JP6922830B2 - 高圧タンクの製造方法 - Google Patents
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Description
なお、当然のことながら、図1およびその他の図面に示した右手系xyz座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、z軸正向きが鉛直上向き、xy平面が水平面であり、図面間で共通である。
基材10は、高圧タンク1の形状を有する部材であり、外表面にカーボン繊維100が巻き付けられる。基材10は、例えば、図2に示すようなライナ14である。あるいは、基材10は、製造途中の状態にある高圧タンク1、すなわちカーボン繊維100がある程度巻かれた状態のライナ14である。図2は、本実施形態に係るライナ14の構造を示す模式図である。
円筒部141は円筒状の外観を有する。円筒部141の軸線は、高圧タンク1の回転軸CXに一致する(図1参照)。円筒部141の両端には、それぞれドーム部142が連なる。2つのドーム部142は、それぞれドーム状の外観形状を有する。2つのドーム部142のそれぞれの頂部には口金部143が設けられている。口金部143は、配管や弁を取り付けるために用いられる。
なお、円筒部141、ドーム部142は、低密度ポリエチレンに代えて、高密度ポリエチレンやリニアポリエチレンなどの他の樹脂材料、または金属材料により形成されていてもよい。
回転軸CXから角度αの向きに巻き付けられたカーボン繊維100は、帯状の集合となって、第1カーボン繊維バンド11を形成する。回転軸CXから角度βの向きに巻き付けられたカーボン繊維100は、帯状の集合となって、第2カーボン繊維バンド12を形成する。
なお、カーボン繊維100には、ポリアクリロニトリル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。また、カーボン繊維100には、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。
なお、偏光カメラ2は、複数台備えられていてもよい。また、偏光カメラ2は、固定させていても、移動可能に設置されていてもよい。偏光カメラ2が高圧タンク1の長手方向(x軸方向)に移動可能に設置されている場合は、撮像する領域を自由に選択できる。
なお、照明4の照射する光は白色光でなくてもよいが、無偏光であることが好ましい。
次に、ステップS20において、照明4が高圧タンク1の外表面に光を照射させるとともに、偏光カメラ2が第1の層の少なくとも一部の表面を撮像する。すなわち、偏光カメラ2は、第1の層の少なくとも一部の表面に対する反射光の偏光角度を測定する。
次に、ステップS30において、第1の層上に、第1の角度とは異なる第2の角度でカーボン繊維100を巻き付けて、高圧タンク1の第2の層を形成する。
次に、ステップS40において、照明4が高圧タンク1の外表面に光を照射させるとともに、偏光カメラ2が第2の層の少なくとも一部の表面を撮像する。すなわち、偏光カメラ2は、第2の層の少なくとも一部の表面に対する反射光の偏光角度を測定する。なお、このとき、偏光カメラ2は、高圧タンク1の外表面のうち、ステップS20で撮像した領域と同じ領域を撮像することが好ましい。
最後に、ステップS50において、制御装置3は、第1の角度で巻き付けられているカーボン繊維100によって生じる反射光の偏光角度に基づいて、第2の層の形成が異常か否かを判定する。その後、フローを終了する。
図5に示される偏光画像21には、相対的に輝度の高い領域21_1と、相対的に輝度の低い領域21_2と、が含まれている。前述した通り、偏光画像21の輝度は、カーボン繊維100の反射光の偏光角度の大きさに対応する。また、カーボン繊維100の反射光の偏光角度は、そのカーボン繊維100の角度によって定まる。したがってこの場合、領域21_1と領域21_2は、それぞれ異なる角度で巻き付けられたカーボン繊維100の繊維バンドに対応することが分かる。
具体的には、角度検出部33は、偏光画像21において輝度ごとに画素を分類し、それぞれの画素の数を計測する。上述した通り、偏光画像の輝度はカーボン繊維100の角度によって定まるため、このような計測により、各角度のカーボン繊維100に対応する画素がいくつあるかというヒストグラムを作成することができる。なお、このとき、角度検出部33は、偏光画像21において、隣接する画素と大きく輝度が離れている画素に対しては、当該画素をノイズであると判断して計測対象から除外してもよい。
図6は、図5の偏光画像21に基づいて求められた、カーボン繊維100の角度の分布を表すグラフである。図6の横軸は、カーボン繊維100の角度を表す。図6の縦軸は、各角度のカーボン繊維100における度数、すなわち各角度のカーボン繊維100によって生じる反射光の偏光角度を示す画素の数を表す。
