DE102022114777A1

DE102022114777A1 - Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung und Druckbehälter-Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102022114777A1
Application number: DE102022114777.0A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Satoya; Takeshi Ishikawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-06-14
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2022-12-15
Also published as: JP2022190226A; CN115479210B; CN115479210A; US20220397471A1

Abstract

Vorgesehen ist eine Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung, die in der Lage ist, eine Korrelation zwischen Herstellungsbedingungen und Dehnungen zu ermitteln. Die Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung weist eine Analyseeinheit auf. Auf der Grundlage einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen einer Vielzahl von Druckbehältern und einer Vielzahl von Dehnungen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf die Vielzahl von Druckbehältern aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen hergestellt sind, berechnet die Analyseeinheit eine Korrelation zwischen der Vielzahl von Herstellungsbedingungen und der Vielzahl von Dehnungen.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung und ein Druckbehälter-Herstellungsverfahren.
Stand der Technik
Herkömmlich ist eine Offenbarung eines Prüfverfahrens für einen Druckbehälter bekannt. Die JP 2020 - 153 503 A offenbart das folgende Prüfverfahren für einen Druckbehälter zum Zweck des Vorsehens eines Verfahrens zum Erzeugen eines Druckbehälters, bei welchem der Zustand des erzeugten Druckbehälters leicht auf eine zerstörungsfreie Weise bestimmt werden kann (zum Beispiel Zusammenfassung, Anspruch 1, Absatz 0007). Der Druckbehälter, der durch dieses herkömmliche Prüfverfahren zu prüfen ist, weist einen rohrförmigen geraden Trommelteil und Kuppelteile auf, die an beiden Enden des geraden Trommelteils vorgesehen sind, die eine Form haben, die sich beim Zunehmen des Abstands von dem geraden Trommelteil verengt. Der gerade Trommelteil und die Kuppelteile sind aus einem Gefäßhauptkörper und einer faserverstärkten Harzverbundmateriallage ausgebildet, die auf der Außenseite des Gefäßhauptkörpers vorgesehen ist.
Dieses herkömmliche Prüfverfahren für einen Druckbehälter verwendet eine Gruppe von Druckbehältern, die p Druckbehälter (p ist eine Ganzzahl von mindestens drei) aufweist, die auf der Grundlage der gleichen Auslegung hinsichtlich eines Arbeitsdrucks erzeugt werden. Für einen jeden Druckbehälter in der Gruppe von Druckbehältern misst das Verfahren Dehnungen in einer Umfangsrichtung an q Positionen (q ist eine Ganzzahl von mindestens drei), die mindestens drei unterschiedliche Positionen des geraden Trommelteils in der Axialrichtung aufweisen, in einem Zustand, in dem ein Druck von mindestens dem oben erwähnten Arbeitsdruck aufgebracht ist, und erhält eine Standardabweichung der gemessenen Dehnungen. Das Verfahren bestimmt ferner den Zustand eines jeden Druckbehälters, indem die erhaltene Standardabweichung verwendet wird.
Zusammenfassung
Als die Beispiele eines Dehnungsmessverfahrens offenbart die JP 2020 - 153 503 A ein Dehnungsmessstreifenverfahren, ein Verfahren einer optischen Faser, ein Bildkorrelationsverfahren und Ähnliches (Absatz 0043). Das Dehnungsmessstreifenverfahren und das Verfahren einer optischen Faser messen eine Dehnung eines Druckbehälters mit einem Messfühler wie etwa einem Dehnungsmessstreifen oder einer optischen Faser, die an dem Druckbehälter befestigt oder darin eingebettet sind.
Somit können das Dehnungsmessstreifenverfahren und das Verfahren einer optischen Faser im engeren Sinne keine tatsächliche Dehnung eines Druckbehälters messen, der keinen Messfühler aufweist. Im Gegensatz dazu kann das Bildkorrelationsverfahren eine tatsächliche Dehnung eines Druckbehälters messen, der keinen Messfühler aufweist. Das Bildkorrelationsverfahren kann jedoch keine Korrelation zwischen Herstellungsbedingungen und Dehnungen von Druckbehältern ermitteln.
Die vorliegende Offenbarung sieht eine Dehnungsanalysevorrichtung, die in der Lage ist, eine Korrelation zwischen Herstellungsbedingungen und Dehnungen von Druckbehältern zu ermitteln, und ein Druckbehälter-Herstellungsverfahren vor, das die Korrelation verwendet.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung, die eine Analyseeinheit aufweist, die konfiguriert ist, eine Korrelation zwischen einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen einer Vielzahl von Druckbehältern und einer Vielzahl von Dehnungen zu berechnen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf die Vielzahl von Druckbehältern aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen hergestellt sind.
Die Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann eine Eingabeeinheit, die konfiguriert ist, eine Herstellungsbedingung eines zu analysierenden Druckbehälters zu empfangen, und eine Berechnungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, auf der Grundlage der Herstellungsbedingung, die in der Eingabeeinheit empfangen wird, und der Korrelation, die durch die Analyseeinheit berechnet wird, einen Prognosewert einer Dehnung zu berechnen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt wird, in dem der vorbestimmte Innendruck auf den zu analysierenden Druckbehälter aufgebracht ist, der unter der Herstellungsbedingung hergestellt ist, die in der Eingabeeinheit empfangen wird.
In manchen Ausführungsformen der Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung gemäß dem obigen Aspekt berechnet die Analyseeinheit eine Korrelation zwischen einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen für einen jeden einer Vielzahl von Analysebereichen, die auf einem jeden der Vielzahl von Druckbehältern definiert ist, und einer Vielzahl von Dehnungen in den entsprechenden Analysebereichen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf einen jeden der Vielzahl von Druckbehältern aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen hergestellt sind, empfängt die Eingabeeinheit eine Herstellungsbedingung für einen jeden der Vielzahl von Analysebereichen des zu analysierenden Druckbehälters, und berechnet die Berechnungseinheit auf der Grundlage der Herstellungsbedingung, die in der Eingabeeinheit empfangen wird, und der Korrelation, die durch die Analyseeinheit berechnet wird, einen Prognosewert einer Dehnung in einem jeden der Vielzahl von Analysebereichen des zu analysierenden Druckbehälters.
In manchen Ausführungsformen der Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung gemäß dem obigen Aspekt weist die Analyseeinheit eine Maschinelles-Lernen-Einheit auf, die konfiguriert ist, die Korrelation durch maschinelles Lernen zu berechnen.
