WO2022254853A1 - 検査システム、及び検査方法 - Google Patents

Abstract

検査対象物（Ｍ）の異方性に係る材料状態を検査する検査システムであって、金属パターン（１１）によって形成され、所定周波数の電磁波に共振する共振器（１０Ｑ）を有し、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態に感応して電磁波反射特性を変化させるセンサタグ（１）と、センサタグ（１）が検査対象物（Ｍ）に接して又は近接して配設された状態で、センサタグ（１）に対して、電磁波を送信すると共にその反射波を受信して、反射波の周波数スペクトルを取得するリーダー（２）と、リーダー（２）に取得された周波数スペクトルに基づいて、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態を推定する解析装置（３）と、を備える検査システム。

Description

検査システム、及び検査方法

　本開示は、検査対象物の異方性に係る材料状態を検査する検査システム、及び検査方法に関する。

　一般に、材料は、様々な要因で、電気的異方性や機械的異方性を有するものとなる。

　例えば、炭素繊維強化樹脂（Carbon Fiber Reinforced Plastics：ＣＦＲＰ）は、熱可塑性樹脂中に炭素繊維を含有させることで、軽量で頑丈な材料特性を実現する材料として知られているが、炭素繊維強化樹脂においては、炭素繊維の延在方向（即ち、配向方向）に依存して、導電率の異方性や、機械的強度の異方性、及び線膨張係数の異方性等を生じる。

　又、ゴム製造物やフィルム等のシート状樹脂製品は、製造工程中に部分的に延伸する場合がある。このような場合、シート状樹脂製品は、延伸に伴う密度の相違から、誘電率の異方性や機械的強度の異方性を生じることが知られている。

特開２０１８－４０６４０号公報

　即ち、製品製造後の材料の異方性（又は部品の部位毎の異方性）の向きが、当該製品の電気的特性及び機械的特性に影響を与えることになる。

　例えば、炭素繊維強化樹脂を用いた部品は、一般に射出成形にて成形されるが、成形部品の形状によっては、成形部品中で、炭素繊維の延在方向が意図しない方向となってしまう部位が発生したり、炭素繊維の延在方向にバラつきが生じることがある。例えば、成形部品中の炭素繊維の延在方向は、成形部品の機械的強度に直結するため、このような成形部品中の炭素繊維の延在方向は、成形部品の機械的強度を保証する上で重要な管理項目となる。

　又、シート状樹脂製品が、製造工程中に延伸し、製品に、意図しない誘電率の異方性や機械的強度の異方性が発生してしまう場合には、当該異方性を踏まえた部品組立（例えば、外部応力が作用する方向に向きをあわせてシート状樹脂製品を配置したり、異方性を揃えて複数のシート状樹脂製品を重ね合わせたりする）を行う必要性が生じる。

　このような背景から、炭素繊維強化樹脂等の製造現場の品質管理プロセスとして、完成した製品の異方性に係る材料状態を、非破壊で検査する検査システムが求められている。

　従来、材料内部の状態を非破壊で検査する手段としてＸ線検査装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、Ｘ線検査は、Ｘ線暴露による製品へのダメージの可能性を有している上、製品全体の状態を検査するためには多くの時間を要するため、製造現場の品質管理プロセスには適合性が低い。

　本開示は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、簡易な手法で、検査対象物の異方性に係る材料状態を検査することを可能とする検査システム、及び検査方法を提供することを目的とする。

　前述した課題を解決する主たる本開示は、
　検査対象物の異方性に係る材料状態を検査する検査システムであって、
　金属パターンによって形成され、所定周波数の電磁波に共振する共振器を有し、前記検査対象物の前記材料状態に感応して電磁波反射特性を変化させるセンサタグと、　
　前記センサタグが前記検査対象物に接して又は近接して配設された状態で、前記センサタグに対して、電磁波を送信すると共にその反射波を受信して、前記反射波の周波数スペクトルを取得するリーダーと、
　前記リーダーに取得された前記周波数スペクトルに基づいて、前記検査対象物の前記材料状態を推定する解析装置と、
　を備える検査システムである。

　又、他の局面では、
　金属パターンによって形成され、所定周波数の電磁波に共振する共振器を有し、検査対象物の異方性に係る材料状態に感応して電磁波反射特性を変化させるセンサタグを用いた検査方法であって、
　前記センサタグが前記検査対象物に接して又は近接して配設された状態で、前記センサタグに対して、電磁波を送信すると共にその反射波を受信して、前記反射波の周波数スペクトルを取得する第１処理と、
　前記第１処理で取得された前記周波数スペクトルに基づいて、前記検査対象物の前記材料状態を推定する第２処理と、
　を備える検査方法である。

　本開示に係る検査システムによれば、簡易な手法で、検査対象物の異方性に係る材料状態を検査することが可能である。

図１は、第１の実施形態に係る検査システムの全体構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る検査システムの全体構成を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係るセンサタグの具体的構成の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係るセンサタグの反射波スペクトル（反射波の周波数スペクトル）の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係るセンサタグの配設態様のより好ましい一例を示す図である。 図６Ａ、図６Ｂは、共振動作時に共振器に形成される等価回路を示す図である。 図７Ａ、図７Ｂは、センサタグの下地に、異方性を有しない金属材料（ここでは、アルミニウム）が配設された状態のときに得られる反射波スペクトルの一例を示す図である。 図８Ａ、図８Ｂは、第１の実施形態に係る検査システムにおいて、共振器の延在方向と炭素繊維の延在方向が平行状態のときの反射波スペクトルの一例を示す図である。 図９Ａ、図９Ｂは、第１の実施形態に係る検査システムにおいて、共振器の延在方向と炭素繊維の延在方向が垂直状態のときの反射波スペクトルの一例を示す図である。 図１０は、第１の実施形態に係る検査システムの動作例を示すフローチャートである。 図１１は、変形例１に係る検査システムの構成を示す図である。 図１２は、変形例２に係る検査システムの構成を示す図である。 図１３は、変形例３に係る検査システムの構成を示す図である。 図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１４Ｄは、変形例３に係る検査システムの処理を模式的に示す図である。 図１５は、第２の実施形態に係るセンサタグの構成を示す図である。 図１６Ａ、図１６Ｂは、スロット型共振器の共振動作時の状態を示す図である。 図１７Ａ、図１７Ｂは、第２の実施形態に係るセンサタグが単体で配設された状態のときに得られる反射波スペクトルの一例を示す図である。 図１８Ａ、図１８Ｂは、第２の実施形態に係る検査システムにおいて、共振器の延在方向と検査対象物の延伸方向が平行状態のときの反射波スペクトルの一例を示す図である。 図１９Ａ、図１９Ｂは、第２の実施形態に係る検査システムにおいて、共振器の延在方向と検査対象物の延伸方向が垂直状態のときの反射波スペクトルの一例を示す図である。 図２０は、第２の実施形態に係る検査システムの動作例を示すフローチャートである。

　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
＜検査システムの全体構成＞
　以下、本開示の一実施形態に係る検査システム（以下、「検査システムＵ」と称する）の構成について説明する。

　図１、図２は、検査システムＵの全体構成を示す図である。

　検査システムＵは、例えば、炭素繊維を含有する樹脂材料（例えば、ＣＦＲＰ）で成形された成形部品を製造する製造ライン中の品質管理プロセスに組み込まれ、成形部品（以下、「検査対象物Ｍ」又は「成形部品Ｍ」と称する）に含有する炭素繊維（以下、「炭素繊維Ｍａ」又は「含有物Ｍａ」と称する）の延在方向（即ち、炭素繊維Ｍａの配向方向）を検査する。

　尚、本実施形態に係る成形部品Ｍは、例えば、炭素繊維Ｍａが所定方向を向くように射出成形されている。そのため、製品設計上では、成形部品Ｍ中においては、所定方向に沿って延在する同じ長さの炭素繊維Ｍａが、束状になって存在している（図１では、±Ｘ方向）。但し、成形部品Ｍの端部、湾曲部、及び射出成形装置の射出条件が変化する部位等は、炭素繊維Ｍａの延在方向が意図しない方向となる場合がある。検査システムＵは、かかる成形部品Ｍ中の各部位で、炭素繊維Ｍａの延在方向が、製品設計で定めた延在方向と一致しているか否かを検査する。

