WO2010119202A1 - Procede de determination de la surface frontale ouverte d'un filtre a particules - Google Patents

Procede de determination de la surface frontale ouverte d'un filtre a particules Download PDF

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WO2010119202A1
WO2010119202A1 PCT/FR2010/050477 FR2010050477W WO2010119202A1 WO 2010119202 A1 WO2010119202 A1 WO 2010119202A1 FR 2010050477 W FR2010050477 W FR 2010050477W WO 2010119202 A1 WO2010119202 A1 WO 2010119202A1
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image
contour
channels
face
equal
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PCT/FR2010/050477
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Hervé Colas
Véronique PESSEY
Nicolas Fischer
Original Assignee
Peugeot Citroën Automobiles SA
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to the depollution of exhaust gas, and in particular the processes for manufacturing particle filters with honeycomb structure.
  • a particulate filter is typically constituted by a multitude of parallel channels of substantially the same size, the density of the channels being generally between ten and several hundred channels per square centimeter. These channels are obtained for example by extrusion of a support of ceramic material. A channel in two is clogged on its input face, and then open on its output face, the other channels being clogged in front of exit and open in front of exit, so that the exhaust must pass through a wall to escape from the filter. These plugs in front of entry and exit are obtained by cemented sleeves, reported on the end faces of the support.
  • the surface of the channels not closed by the sleeve is designated by the term open front surface.
  • the open surface is a key feature of a particulate filter. It is estimated that a filter whose open area is 2% less than the nominal open area may result in a reduction in the total particle filter life of approximately 10,000 km.
  • the open surface is quite sensitive to manufacturing drifts due in particular to the wear of the extrusion tool or a drift of the thickness of the cement sleeve. It is therefore desirable to have simple means to verify that the open surface of a filter is in accordance with a specification.
  • the invention aims to solve one or more of these disadvantages.
  • the invention thus relates to a method for measuring the open front surface of a particle filter having a cellular support delimiting channels between first and second faces of the filter, some channels being closed at the first face, comprising the steps of scanning an image of the first side; from the digitized image, determining the contour of the first face and calculating a first surface equal to either the surface of the image within the contour or the surface of the image at the outside the contour; transforming the digitized image into a bichromatic image and then, from the bichromic image, calculating a second surface equal to the surface of one of the hues of the bichromic image, and determining the open front surface from a difference between the first and second calculated surfaces.
  • the digitized image is contrasted before the transformation into a two-color image.
  • the open front surface is determined from the difference between the first and second calculated surfaces, divided by the area inside the contour.
  • the first surface is equal to the surface of the image inside the contour and wherein the second surface is equal to the surface of the cellular support and closed channels.
  • the first surface is equal to the surface of the image outside the contour.
  • the scanning of the image is performed by means of a digital photography apparatus whose objective is disposed at a distance from the first face of the filter.
  • the two-color image is restored on a control screen, and in which the restored hue corresponding to the open channels is colorized.
  • FIG. 1 is an enlarged schematic representation of a face of a particulate filter
  • FIG. 2 is a digitized image of a face of a particulate filter
  • FIG. 3 is an image obtained by treatment to determine the contour of the particulate filter
  • FIG. 4 is a two-color version of the image of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a negative image of the image of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a flow diagram of a method for determining the open front surface.
  • the invention proposes to calculate the open front surface of a particle filter from a digitized image of one of its faces.
  • the contour of this face is determined and the surface of the image is calculated inside or outside this contour.
  • the surface of one of the hues of the two-color image is then calculated.
  • the open front surface is then determined from a difference between the two calculated surfaces.
  • the determination of the open front surface can thus be achieved with widely distributed means of scanning and image processing. Controls can thus be easily performed at a reduced cost in a systematic way on a particle filter production line.
  • FIG. 1 shows an enlarged view of a face of a particle filter 1.
  • the particle filter 1 comprises a ceramic honeycomb support 2 in which channels are formed.
  • the particle filter 1 has an alternation of open channels 3 and closed channels 4 on this face.