Bei der Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann die Vielzahl von Herstellungsbedingungen mindestens eines von Konturinformationen über eine Auskleidung des Druckbehälters, einer Dicke der Auskleidung, einer Wicklungsbedingung eines mit einem thermoplastischen Harz imprägnierten Faserbündels, das beim Ausbilden einer faserverstärkten Harzlage des Druckbehälters um die Auskleidung zu wickeln ist, oder einem Hohlraumgehalt der faserverstärkten Harzlage nach dem Ausgebildetwerden aufweisen.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Druckbehälter-Herstellungsverfahren, das Folgendes aufweist: Berechnen einer Korrelation zwischen einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen einer Vielzahl von Druckbehältern und einer Vielzahl von Dehnungen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf die Vielzahl von Druckbehältern aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen hergestellt sind; Berechnen einer Herstellungsbedingung, die erfüllt, dass eine Dehnung eines neu herzustellenden Druckbehälters weniger oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, auf der Grundlage der Korrelation; und Herstellen eines neuen Druckbehälters, indem die berechnete Herstellungsbedingung verwendet wird.
Gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Dehnungsanalysevorrichtung, die in der Lage ist, eine Korrelation zwischen Herstellungsbedingungen und Dehnungen von Druckbehältern zu ermitteln, und ein Druckbehälter-Herstellungsverfahren vorzusehen, das die Korrelation verwendet.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist ein Schaubild, das Herstellungsbedingungen eines Druckbehälters darstellt, die in die Dehnungsanalysevorrichtung von 1 eingegeben werden;
3 ist ein Schaubild, das eine Dehnung eines Druckbehälters darstellt, die in die Dehnungsanalysevorrichtung von 1 eingegeben wird;
4 ist ein Graph, der eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Innendruck und einer Dehnung eines Druckbehälters zeigt; und
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Druckbehälter-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Ausführliche Beschreibung
Nachfolgend werden eine Ausführungsform einer Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung und eines Druckbehälter-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. 2 ist ein Schaubild, das Herstellungsbedingungen MC eines Druckbehälters zeigt, die in eine Dehnungsanalysevorrichtung 1 von 1 eingegeben werden. Die Dehnungsanalysevorrichtung 1 zum Analysieren von Dehnungen von Druckbehältern der vorliegenden Ausführungsform weist eine Analyseeinheit 11 auf, die konfiguriert ist, eine Korrelation CR zwischen einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC und einer Vielzahl von Dehnungen St einer Vielzahl von Druckbehältern zu berechnen. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel weist die Analyseeinheit 11 eine Maschinelles-Lernen-Einheit 11a auf und die Dehnungsanalysevorrichtung 1 weist ferner eine Eingabeeinheit 12 und eine Berechnungseinheit 13 auf.
Die Dehnungsanalysevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise ein Computersystem, das einen Mikrocontroller aufweist, der mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Speicher, einem Zeitgeber und Eingabe-/Ausgabeeinheiten versehen ist. Eine jede Einheit der Dehnungsanalysevorrichtung 1 von 1 zeigt einen funktionalen Block der Dehnungsanalysevorrichtung 1, der beispielsweise durch eine Ausführung von Programmen, die in dem Speicher gespeichert sind, durch die CPU implementiert ist.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Dehnungsanalysevorrichtung 1 beispielsweise an einen 3D-Scanner 2, eine Filamentwicklungsvorrichtung (FW-Vorrichtung 3), eine Bildgebungsvorrichtung 4, eine Computertomographenvorrichtung (CT-Vorrichtung 5) und ein digitales Bildkorrelationssystem (DIC-System 6) gekoppelt. Die Dehnungsanalysevorrichtung 1 ist zudem beispielsweise an eine Eingabevorrichtung 7, eine Ausgabevorrichtung 8 und eine Herstellungsvorrichtung 9 gekoppelt. Es ist anzumerken, dass die Dehnungsanalysevorrichtung 1 diese Vorrichtungen als eine Datenerlangungseinheit zum Erlangen von Herstellungsbedingungen MC und Dehnungen St einer Vielzahl von Druckbehältern T aufweisen kann.
Der durch die Dehnungsanalysevorrichtung 1 zu analysierende Druckbehälter T ist beispielsweise ein Hochdrucktank, der mit einem Hochdruck-Wasserstoffgas zu füllen ist. Der Druckbehälter T weist beispielsweise eine Auskleidung T1 zum Speichern eines Gases und eine faserverstärkte Harzlage T2 auf, die die Außenfläche der Auskleidung T1 bedeckt. Die faserverstärkte Harzlage T2 ist ausgebildet, indem beispielsweise ein Faserbündel T21, das mit einem thermoplastischen Harz imprägniert ist, durch die FW-Vorrichtung 3 um die Außenfläche der Auskleidung T1 gewickelt wird. Obgleich in 2 nicht gezeigt, ist anzumerken, dass der Druckbehälter T eine Öffnung, die als ein Einlass und Auslass eines Gases dient, und ein Ventil zum Öffnen und Schließen der Öffnung aufweist.
Der 3D-Scanner 2 ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, dreidimensionale Formdaten über eine Kontur der Auskleidung T1 zu erlangen, indem beispielsweise die Auskleidung T1 des Druckbehälters T mit einem Laser bestrahlt wird und der an der Auskleidung T1 reflektierte Laser durch einen Sensor erfasst wird. Diese dreidimensionalen Formdaten über die Kontur der Auskleidung T1 werden in die Dehnungsanalysevorrichtung 1 als Forminformationen über die Auskleidung 1 eingegeben, die beispielsweise eine der Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T sind. Es ist anzumerken, dass die Forminformationen über die Auskleidung T1 ein Auskleidungsprofil MC1 aufweisen.
Wie in 2 gezeigt ist, kann ein Punkt auf der Außenfläche der Auskleidung T1 beispielsweise als ein Punkt in den XY-Koordinaten ausgedrückt werden, wo die Mittelachse der zylindrischen Auskleidung T1 eine X-Achse ist und der Mittelpunktswinkel θ um die Mittelachse als die Mitte eine Y-Achse ist. Das Auskleidungsprofil MC1 kann beispielsweise als ein Abstand von der Mittelachse zu der Außenfläche der Auskleidung T1 an einem jeden Punkt in den XY-Koordinaten oder einem Radius der Außenfläche der Auskleidung T1 repräsentiert sein.
