CN113822848A - 层叠状态计算方法、层叠状态计算装置和层叠状态计算程序 - Google Patents
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Abstract
根据实施例的一种用于计算CFRP层叠体的层叠状态的方法包括:通过利用X射线在沿着层叠方向的多个不同位置处对CFRP层叠体进行成像来获取CFRP层叠体的与层叠方向正交的截面的多个图像,CFRP层叠体包括第一层和第二层,第一层包括沿着与层叠方向正交的第一方向取向的碳纤维,第二层包括沿着与层叠方向正交并且不同于第一方向的第二方向取向的碳纤维;以及从获取的多个图像中计算与形成在第一层和第二层中的空隙的数量相关的参数,并且使用计算的参数在第一层和第二层之间进行区分。
Description
技术领域
本公开涉及层叠状态计算方法、层叠状态计算装置和层叠状态计算程序。本公开涉及例如用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算方法、层叠状态计算装置和层叠状态计算程序。
背景技术
第2008-122178号日本未审专利申请公布公开了如下一种用于检测层叠状态的方法:该方法通过使用CT图像计算功率谱并从功率谱获得纤维片的层叠角度,以便检测层叠体的层叠状态。
第2007-187545号日本未审专利申请公布公开了如下一种用于判断氢气罐中使用的纤维增强塑料中的纤维的取向方向的方法:该方法通过使用光的反射特性来检测明亮部的轨迹以判断纤维的取向方向。
发明内容
由于第2008-122178号日本未审专利申请公布的检测方法要求以足够高的分辨率进行CT成像以确认纤维的取向,因此难以在宽的范围内检测层叠状态。在第2007-187545号日本未审专利申请公布的判断方法中,仅可判断氢气罐的最外层上的纤维的取向方向,并且难以判断氢气罐内部的纤维的取向。
提出本公开在于解决这样的问题,并且本公开提供层叠状态计算方法、层叠状态计算装置和层叠状态计算程序,其可容易地判断碳纤维增强塑料等中的层叠体的层叠状态,该层叠体包括具有不同的纤维取向的多个层叠的层。
一示例方面为一种用于计算碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态的方法。该方法包括通过利用X射线在沿着层叠方向的多个不同位置处对层叠体进行成像来获取层叠体的与层叠方向正交的截面的多个图像,该层叠体包括第一层和第二层,该第一层包括沿着与层叠方向正交的第一方向取向的碳纤维,该第二层包括沿着与层叠方向正交并且不同于第一方向的第二方向取向的碳纤维,该第一层和该第二层交替地层叠;以及从获取的多个图像中计算与形成在第一层和第二层中的空隙的数量相关的参数,并且使用计算的参数在第一层和第二层之间进行区分。通过这样的配置,可容易地判断CFRP层叠体10的层叠状态。
以上的方法还包括:当将沿着第一方向延伸的空隙定义为第一空隙并将沿着第二方向延伸的空隙定义为第二空隙时,从获取的多个图像中的包括第一空隙的区域中去除第二空隙的影响。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的方法中,去除第二空隙的影响可包括:通过快速傅立叶变换将图像转换为功率谱;从所转换的功率谱中去除第二空隙的谱;以及通过快速傅立叶逆变换将从其去除了第二空隙的谱的功率谱转换为图像。通过这样的配置,可进一步提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的方法中,该参数可以是多个图像中的包括第一空隙的区域的亮度的标准差。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的方法中,该参数可以是多个图像中的包括第一空隙的区域的亮度的标准差的变化量。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的方法中,该层叠体可具有包括中心轴线的圆筒形状,并且该层叠方向可以是与中心轴线正交的方向。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的方法中,该第二方向可以是围绕中心轴线的旋转方向,并且该第一方向是沿着第二方向倾斜的方向。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
