CN114641684A - 用于蜂窝体检查的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于查验蜂窝体上的表面缺陷的存在和识别该表面缺陷的改进的检查技术。该改进的检查利用对蜂窝体的外表面的行程的测量来收集外表面的图像。该图像被组合成示出蜂窝体的外表面的复合图像。该复合图像被分析以识别表面缺陷。

Description

用于蜂窝体检查的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§120要求于2019年8月30日提交的美国临时申请序列第62/893,906号的优先权，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。

背景技术

蜂窝体用于各种应用中，诸如用于处理工作流体中不想要的成分(诸如燃烧废气中的污染物)的微粒过滤器和催化转化器的构造。蜂窝体的制造可包括检查表面缺陷的存在，该表面缺陷可能存在并且可对蜂窝体的性能产生不利影响。

发明内容

本文描述了各种方法(以及其他内容)以用于提供对蜂窝体的改进的成像和检查。例如，用于检查蜂窝体的装置可被配置成提供对蜂窝体的整个外表面的精确成像。检测装置可被配置成基于多个收集的图像来形成复合图像(composite image)。拍摄每个图像的指令可由蜂窝体的周向行程来触发。

在一个方面，提供了用于检查蜂窝体的装置。该装置包括：支撑蜂窝体的致动器，该致动器被配置成在蜂窝体围绕旋转轴的完整旋转的至少一部分期间连续地旋转蜂窝体；相机，该相机具有涵盖蜂窝体的外周向表面的检查区域的视场；传感器，当蜂窝体由致动器旋转时，传感器测量沿蜂窝体的圆周的周向行程，传感器被配置成在周向行程的预定增量处触发相机以收集蜂窝体的检查区域的图像；以及光源，该光源具有涵盖蜂窝体的外周向表面的检查区域的照明区域。

在一些实施例中，光源的照明轴与相机的光轴之间的角度小于或等于15°。在一些实施例中，光源包括多个光源，并且该多个光源中的每个光源的照明轴与相机的光轴之间的角度小于或等于15°。在一些实施例中，多个光源具有至少两百万勒克斯的组合强度。

在一些实施例中，相机具有以蜂窝体的外周向表面为中心的景深，使得该景深在检查区域的中心处从蜂窝体的外周向表面向外延伸大约5mm并且向内延伸大约5mm。

在一些实施例中，光源具有至少一百万勒克斯的强度。在一些实施例中，传感器是具有小于或等于0.2μm的测量分辨率的编码器。

在一些实施例中，相机包括多个相机。在一些实施例中，多个相机围绕蜂窝体的圆周分布，相机中的每个相机的视场包括与旋转轴平行地测量的长度，该长度大于或等于蜂窝体的全长。在一些实施例中，多个相机与旋转轴平行地分布，多个相机具有组合视场，该组合视场具有与旋转轴平行地测量的组合长度，该组合长度大于或等于蜂窝体的全长。

在一些实施例中，视场包括与旋转轴平行地测量的长度，该长度大于或等于与旋转轴平行地测量的蜂窝体的全长。在一些实施例中，该装置进一步包括距离传感器，该距离传感器被配置成在与相机的光轴平行的方向上确定相机和蜂窝体之间的距离。

在一些实施例中，该装置进一步包括装载机构，该装载机构被配置成将蜂窝体放置在致动器上。

在一些实施例中，该装置进一步包括控制单元，该控制单元被配置成分析图像以识别一个或多个表面缺陷。

在一些实施例中，该装置进一步包括拒绝致动器，该拒绝致动器被配置成至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量大于或等于预定义的阈值来将蜂窝体移动到拒绝容器。

在一些实施例中，该装置进一步包括标记设备，该标记设备被配置成至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量小于预定义的阈值来将标记施加到蜂窝体的表面。在一些实施例中，其中标记指示蜂窝体已经通过检查。

在一些实施例中，致动器与在检查区域中的蜂窝体的端面和蜂窝体的外周向表面之间的相交部分间隔开。

在另一方面，提供了用于检查蜂窝体的装置。该装置包括：致动器，该致动器被配置成接合并支撑蜂窝体的外周向表面，致动器被配置成在蜂窝体围绕旋转轴的完整旋转的至少一部分期间连续地旋转蜂窝体；相机，该相机具有涵盖蜂窝体的外周向表面的检查区域的视场；传感器，该传感器被配置成以预定间隔触发相机以收集蜂窝体的外周向表面的检查区域的图像；光源，该光源具有涵盖蜂窝体的外周向表面的检查区域的照明区域。

在一些实施例中，动器包括被配置成接收蜂窝体的一对辊，其中，由于蜂窝体的外周向表面与辊中的至少一个辊之间的摩擦接合，该至少一个辊的旋转导致蜂窝体的旋转。

在一些实施例中，当蜂窝体由致动器旋转时，传感器测量沿蜂窝体的圆周的周向行程，并且预定间隔包括周向行程的增量。

在一些实施例中，第一光源的照明轴与相机的光轴之间的角度小于或等于15°，并且第二光源的照明轴与相机的光轴之间的角度小于或等于15°。

在一些实施例中，第一光源具有至少一百万勒克斯的强度，并且第二光源具有至少一百万勒克斯的强度。在一些实施例中，传感器是编码器。在一些实施例中，传感器具有小于或等于0.2μm的测量分辨率。