Bei dem in 2 gezeigten Beispiel gibt das Auskleidungsprofil MC1 an, dass der Abstand (Radius) von der Mittelachse zu der Außenfläche der Auskleidung T1 an und um eine Schweißnaht WB der Auskleidung T1 kleiner ist als jener des anderen Abschnitts der Auskleidung T1. Eine solche partielle Abnahme bezüglich des Radius der Außenfläche der Auskleidung T1 kann beispielsweise auftreten, wenn die Schweißnaht WB auf der Außenfläche der Auskleidung T1 durch Schleifen oder Ähnliches geglättet wird.
Die FW-Vorrichtung 3 ist eine Vorrichtung, die beispielsweise konfiguriert ist, das Faserbündel T21, das mit Harz imprägniert ist, der Außenfläche der Auskleidung T1 bei einer vorbestimmten Zuführungsrate zuzuführen. Darüber hinaus wickelt die FW-Vorrichtung 3 das Faserbündel T21 in einem Zustand, in dem eine vorbestimmte Spannung auf das Faserbündel T21 aufgebracht ist, an einer vorbestimmten Position auf die Außenfläche der Auskleidung T1. Die FW-Vorrichtung 3 weist beispielsweise einen Ratensensor zum Erfassen einer Zuführungsrate des Faserbündels T21 und einen Spannungssensor zum Erfassen einer Spannung, die auf das Faserbündel T21 aufgebracht wird, auf.
Wie in 2 gezeigt ist, wickelt die FW-Vorrichtung 3 das Faserbündel T21 beispielsweise von dem Startpunkt SP zu dem Endpunkt EP auf die Außenfläche der Auskleidung T1 und erfasst und speichert zudem eine Spannung MC2 und eine Zuführungsrate MC3 während des Wickelns des Faserbündels T21. Wie in 1 gezeigt ist, gibt die FW-Vorrichtung 3 beispielsweise während des Wickelns des Faserbündels T21 sowohl die Spannung MC2 als auch die Zuführungsrate MC3 in die Dehnungsanalysevorrichtung 1 ein. Diese Spannung MC2 und Zuführungsrate MC3 sind in den Wicklungsbedingungen des Faserbündels T21 enthalten, die die Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T sind.
Die Bildgebungsvorrichtung 4 ist beispielsweise eine monokulare Kamera oder eine Stereokamera und ist konfiguriert, Positionsinformationen MC4, die die XY-Koordinaten des Faserbündels T21 repräsentieren, das durch die FW-Vorrichtung 3 auf der Außenfläche der Auskleidung T1 vorgesehen ist, zu erfassen und die erfassten Positionsinformationen MC4 als eine der Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T in die Dehnungsanalysevorrichtung 1 einzugeben. Es ist anzumerken, dass die Bildgebungsvorrichtung 4 in der FW-Vorrichtung 3 enthalten sein kann. In diesem Fall gibt die FW-Vorrichtung 3 die Spannung MC2 und die Zuführungsrate MC3 für einen jeden Teil von Positionsinformationen MC4, die durch die Bildgebungsvorrichtung 4 erfasst werden, zu der Dehnungsanalysevorrichtung 1 aus.
Die CT-Vorrichtung 5 ist eine Vorrichtung, die beispielsweise konfiguriert ist, ein Bild des Querschnitts des Druckbehälters T zu erlangen, der senkrecht zu der Mittelachse des Druckbehälters T ist, der die faserverstärkte Harzlage T2 darauf ausgebildet hat, nachdem das Wickeln des Faserbündels T21 um die Auskleidung T1 beendet ist. Darüber hinaus erfasst die CT-Vorrichtung 5 beispielsweise eine Dicke MC5 der Auskleidung T1 und einen Hohlraumgehalt MC6 auf der Grundlage des Bilds des Querschnitts des Druckbehälters T. Hierbei ist der Hohlraumgehalt MC6 beispielsweise eine Rate von Hohlräumen einer jeden faserverstärkten Harzlage T2. Die CT-Vorrichtung 5 kann beispielsweise einen Hohlraum von 0,1 mm oder mehr erfassen.
Die CT-Vorrichtung 5 gibt die erfasste Dicke MC5 der Auskleidung T1 und den Hohlraumgehalt MC6 einzeln als eine der Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T in die Dehnungsanalysevorrichtung 1 ein. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel gibt die Dicke MC5 der Auskleidung T1, die durch die CT-Vorrichtung 5 in die Dehnungsanalysevorrichtung 1 eingegeben wird, an, dass die Dicke des Abschnitts, der die Schweißnaht WB der Auskleidung T1 aufweist, größer ist als jene des anderen Abschnitts. Es ist anzumerken, dass die Dicke MC5 der Auskleidung T1 und der Hohlraumgehalt MC6 durch die Dehnungsanalysevorrichtung 1 oder eine andere Vorrichtung erfasst werden kann, indem beispielsweise das Bild des Querschnitts des Druckbehälters T verwendet wird, das durch die CT-Vorrichtung 5 erlangt wird.
3 ist ein Schaubild, das eine Dehnung St des Druckbehälters T darstellt, die in die Dehnungsanalysevorrichtung 1 von 1 eingegeben wird. Das DIC-System 6 erlangt eine Dehnung St des Druckbehälters T durch das Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf den Druckbehälter T aufgebracht ist, der unter den obenstehenden Herstellungsbedingungen MC hergestellt ist. Insbesondere umhüllt das DIC-System 6 die Außenfläche des Druckbehälters T zuerst in einem Zustand, in dem kein Innendruck auf den Druckbehälter T aufgebracht ist, das heißt, in einem Zustand, in dem die Öffnung des Druckbehälters T offen ist und das Innere und Äußere des Druckbehälters T miteinander verbunden sind, mit Zufallsmustern, die Specklemuster genannt werden.
Dann startet das DIC-System 6 in einem Zustand, in dem kein Innendruck auf den Druckbehälter T aufgebracht ist, das Aufnehmen eines Bilds des Druckbehälters T, der mit Specklemustern umhüllt ist, leitet ein Gas wie etwa Luft von der Öffnung des Druckbehälters T in den Druckbehälter T ein und erhöht den Innendruck des Druckbehälters T. Zu dieser Zeit wird der Innendruck des Druckbehälters T zu beispielsweise einem Druck erhöht, der niedriger ist als ein zulässiger Maximaldruck des Druckbehälters T, insbesondere ein Druck von beispielsweise ungefähr 50% des Drucks, der ein Bersten des Druckbehälters T bewirken kann.