另一示例方面是一种用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算装置,该层叠状态计算装置包括:成像单元,其被配置为通过利用X射线在沿着层叠方向的多个不同位置处对层叠体进行成像来获取层叠体的与层叠方向正交的截面的多个图像,该层叠体包括第一层和第二层,该第一层包括沿着与层叠方向正交的第一方向取向的碳纤维,该第二层包括沿着与层叠方向正交并且不同于第一方向的第二方向取向的碳纤维,该第一层和该第二层交替地层叠;以及图像处理单元,其被配置为从获取的多个图像中计算与形成在第一层和第二层中的空隙的数量相关的参数,并且使用计算的参数在第一层和第二层之间进行区分。通过这样的配置,可容易地判断CFRP层叠体10的层叠状态。
在以上的层叠状态计算装置中,图像处理单元可被配置为当沿着第一方向延伸的空隙被定义为第一空隙并且沿着第二方向延伸的空隙被定义为第二空隙时,从获取的多个图像中的包括第一空隙的区域中去除第二空隙的影响。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算装置中,图像处理单元可被配置为:当图像处理单元去除第二空隙的所述影响时,通过快速傅立叶变换将图像转换为功率谱,从所转换的功率谱中去除所述第二空隙的谱,以及通过快速傅立叶逆变换将从其去除了第二空隙的谱的功率谱转换为图像。通过这样的配置,可进一步提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算装置中,该参数可以是多个图像中的包括第一空隙的区域的亮度的标准差。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算装置中,该参数是多个图像中的包括第一空隙的区域的亮度的标准差的变化量。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算装置中,层叠体可具有包括中心轴线的圆筒形状,并且层叠方向可以是与中心轴线正交的方向。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算装置中,第二方向可以是围绕中心轴线的旋转方向,并且第一方向可以是沿着第二方向倾斜的方向。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
另一示例方面是一种用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算程序,该层叠状态计算程序使计算机执行:通过利用X射线在沿着层叠方向的多个不同位置处对层叠体进行成像来获取层叠体的与层叠方向正交的截面的多个图像,该层叠体包括第一层和第二层,该第一层包括沿着与层叠方向正交的第一方向取向的碳纤维,该第二层包括沿着与层叠方向正交并且不同于第一方向的第二方向取向的碳纤维,该第一层和该第二层交替地层叠;以及从获取的多个图像中计算与形成在第一层和第二层中的空隙的数量相关的参数,并且使用计算的参数在第一层和第二层之间进行区分。通过这样的配置,可容易地判断CFRP层叠体10的层叠状态。
以上的层叠状态计算程序还可使计算机执行:当将沿着第一方向延伸的空隙定义为第一空隙并将沿着第二方向延伸的空隙定义为第二空隙时,从获取的多个图像中的包括第一空隙的区域中去除第二空隙的影响。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算程序中,当使计算机去除第二空隙的影响时,还可使计算机执行:通过快速傅立叶变换将图像转换为功率谱;从所转换的功率谱中去除第二空隙的谱;以及通过快速傅立叶逆变换将从其去除了第二空隙的谱的功率谱转换为图像。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算程序中,该参数是多个图像中的包括第一空隙的区域的亮度的标准差。通过这样的配置,可进一步提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算程序中,该参数可以是多个图像中的包括第一空隙的区域的亮度的标准差的变化量。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
