JP4855971B2 - ガスセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス中の特定ガスの濃度を検出するための検出素子を主体金具の内部に保持したガスセンサの製造方法に関するものである。

従来、自動車などの排気ガス中の特定ガス、例えばＮＯｘ（窒素酸化物）や酸素などの濃度に応じ、大きさの異なる起電力が生じたり、抵抗値が変化したりする検出素子を備えたガスセンサが知られている。例えばジルコニアを用いた検出素子は、ジルコニアからなる固体電解質体を有底筒状に形成し、内部に導入される大気と外部に満たされる排気ガスとの間での酸素分圧差に基づき酸素濃度の検出を行うものである。このような検出素子は、主体金具に保持されて自動車の排気管に取り付けられるが、その取り付けは一般的に排気管の取付孔に螺合させて行われるため、ガスセンサの主体金具は外周面にねじ山を有する筒状に形成されている。

近年、ガスセンサの小型化や高性能化を図るため、有底筒状の検出素子に代わり板状の検出素子が開発されている。このような筒状検出素子、板状検出素子を用いたガスセンサでは、排気ガスが主体金具内を介して外部に抜けるガス抜けを防止するため、両者の間隙に滑石粉末からなる粉末材が充填されている。そしてガスセンサの製造過程では、このような粉末からなる粉末材の取り扱いを容易とするため、粉末材を予め円筒状に押し固めて成形した固形粉末材が作製される。そしてガスセンサの組み立て時にこの固形粉末材を配置し、押し潰し、粉末化して細部に充填させると共に、圧縮して主体金具内を通じた気密性を高めている（例えば、特許文献１参照。）。

このような固形粉末材は、金型を用いてほぼ均一な密度となるように押し固められて円筒状に作製される。そして固形粉末材はフィーダと呼ばれる部品供給装置に投入され、ガスセンサの製造時に、ガスセンサ１個の製造に対し固形粉末材１個がフィーダから取り出されて製造ラインに供給される。
特開２００１−２８１２０９号公報

しかしながら、ガスセンサの製造過程において、固形粉末材は、他の固形粉末材と共にフィーダの収容部内に投入されるものであり、１つ１つがフィーダから取り出されて供給されるまでの間、それぞれの固形粉末材が互いに接触しあうためエッジ部分などが摩耗しやすい。こうした摩耗の進行により固形粉末材に欠けが生ずる場合があり、特に、検出素子の挿通孔を中心として偏った欠けが生ずると、主体金具への組み付けの際に、欠けの生じた側では欠けの生じていない側と比べて粉末材の量が少なくなってしまう。すると、固形粉末材の圧縮変形の際に、検出素子がその偏った欠けのある側に向けた応力を受けて、主体金具の軸と検出素子の軸とにずれが生ずる場合があった。

仮に、このような軸ずれが生じたままガスセンサを組み立ててしまうと、組み立て時に検出素子の電極を取り出すためのセパレータが検出素子に負荷をかけてしまい、検出素子が欠損あるいは折損してしまう虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ガスセンサの製造の際に、主体金具と検出素子との間に介在される固形粉末材の欠損により主体金具と検出素子との間に生じうる軸ずれを抑制することができるガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のガスセンサの製造方法は、棒状または筒状をなして軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガス中の特定成分を検出するための検出部を有する検出素子と、筒状をなし、前記検出素子の周囲を取り囲む主体金具と、前記検出素子の外周面と、前記主体金具の内周面との間に配置させる粉末材とを備えたガスセンサの製造方法であって、前記粉末材は、前記ガスセンサの製造過程において、前記検出素子が挿通される挿通孔を有しつつ粉体を予め押し固めた円筒状の固形粉末材として供給されるものであり、前記固形粉末材の前記挿通孔の一方の開口端側の面である第１面をＣＣＤカメラにて撮影する第１撮影工程と、前記固形粉末材の前記挿通孔の他方の開口端側の面である第２面をＣＣＤカメラにて撮影する第２撮影工程と、前記第１撮影工程において撮影された前記固形粉末材の前記第１面の撮影画像について画像解析処理を行って、前記固形粉末材の前記第１面側に生じた欠けの大きさの検出が行われる第１画像解析工程と、前記第２撮影工程において撮影された前記固形粉末材の前記第２面の撮影画像について画像解析処理を行って、前記固形粉末材の前記第２面側に生じた欠けの大きさの検出が行われる第２画像解析工程と、前記固形粉末材の前記第１面側の欠けの大きさに対応した第１体積値が算出される第１体積値算出工程と、前記固形粉末材の前記第２面側の欠けの大きさに対応した第２体積値が算出される第２体積値算出工程と、前記第１体積値および前記第２体積値が共に、予め定められた体積基準値よりも小さい場合、前記固形粉末材が規格内にあると判断される規格適合判断工程とを有し、前記規格適合判断工程において規格内にあると判断された前記固形粉末材を、前記検出素子と共に前記主体金具内に配置し、前記固形粉末材を押し潰して前記粉末材を設けることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のガスセンサの製造方法は、請求項１に係る発明の構成に加え、前記検出素子は軸線方向に垂直な断面が長方形状を有する板状をなすと共に、前記固形粉末材の前記第１面および前記第２面に開口された前記挿通孔の開口形状は、前記検出素子の形状にあわせて長方形状をなすものであり、前記第１体積値算出工程では、前記固形粉末材の前記第１面を前記挿通孔の開口形状の長手方向に切断して短手方向に二分し、それぞれの半割面ごとに、その半割面に含まれる欠けの大きさに対応した２つの前記第１体積値が算出され、前記第２体積値算出工程では、前記固形粉末材の前記第２面を前記挿通孔の開口形状の長手方向に切断して短手方向に二分し、それぞれの半割面ごとに、その半割面に含まれる欠けの大きさに対応した２つの前記第２体積値が算出され、規格適合判断工程では、２つの前記第１体積値および２つの前記第２体積値のすべてが、予め定められた半割体積基準値よりも小さい場合、前記固形粉末材が規格内にあると判断されることを特徴とする

ガスセンサの製造過程において、主体金具内に検出素子を保持する際に用いられる粉末材は固形粉末材として供給されるが、その供給過程においてエッジ部分などに生じ得る欠けを検出するため、請求項１に係るガスセンサの製造方法のように、固形粉末材の第１面と第２面の撮影をそれぞれ行い、撮影画像に対し画像解析処理を行うことで、固形粉末材に生じた欠けの大きさの検出を行うことができる。画像解析処理の方法として、例えば公知のコントラスト法やレンズ焦点法、共焦点法などを用いれば、固形粉末材の撮影画像から固形粉末材に生じた欠けの大きさを検出できる。さらに、検出した固形粉末材に生じた欠けの大きさから固形粉末材に対し非接触の状態のまま、第１面側、第２面側それぞれの欠けの大きさに対応した第１体積値、第２体積値を求めることが可能である。そして得られた第１，第２体積値をそれぞれ体積基準値と比較し、生じた欠けの大きさが規格に適合すると判断した固形粉末材のみをガスセンサの製造に用いれば、主体金具内に略均一の充填密度で粉末材を充填させることができる。これにより、主体金具内に検出素子を保持させた際の両者の軸ずれを抑制することができ、ガスセンサの歩留まりを向上させることができる。

