JP2018176620A - Method for detecting state of fiber bundle wound around tank container - Google Patents

Method for detecting state of fiber bundle wound around tank container Download PDF

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雄三 三浦
大貴 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a state of a fiber bundle wound around a tank container for a high-pressure tank.SOLUTION: A method for detecting a state of a fiber bundle wound around a tank container for a high-pressure tank includes: a step (a) of arranging a polarization camera toward the tank container, for a central axis of the polarization camera to be perpendicular to an axis of the tank container; a step (b) of obtaining a detectable angular range of the polarization camera, within which the polarization camera can detect an angle of the fiber bundle to a reference direction perpendicular to the central axis of the polarization camera, and in which an angle variation to be detected by the polarization camera to an angle variation of the fiber bundle is in a linear shape; a step (c) of setting a camera angle in a rotating direction with the central axis of the polarization camera as a center, so that a fiber angle to be set to the axis of the tank container for the fiber bundle wound around the tank container may fall into the detectable angular range; and a step (d) of capturing images of the fiber bundle wound around the tank container with the polarization camera, and then detecting the state of the fiber bundle wound therearound based on the captured polarization images.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、タンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出を行なう方法に関する。   The present invention relates to a method of detecting the state of a fiber bundle wound around a tank container.

従来から高圧流体用の高圧タンクの製造方法としてフィラメントワインディング法(以下、単に「FW法」とも呼ぶ)が採用されている。FW法では、マンドレルとしてのタンク容器に、予め熱硬化性樹脂を含浸させた繊維束を巻き付けて硬化させることにより、タンク容器の表面に繊維強化樹脂層が形成される。   Conventionally, a filament winding method (hereinafter, also simply referred to as “FW method”) has been adopted as a method for producing a high pressure tank for high pressure fluid. In the FW method, a fiber bundle in which a thermosetting resin is impregnated in advance is wound around a tank container as a mandrel and cured to form a fiber reinforced resin layer on the surface of the tank container.

特許文献1には、FW法による高圧タンクの製造過程において、繊維束の繊維滑りの発生を把握するために、タンク容器の表面に巻き付けられる前の繊維束をCCDカメラ等の電子カメラで撮影し、撮影した画像に基づいて繊維束の幅の検出を行なう技術が開示されている。   In Patent Document 1, in order to grasp the occurrence of fiber slippage of a fiber bundle in the process of manufacturing a high pressure tank by FW method, the fiber bundle before being wound around the surface of the tank container is photographed with an electronic camera such as a CCD camera. There is disclosed a technique for detecting the width of a fiber bundle based on a photographed image.

特開2009−291981号公報JP, 2009-291,981 A

特許文献1において、繊維束の撮影に用いられるCCDカメラ等の電子カメラは、単なる反射光強度の変化を撮像するものである。従って、タンク容器に巻き付けられた状態では、繊維束の方向や繊維束の幅等の状態(以下、単に「繊維束の状態」とも呼ぶ)を検出することができないため、繊維束の状態を自動で検出することができない。そこで、繊維束の状態を検出しつつ、繊維束の巻き付けを行なうためには、例えば、目視等により確認しつつ行なわなければならず、巻き付けの時間が長くなることにより製造のサイクルタイムが増加し、製造コストが増加することになる。このため、タンク容器に巻き付けられた繊維束の状態を自動的に検出する技術が望まれている。   In Patent Document 1, an electronic camera such as a CCD camera used for photographing a fiber bundle picks up a simple change in reflected light intensity. Therefore, in the state of being wound around the tank container, the state of the fiber bundle can not be detected because the state such as the direction of the fiber bundle or the width of the fiber bundle (hereinafter simply referred to as "the state of the fiber bundle") can not be detected. Can not be detected. Therefore, in order to perform winding of the fiber bundle while detecting the state of the fiber bundle, for example, it has to be carried out while checking by visual observation etc., and the cycle time of manufacturing increases because the time of winding becomes longer. , Manufacturing costs will increase. For this reason, a technique for automatically detecting the state of the fiber bundle wound around the tank container is desired.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following modes.

(1)本発明の一実施形態によれば、高圧タンク用のタンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出方法が提供される。この検出方法は、(a)偏光カメラの中心軸が前記タンク容器の軸線に垂直となるように、前記偏光カメラを前記タンク容器に向けて配置する工程と;(b)前記偏光カメラは、前記偏光カメラの中心軸に垂直な基準方向に対する繊維束の角度の検出が可能であり、前記繊維束の角度の変化に対して前記偏光カメラによって検出される角度の変化が線形である前記偏光カメラの検出可能角度範囲を求める工程と;(c)前記タンク容器に巻き付けられる繊維束の前記タンク容器の軸線に対して設定される繊維角度が前記検出可能角度範囲に入るように、前記偏光カメラの中心軸を中心とする回転方向のカメラ角度を設定する工程と;(d)前記タンク容器に巻き付けられた繊維束を前記偏光カメラで撮影し、撮影した偏光画像から前記巻き付けられた繊維束の状態の検出を行なう工程と;を備える。
この形態の繊維束の状態の検出方法によれば、繊維束の向きに応じて変化する偏光画像から、タンク容器に巻き付けられた繊維束を自動的に検出することができる。また、タンク容器に巻き付けられる繊維束のタンク容器の軸線に対して設定される繊維角度が検出可能角度範囲に入るように、偏光カメラの中心軸を中心とする回転方向のカメラ角度を設定することにより、偏光カメラで撮影した偏光画像から、タンク容器に巻き付けられた繊維束の状態として、繊維束の角度や、繊維束の幅、繊維束の位置等を自動的に検出するができる。
(1) According to one embodiment of the present invention, there is provided a method of detecting the state of a fiber bundle wound around a tank container for a high pressure tank. This detection method comprises the steps of: (a) arranging the polarization camera toward the tank container so that the central axis of the polarization camera is perpendicular to the axis of the tank container; and (b) the polarization camera A detection of the angle of the fiber bundle with respect to a reference direction perpendicular to the central axis of the polarization camera, wherein the change of the angle detected by the polarization camera with respect to the change of the fiber bundle angle is linear Determining the detectable angle range; (c) the center of the polarized camera such that the fiber angle set with respect to the axis of the tank container of the fiber bundle wound on the tank container falls within the detectable angle range Setting a camera angle in a rotational direction about an axis; and (d) photographing the fiber bundle wound around the tank container with the polarization camera and winding the polarization image from the photographed polarization image It comprises; step and performing was detected in the state of the fiber bundle.
According to the method of detecting the state of the fiber bundle of this aspect, it is possible to automatically detect the fiber bundle wound around the tank container from the polarization image which changes according to the direction of the fiber bundle. Also, set the camera angle in the rotational direction about the central axis of the polarized camera so that the fiber angle set with respect to the axis of the tank container of the fiber bundle wound around the tank container falls within the detectable angle range. Thus, it is possible to automatically detect the angle of the fiber bundle, the width of the fiber bundle, the position of the fiber bundle, and the like as the state of the fiber bundle wound around the tank container from the polarized image taken by the polarization camera.

本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、タンク容器に巻き付けられた繊維束の状態を検出する装置、タンク容器に繊維束を巻き付ける方法や装置、高圧タンクの製造方法や製造装置等の形態においても実現できる。   The invention can also be realized in various forms. For example, an apparatus for detecting the state of the fiber bundle wound around the tank container, a method and apparatus for winding the fiber bundle around the tank container, a method for manufacturing a high pressure tank, a manufacturing apparatus and the like can be realized.