在另一方面，提供了一种检查蜂窝体的外周向表面的方法。该方法包括：经由与蜂窝体的外周向表面接合的致动器连续地旋转蜂窝体；

测量沿蜂窝体的外周向表面的圆周的周向行程；触发相机以收集蜂窝体的外周向表面的多个图像，该多个图像是在蜂窝体的单个旋转期间在外周向表面的周向行程的预定增量处收集的；将该多个图像组合成复合图像；分析复合图像以识别蜂窝体的外周向表面上的一个或多个表面缺陷。

在一些实施例中，该方法进一步包括至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量大于或等于预定义的阈值来拒绝蜂窝体。

在一些实施例中，该方法进一步包括至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量小于预定义的阈值来将标记施加到蜂窝体的表面。

在一些实施例中，传感器用小于或等于0.2μm的分辨率测量周向行程。

在一些实施例中，致动器包括被配置成接收蜂窝体的一对辊，其中连续地旋转蜂窝体包括：由于蜂窝体的外周向表面与辊中的至少一个辊之间的摩擦接合，旋转该至少一个辊以使蜂窝体围绕蜂窝体的纵轴旋转。

提供本发明内容以便以简化的形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的概念的选集。本发明内容并非旨在标识出要求保护的主题内容的关键特征或必要特征，亦非旨在用于限定要求保护的主题内容的范围。此外，应注意，本发明不限于具体实施方式和/或本文档的其他部分中描述的特定实施例。此类实施例在本文中仅处于说明性目的而呈现。基于本文包含的教导，附加实施例对于(多个)相关领域的技术人员将是显而易见的。

附图说明

结合在本文中并形成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起进一步用来解释涉及的原理并使得(多个)相关领域的技术人员能够制造并使用所公开的技术。

图1是示例性蜂窝体的透视图。

图2是图1的蜂窝体的侧视图。

图3是根据实施例的用于检查蜂窝体的示例装置的正视图。

图4是图3的示例装置的部分的侧视图。

图5是图3的示例装置的部分的透视图。

图6是包括检查区域的蜂窝体的外表面的侧示意图。

图7是根据实施例的用于检查蜂窝体的示例装置的正视图。

图8是根据实施例的用于检查蜂窝体的示例装置的部分的侧视图。

图9是包括缺陷的蜂窝体的透视图。

图10是图9的蜂窝体的透视示意图。

图11是图9的蜂窝体的外表面的复合图像的俯视图。

图12描绘了根据实施例的检查蜂窝体的外表面的示例方法的流程图。

当结合附图时，所公开技术的特征和优势将从以下阐述的具体实施方式中变得更加明显，在附图中，相同的附图标记在整个说明书中标识对应的要素。在附图中，相同的附图标记一般指示完全相同的、功能上类似的和/或结构上类似的元件。元素首次出现的附图由相应附图标记中最左侧的(多)位表示。

具体实施方式

以下具体实施方式参考示出本公开的实施例的附图。然而，本发明的范围不限于这些实施例，而是替代地由所附权利要求书限定。因此，除了附图中所示的那些实施例之外的实施例(诸如所示实施例的修改版本)仍然可以被本发明涵盖。

说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例”等的引用指示所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但是，每一个实施例可以不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，此类短语不一定是指同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，要提到的是，无论是否明确描述，都是在(多个)相关领域的技术人员知识范围内结合其他实施例来实现此类特征、结构或特性。

本文描述的实施例提供了对用于检查蜂窝体外表面的已知检查系统的改进。本文描述的实施例的优点包括不需要将部件精确地定位在致动器上的简化的装载，从而降低劳动成本。所公开的实施例避免了基于旋转速度变化的失真或不完整的图像。实施例基于对蜂窝体的周向行程的直接测量提供高精度成像。进一步优点是，本文描述的实施例允许对蜂窝体上的表面异常进行表征和确定尺寸，使得能够确定是否存在任何异常，并且如果存在，则任何此类异常是否是需要修复或拒绝蜂窝体的缺陷。实施例还能够收集放大的图像以用于质量控制和过程监控。

图1和图2示出了示例性蜂窝体100。蜂窝体100通常由挤出陶瓷材料形成。蜂窝体100包括多个相交的内壁102，该多个相交的内壁102从第一端104到第二端106纵向延伸穿过蜂窝体100，基本上平行于纵轴L。内壁102组合以限定多个通道或小区108，该多个通道或小区108形成从第一端104到第二端106延伸穿过蜂窝体100的钻孔或腔，并且形成蜂窝体100的蜂窝状结构。蜂窝体100可由多孔陶瓷材料构成。

