JP2011104905A - 複合材部品製造方法、複合材部品製造装置及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、適切に貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を誤って不適切と判定することを防止することである。
【解決手段】複合材部品製造方法は、繊維強化プラスチックテープを積層する過程を有する。複合材部品製造方法は、繊維強化プラスチックテープの積層中に、繊維強化プラスチックテープ７０の貼り始め部位Ｖ１から貼り終り部位Ｖｎまでの複数部位Ｖ１〜Ｖｎにおいてテープ７０の貼り付け状態を判定することを具備する。複数部位Ｖ１〜Ｖｎの第１部位においてテープ７０が他の繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定され、且つ、複数部位Ｖ１〜Ｖｎの第２部位においてテープ７０と他の繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定された場合に積層が停止される。複数部位Ｖ１〜Ｖｎの全てにおいてテープ７０が他の繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定された場合に積層が継続される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、繊維強化プラスチック部材を用いた複合材部品の製造に関する。

繊維強化プラスチック部材は、航空機の構造部材等として用いられている。特許文献１は、ファイバプレスメント（Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）法により繊維強化プラスチックテープの積層成形を自動的に実行する自動積層成形装置を開示している。特許文献１は、繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態の判定について開示していない。

特許文献２は、エッジ検出に基づくパターン検査方法を開示している。

特開２００８−３０２９６号公報 特開２００１−３３８３０４号公報

本発明の目的は、適切に貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を誤って不適切と判定することが防止される複合材部品製造方法、複合材部品製造装置及び検査装置を提供することである。

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による複合材部品製造方法は、繊維強化プラスチックテープを積層する過程を有する。複合材部品製造方法は、繊維強化プラスチックテープの積層中に、第１繊維強化プラスチックテープ（７０）の貼り始め部位（Ｖ１）から貼り終り部位（Ｖｎ）までの複数部位（Ｖ１〜Ｖｎ）において前記第１繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を判定することを具備する。前記複数部位の第１部位（Ｖ３、Ｖ４）において前記第１繊維強化プラスチックテープが第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定され、且つ、前記複数部位の第２部位（Ｖ１、Ｖ２、Ｖｎ）において前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定された場合に前記積層が停止される。前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定された場合に前記積層が継続される。

前記貼り付け状態を判定することは、移動しながら前記第１繊維強化プラスチックテープを貼り付ける積層ヘッド（２３）に取り付けられたカメラ（３２）が前記複数部位それぞれの画像を撮影することで複数画像を撮影すること、前記複数部位について、前記複数画像の各画像から検出される輝度立ち上がりの数に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっているか又は前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープの間に隙間があるかを判定することを含む。

前記貼り付け状態を判定することは、前記輝度立ち上がりの数が２の場合に前記輝度立ち上がり間の距離に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープの間の隙間量を算出することを含む。

前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定された場合で、前記複数部位の少なくとも一つにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間の隙間量が所定の閾値より大きい場合に前記積層が停止される。

前記積層は、同一層に配置される繊維強化プラスチックテープどうしが重ならないことを規定した積層プログラム（２７）に従って実行される。

本発明による複合材部品製造装置（１０）は、繊維強化プラスチックテープの積層を実行する自動積層装置（２０）と、前記自動積層装置が前記積層において貼り付けた第１繊維強化プラスチックテープ（７０）の貼り始め部位（Ｖ１）から貼り終り部位（Ｖｎ）までの複数部位（Ｖ１〜Ｖｎ）において前記第１繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を判定する検査装置（３０）とを具備する。前記自動積層装置は、前記検査装置が前記複数部位の第１部位（Ｖ３、Ｖ４）において前記第１繊維強化プラスチックテープが第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定し、且つ、前記複数部位の第２部位（Ｖ１、Ｖ２、Ｖｎ）において前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定した場合に、前記積層を停止する。前記自動積層装置は、前記検査装置が前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定した場合に、前記積層を継続する。

前記自動積層装置は、移動しながら前記第１繊維強化プラスチックテープを貼り付ける積層ヘッド（２３）を備える。前記検査装置は、前記積層ヘッドに取り付けられたカメラ（３２）を備える。前記カメラは、前記複数部位ぞれぞれの画像を撮影することで複数画像を撮影する。前記検査装置は、前記複数部位について、前記複数画像の各画像から検出される輝度立ち上がりの数に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっているか又は前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープの間に隙間があるかを判定する。