　検査システムＵは、センサタグ１と、リーダー２と、解析装置３と、移動装置４と、を備えている。

　ここで、センサタグ１は、金属パターンによって形成され、所定周波数の電磁波に共振する共振器１０Ｑを有する。共振器１０Ｑは、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態（ここでは、炭素繊維Ｍａの延在方向）に感応して共振状態が変化するように構成され、これに伴って外部（ここでは、リーダー２）から照射された電磁波に対する反射特性（以下、「センサタグ１の電磁波反射特性」又は「センサタグ１の反射波スペクトル」とも称する）を変化させる。

　リーダー２は、センサタグ１が検査対象物Ｍに接して又は近接して配設された状態で、センサタグ１に対して電磁波を送信すると共にその反射波を受信し、センサタグ１の反射波スペクトルを取得する。そして、解析装置３が、リーダー２により取得される反射波スペクトルを解析することで、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する。

　検査システムＵにおいては、例えば、移動装置４が、ベルトコンベア４１で、検査対象物Ｍを＋Ｘ方向に搬送する構成となっている。そして、検査対象物Ｍの各部位の炭素繊維Ｍａの延在方向は、ベルトコンベア４１の途中に配設されたセンサタグ１にて検出される。

　尚、検査システムＵは、例えば、ＵＷＢ帯域、ミリ波帯域又はサブミリ波帯域の周波数帯域（３．１ＧＨｚ～３ＴＨｚの範囲）の電磁波を用いることを基調として構築されている。即ち、かかる帯域の電磁波に応答するようにセンサタグ１を構成すると共に、かかる帯域の電磁波を送受信するようにリーダー２を構成している。かかる帯域の電磁波は、波長が短い上、樹脂材料に対して透過性を有し、電磁波の指向特性（即ち、直進性）が高く、且つ、検出時の周波数分解能も高いという特性を有する。かかる帯域の電磁波を用いることで、樹脂材料中の炭素繊維Ｍａの状態を把握する際に高い分解能を実現することが可能となる。

＜センサタグ１の構成＞
　図３～図９を参照して、センサタグ１の構成の一例について説明する。

　図３は、センサタグ１の具体的構成の一例を示す図である。尚、図３では、センサタグ１を検査対象物Ｍと接触させた状態を表しており、紙面上側がリーダー２と対向する側であり、紙面下側が検査対象物Ｍと対向する側を表している。

　図４は、リーダー２により取得されるセンサタグ１の反射波スペクトル（反射波の周波数スペクトル）の一例を示す図である。尚、図４のプロットは、リーダー２に取得された各送信周波数における反射波強度のデータである。

　センサタグ１は、例えば、金属パターン１１によって形成されたチップレスセンサタグであり、外部から送信された所定周波数の電磁波に共振する共振器１０Ｑによって構成される。尚、金属パターン１１は、例えば、アルミ材や銅材等の金属材料によって形成されている。金属パターン１１に伸縮性を持たせる場合には、バインダー等が含有された金属材料が用いるのが好ましい。

　共振器１０Ｑは、外部から所定の周波数の電磁波が照射された際に共振し、当該電磁波を吸収又は反射（本実施形態では、吸収）する。つまり、センサタグ１は、リーダー２から電磁波を照射された際に、共振器１０Ｑの共振周波数に合致する周波数の電磁波を吸収し、それ以外の周波数の電磁波が照射された場合には反射する反射スペクトルを有する（図４を参照）。

　共振器１０Ｑの共振周波数は、共振器１０Ｑの形状（即ち、金属パターン１１のパターン形状）で定まる。本実施形態に係る共振器１０Ｑは、Ｉ字の長方形状のストリップ導体によって形成されている（以下、「ストリップ型共振器Ｑ」とも称する）。本実施形態に係る共振器１０Ｑを構成するストリップ導体は、周波数ｆ１に対応する波長の略λ１／２程度の長さを有し、周波数ｆ１が共振周波数となっている。図４の反射波スペクトル中の周波数ｆ１における共振ピークは、共振器１０Ｑの共振による電力損失（吸収）を表している。

　尚、共振器１０ＱがＩ字状のストリップ導体によって形成される場合、共振器１０Ｑ中において、共振電流（共振周波数相当の電磁波を照射した際に、共振器１０Ｑに通流する電流を意味する。以下同じ）は、共振器１０Ｑを構成するストリップ導体の延在方向（以下、「共振器１０Ｑの長手方向」又は「共振器１０Ｑの延在方向」と称する）に通流する。そのため、リーダー２からは、偏波方向が共振器１０Ｑの延在方向に沿った方向となるように、偏波方向を調整した電磁波を送信するのが好ましい。

　但し、共振器１０Ｑの形態は、図３の態様に限定されない。共振器１０Ｑは、検査対象物体Ｍの異方性に係る材料状態に対する感度が高くなるように、共振電流の通流方向が一方向となるようにＩ字状であるのが好ましいが、共振器１０Ｑは、Ｕ字形状又はＬ字形状等、その他の形状のストリップ導体に構成されてもよい。又、共振器１０Ｑは、スロット構造によって構成されてもよい（後述する図１５を参照）。

　共振器１０Ｑ（即ち、金属パターン１１）は、例えば、絶縁性のアイソレーション層１２の上に形成されている。アイソレーション層１２は、例えば、紙又は樹脂等の電磁波透過性を有する絶縁材料によって形成され、特に好ましくは、低誘電率の絶縁材料（例えば、発砲樹脂）によって形成される。但し、アイソレーション層１２は、検査対象物Ｍの検査面との間を絶縁できればよく、物体非配置の空間であってもよい。又、検査対象物Ｍの検査面が絶縁性である場合には、アイソレーション層１２は、検査対象物Ｍの検査面自身であってもよい。尚、本実施形態に係る検査対象物Ｍは、炭素繊維リッチに形成されており、検査面が導電性を有する状態となっている。

　尚、センサタグ１は、図３に示すように一個の共振器１０Ｑのみを有する構成であってもよいが、複数個の共振器１０Ｑを有する構成としてもよい。これによって、反射波の強度を高めることが可能である。又、複数個の共振器１０Ｑそれぞれの共振周波数を異ならせることで、リーダー２にて周囲環境に起因してＳＮ比の高い反射波が得られにくい周波数帯域が存在する場合にも、センサタグ１は、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態に依拠した電磁波反射特性を示すことが可能となる。

　センサタグ１にて、異方性の検査を行う際には、共振器１０Ｑは、アイソレーション層１２を介して、検査対象物Ｍの検査面と対向するように配設される。この際、アイソレーション層１２は、共振器１０Ｑと検査対象物Ｍの検査面との間を絶縁するように機能する。尚、センサタグ１は、リーダー２にて反射波スペクトルの取得処理が実行される際には、好ましくは、検査対象物Ｍの検査面と接触した状態で配設される（図６を参照）。

　センサタグ１は、例えば、移動装置４のベルトコンベア４１の下面側に、ベルトコンベア４１から離間して、支持部材１Ｔに支持されている。より具体的には、センサタグ１は、共振器１０Ｑの上面が、ベルトコンベア４１（即ち、検査対象物Ｍ）と対向し、共振器１０Ｑの下面が、リーダー２の送信アンテナ及び受信アンテナと対向するように支持されている。

　ここで、支持部材１Ｔは、例えば、水平面（即ち、共振器１０Ｑが形成される平面内）内で回転可能に、センサタグ１を支持している。そして、支持部材１Ｔは、検査対象物Ｍの検査面と共振器１０Ｑの上面（即ち、共振器１０Ｑが形成された面）間における回転方向の角度（以下、単に「検査対象物Ｍと共振器１０Ｑ間における回転方向の角度」と称する）が２以上の異なる角度それぞれのときに、リーダー２にて反射波スペクトルの取得処理が実行されるように、センサタグ１を回転させる。支持部材１Ｔは、例えば、検査対象物Ｍの各検査位置に対して、センサタグ１（即ち、共振器１０Ｑ）の回転角度が０°の状態と９０°の状態との２つの状態を作り出し、この２つの状態にて、リーダー２にて反射波スペクトルの取得処理を実行させる。尚、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構は、例えば、リーダー２にて動作制御される。