ところで、検出素子が板状をなすものである場合、その軸線方向の断面において短手方向から外部応力を受けた場合の剛性は、長手方向から外部応力を受けた場合の剛性よりも低い。筒状の主体金具内にて粉末材を配置するにあたって、その検出素子の軸線方向の断面で短手方向において粉末材の充填密度に差があると、長手方向において充填密度に差があった場合と比べ、検出素子が曲がったり折れたりする虞が生じやすい。そこで請求項２に係る発明のように、固形粉末材の撮影画像を、検出素子の断面の挿通孔の開口形状の長手方向に切断して短手方向に二分した半割面ごとに欠けの第１，第２体積値を求め、これらをそれぞれ半割体積基準値と比較する。これにより、固形粉末材に欠けが生じた場合に、その欠けが、検出素子の断面の短手側に偏って形成されていたときの第１，第２体積値は、同じ体積の欠けが両方の半割面にまたがって形成されていたときの第１，第２体積値と比べ大きい値をとる。そこで、半割体積基準値をしきい値として第１，第２体積値と比較したときに、同じ体積の欠けが生じた固形粉末材であっても、検出素子の断面の短手側に偏って欠けが形成されガスセンサの組み立て不良を生じ易い場合には規格に適合しないと判断し、検出素子の断面の長手側に偏って欠けが形成されガスセンサの組み立て不良を生じ難い場合には規格に適合すると判断すれば、ガスセンサの歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明を具体化したガスセンサの製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明に係るガスセンサの製造方法により製造されるガスセンサの一例として、ガスセンサ１の構造について、図１を参照して説明する。図１は、ガスセンサ１の縦断面図である。なお、ガスセンサ１は自動車の排気管（図示外）に取り付けられて使用されるが、その際に排気管内に露出される側（図１の下側）を軸線Ｏ方向における先端側とし、反対側（図１の上側）を後端側として説明するものとする。

図１に示すガスセンサ１は、自動車の排気管（図示外）に取り付けられ、内部に保持する検出素子１０の先端側に設けられた検出部１１が排気管内を流通する排気ガス中に晒されて、その排気ガス中の酸素濃度から排気ガスの空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。検出素子１０からは、排気ガスの空燃比がリーンの場合には、理論空燃比に対し余剰となる酸素の量に応じた検出値（電流値）が得られ、リッチの場合には未燃焼ガスを完全燃焼させるのに必要な酸素の量に応じた検出値（電流値）が得られる。これら検出値をもとに、図示しないセンサ制御回路にて排気ガスの空燃比が求められてＥＣＵ（電子制御ユニット）に対し出力され、空燃比フィードバック制御などに利用される。

まず、検出素子１０について説明する。検出素子１０は、公知にあるような軸線Ｏ方向に延びる細幅で板状の素子で、酸素濃度の検出を行うガス検出体と、そのガス検出体を早期活性化させるために加熱を行うヒータ体とを厚み方向に貼り合わせた積層体として一体化されたものである（図１では、紙面左右方向を厚み方向（板厚方向）、紙面表裏方向を幅方向として示している。）。ガス検出体は、ジルコニアを主体とする固体電解質体と白金を主体とする検出電極と（共に図示しない）から構成され、その検出電極は、検出素子１０の検出部１１内に配置されている。そして検出電極を排気ガスによる被毒から保護するため、検出素子１０の検出部１１には、その外周面を包むように保護層１５が形成されている。また、検出素子１０の後端部１２には、ガス検出体やヒータ体から電極を取り出すための５つの電極パッド１６が形成されている。なお、本実施の形態では、検出素子１０を本発明における「検出素子」として説明を行うが、厳密には、検出素子１０の構成としてヒータ体は必ずしも必要ではなく、ガス検出体が本発明の「検出素子」に相当する場合もある。

次に、フランジ部２４について説明する。検出素子１０の中央部１３のやや先端側には、自身の内部に検出素子１０を挿通させた有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が配置されている。金属カップ２０は主体金具５０内に検出素子１０を保持するための保持部材であり、筒底の開口２５から検出素子１０の検出部１１が突出されている。また、筒底の縁部分の先端周縁部２３は外周面にかけてテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックホルダ２１と滑石粉末からなるシール材２２とが、それぞれ、自身に検出素子１０を挿通させた状態で収容されている。シール材２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、金属カップ２０とセラミックホルダ２１とシール材２２とが一体となり、フランジ部２４として、検出素子１０の径方向周囲を取り囲む形態で一体に組み付けられている。

次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０はガスセンサ１を自動車の排気管（図示外）に取り付け固定するためのものであり、内部に貫通孔５８が形成された筒状をなしている。検出素子１０はその中央部１３が、フランジ部２４ごと主体金具５０の貫通孔５８内にて保持されている。主体金具５０は、例えばＳＵＳ４３０等の低炭素鋼からなり、外周先端側に排気管への取り付け用の雄ねじ部５１が形成されている。この雄ねじ部５１よりも先端側には、後述するプロテクタ８が係合される先端係合部５６が形成されている。また、主体金具５０の外周中央には取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されており、その工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、排気管に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。さらに、工具係合部５２の後端側には、後述する外筒６５が係合される後端係合部５７と、その後端側に、主体金具５０内に検出素子１０を加締め保持するための加締部５３とが形成されている。

また、主体金具５０の貫通孔５８の内周で雄ねじ部５１付近には、段状をなす段部５４が形成されている。この段部５４には、検出素子１０と一体となったフランジ部２４を構成する金属カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。さらに、主体金具５０の内周には滑石粉末からなるシール材２６が、自身に検出素子１０を挿通させた状態で、フランジ部２４の後端側から装填されている。そして、シール材２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７が主体金具５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されており、その肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。シール材２６は主体金具５０内で押し潰されて細部にわたって充填されており、このシール材２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填されたシール材２２とによって、フランジ部２４および検出素子１０が主体金具５０内で位置決め保持されている。なお、シール材２２，２６が、本発明における「粉末材」に相当する。

次に、プロテクタ８について説明する。上記したように、主体金具５０の先端（先端係合部５６）からは、内部に保持する検出素子１０の検出部１１が突出されている。この先端係合部５６には、検出素子１０の検出部１１を、排気ガス中のデポジット（燃料灰分やオイル成分など被毒性の付着物質）による汚損や被水などによる折損等から保護するためのプロテクタ８が嵌められ、スポット溶接やレーザ溶接によって固定されている。プロテクタ８は、有底筒状の内側プロテクタ９０と、内側プロテクタ９０の外周面との間に空隙を有した状態でその径方向周囲を取り囲む筒状の外側プロテクタ８０とから構成される２重構造を有する。

内側プロテクタ９０には、周壁９２の後端側に複数の内側導入孔９５と、周壁９２の先端側に複数の水抜き孔９６と、底壁９３（先端側の壁部）に排出口９７とが開口されている。そして開口端側（後端側）の基端部９１が主体金具５０の先端係合部５６の外周に係合され、後述する外側プロテクタ８０と同時に外周を一周してレーザ溶接が施されており、内側プロテクタ９０が主体金具５０に固定されている。

また、外側プロテクタ８０には、周壁８２の先端側に複数の外側導入孔８５が開口されている。そして、開口端側の基端部８１が内側プロテクタ９０の基端部９１の外周に係合され、内側プロテクタ９０と同時にレーザ溶接が施されており、外側プロテクタ８０もまた内側プロテクタ９０を介して主体金具５０に固定されている。さらに、外側プロテクタ８０と内側プロテクタ９０との間の空隙を閉じるように、外側プロテクタ８０の先端部８３が内側プロテクタ９０の周壁９２に向けて内側に折り曲げられている。

外側プロテクタ８０と内側プロテクタ９０との間の空隙は、外側導入孔８５を介して外部から導入される排気ガスに、内側プロテクタ９０の周壁９２の外周を取り囲む状態で旋回流を生じさせ、ガス成分と水分とに分離するために設けられている。ガス成分は内側導入孔９５から内側プロテクタ９０内に導入され、検出素子１０に接触し、排出口９７から外部に排出される一方で、水分は、水抜き孔９６から内側プロテクタ９０内に進入し、排出口９７から外部に排出されるように構成されている。この構成により、検出素子１０の検出部１１は、排気ガス中のデポジットによる汚損や、被水に起因する熱衝撃による折損等から保護されている。

