CN1292871A

CN1292871A - 通过瞬时热分析进行工艺控制

Info

Publication number: CN1292871A
Application number: CN998039438A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·L·沃特金斯; 吉尔·S·弗雷施豪尔; 小A·克里夫顿·莉利
Original assignee: Philip Morris Products Inc
Current assignee: Philip Morris Products Inc
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2001-04-25
Anticipated expiration: 2019-02-10
Also published as: AU2761199A; WO1999040417A1; KR20010040875A; US6013915A; CN1178057C; JP2002502968A; EP1060385A4; US6690016B1; EP1060385A1; WO1999040417A9

Abstract

一种利用瞬时热分析法检测、定位、隔离和控制生产工艺中变化的方法和设备。热源(200)将热传送到一个表面,该表面受到红外区辐射的照射。红外传感器(204、206、208、210)连接到处理器,后者跟踪样本的物理特性,并反馈到中央处理控制器,以对生产工艺作出调整。该样本可以是连续产品,例如未加工的粉末金属片或者烟草产品。

Description

通过瞬时热分析进行工艺控制

本发明涉及生成高质量材料的一种设备、系统和方法。更具体说，本发明涉及材料热检查以及材料中缺陷的位置和／或几何形状的热检查，将结果反馈给工艺控制器，以识别、减少和消除材料中生成缺陷的发生率。

热分析众所周知。它例如用于探测航空器表面和其它材料，以发现隐藏的裂缝和瑕疵。

美国专利第5，711，603公开了一种瞬时深度热分析技术，以实现对象的非破坏性测试。该方法包括以下步骤：加热对象表面，记录加热表面中每个象点的像素强度，根据像素强度确定象素对比度。该方法监视连续图像的像素对比度，确定缺陷在对象中的位置，该表面可以通过打印示出，打印中根据缺陷的深度给出不同的颜色。

美国专利第5，705，821公开了一种通过扫描荧光微热成像，检查IC芯片中的缺陷的方法和设备。该方法使用扫描和聚焦激光射束来激励集成电路芯片表面上的薄荧光薄膜。收集薄膜上的荧光辐射，形成热图，可以观察到与IC芯片缺陷相关的局部加热。

美国专利5，582，485公开了一种利用时变热信号分析结构的方法。投影机将移动的热斑投射到测试目标，对投射波长不敏感的红外摄像机检测该对象发射的热。由下向和侧向热能流的阻力形成的热引起热斑变化，因此可以同时检测裂缝和剥离。

美国专利第5，444，241公开了一种双频段红外成像方法。计算机化的层析X射线摄影术利用红外辐射成像结构。需要成像的结构通过至少两种不同的红外辐射波长加热成像，利用这些顺次得到的图像可决定是否有缺陷。

美国专利第5，032，727公开了一种利用热率分析检测出产的产品中缺陷的方法，据说涉及热数据比率及其分析，包括统计分析。还公开了图像改进和已知人工制品的剔除。

本发明提供了一种成批生产，或者连续处理的产品的产品质量改进装置和方法，其中在产品生产过程中监视至少一种产品特性，根据监视结果控制一个或多个处理变量。或者，该设备和方法可以用于识别连续或批处理所产生的材料中缺陷的位置和／或几何形状。

按照本发明的一种实施例，该设备可以包括中央处理控制器，热梯度生成器，红外检测器和计算机。控制器可以包括在生产线上生产产品时能够有效控制一个或多个处理变量的硬件和／或软件，热梯度生成器可以在沿生产线的某个位置向产品内提供热梯度，红外检测器可以用于接收产品的热图，配置在热梯度生成器处或其下游。计算机最好包括与中央处理控制器通信的硬件和／或软件，接收并分析从红外检测器传来的图像，确定产品的至少一种物理特性，按照确定的物理特性向中央处理控制器输出数据。如果确定的物理特性位于该物理特性的预定值范围之外，中央处理器还可以修改一个或多个处理变量。

按照本发明的另一实施例，该设备可以用于检查具有工艺流程的产品生产工艺所生产的板材，其中该设备包括中央处理控制器，入射辐射源，输送机，红外检测器和计算机。中央处理控制器可以配置成控制生产工艺的至少一方面，入射辐射源可以照射在板材上，输送机将板材移动到单个平面上，红外检测器的位置靠近板材表面，从而生成板材表面图像，该红外检测器位于入射辐射源处或其下游。计算机能够与中央处理控制器通信，配置成从红外检测器接收和分析图像，确定板材的物理特性，并将确定的物理特性发送给中央处理控制器，使得中央处理控制器根据确定的物理特性，调整生产工艺的至少一个方面。

图1是按照本发明生产合金材料的生产线的透视图；

图2是按照本发明的瞬时热分析检查系统的侧视图；

图3是按照本发明的用瞬时热成像正检查材料的侧视图；

图4是按照本发明生产合金材料的生产线的透视图，该生产线具有检查和反馈控制的优选设备；

图5是按照本发明的诱导激励成像系统的透视图；

图6A是相对热量增量与时间平方根的关系的曲线图；

图6B是示出各采样位置的透射成像样本的三张图；

图6C是图6B的位置A上相对温度变化与时间的关系的曲线图形；

图6D是图6B的位置B上相对温度变化与时间的关系的曲线图形；

图6E是图6B的位置C上相对温度变化与时间的关系的曲线图形；

图6F是按照本发明的反射图像；

图7是本发明热成像系统的优选实施例的侧视图；

图8是按照本发明的反射图像(带铸样品)；

图9是比较光、热和物理测试数据的数字说明；

图10是按照本发明的以时间顺序的热透射图像的数字图像；

图11是按照本发明反射成像的包含缺陷的样品的数字图像；

图12示出本发明的设备，其中热梯度生成器用于加热或冷却由各向同性或各向异性材料连续生成的产品；

图13说明了FeAI未加工板样本上热喷流率的两维图；

图14说明了在FeAI未加工板样本上不同黏合剂浓度区域的表面温度的时间衰变；

图15说明了具有标称黏合剂浓度但压实压力不同的FeAI样本上表面温度的时间衰变；

图16组合了图14和15的结果，示出了未加工板的相对喷流率如何随组份和压力而变化；

图17说明了压实密度和黏合剂装入之间非无效关系；

图18和19说明了FeAI未加工板强度和黏合剂的关系曲线；

图20说明了标准未加工板(经受处理而形成可接受的安全致密的FeAI板)中的喷流率变化；

图21和22说明了(图13所给出的材料)的喷流率相对于标准材料的变化；

图23说明了确定原料未加工板的非均匀性，从而预测致密的FeAI板中裂缝生成的频率；以及

图24示出了具有黏合层，垫和烟草涂层(coating)的烟草组合物的热分析，该图左边具有重205g／m²的涂层，右边具有重170g／m²的涂层。

按照本发明的方法和设备可以用于批量生产的或者连续出产的颗粒形或固体材料。按照优选实施例，处理材料包括连续生成的金属粉制品，例如板材，以及非金属材料，例如烟草产品。该设备和方法可以用于工艺变量的实时控制，或者识别处理材料中裂纹的位置和／或几何形状。