第1実施形態としてのFW装置の概略構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows schematic structure of FW apparatus as 1st Embodiment. 通常カメラ画像と偏光カメラ画像とを比較して示す説明図。Explanatory drawing which compares and shows a normal camera image and a polarization camera image. 利用する偏光カメラにおける検出可能角度範囲を確認するための処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process for confirming the detectable angle range in the polarization camera to utilize. 繊維角度と検出角度の関係の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the relationship between a fiber angle and a detection angle. タンク容器の軸線を基準とした場合における偏光カメラによる検出可能角度範囲について示す説明図。Explanatory drawing shown about the detectable angle range by the polarization camera in, when based on the axis line of a tank container. フープ巻きに対応するカメラ角度の設定例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of a setting of the camera angle corresponding to hoop winding. ヘリカル巻きに対応するカメラ角度の設定例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of a setting of the camera angle corresponding to helical winding. フープ巻き及びヘリカル巻きの両方に対応するカメラ角度の設定例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of a setting of the camera angle corresponding to both hoop winding and helical winding. 繊維束の角度の検出方法について示す説明図。Explanatory drawing shown about the detection method of the angle of a fiber bundle. 繊維束の幅の検出方法について示す説明図。Explanatory drawing shown about the detection method of the width | variety of a fiber bundle. 第2実施形態としてのFW装置の概略構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows schematic structure of FW apparatus as 2nd Embodiment. 繊維端位置の検出方法について示す説明図。Explanatory drawing shown about the detection method of a fiber end position.

A.第1実施形態:
A1.装置構成:
図1は、第1実施形態としてのFW装置100の概略構成を示す説明図である。このFW装置100は、高圧タンク10(以下、単に「タンク10」と呼ぶ)のマンドレルであるタンク容器11と、タンク容器11の外表面に繊維束CFを巻き付ける巻き付け装置30と、検出装置40と、を備える。検出装置40には、本発明の一実施形態としてのタンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出方法が適用される。なお、図1では、タンク容器11を含むタンク10、巻き付け装置30、及び、検出装置40は、それぞれ、模式的に表わされている。また、図1において、Z軸は鉛直方向と平行であり、X軸およびY軸は水平方向と平行で、かつ、互いに垂直である。
A. First embodiment:
A1. Device configuration:
FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic configuration of the FW device 100 according to the first embodiment. The FW device 100 includes a tank container 11 which is a mandrel of a high pressure tank 10 (hereinafter simply referred to as "tank 10"), a winding device 30 for winding the fiber bundle CF around the outer surface of the tank container 11, and a detection device 40. And. As the detection device 40, a method of detecting the state of the fiber bundle wound around the tank container according to an embodiment of the present invention is applied. In addition, in FIG. 1, the tank 10 containing the tank container 11, the winding apparatus 30, and the detection apparatus 40 are each represented typically. Further, in FIG. 1, the Z-axis is parallel to the vertical direction, and the X-axis and the Y-axis are parallel to the horizontal direction and perpendicular to each other.

タンク10は、高圧水素ガスなどの高圧流体を貯蔵するために用いられる。タンク10は、口金部12が取り付けられたタンク容器11を備える。タンク容器11は、高いガスバリア性を有する樹脂製の容器である。タンク容器11は、例えば、ポリアミド、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチレン等の樹脂により形成されている。なお、樹脂に代えて、アルミニウム合金などの金属により形成されていてもよい。   The tank 10 is used to store high pressure fluid such as high pressure hydrogen gas. The tank 10 includes a tank container 11 to which a base 12 is attached. The tank container 11 is a container made of resin having high gas barrier properties. The tank container 11 is made of, for example, a resin such as polyamide, ethylene vinyl alcohol copolymer, polyethylene or the like. The resin may be replaced with a metal such as an aluminum alloy.

タンク容器11は、略円筒状の胴体部と、胴体部を挟んで配置される凸曲面形状の2つのドーム部と、を有する。図1において、軸線txは、胴体部の中心軸、すなわち、タンク容器11の中心軸を表わしている。軸線txは、X軸と平行である。   The tank container 11 has a substantially cylindrical body portion, and two convexly curved dome portions disposed across the body portion. In FIG. 1, the axis tx represents the central axis of the body, that is, the central axis of the tank container 11. The axis tx is parallel to the X axis.

口金部12は、タンク容器11の2つのドーム部のそれぞれの頂点部分に取り付けられている。口金部12は、タンク容器11における長手方向(軸線txに沿った方向)の両端部に装着されている。口金部12は、口金部12の中心軸と、タンク容器11の軸線txとが一致するように取り付けられている。一方の口金部12は、タンク容器11の内部と連通しており、水素ガス供給用の配管が接続される。   The base 12 is attached to the top of each of the two domes of the tank container 11. The mouthpieces 12 are attached to both ends of the tank container 11 in the longitudinal direction (direction along the axis tx). The base 12 is attached such that the central axis of the base 12 and the axis tx of the tank container 11 coincide with each other. One of the mouthpieces 12 communicates with the inside of the tank container 11 and a pipe for supplying hydrogen gas is connected.

2つの口金部12には、不図示の支持装置の回転軸21がタンク容器11の軸線txに一致するように取り付けられている。タンク容器11は、不図示の回転装置によって回転軸21、すなわち、軸線txを中心として回転する。なお、タンク容器11の回転は、後述する制御装置50が回転装置を制御することによって実行される。   The rotary shaft 21 of the support device (not shown) is attached to the two cap portions 12 so as to coincide with the axis tx of the tank container 11. The tank container 11 is rotated about the rotation axis 21, ie, the axis tx, by a rotating device (not shown). In addition, rotation of the tank container 11 is performed when the control apparatus 50 mentioned later controls a rotation apparatus.

タンク容器11の外表面には、補強層が形成される。補強層は、巻き付け装置30によりタンク容器11の外表面に繊維束CFが巻き付けられ、かかる繊維束CFからなる層(以下、「繊維束層」と呼ぶ)が複数積層された構造を有する。繊維束CFは、直径が数μm(マイクロメートル)程度のカーボン製の単繊維を束ねて構成されている。繊維束CFにおける各単繊維の方向は、互いに略平行である。単繊維として、ポリアクリロニトリル(PAN)系カーボン繊維を用いる。なお、ポリアクリロニトリル(PAN)系カーボン繊維に代えて、レーヨン系カーボン繊維やピッチ系カーボン繊維など、他の任意の種類のカーボン繊維を用いてもよい。各単繊維には、予め熱硬化性樹脂が含浸されている。本実施形態では、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂が用いられている。熱硬化性樹脂に代えて、紫外線硬化性樹脂が含浸されていてもよい。また、これらの樹脂に加えて、カーボン繊維の補強を目的として、ガラス繊維やアラミド繊維を含んでもよい。   A reinforcing layer is formed on the outer surface of the tank container 11. The reinforcing layer has a structure in which the fiber bundle CF is wound around the outer surface of the tank container 11 by the winding device 30, and a plurality of layers (hereinafter referred to as "fiber bundle layer") made of the fiber bundle CF are stacked. The fiber bundle CF is configured by bundling carbon single fibers having a diameter of several micrometers (micrometers) or so. The directions of the single fibers in the fiber bundle CF are substantially parallel to one another. As a single fiber, polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber is used. In addition, it may replace with polyacrylonitrile (PAN) type | system | group carbon fiber, and may use other arbitrary types of carbon fibers, such as rayon type | system | group carbon fiber and pitch type carbon fiber. Each single fiber is previously impregnated with a thermosetting resin. In the present embodiment, an epoxy resin is used as the thermosetting resin. Instead of the thermosetting resin, an ultraviolet curable resin may be impregnated. In addition to these resins, glass fibers and aramid fibers may be included for the purpose of reinforcing carbon fibers.

巻き付け装置30は、後述の制御装置50と電気的に接続されており、制御装置50と連携してタンク容器11への繊維束CFの巻き付け処理を実行する。巻き付け装置30は、制御装置50からの巻き付け開始を指示する制御信号を受信すると、タンク容器11の回転を制御するとともに、タンク容器11に対してボビン32から繊維束CFを供給して、公知のヘリカル巻き及びフープ巻きを実行して、タンク容器11に繊維束CFを巻き付ける。   The winding device 30 is electrically connected to a control device 50 described later, and executes a winding process of the fiber bundle CF around the tank container 11 in cooperation with the control device 50. When the winding device 30 receives a control signal instructing the start of winding from the control device 50, it controls the rotation of the tank container 11 and supplies the fiber bundle CF from the bobbin 32 to the tank container 11, Helical winding and hoop winding are performed to wind the fiber bundle CF around the tank container 11.

