專利名稱：填充材料的取向解析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樹脂成型品所包含的填充材料的取向解析方法。
背景技術(shù)：
以往，為了縮短樹脂產(chǎn)品(樹脂成型品)的設(shè)計(jì)周期、降低制作費(fèi)用，在各種樹脂產(chǎn)品的設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)中引入了用數(shù)值解析法替代各種樹脂產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)等的嘗試。作為不使用上述數(shù)值解析法時(shí)的問題點(diǎn)，可列舉出在上述機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)伴有樹脂產(chǎn)品、其試制品的破壞的情況下，需要準(zhǔn)備試驗(yàn)次數(shù)份的試制品；由于樹脂產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間性制約，會(huì)有難以重做試驗(yàn)的情況等。因此，在樹脂產(chǎn)品的設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)，用數(shù)值解析法替代樹脂產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)等成為了重要的課題。特別是在使用包含纖維狀填充材料等填充材料的樹脂組合物來制作的樹脂產(chǎn)品中，需要考慮到纖維狀填充材料等填充材料的取向。因此，通過數(shù)值解析來進(jìn)行預(yù)測(cè)是非常困難的。作為用于考察該填充材料的取向的方法，如專利文獻(xiàn)1、2等所述，有通過注射成型工序模擬來對(duì)樹脂產(chǎn)品內(nèi)的解析單元的纖維取向狀態(tài)進(jìn)行解析的方法。作為專利文獻(xiàn)1、2中所述方法的問題點(diǎn)，可列舉出第一，在對(duì)各個(gè)單元的纖維取向狀態(tài)進(jìn)行個(gè)別解析時(shí)，需要流動(dòng)分析軟件，導(dǎo)致計(jì)算費(fèi)用變得龐大；第二，由于對(duì)各個(gè)單元的纖維取向狀態(tài)進(jìn)行個(gè)別解析因而非常費(fèi)時(shí)間。而且，在纖維狀填充材料的含量較多的情況下，填充材料會(huì)在樹脂產(chǎn)品內(nèi)復(fù)雜重疊、相互間互相干擾很大，因此，事實(shí)上，通過精度良好地解析每一根纖維狀填充材料的取向狀態(tài)并將解析結(jié)果進(jìn)行組合來解析取向狀態(tài)是不可能的。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-272928號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2005-283539號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題如果能夠簡(jiǎn)單地且以實(shí)用的精度對(duì)填充材料的取向進(jìn)行解析，則可以容易地對(duì)機(jī)械強(qiáng)度等進(jìn)行預(yù)測(cè)。另外，這種簡(jiǎn)單地且以實(shí)用的精度對(duì)填充材料的取向進(jìn)行解析的方法需要在玻璃纖維含量高的情況下也能夠使用。本發(fā)明是為了解決以上問題而進(jìn)行的，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠簡(jiǎn)單地且以實(shí)用的精度對(duì)填充材料的取向進(jìn)行解析、進(jìn)而即使在纖維狀填充材料含量高的情況下也可以采用的填充材料取向的解析方法。用于解決問題的方案本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，即使不對(duì)每一根填充材料的取向狀態(tài)進(jìn)行高精度的解析，也可以通過對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理來求出樹脂成型品內(nèi)的填充材料取向的傾向，由此能夠以實(shí)用的精度對(duì)填充材料的取向進(jìn)行解析，從而完成了本發(fā)明。