JP2002502968A

JP2002502968A - 過渡サーモグラフィによるプロセス制御

Info

Publication number: JP2002502968A
Application number: JP2000530780A
Authority: JP
Inventors: マイケル，エル．ワトキンス，; グライアー，エス．フライシュハウアー，; エー．，クリフトン，ジュニア．リリー，
Original assignee: フィリップ・モーリス・プロダクツ・インコーポレイテッド
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2002-01-29
Also published as: US6690016B1; KR20010040875A; WO1999040417A9; EP1060385A4; CN1292871A; CN1178057C; US6013915A; WO1999040417A1; EP1060385A1; AU2761199A

Abstract

(57)【要約】過渡サーモグラフィにより、製造プロセスの変動を検出し、突止め、隔離し、制御する方法と装置。熱源（２００）は、赤外域内で放射される熱を或る表面に伝える。赤外線センサ（２０４、２０６、２０８、２１０）を、プロセッサに結合して、このサンプルの物理的特性を追跡させ、中央プロセス制御装置にフィードバックを施して、このような製造プロセスを調整させる。このサンプルは、未焼結の粉末金属シートまたはタバコ製品などの連続製品であると言える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は、高品質材料を生産する装置、システム、および、方法に関するもの
である。さらに具体的に言えば、本発明は、材料の熱検査、これらの材料中の欠
陥の場所および／または形態、および、プロセス制御にフィードバックを施して
、材料内での欠陥生成の範囲を特定し、小さくし、除去する作業に関する。

【０００２】関連技術の説明サーモグラフィは、一般に、公知のものである。例えば、航空機表面を精査し
て、隠れた亀裂やきずを探し出すときに、サーモグラフィを用いる。米国特許第５，７１１，６０３号は、対象物の非破壊試験用の過渡濃度サーモ
グラフィを開示している。この方法は、対象物の表面を加熱する段階と、加熱面
内の各画素の画素輝度を記録する段階と、画素輝度から画素コントラストを決定
する段階とを含む。この方法は、連続する画像にわたって、画素コントラストを
監視して、対象物内の欠陥の場所を決定し、また、その表面は、これらの欠陥と
、それらの色分けした濃度とを相関させた印刷物上に、描くことができる。

【０００３】米国特許第５，７０５，８２１号は、蛍光微小熱画像をスキャンすることで、
ＩＣチップの欠陥をチェックする方法と装置を開示している。この方法は、スキ
ャンされ、集束されたレーザビームを使用して、集積回路チップの表面上に設け
られた蛍光薄膜を励起する。ＩＣチップの欠陥にかかわる局部加熱は、この薄膜
からの蛍光放射を集めて、サーマルマップを形成することで、観測される。

【０００４】米国特許第５，５８２，４８５号は、時変熱信号により、構造を分析する方法
を開示している。プロジェクタは、試験対象物上へ熱の移動パターンを投影し、
またその投影波長の影響を受けない赤外線カメラが、その対象物から放出された
熱を検出する。このパターンの分散は、熱エネルギーの下方および側方の流れに
対する抵抗による蓄熱に起因しており、したがって、亀裂と剥離を同時に検出す
る場合がある。

【０００５】米国特許第５，４４４，２４１号は、２帯域赤外線画像技法を開示している。
コンピュータ断層撮影法は、赤外線を用いて、構造物の画像を生成する。画像生
成される構造物は、赤外線放射の少なくとも２つの異なる波長により加熱され、
画像が順次に得られ、さらに、これらの画像を利用して、欠陥の有無を決定する
。

【０００６】米国特許第５，０３２，７２７号は、熱データの比率をともなうと言われる熱
比率分析、および、統計的分析を含むそれらの解析により、製造製品の欠陥を検
出する処置を開示している。画像の向上や、公知の人為的結果（アーティファク
ト）の拒絶も開示されている。

【０００７】発明の要約本発明は、バッチ処理または連続処理で生産される製品の製造中に監視される
少なくとも１つの製品特性に応じて、１つまたは複数のプロセス変数を制御する
、その製品の製品品質を向上させる装置と方法を提供する。別法として、この装
置と方法を使用すれば、連続処理またはバッチ処理で生産された材料の欠陥の場
所および／または形態を特定することができる。

【０００８】本発明の一実施例により、この装置は、中央プロセス制御装置、熱勾配イニシ
エータ、赤外線検出器、コンピュータを含むことができる。中央プロセス制御装
置は、製造ラインでの製品の製造中に、１つまたは複数のプロセス変数を制御す
るのに効果的なハードウェアおよび／またはソフトウェアを含み、また熱勾配イ
ニシエータは、製造ラインに沿った或る場所で、製品内に熱勾配を提供し、さら
に、赤外線検出器は、熱勾配イニシエータの所で、またはその下流側で製品のサ
ーモグラフィック画像を受取るように位置付けられる。コンピュータは、好まし
くは、中央プロセス制御装置とやり取りするハードウェアまたはソフトウェアを
含み、赤外線検出器から画像を受取って分析し、製品の物理的特性を少なくとも
１つ決定し、その決定された物理的特性に対応するデータを中央プロセス制御装
置に出力する。さらに、中央プロセス制御装置は、その決定された物理的特性が
、この物理的特性用の所定値の範囲外にあるときに、これらのプロセス変数の１
つまたは複数も修正できる。

【０００９】本発明の他の実施例により、この装置は、それが中央プロセス制御装置、入射
放射源、コンベヤ、赤外線検出器、コンピュータを含むプロセスフローを持つ生
産プロセスで生産されるシート材料を検査する目的で使用される。中央プロセス
制御装置は、生産プロセスの少なくとも１つの面を制御するように構成され、入
射放射源は、シート材料に当たるように配置され、コンベヤは、このシート材料
を単一面内で移動させるように配置され、さらに、赤外線検出器は、入射放射源
の所で、またはその下流側で、シート材料の表面の画像を生成するように、シー
ト材料の表面のすぐ近くに位置付けられる。コンピュータは、中央プロセス制御
装置とやり取りして、赤外線検出器から画像を受取って分析し、そのシート材料
の物理的特性を決定し、その決定された物理的特性を中央プロセス制御装置に送
るように構成されて、中央プロセス制御装置が、その決定された物理的特性に応
じて、生産プロセスの少なくとも１つの面を調整するようにしている。

【００１０】好適な実施例の詳細な説明本発明による装置および方法は、微粒子状または固形状の処理バッチまたは連
続生産材料とともに使用できる。好適な実施例により、処理される材料には、シ
ート材料などの連続生産金属粉末製品やタバコ製品などの非金属材料がある。こ
のような装置や方法は、プロセス変数のリアルタイム制御に使用できるか、ある
いは、その処理材料の欠陥の場所および／または形態を特定する目的で、使用で
きる。

【００１１】処理材料の品質を保証するために、本発明は、正規でない製造材料の異方性の
熱流性質を利用して、製造プロセスの変動を検出し、制御することを意図してい
る。さらに、本発明は、プロセス制御を最適化できるように、いくつかの測定値
（例えば、厚さや密度）を切離すことで、付加的な有用な処理データを提供する
ことも意図している。さらに、本発明は、高品質の出力を提供するために、プロ
セスストリーム内の欠陥材料の形態の突止めと隔離も達成できる。

【００１２】本発明は、一部処理された材料の欠陥を指示してから、処理を完了して廃棄物
を減らす欠陥検出システムを用いて、製造プロセスにおいて、確実に高品質の材
料を生産することを含め、様々な利点を提供できる。所望の場合、このシステム
は、オンラインで製造プロセスを制御するフィードバックループ・システムを組
込めば、生産された廃材の数量を減らすことができる。例えば、このシステムは
、リアルタイムで製造プロセスを調整できるように、フィードバックシステムを
通じて、製造プロセス用に、オンライン構成要素制御を行うことができる。製造
プロセスを実行するとき、製造される材料の画像を使用すれば、品質制御のチェ
ックポイントとして、欠陥の有無を示すことができる。製造プロセス中には、複
数の特性から、結合されたデータではなく、材料の物理的特性に関する個々のデ
ータを得ることが可能である。一模範的実施例において、或る材料を、未焼結の
粉末金属シートまたはタバコのシートなどの連続製品、金属物質または非金属物
質などの複合材料、タバコでコーティングしたマットなどを含め、金属、セラミ
ック、または有機物質などの複合材料にする。

【００１３】本発明の第１の実施例による装置と方法は、おそらく、特定の最終用途（例え
ば、様々なプロセスによる合金の製造）を参照すれば、もっともよくわかる。以
下の考察は、例示用に示したものであって、本発明の範囲に限定されるものと解
してはならない。

【００１４】粉末冶金による合金製造は、性質が正確に校正される合金を発生させるために
、多数の特定の処理段階と個別要素の付加を必要とする。あらかじめ選択された
処理特性からのずれがわずかであっても、材料にきずをつけたり、あるいは、材
料を使えなくする。この合金は、最終製品の特性に影響を及ぼす均一性、粒度、
厚さ、および、他の様々なパラメータをその特徴としている。特に重要なことと
して、合金材料が、もっとも早い組成段階にある（例えば、いわゆる「グリーン
シート」として）とき、それらの合金材料の処理は、特に非侵略的タイプの分析
を必要とする。

