JP2022052102A - 情報処理装置、学習装置、情報処理システム、情報処理方法、プログラム、および、記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施形態の情報処理システムは、X線タルボ撮影装置1と、コントローラ19と、画像処理装置2と、制御装置20とを備えている。X線タルボ撮影装置1と、コントローラ19と、画像処理装置2と、制御装置20とは、バス等を介して通信可能に接続されている。
X線タルボ撮影装置1は、線源格子(マルチ格子やマルチスリット、G0格子等ともいう。)を備えるタルボ・ロー干渉計を用いたものである。なお、線源格子を備えず、G1格子、G2格子のみを備えるタルボ干渉計を用いたものであってもよい。X線タルボ撮影装置1の構成や機能は、例えば、参考文献1:特開2019-184450号公報に開示されており、詳細な説明は省略する。
微分位相画像は、モアレ縞の位相情報を画像化した画像である。
小角散乱画像は、モアレ縞のVisibility(鮮明度)を画像化した画像である。
X線タルボ撮影装置1は、これらの3種類の画像を再合成して多くの種類の画像を生成することもできる。
コントローラ19は、X線タルボ撮影装置1に対する全般的な制御を行う。例えば、コントローラ19は、X線タルボ撮影装置1のX線源に管電圧や管電流、照射時間等を設定できる。また、例えば、コントローラ19は、X線タルボ撮影装置1のX線検出器と外部の画像処理装置2等との信号やデータの送受信を中継することもできる。コントローラ19は、被写体の再構成画像の生成に必要な複数のモアレ画像(フーリエ変換法の場合は1枚のモアレ画像)を取得するための一連の撮影を行わせる制御部として機能する。
制御装置20は、例えば、汎用のコンピューター装置(制御PC)である。ただし、制御装置20は、これに限られるものではなく、制御装置20の機能の一部をネットワーク上に設け、通信によりデータを授受することで各処理を実行できるようにしてもよい。
制御装置20は、図1に示すように、CPU21(Central Processing Unit)、RAM22(Random Access Memory)、記憶部23、入力部24、外部データ入力部25、表示部26、通信部27、出力部28、ROM(Read Only Memory)29を備えている。入力部24および外部データ入力部25は、特許請求の範囲の「入力部」の例となる。
画像処理装置2は、X線タルボ撮影装置1からの出力データを画像処理し、画像処理した画像を制御装置20に送信する。表示部26は、画像処理装置2から受信した画像を表示することができる。
図2を参照して、比較例の連成解析について説明する。CAEシステムによって、複合材料としての繊維強化樹脂から射出成型された成型品に対する、比較例の連成解析は以下の手順で進行する。比較例の連成解析は、例えば、特許文献1に説明されており、特許文献1の手順に準ずる。
図3を参照して、本実施形態の処理について説明する(適宜、他の図を参照)。複合材料としての繊維強化樹脂から射出成型された成型品に対する本処理は以下の手順で進行する。X線タルボ撮影装置1は、成型品となるサンプルを撮影済みである。図4に、サンプルの概略図を示す。サンプル61,61-1,61-2は、同一の形状を有し、複合材料や、成型条件などを違えた成型品である。サンプル61,61-1,61-2それぞれについて、図3の処理を実行することができる。以下では、サンプル61を用いた場合について説明する。
X線タルボ撮影装置1によるサンプルの撮影は、配向撮影である。配向撮影は、回転ステージとして機能する、X線タルボ撮影装置1の被写体台を回転させることによって、格子とサンプル(被写体:成型品)との相対的な角度を変えた撮影をいう。配向撮影により、画素ごとに最も信号値が強くなる方向を演算処理で求めることができる。
算出部51がタルボ画像42に基づいて算出するタルボ配向情報43の詳細について説明する(図3のステップB1,B2)。
上記主配向情報は、構造解析モデルのインプット情報となり得るが、構造解析モデルによって、配向テンソルをインプット情報にしてもよい場合、算出部51は、タルボ画像42から配向テンソルに変換できる。つまり、配向テンソルをタルボ配向情報43の他の表現例とすることができる。
上記主配向情報は、構造解析モデルのインプット情報となり得るが、構造解析モデルによって、2次元散乱関数のテンソル表示をインプット情報にしてもよい場合、算出部51は、タルボ画像42から2次元散乱関数のテンソル表示に変換できる。つまり、2次元散乱関数のテンソル表示をタルボ配向情報43の他の表現例とすることができる。この説明は、参考文献2(Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems, PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010))に従う。