为了确保处理材料的质量，本发明打算利用不定期出产的材料的各向异性热流特性来检测和控制生产工艺中的变量。此外，本发明打算分离特定测量，例如厚度和密度，提供附加的有用的工艺数据来进行优化的工艺控制。此外，本发明可以定位和隔离生产流程中有缺陷材料的几何结构，以提供高质量输出。

本发明具有多个优点，包括在生产流程中利用缺陷检测系统生产可靠的高质量材料，该缺陷检测系统提供部分处理材料中的缺陷指示，以处理结束之后减小废品。如果需要，该系统可以包括回馈系统，以控制在线生产工艺，减少所产生的废品数量。例如，该系统可以通过反馈系统提供生产工艺的在线分量控制，从而可以进行工艺的实时调整。在进行加工时，生产的材料的图像可以作为质量控制检测点，用于指示是否出现裂缝。在加工中，可以得到材料物理特性的个别数据，而不是多种特性的合成数据。在一种示例性实施例中，材料形成连续产品，例如粉冶未加工板或者烟草薄板，例如金属或非金属物的复合材料，例如金属、陶瓷或有机物质包括涂层烟草等的复合材料。

按照本发明第一实施例的设备和方法最好结合特定最终用途，例如采用不同工艺生产的合金生产来理解。下面的讨论仅用于说明，不应理解成对本发明范围的限制。

通过粉冶术生产合金需要许多特定的工艺步骤，并加入离散的成分，才能使合金具有精确标定的特性。工艺中即使与预定特性略有偏差，也会导致出现裂缝或者不可用的材料。合金的特性在于，均匀性、质点大小、厚度和影响最终产品特性的各种其它参数。特别重要的是，合金材料在最早的生成步骤中的处理，例如所谓的“未加工板”需要特定的非侵入型分析。

例如，用作电阻加热元件的合金需要特定的电阻才能在通过特定电流之后达到特定温度。合金必须还能抵抗长期经历高温循环的蠕变、氧化或者其它质量恶化。这些特性通常与合金成分相关，但应当注意，它们也直接与各工艺步骤直接相关。

人们希望检测到生产工艺中材料处理阶段出现的问题，丢弃这些材料，并纠正生产处理，减少废品和与之相关的成本。检测出一批有裂缝的材料远比替换一个例如烘炉，电熏系统的加热器，灯泡中的灯丝，或者类似物品要便宜得多。人们还希望用非侵入方法进行这种分析，例如本发明的一个方法引起的温度变化最小，从1到10℃，具体是2到5度。但是，温度变化可以更高，例如直到100度，只要温度变化不会对正在处理的材料有负面影响(例如温度变化不会使未加工板处理中使用的黏合剂质量恶化)。

现在参看图1，说明了生产合金的一种方法，可以看出加工的不同组件。合金原材料可以是粉状的，它包含在槽100和102中。为适合金成份，可以增加任意数量的槽。根据生产所选择的特定合金加工配方，一些槽可以包含预混合的粉，或者类似物质。作为举例，槽100可以包含铁粉，槽102可以包含用于带铸工艺中的铝粉。本领域技术人员可以使用和选择固化粉冶产品的其它工艺，例如基本粉的冷轧制。为了便于讨论，本发明的工艺可以结合带铸工艺解释。

每个槽都倒入混合容器104，后者由连接到混合叶片或者其它装置(未示出)的电动机106搅拌或者混合。槽108包含黏合剂系统。槽108也倒入混合容器104。控制器110发送信号给阀112、114和116，控制它们流入混合器的速率，从而决定成分材料的流率，以确定最终的合金组成。这种控制也可以由泵、输送机来维持。

混合物排出混合容器104，通过阀118进入料槽120。料槽120具有靠近循环移动的传送带124的孔122。孔122的高度可调。混合物从孔122例如通过挤压经孔122送到输送机124，形成带铸件126。带铸件经过箱128，后者可以提供热(例如闪速干燥)或者形成真空以消除各不相同的黏合剂。

这种干燥生成了“未加工板”130。未加工板130可以随后由轧制器132进行轧制处理。也可以对未加工板进行其它加工，例如退火和附加的冷热加工，例如挤压、轧制、拉伸等。

可以看出，在上述工艺中必须进行细心的工艺控制，才能产出具有适当的厚度、成分、浓度、特定大小和类似特性的最终产品。

未加工板在至少部分稳定之后，可以在加工路径的不同处进行检查。例如，如果铸造机的输送机足够长，使得未加工板可以自立，那么检查站的位置可以在去黏合剂和闪速干燥之前。检查站的位置还可以在干燥／去黏合剂步骤之后，和在轧制步骤之后。

图2给出了例示性的普通检查站。热源200将辐射投射在表面202上。辐射是可见的，紫外的，红外的，甚至是磁感应的。特定的优选实施例包括单色光，例如激光，该光可聚焦成带、聚成一点，或者聚焦成其它空间模式。尤其优选的实施例包括时间调制，例如为产生从1到500Hz的频率的脉冲的脉冲热源。尤其适合本发明的是从50到150Hz的脉冲，更合适的是约100Hz的脉冲。

适当的灯是例如Balcar 6．4 kJ氙闪光灯，它有法国Balcar公司生产的电源。适当的激光是4瓦的Magnum Diode Laser，具有加拿大Quebec的Lasiris公司生产的光学器件(线、点、光栅格发生器)。

在一种实施例中，该表面以图2所示箭头方向移动。这种工艺是一种连续检查工艺。本发明的实践同样适用于批量工艺，即使在线纠正的好处降为批方式纠正。尽管理论上没有约束，但是可以相信，当表面被加热时，随着它的冷却，它发射特定模式的红外辐射。该表面在传感器204、206、208和210之间移动。这些传感器可以是线扫描IR摄像机，CCD IR摄像机，它们对可以成像确定的场等，只要它们能够捕捉到合金表面的热辐射模式。传感器204和210检测反射的热，而传感器206和208检测透射的热。

适当的摄像机包括红外两维阵列摄像机，例如MA的North Billeriea的Inframetrics公司生产的ThermaCAM SC1000^TM摄像机；OR的Portland的FLIR Systems公司生产的Prisim DS^TM摄像机；以及CA的Goleta的Raytheon Amber公司生产的Radiance^TM摄像机。

