特許ウォッチ

公開番号2025041592
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2024200248,2019134960
出願日2024-11-18,2019-07-23
発明の名称繊維材料のプライにおける溶解したベールストランドの比率の特徴付け
出願人ザ・ボーイング・カンパニー,The Boeing Company
代理人園田・小林弁理士法人
主分類D06H 3/08 20060101AFI20250318BHJP(繊維または類似のものの処理;洗濯;他に分類されない可とう性材料)
要約【課題】熱可塑性ベールを有する繊維のプライを特徴付けるための方法を提供する。
【解決手段】熱可塑性ベールを有する繊維のプライを特徴付けするための方法は、繊維のストランドを含み且つ熱可塑性物質のフィラメントのベールをさらに含む繊維材料の画像を取得することと、前記画像を複数のスライスに細分化することと、それぞれのスライスの中に示された溶解したフィラメントの量を判断することと、それぞれのスライスの中に示された溶解していないフィラメントの量を判断することとを含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
熱可塑性ベールを有する繊維のプライを特徴付けするための方法であって、
繊維のストランドを含み且つ熱可塑性物質のフィラメントのベールをさらに含む繊維材料の画像を取得すること（２０２）と、
前記画像を複数のスライスに細分化すること（２０４）と、
それぞれの前記スライスの中に示された溶解したフィラメントの量を判断すること（２０６）と、
それぞれの前記スライスの中に示された溶解していないフィラメントの量を判断すること（２０８）と
を含む方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
各スライスにおける前記溶解したフィラメントの数と前記溶解していないフィラメントの数に基づいて、各スライスにおける前記ベールの溶解量を定量化すること（２１０）と、
各スライスにおける前記ベールの前記溶解量に基づいて、前記画像における前記ベールの溶解量を定量化すること（２１２）と
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶解したフィラメントの量を判断することが、溶解したフィラメントを含む各スライスの部分を特定することを含み、
前記溶解していないフィラメントの量を判断することが、溶解していないフィラメントを含む各スライスの部分を特定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記判断するステップが、トレーニングされたニューラルネットワークを介して実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記画像における前記ベールの溶解量を設計許容範囲と比較することと、
前記画像における前記ベールの前記溶解量が、前記設計許容範囲内にないと判断したことに応答して、通知を送信することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
明るさ又は色のうちの少なくとも一方における違いに基づいて、溶解したフィラメントを溶解していないフィラメントから区別することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維のストランドが、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、及びセラミック繊維からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法によって組み立てられた航空機の一部分。
【請求項９】
プログラミングされた指令を具現化する非一過性のコンピュータ可読媒体であって、前記指令が、プロセッサによって実行されると、熱可塑性ベールを有する繊維のプライを特徴付けするための方法を実行するように作動可能であり、前記方法が、
それぞれの前記スライスの中に示された溶解していないフィラメントの量を判断すること（２０８）と
を含む、非一過性のコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
熱可塑性ベールを有する繊維のプライを特徴付けするための装置であって、
繊維のストランド（７５２）を含み且つ熱可塑性物質のフィラメント（７６０）のベール（７５４）をさらに含む繊維材料（７５０）の画像（７４２）を受信するインターフェース（７１６）、及び
前記画像を複数のスライス（７４４）に細分化し、それぞれの前記スライスの中に示された溶解したフィラメントの量を判断し、それぞれの前記スライスの中に示された溶解していないフィラメントの量を判断するコントローラ（７１２）