【００１５】例えば、電気抵抗の発熱体として用いられる合金は、一定の電流を流しながら
、一定の温度を得るには、抵抗率を必要とする。これらの合金はまた、クリープ
を起こすか、酸化するか、あるいはそれ以外に、高温を経る長いサイクリングに
わたって劣化する傾向にも耐えなければならない。これらの特性は、頻繁に、そ
れらの合金成分に結び付けられるが、ただし、これらの特性はまた、様々な処理
段階に直接に関係があることに留意されたい。

【００１６】製造プロセスでの材料の処理の間に、また、廃棄物と、廃棄物にかかわる余分
の費用を減らすために製造プロセスの補正をともなう当該材料の拒絶の間に発生
する問題を見つけることは望ましいことであろう。例えば、トースター、電気ス
モーキングシステム、電球内のフィラメント、もしくは、それらに類するものの
中にヒータを入れ直すよりも、欠陥のある材料バッチを見つける方がはるかに安
上がりである。非侵略的手順、例えば、最小温度変化を、１〜１０度程度で（特
に、２〜５℃で）起こす本発明の１つを用いて、このような分析を行うことも望
ましい。しかしながら、このような温度変化は、処理される材料に悪影響（例え
ば、グリーンシートを処理する場合に、成形剤を劣化させることになる温度変化
）を及ぼさないという条件で、さらに高く（例えば、１００℃まで）してもかま
わない。

【００１７】ここで、図１（合金を製造する一方法が示されている）に戻って、このプロセ
スの様々な構成要素を認めることができる。粉末状である合金原料が、容器１０
０と１０２に入っている。この合金容量にふさわしいものとして、容器をいくつ
でも追加できる。実際、これらの容器のいくつかには、製造用に選ばれた特定の
合金公式化に応じて、あらかじめ混合された粉末、もしくは、それに類するもの
が入っている場合がある。例示として、容器１００には鉄粉を納め、また容器１
０２は、アルミニウム粉末を納めて、テープ鋳造プロセスに用いる。元素粉末の
冷間圧延などの粉末冶金製品を固める他のプロセスが、当業者により使用され、
選ばれる。この考察のために、本発明のプロセスは、テープ鋳造プロセスを参照
して説明される。

【００１８】各容器は、粉末を混合器１０４に移して、そこで、モータ１０６を混合羽根ま
たは他の手段（図には示されていない）に結合して、粉末を攪拌または混合する
。容器１０８には成形剤系統が入っている。さらに、容器１０８は、混合器１０
４に成形剤を移す。制御装置１１０は、弁１１２、１１４、１１６に信号を送っ
て混合物への流動度を制御することで、構成材料の流動度、したがって最終合金
組成を決定する。このような制御はまた、ポンプ、コンベヤなどにより維持され
る場合もある。

【００１９】この混合物は、混合器１０４から出て、弁１１８を通って、ヘッドボックス１
２０に入る。ヘッドボックス１２０は、移動用エンドレス・コンベヤベルト１２
４のすぐ近くにオリフィス１２２を有する。オリフィス１２２は高さ調整ができ
る。混合物は、例えば押出しにより、オリフィス１２２からコンベヤ１２４上に
現れて、テープ鋳物１２６を形成する。このテープ鋳物は、室１２８を通過し、
熱（例えば、急速乾燥）または真空が施されて、様々な量の成形剤が除去される
。

【００２０】このような乾燥は、「グリーンシート」１３０を形成する。次に、グリーンシ
ート１３０は、圧延機１３２内で圧延することで処理される。オプションとして
、焼きなましや追加的な熱間加工または冷間加工などの他の段階、例えば、押出
し、圧延、引抜きなどが、グリーンシート上に行われる。

【００２１】適切な厚さ、組成分、稠度、粒度などを有する最終製品となるように、入念な
プロセス制御が、上述のプロセス全体にわたって必要であることがわかる。

【００２２】グリーンシートは、少なくとも一部安定した後で、処理経路に沿った様々な場
所で検査される。例えば、この鋳造機には、グリーンシートが自立するほど長い
コンベヤが備えられている場合には、成形剤除去や急速乾燥の前に、検査位置が
設定される。さらに、乾燥／成形剤除去の段階の後や、圧延段階の後でも、検査
位置が設定される。

【００２３】模範的な包括的検査位置は、図２に示されている。熱源２００が、表面２０２
上に放射を投じる。この放射は、可視光線、紫外線、赤外線、または磁気誘導に
よるものである。特に好ましい実施例には、或る帯域内で、一点、または他の空
間パターンに集束する単色光（例えば、レーザ光）が含まれる。特に好ましい実
施例には、時間変調、例えば、１〜５００Ｈｚの周波数のパルスを発生させるパ
ルス源が含まれる。本発明に特にふさわしいパルスは、５０〜１５０Ｈｚ（さら
に特定すれば、約１００Ｈｚ）のパルスである。

【００２４】適切なランプは、例えば、Ｂａｌｃａｒ，Ｉｎｃ．，Ｆｒａｎｃｅで製造され
た電源と組合わされるＢａｌｃａｒ６．４ｋＪキセノン・フラッシュランプであ
る。適切なレーザは、Ｌａｓｉｒｉｓ，Ｉｎｃ．，Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ
で製造された関連光学素子（線、光点、格子の光学発生器）付きの「マグナム・
ダイオード・レーザ」（４ワット）である。

【００２５】その表面は、一実施例において、図２の矢印の方向に移動している。このよう
なプロセスは、連続検査プロセスとなろう。オンライン補正の利益が、バッチ式
補正に変えられても、本発明のやり方は、同等に、バッチ処理にふさわしい。理
論では確定されていないが、表面が加熱されたときに、その表面は、冷えると、
特定のパターンで赤外放射を発すると考えられる。この表面は、センサ２０４、
２０６、２０８、２１０間を移動する。これらのセンサは、合金の表面から放射
する熱のパターンを収集できる限りは、ライン・スキャンＩＲカメラ、定義フィ
ールドを映すＣＣＤＩＲカメラ、もしくは、それらに類するものである。セン
サ２０４と２１０は、反射熱を検出するが、一方、センサ２０６と２０８は、透
過熱を検出する。

【００２６】適切なカメラは、Ｉｎｆｒａｍｅｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．，ＮｏｒｔｈＢｉｌ
ｌｅｒｉｃａ，ＭＡで製造されたＴｈｅｒｍａＣＡＭＳＣ１０００^ＴＭカメラ
；ＦＬＩＲＳｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，Ｐｏｒｔｌａｎｄ，ＯＲで製造され
たＰｒｉｓｉｍＤＳ^ＴＭカメラ；ＲａｙｔｈｅｏｎＡｍｂｅｒ，Ｉｎｃ．，
Ｇｏｌｅｔａ，ＣＡで製造されたＲａｄｉａｎｃｅ^ＴＭカメラのように、赤外線
二次元配列を含む。

【００２７】表面２０２から放射する熱は、その表面が矢印の方向に移動すると、その期間
中、変化する。カメラ２０４と２０６で取込まれた画像は、カメラ２０８と２１
０で取込まれた画像とは、時間的に異なっており、それゆえ、その冷却パターン
は、単一の画像では見つけられない付加的情報をもたらす場合がある。画像分析
ソフトウェアは、その期間中、冷却温度を見分けて、さらに深いきずは、目に見
えるか、他の方法で検出できる。

【００２８】さらに、慎重に制御されるべきものは、検査されている表面の速度と、熱源か
らのカメラの距離である。材料の厚さと、その熱拡散率に応じて、熱トランジエ
ントは、温度変化率を変化させる。この「パルス」は、材料の背面に反射して、
二次熱ピーク（すなわち、きずの上の表面温度変化率の変化）として、前面に戻
る。このようなピークには、きずなどに関する拡大された情報が納められる。こ
の情報は、以前の透過データと対照して分析されて、きずの正確な場所を決定す
る。

【００２９】これらの画像は、データベースに収集されて、適切なソフトウェア、例えば、
ＴｈｅｒｍａｌＷａｖｅＩｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．，ＬａｔｈｒｕｐＶｉ
ｌｌａｇｅ，ＭＩからのＥｃｈｏＴｈｅｒｍ^ＴＭソフトウェア；ＦＬＩＲＳ
ｙｓｔｅｍｓ，Ｐｏｒｔｌａｎｄ，ＯＲからのＡｎａｌｙｚＩＲ^ＴＭソフトウェ
ア；Ｉｎｆｒａｍｅｔｒｉｃｓ，ＮｏｒｔｈＢｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡから
のＤｙｎａｍｉｔｅ^ＴＭリアルタイム・デジタル画像記憶ソフトウェア；あるい
は、ＲａｙｔｈｅｏｎＡｍｂｅｒ，Ｉｎｃ．，Ｇｏｌｅｔａ，ＣＡから入手で
きるＩｍａｇｅＤｅｓｋ^ＴＭにより、表示される。

【００３０】熱的に受入れられる画像が、適切なデータベースに設定されると、反復パター
ン画像生成を学習できる（画像認識）ニューラルネットワーク、例えば、Ｍａｔ
ｈＷｏｒｋｓ，Ｉｎｃ．，Ｎａｔｉｃｋ，ＭＡで製作されたＭａｔｌａｂ^ＴＭＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋＴｏｏｌｂｏｘ^ＴＭ、または、Ｎｅｕｒａｌ
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｏｒａｌｖｉｌｌｅ
，ＩＡで製作されたＡｅｇｉｓＣｏｎｔｒｏｌ^ＴＭＮｅｕｒａｌＮｅｔｗ
ｏｒｋＳｏｆｔｗａｒｅが、この記録されたパルスを分析して、受入れ基準を
調べる場合がある。

