JP6508435B1 - 樹脂成形品の検査方法および製造方法、樹脂成形品の検査装置および製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の樹脂成形品の検査装置に適用した実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施例は改変することができる。また、本発明の樹脂成形品の検査装置は様々な樹脂成形品の検査に適用できる。例えば、高圧タンク用部材や樹脂配管、樹脂構造部材などが挙げられる。ここでは、樹脂成形品検査の1つの例として、高圧タンク用ライナー部材の検査を例に詳細に説明する。
ライナー部材は、高圧タンクの筐体を構成するタンク容器の部材である。ライナー部材の形状は特に限定されない。一例を挙げると、ライナー部材は、略円筒状であり、内部に収容空間が形成されている。収容空間には、高圧ガスが充填される。ライナー部材には、上記の開口部が形成されている。ライナー部材は、1の部材から構成されてもよいが、製作の容易さから一般的には複数に分割された部材から構成される。この場合、複数に分割された部材は、接合等によって一体化され得る。また、ライナー部材を作製する方法は、ブロー成形、射出成形等が挙げられる。一方、本発明の検査方法は、ライナー部材が射出成形によって複数に分割された部材を接合する接合面の検査に好適に用いられる。
ライナー部材は、ライナー部材を補強するために、1または複数の補強層によって外表面が覆われることが好ましい。補強層の材料は特に限定されない。一例を挙げると、補強層は、繊維強化樹脂層である。繊維強化樹脂層を構成する繊維強化樹脂としては、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ガラス繊維強化プラスチック等が例示される。これらの繊維強化樹脂は、併用されてもよい。また、それぞれの繊維強化樹脂からなる補強層がライナー部材を二重に覆ってもよい。繊維強化樹脂層は、繊維強化樹脂がたとえば、炭素繊維強化プラスチックである場合、ライナー部材の外表面に巻き付けられる炭素繊維強化プラスチック等の強化繊維と、強化繊維同士を結着する熱硬化性樹脂とから主に構成される。
(式1)Hd0=f×w/(|Xa1−Xb1|)
また、バリ内の空隙7の高さ位置Hf0は、式2として算出される。
(式2)Hf0=f×w/(|Xa2−Xb2|)
それぞれの高さ位置HdおよびHfは、X線放射手段からの距離を示す値であるので、樹脂成形品2の表面位置に対してどの程度の高低差があるのかを高さ位置情報として有する必要があるため、本実施例では基準マーカ8の高さ位置を樹脂成形品2の表面位置Hm0として、式3として算出する。
(式3)Hm0=f×w/(|Xa3−Xb3|)
なお、樹脂成形品2の表面位置Hm0は前述の通り基準マーカ8の高さ位置を用いても良いが、前述の通り樹脂成形品の固定位置が機械的に高精度に位置決めされる機構を用意することで、基準マーカ8に類するものを配置せずに、あらかじめ定める高さ位置基準値を設定してもよい。また、高圧タンク用部材樹脂成形品の固定位置の高さ位置を高精度に測定する測定手段を用いて、高さ位置基準値を逐次測定してもよい。測定手段はレーザー三角測量方式変位計、レーザー干渉計、超音波距離計、渦電流方式変位センサー、触針式変位計などが用いられるが、非接触であることや測定対象の材質に影響されにくいこと、および応答速度などの面からレーザー三角測量方式変位計が好適に用いられる。
(式4)Hd1=Hd0−Hm0
同じように、欠点ではないバリ内の空隙7の樹脂成形品表面からの高さ位置Hf1は式5で求められる。
(式5)Hf1=Hf0−Hm0
この高さ測定処理を逐次的に実行するため、本発明の実施形態においてはステレオマッチング法と呼ばれる手法による処理を実行する。本処理はブロックマッチング法とも称され、複数の異なる視点で撮像された画像を用いて、撮像された画像間での同一点の撮像位置のズレ(視差)から高さ位置情報を算出するに際して一般的に採用されている手法であるので詳細の説明は割愛するが、一方の画像において注目画素を中心とした予め定める縦横一定サイズの画像ブロックを最初に設定し、他方の画像において正規化相関法などの画像の類似度算出手法によって一方の画像と他方の画像との類似度が最も高まる位置を求め、その位置を紐付ける両画像の座標位置情報から、高さ情報を逐次的に算出する手法である。この手法によって算出された高さ情報に対して、基準マーカ8に対応する部位の高さをHm0として取得し、視差を算出した画像全域からHm0を差分すると、基準マーカ8よりも高い位置、すなわち樹脂成形品2における基準マーカ8が存在する表面よりもX線検出手段3側にある高さ部位は正の値を持つ高さ情報が出力され、基準マーカ8よりも低い位置、すなわち樹脂成形品2における基準マーカ8が存在する表面よりもX線放射手段1側にある高さ部位は負の値を持つ高さ情報が出力されるため、そこから検査すべき領域の方向である正の値を持つ高さ領域の情報だけを出力すると、ステレオマッチング画像12が出力される。