次に、ガスセンサ１の主体金具５０より後端側の構造について説明する。主体金具５０後端（加締部５３）からは、内部に保持する検出素子１０の後端部１２が突出されている。この後端部１２には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ６０が被せられている。セパレータ６０は、検出素子１０の後端部１２に形成された複数の電極パッド１６のそれぞれに接触（電気的に接続）させる複数の接続端子６１を内部に保持している。また、各接続端子６１と、各接続端子６１に接続されてガスセンサ１の外部に引き出される複数のリード線６４と各接続部分も収容されて保護されている。

外筒６５はステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製で筒状をなし、主体金具５０の後端側に取り付けられ、主体金具５０の後端から露出される検出素子１０の後端部１２やセパレータ６０の周囲を覆って保護するものである。外筒６５は、自身の先端側の開口端６６が主体金具５０の後端係合部５７の外周に係合され、外周側から加締められると共に、外周を一周して後端係合部５７にレーザ溶接され、主体金具５０に固定されている。

また、外筒６５とセパレータ６０との間の間隙には、金属製で筒状の保持金具７０が配設されている。保持金具７０は自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部７１を有し、自身の内部に挿通されるセパレータ６０の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部６２を支持部７１に係止させて、セパレータ６０を支持している。この状態で、保持金具７０が配置された部分の外筒６５の外周面が加締められ、セパレータ６０を支持した保持金具７０が外筒６５に固定されている。

そして外筒６５の後端側の開口には、フッ素系ゴム製のグロメット７５が嵌合されている。グロメット７５は５つの挿通孔７６（図１ではそのうちの１つを図示している。）を有し、各挿通孔７６に、セパレータ６０から引き出された５本のリード線６４が気密に挿通されている。この状態でグロメット７５は、セパレータ６０を先端側に押圧しつつ、外筒６５の外周から加締められて、外筒６５の後端に固定されている。

次に、図２〜図１６を参照し、ガスセンサ１の製造過程について説明する。図２は、コンピュータ２３０およびその周辺装置の構成を示す図である。図３は、ガスセンサ１の製造過程を示す図である。図４は、ガスセンサ１の製造過程を示す図である。図５は、ガスセンサ１の製造過程を示す図である。図６は、規格適合判断プログラムのメインルーチンのフローチャートである。図７は、規格適合判断プログラムの画像解析処理のフローチャートである。図８は、第１，第２撮影工程について説明するための図である。

図９は、焦点の位置Ａにおけるサンプルの撮影画像を２値化したイメージデータによって仮想的に形成される画像を示す図である。図１０は、焦点の位置Ｂにおけるサンプルの撮影画像を２値化したイメージデータによって仮想的に形成される画像を示す図である。図１１は、焦点の位置Ｃにおけるサンプルの撮影画像を２値化したイメージデータによって仮想的に形成される画像を示す図である。図１２は、焦点の位置Ｄにおけるサンプルの撮影画像を２値化したイメージデータによって仮想的に形成される画像を示す図である。図１３は、２値化したイメージデータによって仮想的に形成されるサンプルのシルエット画像を示す図である。図１４は、焦点の位置Ｂにおけるサンプルの欠けの部分の形状を２値化したイメージデータによって仮想的に形成した画像を示す図である。図１５は、焦点の位置Ｃにおけるサンプルの欠けの部分の形状を２値化したイメージデータによって仮想的に形成した画像を示す図である。図１６は、焦点の位置Ｄにおけるサンプルの欠けの部分の形状を２値化したイメージデータによって仮想的に形成した画像を示す図である。

ガスセンサ１の製造過程において、シール材２２，２６は、リング状をなす円筒状に押し固められた固形シール材２６０（図３参照）として供給される。固形シール材２６０はガスセンサ１の製造ライン（図示外）への供給に際して欠け等を生ずる場合があり、本実施の形態では、固形シール材２６０が規格に適合するか否か検査を行っている。この検査は、公知のコンピュータ２３０（図２参照）に搭載されたＣＰＵ２３１によって実行される規格適合判断プログラム（図６参照）の処理に従って行われる。規格適合判断プログラムによる検査の詳細については後述するが、それに先立ち、規格適合判断プログラムを実行するＣＰＵ２３１が搭載されたコンピュータ２３０と、その周辺装置の構成について説明する。なお、固形シール材２６０が、本発明における「固形粉末材」に相当する。

図２に示すように、コンピュータ２３０は、各種制御を司る公知のＣＰＵ２３１に、ＣＰＵ２３１が実行するＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されたＲＯＭ２３２、ＣＰＵ２３１のデータ処理時に一時的なデータの記憶を行うＲＡＭ２３３、およびデータの受け渡しの仲介を行うＩ／Ｏバス２４８が接続され、各種のプログラム等を実施できるように構成された公知のコンピュータである。Ｉ／Ｏバス２４８には、操作の入力を行うためのキーボード２４６およびマウス／ポインティングデバイス２４７や、データの記憶装置であるハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」と言う。）２３５が接続されている。

また、Ｉ／Ｏバス２４８には、画面表示を行うモニタの駆動装置や、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のデータの記憶媒体の読み書きを行うドライブ装置等、その他のデバイス等も接続されている。さらに、Ｉ／Ｏバス２４８には入出力ポート２４９も接続されており、この入出力ポート２４９を介して外部装置との間で信号の送受信が行われ、固形シール材２６０の検査を行う際に駆動する各種装置の動作の制御が行われる。具体的には、カメラ駆動装置２２１、検査台配置装置２２２、反転配置装置２２３および不適合品分別装置２２４が接続され、各装置の作動タイミングの制御が行われている。カメラ駆動装置２２１は、固形シール材２６０の撮影を行うＣＣＤカメラ２２０をＺ軸方向に上下動させるための装置であり、検査台配置装置２２２は、撮影時に固形シール材２６０を図示外の検査台上に配置するための装置である。また、反転配置装置２２３は、固形シール材２６０の天面２６５側（図３参照）の撮影後、底面２６６側の撮影を行うため固形シール材２６０を反転させて再配置する装置であり、不適合品分別装置２２４は、後述する規格適合判断プログラムにおいて規格に適合しないと判断された固形シール材２６０を製造ラインから外すための装置である。さらに、ＣＣＤカメラ２２０の撮影した画像データもこの入出力ポート２４９を介してコンピュータ２３０に取り込まれ、ＨＤＤ２３５の撮影画像データ記憶エリア２３６に記憶される。

ここで、上記したＨＤＤ２３５のプログラムおよび初期設定値記憶エリア２４２には規格適合判断プログラムが記憶されており、規格適合判断プログラムの実行の際に、規格適合判断プログラムで使用される各種記憶エリアが確保される。具体的には、撮影画像データ記憶エリア２３６、２値化イメージデータ記憶エリア２３７、輪郭イメージデータ記憶エリア２３８、欠失部イメージデータ記憶エリア２３９、第１体積値記憶エリア２４０および第２面体積値記憶エリア２４１が確保される。なお、ＨＤＤ２３５には、図示外の各種記憶エリアも設けられている。

撮影画像データ記憶エリア２３６には、ＣＣＤカメラ２２０で撮影される固形シール材２６０の天面２６５側あるいは底面２６６側（図４参照）の撮影画像のビットマップデータが記憶される。後述するが、この撮影画像はピントの合う位置を少しずつずらしながら撮影されるものであり、本実施の形態では焦点の位置をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（図８参照）とする４つの撮影画像の記憶エリアが設けられている。２値化イメージデータ記憶エリア２３７には、撮影画像データ記憶エリア２３６に記憶された画像データを、各画素についてピントの合っているものと合っていないものとで２値化したイメージデータが記憶される。上記４つの焦点の位置Ａ〜Ｄで撮影された画像にそれぞれ対応する４つのイメージデータの記憶エリアが設けられている。

