專利名稱：確定蜂窩體,尤其是廢氣催化轉換器的蜂窩體的蜂窩密度的方法與設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及確定具有開口終止于蜂窩體端部的多個通道的蜂窩體的蜂窩結構的蜂窩面密度的方法及設備。這種蜂窩體特別用作廢氣催化轉變器的載體，廢氣催化轉變器能夠催化轉變來自內燃機的廢氣。蜂窩面密度是這種蜂窩體的基本參數。蜂窩密度通常和橫截面或橫截面的一部分相關，即蜂窩密度橫向地和由通道預定的流動方向相關。常用的單位為蜂窩/平方英寸(cpsi)。
蜂窩面密度在蜂窩體的批量生產中確定。就擠制的蜂窩體來說，能夠借助陰模明確地確定蜂窩面密度，利用該陰模可成批地制造蜂窩體。但是尤其是在金屬薄層組成的蜂窩體的制造中，蜂窩面密度在制造過程中會發生變化，其終值取決于對制造過程的管理。為此，要求至少根據隨機的樣本，通過檢查蜂窩面密度對制造過程進行連續監視及可能的管理。一種方法是選擇制成的單個蜂窩體，通過用手點數蜂窩來確定該蜂窩體的蜂窩數目。使蜂窩數目除以預知的，或者測量得到的參考面積，例如蜂窩體的管形殼體的橫截面積獲得蜂窩面密度。用手計數蜂窩數目的操作費時又容易出錯。進行檢查操作的人員容易數錯，并且在某些情況下，不能精確地知道或者不能正確地測量參考面積。例如在蜂窩密度為600cpsi的情況下，只可能對于明顯小于1平方英寸的橫截面以合理的費用點數蜂窩。
本發明的目的是提供一種能夠自動、快速、廉價并且精確地確定蜂窩面密度的方法及設備。
根據本發明，上述發明目的由具有權利要求1特征的方法實現。從屬權利要求中說明的主題內容是該方法的改進。上述發明目的還由具有權利要求14特征的，用于執行該方法的圖象記錄設備實現。其從屬權利要求的主題內容是該設備的改進。另外上述發明目的還由具有權利要求16特征的，執行該方法的裝置實現。此外，上述發明目的還由具有權利要求17特征的，具有計算機程序的計算機可讀數據載體實現。
根據本發明的方法，利用光學儀器記錄至少一部分蜂窩結構的圖象，并對圖象進行處理。圖象具有已知的或者可確定的圖象比例尺。和上面說明的手動方法中的情況一樣，這種情況下同樣通過計數蜂窩來確定蜂窩的數目，并使蜂窩數目除以參考面積計算蜂窩密度。不過這一切是自動完成的。在確定參考面積的操作中使用了圖象比例尺。自動確定過程能夠快速可靠地完成，并能夠節省勞動力費用。另外還能夠以少量的額外費用增大隨機樣本的百分率，或者就蜂窩面密度檢查生產過程中生產的所有蜂窩體。本發明的方法可直接結合到制造過程中，也可在單獨的步驟中進行。由于其快速性，即使蜂窩面密度偏離預定參數，在上述兩種情況下，本發明的方法也能夠無延遲地校正制造過程，以便保持預定的參數。于是能夠避免整批蜂窩體偏離預定參數的情況。
如果不測定蜂窩體的整個蜂窩結構，而只是測定蜂窩結構的一部分，則可產生不完整的蜂窩圖象。在本發明的一個有利實施例中，只計數產生完整圖象的蜂窩，并借助圖象比例尺確定單個蜂窩的蜂窩橫截面積。單個蜂窩的橫截面積的總和等于參考面積。由于沒有包括估計產生不完整圖象的蜂窩的大小的估計誤差，因此該方法能夠高度精確地確定蜂窩面密度。
在本發明方法的改進方法中，計數的蜂窩構成蜂窩結構的相連接區域(coherent region)。其優點在于可把光學儀器及蜂窩體放入彼此相對固定，隨后不再改變的位置中。