Das DIC-System 6 erlangt eine Dehnung St des Druckbehälters T durch das Bildkorrelationsverfahren mit dem Bild bevor der Innendruck auf den Druckbehälter T aufgebracht wird und dem Bild während der Innendruck auf den Druckbehälter T aufgebracht ist. Die Dehnung St des Druckbehälters T, die durch das DIC-System 6 erlangt wird, weist hierbei zum Beispiel eine Dehnung in der X-Achsenrichtung und eine Dehnung in der Y-Achsenrichtung auf, die in 3 gezeigt sind. 2 zeigt ein Beispiel der Dehnung St in der X-Achsenrichtung des Druckbehälters T, die durch das DIC-System 6 erlangt wird. Bei diesem Beispiel ist die Dehnung St in der X-Achsenrichtung an und um die Schweißnaht WB der Auskleidung T1 größer als jene des anderen Abschnitts.
Wie in 3 gezeigt ist, erlangt das DIC-System 6 darüber hinaus zum Beispiel eine Dehnung St für einen jeden Analysebereich AC einer Vielzahl von Analysebereichen AC, die auf dem Druckbehälter T definiert sind. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel ist ein Analysebereich AC mit einer größeren Dehnung St in einer dunkleren Farbe ausgedrückt, die nahe zu Schwarz ist, und ein Analysebereich AC mit einer kleineren Dehnung St ist in einer helleren Farbe ausgedrückt, die nahe zu Weiß ist. In der Praxis können die Beträge der Dehnung St jedoch in verschiedenen Farben ausgedrückt werden. Die Vielzahl von Analysebereichen AC, die auf der Fläche des Druckbehälters T definiert sind, kann beispielsweise eine Vielzahl von Rechteckflächen sein, die durch Grenzen definiert sind, die parallel zu der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung sind. Darüber hinaus können die Bereiche in Abhängigkeit von der Position auf dem Druckbehälter T verschiedene Größen haben.
Insbesondere kann ein Analysebereich AC an und um die Schweißnaht WB der Auskleidung T1 beispielsweise eine kleinere Größe als jene des anderen Abschnitts haben. In diesem Fall kann der Analysebereich AC an der Schweißnaht WB in der X-Achsenrichtung beispielsweise eine Größe haben, die kleiner ist als die Breite der Schweißnaht WB. Darüber hinaus kann die Größe eines jeden Analysebereichs AC beispielsweise auf der Grundlage der Breite des Faserbündels T21 bestimmt sein, das um die Auskleidung T1 gewickelt ist.
Insbesondere kann die Größe des Analysebereichs AC so bestimmt sein, dass sich ein Analysebereich AC in der Y-Achsenrichtung auf dem Faserbündel T21 befindet, das bezüglich der Y-Achsenrichtung auf eine geneigte Weise gewickelt ist. Dies kann verhindern, dass ein jeder Analysebereich AC kleiner ist als erforderlich, und kann die Dehnungen St in den Analysebereichen AC mitteln, wodurch der Einfluss der Ausrichtung des Faserbündels T21 verringert wird.
4 ist ein Graph, der eine beispielhafte Beziehung zwischen einem Innendruck P und einer Dehnung St des Druckbehälters T zeigt. Hierin ist der Grund beschrieben, warum der Innendruck P des Druckbehälters T beim Erfassen einer Dehnung St des Druckbehälters T zu einem niedrigen Druck P1 von ungefähr 50% eines Innendrucks PX eingestellt ist, der ein Bersten des Druckbehälters T bewirken kann. In dem Graph von 4 gibt die Horizontalachse den Innendruck P des Druckbehälters T an und die Vertikalachse gibt die Dehnung St des Druckbehälters T an.
Wie in 4 gezeigt ist, gibt es eine Korrelation zwischen dem Innendruck P1 beim Erfassen der Dehnung St des Druckbehälters T und dem Innendruck PX, der ein Bersten des Druckbehälters T bewirken kann. Dementsprechend kann eine Korrelation zwischen dem Innendruck P1 beim Erfassen der Dehnung St des Druckbehälters T und dem Innendruck PX beim Bersten des Druckbehälters T erhalten werden, indem die Erfassung der Dehnung St des Druckbehälters T und der Bersttest des Druckbehälters T wiederholt werden, um Daten anzusammeln. Ferner kann auf der Grundlage der erhaltenen Korrelation der Innendruck PX beim Bersten aus dem Innendruck P1 beim Erfassen der Dehnung St erhalten werden.
Die in 1 gezeigte Eingabevorrichtung 7 weist beispielsweise ein Keyboard, einen USB-Steckeranschluss, eine Festplatte und Ähnliches auf. Die Eingabevorrichtung 7 wird beispielsweise zum Eingeben eines Sollwerts der Dehnung St oder Ähnlichem verwendet, wenn ein vorbestimmter Innendruck P1 auf den Druckbehälter T aufgebracht wird. Die Ausgabevorrichtung 8 ist beispielsweise eine Bildanzeigevorrichtung und zeigt ein Berechnungsergebnis der Dehnung St des Druckbehälters T, die Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T und Ähnliches an, die von der Dehnungsanalysevorrichtung 1 empfangen werden. Die Herstellungsvorrichtung 9 ist eine Vorrichtung zum Herstellen des Druckbehälters T, die beispielsweise eine Vorrichtung zum Herstellen der Auskleidung T1, die FW-Vorrichtung 3 und Ähnliches aufweist und von der Dehnungsanalysevorrichtung 1 die Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T empfängt.
Nachfolgend werden ein Betrieb der Dehnungsanalysevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform und ein Herstellungsverfahren M zum Herstellen des Druckbehälters T der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform des Druckbehälter-Herstellungsverfahrens M gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Als Erstes erlangt die Dehnungsanalysevorrichtung 1 eine Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC einer Vielzahl von Druckbehältern T (Schritt M1). Insbesondere erlangt die Dehnungsanalysevorrichtung 1 mit der Analyseeinheit 11 beispielsweise das Auskleidungsprofil MC1, das von dem 3D-Scanner 2 empfangen wird, und die Spannung MC2 und die Zuführungsrate MC3 des Faserbündels T21, die von der FW-Vorrichtung 3 empfangen werden. Darüber hinaus erlangt die Dehnungsanalysevorrichtung 1 mit der Analyseeinheit 11 beispielsweise die Positionsinformationen MC4 des Faserbündels T21, die von der Bildgebungsvorrichtung 4 empfangen werden, und die Dicke MC5 der Auskleidung T1 und dem Hohlraumgehalt MC6, die von der CT-Vorrichtung 5 empfangen werden.