更具體而言，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。(1) 一種填充材料取向狀態(tài)的解析方法，其包括切片圖像取得工序，對(duì)由以規(guī)定比例包含填充材料的樹脂組合物成型而成的樹脂成型品的至少一部分，沿規(guī)定方向獲得切片圖像；和圖像轉(zhuǎn)換工序，從所述切片圖像中選出一個(gè)或二個(gè)以上的切片圖像，在該選擇的切片圖像中進(jìn)行二值化圖像轉(zhuǎn)換；和功率譜圖像取得工序，通過對(duì)所述二值化圖像進(jìn)行傅立葉變換來取得功率譜圖像；和取向狀態(tài)解析工序，根據(jù)所述功率譜圖像，對(duì)各功率譜圖像中的填充材料取向狀態(tài)進(jìn)行解析并數(shù)值化。(2)根據(jù)(1)所述的填充材料取向狀態(tài)的解析方法，其中，所述取向狀態(tài)解析工序?qū)Ω鞴β首V圖像中的填充材料取向度和/或取向角進(jìn)行解析。(3)根據(jù)( 所述的填充材料取向狀態(tài)的解析方法，其中，所述取向度和所述取向角的解析包括對(duì)各功率譜圖像進(jìn)行橢圓近似的橢圓近似工序。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理來求出樹脂成型品內(nèi)填充材料取向的傾向，由此能夠以實(shí)用的精度對(duì)填充材料的取向進(jìn)行解析。其結(jié)果，可以容易地對(duì)機(jī)械強(qiáng)度等物性進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明，還可以恰當(dāng)?shù)貙?duì)樹脂成型品內(nèi)規(guī)定的一部分中的填充材料的取向狀態(tài)的傾向進(jìn)行解析。其結(jié)果，通過僅解析所需部分的填充材料的取向，不獲得整體圖像就可進(jìn)行物性的預(yù)測(cè)。


圖1為噴泉流動(dòng)(fountain flow)的示意圖。圖2為X射線CT裝置的示意圖。圖3的(a)為通過X射線CT裝置所攝影的切片圖像的示意圖。(b)為二值化后的切片圖像的示意圖。(c)為對(duì)(b)所示的二值化圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換而獲得的功率譜。(d)為對(duì)功率譜進(jìn)行極坐標(biāo)解析后的圖。(e)為對(duì)(d)所示的功率譜圖像進(jìn)行橢圓擬合后的圖。圖4的(a)為對(duì)纖維取向的主軸方向進(jìn)行說明的圖，(b)為對(duì)取向角進(jìn)行說明的圖。圖5的(a)為實(shí)施例所使用的樹脂成型品形狀的示意圖，(b)為解析位置的示意圖。圖6為位置C上的解析過程的示意圖。圖7為位置B上的解析過程的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本發(fā)明不受下述發(fā)明限定。樹脂成型品本發(fā)明為一種樹脂成型品的內(nèi)部填充材料取向狀態(tài)的解析方法。首先，對(duì)作為解析對(duì)象的樹脂成型品進(jìn)行說明。樹脂成型品中包括樹脂部分和填充材料部分，樹脂成型品由包含樹脂材料和填充材料的樹脂組合物成型而成。以下，對(duì)樹脂部分所包含的樹脂材料、 填充材料進(jìn)行說明。樹脂材料在本發(fā)明的填充材料取向狀態(tài)的解析方法中，可以使用現(xiàn)有公知的各種樹脂材料來制作成為解析對(duì)象的樹脂成型品。另外，上述樹脂材料還包括多種樹脂混合而成的樹脂混合物。填充材料如上所述，樹脂成型品以規(guī)定比例包含填充材料。填充材料的種類優(yōu)選為樹脂與填充材料的邊界清晰易判且X射線透射率低的無機(jī)系填充材料。作為現(xiàn)有公知的無機(jī)填充材料，可列舉出纖維狀填充材料、粉粒狀填充材料、片狀填充材料等。