ハニカム構造体のクラック検査方法及び検査装置
【課題】微細な隔壁のクラックをも検出可能なハニカム構造体のクラック検査方法を提供すること。
【解決手段】ハニカム構造体２０の第１開口端面２３側から照明装置４０により光を照射し、この光照射状態において、貫通孔２２の軸線方向に対して光軸を傾斜させたカメラを用いてハニカム構造体２０を第２開口端面２４側から撮像し、カメラにより得られた画像データにおいて、その明暗を識別することにより、ハニカム構造体２０における隔壁２１のクラック２５を検出する
【解決手段】ハニカム構造体２０の第１開口端面２３側から照明装置４０により光を照射し、この光照射状態において、貫通孔２２の軸線方向に対して光軸を傾斜させたカメラを用いてハニカム構造体２０を第２開口端面２４側から撮像し、カメラにより得られた画像データにおいて、その明暗を識別することにより、ハニカム構造体２０における隔壁２１のクラック２５を検出する
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体のクラック検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ディーゼルエンジンでは排ガス中のＰＭ（パティキュレートマター）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）が採用されており、そのＤＰＦを構成するセラミック製のハニカム構造体としては、図９（ａ），（ｂ）に示すものが知られている。このハニカム構造体２０には、隔壁２１により区画された多数の貫通孔２２が設けられている。
【０００３】
ハニカム構造体２０は、粘土質の成形材を押出成形した後、乾燥や焼成等の工程を経て製品となる。ところが、乾燥工程や焼成工程における隔壁２１の部分的な収縮差によって、隔壁２１にクラック（亀裂）が生じる場合がある。隔壁２１にクラックが生じた成形体は、製品の機能や耐久性等に影響を及ぼすおそれがあるので、クラックの有無を検査する必要がある。
【０００４】
隔壁２１のクラックの有無を検査する方法としては、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。この方法では、ハニカム構造体２０の一端面側から貫通孔２２の軸線に対して斜め方向の平行光束を照射する。そして、隔壁２１に存在するクラックを通過して隣接する貫通孔２２内に入射した光をハニカム構造体２０の他端面側で検出することでクラックがあることを検出している。
【特許文献１】特開昭５８−１５５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の検査方法では、上述の斜め方向の光を通すような比較的大きなクラックについては検査することができるが、上述の角度の光を通さないような微細なクラックを検査することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、微細な隔壁のクラックをも検出可能なハニカム構造体のクラック検査方法及び検査装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、隔壁により互いに平行に且つ直線状に形成された多数の貫通孔を有するハニカム構造体において、前記隔壁のクラックを検査するクラック検査方法に関するものである。そして、前記ハニカム構造体の一端面側から光照射手段により光を照射し、この光照射状態において、前記貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた撮像手段を用いて前記ハニカム構造体を他端面側から撮像し、前記撮像手段により得られた画像データにおいて、その明暗を識別することにより、前記ハニカム構造体における隔壁のクラックを検出することを特徴としている。
【０００９】
貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた撮像手段を用いることにより、ハニカム構造体の他端面側から隔壁内部を撮像することが可能となる。ここで、光照射手段によって照射された光は様々な方向に斜行する成分を含んでいる。そして、それら各斜行成分はハニカム構造体の一端面側から貫通孔に入射され、隔壁によって反射されつつ貫通孔の内部を通過する。他端面側から出た光も様々な方向に斜行する成分を含んでいるが、実際に撮像手段の撮像に寄与するのは他端面側から撮像手段の光軸と平行に出て行く光である。すなわち、一端面側から隔壁に対して所定角度で入射されるとともに隔壁に対して所定角度で反射され、撮像手段の光軸と平行に出て行く光のみが撮像手段の撮像に寄与することとなる。
【００１０】
一端面側から貫通孔に入射された光がクラックのない隔壁で反射されて他端面側から出る場合、撮像手段によって取得される隔壁の像はほぼ均一な明るさとなる。これに対し、一端面側から貫通孔に入射された光がクラックのある隔壁で反射される場合、クラックの部分では光が散乱されるため撮像手段の光軸と平行な反射光は弱められる。このことは、比較的大きなクラックのみならず、微細なクラックについてもいえる。そのため、撮像手段により撮像された画像データにおいてはクラックに対応する部分が他の隔壁部分よりも相対的に暗くなる。このため、撮像手段により得られた画像データにおいてその明暗を識別することにより、隔壁のクラックを検出することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、前記撮像手段により得られた画像データにおける相対的な明度差を識別することにより、相対的に暗い部分にクラックがあることを検出することを特徴している。上述の通り、撮像手段により撮像された画像データにおいてはクラックに対応する部分が他の隔壁部分よりも相対的に暗くなる。このため、画像データにおける相対的な明度差(明暗の差)を識別することにより、相対的に暗い部分にクラックがあることを検出することが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、クラックが存在しない前記隔壁についての前記画像データにおける明度を予め基準明度として規定しておき、前記撮像手段により得られた画像データにおいて、前記基準明度と比較により明暗を識別して前記ハニカム構造体における隔壁のクラックを検出することを特徴としている。クラックが存在しない隔壁についての画像データにおける明度を基準明度とすれば、その基準明度との明暗を識別することにより、容易に隔壁のクラックを検出することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、前記ハニカム構造体の長さをＬ、前記貫通孔の口径をａとした場合において、前記撮像手段の光軸と前記貫通孔の軸線との実質的な傾斜角度θをθ＝ａｒｃｔａｎ（ａ／Ｌ）となるように設定することを特徴としている。これにより、一端面側から他端面側に至る隔壁の全長を撮像することができる。この結果、隔壁の全長におけるクラックの有無を一度に検査することができ、クラック検査の効率が向上する。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、テレセントリック光学系を用いて、複数の前記貫通孔から出た光を前記撮像手段の結像面に集光させることを特徴とすることを特徴としている。これにより、貫通孔の他端面側からテレセントリック光学系の光軸と平行に出てくる光をそれぞれ撮像手段の結像面に集光することができる。この結果、複数の隔壁におけるクラックの有無を一括して検査することが可能となり、検査の効率が向上する。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、前記テレセントリック光学系を用いて、全ての前記貫通孔から出た光を前記撮像手段の結像面に集光させることを特徴としている。これにより、全ての貫通孔における隔壁のクラックの有無を一括して検査することが可能となり、検査の効率が向上する。