検出装置40は、タンク容器11に巻き付けられた繊維束CFの巻き付けの状態(以下、単に「繊維束の状態」とも呼ぶ)を検出する。なお、繊維束の状態には、例えば、巻き付けられた繊維束の角度(「繊維束の方向」とも呼ぶ)、繊維束の幅、繊維束の位置等が挙げられる。なお、繊維束の角度(以下、「繊維角度」とも呼ぶ)、繊維束の幅(以下、「繊維幅」とも呼ぶ)、繊維束の位置(以下、「繊維位置」とも呼ぶ)については、後述する。検出装置40は、偏光カメラ42と、角度設定機構44と、制御装置50と、を備える。   The detection device 40 detects a state of winding of the fiber bundle CF wound around the tank container 11 (hereinafter, also simply referred to as “state of fiber bundle”). The state of the fiber bundle includes, for example, the angle of the wound fiber bundle (also referred to as “direction of fiber bundle”), the width of the fiber bundle, the position of the fiber bundle, and the like. The angle of the fiber bundle (hereinafter also referred to as "fiber angle"), the width of the fiber bundle (hereinafter referred to as "fiber width"), and the position of the fiber bundle (hereinafter referred to as "fiber position") will be described later. Do. The detection device 40 includes a polarization camera 42, an angle setting mechanism 44, and a control device 50.

図2は、CCDカメラ等の電子カメラによる通常カメラ画像と、偏光カメラ42による偏光カメラ画像とを比較して示す説明図である。図2は、タンク容器11にヘリカル巻きで巻き付けられた繊維束CFを撮影した画像を示している。通常の電子カメラは、被写体からの単なる反射光強度の変化を撮像するものである。このため、図2に示すように、撮影された通常カメラ画像から繊維束CFの方向に応じた輝度の変化を検出することができない。これに対して、偏光カメラ42は、偏光カメラ42は、被写体が有する偏光情報を取得できるカメラであるため、被写体の面方向(角度)に応じて異なる偏光情報を偏光画像として撮影することができる。このため、図2に示すように、撮影された偏光カメラ画像から繊維束CFの方向(角度)に応じた輝度の変化を検出することができる。   FIG. 2 is an explanatory view showing a normal camera image by an electronic camera such as a CCD camera and a polarization camera image by a polarization camera 42 in comparison. FIG. 2 shows an image of the fiber bundle CF which is helically wound around the tank container 11. A normal electronic camera captures a change in mere intensity of reflected light from a subject. For this reason, as shown in FIG. 2, it is not possible to detect a change in luminance according to the direction of the fiber bundle CF from the captured normal camera image. On the other hand, since the polarization camera 42 is a camera capable of acquiring polarization information of a subject, the polarization camera 42 can capture different polarization information as a polarization image according to the surface direction (angle) of the subject. . For this reason, as shown in FIG. 2, it is possible to detect a change in luminance according to the direction (angle) of the fiber bundle CF from the captured polarized camera image.

偏光カメラ42は、タンク容器11の外表面に巻き付けられた繊維束CFを最も効率良く撮影するために、図1に示すように、タンク容器11の軸線txに沿った方向のタンク容器11の中央位置において、その中心軸czがタンク容器11の軸線txに垂直でタンク容器11の方向を向くように、配置される。偏光カメラ42の中心軸czは、受光する被写体からの光束の代表となる仮想的な光線(中心光線)を示す(いわゆる「光学系の光軸」に対応する)。また、偏光カメラ42は、偏光カメラ42の中心軸czを中心とする回転方向のカメラ角度、すなわち、偏光カメラの中心軸czに垂直な基準方向cxのタンク容器11の軸線txに対する角度が、後述するように設定されて、配置される。なお、基準方向cxは、偏光カメラ42が異なる偏光状態として検出する被写体の面方向(角度)の基準方向(角度0度の方向)を示す。偏光カメラ42のカメラ角度は、角度設定機構44の回転機構によって設定される。角度設定機構44の回転機構は、例えば、サーボモータを有しており、制御装置50によって制御されて、偏光カメラ42のカメラ角度を設定することができる。   The polarized camera 42 measures the center of the tank container 11 in the direction along the axis tx of the tank container 11 as shown in FIG. 1 in order to photograph the fiber bundle CF wound around the outer surface of the tank container 11 most efficiently. In position, it is arranged such that its central axis cz is perpendicular to the axis tx of the tank container 11 and points in the direction of the tank container 11. The central axis cz of the polarization camera 42 indicates a virtual ray (central ray) representative of a light beam from the subject to be received (corresponding to a so-called "optical axis of the optical system"). In the polarization camera 42, the camera angle in the rotational direction about the central axis cz of the polarization camera 42, that is, the angle to the axis tx of the tank container 11 in the reference direction cx perpendicular to the central axis cz of the polarization camera It is set and arranged to The reference direction cx indicates the reference direction (the direction of an angle of 0 degrees) of the surface direction (angle) of the subject detected by the polarization camera 42 as a different polarization state. The camera angle of the polarization camera 42 is set by the rotation mechanism of the angle setting mechanism 44. The rotation mechanism of the angle setting mechanism 44 has, for example, a servomotor, and can be controlled by the control device 50 to set the camera angle of the polarization camera 42.

制御装置50は、検出装置40を制御するだけでなく、巻き付け装置30や、タンク容器11の回転装置等のFW装置100の全体を制御する。本実施形態では、制御装置50は、コンピュータにより構成されている。制御装置50のCPUは、メモリに予め格納されている制御プログラムを実行することにより、巻き付け装置30と連携して上述した繊維束CFの巻き付け処理を実行するとともに、検出装置40と連携して巻き付けられた繊維束CFの巻き付け状態(繊維束の状態)の検出を実行する。   The control device 50 not only controls the detection device 40 but also controls the whole of the FW device 100 such as the winding device 30 and the rotation device of the tank container 11. In the present embodiment, the control device 50 is configured by a computer. The CPU of the control device 50 executes the control program stored in advance in the memory to execute the above-described winding process of the fiber bundle CF in cooperation with the winding device 30, and winding in cooperation with the detection device 40. The detection of the wound state (the state of the fiber bundle) of the fiber bundle CF is carried out.

A2.カメラ角度の設定:
検出装置40において、繊維角度等の繊維束の状態を検出可能とするために、上述したように、予め決められたカメラ角度で偏光カメラ42を設置しておくことが要求される。以下では、カメラ角度の設定について説明する。
A2. Camera angle setting:
In the detection device 40, in order to be able to detect the state of the fiber bundle such as the fiber angle, as described above, it is required to install the polarization camera 42 at a predetermined camera angle. The setting of the camera angle will be described below.

図3は、利用する偏光カメラ42における検出可能角度範囲を確認するための処理を示すフローチャートである。偏光カメラ42として利用される偏光カメラには、カメラの種類に依存して、基準方向cxに対する被写体(本例では、巻き付けられた繊維束CF)の角度(方向)を検出することが可能な角度の範囲(以下、「検出可能角度範囲」とも呼ぶ)が存在する。このため、偏光カメラ42として利用する偏光カメラについて、あらかじめ検出可能角度範囲を把握しておくことが要求される。   FIG. 3 is a flowchart showing processing for confirming a detectable angle range in the polarization camera 42 to be used. The polarization camera used as the polarization camera 42 has an angle that can detect the angle (direction) of the subject (in this example, the wound fiber bundle CF) with respect to the reference direction cx, depending on the type of camera. There is a range of (hereinafter also referred to as "detectable angular range"). For this reason, it is required for the polarization camera used as the polarization camera 42 to grasp the detectable angle range in advance.

