如工作站之类的计算机或包括计算机，该计算机包括具有一个或多个处理器的处理器单元152，这些处理器具有包含在诸如存储单元154之类计算机可读介质中的图像处理能力(例如，图像处理软件)。存储单元54可以是用于存储计算机或处理器所用信息的任何已知类型的存储器，包括固态存储器或光盘存储器。示例图像处理和图像分析软件是从加拿大不列颠哥伦比亚省本拿比的达尔萨数字图像公司(Dalsa Digital Imaging Co.)的WiT软件包。控制器150还包括可操作地连接于照明器140的照明系统界面156、可操作地连接于传输系统110的传输系统界面158以及可操作地连接于线扫描图像传感器124的图像传感器界面160。系统100还包括显示单元170,该显示单元170连接于控制器150并且构造成显示下文详细描述类型的数字的、字母数字的以及图像的信息。图5是示例成像光学系统120的示意图。示例成像光学系统120包括双远心成像透镜122。在图5所示的示例中，成像透镜122由两个相同的远心透镜126形成，这两个远心透镜背靠背设置并且在其中具有膜片127，以形成双倍远心I : I成像系统。例如可从德国的文德尔施泰因的思而光学有限公司(Sill Optics GmbH&Co.)得到示例远光透镜126。借助视图以虚线示出物面OP和像面IP之间的示例光线路径130。在一示例实施例中，成像透镜122具有大约+/-100 的焦深，这允许在无需对成像透镜122进行重新对焦的情形下对端面16进行成像。透镜镜筒部分128使两个相同的远光透镜126与线扫描图像传感器124连接。示例成像透镜121具有4英寸的孔、8英寸的工作距离WD，并且在物面OP处对大约4英寸的物场进行成像，该物面保持与陶瓷蜂窝状结构10的端面16—致。I : I成像在线扫描图像传感器124上形成大约2. 3英寸长的图像，且该传感器在示例实施例中包括长度是大约2. 4英寸的5 ii mX5 ii m像素的I X 12K阵列。在另一示例实施例中，线扫描图像传感器124包括至少大约8000个方形像素，这些方形像素具有小于或等于大约5 u m的边。如下文描述而获得的扫描图像具有大约6英寸的“宽度”。使用12比特转换器来测量光强度。图6是示例照明系统140的示意图，该照明系统140包括光源141和连接于控制器150的电源单元142。示例光源141是金属卤素灯或者包括金属卤素灯。光源141经由挠性光纤束143连接于产生线光束146的光线发生器145。在一示例实施例中，线光束146形成在长度上是大约3英寸的光线。圆柱形透镜147设置在光线发生器145的输出端附近，并且构造成使线光束146聚焦以形成聚焦线束147，而该聚焦线束147在端面16处形成线式照明148。在此，“线式照明”意味着具有细长形状的照明。在一示例实施例中，线式照明148具有大体矩形形式,在一个示例中尺寸是3英寸X0. 125英寸。折叠镜144用于将轴线A3折叠，使得轴线A3与光学系统轴线A2共同对准。这致使聚焦线束147沿着轴线A2反射并且正交地入射到端面16上。在一示例实施例中，折叠镜144是大约0.5英寸宽和4英寸长(沿X方向)， 从而当折叠镜相对于轴线A2以45°角度设置来提供90°反射时，该折叠镜对大约0.35英寸的轴线宽度有效。因此折叠镜144使成像透镜122具有薄带朦胧部，这仅仅会最小程度地影响光收集和成像性能。当试图获得端面16处胞室20和胞室壁14的真像时，由聚焦线束148形成正交入射照明是较佳的。对于以除了正交以外其它角度入射到端面16的照明来说，光会从壁14的侧部反射开，由此容易使壁看上去比实际宽。扫描图像获取和合成图像形成再次参见图4，在系统100为获取端面16的扫描图像的操作中，控制器150将信号S 140发送给照明系统140，从而经由电源142的操作来打开光源141。通过使成像光学系统120相对于陶瓷蜂窝状结构10运动或者通过使陶瓷蜂窝状结构相对于成像光学系统运动来执行对于端面16的扫描图像的获取。如图4所示的系统100借助示例构造成使陶瓷蜂窝状结构10相对于成像光学系统120运动。因此,控制器150将传输控制信号SllO发送给传输控制系统110，以使平台驱动件114使平台112运动，使得端面16以等速度运动过成像透镜122，同时使端面16基本上保持在X-Z平面中，即保持在成像透镜的景深内。所形成图像的宽度由线扫描图像传感器124的像素宽度限定。扫描方向的像素尺寸由陶瓷蜂窝状结构10的扫描速度和线扫描图像传感器124的扫描速率所确定。