すでに説明した構造解析では、解析対象の形状をメッシュ状に分けて、メッシュごとに物性情報を入力して構造解析モデルを作成する(図7参照)。解析対象が複合素材である場合は、メッシュごとに、母材となる樹脂の物性、繊維の物性、繊維の配向情報を物性情報として入力する。
繊維の配向情報は、タルボ配向情報43とすることができる。
構造解析モデルに対して、入力データとして境界条件データ、外力や強制変位などの荷重データを与えることで、出力データとして変形量データ及び応力データなど荷重に対する応答データが得られる。応答データは、強度解析の結果の例である。このような構造解析は、Digimat(e-Xstream engineering社製)、PlanetsX(ANSYS社製)などのソフトウェアを使用することで実行可能な既存の技術である。
比較例の連成解析における繊維配向解析の結果となる繊維配向情報は、シミュレーションから得られる仮のデータであった。これに対し、X線タルボ撮影装置1が撮影し、また、画像処理装置2が画像処理して生成されたタルボ画像42は実測データである。よって、タルボ画像42から算出されたタルボ配向情報43も実測データである。よって、図3の処理によれば、構造解析のインプット情報が実測データとなるため、構造解析のインプット情報となる繊維配向情報のバリデーションが不要となる。その結果、サンプルの解析のバリデーション工数を削減することができる。
第2実施形態の説明の際、第1実施形態と重複する説明は省略し、相違点について説明する。第1、第2実施形態の重複部分について、第1実施形態で解決できる課題は第2実施形態でも解決できる。また、第1、第2実施形態の重複部分について、第1実施形態で奏する効果は第2実施形態でも奏する。
第3実施形態の説明の際、第1、第2実施形態と重複する説明は省略し、相違点について説明する。第1~第3実施形態の重複部分について、第1、第2実施形態で解決できる課題は第3実施形態でも解決できる。また、第1~第3実施形態の重複部分について、第1、第2実施形態で奏する効果は第3実施形態でも奏する。
(a):本実施形態では、射出成型の成型品について説明したが、例えば、プレス成型の成型品についても適用可能である。
2 画像処理装置
20 制御装置(情報処理装置)
21 CPU
23 記憶部
24 入力部
25 外部データ入力部(入力部)
26 表示部
28 出力部
41 サンプル製造情報
42 タルボ画像
43 タルボ配向情報(配向情報)
51 算出部
52 構造解析部
53 学習装置
53a 第1学習部(学習部)
53b 第2学習部(学習部)
Claims (11)
- サンプル製造情報、および、タルボ画像を関連付けて学習された学習部に対して、前記サンプル製造情報を入力する入力部と、
前記学習部に基づいて予測されたタルボ画像に基づいて配向情報を算出する算出部とを備える情報処理装置。 - 前記算出された配向情報に基づいてサンプルの構造解析をする構造解析部と、
前記構造解析部の構造解析の結果を出力する出力部とをさらに備える請求項1に記載の情報処理装置。 - サンプル製造情報、および、タルボ画像に基づいて得られた配向情報を関連付けて学習された学習部に対して、前記サンプル製造情報を入力する入力部と、
前記学習部に基づいて予測された配向情報を算出する算出部とを備える情報処理装置。 - 前記算出された配向情報に基づいてサンプルの構造解析をする構造解析部と、
前記構造解析部の構造解析の結果を出力する出力部とをさらに備える請求項3に記載の情報処理装置。 - サンプルのタルボ画像に基づいて得られた配向情報に基づいて前記サンプルの構造解析をする構造解析部と、
前記構造解析部の構造解析の結果を出力する出力部とを備える情報処理装置。 - サンプル製造情報、および、X線タルボ撮影装置がサンプルを撮影して得られたタルボ画像を関連付けて学習する学習部を備える学習装置。
- サンプル製造情報、および、X線タルボ撮影装置がサンプルを撮影して得られたタルボ画像に基づいて得られた配向情報を関連付けて学習する学習部を備える学習装置。
- 情報処理装置と、X線タルボ撮影装置を備え、
前記情報処理装置が、
前記X線タルボ撮影装置によって撮影されたサンプルのタルボ画像に基づいて得られた配向情報に基づいて前記サンプルの構造解析をする構造解析部と、
前記構造解析部の構造解析の結果を出力する出力部と、
前記タルボ画像、前記配向情報、前記構造解析に用いる構造解析モデル、および、前記構造解析の結果を表示する表示部とを備える、情報処理システム。 - 情報処理装置が、
サンプルのタルボ画像に基づいて配向情報を算出するステップと、
前記算出した配向情報に基づいて前記サンプルの構造解析をするステップと、
前記構造解析の結果を出力するステップとを実行する情報処理方法。 - コンピュータに、請求項9に記載の情報処理方法を実行させるためのプログラム。
- 請求項10に記載のプログラムを記録した記録媒体。
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