(57)【要約】【課題】高圧タンク用のタンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出を行なう。【解決手段】高圧タンク用のタンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出方法は、（ａ）偏光カメラの中心軸がタンク容器の軸線に垂直となるように、偏光カメラをタンク容器に向けて配置する工程と、（ｂ）偏光カメラは、偏光カメラの中心軸に垂直な基準方向に対する繊維束の角度の検出が可能であり、繊維束の角度の変化に対して偏光カメラによって検出される角度の変化が線形である偏光カメラの検出可能角度範囲を求める工程と、（ｃ）タンク容器に巻き付けられる繊維束のタンク容器の軸線に対して設定される繊維角度が検出可能角度範囲に入るように、偏光カメラの中心軸を中心とする回転方向のカメラ角度を設定する工程と、（ｄ）タンク容器に巻き付けられた繊維束を偏光カメラで撮影し、撮影した偏光画像から巻き付けられた繊維束の状態の検出を行なう工程とを備える。【選択図】図１
2018176620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タンク用のタンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出方法であって、
（ａ）偏光カメラの中心軸が前記タンク容器の軸線に垂直となるように、前記偏光カメラを前記タンク容器に向けて配置する工程と、
（ｂ）前記偏光カメラは、前記偏光カメラの中心軸に垂直な基準方向に対する繊維束の角度の検出が可能であり、前記繊維束の角度の変化に対して前記偏光カメラによって検出される角度の変化が線形である前記偏光カメラの検出可能角度範囲を求める工程と、
（ｃ）前記タンク容器に巻き付けられる繊維束の前記タンク容器の軸線に対して設定される繊維角度が前記検出可能角度範囲に入るように、前記偏光カメラの中心軸を中心とする回転方向のカメラ角度を設定する工程と、
（ｄ）前記タンク容器に巻き付けられた繊維束を前記偏光カメラで撮影し、撮影した偏光画像から前記巻き付けられた繊維束の状態の検出を行なう工程と、
を備える、繊維束の状態の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出を行なう方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から高圧流体用の高圧タンクの製造方法としてフィラメントワインディング法（以下、単に「ＦＷ法」とも呼ぶ）が採用されている。ＦＷ法では、マンドレルとしてのタンク容器に、予め熱硬化性樹脂を含浸させた繊維束を巻き付けて硬化させることにより、タンク容器の表面に繊維強化樹脂層が形成される。
【０００３】
特許文献１には、ＦＷ法による高圧タンクの製造過程において、繊維束の繊維滑りの発生を把握するために、タンク容器の表面に巻き付けられる前の繊維束をＣＣＤカメラ等の電子カメラで撮影し、撮影した画像に基づいて繊維束の幅の検出を行なう技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９１９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において、繊維束の撮影に用いられるＣＣＤカメラ等の電子カメラは、単なる反射光強度の変化を撮像するものである。従って、タンク容器に巻き付けられた状態では、繊維束の方向や繊維束の幅等の状態（以下、単に「繊維束の状態」とも呼ぶ）を検出することができないため、繊維束の状態を自動で検出することができない。そこで、繊維束の状態を検出しつつ、繊維束の巻き付けを行なうためには、例えば、目視等により確認しつつ行なわなければならず、巻き付けの時間が長くなることにより製造のサイクルタイムが増加し、製造コストが増加することになる。このため、タンク容器に巻き付けられた繊維束の状態を自動的に検出する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一実施形態によれば、高圧タンク用のタンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出方法が提供される。この検出方法は、（ａ）偏光カメラの中心軸が前記タンク容器の軸線に垂直となるように、前記偏光カメラを前記タンク容器に向けて配置する工程と；（ｂ）前記偏光カメラは、前記偏光カメラの中心軸に垂直な基準方向に対する繊維束の角度の検出が可能であり、前記繊維束の角度の変化に対して前記偏光カメラによって検出される角度の変化が線形である前記偏光カメラの検出可能角度範囲を求める工程と；（ｃ）前記タンク容器に巻き付けられる繊維束の前記タンク容器の軸線に対して設定される繊維角度が前記検出可能角度範囲に入るように、前記偏光カメラの中心軸を中心とする回転方向のカメラ角度を設定する工程と；（ｄ）前記タンク容器に巻き付けられた繊維束を前記偏光カメラで撮影し、撮影した偏光画像から前記巻き付けられた繊維束の状態の検出を行なう工程と；を備える。