作為優(yōu)選的纖維狀填充材料，例如可列舉出玻璃纖維、石棉纖維、二氧化硅纖維、 二氧化硅 氧化鋁纖維、氧化鋁纖維、氧化鋯纖維、氮化硼纖維、氮化硅纖維、硼纖維、鈦酸鉀纖維、進(jìn)而不銹鋼、鋁、鈦、銅、黃銅等金屬的纖維狀物等無機(jī)纖維狀物質(zhì)。另外，作為粉粒狀填充材料，可列舉出二氧化硅、石英粉末、玻璃珠、研磨玻璃纖維 (milled glass fiber)、玻璃空心球(glass balloon)、玻璃粉、硅酸鈣、硅酸鋁、高嶺土、滑石、粘土、硅藻土、硅灰石等硅酸鹽；氧化鐵、氧化鈦、氧化鉛、三氧化銻、氧化鋁等金屬的氧化物；碳酸鈣、碳酸鎂等金屬的碳酸鹽；硫酸鈣、硫酸鋇等金屬的硫酸鹽；其他的鐵氧體、碳化硅、氮化硅、氮化硼、各種金屬粉末等。另外，作為片狀填充材料，可列舉出云母、玻璃片(glass flake)、各種金屬箔等。在它們當(dāng)中，包含纖維狀填充材料的樹脂成型品由于填充材料的取向狀態(tài)而物性等的各向異性較大。其結(jié)果，如果不以更高的精度來解析填充材料的取向，就不能將解析結(jié)果用于物性評(píng)價(jià)。因此，在以往的方法中，將包含纖維狀填充材料的樹脂成型品作為解析對(duì)象時(shí)，為了提高解析精度需要花費(fèi)更多的時(shí)間和工夫。另一方面，本發(fā)明即使以包含纖維狀填充材料的樹脂成型品為對(duì)象，也可以恰當(dāng)?shù)亟馕鎏畛洳牧先∠驙顟B(tài)的傾向，而不需花費(fèi)用于提高精度的時(shí)間等，因此，即使以包含纖維狀填充材料的成型體為對(duì)象，也可以將該解析結(jié)果用于物性的預(yù)測(cè)。即，根據(jù)本發(fā)明，也可以容易地對(duì)包含纖維狀填充材料的樹脂成型品的物性進(jìn)行預(yù)測(cè)。在上述纖維狀填充材料中尤其是包含玻璃纖維的情況下，如果不以特別高的精度對(duì)填充材料的取向狀態(tài)進(jìn)行解析，則不能將解析結(jié)果用于物性的預(yù)測(cè)。本發(fā)明即使以包含玻璃纖維的樹脂成型品作為對(duì)象，也可以恰當(dāng)?shù)貙?duì)填充材料的取向狀態(tài)的傾向進(jìn)行解析， 而不需花費(fèi)用于提高解析精度的時(shí)間。即，根據(jù)本發(fā)明，還可以容易地對(duì)包含玻璃纖維的樹脂成型品的物性進(jìn)行預(yù)測(cè)。另外，在填充材料的含量較多的情況下，填充材料在樹脂產(chǎn)品內(nèi)復(fù)雜地相互重疊、 相互間互相干擾很大，結(jié)果導(dǎo)致在以往的對(duì)每一根填充材料的取向狀態(tài)進(jìn)行解析的方法中，解析精度大幅降低，不能將解析結(jié)果用于物性的預(yù)測(cè)。另一方面，在本發(fā)明中，即使填充材料的含量較多也可以容易且恰當(dāng)?shù)貙?duì)填充材料取向狀態(tài)的傾向進(jìn)行解析，因此即使將填充材料含量較多的樹脂成型品作為對(duì)象，也可以將解析結(jié)果用于物性的預(yù)測(cè)。其他成分上述樹脂組合物中還包括添加成核劑、著色劑、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、潤(rùn)滑
5劑、脫模劑和阻燃劑等添加劑而賦予了所期望特性的樹脂組合物。樹脂成型品的制造方法上述樹脂成型品可以通過現(xiàn)有公知的成型方法獲得。作為現(xiàn)有公知的成型方法， 例如可列舉出壓縮成形、傳遞成型、注射成型、擠出成形、吹塑成形等各種成型方法。取向狀杰的解析方法本發(fā)明的方法包括切片圖像取得工序、和圖像轉(zhuǎn)換工序、和功率譜圖像取得工序、 和取向狀態(tài)解析工序。以下，對(duì)本發(fā)明的取向狀態(tài)解析方法的各個(gè)工序進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。切片圖像取得工序本工序?yàn)閷?duì)由以規(guī)定比例包含填充材料的樹脂組合物成型而成的樹脂成型品的至少一部分，沿規(guī)定方向、以規(guī)定間隔取得一個(gè)以上切片圖像的工序。對(duì)樹脂成型品的至少一部分，沿規(guī)定方向、以規(guī)定間隔取得一個(gè)以上的切片圖像。 所述“至少一部分”指可以將所得樹脂成型品整體作為填充材料取向狀態(tài)的解析對(duì)象，也可以將樹脂成型品的一部分作為填充材料取向狀態(tài)的解析對(duì)象。