DE102021001126A1 - Prüfverfahren und Prüfsystem für zylindrische Wabenstruktur aus Keramik - Google Patents

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Takafumi TERAHAI
Yoshihiro Sato
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

Ein Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur, umfassend einen Schritt des Platzierens einer zylindrischen Wabenstruktur auf einem Drehtisch; einen Schritt des Bestrahlens der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur mit Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 500 nm; einen Schritt des wiederholten Aufnehmens eines reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit einer Zeilensensorkamera mit einer Pixelauflösung von 1 bis 25 µm/pix, während das Licht auf die Seitenfläche gestrahlt wird und die zylindrische Wabenstruktur um die Drehachse gedreht wird, wobei die Schärfentiefe der Zeilensensorkamera auf 0,5 bis 5 mm eingestellt ist; einen Schritt des Erzeugens eines Prüfbildes von der gesamten Seitenfläche und einen Schritt des Bestimmens, ob Defekte an der Seitenfläche vorliegen oder nicht, basierend auf dem Prüfbild.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Prüfverfahren und ein Prüfsystem für eine zylindrische Wabenstruktur aus Keramik.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Zylindrische Wabenstrukturen aus Keramik, die über hervorragende Wärmebeständigkeit, Wärmeschockbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit verfügen, sind weit verbreitet als ein Filter zum Auffangen von Feststoffteilchen, die in Abgas aus einem Verbrennungsmotor, einem Heizkessel, usw. enthalten sind, und als ein Katalysatorträger für Abgasreinigungskatalysatoren verwendet worden.
  • In der Regel umfasst eine zylindrische Wabenstruktur aus Keramik eine Seitenfläche und mehrere Trennwände, die an der Innenumfangsseite der Seitenfläche angeordnet sind, wobei die Trennwände mehrere Zellen trennen, die in der Höhenrichtung von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche verlaufen. Eine säulenförmige Wabenstruktur aus Keramik kann beispielsweise durch einen Schritt des Knetens eines Pulvers aus keramischem Rohmaterial als das Bestandteilsmaterial mit einem organischen Bindemittel und Wasser usw. unter Erhalt eines tonartigen Grünkörpers und Formen des Grünkörpers zu einem säulenförmigen Wabenformkörper mit einem Extrusionsverfahren und einen Schritt des Brennens des säulenförmigen Wabenformkörpers hergestellt werden.
  • Nach dem Brennen können Defekte wie Risse oder Fremdsubstanzen, die an der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur haften, auftreten. Das Auftreten von Rissen und das Anhaften von Fremdsubstanzen können zu einer Abnahme der Festigkeit der säulenförmigen Wabenstruktur, einem Rückgang der Filterleistung, wenn die zylindrische Wabenstruktur als ein Filter verwendet wird, und einem Rückgang der Abgasreinigungsleistung, wenn sie als ein Katalysatorträger verwendet wird, führen. Daher muss geprüft werden, ob Defekte an der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur vorliegen oder nicht.
  • Als ein Verfahren zum Prüfen der Seitenfläche einer zylindrischen Wabenstruktur ist ein Verfahren bekannt, bei dem geprüft wird, ob Defekte vorliegen oder nicht, indem die Seitenfläche mit einer Zeilensensorkamera aufgenommen wird, während sich die säulenförmige Wabenstruktur dreht. Patentliteratur 1
    ( WO 2017/061318 ) offenbart ein Verfahren zur Oberflächenprüfung, mit dem bestimmt werden kann, ob sich Risse an der Seitenfläche der Wabenstruktur gebildet haben oder nicht, mit einem einfachen Verfahren, welches das Abbilden mit zwei Beleuchtungslichtern mit verschiedenen Strahlungsrichtungen und Wellenlängenbanden und das Vergleichen von zwei Bildern zur Bestimmung, die basierend auf dem Abbildungsergebnis erzeugt wurden, umfasst.
  • ZITATENLISTE
  • Patentliteratur
  • [Patentliteratur 1] WO 2017/061318
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß Patentliteratur 1 kann durch das Abbilden der Seitenfläche einer Wabenstruktur unter Verwendung von zwei Beleuchtungslichtern mit verschiedenen Strahlungsrichtungen und Wellenlängenbanden und Vergleichen der beiden Bilder zur Bestimmung, die basierend auf dem Abbildungsergebnis erzeugt wurden, zwischen Rissen und Wölbungen (Oberflächenwelligkeiten), die keine Qualitätsprobleme verursachen, unterschieden und überhöhtes Nachweisen verhindert werden. Die Technik von Patentliteratur 1 befasst sich jedoch nicht ausreichend mit Haarrissen. Daher ist wünschenswerterweise ein Prüfverfahren vorgesehen, mit dem rasch geprüft werden kann, ob feine Defekte (beispielsweise, Risse mit einer Breite von etwa 5 bis 25 µm) an der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur aus Keramik vorliegen oder nicht.
  • Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die obigen Umstände, und gemäß einer Ausführungsform ist ein Gegenstand die Bereitstellung eines Prüfverfahrens, mit dem rasch geprüft werden kann, ob feine Defekte an der Seitenfläche einer zylindrischen Wabenstruktur aus Keramik vorliegen oder nicht. Ferner ist gemäß einer anderen Ausführungsform ein Gegenstand die Bereitstellung eines Prüfsystems, das zur Durchführung eines solchen Prüfverfahrens geeignet ist.
  • Auch wenn eine Kamera mit feiner Pixelauflösung verwendet werden muss, um feine Defekte nachzuweisen, muss die Außenform einer zylindrischen Wabenstruktur kein mathematisch perfekter Zylinder sein und es können Maßfehler auftreten. Daher schwankt der Abstand zwischen der Kamera und der zylindrischen Wabenstruktur leicht, wenn die gesamte Seitenfläche mit einer Zeilensensorkamera geprüft wird, während die zylindrische Wabenstruktur gedreht wird. Übersteigt die Schwankung des Abstands jedoch die Schärfentiefe, kann kein scharfes Bild erhalten werden. Daher muss die Schärfentiefe erhöht werden, um Maßfehler zu bewältigen. Wird jedoch der F-Wert (Blendenöffnungswert) erhöht, um die Schärfentiefe zu erhöhen, besteht ein Problem dahingehend, dass der Durchmesser der Beugungsscheibchen groß wird und sich die Prüfgenauigkeit verschlechtert.
  • Im Ergebnis gewissenhafter Studien, die sich mit diesem Problem befassen, haben die betreffenden Erfinder herausgefunden, dass Haarrisse nachgewiesen werden können, während eine Schärfentiefe erhalten werden kann, mit der Maßfehler bewältigt werden können, indem die zylindrische Wabenstruktur, welche der Gegenstand ist, mit Licht mit einer kurzen Wellenlänge bestrahlt wird, während der F-Wert (Blendenöffnungswert) erhöht wird, und das reflektierte Licht aufgenommen wird. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den obigen Erkenntnissen vervollständigt und wird nachstehend exemplarisch veranschaulicht.
    1. [1] Ein Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur, umfassend:
      • einen Schritt der Herstellung einer zylindrischen Wabenstruktur aus Keramik, welche eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine Seitenfläche umfasst;
      • einen Schritt des Platzierens der zylindrischen Wabenstruktur auf einem Drehtisch derart, dass die erste Endfläche an der Oberseite liegt und ein Abstand zwischen einem Schwerpunkt der ersten Endfläche und einer Drehachse des Drehtisches 0,5 mm oder weniger beträgt;
      • einen Schritt des Bestrahlens der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur, die auf dem Drehtisch platziert ist, mit Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 500 nm;
      • einen Schritt des wiederholten Aufnehmens eines reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit einer Zeilensensorkamera mit einer Pixelauflösung von 1 bis 25 µm/pix, während das Licht auf die Seitenfläche gestrahlt wird und die zylindrische Wabenstruktur um die Drehachse gedreht wird, wobei die Schärfentiefe der Zeilensensorkamera auf 0,5 bis 5 mm eingestellt ist;
      • einen Schritt des Erzeugens eines Prüfbildes von der gesamten Seitenfläche basierend auf einem Ergebnis aus dem Schritt des Aufnehmens des reflektierten Lichts mit der Zeilensensorkamera und
      • einen Schritt des Bestimmens, ob Defekte an der Seitenfläche vorliegen oder nicht, basierend auf dem Prüfbild.
    2. [2] Das Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß [1], wobei der Schritt des wiederholten Aufnehmens des reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit der Zeilensensorkamera ausgeführt wird, indem ein Blendenöffnungswert F der Zeilensensorkamera in einem Bereich von 8 bis 16 festgelegt wird.
    3. [3] Das Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß [1] oder [2], wobei der Schritt des Bestimmens, ob Defekte an der Seitenfläche vorliegen oder nicht, basierend auf dem Prüfbild das Bestimmen, ob Risse mit einer Breite von 5 bis 25 µm vorliegen oder nicht, umfasst.
    4. [4] Das Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [3], wobei sich der Drehtisch in X-, Y- und Z-Richtung bewegen kann und der Schritt des Platzierens der zylindrischen Wabenstruktur auf dem Drehtisch Folgendes umfasst:
      • einen Schritt des Messens einer Position des Schwerpunkts der ersten Endfläche unter Verwendung einer Flächenkamera;
      • einen Schritt des Bewegens der Drehachse des Drehtisches direkt unter die Position des Schwerpunkts der ersten Endfläche basierend auf einer gemessenen Position des Schwerpunkts der ersten Endfläche und
      • einen Schritt des Erhöhens des Drehtisches in Bezug auf die zylindrische Wabenstruktur und des Anhebens der zylindrischen Wabenstruktur ausgehend von einer Seite der zweiten Endfläche.