例如，如果陶瓷蜂窝状结构10的扫描速度是lcm/s，且线扫描照相机的扫描速率是200行/秒(scans per second),则扫描方向的像素尺寸会是5 ii m。典型的基于(XD图像传感器以20000和40000行/秒的速率进行扫描。对于以20000行/秒进行扫描的情形，陶瓷蜂窝状结构10会需要以lOOcm/s的扫描速度进行运动，该扫描速度是相当高的速率并且会需要相当大的加速度和减速度。这还意味着照明系统140会需要提供极其亮的照明，以保持有用的曝光度，这是由于此种高扫描速度的有效曝光时间会是1/20000秒。虽然系统100能够具有非常快速的扫描速度，但更实际的照明和曝光条件和平台运动条件例如需要5cm/s至lOcm/s的示例扫描速度。对于以变化扫描速度进行扫描的情形，在一示例实施例中，陶瓷蜂窝状结构10的扫描速度通过编码器125(图5)链接于线扫描图像传感器124的扫描速率(即，扫描时钟速率)，使得系统100在扫描方向上恒定地产生5pm的图像宽度。如果需要较多的光(例如，对于较暗的陶瓷蜂窝状结构)，这允许系统100较慢地进行扫描，而当需要较少的光时(例如，对于较亮的陶瓷蜂窝状结构)，这允许系统100较快地进行扫描。
此外，参见图7，正交入射的聚焦线束147形成线式照明148，该线式照明对端面16的辐板19的相对应线部分200进行照明。经照明的线部分200覆盖多个胞室20。光从辐板19的经照明部分200反射出，并且通过成像透镜122成像到线扫描图像传感器124上，该传感器捕获数字线图。在一示例实施例中，经照明的线部分200具有大约2. 4英寸的长度L，使得形成在线扫描图像传感器124上的相对应图像也是大约2. 4英寸。示例扫描速度是大约2. 5cm/s (即，I英寸/秒)，且示例图像捕获速度是大约2至3分钟。线式照明148的扫描路径220由箭头222所示。图8类似于图7，并且示出线式照明148在端面16上的示例扫描路径220，而在扫描路径的对角部段上并未发生任何成像。在一示例实施例中，所捕获的数字线图经由来自行扫描图像传感器124的图像传感器信号S124传输给控制器的存储单元154。在端面16所具有的直径大于由线式照明148所照明的经照明部分200的长度的情形下，如图8所示，横贯端面16进行多次扫描来捕获整个端面16的扫描图像。在一示例实施例中， 相邻扫描路径部段的扫描数字图像包括一些交迭部，使得这些图像可缝合在一起以形成端面16的数字合成图像。在一示例实施例中，执行扫描来使得外表层15包括在扫描图像中，从而可对该外表层进行检查，并且还提供边缘信息，这有助于限定多个扫描图像在所捕获扫描图像中的相对位置。外表层15的图像还提供关于陶瓷蜂窝状结构10的整体横截面形状和几何中心的信息。在一典型的检查中，两次或更多次扫描产生相对应的两个或更多个所捕获的扫描图像，每个图像覆盖陶瓷蜂窝状结构端面16的一部分。将所扫描的图像组合起来，以形成整个端面16的合成扫描图像。在一示例实施例中，通过执行与相邻扫描图像的自相关来形成合成扫描图像，其中相邻图像包括前述交迭部分(例如，具有几百像素)。图9是示出组合以形成端面16的合成图像SC的三个扫描图像SI1、SI2和SI3的示意图。合成图像SC在控制器150中存储在存储单元154中。合成图像SC的典型尺寸是大约2千兆字节(32KX32KX2)。在基于当前技术的系统100的示例构造中，对端面16进行扫描以获得合成图像SC的过程花费大约3分钟。图像处理一旦获得合成图像SC，就通过处理器单元152使用前述图像处理软件来对该合成图像进行处理和分析。由于不均匀地照明会不利地影响成像质量和随后的图像处理和分析，因而在初始步骤中，对由照明器140所提供照明中的任何变化进行校正。这通过对提供均匀反射的白体进行扫描来实现。采用均匀照明，则每个像素记录相同的图像强度。然而，采用不均匀的照明，像素会记录强度变化。此种强度变化会转换成可用于补偿任何照明不均匀性的像素加权。将该像素加权施加于未加工的合成图像SC来获得经校正的合成图像SC’。图像处理和分析中的第一主要步骤包含为经成像的陶瓷蜂窝状结构10建立“外部”参数。因此，在第一步骤中，图像处理涉及在经校正合成图像SC’中寻找端面16的周缘17。图10是示出经校正合成图像SC的周缘17的一部分的示意图。通过寻找边缘或外表层15来定位周缘17。然后，将最佳匹配形状(例如，圆形、椭圆形等等)与周缘17匹配，以限定“最佳匹配”周缘17’，而该“最佳匹配”周缘还限定端面16的几何中心。