輪郭イメージデータ記憶エリア２３８には、２値化イメージデータ記憶エリア２３７に記憶されたイメージデータを重ね合わせ、ピントの合っている画素の合成によって形成される固形シール材２６０のシルエットのイメージデータ（２値化イメージデータ）が記憶される。欠失部イメージデータ記憶エリア２３９には、撮影画像データ記憶エリア２３６に記憶された各イメージデータと、輪郭イメージデータ記憶エリア２３８に記憶された固形シール材２６０のシルエットのイメージデータとに基づいて求められる固形シール材２６０に生じ得る欠け（欠失部）の形状を示すイメージデータ（２値化イメージデータ）が記憶される。上記同様、４つの焦点の位置Ａ〜Ｄで撮影された画像にそれぞれ対応する４つの欠失部のイメージデータの記憶エリアが設けられている。第１体積値記憶エリア２４０および第２面体積値記憶エリア２４１には、欠失部イメージデータ記憶エリア２３９に記憶された各イメージデータに基づき算出される固形シール材２６０の天面２６５側に生じ得る欠けの体積および底面２６６側に生じ得る欠けの体積がそれぞれ記憶される。

また、上記したプログラムおよび初期設定値記憶エリア２４２には、後述する規格適合判断プログラムにおいて使用され、固形シール材２６０に生じ得る欠けの体積を求めるのに使用される単位体積値（後述）や、算出される欠けの部分の体積と比較される基準値としての体積基準値等が記憶されている。そして、ＲＡＭ２３３の所定の記憶エリアには、撮影時にサンプルの天面２６５側と底面２６６側とのいずれの面側を撮影しているのか確認に用いられる反転フラグが記憶される。

ガスセンサ１の製造過程では、このように構成されたコンピュータ２３０およびその周辺装置によって固形シール材２６０が分別され、規格適合品のみがガスセンサ１の組み立てに用いられる。以下、ガスセンサ１の製造過程の詳細について説明する。なお、以下では、ガスセンサ１を構成するシール材２２およびシール材２６がガスセンサ１の組み立て時に供給される過程について詳細に説明し、ガスセンサ１のその他の部位の製造過程については公知であるため、省略あるいは簡略化して説明するものとする。

ガスセンサ１の製造過程では、図１に示すように、金属カップ２０に検出素子１０、セラミックホルダ２１，シール材２２を挿入し、フランジ部２４を作製する。その後、フランジ部２４が組み付いた検出素子１０の後端側からシール材２６、スリーブ２７を挿入し、その状態で主体金具５０の貫通孔５８内に配置される。そして検出素子１０に後端部１２側から主体金具５０との間にパッキン２９が配置され、加締部５３が加締められることにより、検出素子１０が主体金具５０内に保持される。前述したようにシール材２６は滑石粉末からなるが、ガスセンサ１の製造過程においてはその取り扱いを容易なものとするため、リング状をなす円筒状に押し固められた固形シール材２６０（図３参照）として供給される。

図３に示すように、滑石粉末を金型２００に流して圧縮することにより、円柱形状の天面２６５と底面２６６との間に検出素子１０が挿通される挿通孔２６１が貫通して形成された円筒状の固形シール材２６０が成形される（固形粉末材成形工程）。形成された固形シール材２６０は、同様に形成されるその他の固形シール材２６０と共に、図示しない製造ラインへの供給装置（以下、「フィーダ」２１０という。）の収容部内に投入される。フィーダ２１０では、収容部内に収容された複数の固形シール材２６０から任意の一つが取り出され、製造ラインへの供給が行われる（固形粉末材供給工程）。

固形シール材２６０はこのフィーダ２１０の収容部内に複数個投入されるため、収容部内にて固形シール材２６０同士が互いにぶつかり合って、摩耗を生ずることがある。特に角部分（外周面と天面や底面とがなす稜角部分）が削られやすく、この角部分を中心に一部に欠損を生ずる場合もある。そこで、ガスセンサ１の製造過程において、フィーダ２１０から取り出された固形シール材２６０に対する良品検査が行われる。図４に示すように、フィーダ２１０から取り出された固形シール材２６０は図示外の検査台（図示しないが供給ライン上の特定部位として設ければ足りる。）上に搬送され、検査台配置装置２２２（図２参照）によって、挿通孔２６１の一方の開口端側の面である天面２６５を上向き（図４においてＺ軸方向上向き）に、検査台上の所定位置に位置決められて配置される。なお、固形シール材２６０の天面２６５および底面２６６は、後述する第１撮影工程および第２撮影工程において撮影する側の面を特定するため便宜上区別するものであり、製造過程において円柱形状の両端面のうちどちらが天面２６５となってもよいものである。

ところで、検査台のＺ軸方向上方には検査台上に配置される固形シール材２６０を撮影するためのＣＣＤカメラ２２０が、Ｚ軸方向に移動可能に設けられている。このＣＣＤカメラ２２０は焦点距離Ｆ（図８参照）が予め固定されており、撮影可能な範囲（Ｚ軸方向と直交するＸＹ平面の大きさ）が一定となっている。ＣＣＤカメラ２２０によって撮影される画像は等間隔配置された数十〜数百万個の画素によって再現されるものであり、１つの画素によって表される撮影面の面積は、焦点距離Ｆにて撮影される範囲の大きさと、その撮影範囲の実寸値との関係から予め求められている。

このようなＣＣＤカメラ２２０を用い、検査台上に配置された固形シール材２６０の天面２６５側の撮影が行われる（第１撮影工程）。撮影は後述する規格適合判断プログラムの処理に従って行われるが、ＣＣＤカメラ２２０は初期位置から下方（検査台に近づく方向）に向けて一定距離ずつ移動され（以下、その移動距離を「１単位」と呼ぶこととする。）、１単位移動する毎に検査台上の固形シール材２６０の天面２６５側の撮影が行われる。撮影された固形シール材２６０の画像はコンピュータ２３０に送信される。

そして、固形シール材２６０の天面２６５側の撮影が終わると、規格適合判断プログラムの処理に従って固形シール材２６０の底面２６６が（Ｚ軸方向の）上向きとなるように反転配置装置２２３（図２参照）によって固形シール材２６０の天地が反転されると共に、検査台上の上記所定位置に位置決められて配置される（反転工程）。

そして第１撮影工程と同様に、ＣＣＤカメラ２２０による固形シール材２６０の底面２６６側の撮影が行われる（第２撮影工程）。すなわち後述する規格適合判断プログラムの処理に従って、ＣＣＤカメラ２２０が初期位置から下方（検査台に近づく方向）に向けて１単位ずつ移動され、その度に固形シール材２６０の底面２６６側の撮影が行われる。撮影された固形シール材２６０の画像はコンピュータ２３０に送信される。

規格適合判断プログラムでは、撮影された固形シール材２６０の天面２６５側の画像および底面２６６側の画像に対し画像解析処理が施され、固形シール材２６０に生じ得る欠けの大きさを検出し、この大きさを基に、固形シール材２６０に生じ得る欠け（欠失部）の体積の算出が行われる。この処理については後述するが、規格適合判断プログラムでは更に算出した欠けの体積に基づいて、固形シール材２６０が規格に適合するか否かの判断が行われる。そして図５に示すように、規格に不適合となった固形シール材２６０は、ガスセンサ１の製造ラインから外される（規格適合判断工程）。一方、規格に適合する固形シール材２６０は製造ラインを搬送され、次の工程において、セラミックホルダ２１が挿入された金属カップ２０内にシール材２２として嵌め込まれたり、その後のフランジ部２４が組み付けられた検出素子１０の後端部１２側からシール材２６として嵌め込まれる（組立工程）。その後、これにスリーブ２７が嵌め込まれた中間組立体２を、図１に示すように、プロテクタ８が接合された主体金具５０内に配置し、パッキン２９を組み付け、加締部５３を加締めることにより、固形シール材２６０が押し潰されて粉体のシール材２２，２６として細部にわたって充填され、検出素子１０が主体金具５０に保持される。