まず、基準方向cxに対する繊維角度θf(0度〜180度)の異なる繊維束CFを偏光カメラ42で順に撮影し、それぞれ、撮影画像(偏光画像)から求められる検出角度θmを取得する(ステップS10,S20)。例えば、撮影画像(偏光画像)の各ピクセルについての角度情報をヒストグラムで表示し、ヒストグラムのピーク位置を検出し、そのピーク位置に対応する角度を、検出角度θmとして求めることができる。   First, fiber bundles CF different in fiber angle θf (0 degree to 180 degree) with respect to the reference direction cx are sequentially photographed by the polarization camera 42, and the detection angle θm obtained from the photographed image (polarization image) is acquired respectively (step S10) , S20). For example, angle information on each pixel of a captured image (polarization image) can be displayed as a histogram, a peak position of the histogram can be detected, and an angle corresponding to the peak position can be obtained as a detection angle θm.

求めた各繊維角度θfと対応する検出角度θmをグラフにプロットする(ステップS30)。そして、プロットしたグラフを参照することにより、偏光カメラ42として利用する偏光カメラ自体の検出可能角度範囲(最小角度θmin〜最大角度θmax)を求める(ステップS40)。   The detected angles θf corresponding to the determined fiber angles θf are plotted on a graph (step S30). Then, by referring to the plotted graph, the detectable angle range (minimum angle θmin to maximum angle θmax) of the polarization camera itself used as the polarization camera 42 is determined (step S40).

図4は、繊維角度θfと検出角度θmの関係の一例を示すグラフである。この例では、繊維角度θfと検出角度θmの関係は、20度≦θf≦160度において、繊維角度θfの正の変化に対応して検出角度θmが線形に正に変化し、繊維角度θfの負の変化に対応して検出角度θmが線形に負に変化する。これに対して、0≦θf<20度未満及び160度<θf≦180度においては、20度≦θf≦160度の範囲のような線形に変化しない。従って、繊維角度θfがθmin=20度からθmax=160度までの範囲では、繊維角度θfを検出角度θmとして検出することができるが、0≦θf<20度未満及び160度<θf≦180度においては、繊維角度θfを検出角度θmとして検出することができない。すなわち、繊維角度θfがθmin=20度からθmax=160度までの範囲が検出可能角度範囲であり、0≦θf<20度未満の範囲及び160度<θf≦180度の範囲が不可範囲となる。なお、上述の線形の変化は、完全な直線に従った変化に限定されるものではなく、例えば、±1%〜±10%程度の誤差を含む変化を許容する。   FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the fiber angle θf and the detection angle θm. In this example, the relationship between the fiber angle θf and the detection angle θm is such that the detection angle θm linearly changes to positive corresponding to a positive change of the fiber angle θf at 20 degrees ≦ θf ≦ 160 degrees. The detection angle θm linearly changes to negative corresponding to the negative change. On the other hand, in 0 ≦ θf <20 degrees and 160 degrees <θf ≦ 180 degrees, there is no linear change as in the range of 20 degrees ≦ θf ≦ 160 degrees. Therefore, the fiber angle θf can be detected as the detection angle θm when the fiber angle θf is in the range from θmin = 20 degrees to θmax = 160 degrees, but 0 ≦ θf <20 degrees and 160 degrees <θf ≦ 180 degrees. In this case, the fiber angle θf can not be detected as the detection angle θm. That is, the range of the fiber angle θf from θmin = 20 degrees to θmax = 160 degrees is a detectable angle range, and the range of 0 ≦ θf <20 degrees and the range of 160 degrees <θf ≦ 180 degrees become an impossible range. . Note that the above-mentioned linear change is not limited to a change following a perfect straight line, and allows, for example, a change including an error of about ± 1% to ± 10%.

そして、ヘリカル巻き及びフープ巻きによってタンク容器11(図1)に巻き付けられる繊維束CFの角度パターン(以下、「繊維パターン」とも呼ぶ)として、予め設定されている繊維パターンに対応する繊維角度θfsが偏光カメラ42の検出可能角度範囲に入るように、設置するカメラ角度を決定する(図2のステップS50)。なお、繊維角度θfsはタンク容器11の軸線txを基準とする角度である。偏光カメラ42は、決定したカメラ角度に設定される。   Then, as an angle pattern (hereinafter also referred to as “fiber pattern”) of the fiber bundle CF wound on the tank container 11 (FIG. 1) by helical winding and hoop winding, the fiber angle θfs corresponding to the fiber pattern set in advance is The camera angle to be installed is determined so as to fall within the detectable angle range of the polarization camera 42 (step S50 in FIG. 2). The fiber angle θ fs is an angle based on the axis tx of the tank container 11. The polarization camera 42 is set to the determined camera angle.

図5は、タンク容器11の軸線txを基準とした場合における偏光カメラ42による検出可能角度範囲について示す説明図である。図5は、偏光カメラ42側から見たタンク容器11の外表面を平面として扱った状態の模式図で示している。また、図5は、偏光カメラ42の基準方向cxが、タンク容器11の軸線txに対する偏光カメラ42の基準方向cxの角度θcx−txの向きとなるように、偏光カメラ42のカメラ角度を設定した場合を示している。なお、以下では、タンク容器11の軸線txに対する偏光カメラ42の基準方向cxの角度θcx−txを単に「カメラ角度θcx−tx」とも呼ぶ。また、カメラ角度θcx−txは、軸線txを基準として反時計回りの方向を正とする。この設定状態における偏光カメラ42による検出可能角度範囲は、(θcx−tx+θmin)〜(θcx−tx+θmax)となる。ここで、θmin及びθmaxは、基準方向cxを基準とした場合の偏光カメラ42自体の検出可能角度範囲の最小角度及び最大角度を示しており、本例では、θmin=20度、θmax=160度である(図3)。このように、偏光カメラ42のカメラ角度θcx−tx(基準方向cxの向き)を調整すれば、タンク容器11の軸線txを基準とした場合における偏光カメラ42の検出可能角度範囲を調整することができる。   FIG. 5 is an explanatory view showing a detectable angle range by the polarization camera 42 when the axis tx of the tank container 11 is used as a reference. FIG. 5 is a schematic view of the state in which the outer surface of the tank container 11 viewed from the polarization camera 42 side is treated as a plane. Further, in FIG. 5, the camera angle of the polarization camera 42 is set such that the reference direction cx of the polarization camera 42 is oriented at the angle θcx-tx of the reference direction cx of the polarization camera 42 with respect to the axis tx of the tank container 11 The case is shown. In the following, the angle θcx-tx of the reference direction cx of the polarization camera 42 with respect to the axis tx of the tank container 11 is also simply referred to as “camera angle θcx-tx”. In addition, the camera angle θcx-tx has a positive counterclockwise direction with reference to the axis tx. The detectable angle range by the polarization camera 42 in this setting state is (θcx−tx + θmin) to (θcx−tx + θmax). Here, θmin and θmax indicate the minimum angle and the maximum angle of the detectable angle range of the polarization camera 42 itself when using the reference direction cx as a reference, and in this example, θmin = 20 degrees, θmax = 160 degrees (FIG. 3). In this way, if the camera angle θcx-tx (the direction of the reference direction cx) of the polarization camera 42 is adjusted, the detectable angle range of the polarization camera 42 with reference to the axis tx of the tank container 11 can be adjusted. it can.