例如，在樹脂成型品內(nèi)的取向狀態(tài)相同的情況下，只要僅對(duì)一部分的取向狀態(tài)進(jìn)行解析，就可以將其他部分看作與該解析部分具有同樣的取向狀態(tài)。另外，在預(yù)先已知熔接部等脆弱部位而想要僅對(duì)該部分的物性進(jìn)行評(píng)價(jià)的情況下，通過取得一個(gè)以上該部分的切片圖像，即使不取得整體的切片圖像也可以達(dá)成目的。根據(jù)本發(fā)明的取向狀態(tài)解析方法，可以容易地以高精度解析樹脂成型品內(nèi)填充材料的取向狀態(tài)的傾向，其結(jié)果，可以容易地預(yù)測(cè)樹脂成型品的物性。另外，根據(jù)本發(fā)明的方法，還可以高精度地解析以往使用CAE流動(dòng)分析所難以解析的樹脂成型品的非噴泉流動(dòng)區(qū)域的取向狀態(tài)的傾向。所述“噴泉流動(dòng)區(qū)域”指如圖1所示的在模具內(nèi)溶融樹脂不是通過與模具面的滑動(dòng)而流動(dòng)的、而是以從流體的中心向模具面噴出的形式流動(dòng)的部分。所述“非噴泉流動(dòng)區(qū)域”指在模具內(nèi)溶融樹脂未按上述那樣流動(dòng)的部分，例如可列舉出通過流動(dòng)的溶融樹脂合流而形成的熔接部。在以往的對(duì)每一根填充材料的取向狀態(tài)進(jìn)行解析的方法中，難以對(duì)熔接部分等的取向狀態(tài)進(jìn)行解析，但是，在本發(fā)明中，由于可以容易并恰當(dāng)?shù)亟馕鎏畛洳牧先∠驙顟B(tài)的傾向，因此即便是熔接部等的物性也可以容易地以實(shí)用的精度進(jìn)行解析。另外，在已判明期望測(cè)定的位置等有必要的情況下，從作為切片圖像取得對(duì)象的樹脂成型品上根據(jù)需要切割樹脂成型品，制作用于取得切片圖像的樹脂試驗(yàn)片。此外，如無必要，也可以不進(jìn)行從樹脂成型品上切割試驗(yàn)片的操作，而將樹脂成型品整體作為后述的樹脂試驗(yàn)片來使用。對(duì)于切片圖像的取得方法沒有特別的限定，可以使用圖2所示的X射線CT裝置1 來取得。X射線CT裝置1包括X射線照射部11，用于向樹脂試驗(yàn)片2照射X射線；和X射線檢測(cè)部12，以投影數(shù)據(jù)的形式檢測(cè)透射樹脂試驗(yàn)片2的X射線；和試樣臺(tái)13，保持樹脂試驗(yàn)片2 ；和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部14，用于使試樣臺(tái)13上下移動(dòng)(沿圖2中的箭頭方向移動(dòng))以及旋轉(zhuǎn)移動(dòng)(沿圖2中的空心箭頭方向移動(dòng))；和圖像處理部15，將多個(gè)角度方向的投影數(shù)據(jù)作為切片圖像進(jìn)行重建。X射線照射部11是用于使X射線照射樹脂試驗(yàn)片2的部位。只要是可以照射X射線的裝置就沒有特別的限制，可以使用現(xiàn)有公知的X射線照射裝置。例如可列舉出X射線管等。在X射線照射部11中，可以調(diào)整向樹脂試驗(yàn)片2照射的X射線的照射條件。作為X 射線的照射條件，例如有管電流、X射線照射時(shí)間等。在本發(fā)明的方法中，對(duì)X射線的照射條件沒有特別的限定，可以根據(jù)作為對(duì)象的樹脂試驗(yàn)片的形狀、所包含的樹脂種類等進(jìn)行適當(dāng)變更。X射線檢測(cè)部12是將透過樹脂試驗(yàn)片2的X射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后作為投影數(shù)據(jù)檢測(cè)的部位。X射線檢測(cè)部12以將樹脂試驗(yàn)片2夾在之間并與X射線照射部11相對(duì)的形式配置。試樣臺(tái)13是用于保持樹脂試驗(yàn)片2使樹脂試驗(yàn)片2被X射線照射的部位。試樣臺(tái)13被配置在X射線照射部11與X射線檢測(cè)部12之間。