在以上的层叠状态计算程序中,该层叠体可具有包括中心轴线的圆筒形状,并且该层叠方向可以是与中心轴线正交的方向。通过这样的配置,可提高对层叠状态的判断的精度。
根据实施例,可提供可容易地判断层叠状态的层叠状态计算方法、层叠状态计算装置和层叠状态计算程序。
通过下文给出的详细描述和附图,本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得能被更充分地理解,详细描述和附图仅通过说明的方式给出,因此不应被认为是对本公开的限制。
附图说明
图1是示出了根据实施例的CFRP层叠体的示例的截面透视图;
图2是示出了根据实施例的CFRP层叠体的示例的截面透视图;
图3是示出了根据实施例的层叠状态计算装置的示例的配置图;
图4示出了根据实施例的层叠状态计算装置中的成像单元的成像方法的示例;
图5示出了根据实施例的层叠状态计算装置中的成像单元的成像方法的示例;
图6示出了根据实施例的层叠状态计算装置中的成像单元的成像方法的示例;
图7示出了根据实施例的层叠状态计算装置中的成像单元的成像方法的示例;
图8是示出了由根据实施例的层叠状态计算装置中的成像单元所拍摄的截面的图像的示例的示意图;
图9是示出了根据实施例的层叠状态计算方法的示例的流程图;
图10是示出了根据实施例的层叠状态计算方法中使用的包括空隙的区域的图像的示意图,并示出了由图8中的X所指示的区域;
图11是示出了根据实施例的层叠状态计算方法中的功率谱的示例的示意图;
图12是示出了功率谱的示例的示意图,通过根据实施例的层叠状态计算方法从该功率谱去除了由沿着环向方向的空隙形成的谱;
图13是根据实施例的层叠状态计算方法中的再转换的图像的示例的示意图;
图14是示出了根据实施例的层叠状态计算方法中使用的图像的亮度的标准差的示例的曲线图,其中,横轴表示距CFRP层叠体的内周表面的深度,以及纵轴表示标准差;以及
图15是示出了根据实施例的层叠状态计算方法中使用的标准差的变化量的示例的曲线图,其中,横轴表示距内周表面的深度,以及纵轴表示标准差的变化量。
具体实施方式
在下文中,将通过本公开的实施例描述本公开,但是根据权利要求的公开不限于以下实施例。此外,并非在实施例中描述的所有部件作为用于解决问题的手段都是必不可少的。为了解释清楚起见,以下描述和附图已被适当地省略和简化。在附图中,相同的元件由相同的附图标记表示,并且根据需要省略重复的描述。
[实施例]
将描述根据实施例的层叠状态计算方法。首先,将描述对象层叠体。接下来,将描述用于计算层叠体的层叠状态的层叠状态计算装置。之后,将描述层叠状态计算方法。
<层叠体>
通过根据本实施例的层叠状态计算方法计算其层叠状态的层叠体是例如纤维增强塑料(在下文中称为FRP(Fiber Reinforced Plastics))层叠体,诸如碳纤维增强塑料(在下文中称为CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics))层叠体。在下文中,CFRP层叠体将被描述为FRP层叠体的示例。CFRP层叠体包括多个层叠的层。每个层包括沿着预定方向取向的多个碳纤维。
图1和图2是示出了根据实施例的CFRP层叠体的示例的截面透视图。如图1中所示,CFRP层叠体10可呈片的形式。如图2中所示,CFRP层叠体10可具有包括中心轴线C的圆筒形状。在片状CFRP层叠体10的情况下,层叠方向P正交于片表面。另一方面,在圆筒CFRP层叠体10的情况下,层叠方向P正交于圆筒的中心轴线C。CFRP层叠体10的每个层中包括的纤维的取向为例如与层叠方向正交的预定方向。
诸如CFRP层叠体10的FRP层叠体用于各种构成构件,诸如汽车和航空器的构成构件。例如,CFRP层叠体10可用于燃料电池车辆的氢气罐。CFRP层叠体10不仅可用于氢气罐,而且还可用于其他构成构件。