【００３１】したがって、最適には、第１の組のセンサカメラが、透過熱パルスを映す一方
で、第２の対のカメラセンサが、内部で反射された熱パルス（すなわち、熱シグ
ナチュア）を映す程度の速度で、この材料が移動することになる。

【００３２】図３は、このような事例を示している。このサーマルフロントは、熱源３００
により伝えられ、片頭矢印ｙの方向に材料が動く通りに、移動する。この熱パル
スは、センサカメラ３０２の前方の対向する表面に突き当たって、そのセンサカ
メラが、材料の底面から発する熱画像を記録し、その熱画像を制御装置３０４に
送るまで、厚さｘだけ進む。この波はまた、一部、内部で反射されて、材料の上
面まで戻り、その場所で、この波により、熱放射がセンサカメラ３０６で取込ま
れて、制御装置３０４に中継で送られる。

【００３３】様々な熱源と熱タイプが使用される。すなわち、フラッシュランプが、調査さ
れるシートの加熱輪郭を即座に上げることができる；レーザが、その表面をス
キャンして、加熱経路を提供できる（ダイオードレーザが好ましい）；従来の
高輝度ランプ（２０００〜８０００ジュール）、好ましくは約６０００ジュール
；磁気誘導コイルが、熱エネルギーを伝える蓄熱器として材料を使用する場合
がある。

【００３４】過渡サーモグラフィ用の磁気誘導ヒータが図５に示されている。ＡＣ電流源５
００が誘導コイル５０２に電力を供給する。これは、熱エネルギーを材料５０４
に伝える。ただし、この材料は、誘導コイルで発生する膨張・収縮磁界に対して
蓄熱材の働きをする程度の金属性の成分を持っていることを条件とする。ＡＣ電
流をオン、オフに切替える場合には、この電流により、材料内に過渡熱パルスが
発生する。

【００３５】材料が矢印ｙの方向に進むと、パルスが、材料内に伝わって、広がる。熱帯域
Ａはカメラ５０６でスキャンされる一方で、熱帯域Ｂはカメラ５０８でスキャン
され、また熱帯域Ｃはカメラ５１０でスキャンされる。この一連の伝えられる熱
パルスは、制御装置５１２により制御される。これらのスキャンされた画像も制
御装置５１２に送り込まれ、そこで、画像分析を受けて、きずの有無を判定する
。

【００３６】この応用例の新規の検査・制御システムは、実効熱検出感度を、所定の刺激イ
ンパルス形態および電力プロフィールと組合わせて、きずを検出し、その結果、
シート材料の製造に最適なシステム処理パラメータを調整している。さらに、廃
材を節約するために、きずの場所に「しるし」を付け、カットによる切除で、プ
ロセス制御から、その廃材を早期に除去できるようにしている。切除は、その廃
材を処理すべきでないことを示すために、マーカを用いて単にしるしを付けるこ
とだけからなる場合もある。

【００３７】ここで、図４に戻り、このような検査システムは、製造施設内の戦略的場所に
入れられて、総合プロセス制御に組み入れられることがわかる。中央制御装置４
００は、材料の流れ、厚さ、コンベヤの速度、乾燥温度、真空圧、ローラの締固
め圧を調整する作業も含め、プロセスの総合機能を制御する。

【００３８】検査制御装置４０２、４０４、４０６は、戦略的に、様々な処理段階の直後に
置かれる。各検査位置は、熱パルスまたは熱エネルギーを伝えるために、それぞ
れの加熱手段４０８、４１０、４１２を装備している。次に、これらの検査位置
は、材料の表面を検査するために、対の、または単一のカメラセンサ４１４を持
っている。

【００３９】重要なことには、検査制御装置はそれぞれ、中央制御装置にリンクされて、画
像分析のフィードバックを中央制御装置に施す。例えば、制御装置４１２により
、密度は正しいが、厚さが誤っていることが示される場合には、ロールコンパク
タ４１６の押圧が調整され、かつ／または、テープ鋳物をコンベヤ上に押出すヘ
ッドボックスのオリフィスが、この密度を保ちながらも、この厚さを増減するよ
うに調整される。

【００４０】材料が、熱的に励起されると、いくつかの物理原則が作用し始める。第１に、
材料の熱応答は、材料の厚さの関数である。第２に、材料の熱応答は、その熱拡
散率の関数である。第３に、材料の熱拡散率は、その組成分の構成と物理的特性
からの影響を受ける。局部熱性質の変化は、ここでは、亀裂、介在物、空隙、剥
離、および、均一性の他の途絶などの欠陥と空間的に相関させることができる。

【００４１】本発明の重要な役割は、熱インパルスを取扱うときに、適切な関係を特定し、
計算する作業を含む。

【００４２】材料環境において、インパルス加熱のもとでの熱過渡時間は、以下の公知の等
式により計算される：

【数１】ここで、ρ＝密度；ｋ＝熱伝導率、Ｔ＝温度、Ｃ＝比熱。この式は、等方性の均質材料の熱伝達に対して成り立つ。この材料のこの熱過渡時間は、一部、熱拡散率（α）から得られる。熱拡散率
（α）は、次式で表わされる：

【００４３】

【数２】このような関係は、熱フィールドを予測するために依拠できる。この解からの
変動を用いて、その基礎になる材料の変動を決定することもある。

【００４４】本願発明者らは、分析される材料の厚さの関数として、ピーク熱インパルス到
着時間を計算することに関心があるから、この到着時間を、ピークが深さｘに到
着する時間として定義する。反射された熱拡散波が、このような深さ点ｘに到着
するときに、第２のピークが到着する。この反射は、サンプルの背面壁からのも
のである。

【００４５】透過および反射のサーモグラフィの技法は、重要な理論的結果、すなわち以下
の関係をもたらし：

【数３】これは、固有時定数（ｔ_ｃ）が、基本的に、厚さ（Ｌ）、密度、熱伝導率、比
熱というシート性質に関係がある（比例する）ことを示している。

【００４６】「理想的な」製品用のそれぞれのベースライン値を、データベース・ルックア
ップテーブル内で、または事前設定ゲート値を通じて設定すれば、プロセス中央
制御装置は、これらの値が、いつ、理想から逸れたか判定し、この生産プロセス
の一面、あるいは、この生産プロセスの複数の面を操作して、それらの値を許容
限度値に導くことができる。このようなデータベースは、複数の実行、および後
の分析を経て設定されるが、処理される材料と、その材料の所望のパラメータに
よって決まる。

【００４７】図６Ａは、上で考察された考えをグラフで示したものである。材料が、熱透過
により分析されている場合には、温度上昇に対してスキャンされる表面は、計算
された理論熱破過時間に基づいて、予測できる。このプロットからの分散は、不
規則性を示している。

【００４８】特定の事例が、図６Ｂに示されている。ここでは、厚さの範囲が０．０１３〜
０．０２６インチであるアルミニウム・鉄のグリーンシートの先細サンプルを、
画像収集装置の反対側で加熱した（熱透過率）。Ａで表わした画像では、サンプ
リング場所は、ほぼ先端であり、またＢで表わした画像では、サンプリング場所
は、さらに内側であり、またＣで表わした画像では、サンプリング場所は、中央
である。

【００４９】ここで、時間（ｘ軸）と瞬時温度の関数として描かれた図６Ｃ、図６Ｄ、図６
Ｅに戻り、特性曲線が作成される。明らかに、ＡはＢと異なり、またＢはＣと異
なっている。データ分析により、１つの正確な手法が告げられる。例えば、ｔ_１ _／２時間は、Ａ＝０．０４、Ｂ＝０．１０、Ｃ＝０．２６として定量化され、こ
れらを厚さ、密度、比熱、熱伝導率に直接に相関させる。等式IIIからわかるように、３つのパラメータが既知でありさえすれば、最後のものは、計算されて、
独立して測定された値と比較される。

【００５０】特に好ましい実施例では、照明源として６キロジュールのフラッシュランプが
用いられる。このカメラは、フルフレーム・スキャンではなく、ライン・スキャ
ンにセットされることから、１２ｋＨｚ走査時間が可能となって、３０ラインが
スキャンされる。

【００５１】処理施設内のスペースを考慮にいれるとして、本発明の好適な実施例は、分析
される材料の片側に、画像機器を全部備えている。図６Ｆは、熱を絶えず加えて
いる段階加熱から０．１６７秒後に、外部反射画像生成により得られた上記画像
を示している。きずは、即座に明らかになる。

【００５２】データ収集力を増す本発明の一実施例は、以下の通りである。或る表面（通常
、上面）は、きわめて厳密な地点から始めて、高輝度光子でボンバードされる。
その陰影、すなわち波頭が他の表面に到着するのにかかる遅延時間により、分析
されるサンプルの厚さが、非常に正確に測定される。同時に、その後直ちに、あ
るいは、並行して、別の熱源からの熱パルスが、伝えられて、密度を測定し、き
ずを検査する。両方のデータを同時に収集すれば、その密度と厚さを別々に計算
することができる。

【００５３】ここで、図７に戻り、本発明の好適な実施例の二段検査システムが示されてい
る。光子または他の照明源７００は、地点Ｉにて材料の表面に衝突する。この材
料の「陰影」作用は、地点Ｓへの放射進行を遅らせる。この進行の持続時間、お
よび、波が到着する仕方は、材料の密度、均一性、厚さに関して、重要な分析デ
ータを与える。これはまた、第２の照明源７０２からの熱パルスが通過するベー
スラインも設定する。次に、このデータを統計的に分析して、その密度と厚さの
データを区別して考える。