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部14是用于使試樣臺(tái)13進(jìn)行上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)、從而使得從多個(gè)角度方向?qū)渲囼?yàn)片2照射X射線的部位。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部14與試樣臺(tái)13連接。通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部14，可以從多個(gè)方向?qū)渲囼?yàn)片2內(nèi)的各種位置照射X射線。其結(jié)果，可以針對(duì)從各種角度透過樹脂試驗(yàn)片2后的X射線，獲得各自的投影數(shù)據(jù)。圖像處理部15是對(duì)多個(gè)角度方向的投影數(shù)據(jù)作為切片圖像進(jìn)行重建的部位。圖像處理部15與X射線檢測(cè)部12連接。在X射線檢測(cè)部12檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)被送至圖像處理部15，通過進(jìn)行現(xiàn)有公知的圖像處理來獲得切片圖像。作為所述現(xiàn)有公知的圖像處理方法，例如可列舉出將各方向的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行一維傅立葉變換、并將它們合成來制作二維傅立葉變換圖像并對(duì)其進(jìn)行逆傅立葉變換從而獲得重建圖像的方法。通過如上所述的方法獲得的切片圖像是在樹脂成型品內(nèi)的沿規(guī)定方向、以規(guī)定間隔的切片圖像。所述“規(guī)定間隔”指獲得切片圖像時(shí)將濃淡平均化的范圍。對(duì)切片圖像的間隔沒有特別的限定，可以根據(jù)測(cè)定對(duì)象進(jìn)行適當(dāng)變更來實(shí)施，但是為了恰當(dāng)?shù)亟馕霭w維系填充材料的樹脂成型品內(nèi)的填充材料的取向狀態(tài)，切片圖像的間隔優(yōu)選為填充材料的平均直徑以下、平均直徑不明的情況下優(yōu)選為20 μ m以下。另外，“規(guī)定的方向”是與切片圖像的圖像面垂直的方向，規(guī)定的方向可以設(shè)定為所期望的方向。將如上所述獲得的切片圖像的一例示于圖3的(a)。圖3的(a)中示出了單色調(diào)切片圖像。較黑的部分是在樹脂成型品內(nèi)容易透射X射線的部分、較白的部分是在樹脂成型品內(nèi)難以透射X射線的部分。切片圖像中包括樹脂部分和填充材料部分。通常，與填充材料部分相比樹脂部分容易透射X射線。因此，在圖3的(a)中，黑色部分傾向于表示樹脂、 白色部分傾向于表示填充材料。此外，如下所述，由于在切片圖像中還包含噪聲圖像，因此不能簡(jiǎn)單地說黑色所表示的部分是樹脂部分、白色所表示的部分是填充材料部分。樹脂部分與填充材料部分由于X射線吸收率不同，因此會(huì)獲得具有濃淡的圖像。 進(jìn)而，在獲得這種由X射線吸收率不同的多種材料所構(gòu)成的樹脂試驗(yàn)片2的切片圖像的情況下，X射線的吸收率夾著樹脂部分與填充材料部分的邊界而不連續(xù)地發(fā)生變化。因此，在 X射線檢測(cè)部12所獲得的投影數(shù)據(jù)也表現(xiàn)出不連續(xù)(急劇升降)的變化。其結(jié)果，會(huì)在該一維傅立葉變換圖像上顯現(xiàn)較多起因于不連續(xù)變化的高頻成分。由于起因于該高頻成分的數(shù)值計(jì)算誤差，在從圖像處理部15獲得的重建圖像上會(huì)出現(xiàn)被稱為偽像的虛像(噪音圖像)。 該噪音圖像也包含在切片圖像中。該噪音圖像會(huì)給使用切片圖像用以往的方法來對(duì)填充材料的取向狀態(tài)進(jìn)行解析的方面帶來巨大的障礙。這是因?yàn)?，以往的方法是?duì)每一根填充材料的取向狀態(tài)進(jìn)行解析的方法。與之相反，本發(fā)明的方法由于將切片圖像整體轉(zhuǎn)換為后述的功率譜圖像，因此對(duì)應(yīng)一個(gè)圖像而獲得一個(gè)解析結(jié)果。即，本發(fā)明不是對(duì)切片圖像內(nèi)的每一根纖維的取向狀態(tài)進(jìn)行解析，而是對(duì)每個(gè)切片圖像的取向狀態(tài)的傾向進(jìn)行解析。