図6は、フープ巻きに対応するカメラ角度の設定例を示す説明図である。図6は、図5と同様に、偏光カメラ42側から見たタンク容器11の外表面を平面として扱った状態の模式図で示している。フープ巻きによってタンク容器11に巻き付けられる繊維角度θfsの設定は70度(=(90−20)度)≦θfs≦110度(=(90+20)度)を例としている。この場合、偏光カメラ42のカメラ角度θcx−txを0度、すなわち、平面視において、基準方向cxを軸線txと一致させれば、検出可能角度範囲の最小値(θcx−tx+θmin)はθmin=20度となり、最大値(θcx−tx+θmax)はθmax=160度となる。これにより、検出可能角度範囲(20度〜160度)に繊維角度θfsの設定範囲(70度≦θfs≦110度)が入るので、フープ巻きによりタンク容器11に巻き付けられた繊維束CFの状態(繊維角度等)を、後述するように、偏光カメラ42によって撮影された偏光画像によって検出することができる。   FIG. 6 is an explanatory view showing a setting example of a camera angle corresponding to hoop winding. Similar to FIG. 5, FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the outer surface of the tank container 11 viewed from the polarization camera 42 side is treated as a flat surface. The setting of the fiber angle θfs wound around the tank container 11 by hoop winding is 70 degrees (= (90-20) degrees) ≦ θfs ≦ 110 degrees (= (90 + 20) degrees) as an example. In this case, if the camera angle θcx-tx of the polarization camera 42 is 0 degrees, that is, the reference direction cx coincides with the axis tx in plan view, the minimum value (θcx-tx + θmin) of the detectable angle range is θmin = 20 degrees, and the maximum value (? Cx-tx +? Max) becomes? Max = 160 degrees. As a result, since the setting range (70 degrees ≦ θfs ≦ 110 degrees) of the fiber angle θfs is included in the detectable angle range (20 degrees to 160 degrees), the state of the fiber bundle CF wound around the tank container 11 by hoop winding ( The fiber angle etc. can be detected by the polarized image taken by the polarized camera 42, as will be described later.

図7は、ヘリカル巻きに対応するカメラ角度の設定例を示す説明図である。図7も、図5と同様に、偏光カメラ42側から見たタンク容器11の外表面を平面として扱った状態の模式図で示している。ヘリカル巻きによってタンク容器11に巻き付けられる繊維角度θfsの設定は−30度≦θfs≦+30度を例としている。この場合、偏光カメラ42のカメラ角度θcx−txを−90度、すなわち、平面視において、基準方向cxを軸線txに垂直な−Y方向と一致させれば、検出可能角度範囲の最小値(θcx−tx+θmin)は−70度となり、最大値(θcx−tx+θmax)は+70度となる。これにより、検出可能角度範囲(−70度〜+70度)に繊維角度θfsの設定範囲(−30度≦θfs≦+30度)が入るので、ヘリカル巻きによりタンク容器11に巻き付けられた繊維束CFの状態(繊維角度等)を、後述するように、偏光カメラ42によって撮影された偏光画像によって検出することができる。   FIG. 7 is an explanatory view showing a setting example of a camera angle corresponding to helical winding. Similarly to FIG. 5, FIG. 7 also shows a schematic view in a state in which the outer surface of the tank container 11 viewed from the polarization camera 42 side is treated as a plane. The setting of the fiber angle θfs wound around the tank container 11 by the helical winding is, for example, −30 degrees ≦ θfs ≦ + 30 degrees. In this case, if the camera angle θcx-tx of the polarization camera 42 is −90 degrees, that is, the reference direction cx coincides with the −Y direction perpendicular to the axis tx in plan view, the minimum value of the detectable angle range (θcx −tx + θmin) is −70 degrees, and the maximum value (θcx−tx + θmax) is +70 degrees. As a result, the setting range (−30 degrees ≦ θfs ≦ + 30 degrees) of the fiber angle θfs falls within the detectable angle range (−70 degrees to +70 degrees), so that the fiber bundle CF wound around the tank container 11 by helical winding The state (fiber angle etc.) can be detected by the polarization image taken by the polarization camera 42 as described later.

図8は、フープ巻き及びヘリカル巻きの両方に対応するカメラ角度の設定例を示す説明図である。図8も、図5と同様に、偏光カメラ42側から見たタンク容器11の外表面を平面として扱った状態の模式図で示している。フープ巻きによってタンク容器11に巻き付けられる繊維角度θfsの設定は70度(=(90−20)度)≦θfs≦110度(=(90+20)度)を例とし(図6)、ヘリカル巻きによってタンク容器11に巻き付けられる繊維角度θfsの設定は−30度≦θfs≦+30度を例としている(図7)。すなわち、フープ巻き及びヘリカル巻きによってタンク容器11に巻き付けられる繊維角度θfsの設定範囲は−30度≦θfs≦110度を例としている。この場合、偏光カメラ42のカメラ角度θcx−txを−50度とすれば、検出可能角度範囲の最小値(θcx−tx+θmin)は−30度となり、最大値(θcx−tx+θmax)は+110度となる。これにより、検出可能角度範囲(−30度〜+110度)に繊維角度θfsの設定範囲(−30度≦θfs≦+110度)が入るので、フープ巻き及びヘリカル巻きによりタンク容器11に巻き付けられた繊維束CFの状態を、後述するように、偏光カメラ42によって撮影された偏光画像によって検出することができる。   FIG. 8 is an explanatory view showing a setting example of camera angles corresponding to both hoop winding and helical winding. Similarly to FIG. 5, FIG. 8 also shows a schematic view of a state in which the outer surface of the tank container 11 viewed from the polarization camera 42 side is treated as a plane. Setting of the fiber angle θ fs wound around the tank container 11 by hoop winding is 70 degrees (= (90-20) degrees) ≦ θ fs 110 110 degrees (= (90 + 20) degrees) as an example (Fig. 6). The setting of the fiber angle θfs wound around the container 11 is, for example, −30 degrees ≦ θfs ≦ + 30 degrees (FIG. 7). That is, the setting range of the fiber angle θfs wound around the tank container 11 by hoop winding and helical winding is −30 degrees ≦ θfs ≦ 110 degrees as an example. In this case, assuming that the camera angle θcx-tx of the polarization camera 42 is −50 degrees, the minimum value (θcx−tx + θmin) of the detectable angle range is −30 degrees and the maximum value (θcx−tx + θmax) is +110 degrees It becomes. As a result, the setting range (−30 degrees ≦ θ fs ≦ + 110 degrees) of the fiber angle θfs is included in the detectable angle range (−30 degrees to +110 degrees), so that the fibers wound around the tank container 11 by hoop winding and helical winding The state of the bundle CF can be detected by the polarization image captured by the polarization camera 42 as described later.

A3.繊維束の状態の検出:
以下の説明では、タンク容器11に巻き付けられた繊維束CFの状態として、繊維束の角度(繊維角度)及び繊維束の幅(繊維幅)の検出について説明する。なお、カメラ角度としては、図8に示したように、フープ巻き及びヘリカル巻きによってタンク容器11に巻き付けられる繊維角度θfsの設定範囲(−30度≦θfs≦110度)に対応させたカメラ角度(θcx−tx=−50度)の設定を例として説明する。
A3. Detection of Fiber Bundle Status:
In the following description, as the state of the fiber bundle CF wound around the tank container 11, detection of the angle (fiber angle) of the fiber bundle and the width (fiber width) of the fiber bundle will be described. As the camera angle, as shown in FIG. 8, the camera angle (-30 degrees ≦ θfs ≦ 110 degrees) corresponding to the setting range (−30 degrees ≦ θfs ≦ 110 degrees) of the fiber angle θfs wound around the tank container 11 by hoop winding and helical winding. The setting of θcx−tx = −50 degrees will be described as an example.

(1)繊維束の角度の検出
図9は、繊維束の角度の検出方法について示す説明図である。図9は、ヘリカル巻きによりタンク容器11に巻き付けられた繊維束CF(図7)を例に示している。図9の上段に示すように、偏光カメラ42により撮影された偏光カメラ画像において、輝度の高い画像部分Img1がθfs1=+30度のヘリカル巻きの繊維束CFの部分を示し、輝度の低い画像部分Img2がθfs2=−30度のヘリカル巻きの繊維束CFの部分を示している。但し、この偏光カメラ画像は、ヘリカル巻きによる2種類の繊維束CFがタンク容器11の軸線txに対称な状態であることを解りやすくするために、偏光カメラ42で撮影された実際の画像を、設定されたカメラ角度(θcx−tx=−50度)分だけ回転させて補正した状態で示している。このため、偏光カメラ画像における実際の画像部分Img1,Img2の角度は、図に示した状態よりもカメラ角度θcx−txの大きさ(|θcx−tx|=50度)分だけ大きくなる。
(1) Detection of Angle of Fiber Bundle FIG. 9 is an explanatory view showing a method of detecting the angle of the fiber bundle. FIG. 9 shows an example of the fiber bundle CF (FIG. 7) wound around the tank container 11 by helical winding. As shown in the upper part of FIG. 9, in the polarization camera image captured by the polarization camera 42, the image portion Img1 of high brightness shows the portion of the fiber bundle CF of helical winding of θfs1 = + 30 degrees, and the image portion Img2 of low brightness Shows the portion of the helically wound fiber bundle CF of θ fs2 = −30 degrees. However, in order to make it easy to understand that the two types of fiber bundles CF by helical winding are symmetrical with respect to the axis tx of the tank container 11, this polarization camera image is an actual image taken by the polarization camera 42, It is shown in a state of being corrected by being rotated by a set camera angle (θcx−tx = −50 degrees). For this reason, the angles of the actual image portions Img1 and Img2 in the polarization camera image are larger by the size (| θcx-tx | = 50 degrees) of the camera angle θcx-tx than in the state shown in the figure.