【００５４】材料の表面から熱画像を受取るのにふさわしい計測器と関連機器は、Ａｇｅｍ
ａＩｎｆｒａｒｅｄＳｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手できるＴＨＥＲＭＯＰ
ＲＯＦＩＬＥ（登録商標）６ＬＴ赤外線ラインスキャナを含む。

【００５５】図８は、前面フラッシュから０．０１０秒後の、テープ鋳造サンプルのデジタ
ル画像である。この目の粗い構造物が、はっきりと認められ、亀裂で取り巻かれ
た領域が濃くなっている。

【００５６】図９は、過渡サーモグラフィ画像を用いた光学的検査と、その試験片の物理的
測定とを比較したものである。表面からの光子フラックスが、このサンプルの残
りの部分よりも大きい、さらに薄い領域では、サーモグラフィ画像は、さらに明
るく輝く。

【００５７】図１０は、先細サンプルがはっきり見える低速度撮影の一連の画像を示した透
過サーモグラフィの一例である。このもっとも薄い部分は、さらに速いやり方で
目に見えるようになり、また、或る期間の間、さらに明るくなる。

【００５８】図１１は、過渡サーモグラフィが、超過質量、薄い領域、亀裂、端縁の変形を
含め、複数の欠陥の所在を突止めることができる一例である。

【００５９】好適な実施例では、この欠陥領域は、記録し、特定して、プロセスの流れから
除去する。この欠陥領域に、目に見える標識が自動的に付けられるか、あるいは
、プロセス制御装置が、その生産部分を記録して、その部分を、物理的切除によ
り、ストリームから自動的に除去する。

【００６０】本発明は、厚さの寸法が、幅または長さよりもずっと短いシート材料に特に好
ましく、ここでは、サンプルと拡散の目的で、本発明は、本質的に一次元のもの
である。

【００６１】本発明の第２の実施例により、粉末金属部品内の欠陥の検出、場所、量的な特
性表示のための装置および方法が提供される。本実施例により、部品査定を時間
の尺度で提供できることから、対話式のプロセス制御が実行でき、かつ／または
、バッチで、または連続的に生産される材料において、欠陥材料が特定できるよ
うになっている。

【００６２】多くの粉末金属プロセスは、粉末部品の成形をともなう「未焼結部品」成形段
階を含む。これらの部品は、形状が単純であるか、または非常に複雑であり、締
固め、射出成形、ダイカスト、または、テープ鋳造プロセスを用いて得られる。
これらの形成された複合体は、成形剤、潤滑剤、および／または、処理を容易に
する他の添加剤を含むことが多い。次に、必要な場合には、この未焼結部品は、
低温乾燥処理を受けて、さらなる処理に必要な所望の機械的性質を得る。処理の
最終段階は、非金属成分を除去して、焼結および／または押圧により、稠密にす
ることになる。

【００６３】未焼結部品をともなうプロセスに特有の製造上の課題がいくつかある。例えば
、未焼結で、最終の部品の性質（例えば、強度、延性、多孔度、抵抗率など）お
よび寸法は、未焼結状態の合金組成分の均質性（むらのない混合と空隙の分布）
によって決まる。さらに、多くの成形剤系統は、未焼結部品の形成能力に影響を
及ぼす相対湿度に影響されやすい。未焼結材料の粘度が臨界レベルを超えると、
未焼結部品において質量分布を再配分することは困難であり、ほとんどの場合、
コストがひどく高くつく。部品の性能に関して、上記の性質／寸法の重要性は、
用途により様々である。未焼結部品が不均質であると、未焼結材料処理後の期間
中に障害を起こすか、あるいは、未焼結材料が首尾よく製造され、最終部品とな
っても、使用中に早期の障害を起こす場合がある。

【００６４】未焼結部品の重要な性質の素早い定量的測定により、未焼結部品の処置（すな
わち、継続処理、再加工、または廃棄）とプロセス制御の戦略に関して、インテ
リジェント品質管理の決定を下すことができる。例えば、熱的に励起された未焼
結部品の時間・放射輝度履歴を監視することで、その品質、将来の欠陥分布、お
よびサンプル内の寸法変化を入手できる。様々な励起方式（空間および時間）、
励起用の市販ハードウェア、赤外放射検出センサが使用される。

【００６５】未焼結複合体の熱性質の空間変化は、以後の処理段階において、欠陥（亀裂、
多孔性など）をもたらしかねない不均質性と水分レベルについて、重要な情報を
提供する。特定の例は、熱流出率の変化を利用して、未焼結部品の欠陥の前兆を
検出するものである。熱流出率は、材料の或る部位の熱インピーダンスの定量的
測度を提供する。熱流出率は、それ自体、複合体かさ密度、比熱、熱伝導率の積
の平方根として表わす。同一の側面フラッシュ／検出技法を使用するときには、
検出信号の変化は、ばら材料の性質と形態の双方によって決まる。さらに、複合
体成分（例えば、金属粉粒、成形剤、空隙）の分布の詳細は、バルク特性に影響
を及ぼし、またこれらの成分の熱的相互作用は、複雑な種類のものである。

【００６６】本発明により、材料の分布、成分濃度、形態が、内部熱的挙動にもたらす細か
い寄与を考慮に入れることができる。これと対照的に、仮に、熱的に励起された
未焼結部品の放射輝度の履歴を単に検査するだけであれば、材料の形態の変化の
検出は、材料の性質の変化と区別できないかもしれない。本発明により、展開さ
れた関係と基準を利用して、未焼結部品内の欠陥検出を校正する。これらの基準
は、公知の成形剤（充填剤または潤滑剤として）と粉末金属の組合せのサンプル
であるか、あるいは、最終部品を適合させる処理のもとで、満足のゆく働きをし
た未焼結部品に基づく基準である。

【００６７】未焼結粉末金属部品の物理的特性は、適切な高速検査の技術および方法を開発
するときに、特別の考慮を必要としている。この材料は、機械的健全性が低いか
ら、非接触技法が好ましい。これに反して、Ｘ線システムは、求められる高速三
次元の試験片データを提供しない。超音波技法は、未焼結金属部品を損傷しかね
ない結合媒体を必要としている。代表的な非破壊電磁技法（例えば、うず電流）
は、遅く、サンプルと直接の物理接触を必要とすることが多い。市販の機器は、
定性的な時間分解放射輝度データを提供するが、このようなデータは、多数の変
数によって決まり、単独では、欠陥の最終指示は出さない。

【００６８】本発明は、最終部品内の欠陥の前兆である粉末金属未焼結部品内の欠陥の検出
、場所、量的な特性表示のための技法および装置を提供する。例えば、ＦｅＡｌ
シートを処理するときに、締固められたＦｅＡｌシートを製造するコストを大幅
に減らすことが可能である。本発明による検査技法は、後のロール締固め製造プ
ロセスにおいて、スクラップを発生させるような重大なグリーンシート欠陥を検
出し、突止めることを目的としている。したがって、本発明は、欠陥のあるグリ
ーンシート材料をフィルタに通して取除く方法を提供して、完全に処理されたＦ
ｅＡｌシート材料を製造する総費用を削減することができる。このような欠陥の
特定は、製造機器にフィードバックを施して、それにより、製造能力と、スクラ
ップのグリーンシートの量の低下を向上させるくらい高速に達成できる。もう１
つの利点は、組成に無関係に、シートの厚さを決定できることである。これと対
照的に、試験片の厚さにわたってのＸ線の減衰により、上記のように組成に無関
係には決定できなくなる（すなわち、単一ビーム・単一位置の形態を用いても、
密度と厚さの変化を切離すことができない）。

【００６９】本発明による検査技法の詳細は、ここでは、図１２〜２４を参照して説明され
る。図１２は、本発明の第２の実施例に基づいてプロセス変数を制御する、中央
プロセス制御装置８００、熱勾配イニシエータ８１０、赤外線検出器８２０、コ
ンピュータ８３０を含む装置を示している。中央プロセス制御装置８００は、製
造ライン８５０において、製品８４０の製造中に１つまたは複数のプロセス変数
を制御する。熱勾配イニシエータ８１０は、製造ラインに沿った或る場所で製品
８４０を加熱または冷却し、また検出器８２０は、例えば光学レンズおよび／ま
たはミラーの使用により、サーモグラフィック画像（１つまたは複数）を受取る
。熱勾配イニシエータは、熱源またはヒートシンクなどの物であるか、あるいは
、生産されている製品内の発熱反応または吸熱反応などの化学反応である。コン
ピュータは、画像（１つまたは複数）を受取って、分析し、その製品の１つまた
は複数の物理的特性を決定する。決定された物理的特性が、所定の値の範囲外に
ある場合には、中央プロセス制御装置は、１つまたは複数のプロセス変数を修正
し、かつ／または、製品内の欠陥のある材料の場所および／またはサイズを記録
する。

【００７０】図１３は、ＦｅＡｌグリーンシートのサンプル用の熱流出率の二次元マップを
示している。このグリーンシートの稠密化の間に、低密度区域内で亀裂が形成さ
れた場所が、矢印Ａで示されている。図１４は、様々な成形剤濃度の領域にわた
って、表面温度の時間減衰を示している。材料内の拡散距離に対して、早期の任
意の２つの曲線の差は、相対熱流出率を表わしている。減衰が遅くなると、熱流
出率は小さくなる。成形剤の濃度が高ければ高いほど、それだけ圧粉体の熱流出
率が小さくなる（すなわち、成形剤の濃度が高ければ、熱インピーダンスが高く
なる）ことがわかる。空隙集中に対しても、同様な効果が観測される。下端の曲
線で示される通り、成形剤の含有量が約３％よりも低いと、その正規化信号は、
たいして変化しない。

