用于鉴别和修复填塞蜂窝结构体中缺陷孔的方法和系统的利记博彩app

专利名称：用于鉴别和修复填塞蜂窝结构体中缺陷孔的方法和系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及颗粒过滤器和用于检测颗粒过滤器中缺陷的方法和系统，所述缺 陷可能影响过滤器的过滤效率。
背景技术：
壁流式(wall-flow)颗粒过滤器一般用于从柴油机废气中除去含碳固体颗粒。蜂 窝过滤器一般由与成孔材料混合的陶瓷前体挤出而成。烧制陶瓷前体时，成孔材料 被烧尽，产生硬化的陶瓷体。图1显示了一例常规壁流式颗粒过滤器100，它具有 进口端面(inlet end face) 102、出口端面104和由进口端面102纵向延伸到出口端 面104的互连多孔壁106的阵列。互连多孔壁106限定了进口孔108栅格和出口孔 110栅格。在与进口端面102毗连的出口孔UO的末端处插入填塞物112。也可在 与出口端面104毗连的进口孔108的末端处插入填塞物(图中看不到)。因此，与 出口端面104毗连的出口孔110是开口的，而与出口端面102毗连的进口孔110 是开口的。
在常规孔结构中，每个进口孔108在四周都与出口孔110接壤，反之亦然。孔 108、 110可具有图示的正方形截面。三角形和六角形之类的其它孔几何形状也是 已知的。孔密度约为10—300孔/平方英寸(约1.5—46.5孔/平方厘米)，更典型 为100—200孔/平方英寸(约15.5—31孔/平方厘米)的蜂窝过滤器，被认为可用 于在紧凑结构体中提供足够的薄壁表面积。壁厚可以从最小尺度起变大，以提供约 为0.002英寸(约0.05毫米)，但一般小于约0.060英寸(1.5毫米)的结构完整 度，以最大程度地减少过滤器体积。在优选的孔密度下，这些材料最常选择0.010 —0.030英寸(约0.25—0.76毫米)的范围，例如0.019英寸。
蜂窝过滤器IOO可以被安装在外壳内，然后可将该外壳插入装有柴油发动机的 车辆的废气系统中。在工作时，朝向蜂窝过滤器100的进口面102的柴油机废气流 入进口孔108。互连多孔壁106具有内部互连的开孔孔隙，从而使废气从进口孔108 流入出口孔110中，同时将废气中所需部分的固体颗粒阻遏下来。经过滤的废气通 过出口孔IIO排出过滤器。用上述的蜂窝过滤器，可以获得高达和超过90重量％柴油机废气颗粒的过滤 效率。然而，如果由于在过滤器中的互连多孔壁和填塞物中有小孔和裂缝之类的缺 陷，从而在蜂窝过滤器中存在泄漏的话，则可实现的过滤效率会明显降低。因此， 在生产用于过滤柴油机颗粒的蜂窝过滤器中，通常测试蜂窝过滤器的泄漏性。鉴别 和修复产生泄漏的缺陷孔。可以重复测试，直到确定蜂窝过滤器中没有泄漏为止。 该测试可以在蜂窝结构体没有烧制时或对蜂窝结构体进行烧制后进行。 一般来说，
在蜂窝结构体没有烧制时，更容易修复缺陷。
一种鉴别填塞蜂窝过滤器中缺陷孔的现有方法包括把透明薄膜附在蜂窝结构
体的一端，并把石墨倒入蜂窝结构体的另一端，同时将该蜂窝结构体绕两个轴旋转。 壁或填塞物中有孔隙的缺陷孔可以让石墨颗粒通过，并因在透明薄膜上存在石墨颗
粒而被检测到。这种方法的变化方式包括用玻璃微粉(micro glass)和塑料珠之类的 其它颗粒代替石墨颗粒。
另一种鉴别填塞蜂窝过滤器(plugged honeycomb filter)中缺陷孔的现有方法记 载在美国专利5102434 (Hijikata等人)中。在该方法中，在加压下使含有固体颗 粒(如炭黑)的气体流入蜂窝结构体的一端。把可透气的筛网(screen)放在该蜂窝 结构体的另一端附近，以收集从该蜂窝结构体中流出的气体中的固体颗粒。观察该 筛网的图案是否不同于无缺陷的结构体。
上述的方法需要烧制的填塞蜂窝结构体，并且在固体颗粒太大而不能流过缺陷 时不能可靠地检测到缺陷。在用石墨进行测试的情况下，少量的石墨在测试后仍残 留在蜂窝结构体中，这些石墨会干扰蜂窝结构体的后续处理，如催化剂涂覆工艺。 另外，需要额外的步骤，以从过滤器中清洁和去除用于测试的固体颗粒。