この形態の繊維束の状態の検出方法によれば、繊維束の向きに応じて変化する偏光画像から、タンク容器に巻き付けられた繊維束を自動的に検出することができる。また、タンク容器に巻き付けられる繊維束のタンク容器の軸線に対して設定される繊維角度が検出可能角度範囲に入るように、偏光カメラの中心軸を中心とする回転方向のカメラ角度を設定することにより、偏光カメラで撮影した偏光画像から、タンク容器に巻き付けられた繊維束の状態として、繊維束の角度や、繊維束の幅、繊維束の位置等を自動的に検出するができる。
【０００８】
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、タンク容器に巻き付けられた繊維束の状態を検出する装置、タンク容器に繊維束を巻き付ける方法や装置、高圧タンクの製造方法や製造装置等の形態においても実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態としてのＦＷ装置の概略構成を示す説明図。
【図２】通常カメラ画像と偏光カメラ画像とを比較して示す説明図。
【図３】利用する偏光カメラにおける検出可能角度範囲を確認するための処理を示すフローチャート。
【図４】繊維角度と検出角度の関係の一例を示すグラフ。
【図５】タンク容器の軸線を基準とした場合における偏光カメラによる検出可能角度範囲について示す説明図。
【図６】フープ巻きに対応するカメラ角度の設定例を示す説明図。
【図７】ヘリカル巻きに対応するカメラ角度の設定例を示す説明図。
【図８】フープ巻き及びヘリカル巻きの両方に対応するカメラ角度の設定例を示す説明図。
【図９】繊維束の角度の検出方法について示す説明図。
【図１０】繊維束の幅の検出方法について示す説明図。
【図１１】第２実施形態としてのＦＷ装置の概略構成を示す説明図。
【図１２】繊維端位置の検出方法について示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１は、第１実施形態としてのＦＷ装置１００の概略構成を示す説明図である。このＦＷ装置１００は、高圧タンク１０（以下、単に「タンク１０」と呼ぶ）のマンドレルであるタンク容器１１と、タンク容器１１の外表面に繊維束ＣＦを巻き付ける巻き付け装置３０と、検出装置４０と、を備える。検出装置４０には、本発明の一実施形態としてのタンク容器に巻き付けられた繊維束の状態の検出方法が適用される。なお、図１では、タンク容器１１を含むタンク１０、巻き付け装置３０、及び、検出装置４０は、それぞれ、模式的に表わされている。また、図１において、Ｚ軸は鉛直方向と平行であり、Ｘ軸およびＹ軸は水平方向と平行で、かつ、互いに垂直である。
【００１１】
タンク１０は、高圧水素ガスなどの高圧流体を貯蔵するために用いられる。タンク１０は、口金部１２が取り付けられたタンク容器１１を備える。タンク容器１１は、高いガスバリア性を有する樹脂製の容器である。タンク容器１１は、例えば、ポリアミド、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチレン等の樹脂により形成されている。なお、樹脂に代えて、アルミニウム合金などの金属により形成されていてもよい。
【００１２】
タンク容器１１は、略円筒状の胴体部と、胴体部を挟んで配置される凸曲面形状の２つのドーム部と、を有する。図１において、軸線ｔｘは、胴体部の中心軸、すなわち、タンク容器１１の中心軸を表わしている。軸線ｔｘは、Ｘ軸と平行である。
【００１３】
口金部１２は、タンク容器１１の２つのドーム部のそれぞれの頂点部分に取り付けられている。口金部１２は、タンク容器１１における長手方向（軸線ｔｘに沿った方向）の両端部に装着されている。口金部１２は、口金部１２の中心軸と、タンク容器１１の軸線ｔｘとが一致するように取り付けられている。一方の口金部１２は、タンク容器１１の内部と連通しており、水素ガス供給用の配管が接続される。