如上所述的噪音圖像幾乎不會(huì)影響由切片圖像整體獲得的上述解析結(jié)果，因此只要是本發(fā)明的方法，就可以正確地?fù)渥饺∠驙顟B(tài)的傾向，結(jié)果可以容易且準(zhǔn)確地對(duì)樹脂成型品的機(jī)械強(qiáng)度等物性進(jìn)行預(yù)測(cè)。圖像轉(zhuǎn)換工序在圖3的(a)中顯示了 256個(gè)階調(diào)的單色調(diào)切片圖像。切片圖像為如上所述的在圖3的(a)中示出的圖像，包括白色部分、黑色部分、灰色部分。將對(duì)于各自的像素，像素圖像濃度在適當(dāng)設(shè)定的圖像濃度閾值以上時(shí)表示為白色、 像素的圖像濃度低于圖像濃度閾值時(shí)表示為黑色的二值化圖像示于圖3的(b)。圖3的(b) 所示的二值化圖像中，樹脂部分用白色表示、填充材料部分用黑色表示。功率譜圖像取得工序所述功率譜圖像取得工序是指通過對(duì)上述二值化圖像進(jìn)行傅立葉變換來取得功率譜圖像的工序。功率譜的一例示于圖3的(c)。圖3的(c)示出的功率譜是對(duì)圖3的(b)示出的二值化圖像進(jìn)行傅立葉變換而獲得的功率譜。以下對(duì)功率譜的優(yōu)選的取得方法進(jìn)行說明， 但功率譜的取得方法并不受以下方法限定。為了將圖3的(C)示出的由灰度表示的功率譜重新描繪成圖3的(d)示出的這種功率譜，用點(diǎn)(dot)來表示某濃度的點(diǎn)。濃度通過算出所有方位的平均亮度的方法來確定。在制作圖3的(d)示出的功率譜之后，用通過最小二乘法計(jì)算的橢圓來對(duì)圖3的 (d)示出的以點(diǎn)(dot)表示的軌跡進(jìn)行近似。近似的橢圓在圖3的(e)中示出。通過近似為橢圓，可以恰當(dāng)?shù)貙?duì)填充材料(特別是玻璃纖維等纖維狀填充材料)取向狀態(tài)的傾向進(jìn)行解析。取向狀態(tài)解析工序所述取向狀態(tài)解析工序是指根據(jù)上述功率譜圖像對(duì)各功率譜圖像中的填充材料取向狀態(tài)進(jìn)行解析的工序。根據(jù)本發(fā)明，由于對(duì)每一個(gè)二值化圖像的取向狀態(tài)的傾向進(jìn)行解析，因此可以準(zhǔn)確捕捉每個(gè)圖像整體的取向狀態(tài)的傾向。在對(duì)取向狀態(tài)的傾向進(jìn)行解析時(shí)，優(yōu)選通過解析填充材料的取向度、取向角來進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過解析取向度、取向角來進(jìn)行預(yù)測(cè)，可以恰當(dāng)?shù)卦u(píng)價(jià)成型品的物性，另外，可以恰當(dāng)?shù)貙?duì)在CAE流動(dòng)分析中獲得的纖維取向解析結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證。以下，以取向角、取向度為例，對(duì)取向狀態(tài)的解析方法進(jìn)行說明。首先，對(duì)取向角導(dǎo)出方法的一例進(jìn)行說明。在如圖3的(e)所示的功率譜的情況下，填充材料的取向狀態(tài)的傾向出現(xiàn)在與表示功率譜的橢圓正交的方向上。具體而言，圖4的(a)示出的箭頭方向成為纖維取向的主軸方向。此外，圖4的(a)的虛線A為表示功率譜的橢圓(是與圖3的(e)相同的圖)、實(shí)線B所表示的橢圓是將虛線A表示的橢圓旋轉(zhuǎn)了 90°的橢圓。所述取向角指圖3的(d)、(e)示出的y軸與主軸方向的夾角，在纖維取向的主軸方向?yàn)閳D4的(a)示出的方向的情況下，取向角如圖4的(b)所示為α 10接著，對(duì)取向度導(dǎo)出方法的一例進(jìn)行說明。