“形状向量” SV( 0，Ar)在极坐标中限定实际周缘形状17与经匹配周缘形状17’的偏差。参见图11的示意图，接下来的步骤是建立外表层15的厚度变化。这包括限定“厚度向量”TH( 0，A th)，其通过在经校正合成图像SC’中测量表层厚度变化A th = ro-ri来形成，其中ro是外表层半径，而ri是角度0处的内表层半径。图像处理和分析的第二主要步骤是建立与辐板19相关联的“内部”参数。这包括数字地移除外表层15，使得仅仅留下经校正合成图像SC’的辐板19。参见图12A和图12B，下一个步骤是从由最佳匹配周缘形状所限定的端面16的中心开始，来寻找辐板19中垂直和水平定向的辐板壁14(分别标为14V和14H)。然后，例如使用中心定位算法来为垂直和水平辐板壁14V和14H建立垂直和水平中心线260V和260H。参见图12C，最佳匹配的垂直中心线和水平中心线260V和260H组合起来(叠加)，以形成理想的或参照辐板19’，该参照辐板包括代表相对应理想胞室20’的“角部”的最佳匹配辐板相交部270。图13A示出连同辐板交界部(胞室角部)270 —起、胞室20在经校正合成图像SC’中的示例图像。
在此点上，接下来的步骤涉及通过将参照辐板19’施加于经校准的合成图像SC’来限定多个参数(例如，壁厚、壁角度、胞室宽度等等)，而这些参数描述每个胞室20的特征。这些参数收集在“胞室特征向量” Cu中，其中i、j指代构成辐板19的胞室矩阵中的给定胞室20。对于某些陶瓷蜂窝状结构10，存在4000至10000中任何数量的胞室20，使得胞室特征向量Cij可容纳4000至10000之间的元件。图13B类似于图13A并且示出呈胞室20的“左上角"ULA形式的角度参数的测量。虽然可获得考虑所有四个胞室角度的信息，但对于给定胞室，每个胞室仅仅需要一个胞室角度来表征角度信息。注意到，方形胞室20包含四个角度，使得所有的角度加起来应是360度。通常，胞室20的相对角部处的角度相等，而另外两个角度近似是补角，由此使得仅仅一个胞室角度就能用于胞室表征。图13C类似于图13B并且示出称为“水平胞室间距” HCP的参数的测量值，此种测量值是测量胞室角度270的X坐标的差值。虽然每个胞室20包括两个此种胞室间距(上部和下部)，但对于大多数应用仅仅需要一个此种测量值。在一示例实施例中，使用上部和下部水平胞室间距HCP的平均值。此外注意到，底部HCP与正下方胞室的顶部HCP相同，从而不会损失任何信息。图13D类似于图13C并且示出称为“垂直胞室间距” VCP的相关参数的测量值，此种测量值是测量胞室角度270的Y坐标的差值。如同水平胞室间距HCP的情形，虽然每个胞室包括两个垂直胞室间距(上部和下部)，但对于大多数应用仅仅需要一个此种测量值。在一示例实施例中，使用左部和右部垂直胞室间距VCP的平均值。此外注意到，右部VCP与正右方胞室的左部HCP相同，从而不会损失任何信息。图13E类似于图13D并且示出称为水平壁厚HWT的参数的测量值，此种测量值通过测量顶部水平辐板壁14的顶部边缘和底部边缘的位置并将两个位置相减而测得。对于组成辐板壁14的顶部边缘和底部边缘的每组5 u m像素执行此种计算的一个示例。一旦计算出这些差值(根据胞室20的尺寸，该差值可在100和300个厚度测量值之间产生)，则将这些差值进行平均来产生平均厚度。在一示例实施例中，最小厚度和最大厚度也存储在胞室特征向量Cu中。图13F类似于图13E并且示出称为垂直壁厚VWT的相关参数的测量值，此种测量值以类似于水平壁厚HWT的方式测得。
图13G类似于图13F并且示出称为水平壁弓度HWB的参数的测量值，此种测量值是测量顶部水平辐板壁14的中心点。该中心点通过确定胞室20的两个顶角部之间的中点并确定位于该中点位置处的辐板壁顶部和辐板壁底部的中点来限定。通过在胞室的两个角部顶点之间绘制线条并寻找该线条的中点来确定第二点。水平壁弓度HWB是这两个点之间X方向的差值。辐板壁14可弓向胞室或者弓离胞室。如果弓度突入胞室，则其数值是负的，而如果弓度从胞室突出，则其数值是正的。
图13H类似于图13G并且示出称为垂直壁弓度VWB的相关参数的测量值，此种测量值以类似于水平壁弓度HWB的方式测得。“内部”参数ULA、HCP、VCP、HWT、VWT、HWB以及VWB在存储单元154中(例如，以数