そして、図9の中段に示すように、偏光カメラ画像の各ピクセルについての角度情報をヒストグラムで表示し、ヒストグラムのピーク位置を検出することにより、検出したピーク位置に対応する角度を検出角度θmとして求める。図9の例では、ヘリカル巻きによる繊維束CFの方向は2種類あるので、上位2つのピーク位置が検出される。例えば、検出された第1のピーク位置に対応する角度が第1検出角度θm1とし求められ、第2のピーク位置に対応する角度が第2検出角度θm2として求められる。なお、図の例では、θm1=80度、θm2=20度となっている。   Then, as shown in the middle part of FIG. 9, the angle information on each pixel of the polarization camera image is displayed as a histogram, and the peak position of the histogram is detected, thereby setting the angle corresponding to the detected peak position as the detection angle θm. Ask. In the example of FIG. 9, since there are two types of directions of the fiber bundle CF by helical winding, the top two peak positions are detected. For example, an angle corresponding to the detected first peak position is determined as the first detection angle θm1, and an angle corresponding to the second peak position is determined as the second detection angle θm2. In the example shown in the figure, θm1 = 80 degrees and θm2 = 20 degrees.

そして、求めた検出角度θmにカメラ角度θcx−txを加算することにより、繊維角度θfsmを求める。図9の例では、第1画像部分Img1に対応する第1繊維角度θfsm1は(θcx−tx+θm1)=+30度と検出され、第2画像部分Img2に対応する第2繊維角度θfsm2は(θcx−tx+θm2)=−30度と検出される。   The fiber angle θfsm is determined by adding the camera angle θcx-tx to the determined detection angle θm. In the example of FIG. 9, the first fiber angle θfsm1 corresponding to the first image portion Img1 is detected as (θcx-tx + θm1) = + 30 degrees, and the second fiber angle θfsm2 corresponding to the second image portion Img2 is (θcx-tx + θm2 ) = -30 degrees are detected.

図示及び説明を省略するがフープ巻きにおいても同様の手順にて繊維角度θfsmを求めることができる。   Although illustration and description are omitted, also in the case of hoop winding, the fiber angle θfsm can be determined in the same procedure.

以上説明したように、タンク容器11に巻き付けられる繊維束CFのタンク容器11の軸線txに対して設定される繊維角度θfsが、偏光カメラ42の検出可能角度範囲に入るように、カメラ角度θcx−txを設定し、タンク容器11に巻き付けられた繊維束CFを偏光カメラ42で撮影する。これにより、偏光カメラ42で撮影した偏光画像から、巻き付けられた繊維束CFの状態としてその繊維角度を検出することができる。   As described above, the camera angle θ cx − is set so that the fiber angle θ fs set with respect to the axis tx of the tank container 11 of the fiber bundle CF wound around the tank container 11 falls within the detectable angle range of the polarization camera 42. tx is set, and the fiber bundle CF wound around the tank container 11 is photographed by the polarization camera 42. Thereby, the fiber angle can be detected as the state of the wound fiber bundle CF from the polarization image photographed by the polarization camera 42.

(2)繊維束の幅の検出
図10は、繊維束の幅の検出方法について示す説明図である。図10は、ヘリカル巻きによりタンク容器11に巻き付けられた繊維束CF(図7)を例に示しており、偏光カメラ画像及びヒストグラムは図9の偏光カメラ画像およびヒストグラムと同じである。図9で説明したように、ヒストグラムに基づいて2種類の検出角度θm1,θm2を検出し、対応する繊維角度θfsm1,θfsm2を検出する。
(2) Detection of Width of Fiber Bundle FIG. 10 is an explanatory view showing a method of detecting the width of the fiber bundle. FIG. 10 shows an example of the fiber bundle CF (FIG. 7) wound around the tank container 11 by helical winding, and the polarization camera image and the histogram are the same as the polarization camera image and the histogram of FIG. As described in FIG. 9, two types of detection angles θm1 and θm2 are detected based on the histogram, and corresponding fiber angles θfsm1 and θfsm2 are detected.

ヒストグラムから検出された2種類の検出角度θm1,θm2に対して、その中間の閾値θthを設定する。例えば、ヘリカル巻きの場合(θfs1=+30度,θfs2=−30度)には、θth=[(θfs1+θfs2)/2−(θcx−tx)]=50度に設定される。フープ巻きの場合(θfs1=110度,θfs2=70度)には、θth=[(θfs1+θfs2)/2−(θcx−tx)]=140度に設定される。   An intermediate threshold value θth is set for two types of detection angles θm1 and θm2 detected from the histogram. For example, in the case of helical winding (θfs1 = + 30 degrees, θfs2 = −30 degrees), θth = [(θfs1 + θfs2) / 2− (θcx−tx)] = 50 degrees. In the case of the hoop winding (θfs1 = 110 degrees, θfs2 = 70 degrees), θth = [(θfs1 + θfs2) / 2− (θcx−tx)] = 140 degrees is set.

そして、閾値θthよりも大きい検出角度θm1あるいは小さい検出角度θm2に対応する方向の繊維束CFに対応する偏光カメラ画像のみを抽出して、図10の下段に示すように二値化画像を作成する。なお、図10の例は、検出角度θm1に対応する方向の偏光カメラ画像のみを抽出した例を示している。なお、二値化画像とする場合のノイズ除去の方法としては、小粒子除去法等の種々の画像処理技術を使用することが可能である。   Then, only the polarized camera image corresponding to the fiber bundle CF in the direction corresponding to the detection angle θm1 larger than the threshold θth or the detection angle θm2 smaller is extracted to create a binarized image as shown in the lower part of FIG. . The example of FIG. 10 shows an example in which only the polarized camera image in the direction corresponding to the detection angle θm1 is extracted. In addition, it is possible to use various image processing techniques, such as a small particle removal method, as a noise removal method in the case of setting it as a binarized image.

そして、二値化画像に対して、その検出角度θm1(繊維角度θfsm1)に垂直な方向のピクセル数をカウントし、1ピクセル当たりの長さ(既知)とピクセル数とを乗算することにより繊維幅Wfを求める。   Then, for the binarized image, the number of pixels in the direction perpendicular to the detection angle θm1 (fiber angle θfsm1) is counted, and the fiber width is obtained by multiplying the length per pixel (known) and the number of pixels. Find Wf.

なお、他方の検出角度θm2(繊維角度θfsm2)に対応する方向の繊維幅Wfについても、同様の手順にて求めることができる。また、フープ巻きにおいても同様の手順にて繊維幅Wfを求めることができる。   The fiber width Wf in the direction corresponding to the other detection angle θm2 (fiber angle θfsm2) can also be obtained by the same procedure. Also in the case of hoop winding, the fiber width Wf can be determined in the same manner.

