JP2021162458A - Tank inspection device - Google Patents

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Yoshihiro Hori
孝吉 土井
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Abstract

To provide a tank inspection device capable of detecting a state of a reinforcing layer of a high-pressure tank.SOLUTION: A tank inspection device 20 includes a computing device that has an extracting portion 121 that extracts a plurality of AE waveforms from output waveforms of an AE sensor 3 detecting AE waves generated in a high-pressure tank 50, a sorter 123 that mechanically learns so as to classify the plurality of AE waveforms extracted by the extracting portion 121 into first waveforms derived from transverse cracks, second waveforms derived from micro-cracks, third waveforms derived from an interlayer peeling, and fourth waveforms derived from fiber breakage, a counting portion 124 that counts each number of the first waveforms to the fourth waveforms, and an output portion 125 that outputs results counted by the counting portion 124.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ライナとライナの外面を覆う繊維強化樹脂からなる補強層とを含む高圧タンクを検査するタンク検査装置に関する。 The present invention relates to a tank inspection apparatus for inspecting a high-pressure tank including a liner and a reinforcing layer made of a fiber reinforced resin covering the outer surface of the liner.

従来、液体を収容するタンクの検査方法として、AE(アコースティックエミッション)法を用いた検査方法が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、アルミニウム等からなるライナとライナの外面を覆う繊維強化材とからなる複合材タンクの試験装置であって、ライナの損傷状態をAEセンサを用いて検査する試験装置が記載されている。この試験装置では、AEセンサによりAE信号を受信し、そのAE信号の頻度やエネルギ変化からライナのみの損傷状態を検出する。 Conventionally, as an inspection method for a tank containing a liquid, an inspection method using an AE (acoustic emission) method is known (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 describes a test device for a composite material tank made of a liner made of aluminum or the like and a fiber reinforced material covering the outer surface of the liner, and a test device for inspecting the damaged state of the liner using an AE sensor. ing. In this test apparatus, the AE signal is received by the AE sensor, and the damaged state of only the liner is detected from the frequency and energy change of the AE signal.

特開2015−031630号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-031630

ところで、ライナとライナの外面を覆う繊維強化樹脂からなる補強層とを備えた高圧タンクは、高圧(例えば70MPa)のガスが充填されるため、非常に高い強度が要求される。このような高圧タンクを設計する場合、補強層を構成する材料や、樹脂が含浸された繊維束からなる繊維強化樹脂層をライナの外面に巻き付ける際の様々な製造条件(繊維強化樹脂層の巻き付け角度、硬化条件)を変更して高圧タンクを製造する。そして、各高圧タンクの内部を所定圧力まで加圧し、その高圧タンクを複数箇所切断して断面観察することによって、高圧タンクの状態を確認するという作業が必要である。 By the way, a high-pressure tank provided with a liner and a reinforcing layer made of a fiber-reinforced resin covering the outer surface of the liner is filled with a high-pressure (for example, 70 MPa) gas, so that very high strength is required. When designing such a high-pressure tank, various manufacturing conditions (wrapping of the fiber-reinforced resin layer) when the material constituting the reinforcing layer and the fiber-reinforced resin layer composed of the fiber bundle impregnated with the resin are wound around the outer surface of the liner. A high-pressure tank is manufactured by changing the angle and curing conditions). Then, it is necessary to pressurize the inside of each high-pressure tank to a predetermined pressure, cut the high-pressure tank at a plurality of places, and observe the cross section to confirm the state of the high-pressure tank.

しかしながら、この方法では、高圧タンクの状態を確認するために高圧タンク切断して断面を観察する必要があるため、確認作業に非常に時間がかかってしまう。また、切断位置によって例えばクラックや層間剥離の発生状況が異なるため、高圧タンクの状態を正確に確認することが困難である。したがって、高圧タンクを設計するには非常に時間がかかるという問題点があった。 However, in this method, since it is necessary to cut the high-pressure tank and observe the cross section in order to confirm the state of the high-pressure tank, the confirmation work takes a very long time. Further, it is difficult to accurately confirm the state of the high-pressure tank because, for example, the state of occurrence of cracks and delamination differs depending on the cutting position. Therefore, there is a problem that it takes a very long time to design a high-pressure tank.

なお、上記特許文献1に記載の試験装置では、ライナのみの損傷状態を検出するため補強層の状態を検出することができず、また、損傷の種類を検出することもできない。 In the test apparatus described in Patent Document 1, since the damaged state of only the liner is detected, the state of the reinforcing layer cannot be detected, and the type of damage cannot be detected.

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、高圧タンクの補強層の状態を検出することが可能なタンク検査装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a tank inspection device capable of detecting the state of a reinforcing layer of a high-pressure tank.

本発明に係るタンク検査装置は、ライナと前記ライナの外面を覆う繊維強化樹脂からなる補強層とを含む高圧タンクを検査するタンク検査装置であって、前記タンク検査装置は、前記高圧タンクの内部の圧力を増加させた際に前記高圧タンクで発生したAE波を検出するAEセンサの出力波形から複数のAE波形を抽出し、抽出した前記複数のAE波形に基づいて前記高圧タンクを検査するものであり、前記補強層は、複数層の繊維強化樹脂層からなり、前記タンク検査装置は、前記高圧タンクで発生した前記AE波を検出した前記AEセンサの出力波形から前記複数のAE波形を抽出する抽出部と、前記抽出部が抽出した前記複数のAE波形を、前記繊維強化樹脂層を厚み方向に通り抜けるトランスバースクラックに由来する第1波形と、前記繊維強化樹脂層を厚み方向に通り抜けないマイクロクラックに由来する第2波形と、前記繊維強化樹脂層の層間剥離に由来する第3波形と、繊維破断に由来する第4波形と、に分類するように機械学習された分類器と、前記分類器が分類した前記第1波形から前記第4波形のそれぞれの数をカウントするカウント部と、前記カウント部がカウントした結果を出力する出力部と、を有する演算装置を含む。 The tank inspection device according to the present invention is a tank inspection device that inspects a high-pressure tank including a liner and a reinforcing layer made of a fiber-reinforced resin that covers the outer surface of the liner, and the tank inspection device is the inside of the high-pressure tank. A plurality of AE waveforms are extracted from the output waveform of the AE sensor that detects the AE wave generated in the high pressure tank when the pressure is increased, and the high pressure tank is inspected based on the extracted plurality of AE waveforms. The reinforcing layer is composed of a plurality of fiber-reinforced resin layers, and the tank inspection device extracts the plurality of AE waveforms from the output waveform of the AE sensor that detects the AE wave generated in the high-pressure tank. The first waveform derived from the transverse crack that passes through the fiber-reinforced resin layer in the thickness direction and the plurality of AE waveforms extracted by the extraction unit do not pass through the fiber-reinforced resin layer in the thickness direction. A classifier machine-learned to classify into a second waveform derived from microcracks, a third waveform derived from delamination of the fiber-reinforced resin layer, and a fourth waveform derived from fiber breakage, and the above. A computing device including a counting unit that counts each number of the first waveform to the fourth waveform classified by the classifier and an output unit that outputs the result of counting by the counting unit is included.

なお、本明細書および特許請求の範囲において、AEとは、アコースティックエミッションの略であり、材料や構造物などが破壊や変形する際にエネルギを弾性波として放出する現象のことを言う。また、AE波とは、材料や構造物などが破壊や変形する際に放出される弾性波のことを言う。また、AEセンサとは、AEの発生に伴い生じる弾性波(AE波)を検出するセンサのことを言う。 In the present specification and claims, AE is an abbreviation for acoustic emission, and refers to a phenomenon in which energy is released as elastic waves when a material or structure is broken or deformed. Further, the AE wave is an elastic wave emitted when a material or a structure is broken or deformed. Further, the AE sensor refers to a sensor that detects an elastic wave (AE wave) generated by the generation of AE.

本発明のタンク検査装置によれば、前記AEセンサの出力波形から前記複数のAE波形を抽出し、前記複数のAE波形を、トランスバースクラックに由来する第1波形と、マイクロクラックに由来する第2波形と、前記繊維強化樹脂層の層間剥離に由来する第3波形と、繊維破断に由来する第4波形と、に分類し、分類した第1波形から第4波形のそれぞれの数をカウントする。これにより、カウントした結果に基づいて、高圧タンクの損傷モード(トランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離、繊維破断)およびその発生数を確認することができるので、補強層の状態を確認するために高圧タンクを切断して断面観察する必要がない。このため、高圧タンクの補強層の状態を確認する作業にかかる時間を短縮することができる。また、断面観察する場合のように切断位置によってクラックや層間剥離等の発生状況が異なることもないため、補強層の状態を正確に確認することができる。その結果、高圧タンクの設計にかかる時間を大幅に短縮することができる。 According to the tank inspection apparatus of the present invention, the plurality of AE waveforms are extracted from the output waveform of the AE sensor, and the plurality of AE waveforms are obtained as a first waveform derived from a transverse crack and a first waveform derived from a microcrack. It is classified into two waveforms, a third waveform derived from delamination of the fiber-reinforced resin layer, and a fourth waveform derived from fiber breakage, and the number of each of the classified first waveform to fourth waveform is counted. .. As a result, the damage mode (transverse crack, microcrack, delamination, fiber breakage) of the high-pressure tank and the number of occurrences thereof can be confirmed based on the counted result, so that the state of the reinforcing layer can be confirmed. There is no need to cut the high pressure tank and observe the cross section. Therefore, the time required for checking the state of the reinforcing layer of the high-pressure tank can be shortened. Further, unlike the case of observing the cross section, the state of occurrence of cracks, delamination and the like does not differ depending on the cutting position, so that the state of the reinforcing layer can be confirmed accurately. As a result, the time required for designing the high-pressure tank can be significantly reduced.