据文件的形式)存储在胞室特征向量Cij中。处理器单元152构造成搜索该向量并产生信息，包括呈图形、报表、图片、图表(plot)、曲线图等等形式信息的视觉表示，且这些信息形式在一示例实施例中显示在显示器170上。两种示例的信息视觉表示包括属性图和膨胀圈图，分别在图14A和图14B中示出。也可以类似的方式对“外部”参数进行分析和制图，且内部参数和外部参数都可组合并显示在系统显示器170上。图14A的属性图绘制每个胞室20的左上角UAL中的变化。理想的角度是90°。属性图以灰度来示出，从而说明大体的原理，并且属性图基于遵循一定色谱的彩色图，其中紫色代表最小角度，而红色代表最大角度。图中由虚线表示的区域RR具有大体“红色”组分，而区域RV具有大体“紫色”组分。图中的颜色型式更清楚地示出了左上角UAL的空间变化的趋势和细节。可对于任何胞室参数绘制属性图。处理器单元152经由前述图像处理和分析软件进行编程，以搜索胞室特征向量Cu，并且得出每个胞室特定参数的行数和列数，并将其绘制在行列图中。所绘制的图具有与经校正的合成图像SC’相同的空间定位。图14B所示的膨胀圈图是端面16的形状向量VS的示例图表。连同最佳匹配圆形周缘17’ 一起还示出实际周缘17。示例膨胀圈图仅仅绘制福板壁14中的一些(例如,每第五辐板壁)，从而更易于观察辐板19上的大体形状趋势。示例膨胀圈图还包括给定参数的理想数值和实际数值之间差值的放大系数，使得失真更可见。示例放大系数的范围在5X和IOX之间。在一示例实施例中，产生多个陶瓷蜂窝状结构10的多个膨胀圈图，并且对结果进行比较以识别任何缺陷趋势。在其它示例实施例中，处理器单元152用于检查胞室20在胞室特征向量Cij中的子组，以检查局部趋势、变化以及缺陷。使用当前的技术，用于处理并分析经校正图像SC’来产生上述信息的总时间花费大约I分钟。由系统100得到的测量值不会附加任何累积误差。例如，考虑将一行胞室中胞室间距的测量值相加在一起、以产生该行胞室长度测量值的情形。结果是实际行的精确大小加上/减去大约5 u m。这是由于线扫描图像传感器124 —次观察所有胞室，且如果一个胞室间距测量得稍大于预期值，则下一次将测量得稍小于预期值。但对于基于微观的检查系统，这并不总是适用。当此种系统用于测量胞室的间距时，其测量值会略微朝高侧或低侧偏斜。如果对于上述相同行的胞室获取的一百个测量值完成此种相同的测量，并且将所得到的测量值相加，则结果会大于或小于原始胞室间距误差的近似100倍。在一示例实施例中，获取经扫描的图像并且将该图像存储在存储单元154中，然后将其传递给外部存储单元(例如，网络存储装置，但未示出)，在此，经扫描的图像由一个或多个高效计算机批量进行分析。此种方案允许对于每个胞室获得数百个测量值，并且处理形状和厚度向量。在另一示例实施例中，存储单元154和处理器单元152位于控制器150外部并且是单独的计算机的一部分。
虽然已参照若干较佳实施例描述了本发明，但各种修改和附加对于本领域技术人员是显而易见的。所有这些附加、变化以及修改都包含在本发明的范围内，它们由所附的权利要求及其等同物所限定。
权利要求
1.ー种检查系统，所述检查系统用于检查具有端面的细胞状陶瓷基底的胞室，且所述检查系统包括 照明器，所述照明器构造成在所述端面上对于多个胞室提供正交入射线式照明；可动平台，所述可动平台可动地支承所述陶瓷结构，使得所述线式照明在扫描路径之上对于所述端面进行扫描； 光学成像系统，所述光学成像系统具有轴线并且构造成形成经照明的多个胞室的线图；线扫描图像传感器，所述线扫描图像传感器设置成接收并探測所述线图并且从其中产生相对应的线图信号；以及 控制器，所述控制器构造成处理所述线图信号，以形成所述端面的合成图像并且从其中确定至少ー个胞室的至少ー个參数。
2.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述照明器包括镜子，所述镜子沿着所述光学成像系统的轴线设置在所述光学成像系统和所述端面之间，且所述镜子构造成使照明光束沿着所述轴线反射来形成所述正交入射线式照明。
3.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述光学成像系统是双远光的并且具有IX的放大倍率。
4.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述线扫描图像传感器包括至少大约8000个方形像素，所述方形像素具有小于或等于大约5 μ m的边。
5.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述光学成像系统具有一定焦深，且所述可动平台构造成支承所述陶瓷蜂窝状本体，使得所述端面保持在所述焦深内。
