(57)【要約】【課題】高圧タンクの繊維構造をより正確に評価することができる、高圧タンクの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る高圧タンクの製造方法は、フィラメントワインディング法を用いて高圧タンク１を製造する高圧タンク１の製造方法であって、基材１０上に第１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１の層を形成するステップＳ１０と、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の層を形成するステップＳ３０と、形成された第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Ｓ４０と、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ステップＳ５０と、を備える。【選択図】図３
2019188753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（Filament Winding）法（以下「ＦＷ」法とも呼ぶ）が知られている。ＦＷ法とは、ライナの外周に、予め熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を幾重にも巻き付け、熱硬化性樹脂を熱硬化させて高圧タンクを製造する方法である。ＦＷ法を用いることで、ライナの表層に高強度の繊維強化樹脂層を形成できる。
【０００３】
ＦＷ法を用いて高圧タンクを製造する場合、所望の強度を得るために、ライナに巻き付ける繊維を適切な位置および角度で巻き付ける必要がある。しかし、たとえば繊維がライナ表面を滑るなどして、繊維が適切な位置からずれてしまうことがある。このような場合、繊維の間に空隙が生じ、ライナの表層に所望の強度を得られなくなってしまう。そこで、ＦＷ法によって製造された高圧タンクに対して、繊維が正しい構造になっているか否かを検査したいという要請がある。特許文献１には、高圧タンクの表面の最外層からの反射光の光量と、最外層の下の第２層からの反射光の光量との差に基づいて、高圧タンクの表層の繊維構造を検査する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７８５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば高圧タンクの最外層の厚さが薄い場合、高圧タンクの側面にはほとんど凹凸が生じない。すなわち、高圧タンクの最外層と第２層との間には、ほとんど凹凸が生じない。このような高圧タンクにおいては、最外層からの反射光の光量と第２層からの反射光の光量はほぼ等しい。したがって、最外層からの反射光の光量と第２層からの反射光の光量との差を測定することが困難である。このような場合、特許文献１に記載の方法では、高圧タンクの繊維構造を正確に評価することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、高圧タンクの繊維構造をより正確に評価することができる、高圧タンクの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る高圧タンクの製造方法は、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、を備えることを特徴としたものである。
【０００８】
このような構成においては、高圧タンクのカーボン繊維の向きを、反射光の偏光角度に基づいて判定する。したがって、反射光の光量にほとんど差が無い場合であっても、高圧タンクの繊維構造を評価することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、高圧タンクの繊維構造をより正確に評価することができる、高圧タンクの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】高圧タンクの製造方法を表す模式図である。
【図２】ライナの構造を示す模式図である。
【図３】高圧タンクの製造方法の全体フローチャートである。
【図４】図３のステップＳ５０の詳細フローチャートである。
【図５】第１の層の偏光画像の例である。
【図６】図５の偏光画像に基づいて求められた、カーボン繊維の角度の分布を表すグラフである。
【図７】正常な第２の層の偏光画像の例である。
【図８】図７の偏光画像に基づいて求められた、カーボン繊維の角度の分布を表すグラフである。
【図９】図８の部分拡大図である。
【図１０】異常な第２の層の偏光画像の例である。
【図１１】図１０の偏光画像に基づいて求められた、カーボン繊維の角度の分布を表すグラフである。