【００７１】図１５は、公称の成形剤濃度と、粉末混合物が圧延される場合に締固め圧に一
致する粉末混合物に加えられた様々な押力を用いるサンプルにわたって、表面温
度の時間減衰を示している。材料内の拡散距離に対して、早期の任意の２つの曲
線の差は、熱流出率の差を表わしている。締固め圧が低ければ低いほど、それだ
けバルク熱流出率が小さくなる（すなわち、押力が低ければ、熱インピーダンス
が高くなる）ことがわかる。これらの効果は両方とも、一次熱伝導ルートが金属
粉粒の相互作用によるという事実から発生する。したがって、空隙または成形剤
を通じて、粉粒間の距離または粉粒の絶縁が増すことなど、これらの粉粒間の熱
伝達を制限する複合体の特徴は、熱流出率を小さくする。Ｘ線減衰材料（この場
合は、金属粉末）の量が、これらすべてのサンプルに対して一定であるから、Ｘ
線スキャンは、これらのサンプルの差を示さない（すなわち、Ｘ線は、これらの
サンプルが、異なるプロセス押力を受けたことを見分けられない）ことに留意さ
れたい。

【００７２】図１６は、図１４と図１５の結果を組合わせたもので、未焼結の圧粉体の相対
熱流出率が、組成および押力とともに増減することを示している。この結果は、
成形剤が２％を超えるＦｅＡｌでは、相対熱流出率が大きくなると密度が大きく
なる傾向が、成形剤が２％よりも小さいＦｅＡｌでは、５４〜５８％の密度範囲
に一変する点で、驚くべきことである。この驚くべき結果の理由は、成形剤が約
３％まで増えると、成形剤が金属粉粒を潤滑して、金属粉粒間の熱移動を高める
点である。しかしながら、成形剤が約３％を超えると、粉粒の間隔は、粉末混合
物の密度を小さくするくらい広がる。したがって、成形剤が約３％の所で、密度
のピークがある。均質でない成形剤含有量の効果は、成形剤が少なすぎる低未焼
結強度と、圧延中、高いが一様でない成形剤含有量で形成する空隙の可能性によ
り、表わされる。このような空隙では、未焼結材料の焼結の間、粉粒の結合を欠
く場合がある。

【００７３】図１７は、未焼結密度と成形剤装填の自明でない依存関係を示している。この
結果、図１８に示される複雑な強度と成形剤の曲線が得られる。これらの曲線に
示される通り、約３％までの成形剤含有量では、成形剤含有量が増えると、未焼
結強度は下がり、その後、成形剤含有量が増えると、未焼結強度は上がる。図１
９は、相対放射輝度信号（熱流出率に反比例する）に基づいて、未焼結強度が予
測できる（或る成形剤しきい値よりも上で）ことを示している。未焼結部品を処
理するには、最小レベルよりも上の未焼結強度が必要である。

【００７４】図２０は、基準グリーンシート（受入れられる充分密度の高いＦｅＡｌシート
をもたらす処理を切り抜けたシート）の熱流出率の変化を示している。この横断
方向は、シート圧延方向に直角である（この場合、図１３のページに沿って下方
に）。この直角な方向に、同様なグラフを作成できる。したがって、基準グリー
ンシートに対して、熱流出率の空間導関数の変化を得ることができる。欠陥を発
生させるものは、絶対不均質性であるとともに、このような不均質性の空間勾配
でもある。この場合も、データは、この直角な方向に、同様なやり方で処理でき
る。マトリックス・フィルタを用いて、勾配マップ（図１３の熱流出率マップに
類似する）も生成できる。

【００７５】図２１と図２２は、基準材料に対する熱流出率（図１３に示される材料のもの
）のずれを示している。欠陥のある第１の徴候は、この平均値が、基準曲線の範
囲外にあることである。第２に、高い多孔度と亀裂が発生した領域内に、熱流出
率の大きい勾配とスパイクが発生する。その結果発生した亀裂の場所は、図２２
に示される通り、導関数曲線のゼロ交差を用いて予測された。

【００７６】図２３は、開始するグリーンシート不均質性を決定することで、密度の高いＦ
ｅＡｌシートの亀裂形成の頻度を予測する統計的手法を示している。まったく均
質な材料からのずれは、グリーンシート全体にわたっての熱流出率の統計的開き
から決定される。この提示されたデータは、３０フィートのグリーンシートの処
理に基づいている。グリーンシートの熱流出率の分散係数が、約１．１０のしき
い値を超えるときには、後の処理の間に発生する非常に目立つ亀裂の全長（すな
わち、充分密度の高いＦｅＡｌシートの生産のときに発生するあらゆる亀裂の長
さの合計）が、急に大きくなる。粉末金属業界内では、混合物の均質性の指数（
０から１までの範囲）は、一般に、圧粉体の性質のサンプリングから決定される
。所望の場合には、熱流出率の変化は、同一形式で鋳造されよう。望ましくない
多孔度を示した稠密シートも、このしきい値よりも上の領域に入る。これらの欠
陥（亀裂と多孔度）は両方とも、局部的に低レベルの金属粉末濃度を有するグリ
ーンシートから発生する。スクリーニングの目的では、不均質性の程度が有用で
ある。欠陥の重大度と場所を詳しく知ることが要求されるときには、上述の分析
が必要となる。

【００７７】本発明により、サンプルの組成に無関係に、サンプルの厚さを決定するために
、初期の減衰情報と、後期の減衰データを組合わせることが可能である。初期の
データ（例えば、密度、熱伝導率、比熱などのバルク特性に対応するデータ）は
、ｅ＝（ｋρＣ）^１／２と定義された熱流出率「ｅ」の直接の測度を提供する。
これは、公知の組成の基準を用いて得ることができる（図１４に関して、先の考
察を参照のこと）。ずっと後で、熱拡散の長さは、このサンプルの厚さのものを
超え、冷却測度の変化が発生する（等式IIIに関して、先の考察を参照のこと）。この変化の時間は、その厚さの二乗として変化する。初期のデータを使用して
、ハーフスペースにふさわしい組成基準冷却曲線を特定することで、熱破過時間
（冷却測度の変化）を決定し、また実際の厚さを決定できる。それゆえに、初期
のデータを使用すれば、サンプルの組成を得ることができ、また、サンプルの組
成データと後期のデータを使用すれば、サンプルの厚さを決定できよう。

【００７８】次に、本発明による検出技法は、タバコなどの連続する非金属製品の生産に関
して説明される。特に、この実施例により、質量分布の変化、平坦度からのずれ
、水分レベルにかかわる特性、および、シート材料が入っているタバコの製造に
かかわる他のプロセス・パラメータを測定できる技法が提供される。これらの特
性は、オフラインまたはオンラインで測定され、その結果を、プロセス・フィー
ドバック制御戦略に織込むことができる。タバコの材料は、薄膜形成製品、下地
上へウェット・キャストされた製品、ドライプロセス、あるいは、製紙の途中で
作られた製品である。さらに、この製品は、上記形成技法のすべてまたは任意の
ものを組合わせたプロセスの結果であることもある。

【００７９】この物理的測定には、赤外線検出器と、関連光学素子（赤外線放射測定法）を
用いて、シートの表面をスキャンする作業が含まれる。得られたデータは、シー
トの見掛け温度フィールドを示している。この情報は、前に考察された通り、適
切な画像処理用のハードウェアとソフトウェアを用いて、蓄積されて、処理され
る。シート製造プロセス変数と、見掛け熱フィールドの特徴との間で、適切な相
関が決定されさえすれば、画像処理アルゴリズム（当業者が知っているか、ある
いは導き出せるもの）を使用すれば、このプロセスを監視できる。言い換えれば
、粉末金属製品の製作に関して、上で考察された技法を用いて、熱性質と不均質
性を査定すれば、材料が入っているタバコなどの他の材料の品質を決定すること
ができる。

【００８０】温度フィールドの見掛け熱分布は、シートに使用される様々な材料の空間分布
によって決まる。熱流出率の差から、異なる見掛け温度が発生するために、等温
条件のもとでも、異なる材料を検出できることを考慮に入れれば、見掛けの熱的
分布を使用して、局部水分の差と、局部質量濃度の差を検出することができる。
これらのファクタのすべてにより、シートへの熱伝達に差が発生する場合がある
。その結果は、シートを通じての熱拡散に対する時間の変化である。シートの熱
勾配は、そのプロセスの一部として（例えば、乾燥プロセスの結果として）、お
よび／または、シートが真上を通る加熱ランプまたは加熱面などの能動要素によ
り生じる。例えば、シートと、支持面（例えば、ドラムまたはベルト）間の熱伝
達は、シート面と支持面の温度差に応じて、熱フラックスをシートに提供するか
、あるいは、シートから熱フラックスを提供することができる。