【００１４】
２つの口金部１２には、不図示の支持装置の回転軸２１がタンク容器１１の軸線ｔｘに一致するように取り付けられている。タンク容器１１は、不図示の回転装置によって回転軸２１、すなわち、軸線ｔｘを中心として回転する。なお、タンク容器１１の回転は、後述する制御装置５０が回転装置を制御することによって実行される。
【００１５】
タンク容器１１の外表面には、補強層が形成される。補強層は、巻き付け装置３０によりタンク容器１１の外表面に繊維束ＣＦが巻き付けられ、かかる繊維束ＣＦからなる層（以下、「繊維束層」と呼ぶ）が複数積層された構造を有する。繊維束ＣＦは、直径が数μｍ（マイクロメートル）程度のカーボン製の単繊維を束ねて構成されている。繊維束ＣＦにおける各単繊維の方向は、互いに略平行である。単繊維として、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維を用いる。なお、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）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。各単繊維には、予め熱硬化性樹脂が含浸されている。本実施形態では、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂が用いられている。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。また、これらの樹脂に加えて、カーボン繊維の補強を目的として、ガラス繊維やアラミド繊維を含んでもよい。
【００１６】
巻き付け装置３０は、後述の制御装置５０と電気的に接続されており、制御装置５０と連携してタンク容器１１への繊維束ＣＦの巻き付け処理を実行する。巻き付け装置３０は、制御装置５０からの巻き付け開始を指示する制御信号を受信すると、タンク容器１１の回転を制御するとともに、タンク容器１１に対してボビン３２から繊維束ＣＦを供給して、公知のヘリカル巻き及びフープ巻きを実行して、タンク容器１１に繊維束ＣＦを巻き付ける。
【００１７】
検出装置４０は、タンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦの巻き付けの状態（以下、単に「繊維束の状態」とも呼ぶ）を検出する。なお、繊維束の状態には、例えば、巻き付けられた繊維束の角度（「繊維束の方向」とも呼ぶ）、繊維束の幅、繊維束の位置等が挙げられる。なお、繊維束の角度（以下、「繊維角度」とも呼ぶ）、繊維束の幅（以下、「繊維幅」とも呼ぶ）、繊維束の位置（以下、「繊維位置」とも呼ぶ）については、後述する。検出装置４０は、偏光カメラ４２と、角度設定機構４４と、制御装置５０と、を備える。
【００１８】
図２は、ＣＣＤカメラ等の電子カメラによる通常カメラ画像と、偏光カメラ４２による偏光カメラ画像とを比較して示す説明図である。図２は、タンク容器１１にヘリカル巻きで巻き付けられた繊維束ＣＦを撮影した画像を示している。通常の電子カメラは、被写体からの単なる反射光強度の変化を撮像するものである。このため、図２に示すように、撮影された通常カメラ画像から繊維束ＣＦの方向に応じた輝度の変化を検出することができない。これに対して、偏光カメラ４２は、偏光カメラ４２は、被写体が有する偏光情報を取得できるカメラであるため、被写体の面方向（角度）に応じて異なる偏光情報を偏光画像として撮影することができる。このため、図２に示すように、撮影された偏光カメラ画像から繊維束ＣＦの方向（角度）に応じた輝度の変化を検出することができる。
【００１９】
偏光カメラ４２は、タンク容器１１の外表面に巻き付けられた繊維束ＣＦを最も効率良く撮影するために、図１に示すように、タンク容器１１の軸線ｔｘに沿った方向のタンク容器１１の中央位置において、その中心軸ｃｚがタンク容器１１の軸線ｔｘに垂直でタンク容器１１の方向を向くように、配置される。偏光カメラ４２の中心軸ｃｚは、受光する被写体からの光束の代表となる仮想的な光線(中心光線）を示す（いわゆる「光学系の光軸」に対応する）。また、偏光カメラ４２は、偏光カメラ４２の中心軸ｃｚを中心とする回転方向のカメラ角度、すなわち、偏光カメラの中心軸ｃｚに垂直な基準方向ｃｘのタンク容器１１の軸線ｔｘに対する角度が、後述するように設定されて、配置される。なお、基準方向ｃｘは、偏光カメラ４２が異なる偏光状態として検出する被写体の面方向（角度）の基準方向（角度０度の方向）を示す。偏光カメラ４２のカメラ角度は、角度設定機構４４の回転機構によって設定される。角度設定機構４４の回転機構は、例えば、サーボモータを有しており、制御装置５０によって制御されて、偏光カメラ４２のカメラ角度を設定することができる。