前記検査装置は、前記輝度立ち上がりの数が２の場合に前記輝度立ち上がり間の距離に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープの間の隙間量を算出する。

前記自動積層装置は、前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定された場合で、前記複数部位の少なくとも一つにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間の隙間量が所定の閾値より大きい場合に、前記積層を停止する。

前記自動積層装置は、同一層に配置される繊維強化プラスチックテープどうしが重ならないことを規定した積層プログラム（２７）に従って前記積層を実行する。

前記検査装置は、照明（３３）を備える。前記カメラは、前記第１繊維強化プラスチックテープの側端部の真上に配置され且つ前記側端部を向くように前記積層ヘッドに取り付けられる。前記照明は、前記側端部の真上から前記第１繊維強化プラスチックテープの幅方向にずれた位置に配置され且つ前記側端部を向くように前記積層ヘッドに取り付けられる。

本発明による検査装置（３０）は、繊維強化プラスチックテープの積層を実行する自動積層装置（２０）の積層ヘッド（２３）に取り付けられたカメラ（３２）と、情報処理装置（３４）とを具備する。前記積層ヘッドは、前記積層において移動しながら第１繊維強化プラスチックテープ（７０）を貼り付ける。前記情報処理装置は、前記カメラが撮影した複数画像に基づいて前記第１繊維強化プラスチックの複数部位（Ｖ１〜Ｖｎ）における前記第１繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を判定し、前記貼り付け状態の判定結果に基づいて積層停止信号又は積層継続信号を出力する。

前記情報処理装置は、前記複数部位の第１部位（Ｖ３、Ｖ４）において前記第１繊維強化プラスチックテープが第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定し、且つ、前記複数部位の第２部位（Ｖ１、Ｖ２、Ｖｎ）において前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定した場合に、前記積層停止信号を出力し、前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定した場合に、前記積層継続信号を出力する。

本発明によれば、適切に貼り付けられた繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を誤って不適切と判定することが防止される複合材部品製造方法、複合材部品製造装置及び検査装置が提供される。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合材部品製造装置の上面図である。 図２は、複合材部品製造装置のＡ−Ａ断面図である。 図３は、複合材部品製造装置の積層ヘッドの側面図である。 図４は、積層ローラー、カメラ、及び照明の上面図である。 図５は、積層ローラー、カメラ、及び照明の側面図である。 図６は、複合材部品製造装置のブロック図である。 図７は、貼り付け中テープの近くに貼り付け済みテープがない場合に関し、（ａ）貼り付け中テープのある部位における断面図、（ｂ）その部位の画像、（ｃ）画像における輝度分布を示す。 図８は、貼り付け中テープと隣接する貼り付け済みテープがある場合に関し、（ａ）貼り付け中テープと貼り付け済みテープとの間に隙間がある部位における断面図、（ｂ）その部位の画像、（ｃ）画像における輝度分布を示す。 図９は、貼り付け中テープと隣接する貼り付け済みテープがある場合に関し、（ａ）貼り付け中テープと貼り付け済みテープとが重なっている部位における断面図、（ｂ）その部位の画像、（ｃ）画像における輝度分布を示す。 図１０は、（ａ）貼り付け準備中の積層ヘッド、（ｂ）貼り付け開始時の積層ヘッド、（ｃ）貼り付け中の積層ヘッド、（ｄ）貼り付け終了時の積層ヘッド、（ｅ）貼り付け待機中の積層ヘッドを示す。 図１１は、テープの貼り始め部位から貼り終り部位までの複数部位のすべてについて隙間と判定された場合の検査データを示す。 図１２は、テープの貼り始め部位から貼り終り部位までの複数部位のある部位において隙間と判定され、他の部位において重なりと判定された場合の検査データを示す。 図１３は、テープの貼り始め部位から貼り終り部位までの複数部位のすべてについて重なりと判定された場合の検査データを示す。