Als Nächstes erlangt die Dehnungsanalysevorrichtung 1 eine Vielzahl von Dehnungen St der Vielzahl von Druckbehältern T (Schritt M2). Insbesondere erlangt die Dehnungsanalysevorrichtung 1 mit der Analyseeinheit 11 die Dehnung St, die von dem DIC-System 6 empfangen wird. Wie oben beschrieben ist, weist die durch die Dehnungsanalysevorrichtung 1 erlangte Dehnung St hierbei eine Vielzahl von Dehnungen St auf, die durch das Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem der vorbestimmte Innendruck P1 auf die Vielzahl von Druckbehältern T aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC hergestellt sind, die in dem vorherigen Schritt M1 erlangt werden.

Als Nächstes berechnet die Dehnungsanalysevorrichtung 1 mit der Analyseeinheit 11 eine Korrelation CR zwischen der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC, die in dem vorherigen Schritt M1 erlangt werden, und der Vielzahl von Dehnungen St, die in dem vorherigen Schritt M2 erlangt werden (Schritt M3). Insbesondere verwendet die Analyseeinheit 11 beispielsweise die Herstellungsbedingungen MC für einen jeden Analysebereich AC der Vielzahl von Analysebereichen AC, die auf einem jeden Druckbehälter T definiert sind, und die Dehnung St in einem jeden Analysebereich AC, die durch das Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt wird, in dem der vorbestimmte Innendruck P1 auf die Druckbehälter T aufgebracht ist, die unter den Herstellungsbedingungen MC hergestellt sind. Die untenstehende Tabelle 1 zeigt beispielhafte Informationen, die für die Berechnung der Korrelation CR durch die Analyseeinheit 11 verwendet werden. [Tabelle 1]

X-Koordinate [mm]	-Y-Koordinate [°]	Dehnung		Auskleidung		Faserbündel		Hohlraumgehalt (N Lagen)	...
X-Koordinate [mm]	-Y-Koordinate [°]	X-Richtung	Y-Richtung	Radius	Dicke	Spannung	Zuführungsrate	Hohlraumgehalt (N Lagen)	...
1	1	***	***	***	***	***	***	***	***
1	2	***	***	***	***	***	***	***	***
1	3	***	***	***	***	***	***	***	***
1	4	***	***	***	***	***	***	***	***
...	...	...	...	...	...	...	...	...	...

Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, weisen die Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T beispielsweise den Radius der Auskleidung T1 (Auskleidungsprofil MC1) und die Dicke MC5 der Auskleidung T1, die der Position in den XY-Koordinaten der Auskleidung T1 entsprechen, die Spannung MC2 und die Zuführungsrate MC3 des Faserbündels T21 und den Hohlraumgehalt MC6 einer jeden faserverstärkten Harzlage auf. Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, speichert die Analyseeinheit 11 der Dehnungsanalysevorrichtung 1 die Dehnungen St beispielsweise an entsprechenden Positionen in den XY-Koordinaten der Vielzahl von Auskleidungen T1 oder der Vielzahl von Druckbehältern T in dem Speicher.
Hierbei berechnet die Analyseeinheit 11 beispielsweise auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC für einen jeden Analysebereich AC der Vielzahl von Analysebereichen AC, die auf einem jeden Druckbehälter T definiert sind, und der Dehnung St in einem jeden Analysebereich AC eine Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und der Dehnung St in einem jeden Analysebereich AC. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Analyseeinheit 11 beispielsweise die Maschinelles-Lernen-Einheit 11a auf. Die Maschinelles-Lernen-Einheit 11a berechnet mittels maschinellem Lernen eine Korrelation CR zwischen der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC und der Vielzahl von Dehnungen St.
Als Nächstes berechnet die Dehnungsanalysevorrichtung 1 auf der Grundlage der Korrelation CR, die in dem vorherigen Schritt M3 durch die Analyseeinheit 11 berechnet wird, Herstellungsbedingungen MC eines zu analysierenden Druckbehälters T, die erfüllen, dass die Dehnung St des zu analysierenden Druckbehälters weniger oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (Schritt M4). Wie in 4 gezeigt ist, kann der vorbestimmte Wert der Dehnung St des Druckbehälters T hierbei beispielsweise zu einem Wert der Dehnung St eingestellt sein, wenn ein Innendruck P1 von weniger oder gleich 50% eines vorbestimmten Berstdrucks PX auf den Druckbehälter T aufgebracht ist, der den vorbestimmten Berstdruck PX hat.
Wie insbesondere in 1 gezeigt ist, gibt die Dehnungsanalysevorrichtung 1 beispielsweise über die Eingabevorrichtung 7 einen Sollwert der Dehnung St des zu analysierenden Druckbehälters T in die Eingabeeinheit 12 ein. Hier ist der zu analysierende Druckbehälter T beispielsweise ein neu herzustellender Druckbehälter T. Auf der Grundlage des Sollwerts der Dehnung St, der in die Eingabeeinheit 12 eingegeben wird, und der Korrelation CR, die durch die Analyseeinheit 11 berechnet wird, berechnet die Berechnungseinheit 13 Herstellungsbedingungen MC, die beispielsweise erfüllen, dass die Dehnung St des zu analysierenden Druckbehälters T weniger oder gleich dem Sollwert ist.
Wie in 3 gezeigt ist, kann der Sollwert der Dehnung St des Druckbehälters T, der in die Eingabeeinheit 12 der Dehnungsanalysevorrichtung 1 einzugeben ist, beispielsweise ein Sollwert der Dehnung St in einem jeden Analysebereich AC des Druckbehälters T sein. In diesem Fall berechnet die Berechnungseinheit 13 auf der Grundlage des Sollwerts der Dehnung St, die in die Eingabeeinheit 12 eingegeben wird, und der Korrelation CR, die durch die Analyseeinheit 11 für einen jeden Analysebereich AC berechnet wird, Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T, die erfüllen, dass die Dehnung St in einem jeden Analysebereich AC geringer oder gleich dem Sollwert ist.