  • the channels 4 may be closed in a manner known per se using a suitable cement.
  • FIG. 6 is a flow chart of a method for measuring the open front surface of a face to be controlled by the particle filter 1.
  • the open front surface corresponds to the total section of the open channels 3.
  • generating a digital image of the face to be controlled preferably shades of gray.
  • An image as shown in FIG. 2 is then obtained.
  • the surface S1 outside the contour of the particulate filter 1 appears considerably darker than the walls of the support 2.
  • the open channels 3 also appear significantly darker than the walls of the support. 2.
  • the closed channels 4 appear much brighter than the open channels 3.
  • an image processing on the digitized image determines the contour of the particulate filter. As illustrated in FIG. 3, the image processing thus distinguishes a part S2 situated inside the determined contour and a part S1 located outside this contour. We then measure either the surface of the part S1 or the surface of the part S2.
  • the contrast of the digitized image is increased, in order to improve the result of step 104.
  • a step 104 the contrasting image is transformed into a two-color image.
  • the pixels of the generated digital image have only two distinct hues.
  • white will preferably be used to represent the light parts and black to represent the dark parts.
  • An image as shown in FIG. 4 is then obtained.
  • Part S4 corresponds to the black part of the two-color image.
  • a negative of the two-color image is produced to obtain the image shown in FIG. 5.
  • the part S5 corresponds to the negative of the white areas of the bichromic image of FIG. open channels appear naturally dark during the scanning of the image, the passage in negative makes them appear in white.
  • a digital processing calculates the surface of one of the two-color hues. For example, the white surface or the black surface.
  • the open front surface is calculated from a difference between the area calculated in step 102 and the area calculated in step 106.
  • the open front surface may be expressed in form percentage of the total surface area of the control face of the particle filter 1.
  • S1 denotes the surface of the digitized image outside the contour
  • S2 denotes the surface of the digitized image inside the contour
  • S3 denotes the open front surface (surface of the visible cells)
  • S4 designates the area of the dichromic image having the first hue
  • S5 is the area of the dichromic image having the second hue
  • S6 is the total area of the digitized image.
  • the total area of the image S6 is known beforehand, the open front surface can be determined simply from S4 and S2.
  • S3 S1-S4
  • the open front surface can therefore also be determined simply from S4 and S1.
  • the open front surface can still be determined from S2 and S5.
  • PS3 (S2-S5) / S2
  • PS3 (S2-S5) / S2
  • PS3 (S2-S5) / S2
  • the bichromic image can be restored on a screen to allow an operator to check the count of open cells.
  • the second hue of the two-color image is advantageously clear, while the first hue of the two-color image is advantageously dark.
  • the second hue can be colored (in green for example) to facilitate the reading of the image.
  • the surfaces are calculated by counting the number of pixels of a given color in an image.
  • Such an image analysis routine can also be performed as a standalone program. Images may be reviewed by batch. The result of each open frontal area measurement can be written in a file in association with a unique name corresponding to the image of the filter. It will thus be possible to guarantee the traceability of the measurements made. Statistical processing may be performed on a batch of images to determine a possible evolution of the manufacturing dispersions and thus anticipate maintenance operations or tool changes.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de mesure de la surface frontale ouverte d'un filtre à particules (1) présentant un support alvéolaire délimitant des canaux (3, 4) entre des première et deuxième faces du filtre, certains canaux (4) étant obturés au niveau de la première face, comprenant les étapes de numérisation d'une image de la première face pour déterminer le contour de la première face et calculer une première surface égale soit à la surface de l'image à l'intérieur du contour (S2) soit à la surface de l'image à l'extérieur du contour (S1); de transformation de l'image numérisée en image bichromique et de calcul d'une deuxième surface égale à la surface d'une des teintes de l'image bichromique; et de détermination de la surface frontale ouverte à partir d'une différence entre les première et deuxième surfaces calculées.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION DE LA SURFACE FRONTALE OUVERTE D'UN FILTRE A PARTICULES
[0001 ] La présente invention revendique la priorité de la demande française 095435 déposée le 14 avril 2009 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] L'invention concerne la dépollution des gaz d'échappement, et en particulier les procédés de fabrication de filtres à particules à structure alvéolaire.