　本実施形態に係る検査システムＵでは、このように、検査対象物Ｍと共振器１０Ｑ間における回転方向の角度が２以上の異なる角度それぞれのときのセンサタグ１の反射波スペクトルを取得することで、検査対象物Ｍ内の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定することを可能とする。

　尚、センサタグ１（即ち、共振器１０Ｑ）の電磁波反射特性は、典型的には、リーダー２から電磁波を照射された際に発生するセンサタグ１の反射波の強度、又は、センサタグ１の共振周波数によって、規定される。換言すると、センサタグ１が示す炭素繊維Ｍａの延在方向を示す情報は、センサタグ１の反射波スペクトルのパターン（例えば、共振ピークの位置、及び共振ピークのピーク強度）により表現される。

　図５は、センサタグ１の配設態様のより好ましい一例を示す図である。

　リーダー２にて反射波スペクトルの取得処理が実行される際、センサタグ１は、検査対象物Ｍと非接触状態であってもよいが、リーダー２にて良好なＳＮ比の反射波スペクトルを取得する観点からは、センサタグ１は、検査対象物Ｍと接触状態であるのが好ましい。特に、センサタグ１は、図５に示すように、センサタグ１を支持する支持部材１Ｔの移動により、検査対象物Ｍに対して近接可能及び離間可能に配設されるのが好ましい。尚、図５に示す態様では、センサタグ１を支持する支持部材１Ｔが上下動するように構成され、これに伴って、センサタグ１が検査対象物Ｍの検査面に密着した状態とすることが可能となっている。

　これによって、リーダー２にて反射波スペクトルの取得処理が実行される際には、センサタグ１を、検査対象物Ｍの検査面に対して当接させることが可能となる。尚、センサタグ１は、金属パターンで形成される簡易な構成であるため、湾曲状態で配設することも可能である。そのため、検査対象物Ｍが三次元立体形状を有する場合にも、センサタグ１を、検査対象物Ｍの三次元立体形状に沿って、検査対象物Ｍの検査面に対して当接させることが可能である。

　尚、本実施形態に係るセンサタグ１は、それ自身で独立したセンサタグ１として構成されているが、移動装置４のベルトコンベア４１等に塗布形成されたものであってもよい。

　ここで、図６、図７、図８、図９を参照して、センサタグ１にて、炭素繊維Ｍａの延在方向を検出する原理について、説明する。

　本願の発明者らは、共振器１０Ｑの特性を調査している中で、共振器１０Ｑの共振状態は、共振器１０Ｑの下地等に配された物体の電気的異方性に大きく影響を受ける、という知見を得た。本願発明における炭素繊維Ｍａの延在方向検出原理（及び後述する誘電率の異方性検出原理）は、この新たな知見を利用したものである。

　図６（図６Ｂ）は、共振動作時に共振器１０Ｑに形成される等価回路を示す図である。尚、図６Ａでは、平面視で、共振器１０Ｑを共振動作させる際の電磁波の偏波方向を表している。又、図６Ｂでは、側面視で、センサタグ１が検査対象物Ｍの検査面上に配設された状態において、共振動作時に共振器１０Ｑに形成される等価回路を表している。

　図７は、センサタグ１の下地に、異方性を有しない金属材料（ここでは、アルミニウム）が配設された状態のときに得られる反射波スペクトルの一例を示す図（図７Ｂ）である。尚、図７Ｂに示す反射波スペクトルは、図７Ａに示すセンサタグ１から得られたものである。

　図８は、本実施形態に係る検査システムＵにおいて、共振器１０Ｑの延在方向と炭素繊維Ｍａの延在方向が平行状態のときの反射波スペクトルの一例を示す図（図８Ｂ）である。尚、図８Ａは、図８Ｂの反射波スペクトルが取得されるときの共振器１０Ｑの延在方向と炭素繊維Ｍａの延在方向との関係を、平面図により、模式的に示している。

　図９は、本実施形態に係る検査システムＵにおいて、共振器１０Ｑの延在方向と炭素繊維Ｍａの延在方向が垂直状態のときの反射波スペクトルの一例を示す図（図９Ｂ）である。尚、図９Ａは、図９Ｂの反射波スペクトルが取得されるときの共振器１０Ｑの延在方向と炭素繊維Ｍａの延在方向との関係を、平面図により、模式的に示している。

　尚、図７Ｂ、図８Ｂ及び図９Ｂの反射波スペクトルは、同一のセンサタグ１（図７Ａのセンサタグ１）を用いて取得されたものである。図８Ｂ及び図９Ｂに示す反射波スペクトルは、図７Ａに示すセンサタグ１と同一のセンサタグ１を用いて、センサタグ１の下地として、金属材料に代えて検査対象物Ｍが配された状態で得られたものである。ここでは、センサタグ１は、共振周波数が互いに異なる５つの共振器１０Ｑａ、１０Ｑｂ、１０Ｑｃ、１０Ｑｄ、１０Ｑｅを有している。尚、図７Ｂ、図８Ｂの反射波スペクトルに表出している共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄ、ｆｅは、それぞれ、５つの共振器１０Ｑａ、１０Ｑｂ、１０Ｑｃ、１０Ｑｄ、１０Ｑｅぞれぞれの共振ピークに相当する。

　図８Ｂと図９Ｂを比較すると分かるように、共振器１０Ｑの延在方向と炭素繊維Ｍａの延在方向が平行状態のときには、反射波スペクトル中に、共振器１０Ｑａ、１０Ｑｂ、１０Ｑｃ、１０Ｑｄ、１０Ｑｅの共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄ、ｆｅが鮮明に表出しているが（図８Ｂ）、共振器１０Ｑの延在方向と炭素繊維Ｍａの延在方向が垂直状態のときには、反射波スペクトル中に、共振器１０Ｑａ、１０Ｑｂ、１０Ｑｃ、１０Ｑｄ、１０Ｑｅの共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄ、ｆｅは著しく小さくなっている（図９Ｂ）。尚、図示は省略するが、センサタグ１の下地に何らの導体材料も存在しない状態で取得された反射波スペクトルにおいても、図９Ｂと同様に、共振器１０Ｑａ、１０Ｑｂ、１０Ｑｃ、１０Ｑｄ、１０Ｑｅの共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄ、ｆｅは小さいものとなる。

　これは、センサタグ１の共振器１０Ｑと対向する位置に、共振電流が通流可能な導体（ここでは、炭素繊維Ｍａ）が存在する場合、図６Ｂに示すように、共振器１０Ｑと当該導体Ｍａ間で共振回路が形成され、共振電流の増幅が行われるためであると考えられる。

　尚、本実施形態に係る検査対象物Ｍの主成分材料たる樹脂材料は、典型的には電磁波透過特性を有する誘電体であり、当該樹脂材料中に含有する炭素繊維Ｍａは、導体である。そのため、検査対象物Ｍがセンサタグ１上を通過する際、検査対象物Ｍの主成分材料たる樹脂材料は、高周波の電磁波（電磁界）に対しては、実質的に透過物となり、炭素繊維Ｍａが、共振器１０Ｑとの間で電流の授受を行う。但し、炭素繊維Ｍａの電気抵抗は、炭素繊維Ｍａの延在方向に依存し、炭素繊維Ｍａの電気抵抗は、炭素繊維Ｍａの延在方向においては小さな値（例えば、約２０Ω／ｓｑ）を示すが、炭素繊維Ｍａの延在方向に直交する方向においては大きな値（例えば、約２００Ω／ｓｑ）を示す。