添付図面を参照して、本発明による複合材部品製造方法、複合材部品製造装置及び検査装置を実施するための形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る複合材部品製造装置１０を説明する。複合材部品製造装置１０は、繊維強化プラスチックテープの積層を実行して複合材部品を製造する。複合材部品製造装置１０は、駆動装置２２と、積層ヘッド２３を備える。複合材部品製造装置１０について、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が定義されている。Ｚ軸は、鉛直上向きである。駆動装置２２は、積層ヘッド２３をＸ軸に平行及びＹ軸に平行に並進駆動する。

図２を参照して、駆動装置２２は、積層ヘッド２３をＺ軸に平行に並進駆動し、Ｚ軸に平行な回転軸Ｓ１まわりに回転駆動する。駆動装置２２は、上記三つの並進駆動にそれぞれ対応する三つのサーボ機構と、上記回転駆動に対応するサーボ機構を備える。

図３を参照して、積層ヘッド２３は、駆動装置２２によって駆動されて貼り付け対象物体６０に対して移動する。積層ヘッド２３は、移動しながら繊維強化プラスチックテープ７０を貼り付け対象物体６０に貼り付ける。ここで、貼り付け対象物体６０は、型又は型の上に積層された繊維強化プラスチックテープの積層体である。積層ヘッド２３は、テープ供給装置２４と、カッター２５と、積層ローラー２６を備える。積層ヘッド２３には、二つの撮影ユニット３１が取り付けられている。テープ供給装置２４は、テープ７０を送り出す。積層ローラー２６は、送り出されたテープ７０を貼り付け対象物体６０に押し付けて貼り付ける。

図４を参照して、積層ローラー２６は、回転軸Ｓ２まわりに回転してテープ７０上を転がりながらテープ７０を貼り付け対象物体６０に押し付ける。回転軸Ｓ２は、回転軸Ｓ１に垂直であり、テープ７０の幅方向に平行である。テープ７０は、幅方向の両側にそれぞれ側端部７０ａ及び７０ｂを備える。二つの撮影ユニット３１は、テープ７０の貼り付け状態を撮影可能なように、積層ローラー２６に対して積層ヘッド２３の移動方向（進行方向）後方側に配置される。二つの撮影ユニット３１は、それぞれ側端部７０ａ及び７０ｂに対応する位置に配置される。以下、側端部７０ａに対応する撮影ユニット３１を左側撮影ユニット３１と呼ぶ場合があり、側端部７０ｂに対応する撮影ユニット３１を右側撮影ユニット３１と呼ぶ場合がある。左側撮影ユニット３１は、側端部７０ａの真上に配置され且つ側端部７０ａを向くカメラ３２と、側端部７０ａの真上からテープ７０の幅方向外側にずれた位置に配置され且つ側端部７０ａを向く照明３３と、側端部７０ａの真上からテープ７０の幅方向内側にずれた位置に配置され且つ側端部７０ａを向く照明３３とを備える。右側撮影ユニット３１は、側端部７０ｂの真上に配置され且つ側端部７０ｂを向くカメラ３２と、側端部７０ｂの真上からテープ７０の幅方向外側にずれた位置に配置され且つ側端部７０ｂを向く照明３３と、側端部７０ｂの真上からテープ７０の幅方向内側にずれた位置に配置され且つ側端部７０ａを向く照明３３とを備える。つまり、照明３３は、側端部７０ａ又は７０ｂの真上から回転軸Ｓ２に平行な直線に沿ってずれた位置に配置される。カメラ３２は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ
Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラである。カメラ３２の光軸はＺ軸に平行である。照明３３は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）照明である。

上述のように照明３３が繊維強化プラスチックテープに斜めに光を照射するため、撮影ユニット３１が撮影した画像において繊維強化プラスチックテープの側端部が強調される。

なお、側端部７０ａは、左側撮影ユニット３１の撮影範囲に含まれるが、右側撮影ユニット３１の撮影範囲に含まれない。側端部７０ｂは、右側撮影ユニット３１の撮影範囲に含まれるが、左側撮影ユニット３１の撮影範囲に含まれない。