本発明によれば、高圧タンクの補強層の状態を検出することが可能なタンク検査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a tank inspection device capable of detecting the state of the reinforcing layer of a high-pressure tank.

本発明の第1実施形態に係るタンク検査装置を備えた検査システムの全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the inspection system provided with the tank inspection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るタンク検査装置の制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part of the tank inspection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1の高圧タンクの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the high pressure tank of FIG. 補強層に発生するトランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離および繊維破断を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transverse crack, microcrack, delamination and fiber breakage which occur in a reinforcing layer. 液体を充填して高圧タンクを加圧した際におけるAEセンサの出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of the AE sensor at the time of filling a liquid and pressurizing a high pressure tank. 本発明の第1実施形態に係るタンク検査装置の分類器を機械学習させる際に用いる教師データを示す図である。It is a figure which shows the teacher data used when the classifier of the tank inspection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention is machine-learned. 本発明の第1実施形態に係る加圧検査方法のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the pressure inspection method which concerns on 1st Embodiment of this invention. 気体を充填して高圧タンクを加圧した際におけるAEセンサの出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of the AE sensor when gas is filled and the high pressure tank is pressurized. 本発明の第2実施形態に係るタンク検査装置の制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part of the tank inspection apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る加圧検査方法のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the pressure inspection method which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

(第1実施形態)
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るタンク検査装置20を備えた検査システム1について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るタンク検査装置20を備えた検査システム1の全体構成を示す概略図である。
(First Embodiment)
Hereinafter, the inspection system 1 provided with the tank inspection device 20 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an overall configuration of an inspection system 1 provided with a tank inspection device 20 according to the first embodiment of the present invention.

検査システム1は図1に示すように、高圧タンク50を検査するシステムであって、高圧タンク50の内部を加圧するポンプ2と、高圧タンク50の外面に取り付けられる1つ以上のAEセンサ3と、高圧タンク50の内圧を検出する圧力センサ4と、ポンプ2の駆動を制御するとともに高圧タンク50の状態を検出するタンク検査装置20とを備えている。なお、検査システム1は、分厚いコンクリート壁などからなる検査室内に配置される。 As shown in FIG. 1, the inspection system 1 is a system for inspecting the high-pressure tank 50, and includes a pump 2 that pressurizes the inside of the high-pressure tank 50 and one or more AE sensors 3 attached to the outer surface of the high-pressure tank 50. A pressure sensor 4 for detecting the internal pressure of the high-pressure tank 50 and a tank inspection device 20 for controlling the drive of the pump 2 and detecting the state of the high-pressure tank 50 are provided. The inspection system 1 is arranged in an inspection room composed of a thick concrete wall or the like.

ポンプ2は、高圧タンク50の内部に流体(液体または気体)を充填して、高圧タンク50の内部を加圧する。本実施形態では、ポンプ2は、高圧タンク50の内部に水を供給する。ポンプ2は、貯水槽(図示せず)から水を汲み上げて高圧タンク50に供給する。なお、高圧タンク50に供給する液体は、水に限定されるものではなく、水以外の液体を用いてもよい。 The pump 2 fills the inside of the high pressure tank 50 with a fluid (liquid or gas) to pressurize the inside of the high pressure tank 50. In this embodiment, the pump 2 supplies water to the inside of the high pressure tank 50. The pump 2 draws water from a water storage tank (not shown) and supplies it to the high-pressure tank 50. The liquid supplied to the high pressure tank 50 is not limited to water, and a liquid other than water may be used.

また、ポンプ2には、高圧タンク50に供給する水が通過する金属等からなる供給管6が接続されている。供給管6には、流路を開閉可能なバルブ7が設けられている。また、高圧タンク50には、高圧タンク50の内部の水を検査室の外部に排出するための金属等からなる排出管8が接続されている。排出管8には、流路を開閉可能なバルブ9が設けられている。 Further, a supply pipe 6 made of metal or the like through which water supplied to the high pressure tank 50 passes is connected to the pump 2. The supply pipe 6 is provided with a valve 7 capable of opening and closing the flow path. Further, a discharge pipe 8 made of metal or the like for discharging the water inside the high pressure tank 50 to the outside of the inspection room is connected to the high pressure tank 50. The discharge pipe 8 is provided with a valve 9 capable of opening and closing the flow path.

AEセンサ3は、高圧タンク50の後述する補強層52のクラックなどの発生にともなって生じるAE波を検出し、検出結果を出力波形としてタンク検査装置20に出力する。AEセンサ3は、高圧タンク50で生じるAE波を検出することが可能であれば特に限定されるものではないが、例えば圧電センサ等を用いることができる。 The AE sensor 3 detects an AE wave generated due to the occurrence of cracks in the reinforcing layer 52 described later in the high-pressure tank 50, and outputs the detection result as an output waveform to the tank inspection device 20. The AE sensor 3 is not particularly limited as long as it can detect the AE wave generated in the high pressure tank 50, but for example, a piezoelectric sensor or the like can be used.

また、AEセンサ3は、補強層52の外面の所定位置に固定されている。AEセンサ3の数および固定位置は、特に限定されるものではないが、ここでは、高圧タンク50の軸方向(長手方向)の両端部および中央部の計3か所に固定されている。これにより、高圧タンク50のいずれの位置でAE波が生じても、そのAE波をAEセンサ3によって検出することができる。なお、1つのAE波が2つ以上のAEセンサ3によって検出された場合であっても、公知の技術を用いて、その波形から同一のAE波であると判別できるため、AEの発生数が重複してカウントされることはない。 Further, the AE sensor 3 is fixed at a predetermined position on the outer surface of the reinforcing layer 52. The number and fixing positions of the AE sensors 3 are not particularly limited, but here, they are fixed at a total of three locations, both ends and the center of the high-pressure tank 50 in the axial direction (longitudinal direction). As a result, no matter where the AE wave is generated in the high pressure tank 50, the AE wave can be detected by the AE sensor 3. Even when one AE wave is detected by two or more AE sensors 3, it can be determined from the waveform that it is the same AE wave by using a known technique, so that the number of AEs generated can be increased. It will not be counted twice.

本実施形態では、高圧タンク50の内部に液体(ここでは水)が充填されるため、高圧タンク50にAEが生じた際に発生するAE波(振動)は、補強層52および水の両方を伝搬してAEセンサ3で検出される。このとき、AE波は、液体中を伝搬する際に液体とライナ51との界面で反射したり、補強層52を伝搬する波と液体を伝搬する波とが重畳したりする。このため、通常、AEセンサ3の出力波形から抽出した複数のAE波形を、後述する第1波形と第2波形とに分類しようとしても、精度良く分類することは困難である。しかしながら、本実施形態では後述するように、機械学習された分類器123を用いることによって、複数のAE波形を第1波形と第2波形とに精度良く分類することができる。 In the present embodiment, since the inside of the high-pressure tank 50 is filled with liquid (water in this case), the AE wave (vibration) generated when AE occurs in the high-pressure tank 50 causes both the reinforcing layer 52 and water. It propagates and is detected by the AE sensor 3. At this time, the AE wave is reflected at the interface between the liquid and the liner 51 when propagating in the liquid, or the wave propagating in the reinforcing layer 52 and the wave propagating in the liquid are superimposed. Therefore, it is usually difficult to accurately classify a plurality of AE waveforms extracted from the output waveform of the AE sensor 3 into a first waveform and a second waveform, which will be described later. However, in the present embodiment, as will be described later, by using the machine-learned classifier 123, it is possible to accurately classify a plurality of AE waveforms into a first waveform and a second waveform.

圧力センサ4は、高圧タンク50の内圧を検出可能に構成されている。圧力センサ4は、高圧タンク50の内部に設けられていてもよいし、ポンプ2と高圧タンク50とを接続する供給管6に設けられていてもよい。圧力センサ4は、検出結果をタンク検査装置20に出力する。 The pressure sensor 4 is configured to be able to detect the internal pressure of the high pressure tank 50. The pressure sensor 4 may be provided inside the high-pressure tank 50, or may be provided in the supply pipe 6 connecting the pump 2 and the high-pressure tank 50. The pressure sensor 4 outputs the detection result to the tank inspection device 20.

タンク検査装置20は、高圧タンク50の内部を所定圧力まで増加させた際に、高圧タンク50の後述する補強層52の状態を検査する装置である。タンク検査装置20は図2に示すように、ポンプ2などを制御する制御部21と、表示パネル等からなる表示部22と、操作者が操作するボタン等からなる操作部23とを有する。表示部22は、例えば、高圧タンク50の内圧、加圧時間、AEセンサ3の出力波形、ポンプ2の動作状況、バルブ7および9の動作状況や、後述する抽出部121、変換部122、分類器123、カウント部124および出力部125の出力等を表示可能に構成されている。 The tank inspection device 20 is a device that inspects the state of the reinforcing layer 52 described later in the high pressure tank 50 when the inside of the high pressure tank 50 is increased to a predetermined pressure. As shown in FIG. 2, the tank inspection device 20 includes a control unit 21 for controlling the pump 2 and the like, a display unit 22 including a display panel and the like, and an operation unit 23 including buttons and the like operated by the operator. The display unit 22 includes, for example, the internal pressure of the high-pressure tank 50, the pressurizing time, the output waveform of the AE sensor 3, the operating status of the pump 2, the operating status of the valves 7 and 9, and the extraction unit 121 and the conversion unit 122, which will be described later. The output of the device 123, the counting unit 124, the output unit 125, and the like can be displayed.