図7に示される偏光画像22aには、相対的に輝度の高い領域22a_1と、相対的に輝度の低い領域22a_2と、が含まれている。前述した通り、偏光画像22aの輝度は、カーボン繊維100の反射光の偏光角度の大きさに対応する。また、カーボン繊維100の反射光の偏光角度は、そのカーボン繊維100の角度によって定まる。したがってこの場合、領域22a_1と領域22a_2は、それぞれ異なる角度で巻き付けられたカーボン繊維100の繊維バンドに対応することが分かる。
具体的には、角度検出部33は、偏光画像22aにおいて輝度ごとに画素を分類し、それぞれの画素の数を計測する。上述した通り、偏光画像の輝度はカーボン繊維100の角度によって定まるため、このような計測により、各角度のカーボン繊維100に対応する画素がいくつあるかというヒストグラムを作成することができる。なお、このとき、角度検出部33は、偏光画像22aにおいて、隣接する画素と大きく輝度が離れている画素に対しては、当該画素をノイズであると判断して計測対象から除外してもよい。
図8は、図7の偏光画像22aに基づいて求められた、カーボン繊維100の角度の分布を表すグラフである。図8の横軸は、カーボン繊維100の角度を表す。図8の縦軸は、各角度のカーボン繊維100における度数、すなわち各角度のカーボン繊維100によって生じる反射光の偏光角度を示す画素の数を表す。
なお、ステップS56における基準値は、ユーザが任意に決めることができる。本実施形態においては、基準値は20とする。
なお、角度検出部33は、ステップS53と同様の手順に従って、図10の偏光画像22bにおけるカーボン繊維100のピーク角度を決定してもよい。図11の例では、角度b1及び角度b2が偏光画像22bにおけるカーボン繊維100のピーク角度である。角度b1及び角度b2は、それぞれ図10の領域22b_1、22b_2のカーボン繊維100の角度のいずれかに対応する。
例えば、第1の層を形成するカーボン繊維100の角度、すなわち第1の角度が予め別の方法で測定されている場合は、ステップS51〜S53を省略してもよい。このとき、ステップS56における判定部34は、測定された当該第1の角度における度数が基準値以下か否かを判定することで、第2の層が正常であるか否かを判定する。
もちろん、ステップS56において、判定部34は、図8や図11に示すようなグラフにおいて、角度A2の近傍の角度に対応する度数の平均値が基準値C以下か否かを判定してもよい。
2 偏光カメラ
3 制御装置
4 照明
10 基材
11 第1カーボン繊維バンド
12 第2カーボン繊維バンド
13 ボビン
14 ライナ
21 偏光画像
21_1、21_2 領域
22a、22b 偏光画像
22a_1、22a_2、22b_1、22b_2 領域
31 制御部
32 画像取得部
33 角度検出部
34 判定部
100 カーボン繊維
141 円筒部
142 ドーム部
143 口金部
B1 度数
B2 度数
C 基準値
CX 回転軸
Claims (1)
- フィラメントワインディング法を用いて高圧タンクを製造する高圧タンクの製造方法であって、
基材上に第1の角度でカーボン繊維を巻き付けて、前記高圧タンクの第1の層を形成するステップと、
前記第1の層上に、前記第1の角度とは異なる第2の角度で前記カーボン繊維を巻き付けて、前記高圧タンクの第2の層を形成するステップと、
形成された前記第2の層の少なくとも一部の表面に対する反射光の偏光角度を測定するステップと、
前記第1の角度で巻き付けられている前記カーボン繊維によって生じる反射光の偏光角度に基づいて、前記第2の層の形成が異常か否かを判定するステップと、を備える、
高圧タンクの製造方法。
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JP2018086759A JP6922830B2 (ja) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 高圧タンクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2018086759A JP6922830B2 (ja) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 高圧タンクの製造方法 |
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JP6922830B2 true JP6922830B2 (ja) | 2021-08-18 |
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ID=68388612
Family Applications (1)
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2018
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