【００２０】
制御装置５０は、検出装置４０を制御するだけでなく、巻き付け装置３０や、タンク容器１１の回転装置等のＦＷ装置１００の全体を制御する。本実施形態では、制御装置５０は、コンピュータにより構成されている。制御装置５０のＣＰＵは、メモリに予め格納されている制御プログラムを実行することにより、巻き付け装置３０と連携して上述した繊維束ＣＦの巻き付け処理を実行するとともに、検出装置４０と連携して巻き付けられた繊維束ＣＦの巻き付け状態（繊維束の状態）の検出を実行する。
【００２１】
Ａ２．カメラ角度の設定：
検出装置４０において、繊維角度等の繊維束の状態を検出可能とするために、上述したように、予め決められたカメラ角度で偏光カメラ４２を設置しておくことが要求される。以下では、カメラ角度の設定について説明する。
【００２２】
図３は、利用する偏光カメラ４２における検出可能角度範囲を確認するための処理を示すフローチャートである。偏光カメラ４２として利用される偏光カメラには、カメラの種類に依存して、基準方向ｃｘに対する被写体（本例では、巻き付けられた繊維束ＣＦ）の角度（方向）を検出することが可能な角度の範囲（以下、「検出可能角度範囲」とも呼ぶ）が存在する。このため、偏光カメラ４２として利用する偏光カメラについて、あらかじめ検出可能角度範囲を把握しておくことが要求される。
【００２３】
まず、基準方向ｃｘに対する繊維角度θｆ（０度〜１８０度）の異なる繊維束ＣＦを偏光カメラ４２で順に撮影し、それぞれ、撮影画像（偏光画像）から求められる検出角度θｍを取得する（ステップＳ１０，Ｓ２０）。例えば、撮影画像（偏光画像）の各ピクセルについての角度情報をヒストグラムで表示し、ヒストグラムのピーク位置を検出し、そのピーク位置に対応する角度を、検出角度θｍとして求めることができる。
【００２４】
求めた各繊維角度θｆと対応する検出角度θｍをグラフにプロットする（ステップＳ３０）。そして、プロットしたグラフを参照することにより、偏光カメラ４２として利用する偏光カメラ自体の検出可能角度範囲（最小角度θｍｉｎ〜最大角度θｍａｘ）を求める（ステップＳ４０）。
【００２５】
図４は、繊維角度θｆと検出角度θｍの関係の一例を示すグラフである。この例では、繊維角度θｆと検出角度θｍの関係は、２０度≦θｆ≦１６０度において、繊維角度θｆの正の変化に対応して検出角度θｍが線形に正に変化し、繊維角度θｆの負の変化に対応して検出角度θｍが線形に負に変化する。これに対して、０≦θｆ＜２０度未満及び１６０度＜θｆ≦１８０度においては、２０度≦θｆ≦１６０度の範囲のような線形に変化しない。従って、繊維角度θｆがθｍｉｎ＝２０度からθｍａｘ＝１６０度までの範囲では、繊維角度θｆを検出角度θｍとして検出することができるが、０≦θｆ＜２０度未満及び１６０度＜θｆ≦１８０度においては、繊維角度θｆを検出角度θｍとして検出することができない。すなわち、繊維角度θｆがθｍｉｎ＝２０度からθｍａｘ＝１６０度までの範囲が検出可能角度範囲であり、０≦θｆ＜２０度未満の範囲及び１６０度＜θｆ≦１８０度の範囲が不可範囲となる。なお、上述の線形の変化は、完全な直線に従った変化に限定されるものではなく、例えば、±１％〜±１０％程度の誤差を含む変化を許容する。
【００２６】
そして、ヘリカル巻き及びフープ巻きによってタンク容器１１（図１）に巻き付けられる繊維束ＣＦの角度パターン（以下、「繊維パターン」とも呼ぶ）として、予め設定されている繊維パターンに対応する繊維角度θｆｓが偏光カメラ４２の検出可能角度範囲に入るように、設置するカメラ角度を決定する（図２のステップＳ５０）。なお、繊維角度θｆｓはタンク容器１１の軸線ｔｘを基準とする角度である。偏光カメラ４２は、決定したカメラ角度に設定される。
【００２７】