外皮109围绕内壁102并且限定蜂窝体100的外表面110。外表面110是指在蜂窝体100的相对端104、106之间纵向延伸的周向表面。为了便于本文讨论，使用了术语周向(和/或圆周)，然而，蜂窝体100可采用不同于圆柱形的形状，并且周向表面旨在指代任何此类形状的外周表面。外皮109形成并限定蜂窝体100的外形。本文公开的系统和方法布置为检测外皮109之中和/或之上是否存在任何异常。如果检测到异常，则这些异常中的一些异常可能仅仅是美学上的，而其他异常可能是导致蜂窝体检查不通过的缺陷(例如，需要修复或拒绝蜂窝体100)。本文描述的实施例能够确定异常何时构成这种缺陷。美学异常的示例包括但不限于鼓边、松散纤维、管规标记和波纹。(可能需要修复或拒绝的)缺陷的示例包括但不限于宏观/微观完全裂缝、宏观/微观部分裂缝、油裂缝、凸起裂缝、气隙(air checks)和边缘缺口。

本文描述了用于检查蜂窝体的方法和装置。这种检测装置可被配置成提供整个外表面110的复合图像，以提供对外表面110的可重复的全检查覆盖。例如，检测装置可被配置成捕获与在蜂窝体100的整个长度和蜂窝体100的圆周的预定义部分上延伸的检查区域112相对应的一系列图像。检查区域的图像被组合以形成显示整个外表面110的复合图像。

参考图3-图5，将描述用于检查蜂窝体100的示例装置300。装置300包括致动器302、相机304、传感器306和光源组件308。致动器302在检查期间支撑蜂窝体100并且被配置成旋转蜂窝体100。在实施例中，致动器302被配置成使蜂窝体100在蜂窝体100围绕纵轴L的至少完整旋转期间连续地旋转。在实施例中，致动器302包括至少一个驱动辊310，该至少一个驱动辊310由电机512驱动，并且迫使蜂窝体100旋转。驱动辊310接触蜂窝体100的外表面110，并且可以至少部分地由在驱动辊310和外表面110之间产生摩擦的材料构成。以此方式，当蜂窝体100的表面110抵靠驱动辊310接合时，驱动辊310的旋转导致蜂窝体100的旋转。驱动辊310可包括相对软的材料，以缓冲蜂窝体100。例如，该材料可以是聚氨酯。

在实施例中，致动器302还包括第二辊314，例如，该第二辊314可自由旋转。第二辊314与驱动辊310组合以形成对蜂窝体100的支撑。例如，当蜂窝体100被接收在驱动辊310与第二辊314之间形成的间隙315中时，第二辊314和驱动辊310可以支撑蜂窝体100。蜂窝体100可以在水平取向上被支撑，尽管蜂窝体100可以在任何合适取向上被支撑。第二辊314被配置成随蜂窝体100的旋转而旋转，蜂窝体100受驱动辊310迫使而旋转。在实施例中，驱动辊310和第二辊314设置在蜂窝体100的与检查区域112相对的一侧上，使得辊310和辊314与检查区域112的周边间隔开。该间隔确保辊310和辊314不(诸如通过从致动器302产生的反射))干扰相机304的视场或由光源组件308提供的照明。由致动器302的辊系统提供的优点是，不需要蜂窝体100的纵轴L与致动器的旋转轴之间的精确对准。替代地，当蜂窝体100与辊310、314接合时，蜂窝体100将围绕纵轴L(例如，当蜂窝体为圆柱形时，蜂窝体100的中心轴)旋转。另外，由于外表面110与辊310、314接合，因此蜂窝体100可以有利地装载到辊310、314上，而无需接触或接合端104、106，端104、106通常比外皮109更容易受到损坏。

蜂窝体100可以被手动或自动装载到致动器302上。例如，操作者可以将蜂窝体100手动装载到致动器302上。在另一示例中，装置包括装载机构(诸如机器人)，该装载机构被配置成将蜂窝体100放置到致动器302上。

如图5所示，电机512耦合到驱动辊310以使得驱动辊310能够经由电机512旋转。在实施例中，电机512经由齿轮箱516耦合到驱动辊310。齿轮箱516可耦合到驱动机构318，诸如皮带驱动或链驱动。作为替代，电机512或齿轮箱516可以直接耦合到驱动辊310。电机512可以是伺服电机，但可以使用其他电机，诸如电动机或气动电机。在实施例中，电机512的旋转速度被设置为使得蜂窝体100的外表面110以至少125mm/s的速度行进，在一实施例中速度为至少150mm/s，而在另一实施例中速度为至少250mm/s。

相机304相对于蜂窝体100布置为使得相机304限定涵盖蜂窝体100的外表面110的期望检查区域112的视场FOV和景深DOF。例如，视场FOV被尺寸设计为在与蜂窝体100的旋转轴(例如，纵轴L)平行的方向上具有大于或等于检查区域112的长度尺寸IL的长度尺寸CL，使得相机304被配置成对蜂窝体100的整个长度成像。在实施例中，视场FOV长度尺寸CL比检查区域112的长度尺寸IL和/或蜂窝体在端104、106之间的全长长至少约3％、约5％或甚至约10％。另外，视场FOV尺寸设计成具有宽度尺寸CW，该宽度尺寸CW涵盖作为检查区域112的弧长的宽度尺寸IW，使得相机304被配置成对蜂窝体100的圆周的预定义的长度成像。在实施例中，检查区域112的宽度尺寸IW在2-20μm的范围内，在进一步实施例中，在5-15μm的范围内，而在进一步实施例中为约10μm。