    5. [5] Das Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [4], umfassend:
      • einen Schritt des kontinuierlichen Messens eines Abstands zwischen irgendeinem Punkt auf der Seitenfläche und einem Verschiebungsmessgerät in der normalen Richtung an dem Punkt unter Verwendung des Verschiebungsmessgerätes während der Ausführung des Schrittes des wiederholten Aufnehmens des reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit der Zeilensensorkamera und Bestimmens, ob ein Grad der Veränderung des Abstands während einer Drehung der zylindrische Wabenstruktur die Schärfentiefe überschreitet oder nicht; und
      • wenn die Schärfentiefe überschritten wird, einen Schritt des Einstellens eines Abbildungsabstands derart, dass zumindest ein Teil der Seitenfläche, der mit der überschrittenen Schärfentiefe aufgenommen wird, innerhalb des Bereiches der Schärfentiefe liegt, und dann erneut Drehen der zylindrischen Wabenstruktur um die Drehachse und Aufnehmen zumindest des Teils mit der Zeilensensorkamera.
    6. [6] Das Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß [5], wobei das Verschiebungsmessgerät einen Abstand zwischen irgendeinem Punkt in einer unteren Hälfte der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur und dem Verschiebungsmessgerät in der normalen Richtung an dem Punkt misst.
    7. [7] Das Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [6], wobei der Schritt des wiederholten Aufnehmens des reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit der Zeilensensorkamera ausgeführt wird, während die zylindrische Wabenstruktur mit einer durchschnittlichen Umfangsgeschwindigkeit von 100 bis 1.000 mm/s gedreht wird.
    8. [8] Das Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [7], wobei eine Beleuchtungsstärke an der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur, die mit dem Licht bestrahlt wird, 500.000 Ix oder mehr beträgt.
    9. [9] Das Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [8], wobei das Licht, das auf die Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur gestrahlt wird, mit einer Zeilenbeleuchtung ausgestrahlt wird, deren Längsrichtung in einer Richtung parallel zu einer Mittelachsenrichtung der zylindrischen Wabenstruktur verläuft.
    10. [10] Ein Prüfsystem zum Ausführen des Prüfverfahrens für eine zylindrische Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [9], umfassend:
      • einen Drehtisch, der sich in X-, Y- und Z-Richtung bewegen kann;
      • einen Lichtstrahler zum Bestrahlen der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur mit Licht;
      • eine Zeilensensorkamera zum Aufnehmen eines reflektierten Lichts von der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur und
      • einen Bildschirm, der ein Prüfbild anzeigen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann rasch geprüft werden, ob feine Defekte (beispielsweise Risse mit einer Breite von etwa 5 bis 25 µm) an der Seitenfläche einer zylindrischen Wabenstruktur aus Keramik vorliegen oder nicht.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine säulenförmige Wanddurchgangswabenstruktur zeigt.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer säulenförmigen Wanddurchgangswabenstruktur, betrachtet in einem Querschnitt parallel zu der Richtung, in der die Zellen verlaufen.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine säulenförmige Wandstromwabenstruktur zeigt.
    • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer säulenförmigen Wandstromwabenstruktur, betrachtet in einem Querschnitt parallel zu der Richtung, in der die Zellen verlaufen.
    • 5 ist eine schematische Seitenansicht zur Veranschaulichung eines Aufbaus eines Prüfsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6A ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie die Position des Schwerpunkts O der ersten Endfläche basierend auf dem Ergebnis des Aufnehmens der ersten Endfläche mit der Flächenkamera gemessen wird.
    • 6B ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie sich die Drehachse A des Drehtisches basierend auf der gemessenen Position des Schwerpunkts O der ersten Endfläche direkt unter die Position des Schwerpunkts O der ersten Endfläche bewegt.
    • 6C ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie sich der Drehtisch in Bezug auf die zylindrische Wabenstruktur erhöht und die zylindrische Wabenstruktur ausgehend von der Seite der zweiten Endfläche angehoben wird.
    • 6D ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie die mit dem Drehtisch angehobene zylindrische Wabenstruktur in ein vorbestimmtes Prüfzentrum C bewegt wird.
    • 7 ist eine schematische Ansicht einer Mikrofotografie von einem Haarriss mit einer Breite von etwa 10 µm.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist und basierend auf den gewöhnlichen Kenntnissen des Fachmannes entsprechende Veränderungen, Verbesserungen oder dergleichen an der Gestaltung vorgenommen werden können, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • (Zylindrische Wabenstruktur)
  • In einer Ausführungsform des Prüfverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Prüfziel eine zylindrische Wabenstruktur aus Keramik, die eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine Seitenfläche umfasst. Als die Keramik, die die zylindrische Wabenstruktur bildet, kann, wenn auch nicht darauf beschränkt, aber bevorzugt beispielsweise Keramik, umfassend mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-Verbundstoff, Siliciumnitrid, Zirconiumdioxid, Spinell, Indialith, Saphirin, Korund und Titandioxid, genannt werden. Überdies kann, was diese Keramiken anbelangt, eine Art allein enthalten sein, oder zwei oder mehr Arten können gleichzeitig enthalten sein.
  • 1 und 2 veranschaulichen eine schematische perspektivische Ansicht und eine Querschnittsansicht einer zylindrischen Wabenstruktur (100), die als ein Wanddurchgangsabgasfilter bzw. Katalysatorträger für Automobile verwendet werden kann. Die zylindrische Wabenstruktur (100) umfasst eine Außenumfangsseitenwand (102) und Trennwände (112), die an einer Innenumfangsseite der Außenumfangsseitenwand (102) angeordnet sind, wobei die Trennwände (112) mehrere Zellen (108) teilen, die Strömungswege für Fluid von einer ersten Endfläche (104) zu einer zweiten Endfläche (106) bilden. Die Außenfläche der Außenumfangsseitenwand (102) bildet die Seitenfläche (103) der zylindrischen Wabenstruktur (100). Bei dieser zylindrischen Wabenstruktur (100) sind beide Enden jeder Zelle (108) offen und ein Abgas, das ausgehend von der ersten Endfläche (104) in jede Zelle (108) strömt, wird gereinigt, während es die Zelle durchquert, und strömt aus der zweiten Endfläche (106) aus. Dabei befindet sich die erste Endfläche (104) auf der Anströmseite des Abgases und die zweite Endfläche (106) befindet sich auf der Abströmseite des Abgases, diese Unterscheidung zwischen der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche dient jedoch der Einfachheit, und die zweite Endfläche (106) kann sich auf der Anströmseite des Abgases befinden und die erste Endfläche (104) kann sich auf der Abströmseite des Abgases befinden.
  • 3 und 4 veranschaulichen eine schematische perspektivische Ansicht und eine Querschnittsansicht einer zylindrischen Wabenstruktur (200), die als ein Wandstromabgasfilter bzw. Katalysatorträger für Automobile verwendet werden kann. Die zylindrische Wabenstruktur (200) umfasst eine Außenumfangsseitenwand (202) und Trennwände (212), die an einer Innenumfangsseite der Außenumfangsseitenwand (202) angeordnet sind, wobei die Trennwände (212) mehrere Zellen (208a, 208b) teilen, die Strömungswege für Fluid ausgehend von einer ersten Endfläche (204) zu einer zweiten Endfläche (206) bilden. Die Außenfläche der Außenumfangsseitenwand (202) bildet die Seitenfläche (203) der zylindrische Wabenstruktur (200).
  • Bei der zylindrischen Wabenstruktur (200) können die mehreren Zellen (208a, 208b) in mehrere erste Zellen (208a), die von der ersten Endfläche (204) zur zweiten Endfläche (206) verlaufen, an der ersten Endfläche (204) offen und an der zweiten Endfläche (206) verschlossen sind, und mehrere zweite Zellen (208b), die an der Innenumfangsseite der Außenumfangsseitenwand (202) angeordnet sind, von der ersten Endfläche (204) zur zweiten Endfläche (206) verlaufen, an der ersten Endfläche (204) verschlossen und an der zweiten Endfläche (206) offen sind, unterteilt werden. Ferner sind bei dieser zylindrischen Wabenstruktur (200) die ersten Zellen (208a) und die zweiten Zellen (208b) abwechselnd nebeneinander angeordnet, wobei die Trennwände (212) dazwischen angeordnet sind.
  • Wird ein Abgas, das Feststoffteilchen wie Ruß enthält, der ersten Endfläche (204) auf der Anströmseite der zylindrischen Wabenstruktur (200) zugeführt, wird das Abgas in die ersten Zellen (208a) eingeleitet und schreitet in den ersten Zellen (208a) zur Abströmseite fort. Da die ersten Zellen (208a) an der zweiten Endfläche (206) auf der Abströmseite verschlossen sind, durchquert das Abgas die porösen Trennwände (212), die die ersten Zellen (208a) und die zweiten Zellen (208b) teilen, und strömt in die zweiten Zellen (208b). Da Feststoffteilchen die Trennwände (212) nicht durchqueren können, werden sie aufgefangen und in den ersten Zellen (208a) abgeschieden. Nachdem die Feststoffteilchen entfernt worden sind, schreitet das gereinigte Abgas, das in die zweiten Zellen (208b) geströmt ist, in den zweiten Zellen (208b) zur Abströmseite fort und strömt aus der zweiten Endfläche (206) auf der Abströmseite aus. Dabei befindet sich die erste Endfläche (204) auf der Anströmseite des Abgases und die zweite Endfläche (206) befindet sich auf der Abströmseite des Abgases, diese Unterscheidung zwischen der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche dient jedoch der Einfachheit und die zweite Endfläche (206) kann sich auf der Anströmseite des Abgases befinden und die erste Endfläche (204) kann sich auf der Abströmseite des Abgases befinden.
  • Jede Endfläche der zylindrischen Wabenstruktur ist kreisförmig und ihr Durchmesser ist nicht besonders beschränkt, kann beispielsweise aber 50 bis 400 mm und üblicherweise 50 bis 200 mm betragen.