以上説明したように、タンク容器11に巻き付けられる繊維束CFのタンク容器11の軸線txに対して設定される繊維角度θfsが、偏光カメラ42の検出可能角度範囲に入るように、カメラ角度θcx−txを設定し、タンク容器11に巻き付けられた繊維束CFを偏光カメラ42で撮影する。これにより、偏光カメラ42で撮影した偏光画像から、巻き付けられた繊維束CFの状態としてその繊維角度を検出するとともに、検出した繊維角度の繊維束CFの繊維幅を検出することができる。   As described above, the camera angle θ cx − is set so that the fiber angle θ fs set with respect to the axis tx of the tank container 11 of the fiber bundle CF wound around the tank container 11 falls within the detectable angle range of the polarization camera 42. tx is set, and the fiber bundle CF wound around the tank container 11 is photographed by the polarization camera 42. As a result, the fiber angle can be detected as the state of the wound fiber bundle CF from the polarized image captured by the polarization camera 42, and the fiber width of the fiber bundle CF at the detected fiber angle can be detected.

以上のようにして検出された繊維角度や繊維幅等の繊維束の状態は、制御装置50における他の種々の制御部に出力されて利用される。例えば、巻き付け装置30の制御部に出力され、巻き付け装置30による繊維束CFの巻き付けの制御に利用される。また、製造状態を監視する監視制御部に出力され、設計の許容範囲内で製造が実行されているか否かの監視に利用される。   The state of the fiber bundle such as the fiber angle and the fiber width detected as described above is output to various other control units in the control device 50 and used. For example, it is output to the control unit of the winding device 30, and is used to control the winding of the fiber bundle CF by the winding device 30. Moreover, it is output to the monitoring control part which monitors a manufacturing condition, and is utilized for monitoring whether manufacture is performed within the tolerance of design.

B.第2実施形態:
B1.装置構成:
図11は、第2実施形態としてのFW装置100Bの概略構成を示す説明図である。このFW装置100Bは、検出装置40の配置位置が異なっている点を除いて第1実施形態のFW装置100と同じである。なお、図11では、巻き付け装置30は省略されている。
B. Second embodiment:
B1. Device configuration:
FIG. 11 is an explanatory view showing a schematic configuration of the FW device 100B according to the second embodiment. The FW device 100B is the same as the FW device 100 of the first embodiment except that the arrangement position of the detection device 40 is different. In FIG. 11, the winding device 30 is omitted.

FW装置100Bにおいて、検出装置40は、フープ巻きによりタンク容器11に巻き付けられた繊維束CFのタンク容器11の軸線txに沿った方向の端部位置(以下、「繊維端位置」とも呼ぶ)に、偏光カメラ42が配置されるように設置される。   In the FW device 100B, the detection device 40 is at an end position (hereinafter also referred to as “fiber end position”) in a direction along the axis tx of the tank container 11 of the fiber bundle CF wound around the tank container 11 by hoop winding. , And the polarization camera 42 is disposed.

B2.カメラ角度の設定:
偏光カメラ42のカメラ角度θcx−txは、図6で説明したようにフープ巻きに対応するカメラ角度θcx−tx=0度に設定されていても、図8で説明したように、フープ巻きおよびヘリカル巻きの両方に対応するカメラ角度θcx−tx=−50度に設定されていてもよい。本例では、θcx−tx=−50度に設定されているものとする。
B2. Camera angle setting:
Even if the camera angle θcx-tx of the polarization camera 42 is set to the camera angle θcx-tx = 0 degree corresponding to the hoop winding as described in FIG. 6, the hoop winding and the helical as described in FIG. The camera angle θcx−tx = −50 degrees corresponding to both of the turns may be set. In this example, it is assumed that θcx−tx = −50 degrees.

B3.繊維端位置の検出:
以下の説明では、タンク容器11に巻き付けられた繊維束の状態として、繊維端位置の検出について説明する。
B3. Fiber end position detection:
In the following description, detection of the fiber end position will be described as the state of the fiber bundle wound around the tank container 11.

図12は、繊維端位置の検出方法について示す説明図である。図12の上段に示した偏光カメラ画像も、図9に示した偏光カメラ画像と同様に、偏光カメラ42で撮影された実際の画像を、設定されたカメラ角度(θcx−tx=−50度)分だけ回転させて補正した状態で示している。   FIG. 12 is an explanatory view showing a method of detecting the fiber end position. Similarly to the polarization camera image shown in FIG. 9, the polarization camera image shown in the upper part of FIG. 12 is also set to the camera angle (θcx−tx = −50 degrees) of the actual image taken by the polarization camera 42 It is shown in a state of being corrected by rotating by a minute.

図12の中段に示すように、偏光カメラ画像の各ピクセルについての角度情報をヒストグラムで表示し、フープ巻きにおける繊維角度θfs(70度≦θfs≦110度)に相当する検出角度θmの範囲(120度〜160度)に対応する方向の偏光カメ画像のみを抽出して、図12の下段に示すように二値化画像を作成する。なお、二値化画像とする場合のノイズ除去の方法としては、小粒子除去法等の種々の画像処理技術を使用することが可能である。   As shown in the middle of FIG. 12, the angle information for each pixel of the polarized camera image is displayed as a histogram, and a range (120 of detection angles .theta.m corresponding to the fiber angle .theta.fs (70 degrees.ltoreq..theta.fs.ltoreq.110 degrees) in hoop winding Only the polarization camera image in the direction corresponding to (degrees to 160 degrees) is extracted, and a binarized image is created as shown in the lower part of FIG. In addition, it is possible to use various image processing techniques, such as a small particle removal method, as a noise removal method in the case of setting it as a binarized image.

そして、二値化画像の境界を検出することにより繊維端位置を検出することができる。   The fiber end position can be detected by detecting the boundary of the binarized image.

なお、本実施形態では、図11に示したように、タンク容器11の軸線txに沿った右端側の繊維端位置を検出する構成を例に説明したが、左端側の繊維端位置に検出装置40を配置することにより、左端側の繊維端位置を検出するようにしてもよい。また、右端側及び左端側の両方の繊維端位置を検出するようにしてもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the configuration for detecting the fiber end position on the right end along the axis tx of the tank container 11 has been described as an example, but the detecting device is located at the fiber end position on the left end. By arranging 40, the fiber end position on the left end side may be detected. Also, the fiber end positions on both the right end side and the left end side may be detected.

以上説明したように、タンク容器11に巻き付けられる繊維束CFのタンク容器11の軸線txに対して設定される繊維角度θfsが、偏光カメラ42の検出可能角度範囲に入るように、カメラ角度θcx−txを設定し、タンク容器11に巻き付けられた繊維束CFを偏光カメラ42で撮影する。これにより、偏光カメラ42で撮影した偏光画像から、巻き付けられた繊維束CFの状態としてフープ巻きにおける繊維角度を検出するとともに、検出した繊維角度の繊維束CFの端部位置を検出することができる。   As described above, the camera angle θ cx − is set so that the fiber angle θ fs set with respect to the axis tx of the tank container 11 of the fiber bundle CF wound around the tank container 11 falls within the detectable angle range of the polarization camera 42. tx is set, and the fiber bundle CF wound around the tank container 11 is photographed by the polarization camera 42. As a result, it is possible to detect the fiber angle in hoop winding as the state of the wound fiber bundle CF from the polarized image taken by the polarization camera 42 and to detect the end position of the fiber bundle CF at the detected fiber angle. .

以上のようにして検出された繊維端位置も、第1実施形態の繊維角度や繊維幅と同様に、制御装置50における他の種々の制御部に出力されて利用される。   The fiber end position detected as described above is also output to and used by various other control units in the control device 50, similarly to the fiber angle and the fiber width in the first embodiment.

C.変形例:
なお、この発明は上記実施形態や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
C. Modification:
The present invention is not limited to the above embodiment and modifications, and can be carried out in various modes without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications can be made.