図５を参照して、カメラ３２とテープ７０のＺ軸方向距離が照明３３とテープのＺ軸方向距離より大きくなるように、カメラ３２及び照明３３が配置される。

図６を参照して、複合材部品製造装置１０は、自動積層装置２０と、検査装置３０を備える。自動積層装置２０は、既述の駆動装置２２及び積層ヘッド２３に加えて、制御装置２１を備える。検査装置３０は、既述の二つの撮影ユニット３１に加えて、検査用コンピュータとしての情報処理装置３４を備える。情報処理装置３４は、入力装置３５と、出力装置３６と、処理装置３７と、記憶装置３８を備える。

自動積層装置２０は、積層プログラム（積層手順）２７に従って繊維強化プラスチックテープの積層を実行する。制御装置２１は、繊維強化プラスチックテープの積層の実行のため、積層プログラム２７に基づいて駆動装置２２、テープ供給装置２４、及びカッター２５を制御する。制御装置２１は、テープ７０の貼り付け中に積層ローラー２６の回転軸Ｓ２が積層ヘッド２３の移動方向に垂直になるように駆動装置２２を制御する。更に、制御装置２１は、自動積層装置２０の動作状態を通知するための動作状態通知信号を検査装置３０に出力する。

検査装置３０は、カメラ３２が撮影した画像に基づいて自動積層装置２０が貼り付けた繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を判定し、判定結果を示す検査データ４０を生成する。記憶装置３８は検査データ４０を記憶する。検査装置３０は、検査データ４０に基づいて繊維強化プラスチックテープの貼り付けが適切に行われたか否かを判定し、判定結果を示す検査結果信号を出力する。

自動積層装置２０は、検査結果信号に基づいて、繊維強化プラスチックテープの積層を停止又は継続する。

ここで、積層プログラム２７は、複合材部品の同一層に配置されるテープが互いに平行に貼り付けられること、及び、同一層に配置されるテープどうしが重ならないことを規定する。以下、この点を具体的に説明する。積層プログラム２７は、図７（ａ）に示すように、左側撮影ユニット３１の撮影範囲にテープ７０と同じ層に配置される繊維強化プラスチックテープが存在しないことを規定する場合がある。ここで、積層プログラム２７が左側撮影ユニット３１の撮影範囲にテープ７０と同じ層に配置される繊維強化プラスチックテープが存在しないことを規定する場合とは、例えば、積層プログラム２７が、複合材部品のある層に配置される全ての繊維強化プラスチックテープの中でテープ７０が一番はじに位置し、且つ、他のテープがすべてテープ７０の側端部７０ｂ側に位置するように、ある層に配置される全ての繊維強化プラスチックテープを貼り付けることを自動積層装置２０に対して指示している場合である。積層プログラム２７は、図８（ａ）に示すように、テープ７０の側端部７０ａの側にテープ７０と同じ層に配置される繊維強化プラスチックテープ７１が存在し、且つ、テープ７１のテープ７０側の側端部７１ｂと側端部７０ａとの間に所定の大きさ（隙間量）の隙間が設けられることを規定する場合がある。この場合の所定の隙間量は、側端部７０ａ及び側端部７１ｂの両方が左側撮影ユニット３１の撮影範囲に存在するような値に設定される。しかし、積層プログラム２７は、図９（ａ）に示すように、テープ７０の側端部７０ａの側にテープ７０と同じ層に配置される繊維強化プラスチックテープ７１が存在し、且つ、テープ７０及び７１が互いに重なることを規定しない。

図７（ａ）に示すように左側撮影ユニット３１の撮影範囲にテープ７０以外の繊維強化プラスチックテープが存在しないように貼り付けが実行された場合について説明する。図７（ｂ）に示すように、左側撮影ユニット３１のカメラ３２が撮影した画像５１には、側端部７０ａ以外の側端部は写らない。画像５１のＷ軸は、テープ７０の幅方向に平行である。図７（ｃ）は、画像５１のＷ軸上の輝度分布を示している。輝度分布は、側端部７０ａに対応する立ち上がり（ピーク）のみを有する。

図８（ａ）に示すように左側撮影ユニット３１の撮影範囲にテープ７０及びテープ７１が存在し、テープ７０及びテープ７１の間に隙間が設けられるように貼り付けが実行された場合について説明する。図８（ｂ）に示すように、左側撮影ユニット３１のカメラ３２が撮影した画像５２には、側端部７０ａ及び７１ｂが写る。画像５２のＷ軸は、テープ７０の幅方向に平行である。図８（ｃ）は、画像５２のＷ軸上の輝度分布を示している。輝度分布は、側端部７０ａに対応する立ち上がりと側端部７１ｂに対応する立ち上がりとを有する。