  • Die Form der Zellen im Querschnitt senkrecht zur Strömungswegrichtung der Zellen ist nicht beschränkt, ist vorzugsweise aber ein Viereck, ein Sechseck, ein Achteck oder eine Kombination davon. Von diesen sind Quadrat und Sechseck bevorzugt. Wird der Zelle eine solche Form gegeben, wird der Druckabfall, wenn Fluid die zylindrische Wabenstruktur durchquert, verringert und die Reinigungsleistung eines Katalysators wird hervorragend.
  • Auch die Zellendichte (Anzahl von Zellen pro Einheit Querschnittsfläche) ist nicht besonders beschränkt, beispielsweise kann sie aber 6 bis 2.000 Zellen/Quadratinch (0,9 bis 311 Zellen/cm2) betragen. Dabei wird die Zellendichte durch Dividieren der Anzahl an Zellen an einer der Endflächen (einschließlich der verschlossenen Zellen) durch die Fläche der einen von den Endflächen ohne Außenumfangsseitenwand berechnet.
  • Auch die Dicke der Trennwände ist nicht besonders beschränkt, kann beispielsweise aber 50 µm bis 330 µm betragen.
  • Auch die Höhe der säulenförmigen Wabenstruktur (Länge von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche) ist nicht besonders beschränkt, kann beispielsweise aber 40 mm bis 300 mm betragen.
  • Die zylindrische Wabenstruktur kann durch ein bekanntes Herstellungsverfahren hergestellt werden, wird nachstehend aber als ein Beispiel beschrieben. Zunächst wird eine Rohmaterialzusammensetzung, enthaltend ein keramisches Rohmaterial, ein Dispersionsmedium, einen Porenbildner und ein Bindemittel, unter Bildung eines Grünkörpers geknetet. Dann wird durch Extrusion des Grünkörpers ein gewünschter zylindrischer Wabenformkörper hergestellt. Danach wird eine zylindrische Wabenstruktur durch Trocknen, Entfetten und Brennen des zylindrischen Wabenformkörpers hergestellt. Sollen Verschlussabschnitte gebildet werden, nachdem der zylindrische Wabenformkörper getrocknet ist, werden vorbestimmte Verschlussabschnitte an beiden Endflächen des zylindrischen Wabenformkörpers gebildet und dann getrocknet. Danach wird eine zylindrische Wabenstruktur durch Entfetten und Brennen des zylindrischen Wabenformkörpers mit Verschlussabschnitten hergestellt.
  • Die Verwendung der zylindrischen Wabenstruktur ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise wird sie aber in verschiedensten industriellen Anwendungen, wie Wärmesenken, Filtern (beispielsweise GPF, DPF), Katalysatorträgern, Gleitstücken, Düsen, Wärmetauschern, elektrischen Isolationselementen und Teilen für Halbleiterherstellungsvorrichtungen, verwendet.
  • (Prüfverfahren und Prüfsystem)
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur aus Keramik, umfassend eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine Seitenfläche, vorgesehen. Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Prüfsystem, das zur Durchführung des Prüfverfahrens geeignet ist, vorgesehen.
  • Überblick über das Prüfsystem
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Prüfsystems (500), das zur Durchführung des Prüfverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist. In einer Ausführungsform kann das Prüfsystem (500) einen Drehtisch (510), der sich in der X-, Y- und Z-Richtung zum Platzieren einer zylindrischen Wabenstruktur (550) bewegen kann; einen Lichtstrahler (520) zum Bestrahlen der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) mit Licht; eine Zeilensensorkamera (530) zum Aufnehmen des reflektierten Lichts von der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) und einen Bildschirm (540), der ein Prüfbild anzeigen an, umfassen.
  • In einer Ausführungsform kann das Prüfsystem (500) einen Lichtstrahler (520) umfassen, der die Seitenfläche (553) der auf dem Drehtisch (510) platzierten zylindrischen Wabenstruktur (550) mit Licht bestrahlen kann.
  • In einer Ausführungsform kann das Prüfsystem (500) eine Flächenkamera (560) umfassen, die die erste Endfläche (551) der auf dem Drehtisch (510) platzierten zylindrischen Wabenstruktur (550) von oben aufnehmen kann.
  • In einer Ausführungsform kann das Prüfsystem (500) einen Lichtstrahler (580) umfassen, der die erste Endfläche (551) der auf dem Drehtisch (510) platzierten zylindrischen Wabenstruktur (550) mit Licht von oben bestrahlen kann.
  • In einer Ausführungsform kann das Prüfsystem (500) ein Verschiebungsmessgerät (585) umfassen, das den Abstand von irgendeinem Punkt auf der Seitenfläche (553) der auf dem Drehtisch (510) platzierten zylindrischen Wabenstruktur (550) in der normalen Richtung an dem Punkt messen kann.
  • In einer Ausführungsform kann das Prüfsystem (500) einen X-Tisch (532) umfassen, der sich mit der darauf platzierten Zeilensensorkamera (530) in der X-Richtung bewegen kann.
  • In einer Ausführungsform kann das Prüfsystem (500) eine Steuerung (570) umfassen. Die Steuerung (570) ist so ausgebildet, dass sie die Bewegung jeder Komponente, die das Prüfsystem (500) bildet, steuern kann. Die Details zum Steuern, das von der Steuerung (570) vorgenommen werden kann, sind nachstehend exemplarisch dargestellt.
  • Die Steuerung (570) kann so ausgebildet sein, dass sie die Betriebsbedingungen der Zeilensensorkamera (530) steuern kann (Festlegen verschiedenster Bedingungen, Start und Stopp der Aufnahme und dergleichen).
  • Die Steuerung (570) kann so ausgebildet sein, dass sie basierend auf den mit der Zeilensensorkamera (530) erhaltenen Bilddaten das Prüfbild auf dem Bildschirm (540) anzeigen kann.
  • Die Steuerung (570) kann so ausgebildet sein, dass sie Bildbearbeitung an dem mit der Zeilensensorkamera (530) erhaltenen Bild vornehmen und basierend auf dem Ergebnis der Bildbearbeitung bestimmen kann, ob Defekte vorliegen oder nicht.
  • Die Steuerung (570) kann so ausgebildet sein, dass sie verschiedenste Betriebsbedingungen des Drehtisches (510) steuern kann (Start der Drehung, Stopp der Drehung, Drehgeschwindigkeit und dergleichen).
  • Die Steuerung (570) kann so ausgebildet sein, dass sie die Position des Drehtisches (510) basierend auf dem Abbildungsergebnis der Flächenkamera (560) messen und die Bewegung des Drehtisches (510) in der X-, Y- und Z-Richtung steuern kann.
  • Die Steuerung (570) kann so ausgebildet sein, dass sie verschiedenste Betriebsbedingungen (AN/AUS, Leistung oder dergleichen) des Lichtstrahlers (520, 580) steuern kann.
  • Die Steuerung (570) kann so ausgebildet sein, dass sie verschiedenste Betriebsbedingungen (AN/AUS oder dergleichen) des Verschiebungsmessgeräts (585) steuern kann.
  • Die Steuerung (570) kann so ausgebildet sein, dass sie die Bewegung des X-Tisches (532) in der X-Richtung steuern kann.
  • Das Prüfsystem (500) kann eine Eingabeeinheit (572) zum Eingeben von Anweisungen und/oder Bedingungen zur Vornahme verschiedenster Steuerungen, die von der Steuerung (570) vorgenommen werden, umfassen. Die Eingabeeinheit (572) kann beispielsweise aus einer Tastatur, einem Touchscreen, einer Zifferntastatur, einer Maus oder dergleichen bestehen. Die Anweisungen und/oder Bedingungen, die mit der Eingabeeinheit (572) eingegeben wurden, können auch so ausgebildet sein, dass sie auf dem Bildschirm (540) angezeigt werden können.
  • Schritt des Platzierens einer zylindrischen Wabenstruktur
  • In dem Prüfverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Schritt des Platzierens einer zylindrischen Wabenstruktur (550) auf einem Drehtisch (510) ausgeführt. Die zylindrische Wabenstruktur (550) wird so platziert, dass eine ihrer Endflächen mit einer Platzierungsfläche (512) des Drehtisches (510) in Kontakt ist. Wird die zylindrische Wabenstruktur (550) unter der Annahme, dass die Endfläche an der Oberseite die erste Endfläche (551) ist, auf dem Drehtisch (510) platziert, wird sie wünschenswerterweise so platziert, dass der Abstand zwischen dem Schwerpunkt O der ersten Endfläche (551) und der Drehachse A des Drehtisches (510) 0,5 mm oder weniger, vorzugsweise 0,2 mm oder weniger und stärker bevorzugt 0,1 mm oder weniger beträgt. So ergibt sich, wenn sich die zylindrische Wabenstruktur (550) auf dem Drehtisch (510) dreht, ein Vorteil dahingehend, dass die Außermittigkeit verringert wird und der Objektabstand stabil ist, so dass selbst wenn die Schärfentiefe nicht übermäßig erhöht wird, die Zeilensensorkamera (530) beim Aufnehmen der Seitenfläche (553) scharf eingestellt sein kann.
  • Der Drehtisch (510) weist eine horizontale Platzierungsfläche (512) auf, auf der die zylindrische Wabenstruktur (550) platziert werden kann. Die Platzierungsfläche (512) des Drehtisches (510) ist vorzugsweise kleiner als die Größe der Endflächen (551, 552) der zylindrischen Wabenstruktur (550). So soll verhindert werden, dass die Ziffern des Drehtisches (510) bei der Aufnahme mit der Zeilensensorkamera (530) abgebildet werden.