另外，相机304被选择为使得景深DOF允许被检查区域112涵盖的外表面110的整个部分被聚焦。例如，外表面110大致围绕蜂窝体100的纵轴L弯曲。作为结果，当与相机304的光轴OP平行地测量时，外表面110的在检查区域112内的部分处于与相机304相距不同距离处。在检查区域112中外表面110到相机的最小距离与到相机的最大距离之间的差定义了分段深度S，如图6所示，并且相机的景深DOF大于或等于分段深度S。在实施例中，检测装置可被配置成通过提供相机来检查具有约6.0英寸直径的蜂窝体100，该相机被配置成在10mm(即，与外表面110相距+/-5mm)的景深内对具有约6.2英寸的长度尺寸IL和约10μm的宽度尺寸IW的检查区域112成像。

相机304可耦合到透镜305以提供放大和/或改变相机304的视场FOV。在实施例中，透镜是远心透镜。在实施例中，透镜是微距透镜。在实施例中，透镜提供在0.05倍-2.0倍范围内的放大率。在实施例中，透镜提供0.35倍的放大率。

更进一步地，相机304被选择为提供支持显著小于60秒的检查循环时间的数据传输速率。在实施例中，数据传输速率足够快以捕获蜂窝体100的整个外表面110的图像，并且在小于20秒内将所捕获的图像传输到存储。在实施例中，循环时间小于约5秒，小于约2秒，或更优选地小于约1.5秒。在实施例中，相机304是线扫描相机。在一个实施例中，相机304由具有0.5μm-7.5μm分辨率的10k-20k个像素的线性阵列构成，并且在实施例中，由具有3.5μm像素分辨率的16k个像素的线性阵列构成。

检查装置300还可包括可移动固定装置，该可移动固定装置被配置成在与相机的光轴OP平行的方向上提供相机304与蜂窝体100之间的相对移动。例如，可移动固定装置可以是平移滑动机构，该平移滑动机构包括相机支架320和至少一个滑轨322。相机支架320可移动地耦合到滑轨322，使得相机支架320可以平移。滑轨322可以相对于蜂窝体100固定。相机304可以在一取向上固定地耦合到相机支架320，该取向允许相机304在与相机304的光轴OP平行的方向上相对于滑轨322和蜂窝体100平移。在实施例中，滑轨322垂直定向，使得相机304可沿垂直轴朝向和远离蜂窝体100平移。在实施例中，相机304定位成使得景深DOF的中心近似位于被检查的蜂窝体100的标称直径上，例如，使得该景深限定在检查区域112的宽度尺寸IW的中心处从蜂窝体100的标称外直径向外延伸5mm和向内延伸5mm(即，+/-5mm)的聚焦区域。

传感器306被检查装置300包括在内，并且被配置成在蜂窝体100被致动器302的驱动辊310旋转时测量蜂窝体100的周向行程。传感器306用于触发相机304以在蜂窝体100旋转时收集蜂窝体100的检查区域112的图像，即，发送指示相机304或以其他方式激活相机304的信号。因为使用周向行程来触发相机304以收集图像，所以蜂窝体100的旋转速度的变化有利地不影响复合图像，并且在成像期间外表面110的任何部分都没有被无意遗漏。例如，传感器306被配置成在蜂窝体100的外表面110的周向行程的预定增量处触发相机304以收集检查区域112的图像。在实施例中，传感器306耦合到驱动辊310。驱动辊310直接接触蜂窝体100的外表面110，因此在旋转期间驱动辊310的周向行程与外表面110的周向行程相同。在实施例中，传感器306是耦合到驱动辊310的编码器，但传感器306不限于编码器，并且可包括接触式或非接触式行程测量设备。传感器306可使用柔性旋转耦合件507耦合到驱动辊310，使得在旋转期间辊310和/或传感器306不彼此束缚或损伤。在实施例中，传感器306是具有小于0.5μm的测量分辨率的编码器，在个实施例中测量分辨率小于0.2μm，而在另一实施例中测量分辨率小于0.1μm。在实施例中，在蜂窝体100连续旋转时，传感器306在外表面110的周向行程的每个10μm增量处触发相机304以收集图像。

光源组件308被配置成发射光并将光引导到蜂窝体100的外表面110上。所发射的光在外表面110上形成涵盖检查区域112的照明区域，使得在由相机304捕获图像期间，检查区域112被照亮。光源组件308包括至少一个光源324，该至少一个光源324限定照明轴I，并且可包括多个光源324。光源324可以是高强度单色LED光源，诸如由LED光源阵列构成的光源324。由光源324发射的光由至少一个波长限定，并且该波长可被选择为匹配蜂窝体100的材料以提供期望的图像质量。在一实施例中，光源组件308被配置成发射白光，并且在另一实施例中，光源组件308被配置成发射红光。每个光源324还可包括透镜325，透镜325可提供非常高度聚焦且狭窄的照明区域，诸如蜂窝体100的部分的线照明。在实施例中，光源被配置成提供具有至少200mm的长度的照明区域。