その後のガスセンサ１の製造過程では、内部にセパレータ６０およびグロメット７５を加締め保持した外筒６５が組み付けられ、外筒６５の開口端６６がその外周を一周して主体金具５０の後端係合部５７にレーザ溶接されることにより、ガスセンサ１が完成する。

前述したように、上記したガスセンサ１の製造過程における第１撮影工程から規格適合判断工程までの工程では、規格適合判断プログラムの実行に従って各処理が行われる。以下、図６，図７の規格適合判断プログラムの各処理の詳細について、図２〜図５および図９〜図１５を適宜参照しながら説明する。

図６に示す規格適合判断プログラムは、図２に示したコンピュータ２３０のＨＤＤ２３５のプログラムおよび初期設定値記憶エリア２４２に記憶されており、ＣＰＵ２３１によりＲＡＭ２３３に読み込まれて実行される。ガスセンサ１の製造が開始される際に実行され、まず初期化処理が行われる（Ｓ１０）。この初期化処理では、ＲＡＭ２３３の所定の記憶エリアに、規格適合判断プログラムで使用される各種フラグや変数等の記憶エリアが確保されると共に、ＨＤＤ２３５に、上記した各記憶エリア（撮影画像データ記憶エリア２３６、２値化イメージデータ記憶エリア２３７、輪郭イメージデータ記憶エリア２３８、欠失部イメージデータ記憶エリア２３９、第１体積値記憶エリア２４０および第２面体積値記憶エリア２４１）が確保される。また、各装置（カメラ駆動装置２２１、検査台配置装置２２２、反転配置装置２２３および不適合品分別装置２２４）へリセット信号が送られ、各装置の制御が開始される。

次に、フィーダ２１０から図示外の製造ラインに固形シール材２６０が供給されたことが、例えば製造ライン上に配設されたマイクロスイッチ等により感知されないうちは待機する（Ｓ１１：ＮＯ）。そして供給が感知されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＨＤＤ２３５に確保された第１体積値記憶エリア２４０および第２面体積値記憶エリア２４１の初期化と反転フラグのリセットが行われる（Ｓ１２）。次いで、供給された固形シール材２６０を検査対象のサンプルとして検査台（図示外）の所定位置に配置されるように、検査台配置装置２２２に制御信号が送信される（Ｓ１３）。さらに、画像データやイメージデータの初期化（具体的にはＨＤＤ２３５に確保された撮影画像データ記憶エリア２３６、２値化イメージデータ記憶エリア２３７、輪郭イメージデータ記憶エリア２３８、および欠失部イメージデータ記憶エリア２３９の初期化）が行われる（Ｓ１５）。なお、以下では、図８に示す固形シール材２６０のような欠けの形状を有するサンプルを例に説明するものとする。

次にカメラ駆動装置２２１（図２参照）に制御信号が送信され、ＣＣＤカメラ２２０が初期位置に移動される（Ｓ１６）。前述したように、図８に示すＣＣＤカメラ２２０は焦点距離がＦとなるように調整されており、ＣＣＤカメラ２２０の初期位置は、その焦点の位置Ａが、少なくともＺ軸方向におけるサンプル（固形シール材２６０）の表面（天面２６５）の位置、あるいはそれよりもＺ軸方向に上方（検査台から遠ざかる方向）の位置となるように定められている。この位置でＣＣＤカメラ２２０によりサンプルの天面２６５側の撮影が行われ、撮影された画像（デジタル画像）の画像データが撮影画像データ記憶エリア２３６（図２参照）の「位置Ａを焦点とする画像データ」を保存するために確保された記憶エリアに記憶される（Ｓ１７）。

前述したように、サンプルの撮影はＣＣＤカメラ２２０をＺ軸方向下方（検査台に近づく方向）へ１単位ずつ移動させながら行われるが、撮影終了として定められた位置に移動するまで撮影は継続される（Ｓ１９：ＮＯ）。このため、カメラ駆動装置２２１に制御信号が送信され、ＣＣＤカメラ２２０がＺ軸方向下方に１単位移動される（Ｓ２０）。ＣＣＤカメラ２２０の焦点の位置はＢとなる。そしてＳ１７に戻ってサンプルの天面２６５側の撮影が行われ、撮影された画像データが撮影画像データ記憶エリア２３６（図２参照）の「位置Ｂを焦点とする画像データ」の記憶エリアに記憶される（Ｓ１７）。

以下同様に繰り返され、ＣＣＤカメラ２２０の焦点の位置がＣに移動されて撮影された画像データが撮影画像データ記憶エリア２３６の「位置Ｃを焦点とする画像データ」の記憶エリアに記憶される（Ｓ１９：ＮＯ，Ｓ２０，Ｓ１７）。そして、焦点の位置がＤに移動されて撮影された画像データが撮影画像データ記憶エリア２３６の「位置Ｄを焦点とする画像データ」の記憶エリアに記憶される（Ｓ１９：ＮＯ，Ｓ２０，Ｓ１７）。本実施の形態では焦点の位置をＡ〜Ｄの４箇所として撮影が行われる場合を例としており、ＣＣＤカメラ２２０が移動され、その焦点の位置がＤとなったときのＣＣＤカメラ２２０の位置が、撮影終了位置として定められている。従って焦点の位置Ｄにおけるサンプルの撮影が終わると撮影終了と判断されて（Ｓ１９：ＹＥＳ）、画像解析処理のサブルーチンがコールされる（Ｓ２１）。

図７に示すように、画像解析処理のサブルーチンでは、まず、サンプルのピントの合う位置を特定する処理が行われる（Ｓ４１）。Ｚ軸方向に１単位ずつずらしながら撮影したサンプル（固形シール材２６０）の天面２６５側の撮影画像は、焦点の位置をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする層状にサンプルを撮影した階層構造をなすイメージといえる。そこで複数の画素により構成される各階層の画像データより、ＸＹ座標の一致する画素をそれぞれ抽出する。次に抽出した各画素のコントラスト値を比較し、ピーク値を示す画素を特定する。更に、特定した画素のコントラスト値を所定のしきい値と比較し、それ以上の値であれば、そのＸＹ座標においては、特定した画素の含まれる階層において撮影画像のピントが合っていると判断するのである。２値化イメージデータ記憶エリア２３７には各階層の各画素に相当するピントフラグが設けてあり、ピント位置の特定を行ったＸＹ座標において、特定された画素に相当するピントフラグが１にセットされる。

この処理をＸＹ座標をずらしながらすべての画素に対して行うと、撮影画像の画像データから、図９〜図１２に仮想的な画像として示すような、ピントフラグの値（１または０）により２値化された層状をなすサンプルの２値化イメージデータが得られる。図８に示すように、焦点の位置ＡはＺ軸方向においてサンプルの表面（天面２６５）よりも上方の位置にあり、これを撮影した画像にはピントの合う画素がない。従って、２値化イメージデータ記憶エリア２３７の「位置Ａを焦点とする２値化イメージデータ」の記憶エリアに記憶されるピントフラグの値によって構成される２値化イメージデータは、図９の仮想画像に示されるように、すべてのピントフラグが０となった画像として示されることとなる。また、焦点の位置ＢはＺ軸方向においてサンプルの表面の位置にあり、欠けの生じ得た部分に相当する画素を除きピントが合う。従って、２値化イメージデータ記憶エリア２３７の「位置Ｂを焦点とする２値化イメージデータ」の記憶エリアに記憶されるピントフラグの値によって構成される２値化イメージデータは、図１０の仮想画像に示されるように、欠けの生じ得た部分を除く表面（天面２６５）に相当する画素のピントフラグのみが１となった画像として示されることとなる。