C1.変形例1:
上記実施形態では、角度設定機構44は、サーボモータを有する回転機構を有しており、サーボモータを制御装置50によって制御して、偏光カメラ42のカメラ角度θcx−txを調整する構成を例として説明した。しかしながら、カメラ角度θcx−txは、基本的には、初期設定後において変更されないものであるため、必ずしも、サーボモータによって自動的に調整可能とする必要はない。従って、角度設定機構44は、サーボモータを有さず、手動で回転可能であり、かつ、調整した角度に固定可能な回転機構を有する構成であってもよい。
C1. Modification 1:
In the above embodiment, the angle setting mechanism 44 has a rotation mechanism having a servomotor, and the servomotor is controlled by the control device 50 to adjust the camera angle θcx-tx of the polarization camera 42 as an example. explained. However, since the camera angle θcx-tx is basically not changed after the initial setting, it does not necessarily have to be automatically adjustable by the servomotor. Therefore, the angle setting mechanism 44 may be configured not to have a servomotor, to be manually rotatable, and to have a rotation mechanism that can be fixed at an adjusted angle.

C2.変形例2:
第1実施形態は、タンク容器11に巻き付けられた繊維束CFの状態として、繊維束CFの角度(繊維角度)及び繊維束CFの幅(繊維幅)を検出する構成について説明し、第2実施形態は、繊維束CFの端部位置(繊維端位置)を検出する構成について説明した。しかしながら、第1実施形態の繊維角度及び繊維幅の検出に加えて、第2実施形態の繊維端位置の検出を行なう構成としてもよい。この場合、検出装置40の位置をタンク容器11の軸線tx方向に沿って移動可能とするガイド機構を備える構成とし、繊維角度および繊維幅の検出を行なう場合には、軸線tx方向の中央位置に検出装置40を配置し、繊維端位置の検出を行なう場合には、軸線tx方向の繊維端位置に対応する端部位置に検出装置40を配置するようにすればよい。また、繊維角度及び繊維幅の検出用の検出装置と、繊維端位置の検出用の検出装置とを、それぞれ独立して配置する構成としてもよい。
C2. Modification 2:
The first embodiment describes a configuration for detecting the angle (fiber angle) of the fiber bundle CF and the width (fiber width) of the fiber bundle CF as the state of the fiber bundle CF wound around the tank container 11, and the second embodiment The configuration has been described for detecting the end position (fiber end position) of the fiber bundle CF. However, in addition to the detection of the fiber angle and the fiber width in the first embodiment, the detection of the fiber end position in the second embodiment may be performed. In this case, a guide mechanism is provided to move the position of the detection device 40 along the direction of the axis tx of the tank container 11, and when detecting the fiber angle and the fiber width, at the center position in the direction of the axis tx. When the detection device 40 is disposed to detect the fiber end position, the detection device 40 may be disposed at an end position corresponding to the fiber end position in the axial line tx direction. Further, the detection device for detecting the fiber angle and the fiber width and the detection device for detecting the fiber end position may be arranged independently of each other.

C3.変形例3:
上記実施形態では、偏光カメラ42のカメラ角度θcx−txを、ヘリカル巻き及びフープ巻きの両方の繊維角度を検出可能な角度に設定する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、ヘリカル巻きが行われる場合とフープ巻きが行われる場合とで、それぞれに対応するカメラ角度に設定を変更する構成としてもよい。このようにすれば、例えば、偏光カメラ42として利用する偏光カメラの検出可能角度範囲が、フープ巻きとヘリカル巻きの両方の繊維角度を同時に検出できる範囲よりも狭い場合においても、フープ巻きとヘリカル巻きの両方の繊維角度及び繊維幅を検出することができる。
C3. Modification 3:
In the above embodiment, the case where the camera angle θcx-tx of the polarization camera 42 is set to an angle capable of detecting both the helical wound and the hoop wound fiber angles has been described as an example. However, it is not limited to this. For example, the setting may be changed to a camera angle corresponding to each of helical winding and hoop winding. In this way, for example, even when the detectable angle range of the polarization camera used as the polarization camera 42 is narrower than the range in which both the hoop winding and the helical winding fiber angles can be detected simultaneously, the hoop winding and the helical winding are performed. Both fiber angles and fiber widths can be detected.

C4.変形例4:
上記実施形態において、タンク容器11は、高圧流体を貯蔵するための高圧タンク用のタンク容器であったが、本発明はこれに限定されない。高圧流体貯蔵用のタンクに限らず、他の任意の用途で用いられるタンク用のタンク容器であってもよい。このような構成においても、本実施形態と同様の効果を奏する。
C4. Modification 4:
In the said embodiment, although the tank container 11 was a tank container for high pressure tanks for storing a high pressure fluid, this invention is not limited to this. It may be a tank container for a tank used for any other application as well as a tank for high pressure fluid storage. Even in such a configuration, the same effect as that of the present embodiment can be obtained.

本発明は、上述の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment and modifications, and can be realized in various configurations without departing from the scope of the invention. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the respective forms described in the section of the summary of the invention, and the technical features in the modified examples are for solving some or all of the problems described above, or Replacements or combinations can be made as appropriate to achieve part or all of the effects. Also, if the technical features are not described as essential in the present specification, they can be deleted as appropriate.

10…高圧タンク
11…タンク容器
12…口金部
21…回転軸
30…巻き付け装置
32…ボビン
40…検出装置
42…偏光カメラ
44…角度設定機構
50…制御装置
100…FW装置
100B…FW装置
CF…繊維束
Img1,Img2…画像部分
θf…繊維角度
θfs…繊維角度
θfs1,θfs2…繊維角度
θfsm…繊維角度
θfsm1,θfsm2…繊維角度
θm…検出角度
θm1,θm2…検出角度
Wf…繊維幅
cx…基準方向
θcx−tx…カメラ角度
cz…中心軸
θmax…最大角度
θmin…最小角度
θth…閾値
tx…軸線
X,Y,Z…軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... High pressure tank 11 ... Tank container 12 ... Base part 21 ... Rotation axis 30 ... Winding apparatus 32 ... Bobbin 40 ... Detection apparatus 42 ... Polarization camera 44 ... Angle setting mechanism 50 ... Control apparatus 100 ... FW apparatus 100B ... FW apparatus CF ... Fiber bundle Img1, Img2 ... image portion θf ... fiber angle θfs ... fiber angle θfs1, θfs2 ... fiber angle θfsm ... fiber angle θfsm1, θfsm2 ... fiber angle θm ... detection angle θm1, θm2 ... detection angle Wf ... fiber width cx ... reference direction θcx-tx: camera angle cz: central axis θmax: maximum angle θmin: minimum angle θth: threshold value tx: axis X, Y, Z: axis

Claims (1)

高圧タンク用のタンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出方法であって、
(a)偏光カメラの中心軸が前記タンク容器の軸線に垂直となるように、前記偏光カメラを前記タンク容器に向けて配置する工程と、
(b)前記偏光カメラは、前記偏光カメラの中心軸に垂直な基準方向に対する繊維束の角度の検出が可能であり、前記繊維束の角度の変化に対して前記偏光カメラによって検出される角度の変化が線形である前記偏光カメラの検出可能角度範囲を求める工程と、
(c)前記タンク容器に巻き付けられる繊維束の前記タンク容器の軸線に対して設定される繊維角度が前記検出可能角度範囲に入るように、前記偏光カメラの中心軸を中心とする回転方向のカメラ角度を設定する工程と、
(d)前記タンク容器に巻き付けられた繊維束を前記偏光カメラで撮影し、撮影した偏光画像から前記巻き付けられた繊維束の状態の検出を行なう工程と、
を備える、繊維束の状態の検出方法。
A method of detecting the state of a fiber bundle wound around a tank container for a high pressure tank, comprising:
(A) arranging the polarization camera toward the tank container so that the central axis of the polarization camera is perpendicular to the axis of the tank container;
(B) The polarization camera is capable of detecting the angle of the fiber bundle with respect to a reference direction perpendicular to the central axis of the polarization camera, and the angle of the angle detected by the polarization camera with respect to the change of the fiber bundle Determining a detectable angle range of the polarized camera whose change is linear;
(C) A camera rotating in a direction around the central axis of the polarized camera so that the fiber angle set with respect to the axis of the tank container of the fiber bundle wound around the tank container falls within the detectable angle range. Setting an angle,
(D) photographing the fiber bundle wound around the tank container with the polarization camera, and detecting the state of the wound fiber bundle from the photographed polarized image;
A method of detecting the state of a fiber bundle, comprising:
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