根據本發明方法的改進，計算蜂窩橫截面積的面積平均值，確定面積容差范圍，并且如果蜂窩的蜂窩橫截面積低于該面積容差范圍，則計算蜂窩數目時，不把該蜂窩計數在內。這樣可校正蜂窩識別方面的誤差。在許多情況下可假定蜂窩橫截面積基本上都近似相等。如果蜂窩的蜂窩橫截面積低于該面積容差范圍，則當處理圖象和/或記錄圖象時，認為錯誤地包括了不存在的蜂窩壁。根據另一個有利的改進方法，計算蜂窩橫截面積的面積平均值，確定面積容差范圍，并且如果蜂窩的蜂窩橫截面積超過面積容差范圍，則在計數蜂窩數目的操作中，對該蜂窩進行兩次或更多次計數。蜂窩計數操作中對該蜂窩計數多少次取決于該蜂窩的蜂窩橫截面積比面積平均值大多少倍。這樣，可以校正由于未識別出的蜂窩壁引起的誤差。特別地在蜂窩體具有彼此鄰接的平滑薄層及波形薄層的情況下，可能存在單獨的、不完整加邊蜂窩，利用本發明方法的改進方法，可把該蜂窩作為完整的加邊蜂窩來處理。由于兩個蜂窩之間的狹窄的連通通道無關緊要，因此這樣處理是所希望的。在適當選擇面積容差范圍的情況下，本發明的方法能夠以0.5％的相對誤差確定蜂窩面密度。
根據權利要求1的一個特征，圖象具有已知的或者可確定的圖象比例尺。最為理想的是把已知尺寸的比例尺物體不可移動地安裝到端部上，最好是粘結到端部上，并且在圖象中至少部分地記錄該比例尺物體，以便存在作為圖象比例尺或者借助其形成圖象比例尺的比例尺。當形成圖象比例尺時，可能利用另外的信息，例如可能知道的光學儀器到蜂窩體端部的間距。和圖象一起至少被部分記錄的尺寸已知的比例尺物體的優點在于能夠校正圖象變形現象，例如在處理操作中產生的圖象變形現象。最好在圖象的兩個垂直圖象軸上使用兩個互相獨立的圖象比例尺。
一種優選的結構是比例尺物體沿著蜂窩結構長度方向的尺寸大于其垂直于蜂窩結構長度方向上的尺寸。一方面，最好比例尺物體沿著蜂窩結構長度方向的尺寸較大，以便使比例尺誤差盡可能小。另一方面，比例尺物體旁的蜂窩結構部分不應被比例尺物體垂直于蜂窩結構長度方向上的較大尺寸部分遮蔽，否則在某些情況下圖象的記錄和/或處理存在缺陷。
在一個特別優選的實施例中，比例尺物體是一個框架，最好是一個圓環，它框住一個蜂窩區域。這種情況下，框住的區域及至少內框架邊緣，最好還有外框架邊緣被完整地記錄在圖象中，并且只計數框住區域外面的蜂窩。使用這種方法的先決條件是框住的蜂窩的尺寸足以代表所有的蜂窩，或者尤其是將對框住的蜂窩進行估算。最好使框架在光學上明顯突出于蜂窩結構，例如使框架具有能夠提供良好光反射的表面。內和/或外框架邊緣用來確定圖象比例尺。
在一個理想的改進中，照射端部，以便光從蜂窩邊界沿著光學儀器的方向被反射。應均勻地照射端部，或者端部上要產生圖象的部分，以便確保可靠地識別蜂窩邊界。
在本發明方法的一個優選改進中，在至少一部分圖象的范圍內形成亮度平均值，確定高于亮度平均值的亮度門限值，并從亮度大于亮度門限值的圖象區域的位置中推斷出蜂窩邊界的位置。只要沿著光學儀器的方向從蜂窩的空腔中穿出的光線少于沿該方向被蜂窩邊界反射的光線，則亮度門限值可提供識別蜂窩邊界的可靠判據。
在根據本發明方法的另一個特別優選的改進中，借助計算機程序處理圖象，計算機程序通過適當的數值分配獲得可預定的參數值，尤其是比例值。從而能夠經濟、快速地處理圖象。