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、前記ハニカム構造体及び前記撮像手段の間に配設された凸レンズの光軸と前記撮像手段の光軸とを相対的に移動させることにより、実質的に前記撮像手段の光軸と前記貫通孔の軸線とを傾斜させることを特徴としている。凸レンズの光軸を撮像手段の光軸に対してずらした場合、凸レンズの光軸に対して所定の角度で入射した光が撮像手段の光軸上に集光する。すなわち、撮像手段の光軸を貫通孔の軸線に対して実質的に傾斜させた状態を作り出すことが可能となる。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、前記凸レンズとしてフレネル凸レンズを用いることを特徴としている。フレネル凸レンズを用いることでレンズを薄く且つ軽くすることができ、本発明に用いる装置を小型軽量化することが可能となる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、隔壁により互いに区画された複数の貫通孔を有するハニカム構造体における隔壁のクラック検査装置に関するものである。そして、前記ハニカム構造体の一端面側から光を照射する光照射手段と、前記貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた状態で、前記ハニカム構造体の他端面側に配設された撮像手段と、前記撮像手段により取得した画像データを表示する表示手段とを備えることを特徴としている。
【００１９】
このような装置を用いることにより、上述の検査方法を好適に実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明にかかるハニカム構造体におけるクラック検査装置を具体化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１はクラック検査装置の全体構成を示す図である。本実施形態のハニカム構造体２０はセラミックからなり、自動車用排ガス浄化装置のフィルタ等に用いられるものである。ハニカム構造体２０は円柱形状であり、図９（ａ），（ｂ）に示すごとく、隔壁２１により区画された多数の貫通孔２２が設けられている。各貫通孔２２はハニカム構造体２０における第１開口端面２３と第２開口端面２４との間で直線状に延び、両端面２３，２４間を貫通している。また、各貫通孔２２は、その軸線がハニカム構造体の軸線Ｈに対して平行になるように形成されている。貫通孔２２は断面正方形状であり、その一辺の長さａは約１ｍｍである。貫通孔２２（ハニカム構造体２０）の長さＬ、即ち上記第１開口端面２３から第２開口端面２４までの距離は約１００ｍｍである。また、ハニカム構造体２０の貫通方向に対して垂直な断面の最大径ｄは約１５０ｍｍである。
【００２２】
クラック検査装置１０は、載置部３０、照明装置４０、テレセントリック光学系５０、カメラ６０、撮像制御部７０及びモニタ８０を備えて構成されている。
【００２３】
載置部３０には、円柱状のハニカム構造体２０がその軸線を水平方向に向けて載置される。載置部３０にはハニカム構造体２０を挟持して載置部３０上の所定位置に固定するための保持部３１が設けられている。
【００２４】
照明装置４０は面光源であり、載置部３０に載置されたハニカム構造体２０の第１開口端面２３側からハニカム構造体２０に向けて光を照射する。照明装置４０からは、ハニカム構造体２０の貫通孔２２と平行な成分の他に貫通孔２２に対して斜行する成分を含む光が照射される。
【００２５】
テレセントリック光学系５０は、複数の貫通孔２２の第２開口端面２４側から出た光を集光するためのものである。テレセントリック光学系５０とは、レンズの光軸に対して平行に入射した光線はレンズの焦点を通過するが、光軸に対して斜めに入射した光線は焦点を通過しないよう構成した光学系である。すなわち、図２に示すごとく、ハニカム構造体２０の貫通孔２２を通過した光のうち、レンズ５１の光軸Ｔと平行な光のみがレンズ５１の焦点位置ｆに設けた開口絞５２を通過する。したがって、テレセントリック光学系５０を用いることにより、テレセントリック光学系５０の光軸Ｔと平行な光であれば、光軸Ｔから離れた光であっても、カメラ６０の結像面６１に集光することができる。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本実施形態では、テレセントリック光学系５０はその光軸Ｔがハニカム構造体２０の軸線Ｈと角度θ（＝arctan(a/L)）をなすように配置される。なお、図１に示すごとく、テレセントリック光学系５０は、ハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２から出た光を集光することができるよう構成してある。そして、検査像８１はハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２に対応して形成される。
【００２７】
カメラ６０はその光軸Ｃをテレセントリック光学系５０の光軸Ｔに一致させた状態で接続されている。すなわち、カメラ６０の光軸Ｃもハニカム構造体２０の軸線Ｈと角度θをなすように配置される。これにより、カメラ６０はハニカム構造体２０の軸線Ｈに対して角度θの方向から隔壁２１を撮像することが可能となっている。カメラ６０としては、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、ラインセンサ等を用いることができる。カメラ６０は、撮像制御部７０からの撮像指令信号に応じて撮像を行うとともに、得られた画像データを撮像制御部７０に送信する。
【００２８】
撮像制御部７０は、カメラ６０に撮像指令信号を出力するとともにカメラ６０で撮像された画像データを受信する。そして、この受信した画像データをモニタ８０に出力する。これにより、カメラ６０で取得された検査像８１がモニタ８０に表示される。
【００２９】
次に本実施形態のクラック検査装置１０を用いたクラック検査方法を説明する。
【００３０】
まず、ハニカム構造体２０を載置部３０に載置するとともに保持部３１にて載置部３０上の所定位置に固定する。次いで、照明装置４０によりハニカム構造体２０の第１開口端面２３の全面に光を照射する。そして、ハニカム構造体２０の第２開口端面２４から出た光をテレセントリック光学系５０によって受ける。テレセントリック光学系５０は、その光軸Ｔと平行な光のみを、カメラ６０の結像面６１に集光する。
【００３１】
カメラ６０は撮像制御部７０からの撮像指令信号を受けて撮像を行うとともに取得した画像データを撮像制御部７０に送信する。撮像制御部７０は画像データをモニタ８０に送信し、図３に示すごとく、モニタ８０に検査像８１を表示する。モニタ８０に表示された検査像８１は検査員により目視で確認される。そして、モニタ８０に表示された検査像８１の隔壁２１に対応する部分において他の隔壁２１の部分よりも暗く写っている箇所が確認できた場合、そこにクラックが存在していることが検出される。
【００３２】
この点につき、図４を用いて詳述する。図４は、クラックの検出原理を説明するための模式的な図である。照明装置４０によって照射された光は様々な方向に斜行する成分を含んでいる。そして、それら各斜行成分はハニカム構造体２０の第１開口端面２３から貫通孔２２内に入射され、隔壁２１によって反射されつつ貫通孔２２の内部を通過する。第２開口端面２４から出た光も様々な方向に斜行する成分を含んでいるが、テレセントリック光学系５０の開口絞５２を通過するのはテレセントリック光学系５０の光軸Ｔと平行な方向の成分のみである。すなわち、光軸Ｔと平行にテレセントリック光学系５０に入射する光のみがカメラ６０による撮像に寄与することとなる。
【００３３】
第１開口端面２３側から貫通孔２２に入射された光がクラック２５のない隔壁２１で反射されて第２開口端面２４から出た場合、検査像８１におけるその隔壁２１に対応する部分はほぼ均一な明るさとなる。これに対し、第１開口端面２３側から貫通孔２２に入射された光が微細なクラック２５のある隔壁２１で反射される場合、クラック２５の部分では光が散乱され光軸Ｔと平行な反射光は弱められる。そのため、光軸Ｔと平行な光を集光して得られた検査像８１においてはクラック２５に対応する部分がクラック２５のない隔壁２１部分よりも暗くなる。このため、検査像８１において他よりも暗い部分を含む隔壁２１がある場合には、その隔壁２１にクラック２５が存在していることがわかる。