ここで、タンク検査装置20は、ポンプ2の駆動および停止を制御することが可能であり、特に、AEセンサ3の出力に基づいてポンプ2を停止することが可能である。また、タンク検査装置20は、バルブ7および9の開閉動作を制御する。なお、タンク検査装置20の詳細構造については後述する。 Here, the tank inspection device 20 can control the drive and stop of the pump 2, and in particular, can stop the pump 2 based on the output of the AE sensor 3. Further, the tank inspection device 20 controls the opening / closing operation of the valves 7 and 9. The detailed structure of the tank inspection device 20 will be described later.

図3に示すように、高圧タンク50は、例えば、燃料電池車両に搭載される高圧の水素ガスが充填されるタンクである。なお、高圧タンク50に充填可能な気体としては、水素ガスに限定されない。高圧タンク50は、両端がドーム状に丸みを帯びた略円筒形状の高圧ガス貯蔵容器である。高圧タンク50は、ガスバリア性を有するライナ51と、ライナ51の外面を覆う繊維強化樹脂からなる補強層52と、を備える。 As shown in FIG. 3, the high-pressure tank 50 is, for example, a tank filled with high-pressure hydrogen gas mounted on a fuel cell vehicle. The gas that can be filled in the high pressure tank 50 is not limited to hydrogen gas. The high-pressure tank 50 is a substantially cylindrical high-pressure gas storage container having dome-shaped rounded ends. The high-pressure tank 50 includes a liner 51 having a gas barrier property and a reinforcing layer 52 made of a fiber reinforced resin that covers the outer surface of the liner 51.

ライナ51は、高圧の水素ガスが充填される収容空間を形成する樹脂製又は金属製の部材である。ライナ51の長手方向(軸方向)の両端には、開口部が形成されており、口金54およびエンドボス56がそれぞれ設けられている。口金54およびエンドボス56は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料を所定形状に加工したものである。口金54には、収容空間に対して水素ガスを充填および排出するための供給管6および排出管8が接続される。 The liner 51 is a resin or metal member that forms a storage space filled with high-pressure hydrogen gas. Openings are formed at both ends of the liner 51 in the longitudinal direction (axial direction), and a base 54 and an end boss 56 are provided, respectively. The base 54 and the end boss 56 are made by processing a metal material such as aluminum or an aluminum alloy into a predetermined shape. A supply pipe 6 and a discharge pipe 8 for filling and discharging hydrogen gas with respect to the accommodation space are connected to the base 54.

補強層52は、ライナ51の外面を覆っているとともに、樹脂が含浸された繊維束からなる繊維強化樹脂層をライナ51に巻き付けられることにより複数層になった繊維強化樹脂層を硬化させることによって形成されている。この補強層52は、ライナ51を補強して高圧タンク50の剛性や耐圧性等の機械的強度を向上させる機能を有する。補強層52は、熱硬化性樹脂及び強化繊維によって構成されている。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、特に、機械的強度等の観点からエポキシ樹脂を用いることが好ましい。強化繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、及び炭素繊維等を用いることができ、特に、軽量性や機械的強度等の観点から炭素繊維を用いることが好ましい。 The reinforcing layer 52 covers the outer surface of the liner 51, and the fiber reinforced resin layer made of a fiber bundle impregnated with resin is wound around the liner 51 to cure the plurality of fiber reinforced resin layers. It is formed. The reinforcing layer 52 has a function of reinforcing the liner 51 to improve mechanical strength such as rigidity and pressure resistance of the high pressure tank 50. The reinforcing layer 52 is composed of a thermosetting resin and reinforcing fibers. As the thermosetting resin, it is preferable to use a thermosetting resin such as a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, and an epoxy resin, and it is particularly preferable to use an epoxy resin from the viewpoint of mechanical strength and the like. As the reinforcing fiber, glass fiber, aramid fiber, boron fiber, carbon fiber and the like can be used, and it is particularly preferable to use carbon fiber from the viewpoint of light weight, mechanical strength and the like.

なお、高圧タンク50の内部の圧力を所定圧力まで増加させた場合、補強層52には、補強層52の繊維強化樹脂層52aを厚み方向に通り抜けるトランスバースクラックと、トランスバースクラックよりも小さく繊維強化樹脂層52aを厚み方向に通り抜けないマイクロクラックと、繊維強化樹脂層52a同士の界面で生じる層間剥離と、繊維強化樹脂層52aを構成する繊維が破断する繊維破断と、が発生する(図4参照)。これに伴い、高圧タンク50の補強層52には、トランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離および繊維破断に対応するAE波が発生する。 When the pressure inside the high-pressure tank 50 is increased to a predetermined pressure, the reinforcing layer 52 has a transverse crack that passes through the fiber-reinforced resin layer 52a of the reinforcing layer 52 in the thickness direction and a fiber that is smaller than the transverse crack. Microcracks that do not pass through the reinforced resin layer 52a in the thickness direction, delamination that occurs at the interface between the fiber reinforced resin layers 52a, and fiber breakage in which the fibers constituting the fiber reinforced resin layer 52a are broken occur (FIG. 4). reference). Along with this, AE waves corresponding to transverse cracks, microcracks, delamination and fiber breakage are generated in the reinforcing layer 52 of the high pressure tank 50.

次に、タンク検査装置20の詳細構造について説明する。 Next, the detailed structure of the tank inspection device 20 will be described.

図2に示すように、タンク検査装置20の制御部21は、CPUと、ROMおよびRAMからなる記憶部とを含んでいる。CPUは、記憶部に記憶されている動作プログラムを実行する。 As shown in FIG. 2, the control unit 21 of the tank inspection device 20 includes a CPU and a storage unit including a ROM and a RAM. The CPU executes an operation program stored in the storage unit.

また、制御部21は、ソフトウェアとして、抽出部121、変換部122、分類器123、カウント部124、出力部125、加圧実行部126およびバルブ開閉部127を含んでいる。なお、本実施形態では、抽出部121、変換部122、分類器123、カウント部124、出力部125によって、本発明の「演算部」が構成されている。 Further, the control unit 21 includes an extraction unit 121, a conversion unit 122, a classifier 123, a count unit 124, an output unit 125, a pressurization execution unit 126, and a valve opening / closing unit 127 as software. In the present embodiment, the "calculation unit" of the present invention is composed of the extraction unit 121, the conversion unit 122, the classifier 123, the count unit 124, and the output unit 125.

抽出部121には、AEセンサ3の出力波形が入力される。抽出部121は、AEセンサ3の出力波形から複数のAE波形を抽出する。具体的には、AEセンサ3の出力波形は、例えば図5に示すような波形を多数繋げたような波形である。図5に示す波形において、領域Aは、高圧タンク50にAEが生じた際に発生する振動を表している。また、領域A1は、補強層52を伝搬した振動を表しており、領域A2は、水中を伝搬した振動を表している。 The output waveform of the AE sensor 3 is input to the extraction unit 121. The extraction unit 121 extracts a plurality of AE waveforms from the output waveform of the AE sensor 3. Specifically, the output waveform of the AE sensor 3 is, for example, a waveform obtained by connecting a large number of waveforms as shown in FIG. In the waveform shown in FIG. 5, the region A represents the vibration generated when the AE is generated in the high pressure tank 50. Further, the region A1 represents the vibration propagating in the reinforcing layer 52, and the region A2 represents the vibration propagating in the water.

抽出部121は、高圧タンク50にAEが生じて振幅が所定の閾値(L)以上になると、そのタイミングを含む一定期間内の一塊の振動(領域A)を1つのAE波形として抽出する。閾値は、ノイズ除去のために設定されている。振幅が所定の閾値以上になった後、所定時間経過すると、振動が小さくなり振幅は所定の閾値未満になる。抽出部121は、AE波形を抽出した後、一定時間経過後、再度振幅が所定の閾値以上になると、次のAE波形を抽出する。このようにして、抽出部121は、AEセンサ3の出力波形から複数のAE波形を順次抽出し、変換部122に出力する。 When AE occurs in the high-pressure tank 50 and the amplitude becomes equal to or higher than a predetermined threshold value (L), the extraction unit 121 extracts a mass of vibrations (region A) within a certain period including the timing as one AE waveform. The threshold is set for noise removal. When a predetermined time elapses after the amplitude becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, the vibration becomes smaller and the amplitude becomes less than the predetermined threshold value. After extracting the AE waveform, the extraction unit 121 extracts the next AE waveform when the amplitude becomes equal to or higher than a predetermined threshold value again after a certain period of time has elapsed. In this way, the extraction unit 121 sequentially extracts a plurality of AE waveforms from the output waveform of the AE sensor 3 and outputs them to the conversion unit 122.