  • Der Drehtisch (510) weist einen θ-Tisch (510a) mit einer Drehachse A auf, die in der vertikalen Richtung verläuft. Der Drehtisch (510) ist so ausgebildet, dass er mit einem Antriebsmittel wie einem Servomotor mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit gedreht werden kann. Der Servomotor kann mit einem Encoder zum Erfassen eines Verschiebungsgrades, wie eines Drehwinkels des Drehtisches (510) oder dergleichen, ausgestattet sein.
  • Ferner ist der Drehtisch (510) so ausgebildet, dass er mit einem Antriebsmittel wie einem Motor in die X- und Y-Richtung (in der Regel die horizontale Richtung) und der Z-Richtung (in der Regel die vertikale Richtung) gedreht werden kann. Im speziellen umfasst der Drehtisch (510) einen X-Tisch (510b) und einen Y-Tisch (510c), die eine horizontale Bewegung ermöglichen, und einen Z-Tisch (510d), der eine vertikale Bewegung ermöglicht. Der X-Tisch, der Y-Tisch und der Z-Tisch können unabhängig voneinander mit einem Antriebsmittel wie einem Motor bewegt werden. Zur Veranschaulichung, der X-Tisch, der Y-Tisch und der Z-Tisch können jeweils unter Verwendung eines elektrischen Aktuators wie eines ROBO-Zylinders ausgebildet werden. Der elektrische Aktuator kann aus einer Linearführung, einer Kugelspindel und einem Servomotor usw. bestehen. Der Servomotor kann mit einem Encoder zum Erfassen des Verschiebegrades jedes Tisches ausgestattet sein.
  • Um die zylindrische Wabenstruktur (550) exakt auf dem Drehtisch (510) zu positionieren, wird in dem Schritt des Platzierens der zylindrischen Wabenstruktur (550) auf dem Drehtisch (510) vorzugsweise der folgende Positionierungsvorgang unter Verwendung einer Flächenkamera (560), die über der ersten Endfläche (551) der zylindrischen Wabenstruktur (550) vorgesehen ist, ausgeführt.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Positionierungsvorgang:
    • einen Schritt des Messens einer Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551) unter Verwendung der Flächenkamera (560);
    • einen Schritt des Bewegens der Drehachse A des Drehtisches (510) direkt unter die Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche basierend auf der gemessenen Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551) und
    • einen Schritt des Erhöhens des Drehtisches (510) bezogen auf die zylindrische Wabenstruktur (550) und Anhebens der zylindrischen Wabenstruktur (550) ausgehend von einer Seite der zweiten Endfläche (552).
  • Die 6A bis 6D zeigen schematisch ein Beispiel für die Vorgehensweise des Positionierungsvorganges. Zunächst wird die zylindrische Wabenstruktur (550) auf einem Gestell (590) platziert. Das Gestell (590) weist eine horizontale Platzierungsfläche (591) auf, auf der die zylindrische Wabenstruktur (550) platziert werden kann. Die Platzierungsfläche (591) weist eine Öffnung (592) auf, und der Drehtisch (510) ist unter der Öffnung (592) angeordnet.
  • Die erste Endfläche (551), welche die Endfläche an der Oberseite der auf dem Gestell (590) platzierten zylindrischen Wabenstruktur (550) ist, wird mit der über der ersten Endfläche (551) vorgesehenen Flächenkamera (560) aufgenommen. Die Steuerung (570) misst die Position (üblicherweise die Werte der X- und Y-Koordinaten) des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551) basierend auf dem Abbildungsergebnis für die erste Endfläche (551) mit der Flächenkamera (560) (6A). Die Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551) kann mit Hilfe von Verfahren wie einem Verfahren zum Bestimmen des Schwerpunktes durch Erhalt des arithmetischen Mittels der Koordinatenwerte aller Pixel, die die erste Endfläche (551) bilden, oder einem Verfahren zum Durchführen von Kreisanpassung an der Außenumfangskontur der ersten Endfläche (551) und Bestimmen durch Festlegen der Mitte des Kreises als den Schwerpunkt spezifiziert werden.
  • Die Steuerung (570) ist so ausgebildet, dass sie die Position (üblicherweise die Werte der X- und Y-Koordinaten) der Drehachse A des Drehtisches (510) messen kann. Die Steuerung (570) kann die Drehachse A des Drehtisches (510) basierend auf der gemessenen Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551) direkt unter die Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche bewegen (6B).
  • Die Steuerung (570) kann den Drehtisch (510) in der Z-Richtung bewegen, dessen Drehachse A direkt unter die Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551) bewegt worden ist. Daher kann der Drehtisch (510) bezogen auf die zylindrische Wabenstruktur (550) erhöht werden, wodurch die zylindrische Wabenstruktur (550) ausgehend von der Seite der zweiten Endfläche (552) angehoben wird. (6C). Durch diesen Vorgang kann die Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551) an die Position der Drehachse A des Drehtisches (510) mit einer hohen Genauigkeit angepasst werden.
  • Ferner wird, was die mit dem Drehtisch (510) angehobene zylindrische Wabenstruktur (550) anbelangt, die zylindrische Wabenstruktur (550) vorzugsweise zu einem vorbestimmten Prüfzentrum C bewegt, so dass die Drehachse A und der Schwerpunkt O in der Mitte der optischen Achse der Zeilensensorkamera (530) liegen (6D). Beispielsweise kann das Prüfzentrum C mit einem Koordinatenwert (x, y) = (0,0) in einem vorbestimmten XY-Koordinatensystem festgelegt werden, und die Steuerung (570) kann die zylindrische Wabenstruktur (550) so bewegen, dass der Schwerpunkt O der ersten Endfläche (551) die Position (x, y) = (0,0) in dem XY-Koordinatensystem erreicht.
  • Die Flächenkamera (560) ist vorzugsweise so vorgesehen, dass die normale Richtung der Platzierungsfläche (512) des Drehtisches (510) parallel zur Aufnahmerichtung ist, damit die Positionierungsgenauigkeit verbessert wird. Als die Flächenkamera (560) kann beispielsweise eine Monochrom-Flächenkamera mit einer Leistung von 2 Millionen Pixeln oder mehr verwendet werden, was aber nicht darauf beschränkt ist.
  • Zur Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit wird die erste Endfläche (551) vorzugsweise mit der Flächenkamera (560) aufgenommen, während die erste Endfläche (551) mit Licht aus einem Lichtstrahler (580) bestrahlt wird, der über der ersten Endfläche (551) vorgesehen ist. Ferner wird zur Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit das Licht aus dem Lichtstrahler (580) vorzugsweise isotrop auf die erste Endfläche (551) aufgebracht, die mit der Flächenkamera (560) aufgenommen wird. Beispielsweise ist ein Verfahren zum Ausstrahlen von Licht direkt von über der ersten Endfläche (551) mit einer Ringbeleuchtung, einer Koaxialbeleuchtung oder dergleichen als der Lichtstrahler (580) bevorzugt.
  • Die Lichtquelle für den Lichtstrahler (580) ist nicht besonders beschränkt und Beispiele dafür umfassen eine LED, eine Glühlampe, eine Halogenlampe und dergleichen. Auch die Wellenlänge des auszustrahlenden Lichts ist nicht besonders beschränkt, so lange die Flächenkamera (560) gegenüber der Wellenlänge lichtempfindlich sind. Daher kann auch Weißlicht ausgestrahlt werden. Auch die Leistung des auszustrahlenden Lichts ist nicht besonders beschränkt, zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit kann das Licht aber mit einer Leistung ausgestrahlt werden, mit der die Beleuchtungsstärke der ersten Endfläche (551) 2.000 Ix oder mehr, vorzugsweise 5.000 Ix oder mehr beträgt.
  • Schritt des Bestrahlens einer Seitenfläche
  • In dem Prüfverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Schritt des Bestrahlens der Seitenfläche (553) der auf dem Drehtisch (510) platzierten zylindrischen Wabenstruktur (550), vorzugsweise der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550), deren Positionierungsvorgang abgeschlossen worden ist, mit Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 500 nm ausgeführt. Durch Bestrahlen der Seitenfläche (553) mit Licht mit einer solchen kurzen Wellenlänge kann der Durchesser des Beugungsscheibchens bei der Aufnahme des reflektierten Lichts ausgehend von der Seitenfläche (553) mit der Zeilensensorkamera (530) verringert werden. Die Obergrenze für die Wellenlänge des auf die Seitenfläche (553) gestrahlten Lichtes beträgt vorzugsweise 500 nm oder weniger, stärker bevorzugt 450 nm oder weniger und noch stärker bevorzugt 400 nm oder weniger. Ist die Wellenlänge des auf die Seitenfläche (553) gestrahlten Lichtes jedoch zu kurz, ist die Empfindlichkeit der Zeilensensorkamera unzureichend und es kann kein Bild mit ausreichender Leuchtkraft erhalten werden. Daher beträgt die Untergrenze für die Wellenlänge des auf die Seitenfläche (553) gestrahlten Lichtes vorzugsweise 300 nm oder mehr, stärker bevorzugt 350 nm oder mehr und noch stärker bevorzugt 400 nm oder mehr.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Prüfsystem (500) einen Lichtstrahler (520), der die Seitenfläche (553) der auf dem Drehtisch (510) platzierten zylindrischen Wabenstruktur (550) mit Licht mit einer kurzen Wellenlänge bestrahlen kann. Die Lichtquelle für den Lichtstrahler (520) ist nicht besonders beschränkt, und Beispiele hierfür umfassen eine LED und eine Halogenlampe.
  • Um das Nachweisen feiner Defekte (beispielsweise Rissen mit einer Breite von etwa 5 bis 25 µm) zu erleichtern, bestrahlt der Lichtstrahler (520) vorzugsweise den Teil der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550), der mit der Zeilensensorkamera (530) mit hoher Beleuchtungsstärke aufgenommen wurde. Im speziellen wird die Stärke des auszustrahlenden Lichts wünschenswerterweise so eingestellt, dass die Beleuchtungsstärke der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) 500.000 Ix oder mehr, vorzugsweise 550.000 Ix oder mehr und stärker bevorzugt 600.000 Ix oder mehr beträgt. Es gibt keine besondere Obergrenze für die Beleuchtungsstärke der mit Strahlungslicht bestrahlten Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550), aus ökonomischer Sicht beträgt die Beleuchtungsstärke der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) vorzugsweise 1 Million Ix oder weniger.