【００３４】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００３５】
隔壁２１のクラック２５の部分では、光は入射角と同一の角度で反射せずに散乱する。すなわち、クラック２５が存在する隔壁２１で反射した光を集光した場合、クラック２５がない部分で反射した光と平行な反射光はクラック２５の部分では弱められることとなる。これにより、テレセントリック光学系５０の光軸Ｔ（カメラ６０の光軸Ｃ）とハニカム構造体２０の軸線Ｈとを傾斜させた状態で隔壁２１を撮像し、得られた検査像８１うち基準の明るさよりも暗く写っている隔壁２１の部分を検出することで微細なクラック２５についても容易に検査することが可能となる。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、テレセントリック光学系５０の光軸Ｔ（カメラ６０の光軸Ｃ）とハニカム構造体２０の軸線Ｈとを傾斜させることにより、隔壁２１で反射する光により形成される検査像８１を取得している。微細なクラックであっても反射光の強度に影響するため、隔壁２１を斜め方向に貫通する光によりクラックの検出を行う検査方法と異なり、微細なクラックをも好適に検出することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、クラック２５の有無を判別するための基準の明るさを、検査像８１におけるクラック２５のない隔壁２１の部分の明るさとしている。この明るさを基準とすれば、それより暗い部分を検出することで容易に隔壁２１のクラック２５を検出することができる。
【００３８】
本実施形態では、ハニカム構造体２０の軸線Ｈ（すなわち貫通孔２２の軸線）とテレセントリック光学系５０の光軸Ｔとを角度arctan(a/L)だけ傾斜させた。これにより、第１開口端面２３側から第２開口端面２４側に至る隔壁２１の全長における検査像８１を得ることができる。この結果、隔壁２１の全長におけるクラック２５の有無を一度に検査することができ、クラック検査の効率が向上する。
【００３９】
本実施形態では、ハニカム構造体２０の第２開口端面２４から出た光を、テレセントリック光学系５０を用いて集光した。これにより、第２開口端面２４からテレセントリック光学系５０の光軸Ｔと平行に出てくる光を略均一にそれぞれカメラ６０の結像面６１に集光することができる。この結果、検査像８１はハニカム構造体２０の複数の隔壁２１に対応して形成される。この検査像８１を用いることにより、複数の隔壁２１におけるクラック２５の有無を一括して検査することが可能となり、検査の効率が向上する。
【００４０】
また、本実施形態では、テレセントリック光学系５０は、ハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２から出た光をカメラ６０の結像面６１に集光することができるよう構成してあり、検査像８１はハニカム構造体２０の全ての隔壁２１に対応して形成される（図３）。これにより、ハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２について、一括してクラック検査を行うことができる。そのため、クラック検査の効率が一層向上する。
【００４１】
［第２実施形態］
次に本発明を具体化した第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図５に示すように、本実施形態のクラック検査装置１１０は、照明装置１４０、フレネル凸レンズ１５０、レンズ移動手段１５１、カメラ１６０、撮像制御部１７０、モニタ１８０、コントローラ１９０及び操作手段１９１を備えて構成されている。
【００４２】
照明装置１４０は面光源である。照明装置１４０は発光面を鉛直上方向に向けて設置されており、照明装置１４０の上には第１開口端面２３を下にしたハニカム構造体２０が載置される。照明装置１４０からはハニカム構造体２０の貫通孔２２と平行な成分の他に貫通孔２２に対して斜行する成分を含む光が上方に照射される。
【００４３】
フレネル凸レンズ１５０は照明装置１４０の上方に設けられている。そして、レンズ移動手段１５１からの信号を受けて、水平面内で直交する２方向（ｘ、ｙ軸方向）に移動可能に構成されている。レンズ移動手段１５１は、コントローラ１９０からの信号を受けてフレネル凸レンズ１５０をｘ、ｙ方向に移動させるものである。
【００４４】
カメラ１６０は広角レンズ１６１がマウントされている点を除いて第１実施形態のカメラ６０と同様であり、撮像制御部１７０はコントローラ１９０からの信号を受けて作動する点を除いて第１実施形態の撮像制御部７０と同様である。また、モニタ１８０は第１実施形態のモニタ８０と同様である。
【００４５】
検査員が操作手段１９１を操作することにより、コントローラ１９０には操作入力信号が入力される。操作入力信号を受けて、コントローラ１９０は上述のようにレンズ移動手段１５１及び撮像制御部１７０に制御指令信号を出力する。
【００４６】
ここで、フレネル凸レンズ１５０を水平面内で移動した場合の作用について説明する。フレネル凸レンズ１５０の光軸Ｆがカメラ１６０の光軸Ｃと一致している場合には、図７（ａ）に示すように、フレネル凸レンズ１５０の下面に垂直に入射した光は、光軸Ｃ，Ｆ上に存在するフレネル凸レンズ１５０の焦点に集まる（この場合の焦点位置をｆ０とする）。次に、フレネル凸レンズ１５０を、図７（ｂ）に示すようにｘ軸方向に距離ｘ０だけ移動した場合について考える。この場合においては、位置ｆ０に集光する光は、フレネル凸レンズ１５０の下面に対して所定角度で平行に入射する光である。すなわち、フレネル凸レンズ１５０をｘｙ平面内で移動することにより、実質的にハニカム構造体２０の軸線Ｈに対して傾斜した方向（図８（ｂ）の二点鎖線の傾斜方向）からハニカム構造体２０を見たのと同様の効果を得ることができる。したがって、フレネル凸レンズ１５０の移動距離を適切に設定することで、第１実施形態と同様、ハニカム構造体２０の軸線Ｈに対して角度θ（＝arctan(a/L)）だけ傾斜させた方向からカメラ１６０で撮像したのと同様の検査像を得ることが可能となる。
【００４７】
次に、本実施形態のクラック検査装置１１０を用いたクラック検査方法を説明する。まず、フレネル凸レンズ１５０を照明装置１４０上から退避させた状態で、第１開口端面２３を下にした状態のハニカム構造体２０を照明装置１４０上に載置する。この際、ハニカム構造体２０の軸線Ｈとカメラ１６０のレンズの光軸Ｃとを一致させる。ハニカム構造体２０の軸線Ｈとカメラ１６０のレンズの光軸Ｃとを一致させるためには、カメラ１６０によって撮像された検査像１８１をモニタ１８０で確認しながら、ハニカム構造体２０の載置位置を調整するとよい。
【００４８】
次に、操作手段１９１を操作することによりフレネル凸レンズ１５０をハニカム構造体２０上に移動させ、カメラ１６０の光軸Ｃとフレネル凸レンズ１５０の光軸Ｆとを一致させる。両光軸Ｃ，Ｆが一致した状態においては、フレネル凸レンズ１５０の下面に垂直に入射した光がカメラ１６０の光軸Ｃ上に集まる。すなわち、両光軸Ｃ，Ｆが一致した状態の検査像１８１は、ハニカム構造体２０の各貫通孔２２を第２開口端面２４側の真上から見たものとなる。そして、検査像１８１における貫通孔２２に対応する位置には隔壁２１を反射することなく貫通孔２２を直進してきた光が映し出されているため、図７に示すように隔壁２１と貫通孔２２との明暗差が最も明確となった状態である。この状態であることも、モニタ１８０を見ながら確認することができる。
【００４９】