図５は、タンク容器１１の軸線ｔｘを基準とした場合における偏光カメラ４２による検出可能角度範囲について示す説明図である。図５は、偏光カメラ４２側から見たタンク容器１１の外表面を平面として扱った状態の模式図で示している。また、図５は、偏光カメラ４２の基準方向ｃｘが、タンク容器１１の軸線ｔｘに対する偏光カメラ４２の基準方向ｃｘの角度θｃｘ−ｔｘの向きとなるように、偏光カメラ４２のカメラ角度を設定した場合を示している。なお、以下では、タンク容器１１の軸線ｔｘに対する偏光カメラ４２の基準方向ｃｘの角度θｃｘ−ｔｘを単に「カメラ角度θｃｘ−ｔｘ」とも呼ぶ。また、カメラ角度θｃｘ−ｔｘは、軸線ｔｘを基準として反時計回りの方向を正とする。この設定状態における偏光カメラ４２による検出可能角度範囲は、（θｃｘ−ｔｘ＋θｍｉｎ）〜（θｃｘ−ｔｘ＋θｍａｘ）となる。ここで、θｍｉｎ及びθｍａｘは、基準方向ｃｘを基準とした場合の偏光カメラ４２自体の検出可能角度範囲の最小角度及び最大角度を示しており、本例では、θｍｉｎ＝２０度、θｍａｘ＝１６０度である（図３）。このように、偏光カメラ４２のカメラ角度θｃｘ−ｔｘ（基準方向ｃｘの向き）を調整すれば、タンク容器１１の軸線ｔｘを基準とした場合における偏光カメラ４２の検出可能角度範囲を調整することができる。
【００２８】
図６は、フープ巻きに対応するカメラ角度の設定例を示す説明図である。図６は、図５と同様に、偏光カメラ４２側から見たタンク容器１１の外表面を平面として扱った状態の模式図で示している。フープ巻きによってタンク容器１１に巻き付けられる繊維角度θｆｓの設定は７０度（＝（９０−２０）度）≦θｆｓ≦１１０度（＝（９０＋２０）度）を例としている。この場合、偏光カメラ４２のカメラ角度θｃｘ−ｔｘを０度、すなわち、平面視において、基準方向ｃｘを軸線ｔｘと一致させれば、検出可能角度範囲の最小値(θｃｘ−ｔｘ+θｍｉｎ）はθｍｉｎ＝２０度となり、最大値（θｃｘ−ｔｘ＋θｍａｘ）はθｍａｘ＝１６０度となる。これにより、検出可能角度範囲（２０度〜１６０度）に繊維角度θｆｓの設定範囲（７０度≦θｆｓ≦１１０度）が入るので、フープ巻きによりタンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦの状態（繊維角度等）を、後述するように、偏光カメラ４２によって撮影された偏光画像によって検出することができる。
【００２９】
図７は、ヘリカル巻きに対応するカメラ角度の設定例を示す説明図である。図７も、図５と同様に、偏光カメラ４２側から見たタンク容器１１の外表面を平面として扱った状態の模式図で示している。ヘリカル巻きによってタンク容器１１に巻き付けられる繊維角度θｆｓの設定は−３０度≦θｆｓ≦＋３０度を例としている。この場合、偏光カメラ４２のカメラ角度θｃｘ−ｔｘを−９０度、すなわち、平面視において、基準方向ｃｘを軸線ｔｘに垂直な−Ｙ方向と一致させれば、検出可能角度範囲の最小値(θｃｘ−ｔｘ+θｍｉｎ）は−７０度となり、最大値（θｃｘ−ｔｘ＋θｍａｘ）は＋７０度となる。これにより、検出可能角度範囲（−７０度〜＋７０度）に繊維角度θｆｓの設定範囲（−３０度≦θｆｓ≦＋３０度）が入るので、ヘリカル巻きによりタンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦの状態（繊維角度等）を、後述するように、偏光カメラ４２によって撮影された偏光画像によって検出することができる。
【００３０】
図８は、フープ巻き及びヘリカル巻きの両方に対応するカメラ角度の設定例を示す説明図である。図８も、図５と同様に、偏光カメラ４２側から見たタンク容器１１の外表面を平面として扱った状態の模式図で示している。フープ巻きによってタンク容器１１に巻き付けられる繊維角度θｆｓの設定は７０度（＝（９０−２０）度）≦θｆｓ≦１１０度（＝（９０＋２０）度）を例とし（図６）、ヘリカル巻きによってタンク容器１１に巻き付けられる繊維角度θｆｓの設定は−３０度≦θｆｓ≦＋３０度を例としている（図７）。すなわち、フープ巻き及びヘリカル巻きによってタンク容器１１に巻き付けられる繊維角度θｆｓの設定範囲は−３０度≦θｆｓ≦１１０度を例としている。この場合、偏光カメラ４２のカメラ角度θｃｘ−ｔｘを−５０度とすれば、検出可能角度範囲の最小値(θｃｘ−ｔｘ+θｍｉｎ）は−３０度となり、最大値（θｃｘ−ｔｘ＋θｍａｘ）は＋１１０度となる。これにより、検出可能角度範囲（−３０度〜＋１１０度）に繊維角度θｆｓの設定範囲（−３０度≦θｆｓ≦＋１１０度）が入るので、フープ巻き及びヘリカル巻きによりタンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦの状態を、後述するように、偏光カメラ４２によって撮影された偏光画像によって検出することができる。
【００３１】
Ａ３．繊維束の状態の検出：