図９（ａ）に示すように左側撮影ユニット３１の撮影範囲においてテープ７０とテープ７１とが重なるように貼り付けが実行された場合について説明する。テープ７１がテープ７０よりも先に貼り付けられた場合、図９（ａ）に示すように側端部７０ａはテープ７１の上に配置され、側端部７１ｂはテープ７０の下に配置される。図９（ｂ）に示すように、左側撮影ユニット３１のカメラ３２が撮影した画像５３には、側端部７０ａのみが写り、側端部７１ｂはテープ７０の下になっているために写らない。画像５３のＷ軸は、テープ７０の幅方向に平行である。図９（ｃ）は、画像５３のＷ軸上の輝度分布を示している。輝度分布は、側端部７０ａに対応する立ち上がりのみを有する。

処理装置３７は、図７（ｃ）及び図９（ｃ）に示されるように画像から検出される輝度の立ち上がりが一つの場合、その画像が撮影された部位において、テープ７０が他のテープと重なっていると判定する。処理装置３７は、図８（ｃ）に示されるように画像から検出される輝度の立ち上がりが二つの場合、その画像が撮影された部位において、テープ７０とテープ７０に隣接するテープとの間に隙間が設けられていると判定し、二つの立ち上がりの間の距離Ｐに基づいて、隙間量を算出する。ここで、公知のエッジ検出方法を応用して輝度の立ち上がりを検出することが可能である。

右側撮影ユニット３１の撮影範囲にテープ７０以外の繊維強化プラスチックテープが存在しない場合又は存在する場合についても、上述の説明と同様のことが成立する。

図１０を参照して、複合材部品製造装置１０が実行する複合材部品製造方法を説明する。

自動積層装置２０は、積層プログラム２７に従って繊維強化プラスチックテープの積層を実行する。図１０（ａ）は、その積層の実行中における積層準備状態を示している。このとき、積層ヘッド２３は、貼り付け対象物体６０から離れた位置に配置される。

制御装置２１は、駆動装置２２に積層ヘッド２３をＺ軸方向に移動させ、積層ローラー２６と貼り付け対象物体６０の間にテープ７０の貼り始め部位を挟む。図１０（ｂ）は、この状態を示している。

制御装置２１が動作状態通知信号として貼り付け開始信号を出力した後、自動積層装置２０はテープ７０の貼り付けを開始する。テープ７０の貼り付け中において、制御装置１０は、積層プログラム２７が指定する経路を積層ヘッド２３が移動するように数値制御により駆動装置２２を駆動する。テープ７０の貼り付け中、テープ供給装置２４はテープ７０を送り出し、積層ローラー２６は送り出されたテープ７０を貼り付け対象物体６０に押し付けて貼り付ける。テープ７０の貼り付け中、制御装置２１は、積層ヘッド２３のＸ、Ｙ、Ｚ座標を示す動作状態信号を一定時間間隔で出力する。図１０（ｃ）は、テープ７０の貼り付け中の状態を示している。

制御装置２１は、積層プログラム２７が指定する貼り付け終了位置に積層ヘッド２３が到達したら、駆動装置２２に積層ヘッド２３の移動を停止させ、カッター２５にテープ７０を切断させ、貼り付け終了信号を出力する。このとき、積層ローラー２６と貼り付け対象物体６０の間にテープ７０の貼り終り部位が挟まれている。図１０（ｄ）は、積層ヘッド２３が貼り付け終了位置で停止した状態を示している。

制御装置２１は、駆動装置２２に積層ヘッド２３をＺ軸方向に移動させ、積層ヘッド２３を貼り付け対象物体６０から離れた待機位置に保持させる。図１０（ｅ）は、積層ヘッド２３が待機位置に保持された状態を示している。制御装置２１は、積層ヘッド２３が待機位置に保持された状態で、検査装置３０からの検査結果信号を待つ。