カメラ１６０の光軸Ｃとフレネル凸レンズ１５０の光軸Ｆとが一致したら、この状態からフレネル凸レンズ１５０をｘ軸方向に移動させる。フレネル凸レンズ１５０の移動は、モニタ１８０に出力された検査像１８１を見ながら行い、隔壁２１で反射することなく貫通孔２２を直行した光が検査像１８１に現れなくなった状態（図５の状態）でフレネル凸レンズ１５０の移動を停止する。この状態は、ハニカム構造体２０の軸線Ｈとカメラ１６０のレンズの光軸Ｃとを角度θ（＝arctan(a/L)）だけ実質的に傾斜させた状態である。そして、この状態において、モニタ１８０に表示された検査像１８１が検査員により目視で確認される。そして、モニタ８０に表示された検査像８１の隔壁２１に対応する部分において他の隔壁２１よりも暗く写っている箇所がある場合には、その隔壁２１にクラック２５が存在していることがわかる。
【００５０】
その後、カメラ１６０の光軸Ｃとフレネル凸レンズ１５０の光軸Ｆとを再度一致させるとともに、フレネル凸レンズ１５０の移動をｘ軸の逆方向、及びｙ軸の正負各方向について同様に行う。これにより、各貫通孔２２を形成する４つの隔壁２１におけるクラック２５の有無を検査することができる。また、必要に応じて、ハニカム構造体２０の第１開口端面２３側からの検査を行ってもよい。
【００５１】
本実施形態においても、フレネル凸レンズ１５０を移動させることにより、カメラ１６０のレンズの光軸Ｃとハニカム構造体２０の軸線Ｈとを実質的に傾斜させた状態を作り出している。これにより、第１実施形態と同様、カメラ１６０のレンズの光軸Ｃをハニカム構造体２０の軸線Ｈと実質的に傾斜させた状態で貫通孔２２の内部の隔壁２１を撮像することができる。そして、隔壁２１の検査像１８１うち基準の明るさよりも暗く写っている部分を検出することで微細なクラック２５についても容易に検査することが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、フレネル凸レンズ１５０移動させる構成を採用することで、ハニカム構造体２０の軸線Ｈとカメラ１６０のレンズの光軸Ｃとの実質的な傾斜角度の微調整を容易に行うことが可能となる。また、フレネル凸レンズ１５０を用いることでレンズを薄く且つ軽くすることができる。
【００５３】
［他の実施形態］
上記実施形態では、隔壁２１に微細なクラック２５がある場合について説明した。しかし、本発明は微細なクラック２５のみでなく、比較的大きなクラック２５の検査にも適用できる。図８は、比較的大きなクラックの検出原理を説明するための模式的な図である。図８に示すように、比較的大きなクラック２５が存在する場合には、隣接する貫通孔２２から貫通孔２２内に光が入射されるが、隔壁２１の厚さに相当する部分の影（図８の斜線部分）は生じる。したがって、比較的大きなクラック２５の場合においても、他より暗い部分を検出することにより、上記各実施形態の構成及び方法でクラック２５の検査を行うことが可能である。
【００５４】
上記各実施形態においては、モニタ８０，１８０に表示された検査像８１，１８１を目視で観察したが、この代わりに画像処理装置で自動判別させてもよい。即ち、隔壁２１に存在するクラック２５は、検査像８１，１８１における明度の差として現れる。そのため、画像明度を指標とすることで画像処理装置によるクラック２５の有無の自動判別を容易に実現することができる。
【００５５】
第１実施形態ではテレセントリック光学系５０を用いてハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２から出た光を集光した。しかし、テレセントリック光学系による集光はこれに限るものではない。たとえば、ハニカム構造体２０に含まれる貫通孔２２を複数のグループに分割し、グループごとに貫通孔２２から出た光を集光するようにしてもよい。これによっても、複数の貫通孔２２について一括してクラック検査を行うことができるので、効率よくクラック検査を行うことが可能である。また、テレセントリック光学系５０を用いずに、カメラ６０を移動させながら各隔壁２１のクラック２５を検査することも可能である。
【００５６】
第２実施形態では、フレネル凸レンズ１５０を用いたが、単なる凸レンズを用いてもカメラ１６０のレンズの光軸Ｃをハニカム構造体２０の軸線Ｈと実質的に傾斜させた状態を作り出すことができる。また、第２実施形態では、カメラ１６０に広角レンズ１６１をマウントさせたが、広角レンズ１６１は本発明に必須の要件ではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係るクラック検査装置の全体構成を示す図。
【図２】テレセントリック光学系の説明図。
【図３】モニタに表示される検査像を示す図。
【図４】クラックの検出原理を説明するための模式的な図。
【図５】第２実施形態に係るクラック検査装置の全体構成を示す図。
【図６】フレネル凸レンズを移動させた場合の作用を示す図。
【図７】モニタに表示される検査像を示す図。
【図８】クラックの検出原理を説明するための模式的な図。
【図９】（ａ）はハニカム構造体の斜視図、（ｂ）はハニカム構造体の軸方向断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０…クラック検査装置、２０…ハニカム構造体、２１…隔壁、２２…貫通孔、２３…第１開口端面、２４…第２開口端面、２５…クラック、３０…載置部、３１…保持部、４０…照明装置、５０…テレセントリック光学系、６０…カメラ、７０…撮像制御部、８０…モニタ、８１…検査像。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体のクラック検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ディーゼルエンジンでは排ガス中のＰＭ（パティキュレートマター）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）が採用されており、そのＤＰＦを構成するセラミック製のハニカム構造体としては、図９（ａ），（ｂ）に示すものが知られている。このハニカム構造体２０には、隔壁２１により区画された多数の貫通孔２２が設けられている。
【０００３】
ハニカム構造体２０は、粘土質の成形材を押出成形した後、乾燥や焼成等の工程を経て製品となる。ところが、乾燥工程や焼成工程における隔壁２１の部分的な収縮差によって、隔壁２１にクラック（亀裂）が生じる場合がある。隔壁２１にクラックが生じた成形体は、製品の機能や耐久性等に影響を及ぼすおそれがあるので、クラックの有無を検査する必要がある。
【０００４】
隔壁２１のクラックの有無を検査する方法としては、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。この方法では、ハニカム構造体２０の一端面側から貫通孔２２の軸線に対して斜め方向の平行光束を照射する。そして、隔壁２１に存在するクラックを通過して隣接する貫通孔２２内に入射した光をハニカム構造体２０の他端面側で検出することでクラックがあることを検出している。
【特許文献１】特開昭５８−１５５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の検査方法では、上述の斜め方向の光を通すような比較的大きなクラックについては検査することができるが、上述の角度の光を通さないような微細なクラックを検査することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、微細な隔壁のクラックをも検出可能なハニカム構造体のクラック検査方法及び検査装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、隔壁により互いに平行に且つ直線状に形成された多数の貫通孔を有するハニカム構造体において、前記隔壁のクラックを検査するクラック検査方法に関するものである。そして、前記ハニカム構造体の一端面側から光照射手段により光を照射し、この光照射状態において、前記貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた撮像手段を用いて前記ハニカム構造体を他端面側から撮像し、前記撮像手段により得られた画像データにおいて、その明暗を識別することにより、前記ハニカム構造体における隔壁のクラックを検出することを特徴としている。
【０００９】
貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた撮像手段を用いることにより、ハニカム構造体の他端面側から隔壁内部を撮像することが可能となる。ここで、光照射手段によって照射された光は様々な方向に斜行する成分を含んでいる。そして、それら各斜行成分はハニカム構造体の一端面側から貫通孔に入射され、隔壁によって反射されつつ貫通孔の内部を通過する。他端面側から出た光も様々な方向に斜行する成分を含んでいるが、実際に撮像手段の撮像に寄与するのは他端面側から撮像手段の光軸と平行に出て行く光である。すなわち、一端面側から隔壁に対して所定角度で入射されるとともに隔壁に対して所定角度で反射され、撮像手段の光軸と平行に出て行く光のみが撮像手段の撮像に寄与することとなる。
【００１０】
一端面側から貫通孔に入射された光がクラックのない隔壁で反射されて他端面側から出る場合、撮像手段によって取得される隔壁の像はほぼ均一な明るさとなる。これに対し、一端面側から貫通孔に入射された光がクラックのある隔壁で反射される場合、クラックの部分では光が散乱されるため撮像手段の光軸と平行な反射光は弱められる。このことは、比較的大きなクラックのみならず、微細なクラックについてもいえる。そのため、撮像手段により撮像された画像データにおいてはクラックに対応する部分が他の隔壁部分よりも相対的に暗くなる。このため、撮像手段により得られた画像データにおいてその明暗を識別することにより、隔壁のクラックを検出することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、前記撮像手段により得られた画像データにおける相対的な明度差を識別することにより、相対的に暗い部分にクラックがあることを検出することを特徴している。上述の通り、撮像手段により撮像された画像データにおいてはクラックに対応する部分が他の隔壁部分よりも相対的に暗くなる。このため、画像データにおける相対的な明度差(明暗の差)を識別することにより、相対的に暗い部分にクラックがあることを検出することが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、クラックが存在しない前記隔壁についての前記画像データにおける明度を予め基準明度として規定しておき、前記撮像手段により得られた画像データにおいて、前記基準明度と比較により明暗を識別して前記ハニカム構造体における隔壁のクラックを検出することを特徴としている。クラックが存在しない隔壁についての画像データにおける明度を基準明度とすれば、その基準明度との明暗を識別することにより、容易に隔壁のクラックを検出することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、前記ハニカム構造体の長さをＬ、前記貫通孔の口径をａとした場合において、前記撮像手段の光軸と前記貫通孔の軸線との実質的な傾斜角度θをθ＝ａｒｃｔａｎ（ａ／Ｌ）となるように設定することを特徴としている。これにより、一端面側から他端面側に至る隔壁の全長を撮像することができる。この結果、隔壁の全長におけるクラックの有無を一度に検査することができ、クラック検査の効率が向上する。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、テレセントリック光学系を用いて、複数の前記貫通孔から出た光を前記撮像手段の結像面に集光させることを特徴とすることを特徴としている。これにより、貫通孔の他端面側からテレセントリック光学系の光軸と平行に出てくる光をそれぞれ撮像手段の結像面に集光することができる。この結果、複数の隔壁におけるクラックの有無を一括して検査することが可能となり、検査の効率が向上する。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、前記テレセントリック光学系を用いて、全ての前記貫通孔から出た光を前記撮像手段の結像面に集光させることを特徴としている。これにより、全ての貫通孔における隔壁のクラックの有無を一括して検査することが可能となり、検査の効率が向上する。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、前記ハニカム構造体及び前記撮像手段の間に配設された凸レンズの光軸と前記撮像手段の光軸とを相対的に移動させることにより、実質的に前記撮像手段の光軸と前記貫通孔の軸線とを傾斜させることを特徴としている。凸レンズの光軸を撮像手段の光軸に対してずらした場合、凸レンズの光軸に対して所定の角度で入射した光が撮像手段の光軸上に集光する。すなわち、撮像手段の光軸を貫通孔の軸線に対して実質的に傾斜させた状態を作り出すことが可能となる。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、前記凸レンズとしてフレネル凸レンズを用いることを特徴としている。フレネル凸レンズを用いることでレンズを薄く且つ軽くすることができ、本発明に用いる装置を小型軽量化することが可能となる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、隔壁により互いに区画された複数の貫通孔を有するハニカム構造体における隔壁のクラック検査装置に関するものである。そして、前記ハニカム構造体の一端面側から光を照射する光照射手段と、前記貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた状態で、前記ハニカム構造体の他端面側に配設された撮像手段と、前記撮像手段により取得した画像データを表示する表示手段とを備えることを特徴としている。
【００１９】
このような装置を用いることにより、上述の検査方法を好適に実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明にかかるハニカム構造体におけるクラック検査装置を具体化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１はクラック検査装置の全体構成を示す図である。本実施形態のハニカム構造体２０はセラミックからなり、自動車用排ガス浄化装置のフィルタ等に用いられるものである。ハニカム構造体２０は円柱形状であり、図９（ａ），（ｂ）に示すごとく、隔壁２１により区画された多数の貫通孔２２が設けられている。各貫通孔２２はハニカム構造体２０における第１開口端面２３と第２開口端面２４との間で直線状に延び、両端面２３，２４間を貫通している。また、各貫通孔２２は、その軸線がハニカム構造体の軸線Ｈに対して平行になるように形成されている。貫通孔２２は断面正方形状であり、その一辺の長さａは約１ｍｍである。貫通孔２２（ハニカム構造体２０）の長さＬ、即ち上記第１開口端面２３から第２開口端面２４までの距離は約１００ｍｍである。また、ハニカム構造体２０の貫通方向に対して垂直な断面の最大径ｄは約１５０ｍｍである。
【００２２】
クラック検査装置１０は、載置部３０、照明装置４０、テレセントリック光学系５０、カメラ６０、撮像制御部７０及びモニタ８０を備えて構成されている。
【００２３】
載置部３０には、円柱状のハニカム構造体２０がその軸線を水平方向に向けて載置される。載置部３０にはハニカム構造体２０を挟持して載置部３０上の所定位置に固定するための保持部３１が設けられている。
【００２４】
照明装置４０は面光源であり、載置部３０に載置されたハニカム構造体２０の第１開口端面２３側からハニカム構造体２０に向けて光を照射する。照明装置４０からは、ハニカム構造体２０の貫通孔２２と平行な成分の他に貫通孔２２に対して斜行する成分を含む光が照射される。
【００２５】