なお、複数のAEに起因するAE波形が繋がって、1つの大きな(時間軸で長い)AE波形として出力されると、その波形を分類器123によって後述のように分類したとしても、精度良く分類することができない。このため、振幅が所定の閾値以上になった後、一定時間経過しても振幅が所定の閾値未満にはならない場合、そのAE波形は分類器123によって分類されない。なお、このようなAE波形は、全てのAE波形のうちの数%未満であるため、AE波形のカウント数、すなわち高圧タンク50の検査結果にはほとんど影響しない。 When AE waveforms caused by a plurality of AEs are connected and output as one large (long time axis) AE waveform, even if the waveforms are classified as described later by the classifier 123, they are classified with high accuracy. Can not do it. Therefore, if the amplitude does not fall below the predetermined threshold even after a certain period of time has passed after the amplitude exceeds the predetermined threshold, the AE waveform is not classified by the classifier 123. Since such an AE waveform is less than a few percent of all the AE waveforms, it has almost no effect on the count number of the AE waveform, that is, the inspection result of the high pressure tank 50.

抽出部121が抽出した各AE波形は、高圧タンク50の破壊直前に増加するトランスバースクラックの発生に由来する第1波形と、トランスバースクラックよりも小さいマイクロクラックの発生に由来する第2波形と、層間剥離に由来する第3波形と、繊維破断に由来する第4波形と、を少なくとも含んでいるが、抽出直後のAE波形を第1波形、第2波形、第3波形および第4波形に分類することは容易ではない。そこで、本実施形態では、抽出後のAE波形を変換部122によって周波数解析した後、第1波形から第4波形に分類している。 Each AE waveform extracted by the extraction unit 121 includes a first waveform derived from the occurrence of a transverse crack that increases immediately before the high-pressure tank 50 is destroyed, and a second waveform derived from the occurrence of a microcrack smaller than the transverse crack. , At least a third waveform derived from delamination and a fourth waveform derived from fiber breakage, but the AE waveform immediately after extraction is divided into the first waveform, the second waveform, the third waveform, and the fourth waveform. It is not easy to classify. Therefore, in the present embodiment, the extracted AE waveform is frequency-analyzed by the conversion unit 122, and then classified into the first waveform to the fourth waveform.

ここで、トランスバースクラックは、繊維強化樹脂層52aを厚み方向に通り抜ける(必ずしも通り抜けるとは限らない)クラックであり、トランスバースクラックが増加することによって高圧タンクはいずれ破壊に至る。マイクロクラックは、トランスバースクラックよりも長さが短い。トランスバースクラックは、マイクロクラックが複数繋がることによって形成される。マイクロクラックは、クラックのない状態から生じるものである一方、トランスバースクラックは、マイクロクラックが複数繋がることによって形成されるものであるため、すなわち両者の形成過程が異なるため、両者の発生にともなって生じるAE波にも差異が生じると考えられる。なお、トランスバースクラックは、複数のマイクロクラックが繋がることにより、長さが0.1mm以上になることが多い。トランスバースクラックは、マイクロクラックが複数繋がることによって発生するが、補強層52内のボイドを起点としても発生すると考えられる。 Here, the transverse crack is a crack that passes through (not necessarily) through the fiber reinforced resin layer 52a in the thickness direction, and the high-pressure tank eventually breaks due to the increase in the transverse crack. Microcracks are shorter in length than transverse cracks. Transverse cracks are formed by connecting a plurality of microcracks. The microcracks are generated from a state without cracks, while the transverse cracks are formed by connecting a plurality of microcracks, that is, because the formation processes of the two are different. It is considered that the generated AE wave also has a difference. The length of the transverse crack is often 0.1 mm or more due to the connection of a plurality of microcracks. The transverse crack is generated by connecting a plurality of microcracks, but it is considered that the transverse crack is also generated from a void in the reinforcing layer 52 as a starting point.

変換部122は、抽出部121から入力されたAE波形に対して時間周波数解析を順次行う。本実施形態では、変換部122は、AE波形をウェーブレット変換して図6に示すような画像(スカログラム)を生成する。ここで、図6に示す画像(スカログラム)の横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示し、色(濃度)は強度を示している。なお、ウェーブレット変換とは、基底関数としてウェーブレット関数を用いた周波数解析である。ウェーブレット変換では、フーリエ変換と異なり、時間的な情報を残したまま周波数特性を算出することができる。ウェーブレット変換は、以下の式(1)で定義される。

Figure 2021162458
The conversion unit 122 sequentially performs time-frequency analysis on the AE waveform input from the extraction unit 121. In the present embodiment, the conversion unit 122 wavelet transforms the AE waveform to generate an image (scalogram) as shown in FIG. Here, the horizontal axis of the image (scalogram) shown in FIG. 6 indicates time, the vertical axis indicates frequency, and the color (density) indicates intensity. The wavelet transform is a frequency analysis using a wavelet function as a basis function. In the wavelet transform, unlike the Fourier transform, the frequency characteristics can be calculated while leaving the temporal information. The wavelet transform is defined by the following equation (1).
Figure 2021162458

式(1)において、aはスケールパラメータ、bはシフトパラメータ、Ψ(t)はマザーウェーブレットである。ウェーブレット変換自体は公知の手法であるため、その詳細な説明を省略する。 In equation (1), a is a scale parameter, b is a shift parameter, and Ψ (t) is a mother wavelet. Since the wavelet transform itself is a known method, a detailed description thereof will be omitted.

分類器123は、機械学習アルゴリズムとしてk−means法を用いており、変換部122の出力(画像)を、高圧タンク50のトランスバースクラックに由来する第1波形に対応する第1画像と、マイクロクラックに由来する第2波形に対応する第2画像と、層間剥離に由来する第3波形に対応する第3画像と、繊維破断に由来する第4波形に対応する第4画像と、に分類するように予め機械学習されている。また、分類器123は、分類した第1画像〜第4画像をカウント部124に出力する。分類器123の機械学習方法については、後述する。 The classifier 123 uses the k-means method as a machine learning algorithm, and the output (image) of the conversion unit 122 is the first image corresponding to the first waveform derived from the transverse crack of the high-pressure tank 50 and the micro. It is classified into a second image corresponding to the second waveform derived from cracks, a third image corresponding to the third waveform derived from delamination, and a fourth image corresponding to the fourth waveform derived from fiber breakage. It is machine-learned in advance. Further, the classifier 123 outputs the classified first to fourth images to the counting unit 124. The machine learning method of the classifier 123 will be described later.

カウント部124は、第1画像〜第4画像の数をそれぞれカウントするとともに、出力部125に出力する。なお、カウント部124は、必要に応じて、抽出部121で抽出されたAE波形の数もカウントできるようになっていてもよい。 The counting unit 124 counts the numbers of the first image to the fourth image, respectively, and outputs the number to the output unit 125. The counting unit 124 may also be able to count the number of AE waveforms extracted by the extraction unit 121, if necessary.

出力部125は、第1画像〜第4画像のそれぞれの数や割合を表示部22に出力する。 The output unit 125 outputs the numbers and ratios of the first image to the fourth image to the display unit 22.

加圧実行部126は、圧力センサ4からの圧力信号から高圧タンク50の内圧を検出する。加圧実行部126は、高圧タンク50の内圧が検査圧力の上限値になると、ポンプ2の駆動を停止するとともに、バルブ7を閉じるとともにバルブ9を開くためのバルブ駆動信号をバルブ開閉部127に出力する。また、加圧実行部126は、第1画像〜第4画像のそれぞれの数や割合を表示部22に出力させるための出力実行信号を出力部125に出力する。 The pressurizing execution unit 126 detects the internal pressure of the high pressure tank 50 from the pressure signal from the pressure sensor 4. When the internal pressure of the high-pressure tank 50 reaches the upper limit of the inspection pressure, the pressurizing execution unit 126 stops driving the pump 2 and sends a valve drive signal for closing the valve 7 and opening the valve 9 to the valve opening / closing unit 127. Output. Further, the pressurization execution unit 126 outputs an output execution signal for outputting the number and ratio of each of the first image to the fourth image to the display unit 22 to the output unit 125.

バルブ開閉部127は、加圧実行部126からバルブ駆動信号が入力されると、バルブ7を閉じるとともに、バルブ9を開く。 When a valve drive signal is input from the pressurizing execution unit 126, the valve opening / closing unit 127 closes the valve 7 and opens the valve 9.

次に、分類器123を機械学習させる方法について説明する。 Next, a method of machine learning the classifier 123 will be described.

本実施形態では、図6に示すように、各画像(スカログラム)と損傷モード(トランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離、繊維破断)とを対応付けた教師データを用いて、分類器123を機械学習させる。ここで、クラック等の発生の瞬間を目視等で捉えることはできないので、第1画像がトランスバースクラックに対応し、第2画像がマイクロクラックに対応し、第3画像が層間剥離に対応し、第4画像が繊維破断に対応していることを確認する必要がある。 In this embodiment, as shown in FIG. 6, the classifier 123 is machined using the teacher data in which each image (scalogram) is associated with the damage mode (transverse crack, microcrack, delamination, fiber breakage). Let them learn. Here, since the moment when a crack or the like occurs cannot be visually captured, the first image corresponds to a transverse crack, the second image corresponds to a microcrack, and the third image corresponds to delamination. It is necessary to confirm that the fourth image corresponds to the fiber breakage.

まず、機械学習を行う際の教師データを取得する方法について説明する。高圧タンク50の内部の圧力を増加させると、補強層52にトランスバースクラック、マクロクラック、層間剥離および繊維破断が発生する。 First, a method of acquiring teacher data when performing machine learning will be described. When the pressure inside the high pressure tank 50 is increased, transverse cracks, macrocracks, delamination and fiber breakage occur in the reinforcing layer 52.