以下の説明では、タンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦの状態として、繊維束の角度（繊維角度）及び繊維束の幅（繊維幅）の検出について説明する。なお、カメラ角度としては、図８に示したように、フープ巻き及びヘリカル巻きによってタンク容器１１に巻き付けられる繊維角度θｆｓの設定範囲（−３０度≦θｆｓ≦１１０度）に対応させたカメラ角度（θｃｘ−ｔｘ＝−５０度）の設定を例として説明する。
【００３２】
（１）繊維束の角度の検出
図９は、繊維束の角度の検出方法について示す説明図である。図９は、ヘリカル巻きによりタンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦ（図７）を例に示している。図９の上段に示すように、偏光カメラ４２により撮影された偏光カメラ画像において、輝度の高い画像部分Ｉｍｇ１がθｆｓ１＝＋３０度のヘリカル巻きの繊維束ＣＦの部分を示し、輝度の低い画像部分Ｉｍｇ２がθｆｓ２＝−３０度のヘリカル巻きの繊維束ＣＦの部分を示している。但し、この偏光カメラ画像は、ヘリカル巻きによる２種類の繊維束ＣＦがタンク容器１１の軸線ｔｘに対称な状態であることを解りやすくするために、偏光カメラ４２で撮影された実際の画像を、設定されたカメラ角度（θｃｘ−ｔｘ＝−５０度）分だけ回転させて補正した状態で示している。このため、偏光カメラ画像における実際の画像部分Ｉｍｇ１，Ｉｍｇ２の角度は、図に示した状態よりもカメラ角度θｃｘ−ｔｘの大きさ（｜θｃｘ−ｔｘ｜＝５０度）分だけ大きくなる。
【００３３】
そして、図９の中段に示すように、偏光カメラ画像の各ピクセルについての角度情報をヒストグラムで表示し、ヒストグラムのピーク位置を検出することにより、検出したピーク位置に対応する角度を検出角度θｍとして求める。図９の例では、ヘリカル巻きによる繊維束ＣＦの方向は２種類あるので、上位２つのピーク位置が検出される。例えば、検出された第１のピーク位置に対応する角度が第１検出角度θｍ１とし求められ、第２のピーク位置に対応する角度が第２検出角度θｍ２として求められる。なお、図の例では、θｍ１＝８０度、θｍ２＝２０度となっている。
【００３４】
そして、求めた検出角度θｍにカメラ角度θｃｘ−ｔｘを加算することにより、繊維角度θｆｓｍを求める。図９の例では、第１画像部分Ｉｍｇ１に対応する第１繊維角度θｆｓｍ１は（θｃｘ−ｔｘ＋θｍ１）＝＋３０度と検出され、第２画像部分Ｉｍｇ２に対応する第２繊維角度θｆｓｍ２は（θｃｘ−ｔｘ＋θｍ２）＝−３０度と検出される。
【００３５】
図示及び説明を省略するがフープ巻きにおいても同様の手順にて繊維角度θｆｓｍを求めることができる。
【００３６】
以上説明したように、タンク容器１１に巻き付けられる繊維束ＣＦのタンク容器１１の軸線ｔｘに対して設定される繊維角度θｆｓが、偏光カメラ４２の検出可能角度範囲に入るように、カメラ角度θｃｘ−ｔｘを設定し、タンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦを偏光カメラ４２で撮影する。これにより、偏光カメラ４２で撮影した偏光画像から、巻き付けられた繊維束ＣＦの状態としてその繊維角度を検出することができる。
【００３７】
（２）繊維束の幅の検出
図１０は、繊維束の幅の検出方法について示す説明図である。図１０は、ヘリカル巻きによりタンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦ（図７）を例に示しており、偏光カメラ画像及びヒストグラムは図９の偏光カメラ画像およびヒストグラムと同じである。図９で説明したように、ヒストグラムに基づいて２種類の検出角度θｍ１，θｍ２を検出し、対応する繊維角度θｆｓｍ１，θｆｓｍ２を検出する。
【００３８】
ヒストグラムから検出された２種類の検出角度θｍ１，θｍ２に対して、その中間の閾値θｔｈを設定する。例えば、ヘリカル巻きの場合（θｆｓ１＝＋３０度，θｆｓ２＝−３０度）には、θｔｈ＝［（θｆｓ１＋θｆｓ２）／２−（θｃｘ−ｔｘ）］＝５０度に設定される。フープ巻きの場合（θｆｓ１＝１１０度，θｆｓ２＝７０度）には、θｔｈ＝［（θｆｓ１＋θｆｓ２）／２−（θｃｘ−ｔｘ）］＝１４０度に設定される。
【００３９】
そして、閾値θｔｈよりも大きい検出角度θｍ１あるいは小さい検出角度θｍ２に対応する方向の繊維束ＣＦに対応する偏光カメラ画像のみを抽出して、図１０の下段に示すように二値化画像を作成する。なお、図１０の例は、検出角度θｍ１に対応する方向の偏光カメラ画像のみを抽出した例を示している。なお、二値化画像とする場合のノイズ除去の方法としては、小粒子除去法等の種々の画像処理技術を使用することが可能である。