テレセントリック光学系５０は、複数の貫通孔２２の第２開口端面２４側から出た光を集光するためのものである。テレセントリック光学系５０とは、レンズの光軸に対して平行に入射した光線はレンズの焦点を通過するが、光軸に対して斜めに入射した光線は焦点を通過しないよう構成した光学系である。すなわち、図２に示すごとく、ハニカム構造体２０の貫通孔２２を通過した光のうち、レンズ５１の光軸Ｔと平行な光のみがレンズ５１の焦点位置ｆに設けた開口絞５２を通過する。したがって、テレセントリック光学系５０を用いることにより、テレセントリック光学系５０の光軸Ｔと平行な光であれば、光軸Ｔから離れた光であっても、カメラ６０の結像面６１に集光することができる。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本実施形態では、テレセントリック光学系５０はその光軸Ｔがハニカム構造体２０の軸線Ｈと角度θ（＝arctan(a/L)）をなすように配置される。なお、図１に示すごとく、テレセントリック光学系５０は、ハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２から出た光を集光することができるよう構成してある。そして、検査像８１はハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２に対応して形成される。
【００２７】
カメラ６０はその光軸Ｃをテレセントリック光学系５０の光軸Ｔに一致させた状態で接続されている。すなわち、カメラ６０の光軸Ｃもハニカム構造体２０の軸線Ｈと角度θをなすように配置される。これにより、カメラ６０はハニカム構造体２０の軸線Ｈに対して角度θの方向から隔壁２１を撮像することが可能となっている。カメラ６０としては、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、ラインセンサ等を用いることができる。カメラ６０は、撮像制御部７０からの撮像指令信号に応じて撮像を行うとともに、得られた画像データを撮像制御部７０に送信する。
【００２８】
撮像制御部７０は、カメラ６０に撮像指令信号を出力するとともにカメラ６０で撮像された画像データを受信する。そして、この受信した画像データをモニタ８０に出力する。これにより、カメラ６０で取得された検査像８１がモニタ８０に表示される。
【００２９】
次に本実施形態のクラック検査装置１０を用いたクラック検査方法を説明する。
【００３０】
まず、ハニカム構造体２０を載置部３０に載置するとともに保持部３１にて載置部３０上の所定位置に固定する。次いで、照明装置４０によりハニカム構造体２０の第１開口端面２３の全面に光を照射する。そして、ハニカム構造体２０の第２開口端面２４から出た光をテレセントリック光学系５０によって受ける。テレセントリック光学系５０は、その光軸Ｔと平行な光のみを、カメラ６０の結像面６１に集光する。
【００３１】
カメラ６０は撮像制御部７０からの撮像指令信号を受けて撮像を行うとともに取得した画像データを撮像制御部７０に送信する。撮像制御部７０は画像データをモニタ８０に送信し、図３に示すごとく、モニタ８０に検査像８１を表示する。モニタ８０に表示された検査像８１は検査員により目視で確認される。そして、モニタ８０に表示された検査像８１の隔壁２１に対応する部分において他の隔壁２１の部分よりも暗く写っている箇所が確認できた場合、そこにクラックが存在していることが検出される。
【００３２】
この点につき、図４を用いて詳述する。図４は、クラックの検出原理を説明するための模式的な図である。照明装置４０によって照射された光は様々な方向に斜行する成分を含んでいる。そして、それら各斜行成分はハニカム構造体２０の第１開口端面２３から貫通孔２２内に入射され、隔壁２１によって反射されつつ貫通孔２２の内部を通過する。第２開口端面２４から出た光も様々な方向に斜行する成分を含んでいるが、テレセントリック光学系５０の開口絞５２を通過するのはテレセントリック光学系５０の光軸Ｔと平行な方向の成分のみである。すなわち、光軸Ｔと平行にテレセントリック光学系５０に入射する光のみがカメラ６０による撮像に寄与することとなる。
【００３３】
第１開口端面２３側から貫通孔２２に入射された光がクラック２５のない隔壁２１で反射されて第２開口端面２４から出た場合、検査像８１におけるその隔壁２１に対応する部分はほぼ均一な明るさとなる。これに対し、第１開口端面２３側から貫通孔２２に入射された光が微細なクラック２５のある隔壁２１で反射される場合、クラック２５の部分では光が散乱され光軸Ｔと平行な反射光は弱められる。そのため、光軸Ｔと平行な光を集光して得られた検査像８１においてはクラック２５に対応する部分がクラック２５のない隔壁２１部分よりも暗くなる。このため、検査像８１において他よりも暗い部分を含む隔壁２１がある場合には、その隔壁２１にクラック２５が存在していることがわかる。
【００３４】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００３５】
隔壁２１のクラック２５の部分では、光は入射角と同一の角度で反射せずに散乱する。すなわち、クラック２５が存在する隔壁２１で反射した光を集光した場合、クラック２５がない部分で反射した光と平行な反射光はクラック２５の部分では弱められることとなる。これにより、テレセントリック光学系５０の光軸Ｔ（カメラ６０の光軸Ｃ）とハニカム構造体２０の軸線Ｈとを傾斜させた状態で隔壁２１を撮像し、得られた検査像８１うち基準の明るさよりも暗く写っている隔壁２１の部分を検出することで微細なクラック２５についても容易に検査することが可能となる。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、テレセントリック光学系５０の光軸Ｔ（カメラ６０の光軸Ｃ）とハニカム構造体２０の軸線Ｈとを傾斜させることにより、隔壁２１で反射する光により形成される検査像８１を取得している。微細なクラックであっても反射光の強度に影響するため、隔壁２１を斜め方向に貫通する光によりクラックの検出を行う検査方法と異なり、微細なクラックをも好適に検出することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、クラック２５の有無を判別するための基準の明るさを、検査像８１におけるクラック２５のない隔壁２１の部分の明るさとしている。この明るさを基準とすれば、それより暗い部分を検出することで容易に隔壁２１のクラック２５を検出することができる。
【００３８】
本実施形態では、ハニカム構造体２０の軸線Ｈ（すなわち貫通孔２２の軸線）とテレセントリック光学系５０の光軸Ｔとを角度arctan(a/L)だけ傾斜させた。これにより、第１開口端面２３側から第２開口端面２４側に至る隔壁２１の全長における検査像８１を得ることができる。この結果、隔壁２１の全長におけるクラック２５の有無を一度に検査することができ、クラック検査の効率が向上する。
【００３９】
本実施形態では、ハニカム構造体２０の第２開口端面２４から出た光を、テレセントリック光学系５０を用いて集光した。これにより、第２開口端面２４からテレセントリック光学系５０の光軸Ｔと平行に出てくる光を略均一にそれぞれカメラ６０の結像面６１に集光することができる。この結果、検査像８１はハニカム構造体２０の複数の隔壁２１に対応して形成される。この検査像８１を用いることにより、複数の隔壁２１におけるクラック２５の有無を一括して検査することが可能となり、検査の効率が向上する。
【００４０】
また、本実施形態では、テレセントリック光学系５０は、ハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２から出た光をカメラ６０の結像面６１に集光することができるよう構成してあり、検査像８１はハニカム構造体２０の全ての隔壁２１に対応して形成される（図３）。これにより、ハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２について、一括してクラック検査を行うことができる。そのため、クラック検査の効率が一層向上する。
【００４１】
［第２実施形態］
次に本発明を具体化した第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図５に示すように、本実施形態のクラック検査装置１１０は、照明装置１４０、フレネル凸レンズ１５０、レンズ移動手段１５１、カメラ１６０、撮像制御部１７０、モニタ１８０、コントローラ１９０及び操作手段１９１を備えて構成されている。
【００４２】