【図１２】図１１の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。
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。
【００１２】
まず、図１を参照して、本実施形態に係る高圧タンク１の製造方法について説明する。高圧タンク１は、高圧水素ガスなどの高圧流体を貯蔵するためのタンクである。図１は、高圧タンク１の製造方法を表す模式図である。高圧タンク１は、ＦＷ法を用いて製造される。図１において、回転軸ＣＸは高圧タンク１の回転軸を示し、ｘ軸と平行である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の高圧タンク１の製造方法においては、基材１０と、カーボン繊維１００と、カーボン繊維１００を繰り出すボビン１３と、偏光カメラ２と、制御装置３と、照明４と、が用いられる。
【００１４】
高圧タンク１は、基材１０と、第１カーボン繊維バンド１１と、第２カーボン繊維バンド１２と、を備える。
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。
【００１５】
ライナ１４は、高圧タンク１の内殻を構成する部材であり、その内部は空洞である。図２に示すように、ライナ１４は、円筒部１４１と、２つのドーム部１４２と、２つの口金部１４３と、を備える。円筒部１４１とドーム部１４２は、低密度ポリエチレンで形成されている。口金部１４３は、ステンレスやアルミニウム等の金属材料で形成されている。
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。
【００１６】
高圧タンク１の製造工程において、図１に示すように、基材１０はモータ（不図示）によって、回転軸ＣＸ周りに、ｙ軸正方向側からｚ軸正方向側に向かうように回転される。この回転に伴って、基材１０の外表面上にはカーボン繊維１００が所定の角度で巻き付けられる。図１の例では、所定の角度とは、角度α及び角度βである。
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。
【００１７】
カーボン繊維１００は、直径が数μｍ程度のカーボン製の繊維であって、たとえばポリアクリロニトリル系カーボン繊維が用いられる。また、カーボン繊維１００には熱硬化性樹脂が含浸されている。熱硬化性樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂が用いられる。
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。
【００１８】
高圧タンク１の製造において、基材１０へのカーボン繊維１００の巻き方として、ヘリカル巻きとフープ巻きとが用いられる。ヘリカル巻きでは、基材１０の全体に、ヘリカル状にカーボン繊維１００が巻かれる。フープ巻きでは、基材１０のうち円筒部１４１に対応する領域（図２参照）に、基材１０の回転方向と略平行にカーボン繊維１００が巻かれる。ヘリカル巻きおよびフープ巻きにより、基材１０上に複数のカーボン繊維１００の層が形成される。
【００１９】
図１では、カーボン繊維１００の巻き方の例として、基材１０にヘリカル状の第１カーボン繊維バンド１１と第２カーボン繊維バンド１２が巻かれる様子を示している。第１カーボン繊維バンド１１と第２カーボン繊維バンド１２は、それぞれ複数本ずつあって、交互に重なるように巻かれている。このようにして、第１カーボン繊維バンド１１と第２カーボン繊維バンド１２は、高圧タンク１における１つの層を形成する。
【００２０】
本実施形態における高圧タンク１の製造方法においては、基材１０上にカーボン繊維１００を所定の角度で巻き付けてカーボン繊維１００の層を１層形成したのち、さらに別の角度でカーボン繊維１００を巻き付けて、新たなカーボン繊維１００の層を形成する。換言すると、基材１０上に第１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１の層を形成したのち、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。このように、異なる角度で巻き付けられたカーボン繊維１００の層を繰り返し重ねることで、高圧タンク１の強度をより高めることができる。
【００２１】
最終的には、カーボン繊維１００が多数、たとえば２万本束ねられ、基材１０の外表面を覆う。束ねられた多数のカーボン繊維１００は加熱処理で硬化され、補強層として形成される。なお、高圧タンク１の強度の観点から、カーボン繊維１００は、少なくとも基材１０のうち円筒部１４１に対応する領域（図２参照）の外表面を完全に覆うことが好ましい。
【００２２】