表面202的热辐射随时间改变，因为该表面以箭头所示方向移动。摄像机204和206所捕捉的图像在时间上不同于摄像机208和210所捕捉的图像，因此冷却模式可以产生不能由单个图像发现的附加信息。图像分析软件会区分随时间变化的冷却温度，可以看到或检测到较深的裂缝。

同样需要小心控制的是正在检查的表面的速度，以及摄像机与热源的距离。根据材料的厚度及其热扩散性，热瞬变导致温度变化率的改变。这种“脉冲”会影响材料的后表面，并作为第二热峰值返回前表面，即改变裂纹上表面的温度变化率。这种峰值将包含有关裂缝的放大信息以及类似信息，这些信息可以对照前一传输数据进行分析，以发现缺陷的精确位置。

图像可以通过数据库得到，由适当的软件显示，例如由MI的Lathrup Village的Thermal Wave Imaging公司的EchoTherm^TMSoftware软件、OR的Portland的FLIR Systems的AnalyzIR^TMSoftware软件、MA的North Billerica的Inframetrics的Dynamite^TM实时数字图像存储软件、或者CA的Goleta的Raytheon Amber公司的ImageDesk^TM软件显示。

一旦在适当的数据库中建立了温度可接受的图像，能够学习重复模式成像(图像识别)的神经网络，例如MA的Natrick的Math Works公司生产的Matlab^TM Neural Network Toolbox^TM神经网络，或者IA的Coralville的Neural Applications Corporation所生产的AegisControl^TM Neural Network Software神经网络，便可以分析记录的脉冲，检查它们是否符合可接受标准。

这样，材料的移动速度最好使得第一组传感器摄像机能够成像透射热脉冲，而第二对摄像机传感器能够成像内部反射的热脉冲，即热签名。

图3说明了这种情况。热前由热源300给出，随着材料在单箭头y方向上移动而移动。热脉冲通过厚度x，直到击中传感器摄像机302前方的背面，传感器摄像机302记录从材料底部发射的热图像，并发送给控制器304。波长总是部分内部反射，返回到上表面，引起的热辐射由传感器306捕获，并发送给控制器304。

可以使用不同类型热源，闪光灯可以瞬时呈现需要考察的未加工板的加热轮廓；激光能够扫描表面，提供加热路径(最好是二极管激光)；常规的高强度灯(2000-8000焦耳)，最好是6000焦耳左右；以及磁感应线圈可以利用该材料作为传授热能的接受器。

用于瞬时热分析的磁感应加热器在图5中示出。AC电源500为感应线圈502供电。它将热能传授给材料504，只要它具有足够的金属成分，这些金属成分便可充当感应线圈所生成的缩扩磁场的接受器材料。如果开关AC电流，会在材料内部生成瞬时热脉冲。

随着该材料在箭头y方向上移动，材料内部感应出脉冲并扩散。摄像机506扫描热带A，而摄像机508扫描热带B，摄像机510扫描热带C。传授的热脉冲系列由控制器512控制。扫描的图像也被馈送到控制器512，后者对它们进行图像分析，确定是否出现裂缝。

本申请的新颖的检查和控制系统可使有效的热检测灵敏度和预定的激励脉冲几何形状及功率轮廓相结合，以此检测裂纹，从而可以调整生产板材的最优的系统工艺参数。裂缝位置也可以“标记”，存储在废品上，从而能够通过切割来较早地从工艺控制中去除该材料。切割还可以包括仅由标记器予以标记，以指示该材料不再加工。

现在参看图4，可以看出，这种检查系统安装于生产设施的重要位置，与整个工艺控制形成一体。中央控制器400控制工艺的整体功能，包括调整材料流，厚度，传输机的速度，干燥温度，真空压力和轧制器致密压力。

检查控制器402，404和406安装在各种处理步骤之后。每个检查站都配备有相应加热装置408、410、412，用于发射热脉冲或者热能量。检查站可以用成对的或者单个的摄像机传感器414检查该材料的表面。

重要的是，每个检查控制器连接到中央控制器，向该控制器提供图像分析。例如，如果控制器412指示密度正确，当厚度错误，则调整辊压器416的压力，和／或料槽的孔，在料槽内中将带铸件挤压到传输机，在维持密度的同时，增减厚度。

一旦材料已被热激励，若干物理原则就会起作用。首先，材料的热响应是材料厚度的函数。其次，材料的热响应是其热扩散系数的函数。第三，材料的热扩散系数受其组成成分和物理特性的影响。微区热特性的变化现在在空间上与缺陷，例如裂缝、夹杂物、空隙、损坏和其它均匀性破坏相关联。

本发明的重要部分包括在处理热脉冲时，识别和计算适合的相互关系。

在材料环境中，脉冲加热的热瞬时时间由以下众所周知的方程式计算：

(I)k²T=ρCT／t

其中ρ=密度，k=热传导率，T=温度，C=比热。

此式对各向同性的均匀材料的热传送均成立。

这类材料的热瞬时时间部分由热扩散系数(α)导出，它可以表示如下：

(ΙΙ) α = \frac{k}{ρC}

可以依赖这些关系预测热场。可以利用这种方案的变型方案来确定下面材料的不均匀性。

因为我们对计算峰值热脉冲到达时间随分析的材料的厚度的变化感兴趣，我们将其定义为峰值达到深度x的时间。第二峰值在反射热扩散波到达该深度点x时到达。这种反射来自样本的后壁。

透射和反射热分析技术产生了重要的理论结果，即关系：

(ΙΙΙ) t_{c} &Proportional; \frac{L^{2} ρC}{k}

这表明，特征时间常数(t_c)从根本上与板材的厚度(L)、密度、热传导系数比热等特性相关(正比)。

在数据库查询表中为每个“理想”产品的建立基线值，或者通过预置的阈值，使得中央处理器能够确定何时这些值从理想值偏离，并控制生产工艺的某个方面，或者生产工艺的多个方面，使该值达到可接受的范围。这种数据库通过多次运行和后续分析建立，取决于需要处理的材料及其所需参数。

图6A用曲线示出了上述概念。对用热透射分析的材料，针对温度升高而扫描的表面可以根据计算的理论热穿透时间来预测。与该曲线的偏离表明不均匀性。

特定的例子在图6B中示出，其中铁铝未加工板的锥形样本的厚度从0．013英寸到0．026英寸，它们在图像收集设备的相反侧被加热(热透射)。在A所表示的图像中，采样位置几乎在顶部；在B所表示的图像中，采样位置进一步趋向内部，在C所表示的图像中，采样位置位于中央。