【００８１】シート全体にわたる熱伝達の変化は、とりわけシート面と支持面の物理的分離
の変化から影響を受ける。その結果、シートのうち支持面とじかに触れている区
域は、シート面と支持面とが大きく離れている領域と比較して、温度が高くなる
（熱フラックスがシートに入る場合について）。このことから、見掛け熱フィー
ルドから、トポロジカル情報を得ることができる。このようなシートの複雑なト
ポグラフィーは、上記のタイプの影響に関係づけることができる。したがって、
このトポグラフィーの統計は、シート内の巨視的な性質の変化に関係づけられ、
最後に、シートのバルク性能特性（例えば、強度、柔軟性など）に関係づけられ
る。

【００８２】見掛け熱フィールドを使用すれば、加熱面と、様々な異なるタバコ・シート材
料との間の熱伝達を示すことができる。例えば、加熱面を使用して或るタバコ・
シートに熱を供給し、また関連光学素子、画像処理用のハードウェアとソフトウ
ェアを備えたＩＲカメラが、ミラーから反射したＩＲ画像を受取るような配置構
成を用いて、熱流出率を測定できる。この加熱面は、約５０℃となり、また差分
熱流は、このカメラで測定でき、それにより、結果として得られた熱輝度プロフ
ィール・フィールドを使用すれば、シート材料の質量分布と平坦度の変化を示す
ことができる。ウェットキャストされたタバコの諸部位から、ギャップにより切
離された乾燥タバコの被着物は、赤外線サーモグラフィ上に現れる場合があり、
明るい部位として、タバコのウェットキャストが上にあるカーボンマットのある
ことを示し、また暗い部位として、乾燥タバコが上にあるカーボンマットのある
ことを示す。赤外線サーモグラフィはまた、材料が、下地から上方へ離された場
所を示す暗い部位と、材料が下地にぴったり接触している領域を示す明るい部位
も含む場合がある。したがって、赤外線サーモグラフィの明るい部位と暗い部位
を使用すれば、材料の平坦度の変化を検出することができる。

【００８３】この実施例により、シート材料の重要な特性をリアルタイムで監視することが
可能である。この技法を利用すれば、タバコ・シート材料、あるいは、タバコが
入っていない紙などの他の材料の任意シートを検査できる。水分の決定のための
赤外線スペクトル吸収などの技法と、反射光による表面デザインの検査、または
、減衰透過光による路長の決定のための光学検査技法（すなわち、このスペクト
ルの可視領域で使用する技法）は、製造プロセスの間、このようなシートの熱伝
達特性の測定には備えていない。しかしながら、シート熱伝達特性がわかれば、
総シート質量だけでなく、シート内の質量分布の変化、シート・トポグラフィー
に関する情報も提供される。現行技術水準のハードウェアとソフトウェアを用い
れば、この技法を用いて得られた情報をプロセス制御戦略に取入れるくらい速い
データ収集速度を提供し、それにより、厚さ、平坦度、組成、水分レベルなどの
特徴に対して、製品の一貫性を高めることは可能である。したがって、この実施
例は、処理されたタバコまたは紙などの様々な製品のリアルタイムのフィードバ
ック制御用の技法を提供し、そこでは、熱流の差分平面内変化を検出すれば、質
量分布と平坦度の変化に関するデータがプロセス制御装置に提供される。さらに
、このプロセス制御装置は、プロセス変数を調整するソフトウェアおよび／また
はハードウェアを利用すれば、所望のプロセス窓から外れたシート特性（例えば
、質量分布、平坦度など）を最小限に抑えることができる。

【００８４】次に、本発明は、タバコ複合材料内の欠陥の検出、場所、量的な特性表示を利
用して、時間の尺度で査定することで、対話式のプロセス制御ができるようにな
る一実施例に関して説明される。この技法は、特定の質量／組成分の分布、機械
的性質、および寸法を持つように設計されたタバコ材料と複合体（例えば、キャ
ストされた葉、コーティングされたマットなど）を作るときに、プロセス制御を
監視し、修正するのに役立つ。このようなタバコ製品の組成分の例には、タバコ
粉粒、タバコ紙製品、グリセリンがある。各組成分の割合と、中間製品（例えば
、特定の水分と温度でコーティングする前のマット）の状態から、中間材料は、
最終製品の仕様を達成するのに重要な固有の性質を有する。ときには、コーティ
ングされたマットの場合のように、強度などの特定の異方性が好ましいが、一方
、ＦｅＡｌシートなどの他の用途では、等方性が好ましい。これらの材料の製造
と検査の際に、いくつかの課題が提出される。１つは、材料が製造される速度で
ある。例えば、コーティングされたマットは、１分当たり大きい値の平方メート
ルで生産されるが、しかるに、性能に強い影響を与える欠陥は、数平方センチメ
ートル程度であると言える。ビームを使用して、シートの様々な領域のもとで、
質量をサンプリングする技法は、材料の一部をサンプリングすることに限定され
、したがって、空間分布（例えば、ビーム経路に沿って均一）に影響されにくい
。本発明により、タバコ材料／複合体の重要な性質の素早い定量的測定を得るこ
とは可能である。これにより、インテリジェント・オペレータまたは自動化ベー
スの品質管理決定を、材料の処置（すなわち、継続処理、再生利用、または廃棄
）およびプロセス制御の戦略に関して下すことができる。

【００８５】本発明により、熱的に励起された材料複合部品の時間・放射輝度履歴を監視し
、使用して、その品質、将来の欠陥分布、およびサンプル内の寸法変化を査定す
る。このような監視は、様々な励起方式（空間および時間）、励起用の市販ハー
ドウェア、赤外放射検出センサを使用して、行われる。例えば、材料の熱性質の
空間変化を利用すれば、後の処理段階において、欠陥（たとえば、多孔度など）
を起こしかねない不均質性と水分レベルに関して情報を提供することができる。
特定の実施例は、熱流出率の変化を利用して、欠陥の前兆を検出するものである
。先に考察されたように、熱流出率は、材料の或る部位の熱インピーダンスの定
量的測度を提供するもので、複合体かさ密度、比熱、熱伝導率の積の平方根とし
て表わされる。

【００８６】図３２の画像は、異なるコーティングされたマット複合体シートの熱インピー
ダンスの差を示している。もっとも大きい目盛値（白い）は、高い熱インピーダ
ンスを示すが、一方、さらに低い目盛値（さらに暗い）は、低い熱インピーダン
スに対応付けられる。ブラックの背景は、薄い鋼板である。左側の複合体は、そ
のシート重量仕様が２０５ｇ／ｍ^２であり、また右側の複合体は、そのシート重
量仕様が１７０ｇ／ｍ^２である。左側（大きい荷重）のサンプルの鉛直領域に沿
って、接着剤層が、一部、剥ぎ取られていることに留意されたい。その結果、画
像内の或る領域（濃い光点）が、下地と、コーティングと、接着剤から成ってい
る。この領域は、双方のサンプルから、もっとも低い熱インピーダンスを示す。
同一の鉛直線に沿って（上下に）、接着剤を除去すると、コーティングも下地か
ら除去される。この下地は、単独でもっとも高いインピーダンスを示す。コーテ
ィングされた領域では、さらに大きい荷重を受けたサンプルは、コーティングレ
ベルがさらに低い（さらに明るい）サンプルよりも低いインピーダンス（さらに
暗い）を持つことに留意されたい。

【００８７】前に述べたことは、本発明の原理、好適な実施例、作動の諸方式を説明した。
とはいえ、本発明は、考察された個々の実施例に限定されると受取られるべきで
はない。したがって、上述の実施例は、限定的なものではなく、例示的なものと
見なされるべきである。上記の実施例の変更は、以下のクレームで定義される本
発明の範囲から逸脱することなく、当業者で行われることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により合金材料を製造する生産ラインの透視図である。