そこで、学習用の高圧タンク50の内圧を所定圧力まで増加させ、そのとき得られる複数のAE波形をウェーブレット変換した画像(第1画像〜第4画像)と、所定圧力まで加圧した後に減圧し、補強層52の断面を観察して計測した各損傷モード(トランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離および繊維破断)の数との関係を確認する。このことを、比較的低い内圧(例えば数〜数十MPa)から高圧タンク50が破壊するまでのいくつかの内圧に対して行う。なお、補強層52の断面観察を行うことにより、その学習用の高圧タンク50は使用できなくなるので、学習用の高圧タンク50を複数準備する必要がある。 Therefore, the internal pressure of the high-pressure tank 50 for learning is increased to a predetermined pressure, and the images (first image to fourth image) obtained by wavelet transforming the plurality of AE waveforms obtained at that time and the pressure is reduced to a predetermined pressure. , The relationship with the number of each damage mode (transverse crack, microcrack, delamination and fiber breakage) measured by observing the cross section of the reinforcing layer 52 is confirmed. This is done for some internal pressures from a relatively low internal pressure (eg, several to several tens of MPa) to the destruction of the high pressure tank 50. By observing the cross section of the reinforcing layer 52, the high-pressure tank 50 for learning cannot be used. Therefore, it is necessary to prepare a plurality of high-pressure tanks 50 for learning.

そして、各内圧に対して、第1画像〜第4画像のそれぞれの数およびその割合と、補強層52に発生したトランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離および繊維破断のそれぞれの数およびその割合とを比較することによって、例えば、トランスバースクラックと第1画像とが対応し、マイクロクラックと第2画像とが対応し、層間剥離と第3画像とが対応し、繊維破断と第4画像とが対応していることを確認することができる。 Then, for each internal pressure, the number and ratio of each of the first to fourth images, and the number and ratio of each of the transverse cracks, microcracks, delamination, and fiber breakage generated in the reinforcing layer 52. By comparing, for example, the transverse crack corresponds to the first image, the microcrack corresponds to the second image, the delamination corresponds to the third image, and the fiber breakage corresponds to the fourth image. It can be confirmed that it is supported.

また、高圧タンク50の内圧が増加するに従って、第1画像〜第4画像のそれぞれの累積数の増加率(圧力増加量に対する累積数の増加率)が大きくなるが、特に第1画像および第4画像のそれぞれの累積数の増加率が大きくなることが確認できる。 Further, as the internal pressure of the high pressure tank 50 increases, the rate of increase in the cumulative number of each of the first image to the fourth image (the rate of increase in the cumulative number with respect to the amount of pressure increase) increases, but in particular, the first image and the fourth image It can be confirmed that the rate of increase in the cumulative number of each image increases.

なお、第1画像〜第4画像とトランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離および繊維破断との対応関係を確認する場合、例えば、トランスバースクラックが発生しやすい高圧タンク50を製造し、その高圧タンク50を加圧して発生するAE波を検出するとともに、その高圧タンク50の断面観察を行うことにより、トランスバースクラックと第1画像とが対応することを容易に確認することができる。トランスバースクラックは、主に補強層52の内部に形成されたボイドを起点として発生するため、補強層52の内部に多くのボイドを形成しておくことによって、トランスバースクラックが発生しやすい高圧タンク50を得ることができる。逆を言えば、後述するように、タンク検査装置20を用いて高圧タンク50を検査した際に、トランスバースクラックを比較的多く検出すると、その高圧タンク50にはボイドが多く形成されていたことが判明する。 When confirming the correspondence between the first to fourth images and transverse cracks, microcracks, delamination, and fiber breakage, for example, a high-pressure tank 50 in which transverse cracks are likely to occur is manufactured, and the high-pressure tank is manufactured. By detecting the AE wave generated by pressurizing the 50 and observing the cross section of the high pressure tank 50, it is possible to easily confirm that the transverse crack corresponds to the first image. Since the transverse crack is mainly generated from the void formed inside the reinforcing layer 52, a high-pressure tank in which the transverse crack is likely to occur by forming many voids inside the reinforcing layer 52. You can get 50. Conversely, as will be described later, when a relatively large number of transverse cracks were detected when the high-pressure tank 50 was inspected using the tank inspection device 20, many voids were formed in the high-pressure tank 50. Turns out.

また、同様に、層間剥離や繊維破断が発生しやすい高圧タンク50を製造することも可能である。例えば、半硬化させた状態の繊維強化樹脂層52aをライナ51に巻き付けて硬化させると、層間剥離の発生しやすい高圧タンク50が得られ、炭素繊維以外の材質からなる繊維強化樹脂層52aや繊維径の細い繊維強化樹脂層52aを用いて補強層52を形成すると、繊維破断の発生しやすい高圧タンク50が得られる。なお、マイクロクラックは、特に比較的低い圧力(例えば数十MPa)では、他の損傷モードに比べて発生数が非常に多いため、マイクロクラックが発生しやすい高圧タンク50を製造しなくても、発生数からトランスバースクラックと第1画像とが対応することを容易に確認することができる。 Similarly, it is also possible to manufacture a high-pressure tank 50 in which delamination and fiber breakage are likely to occur. For example, when the semi-cured fiber-reinforced resin layer 52a is wound around the liner 51 and cured, a high-pressure tank 50 in which delamination is likely to occur can be obtained, and the fiber-reinforced resin layer 52a and fibers made of a material other than carbon fiber can be obtained. When the reinforcing layer 52 is formed by using the fiber-reinforced resin layer 52a having a small diameter, a high-pressure tank 50 in which fiber breakage is likely to occur can be obtained. Since the number of microcracks generated is much larger than that of other damage modes, especially at a relatively low pressure (for example, several tens of MPa), it is not necessary to manufacture the high-pressure tank 50 in which microcracks are likely to occur. From the number of occurrences, it can be easily confirmed that the transverse crack and the first image correspond to each other.

以上のようにして、第1画像はトランスバースクラックに対応し、第2画像はマイクロクラックに対応し、第3画像は層間剥離に対応し、第4画像は繊維破断に対応することが確認できると言える。そして、図6に示すように、各画像を第1画像(トランスバースクラック)、第2画像(マイクロクラック)、第3画像(層間剥離)および第4画像(繊維破断)に対応させたデータを教師データとすることができる。 As described above, it can be confirmed that the first image corresponds to the transverse crack, the second image corresponds to the microcrack, the third image corresponds to the delamination, and the fourth image corresponds to the fiber breakage. It can be said that. Then, as shown in FIG. 6, data corresponding to each image corresponding to the first image (transverse crack), the second image (microcrack), the third image (delamination), and the fourth image (fiber breakage) are obtained. It can be teacher data.

次に、教師データを用いて分類器123を機械学習させた。具体的には、数百個の教師データのうち70〜80%を訓練データとして用いて、画像をトランスバースクラックに由来する第1画像と、マイクロクラックに由来する第2画像と、層間剥離に対応する第3画像と、繊維破断に対応する第4画像とに分類するように、分類器123を機械学習させる。そして、数百個の教師データのうち残りを評価データとして用いて、画像を第1画像〜第4画像に分類させると、分類器123の正答率は70%以上であり、分類の精度が十分高いことが判明する。以上のようにして、分類器123を機械学習させる。 Next, the classifier 123 was machine-learned using the teacher data. Specifically, 70 to 80% of the hundreds of teacher data are used as training data, and the image is used for delamination between the first image derived from the transverse crack and the second image derived from the microcrack. The classifier 123 is machine-learned to classify into a corresponding third image and a fourth image corresponding to fiber breakage. Then, when the images are classified into the first image to the fourth image by using the rest of the hundreds of teacher data as the evaluation data, the correct answer rate of the classifier 123 is 70% or more, and the classification accuracy is sufficient. Turns out to be high. As described above, the classifier 123 is machine-learned.

次に、図7を参照して、本実施形態のタンク検査装置20を用いた高圧タンク50の加圧検査方法について説明する。この加圧検査方法は、高圧タンク50を設計する際に、補強層52を構成する材料(繊維、樹脂の材料)や、繊維強化樹脂層52aをライナ51に巻き付ける際の様々な製造条件(繊維強化樹脂層52aの巻き付け角度、繊維強化樹脂層52a(繊維束)を同時に巻き付ける際の数(以下、給糸数ともいう)、硬化条件)などを変更して製造した高圧タンク50の出来栄えを評価する際に用いられるものである。 Next, a pressure inspection method for the high pressure tank 50 using the tank inspection device 20 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 7. In this pressure inspection method, when designing the high-pressure tank 50, various manufacturing conditions (fibers) when the material (fiber, resin material) constituting the reinforcing layer 52 and the fiber reinforced resin layer 52a are wound around the liner 51. Evaluate the performance of the high-pressure tank 50 manufactured by changing the winding angle of the reinforced resin layer 52a, the number of times the fiber reinforced resin layer 52a (fiber bundle) is wound at the same time (hereinafter, also referred to as the number of threads to be fed), the curing conditions, and the like. It is used when.

工程S1において、作業者がタンク検査装置20の操作部23を操作することによって、タンク検査装置20により高圧タンク50の内部の圧力が増加される。このとき、バルブ7は開かれており、バルブ9は閉じられている。なお、高圧タンク50の内圧は、略一定の速度で増加される。 In step S1, when the operator operates the operation unit 23 of the tank inspection device 20, the pressure inside the high-pressure tank 50 is increased by the tank inspection device 20. At this time, the valve 7 is open and the valve 9 is closed. The internal pressure of the high pressure tank 50 is increased at a substantially constant speed.