Als Nächstes stellt die Dehnungsanalysevorrichtung 1 einen Druckbehälter T her, indem die berechneten Herstellungsbedingungen MC verwendet werden (Schritt M5). Wie insbesondere in Tabelle 1 gezeigt ist, gibt die Berechnungseinheit 13 der Dehnungsanalysevorrichtung 1 beispielsweise die berechneten Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T zu der Ausgabevorrichtung 8 und der Herstellungsvorrichtung 9 aus. Wie in Tabelle 1 und 2 gezeigt ist, weisen diese Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T beispielsweise den Radius der Auskleidung T1 (Auskleidungsprofil MC1) und die Dicke MC5 der Auskleidung T1, die der Position in den XY-Koordinaten der Auskleidung T1 entsprechen, die Spannung MC2 und die Zuführungsrate MC3 des Faserbündels T21 und den Hohlraumgehalt MC6 einer jeden faserverstärkten Harzlage auf.
Die Herstellungsvorrichtung 9 stellt einen Druckbehälter T auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T her, die von der Dehnungsanalysevorrichtung 1 empfangen werden. Es ist anzumerken, dass die Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T beispielsweise durch einen Benutzer auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T, die an der Ausgabevorrichtung 8 angezeigt werden, in die Herstellungsvorrichtung 9 eingegeben werden können. Das in 5 gezeigte Druckbehälter-Herstellungsverfahren M endet durch den oben beschriebenen Prozess.
Darüber hinaus kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 zudem einen Prognosewert der Dehnung St eines zu analysierenden Druckbehälters T auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T berechnen. Hierbei ist der zu analysierende Druckbehälter T beispielsweise ein Druckbehälter T, der neu hergestellt worden ist. Insbesondere gibt die Dehnungsanalysevorrichtung 1 beispielsweise die Herstellungsbedingungen MC des zu analysierenden Druckbehälters T, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, in die Eingabeeinheit 12 ein, die in 1 gezeigt ist. Auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T, die in die Eingabeeinheit 12 eingegeben werden, und der Korrelation CR, die durch die Analyseeinheit 11 berechnet wird, berechnet die Berechnungseinheit 13 einen Prognosewert der Dehnung St des herzustellenden Druckbehälters T unter den empfangenen Herstellungsbedingungen MC.
Hierbei können die Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T, die über die Eingabevorrichtung 7 in die Eingabeeinheit 12 der Dehnungsanalysevorrichtung 1 einzugeben sind, beispielsweise die Herstellungsbedingungen MC für einen jeden Analysebereich AC des Druckbehälters T sein. In diesem Fall berechnet die Berechnungseinheit 13 auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC in einem jeden Analysebereich AC, die in die Eingabeeinheit 12 eingegeben werden, und der Korrelation CR, die durch die Analyseeinheit 11 berechnet wird, einen Prognosewert der Dehnung in einem jeden Analysebereich AC des Druckbehälters T, der unter den empfangenen Herstellungsbedingungen MC herzustellen ist.
Wie oben beschrieben ist, weist die Dehnungsanalysevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Analyseeinheit 11 auf. Die Analyseeinheit 11 berechnet eine Korrelation CR zwischen der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC der Vielzahl von Druckbehältern T und der Vielzahl von Dehnungen St, die durch das Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem der Innendruck P1 auf die Vielzahl von Druckbehältern T aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC hergestellt sind, wie oben beschrieben ist.
Eine solche Konfiguration ermöglicht, dass die Dehnungsanalysevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St der Druckbehälter T ermittelt. Dementsprechend kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 einen Prognosewert der Dehnung St auf der Grundlage der ermittelten Korrelation CR und den Herstellungsbedingungen MC der Druckbehälter T ohne das Durchführen eines Druckbeaufschlagungstests berechnen. Ferner kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 auf der Grundlage der ermittelten Korrelation CR und einem Sollwert der Dehnung St des Druckbehälters T Herstellungsbedingungen MC berechnen, um den Sollwert der Dehnung St zu erreichen.
Darüber hinaus weist die Dehnungsanalysevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Eingabeeinheit 12 und die Berechnungseinheit 13 auf. Die Eingabeeinheit 12 empfängt die Herstellungsbedingungen MC des zu analysierenden Druckbehälters T. Die Berechnungseinheit 13 berechnet auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC, die in die Eingabeeinheit 12 eingegeben werden, und der Korrelation CR, die durch die Analyseeinheit 11 berechnet wird, einen Prognosewert der Dehnung St, die durch das Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt wird, in dem der vorbestimmte Innendruck P1 auf den zu analysierenden Druckbehälter T aufgebracht ist, der unter den Herstellungsbedingungen MC, die in die Eingabeeinheit 12 eingegeben werden, hergestellt worden ist.
Mit einer solchen Konfiguration kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 durch die Berechnungseinheit 13 einen Prognosewert der Dehnung St des Druckbehälters T berechnen, der unter den Herstellungsbedingungen MC hergestellt wird, indem die Herstellungsbedingungen des zu analysierenden Druckbehälters T in die Eingabeeinheit 12 eingegeben werden. Dies erfordert kein Erhöhen des Innendrucks des Druckbehälters T mehr, um die Dehnung St zu erlangen. Darüber hinaus kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 durch die Berechnungseinheit 13 Herstellungsbedingungen MC des Druckbehälters T berechnen, der die vorbestimmte Dehnung St erreichen kann, indem eine vorbestimmte Dehnung St in die Eingabeeinheit 12 eingegeben wird. Dementsprechend ist es möglich, die Druckbehälter T auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC herzustellen, die durch die Berechnungseinheit 13 berechnet werden, und die Druckbehälter T herzustellen, die den Sollwert der vorbestimmten Dehnung St unter dem vorbestimmten Innendruck P1 erreichen können.
Darüber hinaus berechnet die Analyseeinheit 11 bei der Dehnungsanalysevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Korrelation CR zwischen der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC für einen jeden Analysebereich AC der Vielzahl von Analysebereichen AC, die auf einem jeden Druckbehälter T der Vielzahl von Druckbehältern T definiert sind, und der Vielzahl von Dehnungen in den jeweiligen Analysebereichen AC, die durch das Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem der vorbestimmte Innendruck P1 auf einen jeden Druckbehälter T aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC hergestellt sind. Darüber hinaus empfängt die Eingabeeinheit 12 die Herstellungsbedingungen MC für einen jeden Analysebereich AC des zu analysierenden Druckbehälters T. Dann berechnet die Berechnungseinheit 13 auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC, die in die Eingabeeinheit 12 eingegeben werden, und der Korrelation CR, die durch die Analyseeinheit 11 berechnet wird, einen Prognosewert der Dehnung St in einem jeden Analysebereich AC des zu analysierenden Druckbehälters T.