另一种鉴别填塞蜂窝过滤器中缺陷孔的现有方法包括，把热敏膜(液晶)固定 在蜂窝过滤器的一端。先加热热敏膜。从过滤器的另一端向膜吹冷空气。毫无阻碍 地通过过滤器壁中空隙和裂缝的空气，会使缺陷孔位置处的薄膜冷却。这种方法适 用于鉴别填塞蜂窝过滤器生坯中的缺陷孔。

发明内容
本发明的一个方面是一种填塞蜂窝结构体中缺陷孔的鉴别方法，它包括如下 步骤形成一片横跨蜂窝结构体的第一端面的具有第一色的光，在相应于蜂窝结构 体中含有缺陷的孔的位置处产生该片光线的第一反射信号，用第二色的入射光束照 射第一端面，产生该入射光束的第二反射信号，和拍摄(capturing)第一和第二反射 信号的图象。
本发明的另一方面是一种填塞蜂窝结构体中缺陷孔的鉴别系统，包括支 撑所述蜂窝结构体的固定器，形成一片横跨所述蜂窝结构体的第一端面的具有 第一色的光线的第一照明装置，用具有第二色的入射光束照射该第一端面的第 二照明装置，把气体物质导向该蜂窝结构体的第二端面的气源，和拍摄由这片 光线和入射光束产生的反射信号图象的成像装置。
本发明的第三方面是一个照明装置，它包括产生具有第一分布的光束的 多个第一光源，产生具有第二分布的光束的多个第二光源，其中第一光源和第 二光源的排列使得具有第一分布的光束与具有第二分布的光束重叠，产生一片 均匀的光线。
本发明的第四方面是一种填塞蜂窝结构体的制备方法，它包括如下步骤 把填塞蜂窝结构体放置在固定器中，对填塞蜂窝结构体中缺陷孔进行成像，产 生填塞蜂窝结构体中缺陷孔的位置坐标，移动到该位置坐标，和标记或修复所 述缺陷孔而无需从固定器中重新移动填塞蜂窝结构体。
从如下的说明书和所附的权利要求书中可清楚地理解本发明的其它特征和优点。


图1显示了一个现有技术的蜂窝过滤器。
图2显示了本发明一个实施方式中用于鉴别蜂窝结构体中缺陷孔的系统。 图3A显示了本发明一个实施方式中蜂窝结构体的一个端面和从该端面的缺 陷中逸出的气体颗粒。
图3B显示了按照本发明的一个实施方式，由图3A所示的端面和气体颗粒所
反射的光线。
图3C显示了由图3B所示的反射光形成的图象。
图4显示了按照本发明一个实施方式鉴别填塞蜂窝结构体中缺陷孔的自动化 系统。
图5A显示了按照本发明的一个实施方式形成一片均匀光线的照明装置。 图5B是激光线发生器(laserline generator)的示意图。
图6A显示了由线性激光线发生器产生的线性光分布。
图6B显示了由环形排列的16个线性激光线发生器产生的照明。
图6C显示了穿过图6B所示的照明中心的强度分布图。 图7A显示了由高斯激光线发生器产生的高斯光分布。 图7B显示了由环形排列的16个高斯激光线发生器产生的照明。 图7C显示了穿过图7B所示的照明中心的强度分布图。 图8A显示了按照本发明的一个实施方式，通过将线性激光线发生器产生的一 片光线与高斯激光线发生器产生的一片光线重叠而形成的一片均匀光线。 图8B显示了穿过图8A所示的这片光线中心的强度分布图。 图9显示了按照本发明的一个实施方式，用计量头修复缺陷孔的装置的侧视图。
图IO显示了按照本发明的一个实施方式，用标记工具标记缺陷孔的装置的侧 视图。
具体实施例方式
现在参照一些如附图所示的优选实施方式详细描述本发明。在如下的描述 中，为了能彻底地理解本发明，说明了许多细节。然而，本领域中普通技术人 员清楚，缺少部分或所有这些具体细节也能实施本发明。在一些情况下，为了 防止不必要地搞混本发明，没有详细描述众所周知的特征和/或工艺步骤。参照 附图和以下的讨论可以更好地理解本发明的特征和优点。