【図２】本発明による過渡サーモグラフィ検査システムの側面図である。

【図３】本発明による過渡熱画像生成法を用いて検査されている材料の側面図である。

【図４】検査およびフィードバック制御の好適な装置を用いて、本発明により合金材料
を製造する生産ラインの透視図である。

【図５】本発明による誘導励起画像生成システムの透視図である。

【図６Ａ】相対熱上昇と、時間の平方根（ルートタイム）をグラフで表わしたものである
。

【図６Ｂ】様々なサンプリング場所を示す透過画像サンプルの３つの画像である。

【図６Ｃ】図６Ｂの位置Ａでの時間に応じた相対温度変化をグラフで表わしたものである
。

【図６Ｄ】図６Ｂの位置Ｂでの時間に応じた相対温度変化をグラフで表わしたものである
。

【図６Ｅ】図６Ｂの位置Ｃでの時間に応じた相対温度変化をグラフで表わしたものである
。

【図６Ｆ】本発明による反射画像である。

【図７】本発明の熱画像生成システムの好適な実施例の側面図である。

【図８】本発明による反射率画像（テープ鋳造サンプルのものである）である。

【図９】光学的、熱的、物理的な測定データを比較したデジタル例示である。

【図１０】本発明による熱透過画像のデジタル画像（タイムシーケンスで）である。

【図１１】本発明による反射率により画像生成される、欠陥を含むサンプルのデジタル画
像である。

【図１２】熱勾配イニシエータを使用して、等方性または非等方性の物質でできた連続成
形製品を加熱または冷却する、本発明による装置を示す。

【図１３】ＦｅＡｌグリーンシートの１サンプルに対して、熱流出率の二次元マップを示
している。

【図１４】ＦｅＡｌグリーンシートの１サンプルの様々な成形剤濃度の領域にわたって、
表面温度の時間減衰を示す。

【図１５】公称成形剤濃度と様々な締固め圧を用いて、ＦｅＡｌのサンプルに関して、表
面温度の時間減衰を示す。

【図１６】未焼結の圧粉体の相対熱流出率が、組成および押力とともにどのように変化す
るか示すことで、図１４と図１５の結果を組合わせる。

【図１７】圧粉体の密度と成形剤装填の自明でない依存関係を示す。

【図１８】ＦｅＡｌグリーンシートについて、強度と成形剤の曲線を示す。

【図１９】ＦｅＡｌグリーンシートについて、強度と成形剤の曲線を示す。

【図２０】基準グリーンシート（受入れられる充分密度の高いＦｅＡｌシートをもたらす
処理を切り抜けたシート）の熱流出率の変化を示す。

【図２１】この基準材料に対する熱流出率（図１３に示される材料のもの）のずれを示す
。

【図２２】この基準材料に対する熱流出率（図１３に示される材料のもの）のずれを示す
。

【図２３】開始するグリーンシート不均質性を決定することで、密度の高いＦｅＡｌシー
トの亀裂形成の頻度を予測できることを示す。

【図２４】接着剤の一層、マット、タバコのコーティングを有するタバコ複合材料のサー
モグラフィを示し、左側の画像が２０５ｇ／ｍ^２のコーティング重量のもの、右
側の画像が１７０ｇ／ｍ^２のコーティング重量のものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者リリー，エー．，クリフトン，ジュニア．米国，ヴァージニア 23838，チェスターフィールド，ウォーターフォールフライウェイ 9641 Ｆターム(参考） 2G040 AA05 AB05 AB09 BA08 BA27 CA02 CB09 DA06 EA04 EA06 GC01 HA05 HA08 HA16 ZA08 2G051 AA37 AA90 AB02 BA01 BA05 BA06 BA08 BA10 BC02 CA04 CB01 DA06 EA11 EB01 2G066 AA01 AC11 BA14 BC15 CA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロセスフローを持つ生産プロセスで生産されるシート材料
を検査する装置であって、生産プロセスの少なくとも１つの面を制御するように構成された中央プロセス
制御装置と、シート材料に当たる入射放射源と、このシート材料を単一面内で移動させるコンベヤと、入射放射源の所で、またはその下流側で、シート材料の表面の画像を生成でき
るように、シート材料の表面のすぐ近くに位置付けられた少なくとも１つの赤外
線検出器と、中央プロセス制御装置とやり取りして、赤外線検出器から画像を受取って分析
し、そのシート材料の物理的特性を決定し、その決定された物理的特性を中央プ
ロセス制御装置に送るように構成されて、中央プロセス制御装置が、その決定さ
れた物理的特性に応じて、生産プロセスの少なくとも１つの面を調整するように
しているコンピュータと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】シート材料の検査部分を突止める割出し装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】プロセスフローからシート材料の検査部分を除去するエクサ
イザをさらに備えることを特徴とするいずれかの前請求項に記載の装置。
【請求項４】同一場所に当たる入射放射源が複数あり、そのうちの少なく
とも１つがパルス式であることを特徴とするいずれかの前請求項に記載の装置。
【請求項５】少なくとも、放射源と同数の赤外線検出器があることを特徴
とする請求項４記載の装置。
【請求項６】外部で反射された放射を受取るように位置付けられた赤外線
検出器があることを特徴とするいずれかの前請求項に記載の装置。
【請求項７】内部で反射された放射を受取るように位置付けられた赤外線
検出器があることを特徴とするいずれかの前請求項に記載の装置。
【請求項８】透過放射を受取るように位置付けられた赤外線検出器がある
ことを特徴とするいずれかの前請求項に記載の装置。
【請求項９】パルスの透過放射を受取るように位置付けられた赤外線検出
器と、パルス以外の透過放射を受取るように位置付けられた赤外線検出器がある
ことを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項１０】赤外線検出器が、密度と厚さの情報を切離すために、比較
されるデータを生成することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】入射放射源が、可視光線、赤外線、紫外線から成るグルー
プから選択された光を発生させるランプであることを特徴とするいずれかの前請
求項に記載の装置。
【請求項１２】入射放射源が誘導形であることを特徴とするいずれかの前
請求項に記載の装置。
【請求項１３】入射放射源がレーザであることを特徴とするいずれかの前
請求項に記載の装置。
【請求項１４】入射放射源が２，０００〜８，０００ジュールを発するこ
とを特徴とするいずれかの前請求項に記載の装置。
【請求項１５】入射放射源が約６，０００ジュールを発することを特徴と
するいずれかの前請求項に記載の装置。
【請求項１６】入射放射源から下流側に位置付けられた赤外線検出器が複
数あり、また、各カメラに映された表面の同一部分の時間区別画像を与えるくら
いの速度でシート材料を平行移動させることを特徴とするいずれかの前請求項に
記載の装置。
【請求項１７】生産プロセスで生産されるシート材料を検査する装置であ
って、シート材料に当たる入射放射源と、このシート材料を単一面内で移動させるコンベヤと、入射放射源から下流側にあって、シート材料の表面の画像を生成できるように
、シート材料の表面のすぐ近くに位置付けられた少なくとも１つの赤外線検出器
と、赤外線検出器とやり取りして、赤外線検出器から画像を受取って分析し、その
シート材料の物理的特性を決定し、その決定された物理的特性を制御装置に送る
ように構成されているコンピュータと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】生産プロセスで生産されるシート材料を検査する装置であ
って、生産プロセスの少なくとも１つの面を制御するように構成された中央プロセス
制御装置と、少なくとも１つがパルス式である、シート材料に当たる複数の入射放射源と、このシート材料を単一面内で、所定の速度で移動させるコンベヤと、入射放射源から下流側にあって、シート材料の表面の画像を生成できるように
、シート材料の表面のすぐ近くに位置付けられた複数の赤外線検出器と、中央プロセス制御装置とやり取りして、赤外線検出器から画像を受取って分析
し、そのシート材料の物理的特性を決定し、その決定された物理的特性を中央プ
ロセス制御装置に送るように構成されて、中央プロセス制御装置が、その決定さ
れた物理的特性に応じて、生産プロセスの少なくとも１つの面を調整するように
しているコンピュータと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１９】連続プロセスで生産されるシート材料の特性を決定する方
法であって、連続放射源とパルス式放射源からの入射放射で、シート材料をボンバードする
工程と、このシート材料を単一面内で、所定の速度で平行移動させる工程と、シート材料からの赤外線放出を、複数の赤外線検出器から検出する工程と、受取られた放射を分析して、密度と厚さから成るグループから選択された少な
くとも１つの特性を決定する工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】連続プロセスで生産されるシート材料の特性を決定する方
法であって、入射放射で、シート材料をボンバードする工程と、このシート材料を単一面内で、所定の速度で平行移動させる工程と、少なくとも１つの検出器が反射放射を受取るように位置付けられ、また１つの
検出器が透過放射を受取るように位置付けられている複数の赤外線検出器から、
シート材料からの赤外線放出を検出する工程と、受取られた放射を分析して、密度と厚さから成るグループから選択された少な
くとも１つの特性を決定する工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】反射放射が外部反射放射であることを特徴とする請求項２
０記載の方法。
【請求項２２】反射放射が内部反射放射であることを特徴とする請求項２
０記載の方法。
【請求項２３】分析する工程には、ニューラルネットワークをトレーニン
グして、受入れられる熱シグナチュアを認識する工程が含まれることを特徴とす
る請求項２０記載の方法。
【請求項２４】製品の製造中に監視される少なくとも１つの製品特性に応
じて、１つまたは複数のプロセス変数を制御することで、製品の品質を向上させ
る装置であって、製造ラインでの製品の製造中に、１つまたは複数のプロセス変数を制御するの
に効果的なハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む中央プロセス制御装
置と、製造ラインに沿った或る場所で、製品内に熱勾配を提供する熱勾配イニシエー
タと、熱勾配イニシエータの所で、またはその下流側で製品のサーモグラフィック画
像を受取るように位置付けられた少なくとも１つの赤外線検出器と、中央プロセス制御装置とやり取りして、赤外線検出器から画像を受取って分析
し、製品の物理的特性を少なくとも１つ決定し、その決定された物理的特性に対
応するデータを中央プロセス制御装置に出力し、その決定された物理的特性が、
この物理的特性用の所定値の範囲外にあるときには、中央プロセス制御装置が、
これらのプロセス変数の１つまたは複数を修正する、ハードウェアおよび／また
はソフトウェアを含むコンピュータと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２５】製造ラインが、成形位置を含み、その成形位置において、
製品を、連続する長さの微粒状セラミック、金属、または有機物質にし、また決
定された物理的特性が、その物理的特性用の所定の値の範囲外にあるときには、
中央プロセス制御装置が、微粒状材料の組成および／または形状を変えるのに効