本発明の実施例においては、ステレオマッチング画像12においては、基準マーカ8に対応する部分は高さゼロとなり、接合部の空隙欠点6やバリ内の空隙7、およびX線検出画像1aにおける輝度の急変部分に対応する誤検出領域9を包括するブロック領域の一部で高さが出力される結果となっている。なお、ステレオマッチング法による高さ測定を行うにあたっては、欠点候補となる領域がより検出されやすいように、X線検出画像10aならびにX線検出画像10bに対して前処理を行っても良い。例えば、あらかじめ定める明方向もしくは暗方向の閾値を満たす領域を検出面積の大きさで絞りこんでもよいし、検出形状の特徴量で絞り込んでもよい。例えば、欠点となる空隙及び不純物は接合面に沿って一様な方向を向いた細長い形状となることが一般的であるので、検出形状の向き(角度)とその細さ(縦横比)などを特徴量として絞り込んでもよい。また、欠点部位の上下には接合の際に発生するバリの影響で肉厚となり欠点の周囲は暗く検出されるため、輝度閾値での検出に先んじて、空間フィルタなどを用いてもよい。例えば、バリによる暗部の影響を押さえるには、X線検出画像における低周波数成分をカットするハイパスフィルタが有効である。
(1)複数のX線放射経路を得るため、X線放射手段1を、X線検出手段3におけるX線の検出のたびに移動させる構成。模式図を図11に示す。図11は、本発明の一実施形態において、X線放射手段を移動させる手段を設けた構成を説明するための模式図である。X線放射手段を移動させる手段は、移動方向がX線検出手段3に対して平行な方向で、かつ接合面に直行する向きとなる構成であることが好ましい。
(2)複数のX線放射経路を得るため、樹脂成形品2を、X線検出手段3における検出のたびに移動させる構成。模式図を図12に示す。図12は、本発明の一実施形態において、樹脂成形品2を移動させる手段を設けた構成を説明するための模式図である。樹脂成形品2を移動させる手段は、移動方向がX線検出手段3に対して平行な方向で、かつ到着面に直行する向きにとなる構成であることが好ましい。
(1)X線放射手段を、樹脂成形品の内部に挿入した構成。模式図を図13に示す。X線放射手段が検査対象の樹脂成形品の開口部に対して小さい場合、本構成を実現することができる。本構成では、放射されたX線は樹脂成形品の1層のみしか通過しないため、X線放射手段1を樹脂成形品2の外側に設置する場合に比べてノイズが少なく、高精度な検査を実現できる。
(2)X線検出手段を、樹脂成形品の内部に挿入した構成。模式図を図14に示す。X線検出手段が検査対象の樹脂成形品の開口部に対して小さい場合、本構成を実現することができる。本構成においても、放射されたX線は樹脂成形品の1層のみしか通過しないため、X線検出手段3を樹脂成形品2の外側に設置する場合に比べてノイズが少なく、高精度な検査を実現できる。
本発明の一実施形態の樹脂成形品の製造装置について説明する。本実施形態の樹脂成形品の製造装置は、上記した樹脂成形品の検査装置による検査手段と、検査手段において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品とを区別する選別手段と、を含む。以下、詳細に説明する。なお、本実施形態の樹脂成形品の製造装置は、これら検査手段および選別手段を含んでいればよく、他の手段は特に限定されない。そのため、以下に示される他の手段は例示であり、適宜設計変更され得る。
本手段は、樹脂成形品の作製手段である。たとえば、樹脂成形品が上記したライナー部材の場合、樹脂成形品の検査装置の実施形態において上記したとおり、ブロー成形、射出成形等によって作製され得る。
本手段は、複数の経路でX線を放射するX線放射手段と、樹脂成形品を透過したX線を検出する少なくとも1つ以上のX線検出手段と、画像処理手段とを備えたものである。検査手段において不純物や空隙等が検出された樹脂成形品は、不良品と判定され、後続の選別手段にて選別されて除去される。
本手段は、検査手段において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品とを区別するものである。本手段は、選別者によって人為的に実施されてもよく、良品あるいは不良品との情報を保持するコンピュータプログラムと連動する搬送手段によって機械的に行われてもよい。選別手段において選別されなかった良品の樹脂成形品は、高圧タンクの材料として採用され得る。