を備えている装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合材料の分野に関し、具体的には、熱硬化性ベールを含む繊維補強複合材に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
乾燥炭素繊維材料には、通常、炭素繊維のストランドの上に溶解した熱可塑性ベール（複数のフィラメントを含む）が含まれる。炭素繊維のストランドは、安定性と強靭性のために材料の補強を実現するが、熱可塑性のベールは、ストランドを共に結合させる。乾燥炭素繊維材料は、複合部品の製造のためのインプットとして使用される。一貫した製造品質を確保するためには、乾燥炭素繊維材料の熱可塑性ベールが、炭素繊維のストランドの中で特定の量だけ溶解しているのが望ましい。しかしながら、乾燥炭素繊維材料の検査は、依然として人手と労力のかかる工程であり、複合部品を製造するコストを増大させる。何千フィートもの乾燥炭素繊維材料が、単一の複合部品（例えば、航空機の翼の外板）に利用される場合があるので、これは特に注目すべきことである。
【０００３】
したがって、少なくとも上記の課題点の幾つか、及び他の生じ得る課題を考慮した方法及び装置を有することが望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書に記載された実施形態は、繊維材料（例えば、熱硬化性又は熱可塑性の樹脂で含浸されていない一方向性乾燥炭素繊維材料、繊維ガラス材料、金属繊維又はさらにセラミック繊維を有する材料等）内の熱可塑性ベールの溶解量を特徴付ける、特徴検出プロセスを利用する。溶解したベールのフィラメント（結果として色／明るさが変化する）の数を溶解していないフィラメントの数と比較することによって、溶解量を特徴付けることができる。例えば、本明細書に記載された機械学習プロセスは、繊維材料の画像を複数のスライスに分割し、トレーニングされた畳み込みニューラルネットワーク（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ）を利用して、ベール内の溶解したフィラメントと溶解していないフィラメントを検出し、各スライスにつき、溶解したフィラメントと溶解していないフィラメントとの比率を判断する。次いで、各スライスについて判断された比率に基づいて、画像に対して溶解量の全体的な計量が判断され得る。
【０００５】
一実施形態は、熱可塑性ベールを有する繊維のプライ（層）を特徴付けるための方法である。当該方法は、繊維のストランドを含み且つ熱可塑性物質のフィラメントのベールをさらに含む繊維材料の画像を取得することと、前記画像を複数のスライスに細分化することと、それぞれのスライスの中に示された溶解したフィラメントの量を判断することと、それぞれのスライスの中に示された溶解していないフィラメントの量を判断することとを含む。
【０００６】
さらなる実施形態は、プログラミングされた指令を具現化する非一過性のコンピュータ可読媒体であり、この指令は、プロセッサによって実行されると、熱可塑性ベールを有する繊維のプライを特徴付けするための方法を実行するように作動可能である。当該方法は、炭素繊維のストランドを含み且つ熱可塑性物質のフィラメントのベールをさらに含む繊維材料の画像を取得することと、前記画像を複数のスライスに細分化することと、それぞれのスライスの中に示された溶解したフィラメントの量を判断することと、それぞれのスライスの中に示された溶解していないフィラメントの量を判断することとを含む。
【０００７】
さらなる実施形態は、熱可塑性ベールを有する繊維のプライを特徴付けるための装置である。当該装置は、繊維のストランドを含み且つ熱可塑性物質のフィラメントのベールをさらに含む繊維材料の画像を受信するインターフェース、及び前記画像を複数のスライスに細分化し、それぞれのスライスの中に示された溶解したフィラメントの量を判断し、それぞれのスライスの中に示された溶解していないフィラメントの量を判断するコントローラを含む。
【０００８】
本開示の装置及び方法は、以下の条項でも言及される。以下の条項は、特許請求の範囲と混同すべきではない。
【０００９】
Ａ１
熱可塑性ベールを有する繊維のプライを特徴付けするための方法であって、
繊維のストランドを含み且つ熱可塑性物質のフィラメントのベールをさらに含む繊維材料の画像を取得すること（２０２）と、
前記画像を複数のスライスに細分化すること（２０４）と、
それぞれの前記スライスの中に示された溶解したフィラメントの量を判断すること（２０６）と、
それぞれの前記スライスの中に示された溶解していないフィラメントの量を判断すること（２０８）と
を含む方法。
【００１０】
Ａ２
各スライスにおける前記溶解したフィラメントの数と前記溶解していないフィラメントの数に基づいて、各スライスにおける前記ベールの溶解量を定量化すること（２１０）と、
各スライスにおける前記ベールの前記溶解量に基づいて、前記画像における前記ベールの溶解量を定量化すること（２１２）と
をさらに含む、段落Ａ１に記載の方法がさらに提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許