现在参看图6C、6D和6E，图中绘出作为时间(x轴)函数的瞬时温度，给出了特征曲线。很明白，A不同于B，B不同于C。数据分析将会精确表明如何不同。例如，t_1／2时刻可以量化成A=0．04，B=0．10，C=0．26，它们可以直接与厚度、密度、比热和热传导率相关。从方程Ⅲ可以看出，一旦已知三个参数，最后一个可以计算出，它相当于独立测量值。

在一种尤其优选的实施例中，6千焦耳闪光灯用作照明光源。摄像机被设置成线扫描，而不是全帧扫描，允许12kHz扫描时间扫描30行。

出于处理车间的空间考虑，本发明的优选实施例在分析的材料的一个单侧面放置所有的成像设备。图6F说明了在加热步骤之后的0．167秒外部反射成像得到的这种图像，其中持续供热。裂缝变得非常明显。

本发明的一种实施例按如下方式增加了数据收集能力。一个表面(通常是上表面)由高强度光子从非常精确的点开始进行轰击。阴影，即波前到达另一面所需的时延提供了所分析的样本的精确厚度测量值。同时，在此之后立即，或者并行地供给另一光源的热脉冲，以便测量密度，检查裂缝。同时得到这两种数据块使得密度和厚度能够单独计算。

现在参看图7，说明了本发明的优选实施例的双检测系统。光或其它照明源700在点I撞击材料表面。材料的“阴影”效果导致辐射到达点S的延时。这种传播的时长，以及波长到达的方式给出了材料的密度、均匀性和厚度的重要分析数据。它还建立了热脉冲从第二照明源702传播的基线。然后，可以对数据进行统计分析，分离出密度和厚度数据。

从材料表面和接收热图的适当装置和相关设备包括Agema InfraredSystems公司的“THERMOPROFILE’6LT Infrared Line Scanner。

图8是闪光光前之后0．010秒的1带铸件样本的数字图像。松散的结构可以通过裂缝所包围的较密区域看见。

图9比较了样本的具有瞬时热分析图像的光检测和物理测量。热分析图像在较薄的区域显得更亮，该处表面的光子通量大于样本的其它部分。

图10是透射的热分析例子，示出了图像的时间经过序列，其中锥形样本变得非常清晰。最薄的部分可以更快的看到，它们在一段时间内始终较亮。

图11是能够定位多个缺陷的瞬时热分析的例子，缺陷包括质量过重、较薄区域、裂缝和边界缺陷。

在一种优选实施例中，记录并识别缺陷区域，以便从工艺流程中去除。它可以自动标记为可见指示器，或者流程控制器可以登记并通过物理切割从流中自动除去该产品部分。

本发明尤其适用于厚度小于其宽度或长度的板材，其中为了采样和扩散，它必须是一维的。

按照本发明的第二实施例，提供了一种用于检查、定位和定量表述粉状金属部分中缺陷的设备和方法。按照该实施例，部件评估可以针对时间提供，从而能够对批处理或连续生产材料中缺陷材料进行交互工艺控制和／或鉴定。

许多粉状金属工艺包括“未加工部件”生成步骤，后者涉及粉状部分的定型。这些部件在形状上可以非常简单，或者非常复杂，可以利用压紧、注塑、压铸或者带铸工艺得到。生成的合成物通常包括黏合剂、润滑剂和／或辅助加工的其它添加物。在需要时，可以对未加工部件进行低温干燥处理，以实现进一步处理所需的机械特性。工艺中的最后步骤涉及通过烧结和／或施加压力消除非金属成分和致密化。

涉及未加工部件的工艺存在若干生产上复杂问题。例如，未加工部件和最终部件特性(例如强度、延展性、多孔性、电阻率等)和大小取决于未加工状态下合金组成的均匀性(均匀混合和空隙量分布)。此外，许多黏合剂系统对相对温度敏感，后者会影响形成未加工部件的能力。一旦未加工部件的黏度超过某个临界值，则难以重新分配未加工部件中的质量分布。而且在大多数情况下成本也过高。这些特性／大小对部件性能的重要性随不同应用而不同。未加工部件的不均匀性会导致后未加工材料处理的故障，或者如果该未加工材料成功地制作到最终部件中，那么在使用过程中会出现早期故障。

关键的未加工部件特性的快速量化测量使得就未加工部件处置方面能够作出智能的质量管理决定(即继续处理、返修或者丢弃)和工艺控制决定。例如，通过监视热激励未加工部件的时间发射历程，人们可断定样本中的质量、将来缺陷分布和大小变化。可以使用不同的激励模式(空间和时间)，商用的激励硬件，以及红外辐射检测传感器。

未加工混合部分的热特性的空间变化提供了异质性和水分含量的重要信息，这两者可能会在后续处理步骤中产生缺陷(裂缝、孔隙率等)。特定的例子是利用热喷流率变化来检测未加工部件缺陷母体。热喷流率提供了材料区域的热阻定量测量。它表显为混合物松密度，比热和热导率乘积的平方根。如果采用同侧的闪／检测技术，则检测的信号中的变化取决于松散材料特性和几何形状。此外，混合物成分的分布细节(例如金属颗粒、黏合剂、孔隙)影响体特性和这些成分的热交互作用相当复杂。

按照本发明，可以将材料分布，成分浓度和几何形状对松散热行为的影响细节考虑在内。不同的是，如果仅仅查看热激励未加工部件的辐射历史，则材料几何形状的变化检测可能无法与材料特性的变化相区分。按照本发明，所提出的关系和标准已用于校正未加工部件中的缺陷检测。这些标准可以是已知黏合剂(作为填料或润滑剂)和粉状金属组合的例子，或者基于这样的未加工部件的标准，即该未加工部件在产生符合要求的最终部件的加工中表现良好。

在开发适当的高速检查技术和方法过程中，未加工粉状金属部件的物理特性需要特殊考虑。因为材料的机械整体性差，所以最好采用非接触技术。另一方面，X射线系统不提供所需的高速三维样本数据。超声技术需要的耦合介质会损伤绿部件。传统的非破坏性电磁技术(例如涡流)较慢，经常需要与样本进行直接物理连接。商用设备可提供定性的时间分辨辐射数据，但是该数据取决于许多可变因素，该设备本身无法提供缺陷的最终指示。