在经受了根据本实施例的层叠体状态计算方法所处理的CFRP层叠体10中,每个层的取向方向不同于上层和下层的取向方向。例如,当CFRP层叠体10包括层L1、层L2、层L3……和层LN时,层L2的取向方向不同于层L1和层L3的取向方向。例如,在CFRP层叠体10中,第一层11和第二层12交替地层叠。在第一层11中,碳纤维沿着正交于层叠方向P的第一方向取向,而在第二层12中,碳纤维沿着正交于层叠方向P并且不同于第一方向的第二方向取向。
如图2中所示,在圆筒CFRP层叠体10的情况下,在本说明书中为了方便起见,正交于中心轴线C和层叠方向P的方向,即,围绕中心轴线C的旋转方向被称为环向方向H2。在本说明书中为了方便起见,正交于层叠方向P并沿着环向方向H2倾斜的方向被称为螺旋方向H1。在该情况下,例如,第一方向为螺旋方向H1,以及第二方向为环向方向H2。因此,在CFRP层叠体10中,沿着螺旋方向H1取向的螺旋地卷绕的第一层11和沿着环向方向H2取向的螺旋地卷绕的第二层12交替地层叠。
<层叠状态计算装置>
接下来,将描述根据本实施例的层叠状态计算装置。图3是示出了根据实施例的层叠状态计算装置的示例的配置图。如图3中所示,层叠状态计算装置1包括成像单元2和图像处理单元3。成像单元2是例如X射线CT扫描装置。层叠状态计算装置1获取由成像单元2利用X射线对CFRP层叠体10进行成像的截面的多个图像。层叠状态计算装置1使用成像处理单元3从获取的截面的多个图像来判断CFRP层叠体10的每个层的层叠状态。在下文中,将参照附图详细地描述层叠状态计算装置1的操作。
图4至图7示出了由根据实施例的层叠状态计算装置1中的成像单元2执行的成像方法的示例。图8示出了由根据实施例的层叠状态计算装置1中的成像单元2所拍摄的截面的图像的示例的示意图。
如图4中所示,成像单元2从CFRP层叠体10的层叠方向P施加X射线XR。因此,成像单元2在CFRP层叠体10的预定深度Z处对正交于层叠方向P的截面15成像。然后,通过使CFRP层叠体10围绕中心轴线C旋转,如图5中所示,对于360度,获取在恒定深度Z处CFRP层叠体10的截面15的多个图像。
接下来,如图6中所示,成像单元2展开(expand)截面15的多个图像,并且如图7中所示,获取了截面15的平面图像。以此方式,如图8中所示,成像单元2获取CFRP层叠体10的截面15的图像。在由成像单元2获取的截面15的图像中,对由空隙所引起的图案进行成像。在截面15的图像中,例如,对沿着螺旋方向H1延伸的图案和沿着环向方向H2延伸的图案进行成像。
沿着螺旋方向H1延伸的图案是由通过使碳纤维沿着螺旋方向H1取向而形成的空隙所引起的图案。也就是说,沿着螺旋方向H1延伸的图案由沿着螺旋方向延伸的空隙所形成。另一方面,沿着环向方向H2延伸的图案是由通过使碳纤维沿着环向方向H2取向而形成的空隙所引起的图案。也就是说,沿着环向方向H2延伸的图案由沿着环向方向延伸的空隙所形成。
如果获取的截面15的图像是例如螺旋卷绕的第一层11,则由空隙所引起的图像最初仅是由沿着螺旋方向H1延伸的空隙所引起的图案。然而,沿着环向方向H2延伸的空隙可在CFRP层叠体10的制造过程期间形成在第一层11中。结果,由沿着环向方向H2延伸的空隙所引起的图案也形成在第一层11中。
成像单元2在沿着层叠方向P的多个不同的位置(深度)处重复图4至图7中所示出的操作。如上所描述的,成像单元2使用X射线在沿着层叠方向P的多个不同的位置处对CFRP层叠体10进行成像,从而获取了正交于层叠方向P的截面15的多个图像。
图像处理单元3处理由成像单元2获取的截面15的多个图像。因此,图像处理单元3可由硬件组成,该硬件包括例如中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、接口单元(I/F)等。CPU处理截面15的多个输入图像等。ROM存储由CPU执行的层叠状态计算程序、控制程序等。RAM存储截面15的多个图像等。接口单元(I/F)向诸如成像单元2、显示设备和外部存储设备的其他设备等输入和输出数据等。CPU、ROM、RAM和接口单元经由数据总线等彼此连接。
图像处理单元3从所获取的截面15的多个图像获得形成在第一层11和第二层12中的空隙的数量。因此,图像处理单元3计算与空隙的数量相关的参数。参数是例如标准差σ和标准差σ的变化量Δσ。然后,图像处理单元3使用所计算的参数来在第一层11和第二层12之间进行区分。在以下对层叠状态计算方法的描述中,将详细描述成像单元2和图像处理单元3的操作。