テープ７０の貼り付け中における検査装置３０の動作を説明する。カメラ３２は、貼り付け開始信号に応答して一定時間間隔での撮影を開始し、貼り付け終了信号に応答して撮影を終了する。これにより、カメラ３２はテープ７０の貼り始め部位Ｖ１から貼り終り部位Ｖｎまでの複数部位Ｖ１〜Ｖｎそれぞれの画像を撮影することで複数画像を撮影する。処理装置３７は、積層ヘッド２３のＸ、Ｙ、Ｚ座標を示す動作状態信号に基づいて、複数部位の各部位と貼り始め部位Ｖ１との距離Ｄを算出する。更に、処理装置３７は、複数部位Ｖ１〜Ｖｎについて、複数画像の各画像から輝度立ち上がりを検出し、各画像から検出される輝度立ち上がりの数に基づいてテープ７０が他のテープと重なっているか又はテープ７０と他のテープの間に隙間があるかを判定する。処理装置３７は、輝度立ち上がりの数が１の場合にテープ７０と他のテープが重なっていると判定し、輝度立ち上がりの数が２の場合にテープ７０と他のテープの間に隙間があると判定する。処理装置３７は、輝度立ち上がりの数が２の場合（隙間があると判定した場合）に輝度立ち上がり間の距離に基づいてテープ７０と他のテープの間の隙間量Ｇを算出する。

処理装置３７は、検査データ４０を生成して記憶装置３８に記憶する。検査データ４０は、テープ７０の貼り始め部位Ｖ１から貼り終り部位Ｖｎまでの複数部位Ｖ１〜Ｖｎの全てについて、貼り始め部位Ｖ１からの距離Ｄ、重なり又は隙間の判定結果、及び、隙間と判定された場合の隙間量Ｇを示す。処理装置３７は、検査データ４０に基づいてテープ７０の貼り付けが適切に実行されたか否かを判定し、判定結果を示す検査結果信号を出力する。

図１１は、テープ７０の貼り始め部位Ｖ１から貼り終り部位Ｖｎまでの複数部位Ｖ１〜Ｖｎの全てについて、隙間と判定された場合の検査データ４０を示している。検査データ４０は、貼り始め部位Ｖ１からの距離がＤ１〜Ｄｎの複数部位Ｖ１〜Ｖｎにおいて、隙間（ＧＡＰ）が存在し、隙間量がＧ１〜Ｇｎであることを示している。ここで、貼り始め部位Ｖ１からの距離がＤ１（＝０）の部位が貼り始め部位Ｖ１であり、貼り始め部位Ｖ１からの距離がＤｎの部位が貼り終り部位Ｖｎである。図１１に示すように、テープ７０の貼り始め部位Ｖ１から貼り終り部位Ｖｎまでの複数部位Ｖ１〜Ｖｎの全てについて隙間と判定された場合、処理装置３７は、隙間量Ｇ１〜Ｇｎの各々を所定の閾値と比較する。隙間量Ｇ１〜Ｇｎの全てが所定の閾値より小さい場合、処理装置３７は、テープ７０の貼り付けが適切に実行されたと判定し、検査結果信号として積層継続信号を出力する。隙間量Ｇ１〜Ｇｎの少なくとも一つが所定の閾値より大きい場合、処理装置３７は、テープ７０の貼り付けが適切に実行されなかったと判定し、検査結果信号として積層停止信号を出力する。

図１２は、テープ７０の貼り始め部位Ｖ１から貼り終り部位Ｖｎまでの複数部位Ｖ１〜Ｖｎのうちの貼り始め部位Ｖ１からの距離がＤ１、Ｄ２、Ｄｎの部位Ｖ１、Ｖ２、Ｖｎにおいて隙間と判定され、複数部位Ｖ１〜Ｖｎのうちの貼り始め部位Ｖ１からの距離がＤ３、Ｄ４の部位Ｖ３、Ｖ４において重なり（ＬＡＰ）と判定された場合の検査データ４０示している。図１２に示すように、テープ７０の一つの部位において隙間と判定され、他の部位において重なりと判定された場合、検査装置３７は、テープ７０の貼り付けが適切に実行されなかったと判定し、検査結果信号として積層停止信号を出力する。