本发明的实施方式提供了鉴别填塞蜂窝结构体中缺陷孔的方法和系统。鉴 别的缺陷孔(defective cells)是那些如果不修复就可能导致填塞蜂窝结构体发生 泄漏的孔。 一般来说，本发明包-括形成一片横跨蜂窝结构体的第一端面的、具有 第一色的光，并用具有第二色的光照射第一端面。将气体物质通过蜂窝结构体的第 二端面流入蜂窝结构体中。如果蜂窝结构体中存在可能产生泄漏的缺陷，那么气体 物质(含有悬浮颗粒的气体)就会逸出蜂窝结构体的第一端面。这些缺陷可能在孔 壁中，也可能在填塞物中。颗粒从第一端面逸出时，与这片光线相交，产生具有第 一色的第一反射信号。另外，照射第一端面的光线从第一端面上反射出来，产生具 有第二色的第二反射信号。第一和第二反射信号都被检测，并用于形成图像，而根 据该图像可确定产生泄漏的缺陷的尺寸和位置。含有鉴别出的缺陷的孔可以修复。 这种方法对于检测"未烧制"的填塞蜂窝结构体中的缺陷特别有效。"烧制"的填 塞蜂窝结构体中的壁是多孔的，使得较难于用这种方法进行检验，因为气体物质在 这种结构体中的基流(base flow)—般较高。
图2是按照本发明的一个实施方式鉴别填塞蜂窝结构体202中缺陷孔的系统
200的示意图。该填塞蜂窝结构体202可以由与成孔剂(如石墨)或纤维素材料混 合的陶瓷前体(如堇青石或碳化硅)挤出而成。陶瓷前体可以烧制，以烧尽成孔剂 和/或纤维素材料，并形成固体陶瓷体。固体陶瓷体可以插入一个外壳，并例如用 作柴油发动机排气系统中的固体颗粒过滤器。蜂窝结构体202具有端面202a, 202b 和在端面202a, 202b之间延伸的内壁202c。壁202c限定了孔204,206。填塞物204p， 206p分别插入与端面202a邻接的孔204的末端以及与端面202b邻接的孔206的 末端中。与端面202b邻接的孔204的末端和与端面202a邻接的孔206的末端没有 被填塞。填塞物204p， 206p的材料可以陶瓷材料与粘合剂和增塑剂的混合物。壁 202c在烧制后是多孔的。烧制后，壁202c的厚度和孔隙率使得蜂窝结构体的结构 整体性不受损害。就柴油机废气过滤而言，多孔壁202c可包含平均直径为1_60 微米，较好为10—50微米的孔。系统200包括一个用于支撑蜂窝结构体202的固 定器208。
系统200包括一个位于蜂窝结构体202的端面202a下方的气源210。在工作 时，气源210把气体物质211导向蜂窝结构体202的端面202a。气体物质211通 过孔206的开口端进入蜂窝结构体202中。气体物质211也可以通过有缺陷的填塞 物204p进入蜂窝结构体中202中(如果这些缺陷能允许气体物质通过的话)。气体 物质211可以是空气、惰性气体或由固体或液体物质产生的蒸气。在后一种情况下， 气源210可以是能产生蒸气的装置，如增湿器或任何类型的颗粒发生器或任何能形 成气体物质(含有一些颗粒的气流)的装置。气源211也可以包括把气体物质211 导向端面202a的吹风装置，如风扇。气体物质211较好不与蜂窝结构体202的材 料相互作用。如果蜂窝结构体中存在可产生泄漏的缺陷，则进入蜂窝结构体202 的气体物质211会在端面202b逸出。被气体物质211通过并在端面202b逸出的孔 是有缺陷的孔。
系统200包括位于端面202b上方的成像系统212。成像系统212用从目标物 (如蜂窝结构体202)上反射的光线产生图象。成像系统212例如可以是一个照相 机或摄像机(camcorder)。在一个实施方式中，成像系统包括能感应至少两种不同光 色的光传感器213。在一个实施方式中，光的颜色选自红色、绿色和蓝色。在一个 实施方式中，光传感器213是CCD (电荷耦合器件)传感器。然而，本发明不局 限于将CCD传感器用作光传感器。也可以使用CMOS传感器或其它固态传感器。 在光传感器213是CCD传感器的实施方式中，它包括称为映像点(photosites)的光
敏元件的阵列。映像点由硅制成。当光线照射在映像点上时，映像点发出电子。照 射的光越亮，发出的电子数越大。为了让CCD传感器检测到颜色，每个映像点都 有相连的滤光器。该滤光器可以是红色、绿色或蓝色。映像点可仅检测与滤光器匹 配的光线亮度。