偏光カメラ２は、カーボン繊維１００が巻き付けられた高圧タンク１の偏光画像を撮像するカメラである。偏光カメラ２は、集光レンズ群と、偏光フィルタと、撮像素子とを備える。集光レンズ群は、入射した光を撮像素子に集める。偏光フィルタは４種類あり、それぞれ０°、４５°、９０°、１３５°の偏光角度を有する光を通す。偏光フィルタは、各撮像素子の前に整列されており、各撮像素子には、所定の偏光角度を有する光のみが入射される。撮像素子には、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサや、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサが用いられる。このような構成によって、偏光カメラ２は、画素ごとに入射する偏光角度を測定することができる。画素ごとに取得された偏光角度の情報は、輝度情報に変換され、偏光画像データとなって制御装置３に出力される。
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。
【００２３】
制御装置３は、高圧タンク１の製造方法における工程を制御する装置である。制御装置３は、例えばコンピュータである。制御装置３のＣＰＵ(Central Processing Unit)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、制御部３１、画像取得部３２、角度検出部３３、及び判定部３４として機能する。制御部３１は、画像取得部３２、角度検出部３３、及び判定部３４をそれぞれ制御して、カーボン繊維１００の構造を算出する。
【００２４】
照明４は、高圧タンク１の長手方向（ｘ軸方向）に配置されており、高圧タンク１の側面に向けて白色光を照射する。照明４が照射した光は、高圧タンク１の側面で反射し、偏光カメラ２に入射される。このため、照明４は、光の照射方向と偏光カメラ２の撮像方向とが０°〜９０°の角度をなすように配置されることが好ましい。
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。
【００２５】
後述するように、高圧タンク１の外表面で光が反射する際、カーボン繊維１００の角度によって、反射光の偏光角度が異なる。例えば、角度αで巻き付けられたカーボン繊維１００で形成された第１カーボン繊維バンド１１で反射する反射光と、角度βで巻き付けられたカーボン繊維１００で形成された第２カーボン繊維バンド１２で反射する反射光とでは、それぞれ偏光角度が異なる。このため、図１に示すような高圧タンク１の側面を偏光カメラ２が撮像した場合、第１カーボン繊維バンド１１に対応する領域と、第２カーボン繊維バンド１２に対応する領域とは、異なる輝度で表示される。
【００２６】
同様に、第１の角度で巻き付けられたカーボン繊維１００で形成された第１の層の反射光と、第１の角度とは異なる第２の角度で巻き付けられたカーボン繊維１００で形成された第２の層の反射光についても、それぞれの偏光角度が異なる。このため、それぞれの層の偏光画像は、異なる輝度で表示される。したがって、第１の層と第２の層とで反射光の光量にほとんど差が無い場合であっても、これらの偏光画像に基づいて、第１の層と第２の層とを区別することができる。
【００２７】
次に、図３を参照して、本実施形態に係る高圧タンク１の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係る高圧タンク１の製造方法の全体フローチャートである。
【００２８】
図３に示すように、高圧タンク１の製造方法においては、まず、ステップＳ１０において、基材１０上に第１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１の層を形成する。
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。
【００２９】
ここで、ステップＳ５０の詳細について、図４〜図１２を用いてさらに説明する。図４は、ステップＳ５０の詳細なフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ５０は、ステップＳ５１〜ステップＳ５８を備える。
【００３０】
まず、ステップＳ５１において、画像取得部３２は、ステップＳ２０（図３参照）で撮像された第１の層の偏光画像を取得する。図５は、第１の層の偏光画像２１の例である。
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。
【００３１】
次に、ステップＳ５２に進むと、角度検出部３３は、ステップＳ５１で取得した偏光画像２１に基づいて、第１の層におけるカーボン繊維１００の角度の分布を測定する。
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。
【００３２】