次に、焦点の位置ＣはＺ軸方向においてサンプルの天面２６５側に生じ得る欠けの部分の略中央にあたる位置にあり、欠けの生じ得た部分に相当する画素の一部においてピントが合う。従って、２値化イメージデータ記憶エリア２３７の「位置Ｃを焦点とする２値化イメージデータ」の記憶エリアに記憶されるピントフラグの値によって構成される２値化イメージデータは、図１１の仮想画像に示されるように、欠けの生じ得た部分に相当する画素の一部にピントフラグが１となった画素を有した画像として示されることとなる。そして、焦点の位置ＤはＺ軸方向においてサンプルの天面２６５側に生じ得る欠けの部分で天面２６５から遠い側にあたる位置にあり、欠けの生じ得た部分に相当する画素の他部（焦点の位置Ｃにおいてピントの合わなかった部分）においてピントが合う。従って、２値化イメージデータ記憶エリア２３７の「位置Ｄを焦点とする２値化イメージデータ」の記憶エリアに記憶されるピントフラグの値によって構成される２値化イメージデータは、図１２の仮想画像に示されるように、欠けの生じ得た部分に相当する画素の他部にピントフラグが１となった画素を有した画像として示されることとなる。

なお、特定した画素のコントラスト値を所定のしきい値と比較するのは、サンプルを撮影した画像に含まれる背景の画素（Ｚ軸方向におけるいずれの階層においてもピントの合わない画素）に、ピントフラグが１となるものが含まれないようにするためである。

次に、図７に示すように、各階層の２値化イメージデータを重ね合わせることで、サンプル（固形シール材２６０）のシルエット形状を形成する処理が行われる（Ｓ４２）。上記のようにサンプルの２値化イメージデータを得る際に所定のしきい値未満のコントラスト値を有する画素、すなわち背景に相当しどの階層においてもピントの合わない画素を除外したことにより、各階層の２値化イメージデータの仮想画像を重ね合わせた仮想画像は、図１３に示すような、Ｚ軸方向から見たサンプルのシルエットを示す画像となる。この処理では、２値化イメージデータ記憶エリア２３７に記憶された各階層の２値化イメージデータについて、ＸＹ座標の一致する画素のピントフラグの論理和（ＯＲ）がそれぞれ求められ、得られた輪郭イメージデータが輪郭イメージデータ記憶エリア２３８に記憶される。

次いで図７に示すように、サンプル（固形シール材２６０）の表面（天面２６５）の位置を特定する処理が行われる（Ｓ４３）。この処理では、２値化イメージデータ記憶エリア２３７に記憶された各階層の２値化イメージデータについて、撮影順（位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ順）に、ピントフラグが１である画素の有無が確認される。まず、「位置Ａを焦点とする２値化イメージデータ」が確認され、ピントフラグが１の画素がなければ、焦点の位置ＡはＺ軸方向におけるサンプルの表面の位置よりも上方にあったと判断される。そして、２値化イメージデータ記憶エリア２３７の「位置Ｂを焦点とする２値化イメージデータ」が同様に確認される。本実施の形態ではサンプルの天面２６５の位置が焦点の位置Ｂにある場合を例としているのでピントフラグが１の画素があり、Ｓ４３の処理において、位置Ｂがサンプルの表面の位置であると特定される。

次のＳ４４では、サンプルの欠けが生じ得た部分の形状を各階層毎に特定する処理が行われる（Ｓ４４）。この処理では、２値化イメージデータ記憶エリア２３７に記憶された各階層の２値化イメージデータと、輪郭イメージデータ記憶エリア２３８に記憶された輪郭イメージデータとについて、ＸＹ座標の一致する画素のピントフラグの排他的論理和（ＸＯＲ）が求められる。まず、Ｓ４３で特定されたサンプルの表面の位置（位置Ｂ）を焦点とする２値化イメージデータと、Ｓ４２で得られた輪郭イメージデータとが比較される。そしてＸＹ座標の一致する画素のピントフラグの排他的論理和が求められ、欠失部イメージデータ記憶エリア２３９の対応する記憶エリア（ここでは「位置Ｂを焦点とする欠失部イメージデータ」）に記憶される。この「位置Ｂを焦点とする欠失部イメージデータ」は、図１４の仮想画像に示されるように、サンプルの欠けの生じ得た部分を位置ＢにおけるＸＹ平面に投影してみた場合に、その欠けの生じ得た部分に相当する画素によって構成された画像となる。

さらに、この「位置Ｂを焦点とする欠失部イメージデータ」と、撮影順に次の「位置Ｃを焦点とする２値化イメージデータ」と、が比較され、上記同様、ＸＹ座標の一致する画素のピントフラグの排他的論理和が求められ、欠失部イメージデータ記憶エリア２３９の対応する記憶エリア（ここでは「位置Ｃを焦点とする欠失部イメージデータ」）に記憶される。この「位置Ｃを焦点とする欠失部イメージデータ」は、図１５の仮想画像に示されるように、サンプルの欠けの生じ得た部分を位置ＣにおけるＸＹ平面に投影してみた場合に、その欠けの生じ得た部分に相当する画素によって構成された画像となる。

同様に、「位置Ｃを焦点とする欠失部イメージデータ」と、撮影順に次の「位置Ｄを焦点とする２値化イメージデータ」との排他的論理和を求めて得られた「位置Ｄを焦点とする欠失部イメージデータ」も、欠失部イメージデータ記憶エリア２３９に記憶される。本実施の形態では、「位置Ｃを焦点とする欠失部イメージデータ」により構成される仮想画像（図１５参照）と、「位置Ｄを焦点とする２値化イメージデータ」により構成される仮想画像（図１２参照）とが一致するため、両者の排他的論理和を求めることによって得られる「位置Ｄを焦点とする欠失部イメージデータ」により構成される仮想画像は、図１６に示すような、ピントフラグが０の画素で構成された画像となる。Ｓ４４ではこのように、各階層において欠けている部分をＸＹ平面に投影してみた場合に、その欠けの生じ得た部分に相当する画素によって構成されうる欠失部イメージデータが作成される。その後、メインルーチンに戻る。なお、ＣＰＵ２３１によってＳ４４の処理が実行されることで、サンプルの欠けの部分に相当する欠失部イメージデータを作成する工程が、本発明における「第１画像解析工程」および「第２画像解析工程」に相当する。

図６の規格適合判断プログラムのメインルーチンに戻りＳ２２に進み、このようにして得られた欠失部イメージデータを用い、各階層の欠けの部分の面積を求め、層方向（Ｚ軸方向）に足し合わせることで欠けの体積を求める処理が行われる（Ｓ２２）。前述したように、ＣＣＤカメラ２２０によって撮影される画像を構成する１つ１つの画素によって表される撮影面の面積は予め求められている。また、撮影時に移動させたＣＣＤカメラ２２０の１単位あたりの移動距離も予め求めておけば、両者（面積と移動距離）を掛け合わせることで、ピントフラグの１つによって表現される欠けの部分の三次元的な大きさ、すなわち体積（あるいは大きさに対応する体積値）を求められることとなる。このピントフラグ１つにより表現可能な欠けの部分の体積を単位体積値として予め求めておき、欠失部イメージデータ記憶エリア２３９に記憶された各階層における欠失部イメージデータのピントフラグの値をすべて足し合わせたものと掛け合わせることで、Ｓ２２では、サンプルの天面２６５側に生じ得る欠けの部分の体積（第１体積値）を算出する処理が行われる。なお、ＣＰＵ２３１によって実行されるＳ２２の処理によってサンプルに生じ得る欠けの部分の体積（体積値）を求める工程が、本発明における「第１体積値算出工程」および「第２体積値算出工程」に相当する。

次にＳ２３に進み、ＲＡＭ２３３の所定の記憶エリアに記憶された反転フラグの値が１か否か確認される（Ｓ２３）。Ｓ１２で反転フラグには０が記憶されているので（Ｓ２３：ＮＯ）、Ｓ２４に進んで反転フラグに１が記憶されると共に（Ｓ２４）、反転配置装置２２３に制御信号が送信され、サンプルの反転と再配置が行われる（Ｓ２５）。固形シール材２６０は反転配置装置２２３によって天面２６５と底面２６６とがＺ軸方向において反転され、検査台（図示外）の所定位置に再度配置される。