6.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述可动平台使所述陶瓷蜂窝状结构以ー定扫描速度运动，且所述线扫描成像传感器具有一定扫描速率并且包括使所述扫描速率与所述扫描速度耦合的编码器。
7.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述控制器包括存储单元并且包括处理器単元，所述存储単元适合于存储线图，而所述处理器单元适合于处理所述线图以形成所述合成图像，并且处理所述合成图像以确定所述至少ー个參数。
8.—种检查细胞状陶瓷基底的端面处胞室的方法，包括 在线式照明在所述多个胞室的至少一部分之上扫描时，沿着光轴捕获经照明胞室的线图，包括使所述线式照明在所述光轴上定心，以致使所述线式照明正交地入射到所述端面上； 从所述线图形成所述胞室的合成图像；以及 从所述合成图像中确定至少ー个胞室的至少ー个參数。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括为所述多个胞室中的每个确定多个胞室參数。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括从胞室參数组中选择至少ー个胞室參数，且所述胞室參数组包括胞室角部角度、水平胞室间距、垂直胞室间距、水平壁厚、垂直壁厚、水平壁弓度和垂直壁弓度。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述细胞状陶瓷基底包括外表层，且所述合成图像包括所述外表层的图像，所述方法还包括从所述合成图像中确定外表层厚度变化和外表层形状变化中的至少一种。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在使所述线式照明保持稳定的同时，使所述陶瓷基底运动。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括形成数字线图，使得在相邻扫描路径上获取的所述数字线图部分地交迭。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括形成参照辐板并且根据所述参照辐板执行对于所述至少一个胞室参数的所述确定。
15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括根据所述至少一个胞室参数显示信息
16.一种对具有端面、胞室阵列以及外表层的蜂窝细胞状陶瓷基底进行检查的方法，所述方法包括 在使所述细胞状陶瓷结构运动的同时，对所述胞室阵列的至少一部分进行正交地照明和数字地成像，以获得所述胞室阵列的所述部分的扫描图像；以及处理所述扫描图像以确定至少一个胞室的至少一个参数。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括使所述胞室阵列的所述部分的照明形成为细长线型部分。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括使所扫描的图像形成为在不同扫描路径部段上获取的扫描图像的合成。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括从所述扫描图像中形成参照辐板并且从所述参照辐板中确定所述至少一个参数。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述扫描图像包括所述外表层的图像，且所述方法还包括确定外表层厚度和外表层形状中的至少一种。
全文摘要
披露一种用于检查压制陶瓷蜂窝状结构的高分辨率、大视场的扫描检查系统。该系统允许通过在线式照明在多个胞室的至少一部分上进行扫描时、沿光轴来捕获经照明胞室的线图来检查细胞状陶瓷基底的端面。该检查方法包括使线式照明在光轴上定心，以致使线式照明正交地入射到端面上。该检查方法还包括从线图中形成胞室的合成图像，并且从合成图像中确定至少一个胞室的至少一个参数。
文档编号G01N21/956GK102639990SQ201080051586
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月10日 优先权日2009年11月13日
发明者L·R·佐勒三世 申请人:康宁股份有限公司