成像系统212还包括一个或多个透镜215，用于将来自目标物上(如蜂窝结构 体202)的光线聚焦在光传感器213上。成像系统212也可具有变焦特性，该特性 可以通过光学变焦透镜或数字方式实现。成像系统212也可包括处理器217，用于 控制成像系统212的工作。处理器217把光传感器213收集到的信息处理成图象文 件，并把该图象文件存储在存储器219中。处理器217可支持各种图象文件格式， 如TIFF和JPEG。成像系统212可包括用于显示图象文件的内置屏幕(未画出)。 成像系统212还可包括用于控制光线进入系统的快门，用223表示。成像系统212 可与计算机系统225 (未按比例绘制)相连。计算机系统225可包括处理器227和 视频监视器229以及其它与该系统相互作用所需的外围设备，如键盘和鼠标。这些 外围设备是本领域中众所周知的，因而不再讨论。存储在存储器219中的图象文件 可以转移到处理器227中，以作进一步处理。图象文件也可显示在视频监视器229 上。
系统200包括第一照明装置214，它把一片光线216恰好投射在蜂窝结构体 202的端面202b的上方。在一个实施方式中，第一照明装置214可包括几个第一 光源，以产生横跨蜂窝结构体202的端面202b的一片均匀的光线。这片光线216 具有第一色，它可选自红色、蓝色和绿色。例如，这片光线216可以是红色的。由 于这片光线216恰好位于端面202b的上方，在端面202b逸出(因蜂窝结构体中缺 陷而引起逸出)的气体颗粒会通过这片光线216，在通过这片光线216的部位处使 这片光线发生散射。为了说明的目的，从颗粒上反射的光线用箭头218表示。如果 成像系统212的快门223是开启的，则反射的光线218会撞击在光传感器213上。 如果光传感器213是CCD传感器，则反射的光线218会撞击在映像点上。缺陷的 尺寸越大，从缺陷孔中逸出的气体颗粒量就越大。从缺陷孔中逸出的气体颗粒量越 大，则被气体颗粒反射的光线撞击的映像点数目就越大或由被撞击映像点发出的电 子数目就越大。因此，用反射光线218产生的图象可用作逸出颗粒的缺陷的尺寸的 量度。这种图象可称为"缺陷图象"，而且用于产生该缺陷图象的反射光线可称为 "缺陷信号"。
系统200包括第二照明装置218。该照明装置的位置使其能用光线220照射蜂
窝结构体202的端面202b。光线220的颜色选自红、绿和蓝。第二照明装置218 可包括光学滤光器219，该滤光器用于控制到达蜂窝结构体202的端面202b的光 线220的颜色。选择光线220的颜色，使之不同于一片光线216的颜色。例如，如 果一片光线216是红色，则光线200可为蓝色或绿色。这样可以分辨用第一照明装 置214收集的信息和用第二照明装置218收集的信息。如箭头221所示，照射在端 面202b上的光线220从该端面上反射出来。如果成像系统220的快门223是开启 的，则反射光线221照射在成像系统212中的光传感器213上，从而使端面202b 的图象能被拍摄到。这个图象可称为"表面图象"，且用于产生表面图象的反射光 线可称为"表面信号"。该表面图象显示了位于端面202b处的孔结构。
在上述的系统中，.由于用于产生信号的光源是相互分开的，所以可以调节缺 陷信号而不依赖于表面信号。这样，系统的敏感度是可调节并更容易维持作为标准。 用第一照明装置214获得的缺陷图象显示了蜂窝结构体202中产生泄漏的缺陷的尺 寸和位置，而用第二照明装置218获得的表面图象显示了端面202b处的孔结构。 在拍摄缺陷图象的同时可拍摄表面图象，以产生具有二个颜色成分的单个图象。例 如，如果第一照明装置214产生红色光线，且第二照明装置218产生蓝色光线(可 以用或不用滤光器获得)，该单个图象会具有红色成分和蓝色成分。红色成分提供 蜂窝结构体202中缺陷的尺寸和位置信息，而蓝色成分提供端面202b的孔结构信 息。使用该单个图象，可以鉴别出含有缺陷的孔，并采取合适的措施来修复该缺陷 孔。也可以通过控制照明装置214、 218的开启时间，从而在不同的时间拍摄表面 图象和缺陷图象。分别检査这些图象，以确定有缺陷的孔。或者，可以使用后处理 操作，合并表面图象和缺陷图象而产生单一图象，并依据该单一图象鉴别出缺陷孔。