<层叠状态计算方法>
接下来,将描述根据实施例的层叠状态计算方法。图9是示出了根据实施例的层叠状态计算方法的示例的流程图。
如图9的步骤S11中所示,获取CFRP层叠体10的截面15的多个图像。具体地,成像单元2使用X射线在沿着层叠方向P的多个不同位置处对CFRP层叠体10进行成像,从而获取与层叠方向P正交的截面15的多个图像。
图10是示出了根据实施例的层叠状态计算方法中使用的包括空隙的区域的图像的示意图,并示出了由图8中的X所指示的区域。如图10中所示,图像处理单元3使用包括由截面15的图像中的空隙引起的图案的区域,以用于处理。包括由空隙引起的图案的区域包括由沿着螺旋方向H1延伸的空隙所引起的图案VP1以及由沿着环向方向H2延伸的空隙所引起的图案VP2。
图像处理单元3可在所获取的截面15的多个图像中从包括沿着螺旋方向H1延伸的空隙的区域中去除沿着环向方向H2延伸的空隙的影响。以下的步骤S12至S14是用于去除在所获取的多个图像中沿着环向方向H2延伸的空隙的影响的步骤。
如图9的步骤S12中所示,通过对截面15的多个图像进行快速傅立叶变换(在下文中,称为FFT(Fast Fourier Transform))来获取功率谱。图11是示出了根据实施例的层叠状态计算方法中的功率谱的示例的示意图。如图11中所示,图像处理单元3通过FFT将截面15的图像转换为功率谱。因此,获取了在空间频率u和v处的功率谱。所获取的功率谱包括由沿着螺旋方向H1的空隙所引起的谱SP1和由沿着环向方向H2的空隙所引起的谱SP2。
接下来,如图9的步骤S13中所示,为了去除由沿着环向方向H2的空隙所引起的谱SP2,对谱SP2进行掩蔽(mask)。图12是示出了功率谱的示例的示意图,该功率谱是通过根据实施例的层叠状态计算方法去除了由沿着环向方向的空隙形成的谱SP2所获得的。如图12所示,图像处理单元3去除所转换的功率谱中的谱SP2。
接下来,如图9的步骤S14中所示,通过逆FFT将功率谱再转换为图像。图13是通过根据实施例的层叠状态计算方法再转换的图像的示例的示意图。如图13中所示,图像处理单元3通过逆FTT将已从其去除了谱SP2的功率谱转换为图像。沿着环向方向H2延伸的图案VP2被从再转换的图像中去除。
图像处理单元3获取通过对在沿着层叠方向的多个不同位置处拍摄的截面的多个图像执行FFT处理、掩蔽处理和逆FFT处理而获得的图像。
接下来,如图9的步骤S15中所示,获得所获取的图像的亮度的标准差σ。具体地,图像处理单元3从包括每个图像的空隙的图案的区域的亮度中计算亮度的标准差σ。
图14是示出了根据实施例的层叠状态计算方法中使用的图像的亮度的标准差σ的示例的曲线图,其中,横轴表示距CFRP层叠体10的内周表面的深度,以及纵轴表示标准差σ。如图14中所示,图像的亮度的标准差σ随着距CFRP层叠体10的内周面的深度的变化而变化。
接下来,如图9的步骤S16中所示,对所获取的标准差σ求微分以获得标准差σ的变化量。具体地,图像处理单元3对从图像的亮度中计算出的标准差σ求微分。因此,图像处理单元3计算标准差σ的变化量Δσ。图15是示出了根据实施例的层叠状态计算方法中的标准差σ的变化量Δσ的示例的曲线图,其中,横轴表示距内周表面的深度,以及纵轴表示标准差σ的变化量Δσ。如图15中所示,标准差σ的变化量Δσ随着距CFRP层叠体10的内周表面的深度的变化而改变。
接下来,如图9的步骤S17中所示,图像处理单元3通过标准差σ和标准差σ的变化量Δσ的阈值在第一层11和第二层12之间进行区分。图像处理单元3从每层的边界计算每层的厚度。
例如,将描述用于使用标准差σ判断层叠状态的方法。如图14中所示,设定标准差σ的阈值SH1。然后,在深度D1、深度D2、深度D3和深度D4处,标准差σ等于或小于阈值SH1。另一方面,除了深度D1、深度D2、深度D3和深度D4之外,标准差σ大于阈值SH1。
这里,当保持标准差σ≤阈值SH1时,确定该层为环向卷绕的第二层12,而当保持标准差σ>阈值SH1时,确定该层为螺旋卷绕的第一层11。在该示例中,在CFRP层叠体10的深度D1、深度D2、深度D3和深度D4处,层可被确定为环向卷绕的第二层12。除了在CFRP层叠体10的深度D1、深度D2、深度D3和深度D4处的层之外的层可被确定为螺旋卷绕的第一层11。