通過使用計算機得到本發明的其它實用改進。在這種改進中，以二維的形式表示，最好在顯示屏上表示作為圖象處理操作結果的計數蜂窩的結構。也可借助計算機控制的打印機打印在紙上。不過通常在顯示屏上顯示速度更快。它能夠清楚地直觀顯示圖象處理操作的結果，并能夠跟蹤方法的操作模式。如果該結構中還包括沒有數過的蜂窩，則最好相對于沒有數過的蜂窩，光學突出計數蜂窩，最好在顏色上突出計數蜂窩。這樣可顯著增大清晰度。
在根據本發明的執行根據本發明的方法的圖象記錄設備中，光學儀器具有記錄圖象的點陣式照相機(matrix camera)，點陣式照相機可和數字數據處理裝置連接。通過點陣式照相機使數字象素系和蜂窩結構，或者蜂窩結構的一部聯系起來。從而提供各種計算機輔助數字圖象處理可選方案。
在圖象記錄設備的改型中，它具有照明端部的內部照明器，最好是圓形的狹縫光源，及帶有物隙的周邊封閉的外部光線屏蔽裝置。布置內部照明器使得當打開內部照明器時，照明光線通過物隙穿出外部光線屏蔽裝置。物隙最好是具有平直邊緣的縫隙。可以用外部光線屏蔽裝置整個或局部地使要產生圖象的蜂窩結構或該蜂窩結構的一部分與外部光線隔絕。這樣在已知的內部照明器的照明強度的情況下，可顯著地簡化圖象處理。從而例如可利用先前確定的亮度門限值或灰度門限值處理圖象。
具有權利要求16特征的裝置具有這種圖象記錄設備，及具有開口終止于蜂窩體端部的多個通道的蜂窩體，其中物隙的邊緣壓在，最好在周邊壓在蜂窩體的端部上。
上面指出的問題的解決方法還包括具有計算機程序的計算機可讀數據載體，計算機程序用于處理根據所說明的本發明方法的實施例的圖象。這種數據載體包括本發明方法的一個或多個實施例的基本特征，同時是實際實現本發明方法的關鍵。
下面參考附圖來說明根據本發明的方法，根據本發明的圖象處理設備及根據本發明的執行本發明方法的裝置的其它特征，及其最佳實施例。但是本發明不限于這些實施例。其中
圖1表示了利用蜂窩體、光學儀器及計算機實現本發明方法的裝置；圖2表示了具有圓環形框架的蜂窩結構的一部分；圖3表示了具有點陣式照相機、內部照明器及外部光線屏蔽裝置的圖象記錄儀。
圖1中所示裝置中的蜂窩體1具有多個開口終止于端部2的通道3。端部2上可看到具有由蜂窩邊界11鄰接的蜂窩5的蜂窩結構4。光學儀器9布置在蜂窩體1的端部2的上方，并通過傳輸線22和計算機8連接，以便進行數字圖象處理。圖象處理操作的結果可顯示在顯示屏7上。
下面參考圖2來說明根據本發明的方法的實施例。圓環形框架10被安放到要檢查的蜂窩體的近似平直的端部上。它包括為光的良反射體的材料。其內圓直徑及外圓直徑已知。現在，記錄由平滑薄層20及波形薄層21構成的蜂窩結構4的一部分的圖象，以便檢測整個環形框架及其內部。圖象被分解為數字象素，同時把灰度值分配給每個象素。借助它們的低于門限值的灰度值，檢測蜂窩邊界11及環形框架10。正巧象素部分表示光亮的蜂窩邊界11，部分表示光亮的蜂窩邊界11鄰接的暗色區域。于是在某些情況下，與此相關的是仍然低于門限值的平均灰度值。這樣，蜂窩邊界11看起來寬度增大了。在圖象處理操作中，通過使蜂窩邊界11變細來校正寬度的增加。
在兩個不同的互相垂直的方向上計數象素，并和環形框架10的預定外徑比較能夠確定這兩個方向的圖象比例尺，例如用象素/英寸表示。進行檢查以確定圖象是否存在不可接受的高度變形，如果存在不可接受的高度圖象變形，則表示光學儀器傾斜。可暫停確定蜂窩面密度的操作。