为了说明的目的，图3显示具有缺陷302的蜂窝结构体端面300的放大局部 图。在所示的实例中，缺陷302出现在端面300中，但在蜂窝结构体中不一定都是 这种情况。这就是说，缺陷可能出现在蜂窝结构体中的任何地方，如在蜂窝结构体 的内部。然而，为了便于说明，显示缺陷位于端面300中。缺陷302位于孔306 中形成的填塞物(plug)304中。在图3A中，气体物质308通过蜂窝结构体的相对端 面309流入蜂窝结构体中。气体物质的颗粒310也是通过缺陷302在端面300处逸 出的。图3B显示这些颗粒310在端面300的上方与这片光线312相交，并因此产 生反射的光线314。同时，照射在端面300上的光线316产生了反射光318。
假定反射光线314的颜色是红色的，而反射光线318的颜色是蓝色的，则位 于端面300上方的成像系统320会产生由红和蓝成分组成的图象——没有使用绿
色。图3C显示这种图象的一个例子，其中红色成分由网状线区域321a表示，而 蓝色成分用阴影线区域321b表示。红色成分321a给出缺陷(图3B中302)的尺 寸和位置信息，而蓝色成分321b给出端面(图3B中300)的孔结构信息。红色和 蓝色成分结合在一起提供缺陷的尺寸和含有该缺陷的孔的信息。再参见图3B，用 成像系统320获得的图象可用处理器322进一步处理。例如，处理器322可根据该 图象产生含有缺陷302的孔的实际坐标和缺陷302的尺寸，并把这种信息显示在监 视器324上。使用缺陷孔的坐标，处理器322可进一步控制机器人装置来标记和/ 或修复蜂窝结构体中的缺陷孔。或者，可手工完成这种标记和修复工作。
图4表示用于按本发明的一个实施方式检测蜂窝结构体中缺陷的自动化系统 400。自动化系统400包括输送器，该输送器较好具有输送带402,用于把蜂窝结 构体运送给具有机械臂404的机械人。机械臂404从输送带402上取下蜂窝结构体 406，并把它放在固定器408上，从而进行检査以确定缺陷孔的坐标位置。气源412 位于固定器408的下方，且成像系统414位于固定器408的上方。气源412把含有 颗粒的气体物质导向蜂窝结构体406的端面413，成像系统414拍摄在蜂窝结构体 406的端面415逸出的颗粒的反射光线的图象。拍摄的图象送到处理器416，该处 理器从图象上产生缺陷孔(如有的话)的坐标和缺陷的尺寸(如有的话)。该图象 可直观地显示在监视器418上。
当蜂窝结构体置于检测设备的固定器408时，处理器416可以使用坐标控制 机械臂419来标记蜂窝结构体506中的缺陷孔，而不需要将该蜂窝结构体从检测设 备的固定器408中重新移位。任选地，如图9所示，处理器416也可控制机械臂 419在重新放置结构体之前修复蜂窝结构体406中的缺陷孔。这种修复优选按如下 方法进行，即由能沿X-Y-Z方向移动的机器人把计量头421移动到蜂窝结构体406 的缺陷孔302的坐标位置，并且在协助修复时通过计量头421供给一定量的填塞水 泥(plugging cement)进行修复(即在缺陷孔中形成塞子)。计量头421优选连接到 填塞水泥的供料设备上。该供料设备可远离计量头或位于它的附近。机械臂419 优选把计量头移动到蜂窝结构体406的缺陷孔上方的所需位置。任选地，计量头可 连接到另一个机器人或者由其移动。标记和/或修复缺陷后，机械臂419可以抓取 蜂窝结构体406，并把它放在另一个包括输送带420的输送器上，以便处理另一个 蜂窝结构体。
如果进行，标记可以用例如喷墨头之类的合适标记工具423进行。如图10 所示，标记工具423由机械臂419放置在蜂窝结构体406的缺陷孔302的X-Y-Z 坐标位置。然后标记工具423通过把墨水喷在缺陷孔周围的壁末端来标记这些 缺陷孔。任选地，这种标记可以用合适的笔或漆刷进行。可以使用任何合适的