　共振器１０Ｑが、外部から照射された電磁波と共振するとき、共振器１０Ｑを形成するストリップ導体（金属パターン１１）には、ストリップ導体の長手方向に沿って、共振電流が流れる。共振時には、電磁波エネルギーは、センサタグ１に吸収されるため、反射波スペクトルにおいては、下凸のピークが共振周波数の位置に現れる。このとき、共振器１０Ｑの延在方向と炭素繊維Ｍａの延在方向が平行である場合、図６Ｂに示すように、共振器１０Ｑと炭素繊維Ｍａ間で形成された共振回路に沿って、大電流の共振電流が通流する。一方、共振器１０Ｑの延在方向と炭素繊維Ｍａの延在方向が垂直である場合、炭素繊維Ｍａは実質的に絶縁物として機能するため、図６Ｂに示す共振回路が形成されず、共振器１０Ｑ単独での共振現象のみが起こり、この場合の共振状態は、図６Ｂに示す共振回路が形成された場合と比較して小さいものとなる。

　尚、ここでは、図示を省略するが、反射波スペクトル中の共振ピークのピーク強度は、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向とセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向との間の角度が９０°（垂直）のときに最も小さく、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向とセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向との間の角度が０°（平行）のときに最も大きくなり、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向とセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向との間の角度が９０°から０°に近づくにつれて次第に大きくなる。

　共振器１０Ｑと、当該共振器１０Ｑに対向する位置に配された導体（ここでは、炭素繊維Ｍａ）との間の共振現象の増幅作用を効果的に発生させるためには、共振器１０Ｑと導体（ここでは、炭素繊維Ｍａ）との間の距離が、０．０１ｍｍ～１０００ｍｍとなるのが好ましい。この範囲であると、共振器１０Ｑと導体（ここでは、炭素繊維Ｍａ）との間で電磁界が発生しやすく、センサ１における共振現象を効果的に増幅することができる。そのため、アイソレーション層１２の厚さは、上記最適距離を考慮して設定されるのが好ましい。

　このように、センサタグ１が示す反射波スペクトル中において、共振ピークのピーク強度は、炭素繊維Ｍａの延在方向を示す指標となる。本実施形態に係る検査システムＵにおいては、この指標を利用して、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する（図１０を参照して後述）。

＜移動装置４の構成＞
　移動装置４は、例えば、ベルトコンベア４１によって構成され、当該ベルトコンベア４１にて、自身の上面に載置した検査対象物Ｍを＋Ｘ方向に搬送する。移動装置４は、例えば、炭素繊維Ｍａと共振器１０Ｑとが対向した状態で、センサタグ１の共振器１０Ｑの上方を炭素繊維Ｍａが通過するように、検査対象物Ｍを＋Ｘ方向に搬送する（図１を参照）。そして、センサタグ１は、検査対象物Ｍが移動する毎に、検査対象物Ｍ中の自身と対向する位置における炭素繊維Ｍａの延在方向を検出する。これによって、検査対象物Ｍの全範囲に亘って、炭素繊維Ｍａの延在方向を検出することが可能となっている。

　尚、移動装置４は、例えば、リーダー２等と相互にデータ通信しながら、リーダー２の反射波スペクトル取得処理の実行タイミングにあわせるように、ベルトコンベア４１の動作制御を実行する制御部４０を有していてもよい。

　尚、本実施形態に係る検査システムＵでは、移動装置４にて、検査対象物Ｍを搬送する構成となっているが、移動装置４にて、センサタグ１を搬送する構成としてもよい。

＜リーダー２の構成＞
　リーダー２は、送信部２１、受信部２２、及び、制御部２３を備えている（図２を参照）。

　送信部２１は、センサタグ１に対して所定の周波数の電磁波を送信する。送信部２１は、例えば、送信アンテナ、及び発振器等を含んで構成される。

　送信部２１は、例えば、単一の周波数にピーク強度を有する正弦波状の電磁波を送信する。そして、送信部２１は、送信アンテナから送信させる電磁波の送信周波数を時間的に変化させ、予め設定した所定周波数帯域内の周波数スイープを行う。送信部２１は、例えば、ＵＷＢ帯域、ミリ波帯域又はサブミリ波帯域の周波数帯域（３．１ＧＨｚ～３ＴＨｚの範囲）内で、例えば、５００ＭＨｚ以下の帯域幅毎、好ましくは１０ＭＨｚの帯域幅毎にステップ状に送信周波数を変化させながら、周波数スイープを行う。尚、送信部２１が送信する電磁波の周波数帯域は、センサタグ１の共振器１０Ｑの共振周波数が含まれるように設定される。

　尚、送信部２１は、周波数スイープに代えて、所定周波数帯において特定の強度プロファイルを有する電磁波を一括して照射を行ってもよい（即ち、インパルス方式）。

　又、送信部２１は、センサタグ１を回転させた際に、共振器１０Ｑの配設方向にあわせて偏波方向（即ち、直線偏波の偏波方向）を変更し得るように、構成されている。尚、送信部２１は、共振器１０Ｑとしてスリトップ型共振器が用いられている場合（図３を参照）、偏波方向がスリトップ導体の延在方向となるように送信電磁波を制御し、共振器１０Ｑとしてスロット型共振器が用いられている場合（後述する図１５を参照）、偏波方向がスロットの延在方向に直交する方向となるように送信電磁波を制御するのが好ましい。これによって、電磁波に対する共振器１０Ｑの共振状態を最も強めることができる。

　但し、送信部２１は、送信電磁波を円偏波としてもよい。これによって、センサタグ１の回転角度によらず、共振器１０Ｑを共振させることができる。

　受信部２２は、例えば、受信アンテナ、及び受信アンテナが取得した反射波の受信信号に基づいて、反射波の強度や位相を検出する受信信号処理回路等を含んで構成される。そして、受信部２２は、受信アンテナにて、送信部２１が電磁波を送信した際に発生するセンサタグ１からの反射波を受信し、受信信号処理回路にて、反射波の受信信号を受信処理して、電磁波の各送信周波数において検出される反射波の強度から、センサタグ１の反射波スペクトル（周波数スペクトル）を生成する。

　尚、送信部２１及び受信部２２の信号処理回路は、ベクトルネットワークアナライザによって、一体的に構成されてもよい。

　制御部２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されるコンピュータであり、リーダー２を統括制御する。制御部２３は、例えば、移動装置４が検査対象物Ｍを搬送している際、検査対象物Ｍの各搬送位置で、センサタグ１の反射波スペクトルを取得するべく、所定の時間間隔で、送信部２１及び受信部２２に上記した処理を実行させる。

　制御部２３は、例えば、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構（図示せず）、解析装置３及び移動装置４と通信接続されており、これらと相互にデータ通信し、これらと共に検査システムＵの動作を統括制御する構成となっている（検査システムＵの動作の一例については、図１１を参照）。

　制御部２３は、例えば、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構を制御することで、反射波スペクトル取得タイミングにあわせて、センサタグ１を検査対象物Ｍの検査面に対して当接させる。又、制御部２３は、例えば、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構を制御することで、センサタグ１を回転させて検査対象物Ｍと共振器１０Ｑ間における回転方向の角度を変化させる。

　かかる制御によって、リーダー２は、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が、互いに異なる第１角度及び第２角度（第２角度は、例えば、第１角度から９０°回転した角度）それぞれのときにおけるセンサタグ１の反射波スペクトルを取得する。より好ましくは、リーダー２は、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が３以上の異なる角度それぞれのときにおけるセンサタグ１の反射波スペクトルを取得する。

＜解析装置３の構成＞
　解析装置３は、リーダー２にて取得される反射波スペクトルに基づいて、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態（ここでは、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向）を推定する。

　解析装置３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されるコンピュータであり、リーダー２及び移動装置４それぞれと相互にデータ通信可能に構成されている。但し、解析装置３とリーダー２とは、一体的に構成されてもよい。

　解析装置３は、リーダー２にて取得される反射波スペクトルを解析する解析部３０と、解析部３０の演算処理に用いる各種データを記憶する記憶部３０Ｄと、を有する。記憶部３０Ｄには、例えば、反射波スペクトルを解析するための学習モデルのデータ等が記憶されている。