在所示实施例中，光源组件308包括一对光源324，每个光源324限定照明轴I。在包括多个光源324的实施例中，光源324中的每个光源324可以是被配置成在外表面110上形成涵盖检查区域的照明区域的聚焦高强度光源，使得多个光源324的照明区域重叠。在实施例中，光源324定向为限定在照明轴I与相机的光轴OP之间的照明角θ。在实施例中，照明角θ尽可能接近0°，从而降低一些表面异常(诸如波纹)的可见性。在实施例中，照明角θ小于或等于15°、小于或等于12°、或甚至小于或等于10°。在实施例中，包括一对光源，并且光源设置在相机304的光轴OP的相对侧上，并且提供+θ和-θ的照明角。光源组件308可配置成发射高强度光，诸如具有至少一百万勒克斯(lux)的总强度，并且在一实施例中具有至少两百万勒克斯的总强度。例如，多个光源可被包括，具有两百万勒克斯的组合强度。

检查装置300还可包括距离传感器326，距离传感器326提供和相机304与蜂窝体100之间的距离有关的信息。距离传感器326被配置成在与相机304的光轴OP平行的方向上确定相机304与蜂窝体100之间的距离。在实施例中，距离传感器326耦合到相机支架320，使得距离传感器326可与相机304一起移动。在蜂窝体100被装载到致动器302上之后，由距离传感器326提供的测量信息可被使用，以相对于蜂窝体100定位相机304，使得由相机304提供的景深DOF涵盖蜂窝体100上的检查区域112。距离传感器可以是基于激光的系统(诸如激光接近度传感器)，该系统将激光引向蜂窝体100的外表面110，感测激光的反射，并且将该信息转换为距离数据。

在一些实施例中，检查装置300包括控制单元328。控制单元328可被配置成分析蜂窝体100的外表面110的图像，以通过确定异常是否应当被分类为缺陷来识别一个或多个表面缺陷，并且输出分析的结果。例如，控制单元328可以将在蜂窝体100旋转时由相机304拍摄的检查区域的图像依次拼接在一起以形成复合图像。该复合图像示出包括可能是缺陷的表面异常的整个外表面110。控制单元328(诸如通过收集测量信息和/或通过按形状或其他特性将异常分类为多个类型)分析异常，以确定异常是否是缺陷。控制单元328还可被配置成对缺陷进行计数，并且确定缺陷数量是否超过预定义的缺陷数量的阈值。在实施例中，缺陷的阈值数量为10。在另一实施例中，缺陷的阈值数量为5、或3、或甚至1。作为示例，来自控制单元328的确定可用于对蜂窝体100进行分拣或标记。

在实施例中，装置300包括用于分拣经检查的蜂窝体的拒绝致动器330。在实施例中，拒绝致动器330被布置为可移动的楔形件，该楔形件选择性地延伸并接触蜂窝体100的一部分。在一个示例中，拒绝致动器330设置在蜂窝体100下方在驱动辊310与第二辊314之间。在另一示例中，拒绝致动器330设置在蜂窝体100的一侧上。拒绝致动器330的移动可以至少部分地基于由控制单元328确定的经识别的缺陷的数量。例如，如果蜂窝体100包括大于或等于阈值(诸如十个、五个、或甚至一个表面缺陷)的表面缺陷数量，则蜂窝体100可被拒绝。如果蜂窝体100被确定包括足够的缺陷而被拒绝，则拒绝致动器330朝向蜂窝体100平移，并且致动器330(例如，楔形体)使蜂窝体100从致动器302弹出并进入设置为与致动器302相邻的拒绝容器332。

在实施例中，装置300包括标记设备334。标记设备334被配置成(诸如通过将墨水喷涂到蜂窝体100的外表面110上)将至少一个标记施加到蜂窝体100的表面。标记设备334可被操作以诸如通过写下“通过”、“良好”、“失败”或“拒绝”和/或通过标记符号(例如，对勾标记、X、圆圈、或其他形状、图标、字母、颜色、符号或其组合)来指示蜂窝体100的检查通过和/或失败。标记设备334的操作可以至少部分地基于由控制单元328确定的经识别的缺陷的数量。例如，如上所述，可以基于阈值通过或拒绝蜂窝体100，并且可以相应地标记蜂窝体100。在示例中，如果经识别的表面缺陷的数量小于阈值，则使用标记设备334(例如，通过在外表面110上施加“通过”或“良好”)将蜂窝体100标记为通过检查。

部件存在传感器336可被包括在装置300中，以识别蜂窝体100何时设置在致动器302上，并且可用于发起对蜂窝体100的检查。部件存在传感器336可被固定在致动器302的一部分上，并且可以朝向与驱动辊310相邻的、被所装载的蜂窝体100占据的位置。部件存在传感器2336可以是激光存在传感器。在实施例中，蜂窝体100的存在可由距离传感器326而不是部件存在传感器336来确定。