  • Die Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) wird mit der Zeilensensorkamera (530) aufgenommen. Daher ist bei der Aufnahme der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) mit der Zeilensensorkamera (530) der Bereich, der mit einer Aufnahme erfasst werden kann, für gewöhnlich ein länglicher Bereich, der linear in der Mittelachsenrichtung der zylindrischen Wabenstruktur (550) verläuft. Daher wird vorzugsweise Zeilenbeleuchtung für den Lichtstrahler (520) verwendet, da dies effizient die Beleuchtungsstärke erhöht. Im speziellen wird das auf die Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) gestrahlte Licht vorzugsweise mit einer Zeilenbeleuchtung ausgestrahlt, deren Längsrichtung in einer Richtung parallel zur Mittelachsenrichtung der zylindrischen Wabenstruktur (550) verläuft. Ferner wird für die Zeilenbeleuchtung die Strahlungsrichtung des Lichts vorzugsweise so festgelegt, dass der Abbildungsbereich der Zeilensensorkamera (530) beleuchtet wird.
  • Wird die Zeilenbeleuchtung als der Lichtstrahler (520) verwendet, wie in 5 gezeigt, werden bei der Aufnahme der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) mit der Zeilensensorkamera (530) vorzugsweise eines oder mehrere Paare von den Lichtstrahlern (520) an symmetrischen Positionen (üblicherweise linken und rechten Positionen) bezogen auf die Mitte des Abbildungsbereiches angeordnet und gleichzeitig der Abbildungsbereich mit Licht bestrahlt. Das heißt, vorzugsweise wird jedes Paar der Lichtstrahler (520) in Bezug auf die Normallinie N der Seitenfläche (553) symmetrisch so angeordnet, dass die Strahlungswinkel θ1 und θ2 (Winkel des Mittelpunktes der optischen Achse des Beleuchtungslichts in Bezug auf die Normallinie N der Stelle auf der Seitenfläche, die sich im Mittelpunkt des Abbildungsbereiches befindet) dieselben Winkel sind (θ1 = θ2) oder nahe beieinander liegen (|θ1 - θ2| = 0° bis 10°). Das liegt daran, dass die Prüfgenauigkeit verbessert werden kann, wenn die Seitenfläche einheitlich mit Licht bestrahlt wird. Die Strahlungswinkel θ1 und θ2 sind nicht beschränkt, können beispielsweise aber im Bereich von 5° bis 30° liegen. Ferner weist vorzugsweise jedes Paar von Lichtstrahlern (520) einen ähnlichen Strahlungsabstand und eine ähnliche Lichtstärke auf (Beispiel: das Verhältnis des Strahlungsabstands eines Lichtstrahlers zum Strahlungsabstand des anderen Lichtstrahlers, die das Paar bilden, beträgt 0,9 bis 1,1, und das Verhältnis der Lichtstärke eines Lichtstrahlers zu der Lichtstärke des anderen Lichtstrahlers, die das Paar bilden, beträgt 0,9 bis 1,1).
  • Aufnahmeschritt
  • In dem Prüfverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Schritt des wiederholten Aufnehmens des reflektierten Lichts von der Seitenfläche (553) mit der Zeilensensorkamera (530), während das Licht aus dem Lichtstrahler (520) auf die Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) gestrahlt und die zylindrische Wabenstruktur (550) um die Drehachse A des Drehtisches (510) gedreht wird, ausgeführt.
  • Die durch das wiederholte Aufnehmen der Zeilensensorkamera (530) erhaltenen Bilddaten können in einem Speicher in der Steuerung (570) in Verbindung mit den Positionsdaten der Teile der Seitenfläche (553), wo die Bilddaten aufgenommen werden, gespeichert werden. Wird beispielsweise der Drehvorgang des Drehtisches (510) gestartet, sendet der an dem Drehtisch (510) montierte Encoder Impulse (Encoderimpulse) in vorbestimmten Zeitintervallen. Der Encoderimpuls wird an die Steuerung (570) weitergeleitet. Die Steuerung (570) gibt eine Aufnahmeanweisung an die Zeilensensorkamera (530) zum Ausführen der Aufnahme in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt des Empfangens des Encoderimpulses aus. Mittels Durchführung der Aufnahme zum Zeitpunkt des Aussendens des Encoderimpulses auf diese Art und Weise können ein Datensatz aus Bilddaten zum Zeitpunkt der einzelnen Aufnahme und der Impulswert des Encoderimpulses erzeugt werden. Da die Position des Teils der Seitenfläche (553), welcher den Bilddaten entspricht, basierend auf dem Impulswert spezifiziert werden kann, können die Bilddaten mit den Positionsdaten in Verbindung gebracht werden.
  • Die Aufnahmerichtung D der Zeilensensorkamera (530) ist nicht eingeschränkt, ist hinsichtlich einer Verbesserung der Prüfgenauigkeit vorzugsweise aber mit der Richtung der Normallinie N oder der Umgebung der Richtung der Normallinie N an einer vorgegebenen Stelle auf der Seitenfläche (553) festgelegt. Beispielsweise kann der Winkel zwischen der Normallinie N der Stelle auf der Seitenfläche, die sich im Mittelpunkt des Abbildungsbereiches, aufgenommen durch einmaliges Öffnen und Schließen des Verschlusses, und der Aufnahmerichtung D 0° bis 10° betragen und beträgt vorzugsweise 0° bis 5°.
  • Die Zeilensensorkamera (530) kann eine Einzeilenkamera sein, bei der eine Reihe von Pixeln in einer geraden Linie angeordnet ist. Hinsichtlich einer hohen Prüfgenauigkeit, hohen Empfindlichkeit und Prüfgeschwindigkeit wird jedoch eine Vielzeilenkamera oder eine TDI-Kamera verwendet, bei denen mehrere Reihen von Pixeln linear angeordnet sind. Ferner kann die Zeilensensorkamera (530) entweder eine Farbkamera oder eine Monochrom-Kamera sein, eine Monochrom-Kamera ist jedoch hinsichtlich des Erhalts einer hohen Empfindlichkeit bevorzugt.
  • Bei der Zeilensensorkamera (530) sind eine Reihe oder mehrere Reihen von Pixeln linear angeordnet. Daher ist es durch Aufnehmen in der Längsrichtung, in der die Pixel parallel zur Verlaufsrichtung der Mittelachse der zylindrischen Wabenstruktur (550) ausgerichtet sind, die Brennweitenposition im Abbildungsbereich einheitlich gestaltet werden. Daher wird es durch wiederholtes Aufnehmen der zylindrischen Wabenstruktur (550) mit der Zeilensensorkamera (530), während sie um die Drehachse A des Drehtisches (510) gedreht wird, einfach, ein scharfes Bild zu erzeugen, das die gesamte Seitenfläche abdeckt.
  • Vorzugsweise deckt der Bereich der Seitenfläche (553), der durch Öffnen und Schließen des Verschlusses der Zeilensensorkamera (530) zu einem Zeitpunkt aufgenommen wurde, hinsichtlich einer schnellen Prüfung die gesamte Höhe der zylindrischen Wabenstruktur (550) ab. Deckt der Bereich der Seitenfläche (553), der durch Öffnen und Schließen des Verschlusses der Zeilensensorkamera (530) zu einem Zeitpunkt aufgenommen wurde, die gesamte Höhe der zylindrischen Wabenstruktur (550) ab, kann ein Prüfbild der gesamten Seitenfläche lediglich durch einmaliges Drehen der zylindrische Wabenstruktur (550) erzeugt werden.
  • Für den Schritt der wiederholten Aufnahme des reflektierten Lichts von der Seitenfläche (553) mit der Zeilensensorkamera (530), während die zylindrische Wabenstruktur (550) um die Drehachse A des Drehtisches (510) gedreht wird, wird die Umfangsgeschwindigkeit der Seitenfläche (553) vorzugsweise so festgelegt, dass die Prüfung rasch vorgenommen werden kann, während verhindert wird, dass das Prüfbild unscharf wird. Wenn auch nicht darauf beschränkt, kann in einer Ausführungsform der Schritt der Aufnahme durchgeführt werden, während die zylindrische Wabenstruktur (550) mit einer durchschnittlichen Umfangsgeschwindigkeit von 100 bis 1.000 mm/s gedreht wird. Hinsichtlich der Prüfgeschwindigkeit beträgt die Untergrenze für die durchschnittliche Umfangsgeschwindigkeit vorzugsweise 100 mm/s oder mehr, stärker bevorzugt 200 mm/s oder mehr und noch stärker bevorzugt 314 mm/s oder mehr. Andererseits kann die Verschlusszeit der Zeilensensorkamera (530) beispielsweise mit 10 Mikrosekunden bis 100 Millisekunden festgelegt werden. Ist die durchschnittliche Umfangsgeschwindigkeit zu hoch, wird die Verschlusszeit in Bezug auf die Umfangsgeschwindigkeit langsam und das Prüfbild wird tendenziell unscharf sein. Unter diesem Gesichtspunkt beträgt die Obergrenze für die durchschnittliche Umfangsgeschwindigkeit vorzugsweise 1.000 mm/s oder weniger, stärker bevorzugt 800 mm/s oder weniger und noch stärker bevorzugt 700 mm/s oder weniger.