　解析装置３は、例えば、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が２以上の異なる角度それぞれのときに取得されたセンサタグ１の反射波スペクトルに基づいて、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する。

　解析装置３にて、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する手法は、図８及び図９を参照して上記した通りである。即ち、センサタグ１の反射波スペクトルの共振ピークにおけるピーク強度は、センサタグ１が検査対象物Ｍ上に配設されたときの、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向とセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向との間の角度に応じて変化する。典型的には、当該ピーク強度は、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向とセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向との間の角度が９０°（即ち、垂直）のときに最も小さく、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向とセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向との間の角度が０°（即ち、平行）のときに最も大きくなり、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向とセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向との間の角度が９０°から０°に近づくにつれて大きくなる。

　かかる観点から、解析装置３は、例えば、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が２以上（好ましくは３以上）の異なる角度それぞれのときに取得された複数の反射波スペクトルから、共振ピークのピーク強度が最大となるときの反射波スペクトルを特定し、当該周波数スペクトルに対応するセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向を、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向として推定するのが好ましい。この場合、解析装置３は、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向の推定結果として、検査対象物Ｍの基準方向に対する角度を出力することが可能である。

　但し、解析装置３の推定処理は、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向が、製品設計通りの延在方向となっているか否かを推定する処理であってもよい。かかる場合には、解析装置３は、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が第１角度のときに得られた反射波スペクトルの共振ピークのピーク強度と、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が第２角度のときに得られた反射波スペクトルの共振ピークのピーク強度とを比較するだけで、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向が、製品設計通りの延在方向となっているか否かを推定することは可能である。具体的には、かかる場合には、例えば、第１角度を、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａが製品設計通りの延在方向となっている場合の角度と設定し、第２角度を、第１角度から９０°回転させた角度と設定して、リーダー２にて、第１角度及び第２角度それぞれのときに反射波スペクトルを取得すればよい。そして、解析装置３は、第１角度及び第２角度それぞれのときに反射波スペクトル中の共振ピークのピーク強度の差が閾値以上か否かを判定することで、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向が、製品設計通りの延在方向となっているか否かを推定することが可能である。

　一方、解析装置３の推定処理は、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を、厳密に角度として推定するのではなく、基準方向（例えば、プラスＸ方向）に対して、センサタグ１の回転方向のどちら側に傾いているかのみを推定する処理であってもよい。かかる場合には、解析装置３は、例えば、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が第１角度のときに得られた反射波スペクトルの共振ピークのピーク強度と、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が第２角度のときに得られた反射波スペクトルの共振ピークのピーク強度とを比較して、その大小関係から、炭素繊維Ｍａの延在方向を定めればよい。

　他方、解析装置３の推定処理は、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａが、特定の方向に揃って延在しているか否かを推定する処理であってもよい。射出成形装置の動作不良等に起因して、検査対象物Ｍ中で、同一位置で、様々な方向に延在する炭素繊維Ｍａが混在してしまう場合があり、このような場合には、２以上の異なる角度それぞれのときに取得された複数の反射波スペクトルは、略同一のパターンの反射波スペクトルとして表出することになる。

　尚、反射波スペクトルを解析する手法としては、公知のパターン認識技術を用いるのが好ましい。パターン認識を用いた手法としては、ロバスト性の観点から、機械学習を基調とした手法が特に有用である。この場合、例えば、検査システムＵにおける検査条件と同一の条件下で生成された学習データを用いて、共振ピークのピーク強度を特定する用に最適化された学習モデルを用いればよい。

＜検査システムＵの動作例＞
　図１０は、検査システムＵの動作例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートの処理は、例えば、リーダー２の制御部２３が主体となって、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構、解析装置３及び移動装置４を統括制御することで実行される。

　ステップＳ１０において、リーダー２は、検査対象物Ｍの検査面がセンサタグ１の共振器１０Ｑと対向した状態で、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構を制御して、センサタグ１を、検査対象物Ｍの検査面に当接させる（図５を参照）。尚、この際、リーダー２は、例えば、移動装置４に移動停止指令を送信して、ベルトコンベア４１の移動を一時停止させてもよい。

　ステップＳ２０において、リーダー２は、センサタグ１に対して電磁波を送信するとともに、反射波を受信して、センサタグ１の反射波スペクトルを取得する。

　ステップＳ３０において、リーダー２は、ステップＳ４０のセンサタグ１を回転させる処理を所定回数実行したか否かを判定し、当該処理を所定回数実行した場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ステップＳ５０に処理を進め、当該処理を所定回数実行していない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、ステップＳ４０に処理を進める。

　尚、ここでは、リーダー２は、例えば、センサタグ１を鉛直軸回りに２２．５°だけ回転させる処理を７回実行するまで、ステップＳ２０～ステップＳ４０の処理を繰り返して実行し、センサタグ１と検査対象物Ｍとの間の回転方向における角度が２２．５°毎の異なる角度（即ち、０°、２２．５°、４５°、６７．５°、９０°、１１２．５°、１３５°、１５７．５°）のときの反射波スペクトルを取得する。

　ステップＳ４０において、リーダー２は、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構を制御して、センサタグ１を鉛直軸回りに所定角度だけ回転させて（即ち、検査対象物Ｍの検査面と共振器１０Ｑの上面間における回転方向の角度を所定角度だけ回転させる）、センサタグ１と検査対象物Ｍとの間の回転方向における角度を変更する。そして、リーダー２は、再度、ステップＳ２０に戻って、当該角度において、センサタグ１の反射波スペクトルを取得する処理を実行する。

　ステップＳ５０において、リーダー２は、解析装置３に対して、ステップＳ１０～ステップＳ４０の一連の処理で得られた複数の反射波スペクトルのデータを送信する。そして、解析装置３は、これらの複数の反射波スペクトルを解析し、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する。

　尚、ステップＳ５０において、解析装置３は、例えば、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が３以上の異なる角度それぞれのときに取得された複数の周波数スペクトルから、共振ピークのピーク強度が最大となるときの周波数スペクトルを特定し、当該周波数スペクトルに対応するセンサタグ１の共振器１０Ｑの延在方向を、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向として推定する。

　尚、図１０の動作フローでは、検査対象物Ｍの一箇所の検査対象位置の炭素繊維Ｍａの延在方向を検査するための処理を示したが、典型的には、検査システムＵは、移動装置４におけるベルトコンベア４１の移動制御と、リーダー２における検査対象物Ｍの炭素繊維Ｍａの延在方向の検査処理とを連携させることで、検査対象物Ｍ中の各検査対象位置の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する。そして、検査対象物Ｍ全体の炭素繊維Ｍａの延在方向が設計通りであることを確認することで、品質管理プロセスを終了する。

［効果］
　以上のように、本実施形態に係る検査システムＵは、
　金属パターン１１によって形成され、所定周波数の電磁波に共振する共振器１０Ｑを有し、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態に感応して電磁波反射特性を変化させるセンサタグ１と、　
　センサタグ１が検査対象物Ｍに接して又は近接して配設された状態で、センサタグ１に対して、電磁波を送信すると共にその反射波を受信して、前記反射波の周波数スペクトルを取得するリーダー２と、
　リーダー２に取得された前記周波数スペクトルに基づいて、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態を推定する解析装置３と、
　を備えている。

　従って、本実施形態に係る検査システムＵによれば、簡易な手法で、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態（例えば、炭素繊維Ｍａの延在方向）を検査することが可能である。特に、本実施形態に係る検査システムＵは、検査対象物Ｍ全体の異方性に係る材料状態をライン作業として検査することが可能であるため、製品の製造現場における品質管理プロセスに好適に適用可能である。

　加えて、本実施形態に係るセンサタグ１は、ＩＣや電源回路等を有しない簡易な構成であるため（例えば、金属パターン１１とアイソレーション層１２のみ）、センサタグ１を変形させて、三次元立体形状を有する検査対象物Ｍの検査面に沿うように当接させることも可能である。これにより、検査対象物Ｍ全体の異方性に係る材料状態を、高精度に検査することが可能である。