次に、ステップＳ５３に進むと、角度検出部３３は、ステップＳ５２で求めた角度の分布において局所的に高い度数を与える角度を、第１の層を形成するカーボン繊維１００のピーク角度として決定する。このとき求められるピーク角度は、図５の偏光画像２１における領域２１＿１、２１＿２を表す２種類のカーボン繊維１００のバンドの角度に対応する。
【００３３】
例えば、角度検出部３３は、図６のデータに対して２つのガウス関数の和でカーブフィッティングを行い、それぞれのガウス関数のピーク中心位置を、第１の層を形成するカーボン繊維１００のピーク角度として決定する。図６の例では、角度Ａ１及び角度Ａ２が偏光画像２１におけるカーボン繊維１００のピーク角度である。このようにして求められた角度Ａ１及び角度Ａ２は、それぞれ図５の領域２１＿１、２１＿２のカーボン繊維１００の角度のいずれかに対応する。第１の層が正しく形成されている場合、角度Ａ１及び角度Ａ２は、それぞれ第１の角度と等しい。
【００３４】
さらに、角度検出部３３は、角度Ａ１における度数と、角度Ａ２における度数を比較し、より大きな度数を有する角度をカーボン繊維１００の最大ピーク角度として決定する。図６の例では、角度Ａ１における度数が２４０００程度であり、角度Ａ２における度数が１００００程度であるため、角度Ａ１がカーボン繊維１００の最大ピーク角度として決定される。なお、図６の例では、角度Ａ１は３６°である。
【００３５】
次に、ステップＳ５４に進むと、画像取得部３２は、ステップＳ４０（図３参照）で撮像した第２の層の偏光画像を取得する。図７は、正常な第２の層の偏光画像２２ａの例である。
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。
【００３６】
次に、ステップＳ５５に進むと、角度検出部３３は、ステップＳ５４で取得した偏光画像２２ａに基づいて、第２の層におけるカーボン繊維１００の角度の分布を測定する。
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。
【００３７】
なお、角度検出部３３は、ステップＳ５３と同様の手順に従って、局所的に高い度数を与える角度を、第２の層を形成するカーボン繊維１００のピーク角度として決定してもよい。このとき求められるピーク角度は、図７の偏光画像２２ａにおける領域２２ａ＿１、２２ａ＿２を表す２種類のカーボン繊維１００のバンドの角度に対応する。
【００３８】
この場合、角度検出部３３は、図８のデータに対して２つのガウス関数の和でカーブフィッティングを行い、それぞれのガウス関数のピーク中心位置を、第２の層を形成するカーボン繊維１００のピーク角度として決定する。図８の例では、角度ａ１及び角度ａ２が偏光画像２２ａにおけるカーボン繊維１００のピーク角度である。このようにして求められた角度ａ１及び角度ａ２は、それぞれ図７の領域２２ａ＿１、２２ａ＿２のカーボン繊維１００の角度のいずれかに対応する。第２の層が正しく形成されている場合、角度ａ１及び角度ａ２は、それぞれ第２の角度と等しい。
【００３９】
次に、ステップＳ５６に進むと、判定部３４は、ステップＳ５５で求めた角度の分布に基づいて、第１の層を形成するカーボン繊維１００の最大ピーク角度に対応する度数が基準値以下か否かを判定する。具体的には、図８に示すようなグラフにおいて、角度Ａ１における度数が基準値以下か否かを判定する。
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。
【００４０】
図９は、角度Ａ１付近における図８の部分拡大図である。図９に示すように、角度Ａ１（＝３６°）における度数Ｂ１は５であり、基準値Ｃ（＝２０）以下である。この結果は、第１の層が十分に第２の層で覆われており、外表面から第１の層が観測できないことを示す。この場合は、ステップＳ５７へと進み、判定部３４は第２の層を正常であると判定する。
【００４１】
一方、図１０は、異常な第２の層の偏光画像２２ｂの例である。偏光画像２２ｂには、相対的に輝度の高い領域２２ｂ＿１と、相対的に輝度の低い領域２２ｂ＿２と、が含まれている。角度検出部３３は、ステップＳ５５と同様の手順に従って、偏光画像２２ｂに基づくカーボン繊維１００の角度の分布を図１１のように求めることができる。
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。
【００４２】
図１２は、角度Ａ１付近における図１１の部分拡大図である。図１２に示すように、角度Ａ１（＝３６°）における度数Ｂ２は５３であり、基準値Ｃ（＝２０）を超えている。この結果は、第１の層が十分に第２の層で覆われておらず、第１の層が外表面に露出していることを示す。この場合、ステップＳ５８へと進み、判定部３４は、第２の層を異常であると判定する。
【００４３】