  • Ferner wird zum Nachweisen feiner Defekte mit einer hohen Genauigkeit vorzugsweise eine Kamera mit einer feinen Pixelauflösung verwendet. Eine Zeilensensorkamera hat einen Vorteil dahingehend, dass die Auflösung hoch ist und ein hochauflösendes Prüfbild erhalten werden kann. Im speziellen wird vorzugsweise eine Zeilensensorkamera mit einer Pixelauflösung von 1 bis 25 µm/pix verwendet. Dabei wird die Pixelauflösung einer Zeilensensorkamera mit der folgenden Gleichung berechnet.           Pixelaufl o ¨ sung = ( L a ¨ nge in der L a ¨ ngsrichtung des Bildfeldes ,  aufgenommen durch einmaliges  O ¨ ffnen und Schließen des Verschlusses ) / ( Anzahl an Pixeln in der L a ¨ ngsrichtung der Zeilensensorkamera )
    Figure DE102021001126A1_0001
  • Zur Verbesserung der Prüfgenauigkeit beträgt die Pixelauflösung vorzugsweise 25 µm/pix oder weniger (25 µm/pix oder feiner), stärker bevorzugt 20 µm/pix oder weniger (20 µm/pix oder feiner), noch stärker bevorzugt 15 µm/pix oder weniger (15 µm/pix oder feiner) und noch stärker bevorzugt 10 µm/pix oder weniger (10 µm/pix oder feiner). Die Untergrenze der Pixelauflösung ist nicht besonders festgelegt, aufgrund des Gleichgewichts zwischen der Verfügbarkeit und dem Bildfeld, das mit dem Zeilensensor erhalten wird, beträgt sie jedoch für gewöhnlich 1 µm/pix oder mehr (1 µm/pix oder gröber) und üblicherweise 5 µm/pix oder mehr (5 µm/pix oder gröber).
  • Da die zylindrische Wabenstruktur einen Maßfehler aufweist, wenn die zylindrische Wabenstruktur (550) um die Drehachse A des Drehtisches (510) gedreht wird, schwankt der Abstand zwischen der Zeilensensorkamera (530) und der Seitenfläche (553) leicht, wie oben beschrieben. Um feine Defekte (beispielsweise Risse mit einer Breite von etwa 5 bis 25 µm) mit einer hohen Genauigkeit nachzuweisen, muss die Schwankung des Abstands berücksichtigt werden.
  • Unter Berücksichtigung des Maßfehlers industriell produzierter zylindrischer Wabenstrukturen wird die Schärfentiefe wünschenswerterweise auf 0,5 bis 5 mm zum Aufnehmen eingestellt. Liegt die Schärfentiefe innerhalb dieses Bereiches wird es durch wiederholte Aufnahme der zylindrischen Wabenstruktur (550) mit der Zeilensensorkamera (530), während sie um die Drehachse A des Drehtisches (510) gedreht wird, einfach, ein scharfes Bild von der gesamten Seitenfläche zu erzeugen. Unter Berücksichtigung des Maßfehlers beträgt die Untergrenze für die Schärfentiefe vorzugsweise 0,5 mm oder mehr, stärker bevorzugt 1 mm oder mehr und noch stärker bevorzugt 3 mm oder mehr. Soll jedoch die Schärfentiefe erhöht werden, müssen Vergrößerung oder Öffnung stark verringert werden und es kann kein gewünschtes Bild erhalten werden. Daher beträgt die Obergrenze für die Schärfentiefe vorzugsweise 5 mm oder weniger, stärker bevorzugt 3 mm oder weniger und noch stärker bevorzugt 2 mm oder weniger.
  • Die Schärfentiefe wird mit der folgenden Formel berechnet. Vorw a ¨ rts − Sch a ¨ rfentiefe ( mm ) = Durchmesser zul a ¨ ssiger Zerstreuungskreis ( mm ) × F − Wert × Objektabstand ( mm ) 2 Brennweite ( mm ) 2 + Durchmesser zul a ¨ ssiger Zerstreuungskreis ( mm ) × F − Wert × Objektabstand ( mm )
    Figure DE102021001126A1_0002
     R u ¨ ckw a ¨ rts − Sch a ¨ rfentiefe ( mm ) = Durchmesser zul a ¨ ssiger Zerstreuungskreis ( mm ) × F − Wert × Objektabstand ( mm ) 2 Brennweite ( mm ) 2 + Durchmesser zul a ¨ ssiger Zerstreuungskreis ( mm ) × F − Wert × Objektabstand ( mm )      Sch a ¨ rfentiefe = Vorw a ¨ rts − Sch a ¨ rfentiefe + R u ¨ ckw a ¨ rts − Sch a ¨ rfentiefe
    Figure DE102021001126A1_0003
  • In der Formel ist unter dem Durchmesser zulässiger Zerstreuungskreis der größere des „Pixelpitch“ oder „Beugungsscheibchendurchmessers“ zu verstehen. Der Öffnungswert wird auch als der F-Wert bezeichnet, was der Wert ist, der durch Dividieren der Brennweite der Linse durch die freie Öffnung erhalten wird. Daher kann zur Erhöhung der Schärfentiefe der F-Wert (Öffnungswert) erhöht werden. Da jedoch der Beugungsscheibchendurchmesser durch die Gleichung: Beugungsscheibchendurchmesser = 1,22 × λ × F-Wert dargestellt wird (in der Gleichung ist unter λ die Lichtwellenlänge zu verstehen), besteht ein Problem dahingehend, dass der F-Wert (Öffnungswert) den Beugungsscheibchendurchmesser groß macht und die punktförmige Abbildung unscharf wird und die Prüfgenauigkeit abnimmt. Daher kann durch Bestrahlen der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur mit Licht mit einer kurzen Wellenlänge wie oben beschrieben und Aufnehmen des reflektierten Lichts der Beugungsscheibchendurchmesser bei gleichzeitiger Erhöhung der Schärfentiefe verringert werden.
  • Der Öffnungswert F der Zeilensensorkamera ist hinsichtlich des Erhalts einer angemessenen Schärfentiefe in Kombination mit dem Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 500 nm vorzugsweise im Bereich von 8 bis 16 festgelegt. Der Öffnungswert F der Zeilensensorkamera ist stärker bevorzugt im Bereich von 8 bis 11 und noch stärker bevorzugt im Bereich von 10 bis 11 festgelegt.
  • Die Schärfentiefe wird ebenso durch die Brennweite beeinflusst. Wie aus der obigen Formel ersichtlich ist, gilt je kürzer die Brennweite ist, umso größer wird die Schärfentiefe. Die Brennweite ist dahingehend von Vorteil, dass sie eingestellt werden kann, ohne dass der Beugungsscheibchendurchmesser beeinflusst wird. Die Brennweite ist nicht beschränkt, kann beispielsweise aber 50 bis 200 mm, vorzugsweise 100 bis 150 mm betragen.
  • Die Schärfentiefe wird ebenso durch den Objektabstand beeinflusst. Wie aus der obigen Formel ersichtlich ist, gilt je länger der Objektabstand ist, umso größer wird die Schärfentiefe, nimmt jedoch der Objektabstand zu, verringert sich die Auflösung des Prüfbildes. Daher wird wünschenswerterweise die Regelung der Schärfentiefe durch Einstellen des Objektabstands minimiert. Beispielsweise kann der Objektabstand mit 200 mm bis 400 mm und üblicherweise mit 250 bis 300 mm festgelegt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 5 können der Objektabstand (Abstand vom Dingbrennpunkt der Linse zum Objekt) und/oder der Abbildungsabstand (Abstand vom Objekt zum Abbildungselement der Kamera) durch Bewegen des X-Tisches (532), auf dem die Zeilensensorkamera (530) platziert ist, eingestellt werden. Die Vorgehensweise zum Einstellen des Objektabstands und des Abbildungsabstands wird wie folgt veranschaulicht. Zunächst wird unter Verwendung eines Verschiebungsmessgerätes (585) der Abstand zwischen einer vorgegebenen Stelle an der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur auf dem Drehtisch (510) nach dem Positionierungsvorgang und dem Verschiebungsmessgerät (585) in der normalen Richtung der Stelle gemessen. Da der Koordinatenwert der Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551) der zylindrischen Wabenstruktur (550) bereits gemessen worden ist, berechnet die Steuerung (570) den Durchmesser oder Radius am Messpunkt der zylindrischen Wabenstruktur (550) basierend auf dem Abstand und dem Koordinatenwert der Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551). Ferner berechnet die Steuerung (570) den aktuellen Objektabstand und/oder Abbildungsabstand basierend auf den Koordinatenwerten des Dingbrennpunktes und/oder der Position der Abbildungsfläche der Zeilensensorkamera (530), den Durchmesser oder Radius der zylindrischen Wabenstruktur (550) und die Position des Schwerpunktes O der ersten Endfläche (551). Basierend auf dem Berechnungsergebnis bewegt die Steuerung (570) den X-Tisch (532) so, dass ein gewünschter Objektabstand und/oder Abbildungsabstand erhalten werden kann. Die Bewegungsrichtung des X-Tisches (532) ist vorzugsweise die normale Richtung der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550). Der vorbestimmte Objektabstand und/oder Abbildungsabstand kann vom Nutzer beispielsweise über die Eingabeeinheit (572) eingegeben werden. Nach dem Erhalt des vorbestimmten Objektabstands und/oder Abbildungsabstands wird vorzugsweise ein Schritt der Aufnahme mit der Zeilensensorkamera (530) derart ausgeführt, dass sich auf den Objektabstand und/oder den Abbildungsabstand ausgerichtet wird.