　（変形例１）
　上記実施形態に係る検査システムＵでは、移動装置４による検査対象物Ｍの移動経路中に、１個のセンサタグ１のみを配設する態様を示したが、センサタグ１は、検査対象物Ｍの移動経路の通過領域の周囲に複数配設されるのが好ましい。

　図１１は、変形例１に係る検査システムＵの構成を示す図である。

　図１１では、検査対象物Ｍを挟むように、検査対象物Ｍの通過領域の上下に、２個のセンサタグ１が配設された態様を示している。上側のセンサタグ１は、検査対象物Ｍ中の上面側に存在する炭素繊維Ｍａの延在方向を検査する用に配設され、下側のセンサタグ１は、検査対象物Ｍ中の下面側に存在する炭素繊維Ｍａの延在方向を検査する用に配設されている。

　変形例１に係る検査システムＵでは、かかる構成によって、検査対象物Ｍ中の上面側に存在する炭素繊維Ｍａの延在方向を検査すると共に、検査対象物Ｍ中の下面側に存在する炭素繊維Ｍａの延在方向を検査することを可能としている。

　尚、ここでは、検査対象物Ｍの移動経路の通過領域の周囲に配設するセンサタグ１の個数を２個としているが、検査対象物Ｍの外形に沿ってその個数を適宜設定するのが好ましい。これによって、短時間で、検査対象物Ｍ全体中の炭素繊維Ｍａの延在方向を検査することが可能となる。

　（変形例２）
　上記実施形態に係る検査システムＵでは、センサタグ１を回転させることで、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が異なる状態での反射波スペクトルを取得する構成としたが、当該角度が互いに異なる角度となるように配設された複数のセンサタグ１ａ、１ｂを有する構成としてもよい。

　図１２は、本変形例に係る検査システムＵの構成を示す図である。

　図１２では、検査対象物Ｍの検査面に対向して、検査対象物Ｍの検査面に対する共振器１０Ｑの回転方向の角度が第１角度を向くセンサタグ１ａと、検査対象物Ｍの検査面に対向して、検査対象物Ｍの検査面に対する共振器１０Ｑの回転方向の角度が第２角度（ここでは、第１角度に対して９０°回転させた角度）を向くセンサタグ１ｂと、が配設された態様を示している。センサタグ１ａとセンサタグ１ｂとは、検査対象物Ｍの移動方向に並んで配設され、検査対象物Ｍの移動に伴って、異なるタイミングで、同一の検査対象位置に係る反射波スペクトルを取得し得るように構成されている。

　又、リーダー２は、センサタグ１ａから反射波スペクトルを取得する用の送信部及び受信部を有すると共に、センサタグ１ｂから反射波スペクトルを取得する用の送信部及び受信部を有する。又、解析装置３は、検査対象物Ｍの同一の検査対象位置で取得されたセンサタグ１ａの反射波スペクトルとセンサタグ１ｂの反射波スペクトルとを対応付け、これらに基づいて、当該検査対象位置における炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する。

　本変形例に係る検査システムＵによれば、検査プロセスにおいて、センサタグ１を回転させる処理が不要となるため、より短時間で、炭素繊維Ｍａの延在方向を検査することが可能となる。

　（変形例３）
　上記実施形態に係る検査システムＵでは、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が２以上の異なる角度それぞれで取得された複数の反射波スペクトルを比較することで、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する態様を示したが、実際にリーダー２にて取得された反射波スペクトルと、予め準備した反射波の基準周波数スペクトルと、を比較することで、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する構成としてもよい。

　図１３は、本変形例に係る検査システムＵの構成を示す図である。図１４は、本変形例に係る検査システムＵの処理を模式的に示す図である。

　本変形例に係る検査システムＵでは、図１に示した検査システムＵと異なり、センサタグ１は、回転しない構成（即ち、固定された構成）となっている。そして、本変形例に係る検査システムＵでは、リーダー２は、検査対象物Ｍの検査面に対する共振器１０Ｑの回転方向の角度が特定の一方向の状態における反射波スペクトルのみを取得する。

　本変形例に係る解析装置３は、例えば、検査対象物Ｍとセンサタグ１とが対向して配設されて、炭素繊維Ｍａの延在方向と共振器１０Ｑの延在方向の間のなす角度が種々に異なる状態のときに得られる反射波の基準周波数スペクトルを、予め基準データとして記憶部３０Ｄに記憶する。そして、解析装置３は、リーダー２にて取得された反射波スペクトルを解析する際には、当該基準データを参照して、リーダー２にて取得された反射波スペクトルと当該基準データに記憶された基準周波数スペクトルとを比較することで、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を検査する。

　具体的には、記憶部３０Ｄには、例えば、炭素繊維Ｍａの延在方向と共振器１０Ｑの延在方向の間のなす角度θが２２．５°毎に異なる角度のときに得られるセンサタグ１の典型的な反射波スペクトル（即ち、基準周波数スペクトル）の基準データが記憶されている（尚、図１４では、θ＝０°、４５°、９０°の基準周波数スペクトルのみを示す）。かかる基準周波数スペクトルは、典型的には、検査対象物Ｍと同種の物体を用いて、検査時と近似する環境下で、事前の実験又はシミュレーションでリーダー２に取得されたものである。

　本変形例に係る検査システムＵでは、解析装置３は、実際にリーダー２にて取得された反射波スペクトルと、これらの基準周波数スペクトルとを比較して、例えば、パターン認識によって、それぞれの類似度を算出する。このときの類似度は、例えば、実際にリーダー２にて取得された反射波スペクトルと、これらの基準周波数スペクトルとのパターン（特に、共振ピークのピーク位置及びピーク強度）等に基づいて算出される。そして、解析装置３は、実際にリーダー２にて取得された反射波スペクトルと最も類似度が高い基準周波数スペクトルを特定し、最も類似度が高い基準周波数スペクトルに対応する炭素繊維Ｍａの延在方向と共振器１０Ｑの延在方向の間のなす角度から、検査対象物Ｍ中の炭素繊維Ｍａの延在方向を推定する。

　本変形例に係る検査システムＵによれば、検査プロセスにおいて、センサタグ１を回転させる処理が不要となるため、より短時間で、炭素繊維Ｍａの延在方向を検査することが可能となる。

　但し、実際にリーダー２にて取得されるセンサタグ１の反射波スペクトル（ピーク位置及びピーク強度）は、センサタグ１の周囲の種々の環境（例えば、基準周波数スペクトルの取得対象となった物体と検査対象物Ｍの形状の相違や、センサタグ１の周囲の温度雰囲気や湿度雰囲気の相違）に影響され、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が同一の条件下であっても、必ずしも、基準周波数スペクトルと完全に一致しない。そのため、炭素繊維Ｍａの延在方向をより正確に推定する観点からは、上記実施形態のように、実際に、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が２以上の異なる角度それぞれで取得された複数の反射波スペクトルを比較する手法を用いるのが好ましい。

（第２の実施形態）
　次に、図１５～図１９を参照して、第２の実施形態に係る検査システムＵの構成について説明する。本実施形態に係る検査システムＵは、フィルム材やゴム材等のシート状の樹脂材料を検査対象物Ｍとし、当該シート状の樹脂材料の誘電率及び／又は誘電正接の異方性を検査対象とする。尚、以下では、シート状の樹脂材料を「検査対象物Ｍ」と称する。

　上記したように、シート状の樹脂材料は、製造工程中に延伸してしまう場合がある。このように、シート状の樹脂材料が延伸すると、分子量が疎になる方向と密になる方向が生じる。一般に、分子量が密になった方向では、外部電場が印加された際、分子の双極子の総和が増大するため、誘電率は高くなる。又、分子量が疎になった方向では、分子の双極子の振動が発生しやすく、振動によるエネルギー損失が発生するので、誘電正接が大きくなる。このように、分子量の疎密により、シート状の樹脂材料中に誘電率及び誘電正接の異方性が生じる。