本发明提供了一种技术和设备，用于粉状金属未加工部件中缺陷的检测、定位和定量表述，这些缺陷是最终部件中缺陷的母体。例如，在加工FeAI板中，可以大幅度降低生产压实FeAI板的成本。按照本发明的检查技术可用于检测和定位严重的未加工板缺陷，后者可以导致后续辊轧生产工艺中废品的生成。因此，本发明可以提供一种滤除存在故障的未加工板材料，并减少全加工FeAI板材的整体成本的方式。缺陷识别可以足够快的完成，并反馈给生产设备，从而改进生产能力，减少废品未加工板的数量。另一优点在于，能够独立于组成确定板的厚度。与此不同的是，X射线随样本厚度衰减，不允许进行这种独立测定(即密度和厚度变化无法利用单个光束-单个位置几何形状分离)。

下面针对图12-24，解释按照本发明的检查技术的细节。图12说明了按照本发明的第二实施例控制工艺变量的设备，该设备包括中央处理控制器800，热梯度发生器810，红外检测器820和计算机830。中央处理控制器800在生产线850中控制产品840的生产过程中的一个或多个工艺变量。热梯度发生器在生产线的某个位置加热或冷却产品840，检测器820例如利用光透镜和／或反射镜接收热分析图像。热梯度发生器可以是某种物体，例如热源或散热片，或者正生产的产品中的化学反应，例如放热或吸热反应。计算机接收并分析图像，确定产品的一种或多种物理特性。如果确定的物理特性位于预定值之外，则中央处理控制器修改一个或多个工艺变量和／或记录产品中缺陷材料的位置和／或大小。

图13说明了FeAI未加工板样本的热喷流的两维图。该板致密期间在低密度区域生成的裂缝的位置由箭头A表示。图14说明了表面温度在变化的黏合剂浓度区域的时间衰减。早期任两个曲线相对于材料中的扩散距离的差表示出相对热喷流系数。较慢的衰减与较低的热喷流率相关联。可以看出，黏合剂浓度越高，压实块热喷流率越低(即较高的黏合剂浓度会导致较高的热阻)。对孔隙浓度可以看到类似的效果。如底部的曲线所示，在黏合剂内容低于3％时，归一化信号没有太多变化。

图15说明了在这样的样本上表面温度随时间的衰减，该样本具有标称黏合剂浓度，但对粉状混合物施加的压力不同，该压力对应于辊轧粉状混合物情况下的压实压力。早期任两根曲线相对于材料中的扩散距离的差表示出热喷流率的差。可以看出，压实压力越低，容积喷流率越低(即较低的压力导致较高的热阻)。这两种效果都起因于主要热传导路线均经过金属颗粒交互作用形成。因此，限制这些颗粒间的热传送的组合属性，例如增加颗粒间距离或者通过孔或黏合剂隔离颗粒，都会减少喷流率。应当注意，因为对所有这些样本而言，衰减X射线的材料(在本例中是金属粉末)量是固定的，所以X射线扫描无法指示这些样本的不同(即，X射线无法区分这些样本承受了不同加工压力的事实)。

图16结合了图14和15的结果，示出了未加工压实块的相对喷流随成分和压力而变化。该结果令人惊奇的是，随着黏合剂超过2％的FeAI相对喷流率的增加，密度的增加趋势对黏合剂小于2％的FeAI的54％到58％密度范围而言，恰好相反。这种令人惊奇的结果的原因是随着黏合剂增加到约3％，黏合剂润滑了金属颗粒，改进了颗粒间的热传送。但是，在超过3％黏合剂之后，颗粒间的距离过大，导致粉状混合物的密度减小。因此，在约3％的黏合剂时有一个密度峰值。不均匀黏合剂含量的效果通过黏合剂过少的低的未加工部件强度表现出来，并可能在较高但是不均匀的黏合剂含量的区域在辊轧期间生成孔隙。这种孔隙可能会导致在未加工板材料的烧结期间缺少颗粒结合。

图17说明了未加工密度和黏合剂装入的重要关系。这导致了图18所示的复合强度与黏合剂的关系曲线。如这些曲线所示，在黏合剂含量增加到约3％时，未加工强度减少，之后，未加工强度随着黏合剂含量的增加而增加。图19示出了未加工强度可以根据相对辐射信号(与喷流率成反比)进行预测(高于特定黏合剂阈值)。为了处理未加工部件，高于最小值的未加工强度是必需的。

图20示出了标准未加工板中的喷流率变化(经受加工后可生成可接受的完全致密FeAI板的板)。横向方向是横向于板的轧制方向(在本例中是图13的下方)。可以为纵向绘出类似的曲线。可以得到标准未加工板喷流率的空间导数的变化。它们都是绝对异质的，这种异质的空间梯度导致裂缝。同样，可以在纵向以类似方式处理数据。梯度图(类似于图13的喷流率图)还可以利用矩阵滤波器生成。

图21和22说明了(图13给出的材料的)喷流率相对于标准材料的偏离。出现缺陷的第一迹象是平均值位于标准曲线的范围之外。其次，喷流率中较大的梯度和尖峰出现在存在高孔隙率和发生裂缝的区域。最终裂缝的位置可以利用图22所示的导数曲线通过零区间进行预测。

图23说明通过确定原始未加工板不均匀可预测致密FeAI板上裂缝信息频率的统计方法。根据喷流率在未加工板体积上的统计扩散可以确定与完全均匀材料的不同。给出的数据基于加工的30片未加工板的处理。当未加工板喷流率的变化系数超过约1-10阈值时，在后续处理过程中生成的高度可见的裂缝的总裂缝长度(即在完全致密FeAI板的生产过程中生成的所有裂缝的长度总和)急剧增加。在粉状金属业界，混合物均匀的指数(从0到1)一般根据样品致密特性确定。如果需要，喷流率变化可以以相同形式预测。致密的防止过大孔隙率的板，也在该阈值以上的区域中。这两种缺陷(裂缝和孔隙)都起因于未加工板具有低的微区金属粉浓度。不均匀度可用于筛选目的。如果需要缺陷严重性和位置的详细信息，则需要进行上述分析。

按照本发明，可以结合较早的衰变信息和较晚的衰变数据来确定样本厚度，而与样本组成无关。早期数据(例如对应于松散特性的数据，例如密度、热导率和比热)提供了喷流率“e”的直接测量，“e”定义为e=(kρC)^1／2。这可以通过已知组成的标准得到(见前面针对图14的讨论)。在较后的时间中，热扩散长度超过样本厚度，出现冷却率的变化(见前面针对公式Ⅲ的讨论)。这种改变的时间随着厚度的平方变化。可利用较早时间数据来识别半空间的适当组成标准冷却曲线，可以确定热穿透时间(冷却率的改变)，并决定实际厚度。相应地，可以使用早期时间数据来得到样本组成，利用样本组成数据和以后的时间数据来确定样本厚度。