  • Das Verfahren zum Festlegen von Bedingungen der Zeilensensorkamera (530) wird anhand eins Beispiels beschrieben. Beispielsweise ist zum Nachweisen eines Risses mit einer Breite von 10 µm eine Bedingung von einem Prüfbild mit einer Pixelauflösung von etwa 10 µm/pix erforderlich. Unter dieser Bedingung wird der Fall berücksichtigt, bei dem die Schärfentiefe mit etwa 1 mm festgelegt ist. Zum Erhalt eines Prüfbildes mit einer Pixelauflösung von etwa 10 µm/pix ist eine Linse mit einem Pixelpitch von etwa 5 µm/pix und einer 0,5-fachen Vergrößerung erforderlich. Da unter dem Durchmesser des zulässigen Zerstreuungskreises der größere von dem „Pixelpitch“ oder dem „Beugungsscheibchendurchmesser“ zu verstehen ist, versteht es sich, dass der Beugungsscheibchendurchmesser eingestellt werden sollte, wenn eine Kamera mit einem ausreichend kleinen Pixelpitch verwendet wird. In Anbetracht des Nachweises von Rissen mit einer Breite vom 10 µm , beispielsweise wenn der Durchmesser des zulässigen Zerstreuungskreises = Beugungsscheibchendurchmesser mit 5 µm festgelegt ist, können Risse genau nachgewiesen werden. Wie oben beschrieben wird der Beugungsscheibchendurchmesser dargestellt durch Beugungsscheibchendurchmesser = 1,22 × λ × F-Wert. Beispielsweise versteht es sich bei der Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 380 nm, wenn der F-Wert mit 11 gewählt wird, dass der Beugungsscheibchendurchmesser etwa 5 µm beträgt. Zu diesem Zeitpunkt kann, beispielsweise wenn die Brennweite 100 mm und der Objektabstand 300 mm beträgt, die Schärfentiefe mit etwa 1 mm festgelegt werden.
  • Wie oben beschrieben kann die zylindrische Wabenstruktur (550) einen Maßfehler aufweisen. Daher kann beim einmaligen Drehen der zylindrischen Wabenstruktur (550) um die Drehachse A des Drehtisches (510) der Objektabstand schwanken. Selbst wenn die Schärfentiefe so festgelegt ist, dass der normale Maßfehler der zylindrischen Wabenstruktur (550) bewältigt wird, wird die Schwankung des Objektabstands in einigen Fällen groß und der Grad der Veränderung des Abstands kann die Schärfentiefe überschreiten. In diesem Fall tritt ein unscharfer Teil in dem Prüfbild auf. Daher werden bei der Vorbereitung auf einen solchen Fall im Schritt der wiederholten Aufnahme des reflektierten Lichts von der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) mit der Zeilensensorkamera (530) vorzugsweise die folgenden Schritte mit dem Verschiebungsmessgerät (585) ausgeführt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Prüfverfahren:
    • einen Schritt des kontinuierlichen Messens eines Abstands zwischen irgendeiner Stelle an der Seitenfläche (553) und eines Verschiebungsmessgeräts in der normalen Richtung an der Stelle unter Verwendung des Verschiebungsmessgeräts (585), während der Schritt der wiederholten Aufnahme des reflektierten Lichts von der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) mit der Zeilensensorkamera (530) ausgeführt wird, und Bestimmens, ob ein Grad der Veränderung des Abstands während einer Drehung der zylindrischen Wabenstruktur (550) die Schärfentiefe überschreitet oder nicht und
    • wird die Schärfentiefe überschritten, einen Schritt des Einstellens eines Abbildungsabstands derart, dass zumindest ein Teil der Seitenfläche (553), der mit der überschrittenen Schärfentiefe aufgenommen wird, innerhalb des Bereiches der Schärfentiefe liegt, und dann erneut Drehens der zylindrische Wabenstruktur (550) um die Drehachse und Aufnehmens zumindest des Teils mit der Zeilensensorkamera (530).
  • Beispielsweise kann der Schritt des Bestimmens unter Verwendung des Prüfsystems (500) wie folgt ausgeführt werden.
  • Zunächst berechnet die Steuerung (570) des Prüfsystems (500) die Vorwärts-Schärfentiefe und die Rückwärts-Schärfentiefe basierend auf verschiedenen Bedingungen zum Ausführen des Schrittes der Aufnahme. Die Beziehung zwischen den verschiedenen Bedingungen und der Schärfentiefe kann im Voraus berechnet werden, und das Berechnungsergebnis kann in dem Speicher der Steuerung (570) registriert werden.
  • Als nächstes speichert während der Ausführung des Schrittes der wiederholten Aufnahme des reflektierten Lichts von der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) mit der Zeilensensorkamera (530) die Steuerung (570) die Vorwärtsverschiebung bzw. die Rückwärtsverschiebung der Seitenfläche (553) in Bezug auf die Schärfeebene in Verbindung mit der Stelle an der Seitenfläche (553), an der diese Verschiebungen mit dem Verschiebungsmessgerät (585) gemessen wurden. Die Stelle an der Seitenfläche (553), wo die Verschiebung gemessen wurde, kann unter Verwendung eines Encoders nachgewiesen werden. Die Stelle an der Seitenfläche (553), wo die Verschiebung gemessen wurde, kann jedoch nicht spezifiziert werden und es kann lediglich die Verschiebung gespeichert werden.
  • Als nächstes nimmt die Steuerung (570) durch Vergleich der Vorwärts-Schärfentiefe mit der Vorwärtsverschiebung in Bezug auf die Schärfeebene der Seitenfläche (553) eine Bestimmung vor und spezifiziert den Teil der Seitenfläche (553), der mit der Vorwärtsverschiebung mit überschrittener Vorwärts-Schärfentiefe aufgenommen wurde. Dem ähnlich nimmt die Steuerung (570) eine Bestimmung durch Vergleich der Rückwärts-Schärfentiefe mit der Rückwärtsverschiebung in Bezug auf die Schärfeebene der Seitenfläche (553) vor und spezifiziert den Teil der Seitenfläche (553), der mit der Rückwärtsverschiebung mit überschrittener Rückwärts-Schärfentiefe aufgenommenen wurde. Es ist jedoch nicht immer notwendig, den Teil der Seitenfläche (553) zu spezifizieren, der die Schärfentiefe überschreitet.
  • In dem Schritt der Bestimmung ist bei der Verwendung des Verschiebungsmessgerätes (585) zum Messen des Abstands von einer vorgegebenen Stelle an der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) zum Verschiebungsmessgerät (585) in der normalen Richtung der Stelle die Stelle an der Seitenfläche (553), die als eine Referenz zum Messen des Abstands dient, vorzugsweise irgendeine Stelle an der unteren Hälfte der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550). Dies hat die folgenden Gründe.
  • Wie oben beschrieben, wird der Positionierungsvorgang der zylindrischen Wabenstruktur (550) basierend auf dem Schwerpunkt der ersten Endfläche (551), spezifiziert unter Verwendung der Kamera (580), die über der ersten Endfläche (551) an der Oberseite der zylindrischen Wabenstruktur (550) vorgesehen ist, ausgeführt. Daher weicht im Falle einer großen Rechteckigkeit der zylindrischen Wabenstruktur (550) die untere Hälfte der zylindrischen Wabenstruktur (550) stark von der Drehachse A des Drehtisches (510) ab. Daher ist bei einer Drehung der zylindrischen Wabenstruktur (550) die untere Hälfte stark exzentrisch und der Messwert des Verschiebungsmessgerätes wird groß. So kann durch Messen des Abstands von irgendeiner Stelle in der unteren Hälfte der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) aus, wo der Messwert des Verschiebungsmessgerätes tendenziell groß sein wird, zum Verschiebungsmessgerät (585) die Genauigkeit des Schrittes der Bestimmung verbessert werden.
  • In dem Schritt der Bestimmung ist bei der Verwendung des Verschiebungsmessgerätes (585) zum Messen des Abstands von einer vorgegebenen Stelle an der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) zum Verschiebungsmessgerät (585) in der normalen Richtung der Stelle unter der Annahme, dass das untere Ende (zweite Endfläche (552)) der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) eine Höhe von 0 hat und das obere Ende (erste Endfläche (551)) eine Höhe H hat, die Stelle an der Seitenfläche (553), die als eine Referenz zum Messen des Abstands dient, stärker bevorzugt mit irgendeiner Stelle im Bereich von 0 bis 0,2H und noch stärker bevorzugt mit irgendeiner Stelle im Bereich von 0 bis 0,1H festgelegt.
  • Beispielsweise kann der Schritt der erneuten Aufnahme unter Verwendung des Prüfsystems (500) wie folgt ausgeführt werden.
  • Die Steuerung (570) des Prüfsystems (500) stellt den Abbildungsabstand so ein, dass zumindest ein aufgenommener Teil der Seitenfläche (553), der die Schärfentiefe überschreitet, das heißt, ein aufgenommener Teil der Seitenfläche, der die Schärfentiefe in Vorwärtsrichtung und/oder die Schärfentiefe in Rückwärtsrichtung überschreitet, innerhalb des Bereiches der Schärfentiefe liegt. Als nächstes betreibt die Steuerung (570) das Prüfsystem (500) so, dass es zumindest den Teil mit der Zeilensensorkamera (530) aufnimmt, während die zylindrische Wabenstruktur (550) erneut um die Drehachse A gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der Abbildungsbereich die gesamte Seitenfläche (553) sein. Wird der aufgenommene Teil der Seitenfläche (553), der die Schärfentiefe überschreitet, spezifiziert, kann der Abbildungsbereich auf eine Bedingung beschränkt sein, die diesen Teil einschließt. Vorzugsweise betreibt die Steuerung (570) das Prüfsystem so, dass es die Einstellung des Abbildungsabstands und die Aufnahme wiederholt, bis die gesamte Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstrukturen (550) innerhalb der Schärfentiefe aufgenommen ist.
  • Schritt der Erzeugung eines Bildes
  • In dem Prüfverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Schritt der Erzeugung eines Prüfbildes von der gesamten Seitenfläche (553) basierend auf einem Ergebnis des Schrittes der Aufnahme des reflektierten Lichts von der Seitenfläche (553) mit der Zeilensensorkamera (530) ausgeführt. Beispielsweise kann die Steuerung (570) so ausgebildet sein, dass sie das Prüfbild basierend auf den Bilddaten, die als ein Ergebnis des Schrittes der Aufnahme mit der Zeilensensorkamera (530) erhalten wurden, erzeugt. Das Prüfbild kann auf dem Bildschirm (540) einer Anzeigevorrichtung wie einer LCD- oder einer organischen EL-Anzeige angezeigt werden.