标记工具。在任何情况下，这种标记用机械臂419进行或者由一个独立的机械
臂用工具标记这个缺陷孔，以便在下一站中可以确定和修复这个缺陷孔。
本发明典型地提供如下优点。避免使用石墨之类的固体颗粒进行检测。这 样在检测后不需要清洁蜂窝结构体。这种检测例如可以在l分钟内快速进行。 消除了旋转蜂窝结构体的附加步骤。这种检测是环境友好的，因为它不需要使 用有毒物质。这种检测是可以重复的。这种检测需要很少人工干预。可容易地 将这种检测自动化。上述的系统可以让缺陷信号(由蜂窝结构体中的缺陷产生) 与表面信号(由蜂窝结构体中端面产生)分开。因此，可以调节缺陷信号的质
量而不依赖于表面信号，这样会提高系统的灵敏度和可靠性(robustness)。
图5A表示按照本发明的一个实施方式产生一片均匀的光线的照明装置 500。术语"一片均匀的光线" 一般是指这片光线的最大光强度变化值小于10 %，优选小于5%，更优选小于3%。照明装置500可用于任何需要沿基材表 面提供相同照明能量的场合。照明装置500可以用于照射从基材表面逸出的流 体，如空气、气体、蒸气、雾和水蒸汽。当流体通过这片光线时，流体中的颗 粒向各个方向反射光线。照相机或人眼之类的光敏器垂直地观察这片光线时能 看见照射下的颗粒。照明装置500与合适的成像系统结合在一起时可测量这些 颗粒的动态和尺寸。照明装置500的一个用途是在上述系统中用于鉴别填塞蜂 窝结构体中的缺陷孔。例如，照明装置500可用作第一照明装置(图—2中的214)， 以提供横跨蜂窝结构体(图2中202)端面(图2中202b)的一片均匀的光线。 所提供的横跨蜂窝结构体端面的相同照度，可以不仅确定蜂窝结构体中泄漏的 位置，而且还可以确定泄漏的大小。由泄漏处逸出的颗粒碰撞到这片均匀光线 所反射的光线数量，提供了泄漏的大小量度。
照明装置500包括多个第一光源502和多个第二光源504。在一个实施方 式中，光源502,504按环状图案排列。然而，本发明并不局限于把光源502,504 按环状图案排列。也可以使用与照明表面区域相配的其它合适形状。在一个实 施方式中，光源502，504按交替图案排列，每个第一光源502与两个第二光源 504相邻，反之亦然。第一光源502产生具有第一分布(profile)的光束。第二光 源504产生具有第二分布的光束。第一和第二分布是不同的。第一和第二光束 分布相互重叠，产生一片均匀的光线。照明装置500中所包括的光源502,504
的数目，取决于需要照明的表面区域。表面区域越大，照射该表面所需的光源
502,504的数目越高。在一个实施方式中，16个第一光源502和16个第二光源 504足以形成一片横跨常规蜂窝结构体端面的均匀光线。
在一个实施方式中，第一光源502是激光线发生器，它能产生具有线性分 布的光束。激光线发生器502包括激光二极管模块502a和线性发生器模块 502b。图5B显示激光线发生器502的一个可行结构。激光二极管模块502a包 括激光二极管控制器502c、激光二极管502d和准直透镜502e。激光二极管502c 控制激光二极管502d，产生分岔光束Bl。准直透镜502由分岔光束Bl产生准 直光束B2。光束B2进入线发生器模块502b。该模块包括一个或多个用于把准 直光束B2转化成线光束(linebeam)B3的光学元件，如柱面透镜。线光束B2在 远离线发生器模块的方向上呈扇形发散。扇形角a—般大于30°，优选大于60°， 更优选大于或等于90。。
图6A显示了通过一个计算由沿x方向投射光线的激光线发生器(图5B 中的502)产生的照明强度的模式所产生的线性光分布图。高点表示线性发生 器模块(图5B中的502b)末端处的能量强度。在远离该线性发生器模块的方 向上，能量密度降低，且发散形成一个扇形。该扇形扩大时，能量密度均匀地 减少。图6B表示由16个按环形排列的线性激光线发生器502形成的照明区 600。图6C表示穿过该照明区中心的强度分布。该照明区中约有28%的强度变 化。照明区中心处的能量密度小于其周边的能量密度。