[0003] Un filtre à particules est typiquement constitué par une multitude de canaux parallèles, sensiblement de même dimension, la densité des canaux étant généralement comprise entre une dizaine et plusieurs centaines de canaux par centimètre carré. Ces canaux sont obtenus par exemple par extrusion d'un support en matériau céramique. Un canal sur deux est bouché sur sa face d'entrée, et alors ouvert sur sa face de sortie, les autres canaux étant eux bouchés en face de sortie et ouverts en face de sortie, de sorte que les gaz d'échappement doivent traverser une paroi pour s'échapper du filtre. Ces bouchons en face d'entrée et de sortie sont obtenus par des manchons cimentés, rapportés sur les faces d'extrémité du support.
[0004] Sur chaque face, la surface des canaux non obturés par le manchon est désignée par le terme de surface frontale ouverte. La surface ouverte est une caractéristique clef d'un filtre à particules. Il est estimé qu'un filtre dont la surface ouverte est inférieure de 2% à la surface ouverte nominale peut induire une réduction de la durée de vie totale du filtre à particules d'environ 10 000 km.
[0005] Or, la surface ouverte est assez sensible à des dérives de fabrication dues notamment à l'usure de l'outillage d'extrusion ou à une dérive de l'épaisseur du manchon en ciment. Il est serait donc souhaitable de disposer de moyens simples pour vérifier que la surface ouverte d'un filtre est bien conforme à un cahier des charges.
[0006] Or, à ce jour, aucun procédé de mesure connu de la surface frontale ouverte ne donne entièrement satisfaction. De tels procédés de mesure sont insuffisamment précis, complexes et impossibles à mettre en oeuvre sur une ligne de fabrication et donc cantonnés à des vérifications épisodiques de l'évolution des dispersions du procédé de fabrication. De tels procédés ne permettent notamment pas d'effectuer des mesures systématiques sur les filtres à particules produits, certains filtres à particules pouvant présenter une surface frontale ouverte insuffisante sans que cela soit détecté. Des mesures systématiques par de tels procédés pour l'ensemble des filtres à particules d'une ligne de production s'avéreraient prohibitives.
[0007] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un procédé de mesure de la surface frontale ouverte d'un filtre à particules présentant un support alvéolaire délimitant des canaux entre des première et deuxième faces du filtre, certains canaux étant obturés au niveau de la première face, comprenant les étapes de numérisation d'une image de la première face ; à partir de l'image numérisée, de détermination du contour de la première face et de calcul d'une première surface égale soit à la surface de l'image à l'intérieur du contour soit à la surface de l'image à l'extérieur du contour ; de transformation de l'image numérisée en image bichromique puis, à partir de l'image bichromique, de calcul d'une deuxième surface égale à la surface d'une des teintes de l'image bichromique ;et de détermination de la surface frontale ouverte à partir d'une différence entre les première et deuxième surfaces calculées.
[0008] Selon une variante, l'image numérisée est contrastée préalablement à la transformation en image bichromique. [0009] Selon encore une variante, la surface frontale ouverte est déterminée à partir de la différence entre les première et deuxième surfaces calculées, divisée par la surface à l'intérieur du contour.
[0010] Selon encore une autre variante, la première surface est égale à la surface de l'image à l'intérieur du contour et dans lequel la deuxième surface est égale à la surface du support alvéolaire et des canaux obturés.
[001 1 ] Selon une variante, la première surface est égale à la surface de l'image à l'extérieur du contour.
[0012] Selon encore une variante, la numérisation de l'image est effectuée par l'intermédiaire d'un appareil de photographie numérique dont l'objectif est disposé à distance de la première face du filtre. [0013] Selon une autre variante, l'image bichromique est restituée sur un écran de contrôle, et dans lequel la teinte restituée correspondant aux canaux ouverts est colorisée.