工程S2において、高圧タンク50の内圧の増加に伴って、補強層52にトランスバースクラック、マクロクラック、層間剥離および繊維破断が発生すると、AEセンサ3はAE波形を含む波形を抽出部121に出力する。抽出部121は、AEセンサ3の出力波形からAE波形を順次抽出し、変換部122に出力する。 In step S2, when transverse cracks, macrocracks, delamination and fiber breakage occur in the reinforcing layer 52 as the internal pressure of the high pressure tank 50 increases, the AE sensor 3 outputs a waveform including the AE waveform to the extraction unit 121. do. The extraction unit 121 sequentially extracts the AE waveform from the output waveform of the AE sensor 3 and outputs it to the conversion unit 122.

工程S3において、変換部122は、抽出部121から入力されたAE波形をウェーブレット変換して画像(スカログラム)を順次生成する。また、変換部122は、生成した画像を分類器123に出力する。 In step S3, the conversion unit 122 wavelet transforms the AE waveform input from the extraction unit 121 to sequentially generate an image (scalogram). Further, the conversion unit 122 outputs the generated image to the classifier 123.

工程S4において、分類器123は、変換部122の出力(画像)を順次、第1波形に対応する第1画像と、第2波形に対応する第2画像と、第3波形に対応する第3画像と、第4波形に対応する第4画像とに分類する。また、分類器123は、分類した第1画像〜第4画像をカウント部124に出力する。 In step S4, the classifier 123 sequentially outputs (images) the output (image) of the conversion unit 122 to the first image corresponding to the first waveform, the second image corresponding to the second waveform, and the third image corresponding to the third waveform. It is classified into an image and a fourth image corresponding to the fourth waveform. Further, the classifier 123 outputs the classified first to fourth images to the counting unit 124.

工程S5において、カウント部124は、分類器123から順次入力される第1画像〜第4画像の数をカウントする(Nに1を加える)。また、カウント部124は、カウントした第1画像〜第4画像のそれぞれの数を出力部125に出力する。 In step S5, the counting unit 124 counts the number of first to fourth images sequentially input from the classifier 123 (adding 1 to N). Further, the counting unit 124 outputs the counted numbers of the first image to the fourth image to the output unit 125.

工程S6において、加圧実行部126は、圧力センサ4の出力に基づいて、高圧タンク50の内圧が検査圧力の上限値以上であるか否かを判断する。高圧タンク50の内圧が検査圧力の上限値未満である場合、工程S2に戻る。 In step S6, the pressurizing execution unit 126 determines whether or not the internal pressure of the high pressure tank 50 is equal to or higher than the upper limit value of the inspection pressure based on the output of the pressure sensor 4. If the internal pressure of the high pressure tank 50 is less than the upper limit of the inspection pressure, the process returns to step S2.

一方、工程S6において、高圧タンク50の内圧が検査圧力の上限値以上である場合、ポンプ2を停止して高圧タンク50への加圧を停止するとともに、バルブ駆動信号および出力実行信号をバルブ開閉部127および出力部125にそれぞれ出力する。これにより、バルブ開閉部127は、バルブ7を閉じるとともに、バルブ9を開く。このため、高圧タンク50への水の供給が停止されるとともに、高圧タンク50内の水が排出管8を介して屋外に排出される。これらの結果、高圧タンク50の内圧が低下する。また、出力部125は、第1画像〜第4画像のそれぞれの数や割合を表示部22に出力する。 On the other hand, in step S6, when the internal pressure of the high pressure tank 50 is equal to or higher than the upper limit of the inspection pressure, the pump 2 is stopped to stop the pressurization of the high pressure tank 50, and the valve drive signal and the output execution signal are opened and closed. Output to unit 127 and output unit 125, respectively. As a result, the valve opening / closing unit 127 closes the valve 7 and opens the valve 9. Therefore, the supply of water to the high-pressure tank 50 is stopped, and the water in the high-pressure tank 50 is discharged to the outside through the discharge pipe 8. As a result, the internal pressure of the high pressure tank 50 decreases. Further, the output unit 125 outputs the number and ratio of each of the first image to the fourth image to the display unit 22.

工程S7において、表示部22は、第1画像〜第4画像のそれぞれの数および割合、すなわちトランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離および繊維破断のそれぞれの数および割合を表示する。 In step S7, the display unit 22 displays the respective numbers and proportions of the first to fourth images, that is, the respective numbers and proportions of transverse cracks, microcracks, delaminations, and fiber breaks.

そして、高圧タンク50の加圧検査が終了する。 Then, the pressurization inspection of the high pressure tank 50 is completed.

高圧タンク50の設計者は、高圧タンク50を切断して断面を観察することなく、表示部22に表示された結果から、高圧タンク50の出来栄えを評価することができる。例えば、補強層52のボイドの発生は、繊維強化樹脂層52aの巻き付け角度や給糸数に大きく起因することが分かっている。このため、繊維強化樹脂層52aの巻き付け角度や給糸数が異なる複数の高圧タンク50を用いて上記加圧検査を行うことにより、トランスバースクラックの発生の少ない製造条件(繊維強化樹脂層52aの最適な巻き付け角度や最適な給糸数)を特定することができる。なお、例えば給糸数を1つから9つに増加させると、高圧タンク50の両端(ドーム状の部分)におけるボイドの発生数が増加しやすい。このため、製造時間短縮のために給糸数を増加させる設計を行う場合に本実施形態の検査方法を採用することは効果的である。また、ボイドの多い高圧タンク50は、初期の破壊強度(破壊する際の内圧)についてはボイドの少ない高圧タンク50と同等であるが、内部への気体の充填および放出を繰り返した場合における、高圧タンク50が破壊するまでの繰り返し数については、ボイドの少ない高圧タンク50よりも少ない回数で破壊する。すなわち、ボイドの多い高圧タンク50は、サイクル強度が低い。このため、本実施形態の検査方法を用いて、ボイドの発生の少ない高圧タンク50を設計することは特に効果的である。 The designer of the high-pressure tank 50 can evaluate the performance of the high-pressure tank 50 from the result displayed on the display unit 22 without cutting the high-pressure tank 50 and observing the cross section. For example, it is known that the generation of voids in the reinforcing layer 52 is largely due to the winding angle of the fiber reinforced resin layer 52a and the number of threads fed. Therefore, by performing the above-mentioned pressure inspection using a plurality of high-pressure tanks 50 having different winding angles and the number of yarn feeds of the fiber-reinforced resin layer 52a, manufacturing conditions with less occurrence of transverse cracks (optimum of the fiber-reinforced resin layer 52a). The winding angle and the optimum number of yarns to be fed) can be specified. For example, if the number of yarns to be fed is increased from one to nine, the number of voids generated at both ends (dome-shaped portion) of the high-pressure tank 50 tends to increase. Therefore, it is effective to adopt the inspection method of the present embodiment when designing to increase the number of yarns to be fed in order to shorten the manufacturing time. Further, the high-pressure tank 50 having many voids has the same initial breaking strength (internal pressure at the time of breaking) as the high-pressure tank 50 having few voids, but the high pressure when the gas is repeatedly filled and released into the inside. The number of repetitions until the tank 50 is destroyed is smaller than that of the high-pressure tank 50 having few voids. That is, the high-pressure tank 50 having many voids has a low cycle strength. Therefore, it is particularly effective to design the high-pressure tank 50 with less generation of voids by using the inspection method of the present embodiment.

なお、抽出部121で抽出された全てのAE波形に対して、変換部122で画像に変換し、分類器123によって第1画像から第4画像に分類してもよい。しかし、高圧タンク50の内圧が5MPa増加する度に、数万個のAE波形が抽出されるため、全てのAE波形に対して変換および分類することは容易ではない。そこで、抽出部121で抽出されたAE波形から例えば数百個選択し、数百個のAE波形に対して変換および分類し、第1画像から第4画像の割合を算出し、各画像の割合と抽出部121で抽出されたAE波形の総数とによって、各画像の累積数を算出してもよい。 All the AE waveforms extracted by the extraction unit 121 may be converted into images by the conversion unit 122 and classified into the first image to the fourth image by the classifier 123. However, since tens of thousands of AE waveforms are extracted every time the internal pressure of the high-pressure tank 50 increases by 5 MPa, it is not easy to convert and classify all AE waveforms. Therefore, for example, hundreds of AE waveforms extracted by the extraction unit 121 are selected, converted and classified for hundreds of AE waveforms, the ratio of the first image to the fourth image is calculated, and the ratio of each image is calculated. And the total number of AE waveforms extracted by the extraction unit 121, the cumulative number of each image may be calculated.

また、AEセンサ3を3個以上用いる場合、AE波がAEセンサ3に到達するときの時間差に基づいて、公知の技術を用いて、高圧タンク50のうちのAE波が発生した位置を検出することが可能である。タンク検査装置20を用いてAE波の発生位置を検出し、発生位置を表示部22に表示させることによって、例えばボイドが多く発生する位置を特定することができるので、高圧タンク50の製造条件をより最適にすることができる。 Further, when three or more AE sensors 3 are used, the position where the AE wave is generated in the high pressure tank 50 is detected by using a known technique based on the time difference when the AE wave reaches the AE sensor 3. It is possible. By detecting the generation position of the AE wave using the tank inspection device 20 and displaying the generation position on the display unit 22, for example, the position where many voids are generated can be specified. Can be more optimized.