　そこで、本実施形態に係る検査システムＵでは、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が２以上の異なる角度それぞれのときに取得された複数の周波数スペクトルに基づいて、検査対象物Ｍの誘電率及び／又は誘電正接の異方性に係る材料状態を推定する。そして、本実施形態に係る検査システムＵでは、検査対象物Ｍの誘電率／又は誘電正接の異方性の向きから、検査対象物Ｍの延伸方向を推定する。尚、本実施形態に係る検査システムＵの基本構成自体は、第１の実施形態に係る検査システムＵと同様である。

　但し、本実施形態に係る検査システムＵでは、検査対象物Ｍが誘電体材料であることから、より高感度に、検査対象物Ｍの誘電率及び誘電正接の異方性に係る材料状態を検出するべく、センサタグ１を、ストリップ型共振器１０Ｑに代えて、スロット型共振器１０Ｑによって構成している。

　図１５は、本実施形態に係るセンサタグ１の構成を示す図である。尚、図１５では、センサタグ１を検査対象物Ｍと接触させた状態を表しており、紙面上側がリーダー２と対向する側であり、紙面下側が検査対象物Ｍと対向する側を表している。

　図１６は、スロット型共振器１０Ｑの共振動作時の状態を示す図であり、図１６Ａは、スロット型共振器１０Ｑが共振する際の電磁波の偏波方向を示す図であり、図１６Ｂは、共振動作時にスロット型共振器１０Ｑに形成される等価回路を示す図である。尚、図１６Ａ、図１６Ｂは、センサタグ１が検査対象物Ｍの検査面上に配設された状態を平面視した図である。

　本実施形態に係るセンサタグ１では、共振器１０Ｑが、スロット型共振器によって構成されている。スロット型共振器は、ストリップ型共振器と同様に金属パターンで形成されるが、板状、シート状、膜状又は箔状のアルミ材や銅材等の金属材料１３の一部をくり抜くように形成されたスロット１４によって形成されている。この共振器１０Ｑは、典型的には、スロット１４の長さが、照射された電磁波の波長の略λ１／２程度に相当するときに共振する。

　共振器１０Ｑは、検査対象物体Ｍの異方性に係る材料状態に対する感度が高くなるように、共振電流の通流方向が一方向となるようにＩ字状であるのが好ましいが、共振器１０Ｑは、Ｕ字形状、Ｌ字形状等のその他の形状のスロットにより構成されてもよい。

　尚、スロット型共振器１０Ｑは、スロット１４の短手方向が偏波方向であるときに特に高感度に共振する。スロット型共振器１０Ｑが共振する際の等価回路は、一般に、図１６Ｂのように表され、共振器１０Ｑが共振する際の共振電流は、スロット１４の周囲を取り巻くように通流する。即ち、共振器１０ＱがＩ字状である場合には、共振電流は、主に、共振器１０Ｑの長手方向に沿って通流する。

　尚、本実施形態に係る検査対象物Ｍは、誘電体材料であることから、共振器１０Ｑは、検査対象物Ｍに直接接するように配設されるのが好ましい。

　本実施形態に係るセンサタグ１は、検査対象物Ｍの延伸方向を、検査対象物Ｍの誘電率の異方性から検出する。共振器１０Ｑは、一般に、その周囲に存在する誘電体の誘電率に依拠して共振周波数が変化する（短波長効果とも称される）。そして、本願の発明者らの発見した新たな知見によると、この際に変化する共振周波数のシフト量は、共振器１０Ｑの下地等に配された誘電体の誘電率の異方性に大きく影響を受けるものとなる。加えて、この際に変化する共振周波数における共振ピークのピーク強度は、共振器１０Ｑの下地等に配された誘電体の誘電正接の異方性に大きく影響を受けるものとなる。

　かかる観点から、本実施形態に係る検査システムＵでは、検査対象物Ｍとセンサタグ１間における回転方向の角度が２以上の異なる角度それぞれのときにセンサタグ１の反射波スペクトルを、リーダー２によって取得し、これらの反射波スペクトルのパターン（ここでは、共振ピークの位置、及び共振ピークのピーク強度）を比較することで、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態を検出する。

　図１７は、本実施形態に係るセンサタグ１が単体で配設された状態のときに得られる反射波スペクトルの一例を示す図（図１７Ｂ）である。尚、図１７Ｂに示す反射波スペクトルは、図１７Ａに示すセンサタグ１から得られたものである。

　図１８は、本実施形態に係る検査システムＵにおいて、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が平行状態のときの反射波スペクトルの一例を示す図（図１８Ｂ）である。尚、図１８Ａは、図１８Ｂの反射波スペクトルが取得されるときの共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向との関係を、平面図により、模式的に示している。

　図１９は、本実施形態に係る検査システムＵにおいて、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が垂直状態のときの反射波スペクトルの一例を示す図（図１９Ｂ）である。尚、図１９Ａは、図１９Ｂの反射波スペクトルが取得されるときの共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向との関係を、平面図により、模式的に示している。

　尚、図１７Ｂ、図１８Ｂ及び図１９Ｂの反射波スペクトルは、同一のセンサタグ１（図１７Ａのセンサタグ１）を用いて取得されたものである。図１８Ｂ及び図１９Ｂに示す反射波スペクトルは、図１７Ａに示すセンサタグ１と同一のセンサタグ１を用いて、センサタグ１の下地として、検査対象物Ｍが配された状態で得られたものである。尚、図１７Ｂ、図１８Ｂ、図１９Ｂの反射波スペクトルに表出している共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄは、それぞれ、４つの共振器１０Ｑａ、１０Ｑｂ、１０Ｑｃ、１０Ｑｄぞれぞれの共振ピークに相当する。図１８Ａ、図１９Ａの方向Ｍｂは、検査対象物Ｍの延伸方向を表している。

　まず、図１７Ｂ、図１８Ｂ及び図１９Ｂを比較すると、図１８Ｂの反射波スペクトルと図１９Ｂの反射波スペクトルにおいて、共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄのピーク位置が、図１７Ｂの反射波スペクトルと比較して低周波数側にピークシフトしていることが分かる。これは、図１８Ｂ及び図１９Ｂでは、検査対象物Ｍ（誘電体）が共振器１０Ｑに近接して存在することに起因する。

　次に、図１８Ｂと図１９Ｂを比較すると、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が垂直状態のとき（図１９Ｂ）には、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が平行状態のとき（図１８Ｂ）よりも、共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃのピーク位置が、低周波数側に位置していることが分かる。又、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が平行状態のとき（図１８Ｂ）には、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が垂直状態のとき（図１９Ｂ）よりも、共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃのピーク位置におけるピーク強度が小さくなっていることが分かる。

　これは、センサタグ１の共振器１０Ｑに通流する共振電流の通流方向と、共振器１０Ｑに隣接して存在する誘電体の誘電率の方向とが密接に関わっているためと考えられる。即ち、共振器１０ＱがＩ字状である場合には、共振電流は、主に、共振器１０Ｑの長手方向に沿って通流するため、共振周波数の短波長効果は、誘電体の共振器１０Ｑの長手方向に沿った方向の誘電率に依拠して変化するものと考えられる。

　具体的には、シート状の樹脂材料は、延伸すると、延伸方向に沿って分子量が疎になり、延伸方向に垂直な方向に沿って分子量が密になるので、シート状の樹脂材料の誘電率は、延伸方向に垂直な方向の方が、延伸方向に沿う方向に比較して高くなる。そのため、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が垂直状態のとき（図１９Ｂ）には、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が平行状態のとき（図１８Ｂ）よりも、共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃのピーク位置は、低周波数側に位置することになると考えられる。

　この現象は、誘電体の誘電正接についても同様に生じており、シート状の樹脂材料は、分子量が疎になった方向（延伸方向）では、分子量が密になった方向（延伸方向に垂直な方向）よりも、誘電正接が大きくなる。そのため、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が平行状態のとき（図１８Ｂ）には、共振器１０Ｑの延在方向と検査対象物Ｍの延伸方向が垂直状態のとき（図１９Ｂ）よりも、共振ピークｆａ、ｆｂ、ｆｃのピーク位置におけるピーク強度が小さくなっていると考えられる。