【００４０】
そして、二値化画像に対して、その検出角度θｍ１（繊維角度θｆｓｍ１）に垂直な方向のピクセル数をカウントし、１ピクセル当たりの長さ（既知）とピクセル数とを乗算することにより繊維幅Ｗｆを求める。
【００４１】
なお、他方の検出角度θｍ２（繊維角度θｆｓｍ２）に対応する方向の繊維幅Ｗｆについても、同様の手順にて求めることができる。また、フープ巻きにおいても同様の手順にて繊維幅Ｗｆを求めることができる。
【００４２】
以上説明したように、タンク容器１１に巻き付けられる繊維束ＣＦのタンク容器１１の軸線ｔｘに対して設定される繊維角度θｆｓが、偏光カメラ４２の検出可能角度範囲に入るように、カメラ角度θｃｘ−ｔｘを設定し、タンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦを偏光カメラ４２で撮影する。これにより、偏光カメラ４２で撮影した偏光画像から、巻き付けられた繊維束ＣＦの状態としてその繊維角度を検出するとともに、検出した繊維角度の繊維束ＣＦの繊維幅を検出することができる。
【００４３】
以上のようにして検出された繊維角度や繊維幅等の繊維束の状態は、制御装置５０における他の種々の制御部に出力されて利用される。例えば、巻き付け装置３０の制御部に出力され、巻き付け装置３０による繊維束ＣＦの巻き付けの制御に利用される。また、製造状態を監視する監視制御部に出力され、設計の許容範囲内で製造が実行されているか否かの監視に利用される。
【００４４】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．装置構成：
図１１は、第２実施形態としてのＦＷ装置１００Ｂの概略構成を示す説明図である。このＦＷ装置１００Ｂは、検出装置４０の配置位置が異なっている点を除いて第１実施形態のＦＷ装置１００と同じである。なお、図１１では、巻き付け装置３０は省略されている。
【００４５】
ＦＷ装置１００Ｂにおいて、検出装置４０は、フープ巻きによりタンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦのタンク容器１１の軸線ｔｘに沿った方向の端部位置（以下、「繊維端位置」とも呼ぶ）に、偏光カメラ４２が配置されるように設置される。
【００４６】
Ｂ２．カメラ角度の設定：
偏光カメラ４２のカメラ角度θｃｘ−ｔｘは、図６で説明したようにフープ巻きに対応するカメラ角度θｃｘ−ｔｘ＝０度に設定されていても、図８で説明したように、フープ巻きおよびヘリカル巻きの両方に対応するカメラ角度θｃｘ−ｔｘ＝−５０度に設定されていてもよい。本例では、θｃｘ−ｔｘ＝−５０度に設定されているものとする。
【００４７】
Ｂ３．繊維端位置の検出：
以下の説明では、タンク容器１１に巻き付けられた繊維束の状態として、繊維端位置の検出について説明する。
【００４８】
図１２は、繊維端位置の検出方法について示す説明図である。図１２の上段に示した偏光カメラ画像も、図９に示した偏光カメラ画像と同様に、偏光カメラ４２で撮影された実際の画像を、設定されたカメラ角度（θｃｘ−ｔｘ＝−５０度）分だけ回転させて補正した状態で示している。
【００４９】
図１２の中段に示すように、偏光カメラ画像の各ピクセルについての角度情報をヒストグラムで表示し、フープ巻きにおける繊維角度θｆｓ（７０度≦θｆｓ≦１１０度）に相当する検出角度θｍの範囲（１２０度〜１６０度）に対応する方向の偏光カメ画像のみを抽出して、図１２の下段に示すように二値化画像を作成する。なお、二値化画像とする場合のノイズ除去の方法としては、小粒子除去法等の種々の画像処理技術を使用することが可能である。
【００５０】
そして、二値化画像の境界を検出することにより繊維端位置を検出することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、図１１に示したように、タンク容器１１の軸線ｔｘに沿った右端側の繊維端位置を検出する構成を例に説明したが、左端側の繊維端位置に検出装置４０を配置することにより、左端側の繊維端位置を検出するようにしてもよい。また、右端側及び左端側の両方の繊維端位置を検出するようにしてもよい。
【００５２】