図１３は、テープ７０の貼り始め部位から貼り終り部位までの複数部位の全てについて、重なりと判定された場合の検査データ４０を示している。ここで、上述のように積層プログラム２７が複合材部品の同一層に配置されるテープどうしが重ならないことを規定しているため、貼り始め部位Ｖ１から貼り終り部位Ｖｎまでの複数部位Ｖ１〜Ｖｎの全てにおいてテープ７０が他のテープと重なる可能性は非常に低い。したがって、図１３に示すように複数部位の全てについて重なりと判定された場合、テープ７０と同じ層に配置される繊維強化プラスチックテープがカメラ３２の撮影範囲に存在しないことを積層プログラム２７が規定していると考えられる。図１３に示すようにテープ７０の貼り始め部位Ｖ１から貼り終り部位Ｖｎまでの複数部位Ｖ１〜Ｖｎの全てについて重なりと判定された場合、処理装置３７は、テープ７０の貼り付けが適切に実行されたと判定し、検査結果信号として積層継続信号を出力する。

自動積層装置２０は、積層継続信号に基づいて繊維強化プラスチックテープの積層を継続する。この場合、制御装置２１は、積層継続信号に基づいて、次のテープを貼り付けるために積層ヘッド２３を待機位置から移動する。

自動積層装置２０は、積層停止信号に基づいて繊維強化プラスチックテープの積層を停止する。この場合、作業者は、テープ７０の貼り付け状態を目視により判定し、貼り付けのやり直しが必要な場合は自動積層装置２０を操作して貼り付けのやり直しをさせ、貼り付けのやり直しの必要がない場合は自動積層装置２０を操作して次のテープの貼り付けを実行させる。

本実施形態によれば、図１３に示されるように複数部位Ｖ１〜Ｖｎの全てにおいて重なりと判定された場合に、積層プログラム２７に従って適切に貼り付けられたテープ７０の貼り付け状態を誤って不適切と判定して必要がないのに積層を停止することが防止される。

本実施形態に対して様々な変更を加えることが可能である。

例えば、上述した輝度の立ち上がりに基づいて重なりか隙間かの判定を実行し、隙間量を算出する方法のかわりに、ラインレーザーを用いた測定結果に基づいて重なりか隙間かの判定を実行し、隙間量を算出する方法を用いることが可能である。

また、上述した検査装置３０が検査データ４０に基づいて積層継続信号又は積層停止信号を自動的に出力する方法のかわりに、次の方法を用いることが可能である。この方法において、出力装置３６は結果データ４０を出力する。作業者は、出力された結果データ４０に基づいてテープ７０が適切に貼り付けられたか否かを判定し、入力装置３５を操作することで検査装置３０に積層継続信号又は積層停止信号を出力させる。

１０…複合材部品製造装置
２０…自動積層装置
２１…制御装置
２２…駆動装置
２３…積層ヘッド
２４…テープ供給装置
２５…カッター
２６…積層ローラー
２７…積層プログラム
３０…検査装置
３１…撮影ユニット
３２…カメラ
３３…照明
３４…情報処理装置
３５…入力装置
３６…出力装置
３７…処理装置
３８…記憶装置
４０…検査データ
５１〜５３…画像
６０…貼り付け対象物体（型又は積層体）
７０、７１…テープ
７０ａ、７０ｂ、７１ｂ…側端部
Ｓ１…積層ヘッド回転軸
Ｓ２…積層ローラー回転軸

Claims (13)