[0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
• la figure 1 est une représentation schématique agrandie d'une face d'un filtre à particules ;
• la figure 2 est une image numérisée d'une face d'un filtre à particules ; • la figure 3 est une image obtenue par traitement pour déterminer le contour du filtre à particules ;
• la figure 4 est une version bichromique de l'image de la figure 2 ;
• la figure 5 est une image en négatif de l'image de la figure 4 ;
• la figure 6 est un logigramme d'un procédé de détermination de la surface frontale ouverte.
[0015] L'invention propose de calculer la surface frontale ouverte d'un filtre à particules à partir d'une image numérisée d'une de ses faces. Par traitement numérique, on détermine le contour de cette face et on calcule la surface de l'image à l'intérieur ou à l'extérieur de ce contour. On calcule ensuite la surface d'une des teintes de l'image bichromique. La surface frontale ouverte est ensuite déterminée à partir d'une différence entre les deux surfaces calculées.
[0016] La détermination de la surface frontale ouverte peut ainsi être réalisée avec des moyens largement diffusés de numérisation et de traitement d'images. Des contrôles peuvent ainsi être aisément réalisés à coût réduit de façon systématique sur une ligne de fabrication de filtres à particules.
[0017] La figure 1 représente une vue agrandie d'une face d'un filtre à particules 1. Le filtre à particules 1 comprend un support 2 alvéolaire en céramique dans lequel des canaux sont ménagés. Le filtre à particules 1 présente une alternance de canaux ouverts 3 et de canaux obturés 4 sur cette face. Les canaux 4 pourront être obturés de façon connue en soi en utilisant un ciment approprié. [0018] La figure 6 est un logigramme d'un procédé de mesure de la surface frontale ouverte d'une face à contrôler du filtre à particules 1. La surface frontale ouverte correspond à la section totale des canaux ouverts 3. Lors d'une étape 101 , on génère une image numérique de la face à contrôler, de préférence en nuances de gris. On obtient alors une image telle qu'illustrée à la figure 2. La surface S1 extérieure au contour du filtre à particules 1 apparaît nettement plus sombre que les parois du support 2. Les canaux ouverts 3 apparaissent également nettement plus sombres que les parois du support 2. Les canaux obturés 4 apparaissent nettement plus clairs que les canaux ouverts 3. [0019] Lors d'une étape 102, un traitement d'images sur l'image numérisée détermine le contour du filtre à particules. Comme illustrée à la figure 3, le traitement d'image distingue ainsi une partie S2 située à l'intérieur du contour déterminé et une partie S1 située à l'extérieur de ce contour. On mesure alors soit la surface de la partie S1 , soit la surface de la partie S2. [0020] Lors d'une étape 103, on augmente le contraste de l'image numérisée, afin d'améliorer le résultat de l'étape 104.
[0021 ] Lors d'une étape 104, on transforme l'image contrastée en image bichromique. En définissant un seuil approprié, les pixels de l'image numérique générée ne présentent plus que deux teintes distinctes. Pour faciliter l'analyse de cette image, on prendra de préférence du blanc pour représenter les parties claires et du noir pour représenter les parties foncées. On obtient alors une image telle qu'illustrée à la figure 4. La partie S4 correspond à la partie noire de l'image bichromique.
[0022] Lors d'une étape 105, on réalise un négatif de l'image bichromique pour obtenir l'image illustrée à la figure 5. La partie S5 correspond au négatif des zones blanches de l'image bichromique de la figure 4. Les canaux ouverts apparaissant naturellement sombres lors de la numérisation de l'image, le passage en négatif permet de les faire apparaître en blanc.