接下来,将描述使用标准差σ的变化量Δσ来判断层叠状态的方法。例如,将变化量Δσ的阈值设定为(-SH2)和(+SH2)。然后,在深度D5至深度D10中的每者处,变化量Δσ为(-SH2)≤Δσ≤(+SH2)。另一方面,在除了深度D5至深度D10之外的位置处,变化量Δσ<(-SH2)或(+SH2)<变化量Δσ。
此处,当保持(-SH2)≤变化量Δσ≤(+SH2)时,该层被确定为环向卷绕的第二层12,而当保持变化量Δσ<(-SH2)或(+SH2)<变化量Δσ时,该层被确定为螺旋卷绕的第一层11。在该示例中,在CFRP层叠体10的深度D5至深度D10处层被确定为环向卷绕的第二层12。然而,由于在深度D6等处的层(被确定为环向卷绕的层)存在于层应被确定为螺旋卷绕的层的深度处,因此仅通过变化量Δσ可能难以将该层确定为螺旋卷绕的层。
基本上,在环向卷绕的层中,标准差σ的值是稳定的。另一方面,在螺旋卷绕的层中,标准差σ的值可能不稳定。这是因为变化量Δσ在将层从螺旋卷绕的层切换为环向卷绕的层或从环向卷绕的层切换为螺旋卷绕的层的边界处显著变化。因此,优选通过标准差σ来判断环向卷绕的第二层12,并且通过变化量Δσ来补充判断螺旋卷绕的第一层11。
以下式是算法,其示出了用于使用标准差σ和标准差σ的变化量Δσ来在环向卷绕和螺旋卷绕之间进行区分的方法的示例。
假定标准差σ的判断值定义为a,则当标准差σ等于或小于阈值时,a=0,而当标准差σ大于阈值时,a=1。当变化量Δσ的判断值定义为b时,当变化量Δσ落在阈值范围内时,b=0,而当变化量Δσ落在阈值范围外时,b=1。当保持式(1)时,该层被确定为环向卷绕的层。当保持式(2)时,该层被确定为螺旋卷绕的层。
a+b≤0
a+b≥1
根据式(1),当使用标准差σ的判断和使用变化量Δσ的判断两者指示环向卷绕时,该层被确定为环向卷绕的层。根据式(2),当使用标准差σ的判断和使用变化量Δσ的判断中的至少一者指示螺旋卷绕时,该层被确定为螺旋卷绕的层。
在该实施例中,如上所述,从所获取的多个图像来计算与形成在第一层11和第二层12中的空隙的数量相关的参数,并且使用所计算的参数来将第一层11和第二层12彼此进行区分。当沿着第一方向延伸的空隙被定义为第一空隙并且沿着第二方向延伸的空隙被定义为第二空隙时,该参数可以是多个图像中的包括第一空隙的区域的亮度的标准差σ,或者亮度的标准差σ的变化量Δσ。例如,第一空隙沿着螺旋方向延伸,以及第二空隙沿着环向方向延伸。
接下来,将描述该实施例的效果。在根据该实施例的层叠状态计算方法中,使用与空隙的数量相关的参数来判断碳纤维的取向方向。以此方式,不需要足以确认碳纤维的取向的分辨率。因此,可以以低成本容易地判断CFRP层叠体10的层叠状态。
由于成像单元2使用X射线,因此可无损地判断层叠状态。此外,通过去除沿着环向方向H2延伸的空隙的影响,通过与沿着螺旋方向H1延伸的空隙相关的参数来判断层叠状态。由于可通过与沿着螺旋方向H1延伸的空隙相关的参数和与沿着环向方向H2延伸的空隙相关的参数中的一者来做出层叠状态的判断,因此可提高判断层叠状态的精度。此外,当沿着螺旋方向H1延伸的空隙的数量大于沿着环向方向H2延伸的空隙的数量时,可使用与沿着螺旋方向H1延伸的空隙的数量相关的参数来判断层叠状态,反之亦然。因此,可进一步提高判断层叠状态的精度。
虽然以上已经描述了本实施例,但是本公开不限于上述实施例,并且可在不背离本公开的精神和范围的情况下进行适当地修改。用于使计算机执行根据本实施例的层叠状态计算方法的以下层叠状态计算程序也在本实施例的技术构思的范围内。
也就是说,用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算程序使计算机执行:
通过利用X射线在沿着层叠方向的多个不同位置处对层叠体进行成像来获取层叠体的与层叠方向正交的截面的多个图像,层叠体包括第一层和第二层,第一层包括沿着与层叠方向正交的第一方向取向的碳纤维,第二层包括沿着与层叠方向正交并且不同于第一方向的第二方向取向的碳纤维,第一层和第二层交替地层叠;以及