否則，在圖象處理操作中，把環形框架10從其內部分離出來，并且只對其內部進行進一步處理，即把與環形框架10相關的象素的灰度值設定為規定值，例如100。由于一般環形框架100內部的所有蜂窩并不都是關于其已產生完整圖象的蜂窩6，因此形成在邊界上存在分支現象的圖象。檢測并除去分支形狀。剩下的是具有形成其完整圖象，目前被計數的蜂窩6的結合在一起的區域的圖象。關于參考面積確定并總計蜂窩橫截面積。進行檢查以確定是否存在難以置信的大蜂窩橫截面積或小蜂窩橫截面積。如果存在極小的蜂窩橫截面積，則認為錯誤地多識別了一個蜂窩，并通過從蜂窩數目中減1來校正該錯誤。在蜂窩橫截面積顯著大于平均蜂窩橫截面積的情況下，根據蜂窩橫截面積和平均蜂窩橫截面積的商增大蜂窩數目。最后，通過把校正后的蜂窩數目除以蜂窩橫截面積的總和來確定蜂窩面密度。
圖2中所示的蜂窩結構是具有交替的平滑薄層及波形薄層的蜂窩體的蜂窩結構。特別就這種蜂窩體來說，當因為準備產生，但是還沒有產生的薄層之間的連接而導致產生將作為兩個或多個蜂窩計數的雙蜂窩或多蜂窩的情況下，所描述的方法特別有利。
圖3表示了執行根據本發明方法的圖象記錄設備的一個優選實施例。由管座17固定的管子19含有借助相機架18和管子連接的點陣式照相機12，物鏡16及環形狹縫燈13。外部光線屏蔽裝置14布置在管子19的底端，并呈圓錐形地斜削指向具有平直邊緣的物隙15。可借助與管座17連接的移動裝置把圖象處理設備移動到放置在該設備下方的蜂窩體的端部，以便物隙15的邊緣在其周邊范圍內壓在蜂窩體的端部上。
本發明使確定蜂窩體的蜂窩結構的蜂窩面密度的過程自動化。本發明，尤其是當使用計算機輔助圖象處理時，能夠快速、精確地確定蜂窩密度。這樣，能夠快速檢測制造誤差，并且可節省費用。
權利要求
1．一種自動確定蜂窩體(1)的蜂窩結構(4)的蜂窩面密度的方法，所述蜂窩體(1)具有開口終止于蜂窩體(1)的端部(2)的多個通道(3)，蜂窩結構(4)在那里可見，其中a)利用光學儀器(9)記錄至少一部分蜂窩結構(4)的具有已知或可確定的圖象比例尺的圖象，及b)處理該圖象，其中通過計數蜂窩(5、6)確定蜂窩的數目，使蜂窩數目除以借助圖象比例尺確定的參考面積計算蜂窩密度。
2．按照權利要求1所述的方法，其特征在于只計數形成完整圖象的蜂窩(6)，借助圖象比例尺確定單個蜂窩(6)的蜂窩橫截面積，單個蜂窩橫截面積的總和等于參考面積。
3．按照要求要求2所述的方法，其特征在于計數的蜂窩(6)構成蜂窩結構(4)的連續區域。
4．按照權利要求2或3所述的方法，其特征在于計算蜂窩橫截面積的面積平均值，確定面積容差范圍，并且如果蜂窩(6)的蜂窩橫截面積低于面積容差范圍，則計數蜂窩數目時不把該蜂窩(6)計數在內。
5．按照權利要求2、3或4所述的方法，其特征在于計算蜂窩橫截面積的面積平均值，確定面積容差范圍，并且如果蜂窩(6)的蜂窩橫截面積超出面積容差范圍，則計數蜂窩數目時對該蜂窩(6)計數兩次或更多次。
6．按照權利要求1到5之一所述的方法，其特征在于把已知尺寸的比例尺物體(10)不可移動地安放，最好是粘結到端部(2)上，并在圖象中至少部分記錄該比例尺物體(10)，以便存在作為圖象比例尺，或者借助其構成圖象比例尺的比例尺。