本実施形態では、上記のように、AEセンサ3の出力波形から複数のAE波形を抽出し、複数のAE波形を、トランスバースクラックに由来する第1波形と、マイクロクラックに由来する第2波形と、層間剥離に由来する第3波形と、繊維破断に由来する第4波形と、に分類し、分類した第1波形から第4波形のそれぞれの数をカウントする。これにより、カウントした結果に基づいて、高圧タンク50の損傷モード(トランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離、繊維破断)およびその発生数を確認することができるので、補強層52の状態を確認するために高圧タンク50を切断して断面観察する必要がない。このため、高圧タンク50の補強層52の状態を確認する作業にかかる時間を短縮することができる。また、断面観察する場合のように切断位置によってクラックや層間剥離等の発生状況が異なることもないため、補強層52の状態を正確に確認することができる。その結果、高圧タンク50の設計にかかる時間を大幅に短縮することができる。 In the present embodiment, as described above, a plurality of AE waveforms are extracted from the output waveform of the AE sensor 3, and the plurality of AE waveforms are divided into a first waveform derived from a transverse crack and a second waveform derived from a microcrack. , And a third waveform derived from delamination and a fourth waveform derived from fiber breakage, and the numbers of the first to fourth waveforms classified are counted. As a result, the damage mode (transverse crack, microcrack, delamination, fiber breakage) of the high pressure tank 50 and the number of occurrences thereof can be confirmed based on the counted result, so that the state of the reinforcing layer 52 can be confirmed. Therefore, it is not necessary to cut the high pressure tank 50 and observe the cross section. Therefore, the time required for checking the state of the reinforcing layer 52 of the high-pressure tank 50 can be shortened. Further, unlike the case of observing the cross section, the state of occurrence of cracks, delamination and the like does not differ depending on the cutting position, so that the state of the reinforcing layer 52 can be confirmed accurately. As a result, the time required for designing the high-pressure tank 50 can be significantly reduced.

また、上記のように、抽出したAE波形をウェーブレット変換することにより、周波数成分の時間変化を示す画像(スカログラム)が生成される。そして、生成された複数の画像を分類器123で分類することによって、第1画像〜第4画像に容易に分類することができるので、高圧タンク50の損傷モードおよびその発生数を容易に確認することができる。 Further, as described above, by wavelet transforming the extracted AE waveform, an image (scalogram) showing the time change of the frequency component is generated. Then, by classifying the generated plurality of images with the classifier 123, the first image to the fourth image can be easily classified, so that the damage mode of the high-pressure tank 50 and the number of occurrences thereof can be easily confirmed. be able to.

(第2実施形態)
この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、高圧タンク50の内部に気体を充填することにより、高圧タンク50の内部を加圧する場合について説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, unlike the first embodiment, a case where the inside of the high pressure tank 50 is pressurized by filling the inside of the high pressure tank 50 with gas will be described.

ポンプ2は、高圧タンク50の内部に気体(ここでは窒素)を充填して、高圧タンク50の内部を加圧する。窒素は、供給管6を介して高圧タンク50に充填され、排出管8を介して高圧タンク50の外部に排出される。窒素は、排出管8を介して検査室内に排出されてもよい。なお、高圧タンク50に充填する気体は、窒素に限定されるものではなく、例えば、ヘリウム、空気、又はヘリウムと窒素の混合気体等を用いてもよい。 The pump 2 fills the inside of the high-pressure tank 50 with gas (here, nitrogen) to pressurize the inside of the high-pressure tank 50. Nitrogen is filled in the high pressure tank 50 via the supply pipe 6 and discharged to the outside of the high pressure tank 50 through the discharge pipe 8. Nitrogen may be discharged into the examination chamber via the discharge pipe 8. The gas filled in the high-pressure tank 50 is not limited to nitrogen, and for example, helium, air, or a mixed gas of helium and nitrogen may be used.

本実施形態では、高圧タンク50の内部に気体(ここでは窒素)が充填されるため、高圧タンク50にAEが生じた際に発生するAE波(振動)は、補強層52を伝搬してAEセンサ3に検出される。このため、AEセンサ3の出力波形は、図8に示すような波形を多数繋げたような波形になる。なお、図8の領域Bは、図5の領域A1(補強層52を伝搬した振動)に対応しており、AE波形を増幅させたものである。 In the present embodiment, since the inside of the high-pressure tank 50 is filled with gas (nitrogen in this case), the AE wave (vibration) generated when AE is generated in the high-pressure tank 50 propagates through the reinforcing layer 52 and AE. It is detected by the sensor 3. Therefore, the output waveform of the AE sensor 3 becomes a waveform in which a large number of waveforms as shown in FIG. 8 are connected. The region B in FIG. 8 corresponds to the region A1 (vibration propagating in the reinforcing layer 52) in FIG. 5, and the AE waveform is amplified.

本実施形態では図9に示すように、タンク検査装置20の制御部21は、抽出部121、分類器123、カウント部124、出力部125、加圧実行部126およびバルブ開閉部127を含んでいる一方、変換部122を含んでいない。 In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the control unit 21 of the tank inspection device 20 includes an extraction unit 121, a classifier 123, a count unit 124, an output unit 125, a pressurization execution unit 126, and a valve opening / closing unit 127. On the other hand, the conversion unit 122 is not included.

抽出部121には、AEセンサ3の出力波形が入力され、抽出部121は、高圧タンク50にAEが生じて振幅が所定の閾値(L)以上になると、一塊の振動(領域B)を1つのAE波形として抽出する。このAE波形には、水中を伝搬した振動は含まれていないため、すなわち水とライナ51との界面で反射したり、補強層52を伝搬する波(振動)と水中を伝搬する波(振動)とが重畳したりすることがないため、上記第1実施形態と異なり、変換部122を設けなくても、AE波形(AEセンサ3の出力波形)を第1波形〜第4波形に精度良く分類することが可能である。 The output waveform of the AE sensor 3 is input to the extraction unit 121, and when the AE occurs in the high-pressure tank 50 and the amplitude becomes equal to or higher than a predetermined threshold value (L), the extraction unit 121 vibrates a mass (region B) by 1. Extract as two AE waveforms. Since this AE waveform does not include vibration propagating in water, that is, a wave (vibration) propagating at the interface between water and the liner 51, a wave (vibration) propagating in the reinforcing layer 52, and a wave (vibration) propagating in water. Unlike the first embodiment, the AE waveform (output waveform of the AE sensor 3) is accurately classified into the first waveform to the fourth waveform even if the conversion unit 122 is not provided. It is possible to do.

分類器123には、抽出部121からAE波形が順次入力される。分類器123は、抽出部121の出力(AE波形)を、トランスバースクラックに由来する第1波形と、マイクロクラックに由来する第2波形と、層間剥離に由来する第3波形と、繊維破断に由来する第4波形とに分類するように予め機械学習されている。また、分類器123は、分類した第1波形〜第4波形をカウント部124に出力する。 AE waveforms are sequentially input to the classifier 123 from the extraction unit 121. The classifier 123 converts the output (AE waveform) of the extraction unit 121 into a first waveform derived from a transverse crack, a second waveform derived from a microcrack, a third waveform derived from delamination, and fiber breakage. It has been machine-learned in advance so as to classify it as a fourth waveform from which it is derived. Further, the classifier 123 outputs the classified first waveform to the fourth waveform to the counting unit 124.

カウント部124は、第1波形〜第4波形の数をそれぞれカウントするとともに、その結果を出力部125に出力する。 The counting unit 124 counts the numbers of the first waveform to the fourth waveform, and outputs the result to the output unit 125.

出力部125は、第1波形〜第4波形のそれぞれの数や割合を表示部22に出力する。 The output unit 125 outputs the number and ratio of the first waveform to the fourth waveform to the display unit 22.

第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。なお、分類器123を機械学習させる際の教師データに用いる特徴量としては、各AE波形の最大振幅(最大強度)、立ち上り時間、信号が閾値を超える回数、波形持続時間およびエネルギなどが挙げられる。例えば、2つ以上の特徴量(最大振幅、波形持続時間など)に基づいて、AE波形を4つに分類してもよい。また、分類に用いる特徴量をタンク検査装置20が自ら選択するように構成することも可能である。 Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. The features used for the teacher data when the classifier 123 is machine-learned include the maximum amplitude (maximum intensity) of each AE waveform, the rise time, the number of times the signal exceeds the threshold, the waveform duration, and the energy. .. For example, the AE waveform may be classified into four based on two or more features (maximum amplitude, waveform duration, etc.). It is also possible to configure the tank inspection device 20 to select the feature amount used for classification by itself.

次に、図10を参照して、タンク検査装置20を用いた高圧タンク50の加圧検査方法について説明する。 Next, a pressure inspection method for the high pressure tank 50 using the tank inspection device 20 will be described with reference to FIG.

本実施形態では、工程S1およびS2は、上記第1実施形態と同様である。ただし、工程S2において、抽出部121は、AEセンサ3の出力波形から抽出したAE波形を分類器123に出力する。なお、本実施形態では、工程S3は設けられていない。 In the present embodiment, steps S1 and S2 are the same as those in the first embodiment. However, in step S2, the extraction unit 121 outputs the AE waveform extracted from the output waveform of the AE sensor 3 to the classifier 123. In this embodiment, step S3 is not provided.