Mit einer solchen Konfiguration ermöglicht ein Ändern der Größe des Analysebereichs AC gemäß dem Ereignis, für welches eine Analyse des Druckbehälters T erforderlich ist, dass die Dehnungsanalysevorrichtung 1 die Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St des Druckbehälters T präziser ermittelt. Insbesondere kann beispielsweise die Größe des Analysebereichs AC in der X-Achsenrichtung bei einer Fläche, die für die Schweißnaht WB in der Auskleidung T1 ausgeschnitten ist, kleiner als die Breite der Schweißnaht WB eingestellt sein und die Größe des Analysebereichs AC in der X-Achsenrichtung bei einer anderen Fläche kann größer als der Analysebereich AC bei der ausgeschnittenen Fläche eingestellt sein. Dementsprechend ist es möglich, den Einfluss auf die Dehnungen St in dem ausgeschnittenen Bereich und der Schweißnaht WB präzise zu ermitteln und zu verhindern, dass ein benachbarter Analysebereich AC bei einer anderen Fläche den gleichen Wert als Duplikat aufweist, wodurch ermöglicht wird, dass die Dehnungsanalysevorrichtung 1 die Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St präziser ermittelt.
Es ist anzumerken, dass die Größe des Analysebereichs AC beispielsweise größer sein kann als die Größe eines Hohlraums, der in der faserverstärkten Harzlage des Druckbehälters T auftreten kann. Bezüglich der Größe des Hohlraums beträgt der Durchmesser beispielsweise ungefähr 0,1 mm. Darüber hinaus kann die Größe des Analysebereichs AC kleiner sein als die Breite des Faserbündels, das um die Auskleidung T1 des Druckbehälters T zu wickeln ist. Wenn die Breite des Faserbündels beispielsweise 9 mm beträgt, kann die Größe des Analysebereichs AC in der X-Achsenrichtung zu ungefähr 4 mm eingestellt sein, was kleiner ist als die Hälfte der Breite des Faserbündels.
Darüber hinaus weist die Analyseeinheit 11 bei der Dehnungsanalysevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Maschinelles-Lernen-Einheit 11a auf, die konfiguriert ist, eine Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St durch maschinelles Lernen zu berechnen.
Mit einer solchen Konfiguration kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 die Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St im Vergleich zu dem Fall, in dem die Dehnungsanalysevorrichtung 1 kein maschinelles Lernen ausführt, präziser ermitteln. Darüber hinaus kann ein Erlangen von Dehnungen St in der Vielzahl von Analysebereichen AC, die auf dem Druckbehälter T definiert sind, wie oben beschrieben ist, die Anzahl von Teilen von Lerndaten beim maschinellen Lernen erhöhen, die von einem einzelnen Druckbehälter T erlangt werden können, und kann die Analysegenauigkeit der Korrelation CR erhöhen.
Darüber hinaus weist die Herstellungsbedingung MC des Druckbehälters T bei der Dehnungsanalysevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform mindestens eines von den Konturinformationen über die Auskleidung T1 des Druckbehälters T, der Dicke MC5 der Auskleidung T1, der Wicklungsbedingung des Faserbündels oder dem Hohlraumgehalt MC6 der ausgebildeten faserverstärkten Harzlage auf, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Es ist anzumerken, dass die Konturinformationen über die Auskleidung T1 beispielsweise das vorstehend erwähnte Auskleidungsprofil MC1 aufweisen. Darüber hinaus ist das Faserbündel beispielsweise ein mit einem thermoplastischen Harz imprägniertes Faserbündel, das beim Ausbilden der faserverstärkten Harzlage des Druckbehälters T um die Auskleidung T1 gewickelt wird, und die Wicklungsbedingung weist die Spannung MC1 und die Zuführungsrate MC3 des Faserbündels auf.
Mit einer solchen Konfiguration kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 die Korrelation CR zwischen den oben beschriebenen Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St ermitteln. Daher kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 die Dehnung St aus den oben beschriebenen Herstellungsbedingungen MC berechnen oder die oben beschriebenen Herstellungsbedingungen MC aus einem Sollwert der vorbestimmten Dehnung St berechnen.
Wie oben beschrieben ist, berechnet das Druckbehälter-Herstellungsverfahren M der vorliegenden Ausführungsform darüber hinaus eine Korrelation CR zwischen der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC und der Vielzahl von Dehnungen St auf der Grundlage der Herstellungsbedingungen MC der Vielzahl von Druckbehältern T und der Vielzahl von Dehnungen St, die durch das Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem der vorbestimmte Innendruck P1 auf die Vielzahl von Druckbehältern T aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen MC hergestellt sind (Schritt M1 bis Schritt M3). Bei diesem Druckbehälter-Herstellungsverfahren M berechnet das Verfahren ferner auf der Grundlage der berechneten Korrelation CR Herstellungsbedingungen MC, die erfüllen, dass die Dehnung St des neu herzustellenden Druckbehälters T kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (Schritt M4) und stellt dann einen neuen Druckbehälter T her, indem die berechneten Herstellungsbedingungen MC verwendet werden (Schritt M5).
Mit einer solchen Konfiguration ist es gemäß dem Druckbehälter-Herstellungsverfahren M der vorliegenden Ausführungsform möglich, den Druckbehälter T unter den Herstellungsbedingungen MC herzustellen, der den Sollwert der Dehnung St des Druckbehälters T erreicht, womit die Produktivität der Druckbehälter T signifikant erhöht wird.
Wie oben beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Dehnungsanalysevorrichtung 1 für den Druckbehälter T vorzusehen, die in der Lage ist, die Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St zu ermitteln, und das Druckbehälter-Herstellungsverfahren M verwendet die Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St.
Dies ist eine ausführliche Beschreibung der Ausführungsform der Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung und des Druckbehälter-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen. Die spezifische Konfiguration der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die obenstehende Ausführungsform beschränkt und die Gestaltung kann verschiedenartig modifiziert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung deckt zudem solche modifizierten Ausführungsformen ab.