そしてＳ１６に戻り、今度は固形シール材２６０の底面２６６側の撮影と（Ｓ１５〜Ｓ２０）、画像解析処理による底面２６６側に生じ得た欠けの部分の体積（第２体積値）の算出とが行われる（Ｓ２１）。このときの反転フラグは１となっているため（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｓ２７に進む。

まず、画像解析処理を経て算出され第１体積値記憶エリア２４０に記憶されたサンプル（固形シール材２６０）の天面２６５側に生じ得た欠けの部分の体積を示す第１体積値と、プログラムおよび初期設定値記憶エリア２４２に予め記憶されている体積基準値とが比較される（Ｓ２７）。体積基準値は、ガスセンサ１が組み立てられた際に、固形シール材２６０に生じ得る欠けによって主体金具５０の軸と検出素子１０の軸とにずれが生じ、組み立て不良となることを防止するため、欠けの大きさ（体積）の許容範囲を定めるものである。第１体積値が体積基準値以上であった場合（Ｓ２７：ＮＯ）、サンプルは規格不適合品であると判断され、不適合品分別装置２２４に制御信号を送信してこのサンプルを製造ラインから外す処理が行われる（Ｓ３１）。第１体積値が体積基準値未満であっても（Ｓ２７：ＹＥＳ）、Ｓ２８において、第２体積値記憶エリア２４０に記憶されたサンプルの底面２６６側に生じ得た欠けの部分の体積を示す第２体積値が体積基準値以上であれば（Ｓ２８：ＮＯ）、同様に、このサンプルを製造ライン（図示外）から外す処理が行われる（Ｓ３１）。第１体積値および第２体積値が共に体積基準値未満であれば（Ｓ２７：ＹＥＳ，Ｓ２８：ＹＥＳ）、そのサンプルは規格適合品であると判断され、不適合品分別装置２２４に制御信号を送信してこのサンプルを製造ラインに戻す処理が行われる（Ｓ２９）。Ｓ２９またはＳ３１の処理後はＳ１１に戻り、次のサンプルとしての固形シール材２６０がフィーダ２１０から供給さるのを待機し（Ｓ１１：ＮＯ）、供給されれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、上記各工程を繰り返し実施して、固形シール材２６０の検査が行われる。

なお、本発明は上記各実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。本実施の形態では画像解析処理によるサンプルの欠けの検出の一例として、コンピュータ２３０のＣＰＵ２３１によって実行される規格適合判断プログラムに従いＣＣＤカメラ２２０で階層的に撮影した固形シール材２６０の画像データからコントラスト法によりピントの合う画素を割り出して欠けの検出を行ったが、この方法に限定するものではない。例えば、アナログカメラを用いて固形シール材２６０を階層的に撮影し、撮影画像をメッシュフィルタで区画分けした上でハイパスフィルターに通し、ピントのあう区画を割り出す公知のレンズ焦点法を用い、欠けの検出を行ってもよい。あるいは、マイクロレンズが設けられたピンホールを複数並べたピンホールアレイをアナログカメラに取り付け、固形シール材２６０に照射した光の反射光がピンホールアレイを通過した際の光強度から焦点の位置を求める共焦点法を用いてピントの合う位置を求め、欠けの検出を行ってもよい。または、固形シール材２６０の表面上にレーザ光を走査させ、その反射光の位相差から欠けの部分の表面形状の割り出して欠けの検出を行ってもよい。その他公知の画像解析方法を用いて欠けの検出を行ってもよい。

また、本実施の形態ではサンプルの撮影を４階層で行ったが、更に多くの階層に分解して撮影を行ってもよい。この場合、サンプルの表面上の凹凸の状態によってピントのあう位置がＺ方向に前後する場合がある。そこで、画像解析処理のＳ４３の処理に先だって、２値化イメージデータ記憶エリア２３７に記憶された各階層の２値化イメージデータをピントフラグが１である画素の数を撮影順に確認する。そして予め定められた画素数より多くの画素のピントフラグが１であった階層を、サンプルの表面の位置に相当する階層（例えば位置Ｂ）として特定し、その階層の２値化イメージデータをそれ以前に確認された階層（例えば位置Ａ）の２値化イメージデータとの論理和によって上書きする。さらに、サンプルの表面の位置として特定された階層以前の階層（上方の階層）の２値化イメージデータを初期化した上でＳ４３の処理を行えば、サンプルの表面上の凹凸を欠けと誤認識することがなく、より正確な欠けの判定を行うことができる。

また、本実施の形態では、第１体積値算出工程としてＣＣＤカメラ２２０による撮影面の実寸値と撮影画像を構成する画素数とから求められる１画素あたりの面積と、撮影時におけるＣＣＤカメラ２２０の移動距離とから、１画素あたりによって表現されるサンプルの欠けの部分の体積が求めた。そして、その体積と体積基準値とを比較することで、サンプルの規格適合判断を行った。このようにサンプルの欠けの部分の体積そのものを求めてもよいが、サンプルの欠けの部分を表現する画素の数、すなわち欠失部イメージデータ記憶エリア２３９に記憶された各階層の欠失部イメージデータを構成するピントフラグの値を足し合わせ、体積に対応する体積値とし、これを体積基準値（しきい値となる欠けの体積を画素数に換算したもの）と比較してもよい。

また、固形シール材２６０の挿通孔２６１（図８参照）の開口形状を基準に、短手方向にサンプルの画像データや２値化イメージデータを二分し、それぞれの半割面ごとに算出した体積値を体積基準値と比較することで、固形シール材２６０が規格内にあるか否かの判断を行ってもよい。具体的には、画像解析処理のＳ４２においてサンプルのシルエットを示す２値化イメージデータを作成した際に、公知の画像認識法を用いて固形シール材２６０の挿通孔２６１に相当する画素部分の認識を行う。そして挿通孔２６１に相当する画素で構成される形状から長手方向と短手方向とを検出し、その短手方向において、サンプルのシルエット形状が二分されるように、２値化イメージデータを分割する。例えば、図１０に示した、「位置Ｂを焦点とする２値化イメージデータ」を構成する画素から形成される画像を上記のように二分割した仮想画像を図１７に示す。挿通孔２６１の形状の短手方向（Ｙ方向）に分割した一方側の仮想画像Ｓと、他方側の仮想画像Ｔとにおいて、サンプルに生じた欠けは仮想画像Ｓ側に偏って生じている。本変形例は、仮想画像Ｓ側の欠けの体積値と、仮想画像Ｔ側の欠けの体積値とをそれぞれ本実施の形態と同様の画像解析処理により求め、予め試験等により定められた半割体積基準値と比較し、一方でも規格を満たさなければ、そのサンプルを規格不適合品と判断するものである。

このように、サンプルの画像データや２値化イメージデータを二分割した半割面毎にそれぞれ規格に適合するか否かを判断するのは、ガスセンサ１の検出素子１０が板状をなし、軸線Ｏ方向の断面形状が長方形をなすため、軸線Ｏと直交する方向に外部応力を受けた際の剛性が、外部応力の方向よって異なるためである。例えば、図１７と同様の仮想画像Ｓおよび仮想画像Ｔにおいて、図１８に示すように、サンプルの挿通孔２６１（図８参照）の形状の長手方向（図中Ｘ方向）の一端側付近を中心に欠けが生じた場合、このサンプルを用いて作製されるガスセンサにおいて、欠けの生じた部位付近ではシール材（図１参照）の充填密度が低くなる。このガスセンサの検出素子は、自身の軸線Ｏと直交する断面において長手方向に外部応力が加えられることとなる。一方、図１７の仮想画像で示した位置に欠けを有するサンプルを用いて作製されるガスセンサでは、検出素子に、自身の軸線Ｏと直交する断面において短手方向に外部応力が加えられることとなる。