以上のように、高圧タンク１のカーボン繊維１００の向きを、反射光の偏光角度に基づいて判定することができる。このため、反射光の光量にほとんど差が無い場合であっても、高圧タンク１の繊維構造を評価することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
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。
【００４５】
また、ステップＳ５３及びステップＳ５５において、角度検出部３３がガウス関数でデータフィッティングを行う例を説明したが、ガウス関数以外の関数をフィッティングに用いてもよい。例えば、ガウス関数と偏光カメラ２の分解能を表す関数との畳み込み積分による関数をフィッティングに用いてもよい。また、角度検出部３３は、データを移動平均法によって平滑化させてからフィッティング等の処理を行ってもよい。あるいは、角度検出部３３は、予め定められた角度の範囲内において、最大の度数を与える角度の値をピーク角度として検出してもよい。
【００４６】
また、ステップＳ５３において、角度検出部３３は、カーボン繊維１００の角度の分布における各ピークの線幅に基づいて、最大ピーク角度を決定してもよい。この場合、角度検出部３３は、図６における角度Ａ１付近のピークの線幅と、角度Ａ２付近のピークの線幅とを比較し、より細い線幅を与えるピークの角度を最大ピーク角度と決定する。図６の例では、角度Ａ１付近のピークの方が角度Ａ２付近のピークに比べて細い線幅を有しているため、最大ピーク角度は角度Ａ１となる。このようにして決定される最大ピーク角度は、偏光カメラ２の分解能がより高い領域で観測されたピーク角度であると言える。
【００４７】
また、判定部３４は、ステップＳ５３において求められたピーク角度に基づいて、第１の層に異常があるか否かを判定してもよい。この場合、判定部３４は、図６のピーク角度として検出された角度Ａ１及び角度Ａ２が、それぞれ第１の角度と一致するか否かを判定する。角度Ａ１及び角度Ａ２がそれぞれ第１の角度から大きく離れている場合は、第１の層が正しく形成されていないと判定できる。
【００４８】
また、ステップＳ５５においてピーク角度を求めた場合は、当該ピーク角度に基づいて第２の層に異常があるか否かを判定してもよい。この場合、判定部３４は、例えば、図１１のピーク角度として検出された角度ｂ１及び角度ｂ２が、それぞれ第２の角度と一致するか否かを判定する。角度ｂ１及び角度ｂ２がそれぞれ第２の角度から大きく離れている場合は、その時点で第２の層が正しく形成されていないと判定することができる。
【００４９】
また、ステップＳ５６において、判定部３４は、ステップＳ５５で求めた角度の分布に基づいて、第１の層を形成するカーボン繊維１００のピーク角度の近傍の角度に対応する度数の平均値が基準値以下か否かを判定してもよい。すなわち、例えば、図８や図１１に示すようなグラフにおいて、角度Ａ１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。このような構成においては、判定部３４の判定の精度を高めることができる。
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。
【００５０】
また、ステップＳ５７に進んだ場合、第２の層上に、第２の角度とは異なる第３の角度でカーボン繊維１００を巻き付けて、第３の層を形成するようにしてもよい。さらに、第３の層を形成した後、ステップＳ４０、Ｓ５０と同様の手順によって、第３の層の形成が異常か否かを判定するようにしてもよい。このような操作を繰り返すことで、高圧タンク１を形成する各層に対して異常か否かを繰り返し判定することができる。
【００５１】
また、ステップＳ５８に進んだ場合、制御装置３は、高圧タンク１を逆回転させてステップＳ３０で形成された第２の層を剥がし、再度第２の層を形成し直すようにしてもよい。あるいは、制御装置３は、さらに高圧タンク１にカーボン繊維１００を巻き付けて、高圧タンク１を補強するようにしてもよい。このように構成することで、高圧タンク１の強度を保つことができる。
【００５２】
以上で説明した複数の構成例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。これら複数の構成は、互いに異なる新規な特徴を有している。したがって、これら複数の構成は、互いに異なる目的又は課題を解決することに寄与し、互いに異なる効果を奏することに寄与する。
【符号の説明】
【００５３】
１    高圧タンク
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
【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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