Beispielsweise ist in der voranstehenden Ausführungsform das Beispiel beschrieben worden, bei welchem der Innendruck P1 auf fertiggestellte Druckbehälter T aufgebracht wird, um durch das Bildkorrelationsverfahren die Dehnungen St der Druckbehälter T zu erlangen. Die Dehnungen St können jedoch erlangt werden, indem der Innendruck P1 auf die Druckbehälter T aufgebracht wird, bevor sie fertiggestellt sind.
Insbesondere kann beispielsweise angenommen werden, dass die Lagenanzahl von faserverstärkten Harzlagen eines jeden fertiggestellten Druckbehälters T 25 beträgt. In diesem Fall ist das Faserbündel beispielsweise in einer Schraubenwicklung um die Auskleidung T1 gewickelt, um eine erste faserverstärkte Harzlage auszubilden, das Faserbündel ist dann darauf in einer Umfangswicklung gewickelt, um eine zweite bis fünfte faserverstärkte Harzlage auszubilden, und das Faserbündel ist dann darauf in einer Schraubenwicklung gewickelt, um eine sechste faserverstärkte Harzlage auszubilden.
Wie oben beschrieben ist, kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 eine Korrelation CR zwischen den Herstellungsbedingungen MC und den Dehnungen St der Druckbehälter T berechnen, indem der Innendruck P1 auf nicht fertiggestellte Druckbehälter T aufgebracht wird, die jeweils partiell faserverstärkte Harzlagen haben. Mit einer solchen Konfiguration kann die Dehnungsanalysevorrichtung 1 leicht eine Korrelation CR zwischen den Dehnungen St und den Herstellungsbedingungen MC erlangen. Dies ist, weil bezüglich der Struktur des Druckbehälters T aufgrund des Innendrucks P1 eine größere Belastung auf die faserverstärkten Harzlagen wirkt, die näher an der Auskleidung T1 sind.
Bezugszeichenliste

1: Dehnungsanalysevorrichtung
11: Analyseeinheit
11a: Maschinelles-Lernen-Einheit
12: Eingabeeinheit
13: Berechnungseinheit
AC: Analysebereich
CR: Korrelation
M: Druckbehälter-Herstellungsverfahren
MC: Herstellungsbedingung
MC1: Auskleidungsprofil (Auskleidungskonturinformationen)
MC2: Wicklungsbedingung des Faserbündels (Spannung)
MC3: Wicklungsbedingung des Faserbündels (Zuführungsrate)
MC5: Dicke der Auskleidung
MC6: Hohlraumgehalt
P1: Innendruck
St: Dehnung
T: Druckbehälter

Vorgesehen ist eine Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung, die in der Lage ist, eine Korrelation zwischen Herstellungsbedingungen und Dehnungen zu ermitteln. Die Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung weist eine Analyseeinheit auf. Auf der Grundlage einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen einer Vielzahl von Druckbehältern und einer Vielzahl von Dehnungen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf die Vielzahl von Druckbehältern aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen hergestellt sind, berechnet die Analyseeinheit eine Korrelation zwischen der Vielzahl von Herstellungsbedingungen und der Vielzahl von Dehnungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020153503 A [0002, 0004]

Claims

Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung, mit: einer Analyseeinheit, die konfiguriert ist, eine Korrelation zwischen einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen einer Vielzahl von Druckbehältern und einer Vielzahl von Dehnungen zu berechnen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf die Vielzahl von Druckbehältern aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen hergestellt sind.
Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung nach Anspruch 1, mit: einer Eingabeeinheit, die konfiguriert ist, eine Herstellungsbedingung eines zu analysierenden Druckbehälters zu empfangen; und einer Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, auf der Grundlage der Herstellungsbedingung, die in der Eingabeeinheit empfangen wird, und der Korrelation, die durch die Analyseeinheit berechnet wird, einen Prognosewert einer Dehnung zu berechnen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt wird, in dem der vorbestimmte Innendruck auf den zu analysierenden Druckbehälter aufgebracht ist, der unter der Herstellungsbedingung hergestellt ist, die in der Eingabeeinheit empfangen wird.
Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Analyseeinheit eine Korrelation zwischen einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen für einen jeden einer Vielzahl von Analysebereichen, die auf einem jeden der Vielzahl von Druckbehältern definiert ist, und einer Vielzahl von Dehnungen in den entsprechenden Analysebereichen berechnet, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf einen jeden der Vielzahl von Druckbehältern aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen hergestellt sind; die Eingabeeinheit eine Herstellungsbedingung für einen jeden der Vielzahl von Analysebereichen des zu analysierenden Druckbehälters empfängt; und die Berechnungseinheit auf der Grundlage der Herstellungsbedingung, die in der Eingabeeinheit empfangen wird, und der Korrelation, die durch die Analyseeinheit berechnet wird, einen Prognosewert einer Dehnung in einem jeden der Vielzahl von Analysebereichen des zu analysierenden Druckbehälters berechnet.
Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Analyseeinheit eine Maschinelles-Lernen-Einheit aufweist, die konfiguriert ist, die Korrelation durch maschinelles Lernen zu berechnen.
Druckbehälter-Dehnungsanalysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Herstellungsbedingungen mindestens eines von Konturinformationen über eine Auskleidung des Druckbehälters, einer Dicke der Auskleidung, einer Wicklungsbedingung eines mit einem thermoplastischen Harz imprägnierten Faserbündels, das beim Ausbilden einer faserverstärkten Harzlage des Druckbehälters um die Auskleidung zu wickeln ist, oder einem Hohlraumgehalt der faserverstärkten Harzlage nach dem Ausgebildetwerden aufweist.
Druckbehälter-Herstellungsverfahren, mit: Berechnen einer Korrelation zwischen einer Vielzahl von Herstellungsbedingungen einer Vielzahl von Druckbehältern und einer Vielzahl von Dehnungen, die durch ein Bildkorrelationsverfahren in einem Zustand erlangt werden, in dem ein vorbestimmter Innendruck auf die Vielzahl von Druckbehältern aufgebracht ist, die unter der Vielzahl von Herstellungsbedingungen hergestellt sind; Berechnen einer Herstellungsbedingung, die erfüllt, dass eine Dehnung eines neu herzustellenden Druckbehälters weniger oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, auf der Grundlage der Korrelation; und Herstellen eines neuen Druckbehälters, indem die berechnete Herstellungsbedingung verwendet wird.