工程S4において、分類器123は、抽出部121の出力(AE波形)を順次、第1波形〜第4波形に分類する。また、分類器123は、分類した第1波形〜第4波形をカウント部124に出力する。 In step S4, the classifier 123 sequentially classifies the output (AE waveform) of the extraction unit 121 into the first waveform to the fourth waveform. Further, the classifier 123 outputs the classified first waveform to the fourth waveform to the counting unit 124.

工程S5において、カウント部124は、第1波形〜第4波形のそれぞれの数をカウントし、その結果を出力部125に出力する。 In step S5, the counting unit 124 counts the respective numbers of the first waveform to the fourth waveform, and outputs the result to the output unit 125.

工程S6は、上記第1実施形態と同様である。工程S7において、表示部22は、表示部22は、第1波形〜第4波形のそれぞれの数および割合、すなわちトランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離および繊維破断のそれぞれの数および割合を表示する。 Step S6 is the same as that of the first embodiment. In step S7, the display unit 22 displays the number and ratio of the first waveform to the fourth waveform, that is, the number and ratio of transverse cracks, microcracks, delamination, and fiber breakage, respectively. ..

本実施形態のその他の加圧検査方法およびその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The other pressurization inspection method and other effects of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

例えば、上記実施形態では、AEセンサの出力波形から抽出した複数のAE波形を、トランスバースクラック、マイクロクラック、層間剥離および繊維破断のいずれかに起因する波形に分類する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、補強層に硬化不足(生焼け)の部分があった場合、硬化不足の部分をAE波が伝搬する際にAE波が減衰したり、AE波の周波数が低周波数になったりする。このため、AE波形の振幅が小さくなったり(又は抽出されるAE波形の数が少なくなったり)、AE波形の周波数が通常検出される周波数よりも低くなったりすると、補強層に硬化不足の部分が存在することを検出することが可能である。また、上述したように、AEセンサ3を3個以上用いる場合、補強層の硬化不足の部分の位置を検出することも可能である。したがって、AE波形に基づいて、補強層の硬化不足を検出するように構成してもよい。このように構成すれば、補強層の硬化条件(設定温度、ヒータの位置、熱風の当て方など)を最適な条件に設定したり、ヒータの故障を検出したりすることができる。 For example, in the above embodiment, an example of classifying a plurality of AE waveforms extracted from the output waveform of the AE sensor into waveforms caused by any of transverse cracks, microcracks, delamination, and fiber breakage has been shown. The invention is not limited to this. For example, when the reinforcing layer has an under-cured (burnt) portion, the AE wave is attenuated when the AE wave propagates through the under-cured portion, or the frequency of the AE wave becomes low. Therefore, if the amplitude of the AE waveform becomes small (or the number of AE waveforms extracted becomes small) or the frequency of the AE waveform becomes lower than the frequency that is normally detected, the reinforcing layer is insufficiently cured. It is possible to detect the presence of. Further, as described above, when three or more AE sensors 3 are used, it is possible to detect the position of the insufficiently cured portion of the reinforcing layer. Therefore, it may be configured to detect insufficient curing of the reinforcing layer based on the AE waveform. With this configuration, it is possible to set the curing conditions of the reinforcing layer (set temperature, heater position, hot air application method, etc.) to the optimum conditions, and to detect a heater failure.

また、上記実施形態では、高圧タンクを加圧しながら、AEセンサの出力波形から複数のAE波形を抽出し、AE波形を第1波形〜第4波形に分類し、それぞれの数を出力する例について示したが、本発明はこれに限らず、高圧タンクの加圧と分類および出力とを別々に行ってもよい。具体的には、高圧タンクを検査圧力の上限値まで加圧しながらAEセンサによってAE波を検出し、AEセンサの出力波形を記憶し、高圧タンクを減圧する。その後、記憶しておいたAEセンサの出力波形から複数のAE波形を抽出して、AE波形を第1波形〜第4波形に分類し、それぞれの数を出力してもよい。 Further, in the above embodiment, there is an example in which a plurality of AE waveforms are extracted from the output waveform of the AE sensor, the AE waveforms are classified into the first waveform to the fourth waveform, and the respective numbers are output while pressurizing the high pressure tank. As shown, the present invention is not limited to this, and pressurization, classification, and output of the high-pressure tank may be performed separately. Specifically, the AE wave is detected by the AE sensor while the high pressure tank is pressurized to the upper limit of the inspection pressure, the output waveform of the AE sensor is stored, and the high pressure tank is depressurized. After that, a plurality of AE waveforms may be extracted from the stored output waveforms of the AE sensor, the AE waveforms may be classified into the first waveform to the fourth waveform, and the respective numbers may be output.

また、上記第1実施形態では、AE波形をウェーブレット変換する例について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば高速フーリエ変換、短時間フーリエ変換およびウィグナー分布などの手法を用いてAE波形を変換してもよい。 Further, in the first embodiment described above, an example of wavelet transforming an AE waveform has been described, but the present invention is not limited to this, and the AE waveform can be transformed by using a method such as a fast Fourier transform, a short-time Fourier transform, and a Wigner distribution. It may be converted.

また、上記第2実施形態では、AE波形を変換しない例について示したが、本発明はこれに限らない。気体を充填することによって高圧タンクを加圧する場合であっても、AE波形をウェーブレット変換などにより変換した後で分類してもよい。このように構成すれば、第1画像(または第1波形)〜第4画像(または第4波形)に、より精度良く分類することができる。 Further, in the second embodiment described above, an example in which the AE waveform is not converted is shown, but the present invention is not limited to this. Even when the high-pressure tank is pressurized by filling with gas, the AE waveform may be classified after being converted by wavelet transform or the like. With this configuration, it is possible to classify the first image (or the first waveform) to the fourth image (or the fourth waveform) with higher accuracy.

また、上記実施形態では、分類器の機械学習アルゴリズムとしてk−means法を用いる例について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、サポートベクターマシンVAE(Variational Auto Encoder)、CNN(Convolutional Neural Network)、GAN(Generative Adversarial Network)、ベイジアンフィルタ、またはアイソレーションフォレストなどの他の機械学習アルゴリズムを用いて分類してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the k-means method is used as the machine learning algorithm of the classifier has been described, but the present invention is not limited to this. For example, other machine learning algorithms such as support vector machine VAE (Variational Auto-Encoder), CNN (Convolutional Neural Network), GAN (Generative Adversarial Network), Bayesian filter, or isolation forest may be used for classification.

3:AEセンサ、20:タンク検査装置、50:高圧タンク、51:ライナ、52a:繊維強化樹脂層、52:補強層、121:抽出部、123:分類器、124:カウント部、125:出力部
3: AE sensor, 20: tank inspection device, 50: high pressure tank, 51: liner, 52a: fiber reinforced resin layer, 52: reinforcing layer, 121: extraction unit, 123: classifier, 124: count unit, 125: output Department

Claims (1)

ライナと前記ライナの外面を覆う繊維強化樹脂からなる補強層とを含む高圧タンクを検査するタンク検査装置であって、前記タンク検査装置は、前記高圧タンクの内部の圧力を増加させた際に前記高圧タンクで発生したAE波を検出するAEセンサの出力波形から複数のAE波形を抽出し、抽出した前記複数のAE波形に基づいて前記高圧タンクを検査するものであり、
前記補強層は、複数層の繊維強化樹脂層からなり、
前記タンク検査装置は、
前記高圧タンクで発生した前記AE波を検出した前記AEセンサの出力波形から前記複数のAE波形を抽出する抽出部と、
前記抽出部が抽出した前記複数のAE波形を、前記繊維強化樹脂層を厚み方向に通り抜けるトランスバースクラックに由来する第1波形と、前記繊維強化樹脂層を厚み方向に通り抜けないマイクロクラックに由来する第2波形と、前記繊維強化樹脂層の層間剥離に由来する第3波形と、繊維破断に由来する第4波形と、に分類するように機械学習された分類器と、
前記分類器が分類した前記第1波形から前記第4波形のそれぞれの数をカウントするカウント部と、
前記カウント部がカウントした結果を出力する出力部と、
を有する演算装置を含むことを特徴とするタンク検査装置。




A tank inspection device that inspects a high-pressure tank including a liner and a reinforcing layer made of a fiber-reinforced resin that covers the outer surface of the liner. A plurality of AE waveforms are extracted from the output waveform of the AE sensor that detects the AE wave generated in the high pressure tank, and the high pressure tank is inspected based on the extracted plurality of AE waveforms.
The reinforcing layer is composed of a plurality of fiber reinforced resin layers.
The tank inspection device is
An extraction unit that extracts the plurality of AE waveforms from the output waveforms of the AE sensor that detects the AE waves generated in the high-pressure tank, and
The plurality of AE waveforms extracted by the extraction unit are derived from a first waveform derived from a transverse crack that passes through the fiber reinforced resin layer in the thickness direction and a microcrack that does not pass through the fiber reinforced resin layer in the thickness direction. A classifier machine-learned to classify into a second waveform, a third waveform derived from delamination of the fiber reinforced resin layer, and a fourth waveform derived from fiber breakage.
A counting unit that counts the respective numbers of the first waveform to the fourth waveform classified by the classifier, and
An output unit that outputs the result counted by the count unit, and an output unit.
A tank inspection device comprising a computing device having the above.




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