从所获取的多个图像中计算与形成在第一层和第二层中的空隙的数量相关的参数,并且使用所计算的参数在第一层和第二层之间进行区分。
可使用任意类型的非暂时性计算机可读介质来存储以上程序并将其提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括任意类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁存储介质(诸如,软盘、磁带、硬盘驱动器等)、光学磁存储介质(例如,磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W以及半导体存储器(诸如,掩码ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(随机存取存储器)等)。
可使用任意类型的暂时性计算机可读介质将程序提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质可经由有线通信线路(例如,电线和光纤)或无线通信线路将程序提供给计算机。
根据如此描述的公开,将显而易见的是,可以以许多方式改变本公开的实施例。这样的变型不应被认为是背离本公开的精神和范围,并且对于本领域的技术人员将显而易见的所有这样的修改旨在被包括在所附权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种用于计算碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态的方法,所述方法包括:
通过利用X射线在沿着层叠方向的多个不同位置处对所述层叠体进行成像来获取所述层叠体的与所述层叠方向正交的截面的多个图像,所述层叠体包括第一层和第二层,所述第一层包括沿着与所述层叠方向正交的第一方向取向的碳纤维,所述第二层包括沿着与所述层叠方向正交并且不同于所述第一方向的第二方向取向的碳纤维,所述第一层和所述第二层交替地层叠;以及
从所获取的多个图像中计算与形成在所述第一层和所述第二层中的空隙的数量相关的参数,并且使用所计算的参数在所述第一层和所述第二层之间进行区分。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:当将沿着所述第一方向延伸的空隙定义为第一空隙并将沿着所述第二方向延伸的空隙定义为第二空隙时,从所述获取的多个图像中的包括所述第一空隙的区域中去除所述第二空隙的影响。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述去除所述第二空隙的影响包括:
通过快速傅立叶变换将所述图像转换为功率谱;
从所转换的功率谱中去除所述第二空隙的谱;以及
通过快速傅立叶逆变换将从其去除了所述第二空隙的所述谱的所述功率谱转换为所述图像。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其中,所述参数是所述多个图像中的包括所述第一空隙的区域的亮度的标准差。
5.根据权利要求2或3所述的方法,其中,所述参数是所述多个图像中的包括所述第一空隙的区域的亮度的标准差的变化量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中,所述层叠体具有包括中心轴线的圆筒形状,并且
所述层叠方向是与所述中心轴线正交的方向。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述第二方向是围绕所述中心轴线的旋转方向,并且所述第一方向是沿着所述第二方向倾斜的方向。
8.一种用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算装置,包括:
成像单元,其被配置为通过利用X射线在沿着层叠方向的多个不同位置处对所述层叠体进行成像来获取所述层叠体的与所述层叠方向正交的截面的多个图像,所述层叠体包括第一层和第二层,所述第一层包括沿着与所述层叠方向正交的第一方向取向的碳纤维,所述第二层包括沿着与所述层叠方向正交并且不同于所述第一方向的第二方向取向的碳纤维,所述第一层和所述第二层交替地层叠;以及