[0023] Lors d'une étape 106, un traitement numérique calcule la surface de l'une des teintes bichromiques. Par exemple la surface blanche ou la surface noire. [0024] Lors d'une étape 107, la surface frontale ouverte est calculée à partir d'une différence entre la surface calculée à l'étape 102 et la surface calculée à l'étape 106. La surface frontale ouverte pourra être exprimée sous forme de pourcentage de la surface totale de la face à contrôler du filtre à particules 1. [0025] Les surfaces des images seront désignées de la façon suivante :
[0026] S1 désigne la surface de l'image numérisée à l'extérieur du contour, S2 désigne la surface de l'image numérisée à l'intérieur du contour, S3 désigne la surface frontale ouverte (surface des alvéoles visibles), S4 désigne la surface de l'image bichromique ayant la première teinte, S5 désigne la surface de l'image bichromique ayant la deuxième teinte et S6 désigne la surface totale de l'image numérisée.
[0027] Les relations numériques suivantes peuvent aisément être vérifiées :
S6=S1 +S2
S4=S1 +S3 S5=S2-S3
[0028] On en déduit aisément les relations suivantes pour S3 :
S3=S4-S6+S2
[0029] La surface totale de l'image S6 étant connue au préalable, la surface frontale ouverte peut être déterminée simplement à partir de S4 et de S2. S3=S4-S1
[0030] La surface frontale ouverte peut donc également être déterminée simplement à partir de S4 et S1.
S3=S2-S5
[0031 ] La surface frontale ouverte peut encore être déterminée à partir de S2 et S5.
[0032] Comme la surface frontale ouverte est généralement exprimée en pourcentage, la surface frontale ouverte est avantageusement calculée en proportion de la surface (S2) du filtre à particules, par exemple par la relation suivante : PS3=(S2-S5)/S2 [0033] La face du filtre à particules à contrôler pourra être placée sur la vitre d'un scanner pour la numérisation de l'image. Un film transparent sera avantageusement interposé entre la vitre du scanner et le filtre à particules. En effet, la céramique des filtres à particules étant généralement très abrasive, un film transparent permet de protéger le scanner sans altérer la qualité de l'image. On peut également envisager de numériser la face à contrôler par l'intermédiaire d'un appareil photo numérique. L'objectif de l'appareil photo numérique peut être placé à distance de la face à contrôler par un montage approprié. Avec une résolution de numérisation suffisamment élevée, on obtient une variabilité du résultat inférieure à 1 %. On s'assure avantageusement de l'absence d'éléments environnants pouvant figurer sur l'image numérisée et fausser la détermination du contour du filtre à particules. On pourra par exemple placer un fond sombre en arrière plan du filtre à particules lors de la prise de vue.
[0034] L'image bichromique pourra être restituée sur un écran afin de permettre à un opérateur de vérifier le comptage des alvéoles ouvertes. Afin de faciliter cette vérification, la deuxième teinte de l'image bichromique est avantageusement claire, tandis que la première teinte de l'image bichromique est avantageusement foncée. La deuxième teinte peut être colorisée (en vert par exemple) pour faciliter la lecture de l'image. [0035] Un exemple de routine exécutable par un logiciel d'analyse, tel que le logiciel commercialisé sous la référence commerciale Matlab est fourni ci-dessous : function Iiste=ofa4 global va
%% Interface permettant éventuellement de corriger le seuil de séparation de bichromie list1={'Très contrasté', 'Contrasté',... 'Neutre', 'Adouci', 'Très adouci'}; sel '=[-.02 -.01 0 .01 .02]; ff=figure('Position',[360 520 270 140],... 'MenuBar ', 'none'); hh=uicontrol('Style ', 'ListBox', Wn ', -.02,... 'Max',.02, 'String',list1,... 'Position ',[3550200 80],...
Oallback',@sel); btn 1 =uicontrol('Style ', 'Pushbutton ', 'String ', 'Ok', ...