再参见图5A。在一个实施方式中，第二光源504是激光线发生器，它产 生具有高斯分布的光束。该激光线发生器包括激光二极管504a和线发生器(line
generator)模块504b。激光线发生器504与激光线发生器502相似，所不同的是 线发生器模块504b产生高斯分布的线光束，而不是具有线性分布的光束。图 7A显示了通过一个计算由沿x方向投射光线的激光线发生器(图5B中的504) 产生的照明强度的模式所产生的高斯光分布。光线的强度随它沿正x方向移动 而降低，因为光线在沿y方向扩大的扇形中发散。在该扇形的中心处光强度最 高，并向该扇形的边缘处按高斯方式逐渐减弱。图7B表示由16个按环形排列 的高斯激光线发生器504产生的照明区700。图7C表示穿过该照明区(图7B 中700)中心的强度分布。在该照明区域(图7B中700)中约有60%的强度变 化。照明区中心处的能量密度远大于其周边的能量密度。
由上可知，仅由线性激光线发生器构成的照明装置，会产生一片周边能量
密度高于中心能量密度的光线。同样，仅由高斯激光线发生器构成的照明装置， 会产生一片中心能量密度高于周边能量密度的光线。按照本发明的一个实施方 式，可将由线性激光线发生器产生的线性光分布与由高斯激光线发生器产生的 高斯光分布结合，产生一片均匀的光线。例如，图8A显示了通过将由线性激
光线发生器502产生的线光束与由高斯激光线发生器504产生的线光束重叠形 成的照明区800。如上所述，线性和高斯激光线发生器502,504按环形和交替 图形排列。图8B表示穿过照明区(图8A中的800)中心的强度分布。就由16 个线性激光线发生器和16个高斯激光线发生器构成的照明装置而言，照明区 中约有2%的最大强度变化。 一般来说，通过适当选择激光线发生器的数目和 激光线发生器的参数，可以获得照明区中所需的强度变化。
虽然参照有限数目的实施方式描述了本发明，但受益于上述公开内容的本 领域中普通技术人员能意识到，可以设计出不偏离所述本发明范围的其它实施 方式。因此，本发明的范围应仅受所附权利要求书的限制。
权利要求
1.填塞蜂窝结构体的制备方法，它包括如下步骤把填塞蜂窝结构体放置在固定器中，对填塞蜂窝结构体中缺陷孔进行成像，产生填塞蜂窝结构体中缺陷孔的位置坐标，移动到该位置坐标，和标记或修复所述的缺陷孔而无需从固定器中重新移动填塞蜂窝结构体。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的成像步骤还包括如下步骤把含有颗粒的气体物质导向该蜂窝结构体的第一端面，和 在该蜂窝结构体的第二端面拍摄逸出缺陷孔的含有颗粒的气体物质的反 射光图象。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的移动步骤包括把标记 工具移动到缺陷孔的位置坐标。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的标记工具包括喷墨头。
5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的修复步骤包括把计量 头移动到缺陷孔的位置坐标处，并把填塞材料送入到缺陷孔中。
6. —种填塞蜂窝结构体中缺陷的检测方法，它包括如下步骤 形成一片横跨蜂窝结构体的第一端面的具有第一色的光线，在相应于蜂窝结构体中含有缺陷的孔的位置处产生该片光线的第一反射信号，用第二色的入射光束照射第一端面， 产生该入射光束的第二反射信号，和 拍摄第一和第二反射信号的图象。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，产生第一反射信号包括通 过该蜂窝结构体的第二端面将气体物质通入蜂窝结构体中，其中该气体物质的 颗粒通过有缺陷的孔在第一端面逸出，并与该片光线相交，产生第一反射信号。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的图像由第一色和第二色构成。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一色表示所述缺陷的尺寸 和位置。
10. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，第二色表示所述孔在第一端 面处的孔结构。
11. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的第一色和第二色选自 红、绿和蓝。
12. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，拍摄第一和第二反射信号的图象包括用电荷耦合器件阵列感应第一和第二反射信号。
13. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括处理所述的图象，以鉴别蜂窝结构体中含有缺陷的孔。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括标记或修复含有缺 陷的孔。
15. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，形成一片光线包括产生具 有第一分布的多个光束和具有第二分布的多个光束，并将这些光束重叠，形成 这片光线。
16. 填塞蜂窝结构体中缺陷的检测系统，包括 支撑所述蜂窝结构体的固定器，用于形成一片横跨所述蜂窝结构体的第一端面的具有第一色的光线的第 一照明装置，用具有第二色的入射光束照射该第一端面的第二照明装置， 把含有颗粒的气体物质导向该蜂窝结构体的第二端面的气源，和 拍摄由这片光线和入射光束产生的反射信号图象的成像装置。
17. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述的成像装置包括用于 检测反射信号的电荷耦合器件陈列。
18. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，它还包括从所述成像装置 接受图象并处理该图象以鉴别蜂窝结构体中含有缺陷的孔的处理器。
19. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述的第一照明装置包括 具有第一光束分布的多个第一光源和具有第二光束分布的多个第二光源，第一 光束分布不同于第二光束分布。
20. 如权利要求19所述的系统，其特征在于，第一光源和第二光源以交 替方式排列。
21. —个照明装置，它包括产生具有第一分布的光束的多个第一光源， 产生具有第二分布的光束的多个第二光源，其中，第一光源和第二光源的排列使得具有第一分布的光束与具有第二分 布的光束重叠，产生一片均匀的光线。
22. 如权利要求21所述的照明装置，其特征在于，这片光线上的强度变 化小于10%。
23. 如权利要求21所述的照明装置，其特征在于，第一光源和第二光源 以交替方式排列。
全文摘要
一种用于检测填塞蜂窝结构体中缺陷孔的方法和系统，包括形成一片横跨蜂窝结构体第一端面的具有第一色的光；在相应于蜂窝结构体中含有缺陷的孔的位置处产生该片光的第一反射信号；用第二色的入射光束照射第一端面，产生该入射光束的第二反射信号；和拍摄第一和第二反射信号的图象。检测后，不用移动该填塞蜂窝结构体的位置就可标记或修复有缺陷的孔。也描述了标记或修复缺陷孔的设备和方法。
文档编号B01D46/00GK101184545SQ200580043941
公开日2008年5月21日 申请日期2005年12月16日 优先权日2004年12月21日
发明者L·R·佐勒三世 申请人:康宁股份有限公司