果的であることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】製造ラインが、加熱位置を含み、その加熱位置において、
製品を高い温度まで加熱し、また決定された物理的特性が、その物理的特性用の
所定の値の範囲外にあるときには、中央プロセス制御装置が、製品を加熱する高
い温度を変えるのに効果的であることを特徴とする請求項２４または２５記載の
装置。
【請求項２７】決定された物理的特性が、製造ラインに沿った複数の場所
で測定されることを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれか１つに記載の装置
。
【請求項２８】熱勾配イニシエータが、製造ラインに沿って製品を担持す
る下地支持体を備えることを特徴とする請求項２４乃至２７のいずれか１つに記
載の装置。
【請求項２９】熱勾配イニシエータが、製品を冷却することで熱勾配を提
供する冷却装置を備えることを特徴とする請求項２４乃至２９のいずれか１つに
記載の装置。
【請求項３０】赤外線検出器が、製品から、パルスおよび／またはパルス
以外の熱放射を受取ることを特徴とする請求項２４乃至２９のいずれか１つに記
載の装置。
【請求項３１】決定された物理的特性が、製品の密度と厚さの少なくとも
１つであることを特徴とする請求項２４乃至３０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３２】熱勾配イニシエータが、可視光線、赤外線、紫外線から成
るグループから選択された光を発生させるランプを備えることを特徴とする請求
項２４乃至３１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３３】熱勾配イニシエータが、誘導加熱、超音波加熱、マイクロ
波加熱、またはレーザ加熱により製品を加熱する装置を備えることを特徴とする
請求項２４乃至３２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３４】コンピュータが、受取られた画像を、所望の性質を有する
製品の１つまたは複数の基準サーモグラフィック画像と比較することを特徴とす
る請求項２４乃至３３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３５】製造ラインが、コンベヤベルトに微粒状材料を被着させる
位置を含み、また制御装置が、コンベヤベルトに被着した微粒状材料の厚さ、コ
ンベヤベルトに被着した微粒状材料の量、および／または、コンベヤベルトの速
度を含むプロセス変数を調整することを特徴とする請求項２４乃至３４のいずれ
か１つに記載の装置。
【請求項３６】製造ラインが、ロール締固め位置および／または加熱位置
を含み、また制御装置が、ロール締固め位置にてローラで加えられた押圧の大き
さ、ロール締固め位置から出た製品の厚み、および／または、製品を加熱位置で
加熱する温度を含むプロセス変数を調整するのに効果的であることを特徴とする
請求項２４乃至３５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３７】製造ラインが、複数の金属粉末を成形剤とともに混ぜ合わ
せ、その後で、コンベヤベルトに被着させる位置を含み、また制御装置が、混ぜ
合わされた粉末の配合度、混ぜ合わされた粉末の均質性、混ぜ合わされた粉末の
組成、コンベヤベルトに被着させた混ぜ合わされた粉末の厚さ、コンベヤベルト
に被着させた混ぜ合わされた粉末の量、および／または、コンベヤベルトの速度
を含むプロセス変数を調整するのに効果的であることを特徴とする請求項２４乃
至３６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３８】熱勾配イニシエータが、製品を、１００℃以下の温度まで
加熱し、また検出器が、画素配列を有するカメラを備え、画素配列が、その画素
配列の各画素用の減衰曲線に対応する減衰曲線データを生成し、コンピュータが
、この減衰曲線データを分析して、決定された物理的特性が、所定の値の範囲外
にあるかどうか判定するのに効果的であることを特徴とする請求項２４乃至３７
のいずれか１つに記載の装置。
【請求項３９】熱勾配イニシエータが、製品内に、吸熱または発熱の化学
反応を含むことを特徴とする請求項２４乃至３８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項４０】製品の製造中に監視される少なくとも１つの製品特性に応
じて、１つまたは複数のプロセス変数を制御することで、製品の品質を向上させ
る方法であって、製造ラインにおいて製品を製造するプロセスにおいて、プロセス変数を、中央
プロセス制御装置により制御する工程と、製造ラインに沿った第１の場所で、製品内の熱勾配を提供するように、製品を
加熱または冷却する工程と、赤外線検出器を用いて、第１の場所で、またはその下流側で製品から放出され
る赤外線放射を検出し、その検出された赤外線放射から、サーモグラフィック画
像を生成する工程と、コンピュータを用いて、中央プロセス制御装置とやり取りして、赤外線検出器
から画像を受取って、分析し、製品の少なくとも１つの物理的特性を決定する工
程と、コンピュータを用いて、その決定された物理的特性に対応するデータを中央プ
ロセス制御装置に出力し、その決定された物理的特性が、この物理的特性用の所
定値の範囲外にあるときには、中央プロセス制御装置が、これらのプロセス変数
の１つまたは複数を修正するようにしている工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項４１】製造ラインが、成形位置を含み、その成形位置において、
製品を、連続する長さの微粒状セラミック、金属、または有機物質にし、また決
定された物理的特性が、その物理的特性用の所定の値の範囲外にあるときには、
中央プロセス制御装置を用いて、微粒状材料の組成および／または形状を変える
工程を含むことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】製造ラインが、加熱位置を含み、その加熱位置において、
製品を高い温度まで加熱し、また決定された物理的特性が、その物理的特性用の
所定の値の範囲外にあるときには、中央プロセス制御装置を用いて、製品を加熱
する高い温度を変える工程を含むことを特徴とする請求項４０または４１記載の
方法。
【請求項４３】決定された物理的特性が、製造ラインに沿った複数の場所
で測定されることを特徴とする請求項４０乃至４２のいずれか１つに記載の方法
。
【請求項４４】製造ラインに沿って製品を担持する下地支持体を用いて製
品を加熱または冷却することで熱勾配を発生させることを特徴とする請求項４０
乃至４３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４５】熱勾配イニシエータが、製品を冷却することで熱勾配を提
供する冷却装置を備えることを特徴とする請求項４０乃至４４のいずれか１つに
記載の方法。
【請求項４６】赤外線検出器を用いて、製品から、パルスおよび／または
パルス以外の熱放射を受取る工程を含むことを特徴とする請求項４０乃至４５の
いずれか１つに記載の方法。
【請求項４７】コンピュータで決定された物理的特性が、製品の密度と厚
さの少なくとも１つであることを特徴とする請求項４０乃至４６のいずれか１つ
に記載の方法。
【請求項４８】熱勾配が、可視光線、赤外線、紫外線から成るグループか
ら選択された光を発生させるランプで発生することを特徴とする請求項４０乃至
４７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４９】熱勾配が、誘導加熱、超音波加熱、マイクロ波加熱、また
はレーザ加熱により発生することを特徴とする請求項４０乃至４８のいずれか１
つに記載の方法。
【請求項５０】物理的特性が、受取られた画像を、所望の性質を有する製
品の１つまたは複数の基準サーモグラフィック画像と比較することで決定される
ことを特徴とする請求項４０乃至４９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５１】製造ラインが、コンベヤベルトに微粒状材料を被着させる
位置を含み、また制御装置を用いて、コンベヤベルトに被着した微粒状材料の厚
さ、コンベヤベルトに被着した微粒状材料の量、および／または、コンベヤベル
トの速度を含むプロセス変数を調整する工程を含むことを特徴とする請求項４０
乃至５０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５２】製造ラインが、ロール締固め位置および／または加熱位置
を含み、また制御装置を用いて、ロール締固め位置にてローラで加えられた押圧
の大きさ、ロール締固め位置から出た製品の厚み、および／または、製品を加熱
位置で加熱する温度を含むプロセス変数を調整する工程を含むことを特徴とする
請求項４０乃至５１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５３】製造ラインが、複数の金属粉末を成形剤とともに混ぜ合わ
せ、その後で、コンベヤベルトに被着させる位置を含み、また制御装置を用いて
、混ぜ合わされた粉末の配合度、混ぜ合わされた粉末の均質性、混ぜ合わされた
粉末の組成、コンベヤベルトに被着させた混ぜ合わされた粉末の厚さ、コンベヤ
ベルトに被着させた混ぜ合わされた粉末の量、および／または、コンベヤベルト
の速度を含むプロセス変数を調整する工程を含むことを特徴とする請求項４０乃
至５２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５４】製品を、１００℃以下の温度まで加熱し、また検出器が、
画素配列を有するカメラを備え、画素配列が、その画素配列の各画素用の減衰曲
線に対応する減衰曲線データを生成し、コンピュータを用いて、この減衰曲線デ
ータを分析して、決定された物理的特性が、所定の値の範囲外にあるかどうか判
定する工程を含むことを特徴とする請求項４０乃至５３のいずれか１つに記載の
方法。
【請求項５５】熱勾配が、製品内に、吸熱または発熱の化学反応により発
生することを特徴とする請求項４０乃至５４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５６】製品の製造中に発生した製品内の欠陥の場所を検出するこ
とで、製品の品質を向上させる装置であって、製造ラインでの製品の製造中に、１つまたは複数のプロセス変数を制御するの
に効果的なハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む中央プロセス制御装
置と、製造ラインに沿った或る場所で、製品内に熱勾配を提供する熱勾配イニシエー
タと、熱勾配イニシエータの所で、またはその下流側で製品のサーモグラフィック画
像を受取るように位置付けられた少なくとも１つの赤外線検出器と、中央プロセス制御装置とやり取りして、赤外線検出器から画像を受取って分析
し、製品の少なくとも１つの決定された物理的特性に基づいて、製品内の欠陥の
場所を決定し、その決定された物理的特性に対応するデータを中央プロセス制御
装置に出力し、その決定された物理的特性が、この物理的特性用の所定値の範囲
外にあるときには、中央プロセス制御装置が、欠陥の場所を記録する、ハードウ
ェアおよび／またはソフトウェアを含むコンピュータと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項５７】検出器が、製品の画像を減衰する時間に対応して、初期デ
ータと後期データを出力し、コンピュータが、初期データに基づいて製品の第１
の物理的特性を決定し、またコンピュータが、第１の物理的特性と後期データに
基づいて第２の物理的特性を決定することを特徴とする請求項５６記載の装置。
【請求項５８】第１の物理的特性が製品の組成であり、また第２の物理的
特性が製品の厚さであることを特徴とする請求項５７記載の装置。