本発明の一実施形態の高圧タンクの製造装置について説明する。本発明の高圧タンクの製造装置は、上記した樹脂成形品の検査装置による検査手段と、検査手段において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品とを区別する選別手段と、良品と判定された樹脂成形品に対し、補強用の外層を形成する外層形成手段とを含む。以下、詳細に説明する。なお、本発明の高圧タンクの製造装置は、これら検査手段、選別手段および外層形成手段を含んでいればよく、他の手段は特に限定されない。そのため、以下に示される他の手段は例示であり、適宜設計変更され得る。
本手段は、樹脂成形品の作製手段である。たとえば、樹脂成形品が上記したライナー部材の場合、樹脂成形品の検査装置の実施形態において上記したとおり、ブロー成形、射出成形等によって作製され得る。
本手段は、複数の経路でX線を放射するX線放射手段と、樹脂成形品を透過したX線を検出する少なくとも1つ以上のX線検出手段と、画像処理手段とを備えたものであり、樹脂成形品の製造装置の実施形態において上記した検査手段と同様である。
本手段は、検査手段において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品とを区別するものであり、樹脂成形品の製造装置の実施形態において上記した選別手段と同様である。
本手段は、良品と判定された樹脂成形品に対し、補強用外層(補強層)を形成するものである。補強層は、検査装置の実施形態において上記したとおり、好適には繊維強化樹脂層であり、1または複数の補強層が樹脂成形品の外表面に設けられる。補強層が設けられた樹脂成形品は、さらに、燃料電池に高圧ガスを供給するための供給系統(弁部材、各種配管系統等)が適宜取り付けられ、高圧タンクとして使用される。
本発明の樹脂成形品について説明する。本発明の樹脂成形品は、上記した樹脂成形品の製造装置を用いて製造される。以下、詳細に説明する。なお、本発明の樹脂成形品は、これら製造装置を用いていればよく、他の手段は特に限定されない。そのため、以下に示される他の手段は例示であり、適宜設計変更され得る。
本装置は、樹脂成形品の製造装置である。上記した樹脂成形品の製造装置と同様である。
本発明の一実施形態の高圧タンクについて説明する。本発明の高圧タンクは、上記した高圧タンクの製造装置を用いて製造される。以下、詳細に説明する。なお、本発明の高圧タンクは、これら製造装置を用いていればよく、他の手段は特に限定されない。そのため、以下に示される他の手段は例示であり、適宜設計変更され得る。
本装置は、高圧タンクの製造装置である。上記した高圧タンクの製造装置と同様である。
本発明の一実施形態の燃料電池車について説明する。本発明の燃料電池車は、上記した高圧タンクを用いる。以下、詳細に説明する。なお、本発明の燃料電池車は、これら高圧タンクを用いていればよく、他の手段は特に限定されない。そのため、以下に示される他の手段は例示であり、適宜設計変更され得る。
本タンクは、高圧タンクである。上記した高圧タンクと同様である。
1a X線放射手段
1b X線放射手段
2 樹脂成形品
3 X線検出手段
4 画像処理手段
5 選別手段
6 接合部の空隙欠点
7 バリ内の空隙
8 基準マーカ
9 誤検出領域
10a X線放射手段1aによるX線検出画像a
10b X線放射手段1bによるX線検出画像b
11 欠点候補画像
12 ステレオマッチング画像
13 高さ位置算出画像
14 欠陥の選別結果画像
Claims (20)
- 複数の経路でX線を放射するX線放射手段と、樹脂成形品を透過したX線を検出する1つ以上のX線検出手段と、画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記X線検出手段が取得した2つ以上の画像に対して欠点候補を検出する欠点候補検出手段と、ステレオマッチング法による高さ測定手段と、前記高さ測定手段により得られた高さ位置情報を記録した画像と前記欠点候補検出手段により得られた欠点候補画像とを論理積する画像演算手段と、前記高さ位置から欠点候補の良否を判断する選別手段とで構成される、樹脂成形品の検査装置。 - 前記選別手段は、前記X線放射手段から前記樹脂成形品までの距離を設定する距離設定手段と、前記距離と前記樹脂成形品の厚みとから検査範囲を設定する検査範囲設定手段と、前記検査範囲に欠点候補が含まれる場合に欠点と判断する欠点判断手段とで構成される、請求項1に記載の樹脂成形品の検査装置。
- 前記距離設定手段は、前記X線放射手段から前記樹脂成形品までの距離目標値を入力する距離入力手段と、前記X線放射手段から前記樹脂成形品までの距離を測定する距離測定手段と、前記距離入力手段の入力値と前記距離測定手段での測定値の差に応じて、前記距離が前記入力値と同じとなるように補正する距離補正手段とで構成される、請求項2に記載の樹脂成形品の検査装置。