现在参考图7，将描述用于检查蜂窝体100的另一示例装置700。装载700提供了一种配置，该配置可以减少由围绕蜂窝体100的圆周分布的多个相机来执行对蜂窝体100的整个外表面110的检查的时间量。装置700包括致动器302、第一相机304a、第二相机304b、传感器306、第一光源组件308a和第二光学组件308b。装置100还可包括控制单元328、第一距离传感器326a和第二距离传感器326b。为了便于本文的讨论，具有附加字母后缀(例如，“a”、“b”等)的基础附图标记的任何部件通常共享用不带后缀的基础附图标记标识的该部件的描述。例如，距离传感器326a和距离传感器326b的结构和操作可以从距离传感器326的描述中理解。以此方式，致动器302、传感器306、光源组件308a、308b、控制单元328和距离传感器326a、326b被结合在先前描述的实施例中并且将不再进一步详细描述。

装置700包括第一相机304a和第二相机304b，第一相机304a和第二相机304b围绕蜂窝体100的圆周分布，并且两个相机304a、304b基于传感器306对行程的测量而触发。在其他方面，相机304a、304b如先前所述地构造。在实施例中，每个相机在蜂窝体100的在直径上相对的位置处捕获外表面110的图像。第一相机304a和第二相机304b中的每一者被配置成具有视场，该视场具有与蜂窝体100的旋转轴(诸如纵轴L)平行地测量的长度，该长度大于或等于蜂窝体100的长度。作为结果，在蜂窝体100已经围绕其纵轴L进行半个完整旋转之后，图像可由控制单元328组合以创建整个外表面110的复合图像。与先前实施例类似，装置被配置成使得相机和蜂窝体100能够在与相机的光轴OP基本上平行的方向上相对于彼此移动。

现在参考图8，将描述用于检查蜂窝体100的装置800。装置800提供另一配置，该配置可利用多个相机来捕获蜂窝体100的外表面110的图像。该配置的优点是，可结合附加的相机以增加可被成像的检查区域112的长度尺寸IL，以容纳具有更大长度的蜂窝体。装置800包括致动器302、第一相机304a、第二相机304b、传感器306和光源组件308。装置100还可包括距离传感器326和部件存在传感器336。致动器302、传感器306、光源组件308、距离传感器326和部件存在传感器336被结合在先前描述的实施例中并且将不再进一步详细描述。

装置800包括第一相机304c和第二相机304d，第一相机304c和第二相机304d与蜂窝体100的旋转轴和纵轴L平行地分布，并且两个相机304c、304d基于传感器306对行程的测量而触发。在其他方面，相机304c、304d如先前所述地构造。第一相机304c和第二相机304d被配置成具有组合视场，该组合视场具有与旋转轴平行地测量的长度，该长度大于或等于蜂窝体100的长度。作为结果，在蜂窝体100已经围绕其纵轴L进行完整旋转之后，图像可由控制单元(例如，控制单元328)组合以创建整个外表面110的复合图像。与先前实施例类似，装置被配置成使得相机和蜂窝体100能够在与相机的光轴OP基本上平行的方向上相对于彼此移动。

在实施例中，诸如使用装置300、800，可以通过在蜂窝体100的连续完整旋转期间捕获图像来对整个外表面110成像。在实施例中，诸如使用装置700，可以通过在蜂窝体100的连续部分旋转期间捕获图像来对外表面110成像。旋转量可由用户预定义，或者控制单元可被配置成至少部分地基于蜂窝体100的尺寸属性(诸如外直径)来确定所需的旋转。尺寸属性可由用户输入或使用被包括在装置中的传感器中的一个或多个传感器来测量。另外，旋转量可被选择为使得在复合图像的末端处捕获重复图像，以确保整个外表面被成像。在实施例中，装置被配置成使圆柱形蜂窝体100的旋转距离基于标称直径，并且(诸如通过将该距离增加预定义的百分比)向该距离添加预定义的容差。在实施例中，该预定义的百分比为小于或等于10％，在一实施例中为小于或等于5％，而在另一实施例中为小于或等于3％。

现在参考图9-图11，将描述具有多个缺陷的蜂窝体900。如上所述，蜂窝体可具有各种各样的表面缺陷，包括完全裂缝、部分裂缝、油裂缝和气隙。除了完全裂缝之外，所有表面缺陷仅沿蜂窝体的长度的一部分延伸。例如，蜂窝体900被示出为具有完全裂缝902、部分裂缝904和油裂缝906。本文描述的用于检查蜂窝体的装置的实施例通过对外表面910的检查区域成像来提供对蜂窝体900的整个外表面910的成像。由于该成像是基于外表面910的测得的周向行程来触发的，并且由于相机的视场被选择为捕获蜂窝体900的整个长度，因此外表面910的任何部分都没有在图像中缺失。作为结果，没有延伸穿过蜂窝体900的整个长度的缺陷不会逃脱检查。