下面结合连续非金属产品，例如烟草的生产来描述本发明的检测技术。具体是，按照本发明，提供了一种技术，利用它可以测量与质量分布的变化，平整性偏离，水分含量和其它工艺参数相关的特性，这些其它工艺参数与含有板材的烟草的生产相关。这些特性可以在线或离线测量，其结果进入工艺反馈控制中。烟草材料可以是薄膜产品，湿投射到衬底的产品，干施工艺产品，或者在造纸工艺中形成的产品。该产品还可以是组合所有或任何上述形成技术的加工结果。

物理测量包括利用红外检测器和相关光学器件(红外辐射测量)扫描片表面。得到的数据清楚表明了板的温度场。该信息可以存储并利用前面描述的适当的图像处理硬件和软件处理。一旦板生产工艺变量和表观热场特征之间的有关相关性已确定，则可以使用(对本领域技术人员众所周知或可以导出的)图像处理算法来监测工艺。换句话说，利用前面针对制造粉末金属产品讨论的技术，可以评估热特性和不均匀性以确定其它材料的质量，例如包含烟草的材料。

温度场的表象热分布取决于板中使用的各材料的空间分布。将以下这点考虑在内：即使在等温情况下，不同材料也可以基于热辐射的差别所导致的不同表象温度来检测，可以利用表象热分布来检测微区水分含量的不同和微区质量浓度的不同。所有这些因素可以导致到该板的热传导的不同。其结果是热扩散通过片的时间变化。片中热梯度可以由处理部分(例如干燥处理的结果)引发，和／或由活性元件，例如该板从其上面经过的加热灯或者加热表面。例如，该板和支持表面例如卷筒或带之间的热传导可以根据该板表面和支持表面的温度差提供流出和进入的热流。

板的热传导的变化除其它因素之外还受该板表面和支持表面的物理分离变化的影响。因此，与两个表面之间的分隔较大的区域相比，与支持面紧密接触的板的区域将处于较高的温度(就热流进入该板的情况而言)。这使得拓扑结构信息可以从表象热场得到。这种板的复杂的外形与上述影响的类型相关联。因此，图像的统计与板内宏观特性的变化相关，并最终与该板的体特性，例如强度、柔度等相关。

表象热场可以用于指示加热表面和各不同的烟草板材之间的热传导。例如，热喷流率可以利用一种设备测量，该设备中加热表面用于向烟草板供热，具有相关光学设备及图像处理硬件和软件的IR摄像机接收镜面反射的IR图像。加热表面可以在约50摄氏度左右，利用摄像机可以测量微分热流，从而可以利用最终得到的热强度轮廓场指示板材的质量分布和平整性。干烟草的放置与湿烟草模压件有间隙，在红外热分析中可以表现为加亮区域，表示烟草的湿模压件上存在碳垫，暗区域示出了其上存在干烟草的碳垫。红外热分析还可以包含暗区，表示材料已向上移动，离开衬底的区域，亮区域指示了材料与衬底紧密结合的区域。因此，红外热分析的亮和暗区域可以用于检测材料的平整性的变化。

按照这种实施例，可以实时监控板材的重要特性。该技术可以用于检查烟草板材或者任何其它板材，例如不包含烟草的纸张。通过反射光检查表面图案，或者通过衰减发射光确定路径长度的技术，例如红外光谱吸收测定水分含量技术和光检查技术(即那些工作在光谱可视区域的技术)，并不能在生产操作的同时测量中这种板的板热传导特性。但是，板热传导特性的信息提供了板内质量分布的变化，片的形状，以及总的板质量含量信息。利用本领域最新的硬件和软件，可以提供的数据获取速度快到足以将通过这种技术得到的信息输入到工艺控制中，从而改进生产产品在以下属性上的一致性：厚度、平整性、组成、水分含量等。因此，本实施例提供了不同产品的实时反馈控制技术，前述产品例如是处理的烟草或纸张，其中平面中热流微分变化的检测可以为工艺控制器提供与质量分布和平整性的变化相关的数据。工艺控制器又利用软件和／或硬件调整工艺变量，使得落入所需工艺窗口之外的板特性(例如质量分布、平整性等)尽可能少。

下面结合这样一种实施例来描述本发明，其中利用烟草混合材料中缺陷的检测、定位和定量表征来确定允许交互作用的工艺控制的时间标度。该技术可用于监测和修改制造烟草材料和复合物(例如模压叶片，涂层垫)的工艺控制，前述材料和复合物设计成具有特定质量／成分分布，机械特性和大小。这种烟草产品的成分例子包括烟草颗粒、烟草纸产品和甘油。每种成分的小部分和中间产品的状态(例如在特定水分含量和温度下涂层之前的垫)导致一种中间材料，这种中间材料具有的独特的对实现最终产品规格很重要的特性。在某些情况下，如同在涂层垫的情况下，希望得到特定各向异性的特性，例如强度，而对其它应用，例如FeAI板而言，需要各向同性。在生产和检查这些材料时，存在若干难点。一个是生产材料的速率。例如，涂层垫可以以每分钟许多平方米的速度生产，而影响性能的缺陷可以小到若干平方厘米。利用光束来采样板中不同区域的物质的技术受限于采样材料的较小部分，从而对空间分布不敏感(例如，沿射束路径的均匀性)。按照本发明，可以快速定量测量关键的烟草材料／组成特性。这使得智能操作员或者基于质量管理决定的自动化可以针对材料进行处置(即连续加工、回收或者丢弃)和进行工艺控制。

按照本发明，监控热激励材料组成部分的时间辐射经历可用于定性评估未来缺陷分布，以及样本内的尺寸变化。该监控可以利用各种激励模式(空间和时间)、进行激励的商用硬件和红外辐射检测传感器来实现。例如，材料的热特性的空间变化可以用于提供不均匀性和水分含量的信息，这种不均匀性和水分含量可能会导致后续处理步骤中出现缺陷(例如多孔性等)。特定例子是利用热喷流率变化来检测缺陷母体。前面讨论过，热喷流率提供了材料区域的热阻的量化测量，可表示为复合物松密度、比热和热导率的乘积的平方根。

图32的图像说明了不同的涂层垫复合板的热阻差别。最高的刻度值(白)表示高热阻，而较低刻度值(较黑)与较低的热阻相关。黑背景是厚钢板。左边的复合物具有板重规格205g／m²，右边的复合物具有板重规格170g／m²。注意沿左侧样本的竖直区域(高负载)，胶锚线已部分剥离。结果是该图像的一个区域(黑斑)由衬底、涂层和粘合剂组成。该区域显示了两个样本的最低热阻。沿同一竖线(上下)黏合剂的除去也同时除去了衬底的涂层。衬底独自显示了最高阻抗。注意到在涂层区域中，较高的负载样本所具有的阻抗(较黑)比具有较低涂层量的样本(较亮)低。