- 前記X線放射手段が、1つ以上のX線放射手段と、前記樹脂成形品に対して2か所以上の異なる位置からX線を放射するよう前記1つ以上のX線放射手段を移動させるX線放射位置移動手段と、を備える、請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂成形品の検査装置。
- 前記X線放射手段が、1つ以上のX線放射手段と、前記樹脂成形品を2か所以上の位置に移動させる樹脂成形品位置移動手段と、を備える、請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂成形品の検査装置。
- 前記樹脂成形品が高圧タンク用部材である、請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂成形品の検査装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂成形品の検査装置を用いる樹脂成形品の製造装置であって、樹脂成形品の検査装置による検査手段と、前記検査手段において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品とを区別する選別手段と、で構成される樹脂成形品の製造装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂成形品の検査装置を用いる高圧タンクの製造装置であって、樹脂成形品の検査装置による検査手段と、前記検査手段において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品を区別する選別手段と、良品と判定された樹脂成形品に対し、補強用の外層を形成する外層形成手段と、を含む、高圧タンクの製造装置。
- 請求項7に記載の樹脂成形品の製造装置を用いて製造される、樹脂成形品。
- 請求項8に記載の高圧タンクの製造装置を用いて製造される、高圧タンク。
- 請求項10に記載の高圧タンクを用いた、燃料電池車。
- 複数の経路でX線を放射し、樹脂成形品を透過したX線を1つ以上の位置で検出し、検出したX線画像に対して欠点候補を検出し、ステレオマッチング法により高さを測定し、得られた高さ情報画像と前記欠点候補として得られた画像とを論理積し、前記高さ位置から欠点候補の良否を選別する、樹脂成形品の検査方法。
- 前記選別する方法が、前記X線放射位置から前樹脂成形品までの距離を設定し、前記距離と樹脂成形品の厚みとから検査範囲を設定し、前記検査範囲に欠点候補が含まれる場合に欠点と判断する、請求項12に記載の樹脂成形品の検査方法。
- 前記距離の設定方法が、前記X線放射位置から前記樹脂成形品までの距離目標値を入力し、前記X線放射位置から前記樹脂成形品までの距離を測定し、前記距離入力値と前記距離測定値との差に応じて、前記距離が前記入力値と同じになるように前記距離を補正する、請求項13に記載の樹脂成形品の検査方法。
- 前記複数の経路でX線を放射する方法が、前記樹脂成形品に対して2か所以上の異なる位置からX線を放射するよう、X線の放射位置を移動させる、請求項12〜14のいずれかに記載の樹脂成形品の検査方法。
- 前記複数の経路でX線を放射する方法が、1つ以上の位置からX線を放射し、前記樹脂成形品を2か所以上の位置に移動させる、請求項12〜14のいずれかに記載の樹脂成形品の検査方法。
- 前記樹脂成形品が高圧タンク用部材である、請求項12〜16のいずれかに記載の樹脂成形品の検査方法。
- 請求項12〜17のいずれかに記載の樹脂成形品の検査方法を用いる樹脂成形品の製造方法であって、樹脂成形品の検査方法による検査工程と、前記検査工程において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品とを区別する選別工程と、を含む、樹脂成形品の製造方法。
- 請求項12〜17のいずれかに記載の樹脂成形品の検査方法を用いる高圧タンクの製造方法であって、樹脂成形品の検査方法による検査工程と、前記検査工程において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品とを区別する選別工程と、良品と判定された樹脂成形品に対し、補強用の外層を形成する外層形成工程と、を含む、高圧タンクの製造方法。
- 請求項12〜17のいずれかに記載の樹脂成形品の検査方法を用いる燃料電池車の製造方法であって、樹脂成形品の検査方法による検査工程と、前記検査工程において不良品と判定された樹脂成形品と、良品と判定された樹脂成形品を区別する選別工程と、良品と判定された樹脂成形品に対し、補強用の外層を形成し高圧タンクを得る外層形成工程と、得られた高圧タンクを車台に設置する設置工程を含む、燃料電池車の製造方法。
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