复合图像1150由在蜂窝体900旋转时基于覆盖围绕蜂窝体900的圆周的连续区域的检查区域从蜂窝体900拍摄的多个图像P₁-P_n形成。如果如上所述，在与第一图像(例如，P₁、P₂等)相同的区域重复地拍摄一个或多个额外的图像(例如，图像P_n+1、P_n+2等)，则这些重复图像可被丢弃或以其他方式不用于形成复合图像1150。有效地，如图10中示意性地示出的，复合图像1150被形成为好像外皮被从蜂窝体900剥离、平放并且成像，使得复合图像1150的长度A与蜂窝体900的周向长度相对应并且高度B与蜂窝体900的总长度相对应。最终复合图像1150通过将多个图像P以它们被捕获的相同顺序拼接在一起来形成，使得最终复合图像1150准确地显示整个外表面的外观，包括蜂窝体900上的任何缺陷。

图12描绘了检查蜂窝体的外表面的示例方法的流程图1200。流程图1200可使用例如相应的图3、图7和图8中示出的检查装置300、700和800的实施例中的任一者来执行。基于关于流程图1200的讨论，进一步的结构和操作实施例对于(多个)相关领域的技术人员将是显而易见的。

如图12中所示，流程图1200的方法开始于步骤1260。在步骤1260中，蜂窝体(例如，蜂窝体100)被旋转。在实施例中，旋转蜂窝体包括连续地旋转蜂窝体，诸如通过至少一个完整旋转。蜂窝体可以使用致动器(诸如致动器302)来旋转。

在步骤1262处，测量蜂窝体的外表面的周向行程。在实施例中，在步骤1262处测量周向行程包括测量沿蜂窝体的外表面的圆周的周向行程。在实施例中，传感器306用于测量周向行程。

在步骤1264处，相机被触发以收集多个图像。在实施例中，在步骤1264中触发相机包括触发相机以收集蜂窝体的外表面的多个图像。该多个图像是在蜂窝体的单个旋转期间在外表面的周向行程的预定增量处收集的。在实施例中，相机的视场捕获与用于触发相机的行程量匹配的蜂窝体圆周的一部分。在实施例中，相机304用于收集多个图像。

在步骤1266处，组合多个图像。在步骤1266中组合多个图像包括将多个图像组合成复合图像。在实施例中，复合图像显示蜂窝体的整个外表面。在实施例中，使用控制单元328将多个图像拼接在一起。

在步骤1268处，分析复合图像。在步骤1268中分析复合图像包括分析复合图像以识别蜂窝体的外表面上的一个或多个表面缺陷。在实施例中，控制单元328用于分析复合图像。例如，分析可以通过一个或多个算法(诸如机器学习算法、图像处理算法等)来进行，以检测是否存在异常和/或对异常类型进行分类。例如，图像处理算法(诸如阈值化)可用于协助检测反差成色的异常(例如，在浅色外表面110上的深色异常)。在一个实施例中，利用深度学习算法，例如，被配置成用于图像分类的神经网络(诸如残差神经网络(ResNet))可以以监督方式根据通过和失败的蜂窝的图像进行训练，使得神经网络越来越多地学会检测与不是可拒绝缺陷的异常相比哪些异常是可拒绝异常。例如，可以向算法提供示出每种不同类型的缺陷或异常以及没有异常的蜂窝体的数百或甚至数千张图像，以训练算法识别每种情况并且由此相应地对蜂窝分类。本领域技术人员将认识到适于基于所收集的图像来检测和分类蜂窝体的其他算法。

方法还可包括至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量高于预定义的阈值来拒绝蜂窝体。在实施例中，如果经识别的表面缺陷的数量大于或等于10个缺陷，则蜂窝体被拒绝，而在另一实施例中，如果经识别的表面缺陷的数量大于或等于5个缺陷，则蜂窝体被拒绝。更进一步地，方法可包括至少部分地基于通过/失败阈值(诸如表面缺陷的数量)来将标记施加到蜂窝体的表面。在实施例中，如果经识别的表面缺陷的数量小于10个缺陷，则蜂窝体被标记为通过检查，而在另一实施例中，如果经识别的表面缺陷的数量小于5个缺陷，则蜂窝体被标记为通过检查。

尽管已经以特定于结构特征和/或动作的语言描述了主题，但应理解，所附权利要求书中定义的主题不一定限于上述特定特征或动作。相反，上述特定特征和动作被公开作为实现权利要求书的示例，并且其他等效的特征和动作也旨在落在权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种用于检查蜂窝体的装置，包括：

支撑所述蜂窝体的致动器，所述致动器被配置成在所述蜂窝体围绕旋转轴的完整旋转的至少一部分期间连续地旋转所述蜂窝体；

相机，所述相机具有涵盖所述蜂窝体的外周向表面的检查区域的视场；

传感器，当所述蜂窝体由所述致动器旋转时，所述传感器测量沿所述蜂窝体的圆周的周向行程，所述传感器被配置成在周向行程的预定增量处触发所述相机以收集所述蜂窝体的所述检查区域的图像；以及

光源，所述光源具有涵盖所述蜂窝体的所述外周向表面的所述检查区域的照明区域。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源的照明轴与所述相机的光轴之间的角度小于或等于15°。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光源包括多个光源，并且所述多个光源中的每个光源的所述照明轴与所述相机的所述光轴之间的所述角度小于或等于15°。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个光源具有至少两百万勒克斯的组合强度。