ところで、両者とも欠けの体積が同じであった場合、検出素子に加えられる外部応力は両者とも同じとなるが、検出素子の構造から鑑みて明らかに、検出素子の軸線Ｏと直交する断面において短手方向に外部応力が加えられた場合の剛性は、長手方向に外部応力が加えられた場合の剛性よりも低い。このため、検出素子の断面形状の長手側に欠けを有する形態のサンプルを用いたガスセンサよりも、短手側に欠けを有する形態のサンプルを用いたガスセンサの方が、欠けに対する許容される体積値を大きくすることができる。そこで本変形例のように、仮想画像Ｓおよび仮想画像Ｔを用いてそれぞれの欠けの体積基準値と半割体積基準値とを比較し、その際に、検出素子の断面の形状の長手側に欠けを有する形態のサンプルのみが規格不適合品となるように半割体積基準値を設定するとよい。このようにすれば、主体金具と検出素子との軸ずれに影響しない欠けの生じたサンプルを規格適合品とすることができ、歩留まりを向上させることができる。

また、本実施の形態では反転工程において固形シール材２６０の天地を反転させることで、固形シール材２６０の天面２６５側と底面２６６側の撮影をそれぞれ行ったが、この反転工程を省き、例えば２台のＣＣＤカメラを用い、固形シール材２６０の天面２６５側の撮影を行いつつ底面２６６側の撮影を行い、各面側に生じ得る欠けの検出を行ってもよい。この場合、検査台の上方側および下方側（あるいは左方側および右方側であってもよい。）それぞれにＣＣＤカメラを本実施の形態のように配置し、固形シール材２６０をその天面２６５および底面２６６のそれぞれをＣＣＤカメラで撮影可能な状態で検査台上に保持する。例えば外周面を押さえて台上に浮かせるように保持して両面の撮影を行ったり、検査台を透明な板で作製し、その透明な板を介してＣＣＤカメラで撮影したりすればよい。そして２つのＣＣＤカメラで固形シール材２６０の天面２６５および底面２６６を同時にあるいは個別に撮影し、本実施の形態と同様に画像解析処理を行えば、本実施の形態よりも早く、効率よく、固形シール材２６０に生じ得る欠けの検出を行うことが可能である。また、上記のような検査台を用い、固形シール材２６０の天面２６５側の撮影が終わったら、検査台を挟んで反対側にＣＣＤカメラ２２０の位置を移動させて、底面２６６側の撮影を行ってもよい。

酸素センサ、ＮＯｘセンサ、ＨＣセンサなどのガスセンサ等、主体金具内に収容される部材を粉末材を用いて保持する形態のもので、その粉末材が固形粉末材として供給される場合の製造方法に適用し得る。

ガスセンサ１の縦断面図である。 コンピュータ２３０およびその周辺装置の構成を示す図である。 ガスセンサ１の製造過程を示す図である。 ガスセンサ１の製造過程を示す図である。 ガスセンサ１の製造過程を示す図である。 規格適合判断プログラムのメインルーチンのフローチャートである。 規格適合判断プログラムの画像解析処理のフローチャートである。 第１，第２撮影工程について説明するための図である。 焦点の位置Ａにおけるサンプルの撮影画像を２値化したイメージデータによって仮想的に形成される画像を示す図である。 焦点の位置Ｂにおけるサンプルの撮影画像を２値化したイメージデータによって仮想的に形成される画像を示す図である。 焦点の位置Ｃにおけるサンプルの撮影画像を２値化したイメージデータによって仮想的に形成される画像を示す図である。 焦点の位置Ｄにおけるサンプルの撮影画像を２値化したイメージデータによって仮想的に形成される画像を示す図である。 ２値化したイメージデータによって仮想的に形成されるサンプルのシルエット画像を示す図である。 焦点の位置Ｂにおけるサンプルの欠けの部分の形状を２値化したイメージデータによって仮想的に形成した画像を示す図である。 焦点の位置Ｃにおけるサンプルの欠けの部分の形状を２値化したイメージデータによって仮想的に形成した画像を示す図である。 焦点の位置Ｄにおけるサンプルの欠けの部分の形状を２値化したイメージデータによって仮想的に形成した画像を示す図である。 ２値化したイメージデータによって仮想的に形成されるサンプルの画像を二分割した仮想画像Ｓ，Ｔを示す図である。 ２値化したイメージデータによって仮想的に形成されるサンプルの画像を二分割した仮想画像Ｓ，Ｔを示す図である。

１ ガスセンサ
１０ 検出素子
１１ 検出部
２６ シール材
５０ 主体金具
２０６ 固形シール材
２３１ ＣＰＵ
２６０ 固形シール材
２６１ 挿通孔
２６５ 天面
２６６ 底面

Claims (2)

1. 棒状または筒状をなして軸線方向に延びると共に、自身の先端側に被検出ガス中の特定成分を検出するための検出部を有する検出素子と、
   筒状をなし、前記検出素子の周囲を取り囲む主体金具と、
   前記検出素子の外周面と、前記主体金具の内周面との間に配置させる粉末材と
   を備えたガスセンサの製造方法であって、
   前記粉末材は、前記ガスセンサの製造過程において、前記検出素子が挿通される挿通孔を有しつつ粉体を予め押し固めた円筒状の固形粉末材として供給されるものであり、
   前記固形粉末材の前記挿通孔の一方の開口端側の面である第１面をＣＣＤカメラにて撮影する第１撮影工程と、
   前記固形粉末材の前記挿通孔の他方の開口端側の面である第２面をＣＣＤカメラにて撮影する第２撮影工程と、
   前記第１撮影工程において撮影された前記固形粉末材の前記第１面の撮影画像について画像解析処理を行って、前記固形粉末材の前記第１面側に生じた欠けの大きさの検出が行われる第１画像解析工程と、
   前記第２撮影工程において撮影された前記固形粉末材の前記第２面の撮影画像について画像解析処理を行って、前記固形粉末材の前記第２面側に生じた欠けの大きさの検出が行われる第２画像解析工程と、
   前記固形粉末材の前記第１面側の欠けの大きさに対応した第１体積値が算出される第１体積値算出工程と、
   前記固形粉末材の前記第２面側の欠けの大きさに対応した第２体積値が算出される第２体積値算出工程と、
   前記第１体積値および前記第２体積値が共に、予め定められた体積基準値よりも小さい場合、前記固形粉末材が規格内にあると判断される規格適合判断工程と
   を有し、
   前記規格適合判断工程において規格内にあると判断された前記固形粉末材を、前記検出素子と共に前記主体金具内に配置し、前記固形粉末材を押し潰して前記粉末材を設けることを特徴とするガスセンサの製造方法。
2. 前記検出素子は軸線方向に垂直な断面が長方形状を有する板状をなすと共に、前記固形粉末材の前記第１面および前記第２面に開口された前記挿通孔の開口形状は、前記検出素子の形状にあわせて長方形状をなすものであり、
   前記第１体積値算出工程では、前記固形粉末材の前記第１面を前記挿通孔の開口形状の長手方向に切断して短手方向に二分し、それぞれの半割面ごとに、その半割面に含まれる欠けの大きさに対応した２つの前記第１体積値が算出され、
   前記第２体積値算出工程では、前記固形粉末材の前記第２面を前記挿通孔の開口形状の長手方向に切断して短手方向に二分し、それぞれの半割面ごとに、その半割面に含まれる欠けの大きさに対応した２つの前記第２体積値が算出され、
   規格適合判断工程では、２つの前記第１体積値および２つの前記第２体積値のすべてが、予め定められた半割体積基準値よりも小さい場合、前記固形粉末材が規格内にあると判断されること
   を特徴とする請求項１に記載のガスセンサの製造方法。

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