7．按照權利要求6所述的方法，其特征在于比例尺物體(10)沿著蜂窩結構(4)長度方向的尺寸顯著大于其垂直于蜂窩結構(4)長度方向的尺寸。
8．按照權利要求7所述的方法，其特征在于比例尺物體(10)是框住蜂窩(5、6)的一個區域的框架，最好是一個圓環，框住的區域及至少內框架邊緣，最好還有外框架邊緣被完整地記錄在圖象中，并且只計數框住區域外面的蜂窩(5、6)。
9．按照權利要求1到8之一所述的方法，其特征在于照明端部(2)，以便光從蜂窩邊界(11)沿著光學儀器(9)的方向被反射。
10．按照權利要求9所述的方法，其特征在于在至少一部分圖象的范圍內形成亮度平均值，確定高于亮度平均值的亮度門限值，并從亮度高于亮度門限值的圖象區域的位置中推斷出蜂窩邊界的位置。
11．按照權利要求1到10之一所述的方法，其特征在于借助計算機程序處理圖象，計算機程序通過適當的數值分配接收可預定的參數值，尤其是比例值。
12．按照權利要求11所述的方法，其特征在于以二維的形式，最好在顯示屏(7)上表示作為圖象處理操作結果的計數蜂窩(5、6)的結構。
13．按照權利要求12所述的方法，其特征在于該結構中還包括未計數的蜂窩(5、6)，并且和未計數的蜂窩相比較，光學突出計數蜂窩(5、6)，最好在顏色上突出計數蜂窩(5、6)。
14．一種用于執行按照權利要求1到13之一所述的方法的圖象記錄設備，其特征在于光學儀器(9)包括記錄圖象的點陣式照相機(12)，點陣式照相機(12)可和數字數據處理裝置(8)連接。
15．一種用于執行按照權利要求12或13所述的方法的圖象記錄設備，其特征在于具有照明端部(2)的內部照明器(13)，最好是環形狹縫燈，及帶有物隙(15)的周邊封閉的外部光線屏蔽裝置(14)，其中物隙(15)最好是邊緣平直的縫隙，布置內部照明器(13)使得當打開內部照明器(13)時，其光線通過物隙(15)向外穿出外部光線屏蔽裝置(14)。
16．一種用于執行按照權利要求12或13所述的方法的裝置，它具有根據權利要求15所述的圖象記錄設備，及具有開口終止于蜂窩體(1)的端部(2)，以便使蜂窩結構(4)可見的多個通道(3)的蜂窩體(1)，其特征在于物隙(15)的邊緣壓在，最好在周邊壓在蜂窩體(1)的端部(2)上。
17．一種具有用于按照權利要求11到13之一所述的方法處理圖象的計算機程序的計算機可讀數據載體。
全文摘要
本發明涉及一種自動確定蜂窩體(1)的蜂窩結構(4)的蜂窩面密度的方法和設備，所述蜂窩體(1)具有開口終止于蜂窩體的端部(2)，使蜂窩結構(4)可見的多個通道(3)，其中利用光學儀器(9)記錄至少一部分蜂窩結構(4)的具有已知或可確定的圖象比例尺的圖象，并處理該圖象，其中在圖象處理操作中，通過計數蜂窩(5)來確定蜂窩的數目，使蜂窩數目除以借助圖象比例尺確定的參考面積來計算蜂窩密度。特別當利用計算機輔助圖象處理時，可以這種方法快速、精確地確定蜂窩密度。從而能夠快速檢測制造誤差，節省費用。
文檔編號G01B11/28GK1238836SQ97199955
公開日1999年12月15日 申請日期1997年11月13日 優先權日1996年11月21日
發明者路德維格·威爾斯, 阿卜得拉海姆·奧阿貝 申請人:發射技術有限公司
專業數控銑床產品供應商
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