　このように、センサタグ１が示す反射波スペクトル中において、共振ピークのピーク位置及びピーク強度は、シート状の樹脂材料の延伸方向を示す指標となる。本実施形態に係る検査システムＵにおいては、この指標を利用して、検査対象物Ｍの延伸方向を推定する。

　本実施形態に係る検査システムＵの動作は、第１の実施形態の検査システムＵの動作と略同一である。

　図２０は、本実施形態に係る検査システムＵの動作例を示すフローチャートである。

　ステップＳ１０ａにおいて、リーダー２は、検査対象物Ｍの検査面がセンサタグ１の共振器１０Ｑと対向した状態で、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構を制御して、センサタグ１を、検査対象物Ｍの検査面に当接させる。

　ステップＳ２０ａにおいて、リーダー２は、センサタグ１に対して電磁波を送信するとともに、反射波を受信して、センサタグ１の反射波スペクトルを取得する。

　ステップＳ３０ａにおいて、リーダー２は、ステップＳ４０ａのセンサタグ１を回転させる処理を所定回数実行したか否かを判定し、当該処理を所定回数実行した場合（Ｓ３０ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ５０ａに処理を進め、当該処理を所定回数実行していない場合（Ｓ３０ａ：ＮＯ）、ステップＳ４０ａに処理を進める。

　ステップＳ４０ａにおいて、リーダー２は、支持部材１Ｔを駆動する駆動機構を制御して、センサタグ１を鉛直軸回りに所定角度だけ回転させて（即ち、検査対象物Ｍの検査面と共振器１０Ｑの上面間における回転方向の角度を所定角度だけ回転させる）、センサタグ１と検査対象物Ｍとの間の回転方向における角度を変更する。そして、リーダー２は、再度、ステップＳ２０ａに戻って、当該角度において、センサタグ１の反射波スペクトルを取得する処理を実行する。

　ステップＳ５０ａにおいて、リーダー２は、解析装置３に対して、ステップＳ１０ａ～ステップＳ４０ａの一連の処理で得られた複数の反射波スペクトルのデータを送信する。そして、解析装置３は、これらの複数の反射波スペクトルを解析し、検査対象物Ｍの延伸方向を推定する。

　以上のように、本実施形態に係る検査システムＵによれば、簡易な手法で、検査対象物Ｍの異方性に係る材料状態（例えば、シート状の樹脂材料の延伸方向）を検査することが可能である。

　以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

　２０２１年６月３日出願の特願２０２１－０９３７４５の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本開示に係る検査システムによれば、簡易な手法で、検査対象物の異方性に係る材料状態を検査することが可能である。

　Ｕ　検査システム
　１　センサタグ
　１０Ｑ　共振器
　１１　金属パターン
　１２　アイソレーション層
　１３　金属部材
　１４　スロット
　２　リーダー
　２１　送信部
　２２　受信部
　２３　制御部
　３　解析装置
　３０　解析部
　３０Ｄ　記憶部
　４　移動装置
　４１　ベルトコンベア
　Ｍ　検査対象物
　Ｍａ　含有物（炭素繊維）

Claims (16)

1. 　検査対象物の異方性に係る材料状態を検査する検査システムであって、
   　金属パターンによって形成され、所定周波数の電磁波に共振する共振器を有し、前記検査対象物の前記材料状態に感応して電磁波反射特性を変化させるセンサタグと、　
   　前記センサタグが前記検査対象物に接して又は近接して配設された状態で、前記センサタグに対して、電磁波を送信すると共にその反射波を受信して、前記反射波の周波数スペクトルを取得するリーダーと、
   　前記リーダーに取得された前記周波数スペクトルに基づいて、前記検査対象物の前記材料状態を推定する解析装置と、
   　を備える検査システム。
2. 　前記リーダーは、前記検査対象物と前記センサタグの互いに対向する面間における回転方向の角度が互いに異なる第１及び第２角度それぞれのときに、前記周波数スペクトルを取得し、
   　前記解析装置は、前記リーダーに取得された複数の前記周波数スペクトルに基づいて、前記検査対象物の前記材料状態を推定する、
   　請求項１に記載の検査システム。
3. 　前記リーダーは、前記検査対象物と前記センサタグの互いに対向する面間における回転方向の角度が３以上の異なる角度それぞれのときに、前記周波数スペクトルを取得し、
   　前記解析装置は、前記リーダーに取得された複数の前記周波数スペクトルに基づいて、前記検査対象物の前記材料状態を推定する、
   　請求項１に記載の検査システム。
4. 　前記解析装置は、前記リーダーに取得された複数の前記周波数スペクトルのうち、前記周波数スペクトル中の共振ピークのピーク強度が最大となるとき、又はピーク位置のシフト量が最大となるときの前記角度を基準として、前記検査対象物の前記異方性の向きを推定する、
   　請求項３に記載の検査システム。
5. 　前記検査対象物又は前記センサタグは、前記角度を変更し得るように、回転可能に支持されている、
   　請求項２乃至４のいずれか一項に記載の検査システム。
6. 　前記角度が互いに異なる角度となるように配設された複数の前記センサタグを有する、
   　請求項２乃至５のいずれか一項に記載の検査システム。
7. 　前記解析装置は、予め前記センサタグで検出される前記検査対象物の異方性の向きと前記反射波の基準周波数スペクトルとを関連付けて記憶した基準データを参照して、前記基準データと、前記リーダーに取得された前記周波数スペクトルと、に基づいて、前記検査対象物の前記材料状態を推定する、
   　請求項１乃至６のいずれか一項に記載の検査システム。
8. 　前記共振器は、Ｉ字状のストリップ型共振器又はスロット型共振器である、
   　請求項１乃至７のいずれか一項に記載の検査システム。
9. 　前記検査対象物の検査面が導電性である場合には、前記共振器としては、ストリップ型共振器が選択され、
   　前記検査対象物の検査面が絶縁性である場合には、前記共振器としては、スロット型共振器が選択される、
   　請求項１乃至８のいずれか一項に記載の検査システム。
10. 　前記検査対象物は、三次元立体形状を有する、
    　請求項１乃至９のいずれか一項に記載の検査システム。
11. 　前記解析装置が推定する前記材料状態は、前記検査対象物内の含有物の延在方向である、
    　請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の検査システム。
12. 　前記解析装置が推定する前記材料状態は、前記検査対象物の誘電率又は誘電正接の異方性である、
    　請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の検査システム。
13. 　前記検査対象物は、炭素繊維を含有する樹脂材料であり、
    　前記解析装置は、前記リーダーに取得された前記周波数スペクトルに基づいて、前記樹脂材料内の前記炭素繊維の延在方向を推定する、
    　請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の検査システム。
14. 　前記検査対象物は、シート状の樹脂材料であり、
    　前記解析装置は、前記リーダーに取得された前記周波数スペクトルに基づいて、前記樹脂材料の延伸方向を推定する、
    　請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の検査システム。
15. 　前記センサタグは、前記検査対象物に対して近接可能及び退避可能に支持されており、
    　前記センサタグは、前記リーダーにより前記周波数スペクトルの取得処理を実行する際に、前記検査対象物に対して当接するように移動制御される、
    　請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の検査システム。
16. 　金属パターンによって形成され、所定周波数の電磁波に共振する共振器を有し、検査対象物の異方性に係る材料状態に感応して電磁波反射特性を変化させるセンサタグを用いた検査方法であって、
    　前記センサタグが前記検査対象物に接して又は近接して配設された状態で、前記センサタグに対して、電磁波を送信すると共にその反射波を受信して、前記反射波の周波数スペクトルを取得する第１処理と、
    　前記第１処理で取得された前記周波数スペクトルに基づいて、前記検査対象物の前記材料状態を推定する第２処理と、
    　を備える検査方法。

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