图像处理单元,其被配置为从所获取的多个图像中计算与形成在所述第一层和所述第二层中的空隙的数量相关的参数,并且使用所计算的参数在所述第一层和所述第二层之间进行区分。
9.根据权利要求8所述的层叠状态计算装置,其中,所述图像处理单元被配置为当沿着所述第一方向延伸的空隙被定义为第一空隙并且沿着所述第二方向延伸的空隙被定义为第二空隙时,从所获取的多个图像中的包括所述第一空隙的区域中去除所述第二空隙的影响。
10.根据权利要求9所述的层叠状态计算装置,其中,
所述图像处理单元被配置为:当所述图像处理单元去除所述第二空隙的所述影响时,
通过快速傅立叶变换将所述图像转换为功率谱,
从所转换的功率谱中去除所述第二空隙的谱,以及
通过快速傅立叶逆变换将从其去除了所述第二空隙的所述谱的所述功率谱转换为所述图像。
11.根据权利要求9或10所述的层叠状态计算装置,其中,所述参数是所述多个图像中的包括所述第一空隙的区域的亮度的标准差。
12.根据权利要求9或10所述的层叠状态计算装置,其中,所述参数是所述多个图像中的包括所述第一空隙的区域的亮度的标准差的变化量。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的层叠状态计算装置,其中,所述层叠体具有包括中心轴线的圆筒形状,并且
所述层叠方向是与所述中心轴线正交的方向。
14.根据权利要求13所述的层叠状态计算装置,其中,所述第二方向是围绕所述中心轴线的旋转方向,并且所述第一方向是沿着所述第二方向倾斜的方向。
15.一种存储用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算程序的计算机可读介质,所述层叠状态计算程序使计算机执行:
通过利用X射线在沿着层叠方向的多个不同位置处对所述层叠体进行成像来获取所述层叠体的与所述层叠方向正交的截面的多个图像,所述层叠体包括第一层和第二层,所述第一层包括沿着与所述层叠方向正交的第一方向取向的碳纤维,所述第二层包括沿着与所述层叠方向正交并且不同于所述第一方向的第二方向取向的碳纤维,所述第一层和所述第二层交替地层叠;以及
从所获取的多个图像中计算与形成在所述第一层和所述第二层中的空隙的数量相关的参数,并且使用所计算的参数在所述第一层和所述第二层之间进行区分。
16.根据权利要求15所述的存储用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算程序的计算机可读介质,其中,所述层叠状态计算程序还使所述计算机执行:
当将沿着所述第一方向延伸的空隙定义为第一空隙并将沿着所述第二方向延伸的空隙定义为第二空隙时,从所获取的多个图像中的包括所述第一空隙的区域中去除所述第二空隙的影响。
17.根据权利要求16所述的存储用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算程序的计算机可读介质,其中,当使所述计算机去除所述第二空隙的所述影响时,还使所述计算机执行:
通过快速傅立叶变换将所述图像转换为功率谱;
从所转换的功率谱中去除所述第二空隙的谱;以及
通过快速傅立叶逆变换将从其去除了所述第二空隙的所述谱的所述功率谱转换为所述图像。
18.根据权利要求16或17所述的存储用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算程序的计算机可读介质,其中,所述参数是所述多个图像中的包括所述第一空隙的区域的亮度的标准差。
19.根据权利要求16或17所述的存储用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算程序的计算机可读介质,其中,所述参数是所述多个图像中的包括所述第一空隙的区域的亮度的标准差的变化量。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的存储用于碳纤维增强塑料层叠体的层叠状态计算程序的计算机可读介质,其中,所述层叠体呈包括中心轴线的圆筒形,并且
所述层叠方向是与所述中心轴线正交的方向。
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