以上説明したように、タンク容器１１に巻き付けられる繊維束ＣＦのタンク容器１１の軸線ｔｘに対して設定される繊維角度θｆｓが、偏光カメラ４２の検出可能角度範囲に入るように、カメラ角度θｃｘ−ｔｘを設定し、タンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦを偏光カメラ４２で撮影する。これにより、偏光カメラ４２で撮影した偏光画像から、巻き付けられた繊維束ＣＦの状態としてフープ巻きにおける繊維角度を検出するとともに、検出した繊維角度の繊維束ＣＦの端部位置を検出することができる。
【００５３】
以上のようにして検出された繊維端位置も、第１実施形態の繊維角度や繊維幅と同様に、制御装置５０における他の種々の制御部に出力されて利用される。
【００５４】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記実施形態や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００５５】
Ｃ１．変形例１：
上記実施形態では、角度設定機構４４は、サーボモータを有する回転機構を有しており、サーボモータを制御装置５０によって制御して、偏光カメラ４２のカメラ角度θｃｘ−ｔｘを調整する構成を例として説明した。しかしながら、カメラ角度θｃｘ−ｔｘは、基本的には、初期設定後において変更されないものであるため、必ずしも、サーボモータによって自動的に調整可能とする必要はない。従って、角度設定機構４４は、サーボモータを有さず、手動で回転可能であり、かつ、調整した角度に固定可能な回転機構を有する構成であってもよい。
【００５６】
Ｃ２．変形例２：
第１実施形態は、タンク容器１１に巻き付けられた繊維束ＣＦの状態として、繊維束ＣＦの角度（繊維角度）及び繊維束ＣＦの幅（繊維幅）を検出する構成について説明し、第２実施形態は、繊維束ＣＦの端部位置（繊維端位置）を検出する構成について説明した。しかしながら、第１実施形態の繊維角度及び繊維幅の検出に加えて、第２実施形態の繊維端位置の検出を行なう構成としてもよい。この場合、検出装置４０の位置をタンク容器１１の軸線ｔｘ方向に沿って移動可能とするガイド機構を備える構成とし、繊維角度および繊維幅の検出を行なう場合には、軸線ｔｘ方向の中央位置に検出装置４０を配置し、繊維端位置の検出を行なう場合には、軸線ｔｘ方向の繊維端位置に対応する端部位置に検出装置４０を配置するようにすればよい。また、繊維角度及び繊維幅の検出用の検出装置と、繊維端位置の検出用の検出装置とを、それぞれ独立して配置する構成としてもよい。
【００５７】
Ｃ３．変形例３：
上記実施形態では、偏光カメラ４２のカメラ角度θｃｘ−ｔｘを、ヘリカル巻き及びフープ巻きの両方の繊維角度を検出可能な角度に設定する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、ヘリカル巻きが行われる場合とフープ巻きが行われる場合とで、それぞれに対応するカメラ角度に設定を変更する構成としてもよい。このようにすれば、例えば、偏光カメラ４２として利用する偏光カメラの検出可能角度範囲が、フープ巻きとヘリカル巻きの両方の繊維角度を同時に検出できる範囲よりも狭い場合においても、フープ巻きとヘリカル巻きの両方の繊維角度及び繊維幅を検出することができる。
【００５８】
Ｃ４．変形例４：
上記実施形態において、タンク容器１１は、高圧流体を貯蔵するための高圧タンク用のタンク容器であったが、本発明はこれに限定されない。高圧流体貯蔵用のタンクに限らず、他の任意の用途で用いられるタンク用のタンク容器であってもよい。このような構成においても、本実施形態と同様の効果を奏する。
【００５９】
本発明は、上述の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…高圧タンク
１１…タンク容器
１２…口金部
２１…回転軸
３０…巻き付け装置
３２…ボビン
４０…検出装置
４２…偏光カメラ
４４…角度設定機構
５０…制御装置
１００…ＦＷ装置
１００Ｂ…ＦＷ装置
ＣＦ…繊維束
Ｉｍｇ１，Ｉｍｇ２…画像部分
θｆ…繊維角度
θｆｓ…繊維角度
θｆｓ１，θｆｓ２…繊維角度
θｆｓｍ…繊維角度
θｆｓｍ１，θｆｓｍ２…繊維角度
θｍ…検出角度
θｍ１，θｍ２…検出角度
Ｗｆ…繊維幅
ｃｘ…基準方向
θｃｘ−ｔｘ…カメラ角度
ｃｚ…中心軸
θｍａｘ…最大角度
θｍｉｎ…最小角度
θｔｈ…閾値
ｔｘ…軸線
Ｘ，Ｙ，Ｚ…軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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