5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述相机具有以所述蜂窝体的所述外周向表面为中心的景深，使得所述景深在所述检查区域的中心处从所述蜂窝体的所述外周向表面向外延伸大约5mm并且向内延伸大约5mm。

6.如权利要求1-5中任一者所述的装置，其特征在于，所述光源具有至少一百万勒克斯的强度。

7.如权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器是具有小于或等于0.2μm的测量分辨率的编码器。

8.如权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述相机包括多个相机。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述多个相机围绕所述蜂窝体的所述圆周分布，所述相机中的每个相机的所述视场包括与所述旋转轴平行地测量的长度，所述长度大于或等于所述蜂窝体的全长。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述多个相机与所述旋转轴平行地分布，所述多个相机具有组合视场，所述组合视场具有与所述旋转轴平行地测量的组合长度，所述组合长度大于或等于所述蜂窝体的全长。

11.如权利要求1-10中任一项所述的装置，其特征在于，所述视场包括与所述旋转轴平行地测量的长度，所述长度大于或等于与所述旋转轴平行地测量的所述蜂窝体的全长。

12.如权利要求1-11中任一项所述的装置，进一步包括距离传感器，所述距离传感器被配置成在与所述相机的光轴平行的方向上确定所述相机和所述蜂窝体之间的距离。

13.如权利要求1-12中任一项所述的装置，进一步包括装载机构，所述装载机构被配置成将所述蜂窝体放置在所述致动器上。

14.如权利要求1-13中任一项所述的装置，进一步包括控制单元，所述控制单元被配置成分析所述图像以识别一个或多个表面缺陷。

15.如权利要求14所述的装置，进一步包括拒绝致动器，所述拒绝致动器被配置成至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量大于或等于预定义的阈值来将所述蜂窝体移动到拒绝容器。

16.如权利要求14所述的装置，进一步包括标记设备，所述标记设备被配置成至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量小于预定义的阈值来将标记施加到所述蜂窝体的表面。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述标记指示所述蜂窝体已经通过检查。

18.如权利要求1-17中任一项所述的装置，其特征在于，所述致动器与在所述检查区域中的所述蜂窝体的端面和所述蜂窝体的所述外周向表面之间的相交部分间隔开。

19.一种用于检查蜂窝体的装置，包括：

致动器，所述致动器被配置成接合并支撑所述蜂窝体的外周向表面，所述致动器被配置成在所述蜂窝体围绕旋转轴的完整旋转的至少一部分期间连续地旋转所述蜂窝体；

相机，所述相机具有涵盖所述蜂窝体的所述外周向表面的检查区域的视场；

传感器，所述传感器被配置成以预定间隔触发所述相机以收集所述蜂窝体的所述外周向表面的所述检查区域的图像；

光源，所述光源具有涵盖所述蜂窝体的所述外周向表面的所述检查区域的照明区域。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述致动器包括被配置成接收所述蜂窝体的一对辊，其中，由于所述蜂窝体的所述外周向表面与辊中的至少一个辊之间的摩擦接合，所述至少一个辊的旋转导致所述蜂窝体的旋转。

21.如权利要求19-20中任一项所述的装置，其特征在于，当所述蜂窝体由所述致动器旋转时，所述传感器测量沿所述蜂窝体的圆周的周向行程，并且所述预定间隔包括周向行程的增量。

22.如权利要求19-21中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一光源的照明轴与所述相机的光轴之间的角度小于或等于15°，并且所述第二光源的照明轴与所述相机的所述光轴之间的角度小于或等于15°。

23.如权利要求19-22中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一光源具有至少一百万勒克斯的强度，并且所述第二光源具有至少一百万勒克斯的强度。

24.如权利要求19-23中任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器是编码器。

25.如权利要求19-24中任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器具有小于或等于0.2μm的测量分辨率。

26.一种检查蜂窝体的外周向表面的方法，包括：

经由与所述蜂窝体的外周向表面接合的致动器连续地旋转所述蜂窝体；

测量沿所述蜂窝体的所述外周向表面的圆周的周向行程；

触发相机以收集所述蜂窝体的所述外周向表面的多个图像，所述多个图像是在所述蜂窝体的单个旋转期间在所述外周向表面的周向行程的预定增量处收集的；

将所述多个图像组合成复合图像；以及

分析所述复合图像以识别所述蜂窝体的所述外周向表面上的一个或多个表面缺陷。

27.如权利要求26所述的方法，进一步包括至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量大于或等于预定义的阈值来拒绝所述蜂窝体。

28.如权利要求26-27中任一项所述的方法，进一步包括至少部分地基于经识别的表面缺陷的数量小于预定义的阈值来将标记施加到所述蜂窝体的表面。

29.如权利要求26-28中任一项所述的方法，其特征在于，传感器用小于或等于0.2μm的分辨率测量所述周向行程。

30.如权利要求26-29中任一项所述的方法，其特征在于，所述致动器包括被配置成接收所述蜂窝体的一对辊，其中连续地旋转蜂窝体包括：由于所述蜂窝体的所述外周向表面与辊中的至少一个辊之间的摩擦接合，旋转所述至少一个辊以使所述蜂窝体围绕所述蜂窝体的纵轴旋转。

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