照明装置１４０は面光源である。照明装置１４０は発光面を鉛直上方向に向けて設置されており、照明装置１４０の上には第１開口端面２３を下にしたハニカム構造体２０が載置される。照明装置１４０からはハニカム構造体２０の貫通孔２２と平行な成分の他に貫通孔２２に対して斜行する成分を含む光が上方に照射される。
【００４３】
フレネル凸レンズ１５０は照明装置１４０の上方に設けられている。そして、レンズ移動手段１５１からの信号を受けて、水平面内で直交する２方向（ｘ、ｙ軸方向）に移動可能に構成されている。レンズ移動手段１５１は、コントローラ１９０からの信号を受けてフレネル凸レンズ１５０をｘ、ｙ方向に移動させるものである。
【００４４】
カメラ１６０は広角レンズ１６１がマウントされている点を除いて第１実施形態のカメラ６０と同様であり、撮像制御部１７０はコントローラ１９０からの信号を受けて作動する点を除いて第１実施形態の撮像制御部７０と同様である。また、モニタ１８０は第１実施形態のモニタ８０と同様である。
【００４５】
検査員が操作手段１９１を操作することにより、コントローラ１９０には操作入力信号が入力される。操作入力信号を受けて、コントローラ１９０は上述のようにレンズ移動手段１５１及び撮像制御部１７０に制御指令信号を出力する。
【００４６】
ここで、フレネル凸レンズ１５０を水平面内で移動した場合の作用について説明する。フレネル凸レンズ１５０の光軸Ｆがカメラ１６０の光軸Ｃと一致している場合には、図７（ａ）に示すように、フレネル凸レンズ１５０の下面に垂直に入射した光は、光軸Ｃ，Ｆ上に存在するフレネル凸レンズ１５０の焦点に集まる（この場合の焦点位置をｆ０とする）。次に、フレネル凸レンズ１５０を、図７（ｂ）に示すようにｘ軸方向に距離ｘ０だけ移動した場合について考える。この場合においては、位置ｆ０に集光する光は、フレネル凸レンズ１５０の下面に対して所定角度で平行に入射する光である。すなわち、フレネル凸レンズ１５０をｘｙ平面内で移動することにより、実質的にハニカム構造体２０の軸線Ｈに対して傾斜した方向（図８（ｂ）の二点鎖線の傾斜方向）からハニカム構造体２０を見たのと同様の効果を得ることができる。したがって、フレネル凸レンズ１５０の移動距離を適切に設定することで、第１実施形態と同様、ハニカム構造体２０の軸線Ｈに対して角度θ（＝arctan(a/L)）だけ傾斜させた方向からカメラ１６０で撮像したのと同様の検査像を得ることが可能となる。
【００４７】
次に、本実施形態のクラック検査装置１１０を用いたクラック検査方法を説明する。まず、フレネル凸レンズ１５０を照明装置１４０上から退避させた状態で、第１開口端面２３を下にした状態のハニカム構造体２０を照明装置１４０上に載置する。この際、ハニカム構造体２０の軸線Ｈとカメラ１６０のレンズの光軸Ｃとを一致させる。ハニカム構造体２０の軸線Ｈとカメラ１６０のレンズの光軸Ｃとを一致させるためには、カメラ１６０によって撮像された検査像１８１をモニタ１８０で確認しながら、ハニカム構造体２０の載置位置を調整するとよい。
【００４８】
次に、操作手段１９１を操作することによりフレネル凸レンズ１５０をハニカム構造体２０上に移動させ、カメラ１６０の光軸Ｃとフレネル凸レンズ１５０の光軸Ｆとを一致させる。両光軸Ｃ，Ｆが一致した状態においては、フレネル凸レンズ１５０の下面に垂直に入射した光がカメラ１６０の光軸Ｃ上に集まる。すなわち、両光軸Ｃ，Ｆが一致した状態の検査像１８１は、ハニカム構造体２０の各貫通孔２２を第２開口端面２４側の真上から見たものとなる。そして、検査像１８１における貫通孔２２に対応する位置には隔壁２１を反射することなく貫通孔２２を直進してきた光が映し出されているため、図７に示すように隔壁２１と貫通孔２２との明暗差が最も明確となった状態である。この状態であることも、モニタ１８０を見ながら確認することができる。
【００４９】
カメラ１６０の光軸Ｃとフレネル凸レンズ１５０の光軸Ｆとが一致したら、この状態からフレネル凸レンズ１５０をｘ軸方向に移動させる。フレネル凸レンズ１５０の移動は、モニタ１８０に出力された検査像１８１を見ながら行い、隔壁２１で反射することなく貫通孔２２を直行した光が検査像１８１に現れなくなった状態（図５の状態）でフレネル凸レンズ１５０の移動を停止する。この状態は、ハニカム構造体２０の軸線Ｈとカメラ１６０のレンズの光軸Ｃとを角度θ（＝arctan(a/L)）だけ実質的に傾斜させた状態である。そして、この状態において、モニタ１８０に表示された検査像１８１が検査員により目視で確認される。そして、モニタ８０に表示された検査像８１の隔壁２１に対応する部分において他の隔壁２１よりも暗く写っている箇所がある場合には、その隔壁２１にクラック２５が存在していることがわかる。
【００５０】
その後、カメラ１６０の光軸Ｃとフレネル凸レンズ１５０の光軸Ｆとを再度一致させるとともに、フレネル凸レンズ１５０の移動をｘ軸の逆方向、及びｙ軸の正負各方向について同様に行う。これにより、各貫通孔２２を形成する４つの隔壁２１におけるクラック２５の有無を検査することができる。また、必要に応じて、ハニカム構造体２０の第１開口端面２３側からの検査を行ってもよい。
【００５１】
本実施形態においても、フレネル凸レンズ１５０を移動させることにより、カメラ１６０のレンズの光軸Ｃとハニカム構造体２０の軸線Ｈとを実質的に傾斜させた状態を作り出している。これにより、第１実施形態と同様、カメラ１６０のレンズの光軸Ｃをハニカム構造体２０の軸線Ｈと実質的に傾斜させた状態で貫通孔２２の内部の隔壁２１を撮像することができる。そして、隔壁２１の検査像１８１うち基準の明るさよりも暗く写っている部分を検出することで微細なクラック２５についても容易に検査することが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、フレネル凸レンズ１５０移動させる構成を採用することで、ハニカム構造体２０の軸線Ｈとカメラ１６０のレンズの光軸Ｃとの実質的な傾斜角度の微調整を容易に行うことが可能となる。また、フレネル凸レンズ１５０を用いることでレンズを薄く且つ軽くすることができる。
【００５３】
［他の実施形態］
上記実施形態では、隔壁２１に微細なクラック２５がある場合について説明した。しかし、本発明は微細なクラック２５のみでなく、比較的大きなクラック２５の検査にも適用できる。図８は、比較的大きなクラックの検出原理を説明するための模式的な図である。図８に示すように、比較的大きなクラック２５が存在する場合には、隣接する貫通孔２２から貫通孔２２内に光が入射されるが、隔壁２１の厚さに相当する部分の影（図８の斜線部分）は生じる。したがって、比較的大きなクラック２５の場合においても、他より暗い部分を検出することにより、上記各実施形態の構成及び方法でクラック２５の検査を行うことが可能である。
【００５４】
上記各実施形態においては、モニタ８０，１８０に表示された検査像８１，１８１を目視で観察したが、この代わりに画像処理装置で自動判別させてもよい。即ち、隔壁２１に存在するクラック２５は、検査像８１，１８１における明度の差として現れる。そのため、画像明度を指標とすることで画像処理装置によるクラック２５の有無の自動判別を容易に実現することができる。
【００５５】
第１実施形態ではテレセントリック光学系５０を用いてハニカム構造体２０の全ての貫通孔２２から出た光を集光した。しかし、テレセントリック光学系による集光はこれに限るものではない。たとえば、ハニカム構造体２０に含まれる貫通孔２２を複数のグループに分割し、グループごとに貫通孔２２から出た光を集光するようにしてもよい。これによっても、複数の貫通孔２２について一括してクラック検査を行うことができるので、効率よくクラック検査を行うことが可能である。また、テレセントリック光学系５０を用いずに、カメラ６０を移動させながら各隔壁２１のクラック２５を検査することも可能である。
【００５６】
第２実施形態では、フレネル凸レンズ１５０を用いたが、単なる凸レンズを用いてもカメラ１６０のレンズの光軸Ｃをハニカム構造体２０の軸線Ｈと実質的に傾斜させた状態を作り出すことができる。また、第２実施形態では、カメラ１６０に広角レンズ１６１をマウントさせたが、広角レンズ１６１は本発明に必須の要件ではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係るクラック検査装置の全体構成を示す図。