前面描述了本发明原理、优选实施例和操作模式。但是，不应当将本发明理解为受限于所讨论的特定实施例。因此，上述实施例应当被认为是说明性的，而不是限制性的，应当理解，本领域技术人员可以对这些实施例进行多种改变，而不偏离后附权利要求书所定义的本发明范围。

Claims

1．一种检查用工艺流程的生产工艺所生产的板材的设备，包括：

中央处理控制器，配置成控制生产工艺的至少一个方面；

入射辐射源，该辐射射到板材上；

输送机，在单个平面上移动板材；

至少一个红外检测器，其位置靠近板材表面，所述红外检测器的位置使得它能够在入射辐射源处或其下游生成板材表面图像；

与中央处理控制器通信的计算机，它被配置成接收并分析红外检测器送来的图像，确定板材的物理特性，并将确定的物理特性发送给中央处理控制器；使得中央处理控制器在接收到确定的物理特性之后，调整生产工艺的至少一方面。

2．根据权利要求1的设备，还包括定位板材检查部分的索引设备。

3．根据任一前述权利要求的设备，还包括切割器，用于从工艺流程中去除板材的检查部分。

4．根据任一前述权利要求的设备，存在多个照射同一位置的入射辐射源，其中至少一个是脉冲辐射源。

5．根据权利要求4的设备，其中红外检测器的数量至少与辐射源的数量相同。

6．根据任一前述权利要求的设备，其中一个红外检测器的位置使得它能够接收外部反射的辐射。

7．根据任一前述权利要求的设备，其中一个红外检测器的位置使得它能够接收内部反射的辐射。

8．根据任一前述权利要求的设备，其中一个红外检测器的位置使得它能够接收透射的辐射。

9．根据权利要求4的设备，其中一个红外检测器的位置使得它能够接收透射的脉冲辐射，而一个红外检测器的位置使得它能够接收透射的非脉冲辐射。

10．根据权利要求9的设备，其中红外检测器生成数据，比较该数据可以分开密度和厚度信息。

11．根据任一前述权利要求的设备，其中入射辐射源是产生光的灯，该光可以是可见光，红外光或紫外光。

12．根据任一前述权利要求的设备，其中入射辐射源是感应辐射源。

13．根据任一前述权利要求的设备，其中入射辐射源是激光。

14．根据任一前述权利要求的设备，其中入射辐射源的输出在2000焦耳和8000焦耳之间。

15．根据任一前述权利要求的设备，其中入射辐射源的输出约为6000焦耳。

16．根据任一前述权利要求的设备，其中有多个红外检测器位于入射辐射源的下游，板材的平移速率使得各摄像机能够成像同一表面部分的时间差图像。

17．一种检查由生产工艺所生产的板材的设备，包括：

入射辐射源，入射辐射射到板材上；

输送机，在单个平面上移动板材；

至少一个红外检测器，其位置靠近板材表面，所述红外检测器的位置使得它位于入射辐射源下游，能够生成板材表面图像；

与红外检测器通信的计算机，它被配置成接收并分析红外检测器送来的图像，确定板材的物理特性，并将确定的物理特性发送给控制器。

18．一种检查生产工艺所生产的板材的设备，包括：

中央处理控制器，配置成控制生产工艺的至少一个方面；

多个入射辐射源，入射辐射射到板材上，其中至少一个是受脉冲辐射源；

输送机，在单个平面上以预定速度移动板材；

多个红外检测器，其位置靠近板材表面，所述红外检测器的位置使得它们位于入射辐射源下游，能够生成板材表面图像；

19．确定连续工艺中生产的板材的特性的一种方法，包括以下步骤：

连续辐射源和脉冲辐射源的入射辐射照射板材；

将板材在单个平面上以预定速度移动；

用多个红外检测器检测板材的红外发射；以及

分析和接收辐射，确定从由密度和厚度组成的特性组中选出的至少一个特性。

20．确定连续工艺生产的板材的特性的一种方法，包括以下步骤：

以入射辐射照射板材；

将板材在单个平面上以预定速度移动；用多个红外检测器检测板材的红外发射，其中至少一个检测器的位置使得它能够接收反射的辐射，而至少一个检测器的位置使得它能够接收透射的辐射；以及

分析接收的辐射，确定从由密度和厚度组成的特性组中选出的至少一个特性。

21．根据权利要求20的方法，其中反射的辐射是外部反射辐射。

22．根据权利要求20的方法，其中反射的辐射是内部反射辐射。

23．根据权利要求20的方法，其中分析步骤包括训练神经网络，以识别可接受的热信号。

24．一种改进产品质量的设备，改进的方法是控制一个或多个处理变量，该变量是产品生产期间监测的至少一个产品特性的函数，该设备包括：

中央处理控制器，包括在生产线上产品的生产期间有助于控制一个和多个处理变量的硬件和／或软件；

热梯度发生器，它在生产线的某个位置向产品内部提供热梯度；

至少一个红外检测器，它的位置使得它能够在热梯度发生器处或其下游接收产品的热分析图像；

与中央处理控制器通信的计算机，它接收并分析红外检测器送来的图像，确定产品的至少一个物理特性，并将对应于确定的物理特性的数据输出到中央处理控制器，在确定的物理特性位于该物理特性的预定值范围之外时，中央处理控制器修改一个或多个工艺变量。

25．根据权利要求24的设备，其中生产线包括成形站，站中产品被成形为连续长度的散微粒陶瓷、金属或有机材料，在确定的物理特性位于该物理特性的预定值范围之外时，中央处理控制器有效地改变微粒材料的成分和／或外形。

26．根据权利要求24或25的设备，其中生产线包括加热站，站中将产品加热到某个较高温度，在确定的物理特性位于该物理特性的预定值范围之外时，中央处理控制器有效地改变加热产品的较高温度。

27．根据权利要求24到26中任意一项的设备，其中沿生产线的多个位置测量确定的物理特性。

28．根据权利要求24到27中任意一项的设备，其中热梯度发生器包括衬底支持，产品在该衬底上沿生产线传送。

29．根据权利要求24到28中任意一项的设备，其中热梯度发生器包括冷却装置，后者通过冷却产品提供热梯度。

30．根据权利要求24到29中任意一项的设备，其中红外检测器从产品接收脉冲和／或非脉冲的热辐射。

31．根据权利要求24到30中任意一项的设备，其中确定的物理特性是产品密度和厚度中的至少一项。

32．根据权利要求24到31中任意一项的设备，其中热梯度发生器包括灯，该灯发射从包括可见光，红外光和紫外光的组中选择的光。

33．根据权利要求24到32中任意一项的设备，其中热梯度发生器包括通过感应、超声、微波或激光加热来加热产品的设备。

34．根据权利要求24到33中任意一项的设备，其中计算机将接收的图像与具有所需特性的产品的一个或多个基准热分析图像进行比较。

35．根据权利要求24到34中任意一项的设备，其中生产线包括这样一个站，站中将微粒材料堆放在传送带上，控制器调节工艺变量，该变量包括堆放在传送带上的微粒材料的厚度，堆放在传送带上的微粒材料的量，和／或传送带的速度。