'Position', [85 10 80 30], 'CallBack',@Ok); uiwait(ff)
%% Recherche des fichiers à traiter a=cd; chemin=uigetdir('. ', 'Fichiers images'); cd(chemin) bb=dir('*.pg'); fori=1:length(bb) % if findstrÇPSA ',bb(i).name) % break % end fichier=bb(i).name im1=imread(fullfile(chemin,fichier)); seuil=graythresh(im1); % Détection automatique du seuil de bichromie seuil=seuil+se1(val); % Correction éventuelle du contraste im2=im2bw(im1 , seuil); % Transformation de l'image en bichromie noir et blanc à partir d'une image en nuances de gris ; imshow(im2); % Permet de visualiser l'image
[bounds,limits]=bwboundaries(im2); %Repérage des zones limites entre noir et blanc ;
% imshow(limits); bwarea(limits); % Détourage de l'objet dans son environnement
[Iabel2,num1]=bwlabel(im2); % Repère les objets connectés, rassemble les pixels contigus d'une même couleur sous le même nom rgb_label=label2rgb(label2, 'pink', 'g'); % Pour vérifier visuellement que le comptage et le détourage se sont bien passés data2=regionprops(label2); % Renvoie toutes les propriétés de l'image figure; imshow(limits) hold on h2=imshow(rgb_label); set(h2, 'Alphadata ',.5);drawnow;
1-max([data2(:).Area])/bwarea(limits); % Calcul de la surface frontale ouverte en proportion : surface blanche/ surface totale liste(i).lmage=fichier; liste(i). Valeur= 1-max([data2(:).Area])/bwarea(limits); title(strcat('OFA : ',num2str(liste(i). Valeur))); drawnow; end % Sauvegarde des résultats dans un fichier fid=fopen('resultats4. txt', W) for i=1 :length (liste) result=sprintf('DPF : %s OFA : %2.1f%\n',liste(i).lmage,liste(i). Valeur*100); disp(result) fprintf(fid,strcat(result, '\n ')); end fclose(fid); cd (a) %end ofa4 function ret=Ok(h,e) close(get(h, 'Parent')) function ret=sel(h,e) global val val=get(h, 'Value')
[0036] Selon cette routine, les surfaces sont calculées en comptant le nombre de pixels d'une couleur donnée dans une image.
[0037] Une telle routine d'analyse d'image peut également être réalisée sous forme de programme autonome. Les images pourront être examinées par lot. Le résultat de chaque mesure de surface frontale ouverte pourra être inscrit dans un fichier en association avec un nom unique correspondant à l'image du filtre. On pourra ainsi garantir la traçabilité des mesures effectuées. [0038] Un traitement statistique pourra être effectué sur un lot d'image afin de déterminer une éventuelle évolution des dispersions de fabrication et ainsi anticiper des opérations de maintenance ou de changement d'outillages.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de mesure de la surface frontale ouverte d'un filtre à particules (1 ) présentant un support alvéolaire délimitant des canaux (3, 4) entre des première et deuxième faces du filtre, certains canaux (4) étant obturés au niveau de la première face, comprenant les étapes de numérisation d'une image de la première face ; à partir de l'image numérisée, de détermination du contour de la première face et de calcul d'une première surface égale soit à la surface de l'image à l'intérieur du contour (S2) soit à la surface de l'image à l'extérieur du contour (S1 ); de transformation l'image numérisée en image bichromique et de calcul d'une deuxième surface égale à la surface d'une des teintes de l'image bichromique ; et de détermination de la surface frontale ouverte à partir d'une différence entre les première et deuxième surfaces calculées.
2. Procédé de mesure selon la revendication 1 , dans lequel l'image numérisée est contrastée préalablement à la transformation en image bichromique.
3. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la surface frontale ouverte est déterminée à partir de la différence entre les première et deuxième surfaces calculées, divisée par la surface à l'intérieur du contour.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première surface est égale à la surface de l'image à l'intérieur du contour et dans lequel la deuxième surface est égale à la surface du support alvéolaire et des canaux obturés.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la première surface est égale à la surface de l'image à l'extérieur du contour.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la numérisation de l'image est effectuée par l'intermédiaire d'un appareil de photographie numérique dont l'objectif est disposé à distance de la première face du filtre.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'image bichromique est restituée sur un écran de contrôle, et dans lequel la teinte restituée correspondant aux canaux ouverts est colorisée.
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