1. 繊維強化プラスチックテープを積層する過程を有する複合材部品製造方法であって、
   繊維強化プラスチックテープの積層中に、第１繊維強化プラスチックテープの貼り始め部位から貼り終り部位までの複数部位において前記第１繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を判定することを具備し、
   前記複数部位の第１部位において前記第１繊維強化プラスチックテープが第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定され、且つ、前記複数部位の第２部位において前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定された場合に前記積層が停止され、
   前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定された場合に前記積層が継続される
   複合材部品製造方法。
2. 前記貼り付け状態を判定することは、
   移動しながら前記第１繊維強化プラスチックテープを貼り付ける積層ヘッドに取り付けられたカメラが前記複数部位それぞれの画像を撮影することで複数画像を撮影すること、
   前記複数部位について、前記複数画像の各画像から検出される輝度立ち上がりの数に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっているか又は前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープの間に隙間があるかを判定すること
   を含む
   請求項１の複合材部品製造方法。
3. 前記貼り付け状態を判定することは、前記輝度立ち上がりの数が２の場合に前記輝度立ち上がり間の距離に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープの間の隙間量を算出することを含む
   請求項２の複合材部品製造方法。
4. 前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定された場合で、前記複数部位の少なくとも一つにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間の隙間量が所定の閾値より大きい場合に前記積層が停止される
   請求項３の複合材部品製造方法。
5. 前記積層は、同一層に配置される繊維強化プラスチックテープどうしが重ならないことを規定した積層プログラムに従って実行される
   請求項１乃至４のいずれかに記載の複合材部品製造方法。
6. 繊維強化プラスチックテープの積層を実行する自動積層装置と、
   前記自動積層装置が前記積層において貼り付けた第１繊維強化プラスチックテープの貼り始め部位から貼り終り部位までの複数部位において前記第１繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を判定する検査装置と
   を具備し、
   前記自動積層装置は、前記検査装置が前記複数部位の第１部位において前記第１繊維強化プラスチックテープが第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定し、且つ、前記複数部位の第２部位において前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定した場合に、前記積層を停止し、
   前記自動積層装置は、前記検査装置が前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定した場合に、前記積層を継続する
   複合材部品製造装置。
7. 前記自動積層装置は、移動しながら前記第１繊維強化プラスチックテープを貼り付ける積層ヘッドを備え、
   前記検査装置は、前記積層ヘッドに取り付けられたカメラを備え、
   前記カメラは、前記複数部位それぞれの画像を撮影することで複数画像を撮影し、
   前記検査装置は、前記複数部位について、前記複数画像の各画像から検出される輝度立ち上がりの数に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっているか又は前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープの間に隙間があるかを判定する
   請求項６の複合材部品製造装置。
8. 前記検査装置は、前記輝度立ち上がりの数が２の場合に前記輝度立ち上がり間の距離に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープの間の隙間量を算出する
   請求項７の複合材部品製造装置。
9. 前記自動積層装置は、前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定された場合で、前記複数部位の少なくとも一つにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間の隙間量が所定の閾値より大きい場合に、前記積層を停止する
   請求項８の複合材部品製造装置。
10. 前記自動積層装置は、同一層に配置される繊維強化プラスチックテープどうしが重ならないことを規定した積層プログラムに従って前記積層を実行する
    請求項６乃至９のいずれかに記載の複合材部品製造装置。
11. 前記検査装置は、照明を備え、
    前記カメラは、前記第１繊維強化プラスチックテープの側端部の真上に配置され且つ前記側端部を向くように前記積層ヘッドに取り付けられ、
    前記照明は、前記側端部の真上から前記第１繊維強化プラスチックテープの幅方向にずれた位置に配置され且つ前記側端部を向くように前記積層ヘッドに取り付けられた
    請求項６乃至１０のいずれかに記載の複合材部品製造装置。
12. 繊維強化プラスチックテープの積層を実行する自動積層装置の積層ヘッドに取り付けられたカメラと、
    情報処理装置と
    を具備し、
    前記積層ヘッドは、前記積層において移動しながら第１繊維強化プラスチックテープを貼り付け、
    前記情報処理装置は、
    前記カメラが撮影した複数画像に基づいて前記第１繊維強化プラスチックテープの複数部位における前記第１繊維強化プラスチックテープの貼り付け状態を判定し、
    前記貼り付け状態の判定結果に基づいて積層停止信号又は積層継続信号を出力する
    検査装置。
13. 前記情報処理装置は、
    前記複数部位の第１部位において前記第１繊維強化プラスチックテープが第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定し、且つ、前記複数部位の第２部位において前記第１繊維強化プラスチックテープと前記第２繊維強化プラスチックテープとの間に隙間があると判定した場合に、前記積層停止信号を出力し、
    前記複数部位の全てにおいて前記第１繊維強化プラスチックテープが前記第２繊維強化プラスチックテープと重なっていると判定した場合に、前記積層継続信号を出力する
    請求項１２の検査装置。

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