36．根据权利要求24到35中任意一项的设备，其中生产线包括辊轧压实站和／或加热站，控制器有效地调节处理变量，该变量包括辊轧压实站中辊轧机所施加的压力量，从辊轧压实站输出的产品的厚度，和／或加热站中加热产品的温度。

37．根据权利要求24到36中任意一项的设备，其中生产线包括这样一个站，站中将多种金属粉末与黏合剂混合在一起，之后堆放在传送带上，控制器有效地调节处理变量，该变量包括混合粉末的混合度，混合粉末的均匀性，混合粉末的组成，堆放在传送带上的混合粉末的厚度，堆放在传送带上的混合粉末的量，和／或传送带的速度。

38．根据权利要求24到37中任意一项的设备，其中热梯度发生器加热产品到某个不高于100摄氏度的温度，检测器包括一个摄像机，后者有一个像素阵列，该像素阵列生成的衰减曲线数据对应于该像素阵列中各像素的衰减曲线，计算机有效地分析衰减曲线数据，确定所确定的物理特性是否位于该物理特性的预定值范围之外。

39．根据权利要求24到38中任意一项的设备，其中热梯度发生器包括产品中进行的放热或吸热反应。

40．一种改进产品质量的方法，改进的方法是控制一个或多个处理变量，该处理变量是产品生产期间监测的至少一个产品特性的函数，该方法包括：

在生产线上的生产产品的工艺中，中央处理控制器控制处理变量；

在生产线的第一位置加热或冷却产品，使得产品内出现热梯度；

利用红外检测器检测在第一位置或其下游从产品所发射的红外辐射，根据检测到的红外辐射生成热分析图像；

利用与中央处理控制器通信的计算机接收并分析红外检测器送来的图像，确定产品的至少一个物理特性；以及

利用该计算机将对应于确定的物理特性的数据输出到中央处理控制器，在确定的物理特性位于该物理特性的预定值范围之外时，中央处理控制器修改一个或多个工艺变量。

41．根据权利要求40中的一种方法，其中生产线包括成形站，站中产品被成形为连续长度的微粒陶瓷、金属或有机材料，该方法包括以下步骤：在确定的物理特性位于该物理特性的预定值范围之外时，利用中央处理控制器改变微粒材料的成分和／或外形。

42．根据权利要求40或41的方法，其中生产线包括加热站，站中将产品加热到某个较高温度，该方法包括在确定的物理特性位于该物理特性的预定值范围之外时，中央处理控制器改变加热产品的较高温度。

43．根据权利要求40到42中任意一项的方法，其中沿生产线的多个位置测量确定的物理特性。

44．根据权利要求40到43中任意一项的方法，其中利用衬底支持件加热或冷却产品生成热梯度，产品在该衬底上沿生产线传送。

45．根据权利要求40到44中任意一项的方法，其中热梯度发生器包括冷却装置，后者通过冷却产品提供热梯度。

46．根据权利要求40到45中任意一项的方法，其中该方法包括利用红外检测器从产品接收脉冲和／或非脉冲的热辐射。

47．根据权利要求40到46中任意一项的方法，其中计算机确定的物理特性是产品密度和厚度中的至少一项。

48．根据权利要求40到47中任意一项的方法，其中热梯度由灯产生，该灯发射包括可见光，红外光和紫外光的组中选择的光。

49．根据权利要求40到48中任意一项的方法，其中热梯度通过感应、超声、微波或激光加热来生成。

50．根据权利要求40到49中任意一项的方法，其中通过比较接收的图像和具有所需特性的产品的一个或多个基准热分析图像来确定物理特性。

51．根据权利要求40到50中任意一项的方法，其中生产线包括这样一个站，站中将微粒材料堆放在传送带上，该方法包括利用控制器调节工艺变量，该变量包括堆放在传送带上的微粒材料的厚度，堆放在传送带上的微粒材料的量，和／或传送带的速度。

52．根据权利要求40到51中任意一项的方法，其中生产线包括辊轧压实站和／或加热站，该方法包括利用控制器调节处理变量，该变量包括辊轧压实站中辊轧机所施加的压力量，从辊轧压实站输出的产品厚度，和／或加热站中加热产品的温度。

53．根据权利要求40到52中任意一项的方法，其中生产线包括这样一个站，其中将多种金属粉末与黏合剂混合在一起，之后堆放在传送带上，该方法包括利用控制器调节处理变量，该变量包括混合粉末的混合度，混合粉末的均匀性，混合粉末的组成，堆放在传送带上的混合粉末的厚度，堆放在传送带上的混合粉末的量，和／或传送带的速度。

54．根据权利要求40到53中任意一项的方法，其中加热产品到某个不高于100摄氏度的温度，检测器包括一个摄像机，后者有一个像素阵列，该像素阵列生成的衰减曲线数据对应于该像素阵列中各像素的衰减曲线，该方法包括利用计算机分析衰减曲线数据，确定所确定的物理特性是否位于该物理特性的预定值范围之外。

55．根据权利要求40到54中任意一项的方法，其中热梯度通过产品中进行的放热或吸热化学反应生成。

56．一种通过检测产品生产期间生产的产品中的缺陷位置来改进产品质量的设备，包括：

中央处理控制器，包括有助于在生产线上在生产产品期间控制一个和多个工艺变量的硬件和／或软件；

包括与中央处理控制器通信的硬件和／或软件的计算机，它接收并分析红外检测器送来的图像，根据所确定的产品的至少一个物理特性，确定产品中缺陷的位置，并将对应于确定物理特性的数据输出到中央处理控制器，在确定的物理特性位于该物理特性的预定值范围之外时，中央处理控制器记录缺陷的位置。

57．根据权利要求56的设备，其中检测器输出对应于产品时间衰减图像的早期数据和晚期数据，计算机根据早期数据确定产品的第一物理特性，计算机根据第一物理特性和晚期数据确定第二物理特性。

58．根据权利要求57的设备，其中第一物理特性是产品组成，而第二物理特性是产品厚度。