  • An dem Prüfbild kann nach Bedarf Bildbearbeitung wie Filterbearbeitung vorgenommen werden, um die Bestimmung von Defekten im nächsten Schritt zu erleichtern. Beispiele für die Filterbearbeitung umfassen Binarisierungsbearbeitung, Störsignalkompensation, Kontraktions-/Expansionsbearbeitung und dergleichen. Bildbearbeitung kann zur Vornahme durch die Steuerung (570) ausgelegt sein.
  • Durch Anordnen einer großen Anzahl von Bilddaten, die ab Beginn bis zum Ende der Aufnahme erhalten wurden, in chronologischer Reihenfolge kann ein Prüfbild von der gesamten Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur erzeugt werden. Die durch Aufnahme einer Runde der zylindrischen Wabenstruktur mit der Zeilensensorkamera erhaltenen Bilddaten haben jedoch ein großes Volumen. Daher braucht die Bildbearbeitung Zeit und die Prüfgeschwindigkeit wird langsamer, wenn die Bildbearbeitung erfolgt, nachdem der Aufnahmeschritt beendet ist. Daher erfolgt die Bildbearbeitung vorzugsweise parallel mit dem Aufnahmeschritt für jedes vorbestimmte Volumen an Bilddaten (beispielsweise 5 % bis 30 % des Volumens an Bilddaten für die Aufnahme einer Runde der zylindrischen Wabenstruktur). Nach der Bildbearbeitung durch Division kann eine Vielzahl von Bilddaten einer Integrationsbearbeitung unterzogen werden.
  • Schritt des Nachweises von Defekten
  • In dem Prüfverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Schritt des Bestimmens, ob Defekte an der Seitenfläche (553) der zylindrischen Wabenstruktur (550) vorliegen oder nicht, basierend auf dem Prüfbild ausgeführt. Der Schritt des Bestimmens, ob Defekte vorliegen oder nicht, kann visuell von einem Prüfer ausgeführt werden, und ebenso kann die Steuerung (570) die Bestimmung basierend auf einem vorher festgelegten Kriterium vornehmen. In einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bestimmens, ob Defekte an der Seitenfläche (553) vorliegen oder nicht, basierend auf dem Prüfbild das Bestimmen, ob Risse mit einer Breite von 5 bis 25 µm vorliegen oder nicht. Dabei bezieht sich die Breite eines Risses auf den Höchstwert der Länge in der Richtung orthogonal zur Längsrichtung des Risses. Als ein Beispiel zeigt 7 eine schematische Darstellung einer Mikrofotografie eines Haarrisses mit einer Breite von etwa 10 µm.
  • Beim Bestimmen, ob Risse mit einer Breite von 5 bis 25 µm vorliegen oder nicht, mit der Steuerung (570) kann beispielsweise ein Verfahren der Binarisierung des Prüfbildes derart, dass der Teil mit Defekten wie Rissen von den anderen Teilen unterschieden werden kann, und Bestimmen, ob Risse mit einer Breite von 5 bis 25 µm vorliegen oder nicht, unter Verwendung des Prüfbildes nach der Binarisierung genannt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Prüfverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann das erhaltene Prüfbild eine hohe Auflösung aufweisen, die zum Nachweis von Haarrissen geeignet ist, so dass Defekte wie diese Haarrisse mit einer hohen Prüfgenauigkeit nachgewiesen werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    zylindrische Wabenstruktur
    102
    Außenumfangswand
    103
    Seitenfläche
    104
    erste Endfläche
    106
    zweite Endfläche
    108
    Zelle
    112
    Trennwand
    200
    zylindrische Wabenstruktur
    202
    Außenumfangswand
    203
    Seitenfläche
    204
    erste Endfläche
    206
    zweite Endfläche
    208a
    erste Zelle
    208b
    zweite Zelle
    212
    Trennwand
    500
    Prüfsystem
    510
    Drehtisch
    510a
    θ-Tisch
    510b
    X-Tisch
    510c
    Y-Tisch
    510d
    Z-Tisch
    512
    Platzierungsfläche
    520
    Lichtstrahler
    530
    Zeilensensorkamera
    532
    X-Tisch
    540
    Bildschirm
    550
    zylindrische Wabenstruktur
    551
    erste Endfläche
    552
    zweite Endfläche
    553
    Seitenfläche
    560
    Flächenkamera
    570
    Steuerung
    572
    Eingabeeinheit
    580
    Lichtstrahler
    585
    Verschiebungsmessgerät
    590
    Gestell
    591
    Platzierungsfläche
    592
    Öffnung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/061318 [0005, 0006]

Claims (10)

  1. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur, umfassend: einen Schritt der Herstellung einer zylindrischen Wabenstruktur aus Keramik, welche eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine Seitenfläche umfasst; einen Schritt des Platzierens der zylindrischen Wabenstruktur auf einem Drehtisch derart, dass die erste Endfläche an der Oberseite liegt und ein Abstand zwischen einem Schwerpunkt der ersten Endfläche und einer Drehachse des Drehtisches 0,5 mm oder weniger beträgt; einen Schritt des Bestrahlens der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur, die auf dem Drehtisch platziert ist, mit Licht mit einer Wellenlänge von 300 bis 500 nm; einen Schritt des wiederholten Aufnehmens eines reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit einer Zeilensensorkamera mit einer Pixelauflösung von 1 bis 25 µm/pix, während das Licht auf die Seitenfläche gestrahlt wird und die zylindrische Wabenstruktur um die Drehachse gedreht wird, wobei die Schärfentiefe der Zeilensensorkamera auf 0,5 bis 5 mm eingestellt ist; einen Schritt des Erzeugens eines Prüfbildes von der gesamten Seitenfläche basierend auf einem Ergebnis aus dem Schritt des Aufnehmens des reflektierten Lichts mit der Zeilensensorkamera und einen Schritt des Bestimmens, ob Defekte an der Seitenfläche vorliegen oder nicht, basierend auf dem Prüfbild.
  2. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei der Schritt des wiederholten Aufnehmens des reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit der Zeilensensorkamera ausgeführt wird, indem ein Blendenöffnungswert F der Zeilensensorkamera in einem Bereich von 8 bis 16 festgelegt wird.
  3. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Bestimmens, ob Defekte an der Seitenfläche vorliegen oder nicht, basierend auf dem Prüfbild das Bestimmen, ob Risse mit einer Breite von 5 bis 25 µm vorliegen oder nicht, umfasst.
  4. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich der Drehtisch in X-, Y- und Z-Richtung bewegen kann und der Schritt des Platzierens der zylindrischen Wabenstruktur auf dem Drehtisch Folgendes umfasst: einen Schritt des Messens einer Position des Schwerpunkts der ersten Endfläche unter Verwendung einer Flächenkamera; einen Schritt des Bewegens der Drehachse des Drehtisches direkt unter die Position des Schwerpunkts der ersten Endfläche basierend auf einer gemessenen Position des Schwerpunkts der ersten Endfläche und einen Schritt des Erhöhens des Drehtisches in Bezug auf die zylindrische Wabenstruktur und des Anhebens der zylindrischen Wabenstruktur ausgehend von einer Seite der zweiten Endfläche.
  5. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend: einen Schritt des kontinuierlichen Messens eines Abstands zwischen irgendeinem Punkt auf der Seitenfläche und einem Verschiebungsmessgerät in der normalen Richtung an dem Punkt unter Verwendung des Verschiebungsmessgerätes während der Ausführung des Schrittes des wiederholten Aufnehmens des reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit der Zeilensensorkamera und Bestimmens, ob ein Grad der Veränderung des Abstands während einer Drehung der zylindrischen Wabenstruktur die Schärfentiefe überschreitet oder nicht; und wenn die Schärfentiefe überschritten wird, einen Schritt des Einstellens eines Abbildungsabstands derart, dass zumindest ein Teil der Seitenfläche, der mit der überschrittenen Schärfentiefe aufgenommen wird, innerhalb des Bereiches der Schärfentiefe liegt, und dann erneut Drehen der zylindrischen Wabenstruktur um die Drehachse und Aufnehmen zumindest des Teils mit der Zeilensensorkamera.
  6. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur nach Anspruch 5, wobei das Verschiebungsmessgerät einen Abstand zwischen irgendeinem Punkt in einer unteren Hälfte der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur und dem Verschiebungsmessgerät in der normalen Richtung an dem Punkt misst.
  7. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schritt des wiederholten Aufnehmens des reflektierten Lichts von der Seitenfläche mit der Zeilensensorkamera ausgeführt wird, während die zylindrische Wabenstruktur mit einer durchschnittlichen Umfangsgeschwindigkeit von 100 bis 1.000 mm/s gedreht wird.
  8. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Beleuchtungsstärke an der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur, die mit dem Licht bestrahlt wird, 500.000 Ix oder mehr beträgt.
  9. Prüfverfahren für eine zylindrische Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Licht, das auf die Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur gestrahlt wird, mit einer Zeilenbeleuchtung ausgestrahlt wird, deren Längsrichtung in einer Richtung parallel zu einer Mittelachsenrichtung der zylindrischen Wabenstruktur verläuft.
  10. Prüfsystem zum Ausführen des Prüfverfahrens für eine zylindrische Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: einen Drehtisch, der sich in X-, Y- und Z-Richtung bewegen kann; einen Lichtstrahler zum Bestrahlen der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur mit Licht; eine Zeilensensorkamera zum Aufnehmen eines reflektierten Lichts von der Seitenfläche der zylindrischen Wabenstruktur und einen Bildschirm, der ein Prüfbild anzeigen kann.
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