【図２】テレセントリック光学系の説明図。
【図３】モニタに表示される検査像を示す図。
【図４】クラックの検出原理を説明するための模式的な図。
【図５】第２実施形態に係るクラック検査装置の全体構成を示す図。
【図６】フレネル凸レンズを移動させた場合の作用を示す図。
【図７】モニタに表示される検査像を示す図。
【図８】クラックの検出原理を説明するための模式的な図。
【図９】（ａ）はハニカム構造体の斜視図、（ｂ）はハニカム構造体の軸方向断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０…クラック検査装置、２０…ハニカム構造体、２１…隔壁、２２…貫通孔、２３…第１開口端面、２４…第２開口端面、２５…クラック、３０…載置部、３１…保持部、４０…照明装置、５０…テレセントリック光学系、６０…カメラ、７０…撮像制御部、８０…モニタ、８１…検査像。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により互いに平行に且つ直線状に形成された多数の貫通孔を有するハニカム構造体において、前記隔壁のクラックを検査するクラック検査方法であって、
前記ハニカム構造体の一端面側から光照射手段により光を照射し、
この光照射状態において、前記貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた撮像手段を用いて前記ハニカム構造体を他端面側から撮像し、
前記撮像手段により得られた画像データにおいて、その明暗を識別することにより、前記ハニカム構造体における隔壁のクラックを検出することを特徴とするハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項２】
前記撮像手段により得られた画像データにおける相対的な明度差を識別することにより、相対的に暗い部分にクラックがあることを検出することを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項３】
クラックが存在しない前記隔壁についての前記画像データにおける明度を予め基準明度として規定しておき、
前記撮像手段により得られた画像データにおいて、前記基準明度と比較により明暗を識別して前記ハニカム構造体における隔壁のクラックを検出することを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項４】
前記ハニカム構造体の長さをＬ、前記貫通孔の口径をａとした場合において、前記撮像手段の光軸と前記貫通孔の軸線との実質的な傾斜角度θを
θ＝ａｒｃｔａｎ（ａ／Ｌ）
となるように設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項５】
テレセントリック光学系を用いて、複数の前記貫通孔から出た光を前記撮像手段の結像面に集光させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項６】
テレセントリック光学系を用いて、全ての前記貫通孔から出た光を前記撮像手段の結像面に集光させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項７】
前記ハニカム構造体及び前記撮像手段の間に配設された凸レンズの光軸と前記撮像手段の光軸とを相対的に移動させることにより、実質的に前記撮像手段の光軸と前記貫通孔の軸線とを傾斜させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項８】
前記凸レンズとしてフレネル凸レンズを用いることを特徴とする請求項７に記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項９】
隔壁により互いに平行に且つ直線状に形成された多数の貫通孔を有するハニカム構造体において、前記隔壁のクラックを検査するクラック検査装置であって、
前記ハニカム構造体の一端面側から光を照射する光照射手段と、
前記貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた状態で、前記ハニカム構造体の他端面側に配設された撮像手段と、
前記撮像手段により取得した画像データを表示する表示手段とを備えることを特徴とするハニカム構造体のクラック検査装置。
【請求項１】
隔壁により互いに平行に且つ直線状に形成された多数の貫通孔を有するハニカム構造体において、前記隔壁のクラックを検査するクラック検査方法であって、
前記ハニカム構造体の一端面側から光照射手段により光を照射し、
この光照射状態において、前記貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた撮像手段を用いて前記ハニカム構造体を他端面側から撮像し、
前記撮像手段により得られた画像データにおいて、その明暗を識別することにより、前記ハニカム構造体における隔壁のクラックを検出することを特徴とするハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項２】
前記撮像手段により得られた画像データにおける相対的な明度差を識別することにより、相対的に暗い部分にクラックがあることを検出することを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項３】
クラックが存在しない前記隔壁についての前記画像データにおける明度を予め基準明度として規定しておき、
前記撮像手段により得られた画像データにおいて、前記基準明度と比較により明暗を識別して前記ハニカム構造体における隔壁のクラックを検出することを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項４】
前記ハニカム構造体の長さをＬ、前記貫通孔の口径をａとした場合において、前記撮像手段の光軸と前記貫通孔の軸線との実質的な傾斜角度θを
θ＝ａｒｃｔａｎ（ａ／Ｌ）
となるように設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項５】
テレセントリック光学系を用いて、複数の前記貫通孔から出た光を前記撮像手段の結像面に集光させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項６】
テレセントリック光学系を用いて、全ての前記貫通孔から出た光を前記撮像手段の結像面に集光させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項７】
前記ハニカム構造体及び前記撮像手段の間に配設された凸レンズの光軸と前記撮像手段の光軸とを相対的に移動させることにより、実質的に前記撮像手段の光軸と前記貫通孔の軸線とを傾斜させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項８】
前記凸レンズとしてフレネル凸レンズを用いることを特徴とする請求項７に記載のハニカム構造体のクラック検査方法。
【請求項９】
隔壁により互いに平行に且つ直線状に形成された多数の貫通孔を有するハニカム構造体において、前記隔壁のクラックを検査するクラック検査装置であって、
前記ハニカム構造体の一端面側から光を照射する光照射手段と、
前記貫通孔の軸線方向に対して実質的に光軸を傾斜させた状態で、前記ハニカム構造体の他端面側に配設された撮像手段と、
前記撮像手段により取得した画像データを表示する表示手段とを備えることを特徴とするハニカム構造体のクラック検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１３９０５２（Ｐ２００８−１３９０５２Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２３０７５（Ｐ２００６−３２３０７５）
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]