取向度可以用橢圓的長(zhǎng)徑與短徑的比來表示。例如，在圖3的(e)示出的橢圓的長(zhǎng)徑為a、短徑為b的情況下，取向度為a/b。此外，取向度也可以用取向函數(shù)來表示。對(duì)取向函數(shù)的導(dǎo)出方法沒有特別的限定，可以使用現(xiàn)有公知的方法。實(shí)施例以下，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的說明，但本發(fā)明不受它們限定。切片圖像取得工序?qū)嵤├惺褂玫臉渲尚推罚湫螤顬閳D5的(a)所示的平板。該樹脂成型品通過注射成型制作。樹脂成型品的形狀以及注射成型時(shí)的成形條件如下所述。形狀長(zhǎng) 80mm、寬 80mm、厚度 2mmt樹脂含有30質(zhì)量％玻璃纖維的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹脂模具溫度60°C樹脂溫度260°C±真充率17. 3cm3/s保壓49MPa，5sec冷卻時(shí)間7sec接著，對(duì)上述樹脂成型品的一半(圖5的(a)虛線包圍的部分)、在圖5的(b)示出的位置A C處取得1. 5mmX 1. 5mm、厚度6 μ m部分的切片圖像。切片圖像的取得如下進(jìn)行制作切割為寬3mm長(zhǎng)IOmm的厚度2mm的樹脂試驗(yàn)片，通過X射線CT裝置進(jìn)行攝影，從而取得樹脂試驗(yàn)片的切片圖像。攝影裝置使用市售的X射線CT裝置(NS-ELEX Co.，Ltd. 制造的ELE SCANmini)。攝影條件如下所示。此外，獲得的切片圖像在圖3的(a)、圖6的 (al)、圖7的(bl)示出。圖3的(a)是位置A的切片圖像、圖6的(al)是位置C的切片圖像、圖7的(bl)是位置B的切片圖像。此外，位置A、位置B為距表層0.2mm、C為距表層 Imm的切片圖像。電壓:32kV管電流130mA圖像轉(zhuǎn)換工序?yàn)榱藢腦射線CT裝置獲得的圖像二值化，對(duì)構(gòu)成圖像的各像素，在具有所設(shè)定的圖像濃度閾值以上的亮度時(shí)設(shè)為1、低于該值時(shí)設(shè)為0。設(shè)圖像濃度閾值以上(“1”表示的部分)為白色、低于圖像濃度閾值(“0”表示的部分)為黑色來制作二值化圖像。所制作的二值化圖像示于圖3的(b)、圖6的(a2)、圖7的(b2)。圖3的(b)為位置A的二值化圖像、圖6的(a2)為位置C的二值化圖像、圖7的(b2)為位置B的二值化圖像。此外，圖像濃度閾值的判斷由目視決定。功率譜圖像取得工序功率譜圖像通過使用樹脂計(jì)算軟件(Image J)對(duì)二值化圖像進(jìn)行傅立葉變換來制作。制作的功率譜圖像示于圖3的(C)、圖6的(a3)、圖7的(b3)。圖3的(c)為位置A的功率譜圖像，圖6的(a3)為位置C的功率譜圖像，圖7的(a3)為位置B的功率譜圖像。由上述功率譜圖像的功率譜算出全方位的平均亮度并作圖，然后使用最小二乘法將點(diǎn)(dot)的軌跡近似為橢圓。以點(diǎn)表示的功率譜示于圖3的(d)、圖6的(a4)、圖7的 (b4)。圖3的(d)是位置A的用點(diǎn)表示的功率譜、圖6的(a4)是位置C的用點(diǎn)表示的功率譜、圖7的(b4)是位置B的用點(diǎn)表示的功率譜。橢圓表示的功率譜示于圖3的(e)、圖6的 (a5)、圖7的(b5)。圖3的(e)是表示位置A的功率譜的橢圓、圖6的(a5)是表示位置C 的功率譜的橢圓、圖7的(b5)是表示位置B的功率譜的橢圓。取向狀杰解析工序由橢圓求出取向角和取向度。位置A的取向角為40. 9°、取向度為2. 1，位置B的取向角為14. 5°、取向度為2. 5，位置C的取向角為-15. 5°、取向度為4. 1。通過以往的由圖像讀取玻璃纖維的取向的方法，對(duì)位置A、B、C的取向度和取向角進(jìn)行實(shí)測(cè)，則位置A的取向角為39°、取向度為1.9，位置B的取向角為15°、取向度為3.2，在位置C上取向角為-14°、取向度為4。由此確認(rèn)，根據(jù)本發(fā)明的方法可以對(duì)填充材料的取向狀態(tài)的傾向作出非常準(zhǔn)確的解析。
權(quán)利要求
1.一種填充材料取向狀態(tài)的解析方法，其包括切片圖像取得工序，對(duì)由以規(guī)定比例包含填充材料的樹脂組合物成型而成的樹脂成型品的至少一部分，沿規(guī)定方向、以規(guī)定間隔取得一個(gè)以上切片圖像；和圖像轉(zhuǎn)換工序，根據(jù)各像素的圖像濃度，將所述切片圖像轉(zhuǎn)換為二值化圖像；和功率譜圖像取得工序，通過對(duì)所述二值化圖像進(jìn)行傅立葉變換來取得功率譜圖像；和取向狀態(tài)解析工序，根據(jù)所述功率譜圖像，對(duì)各功率譜圖像中的填充材料取向狀態(tài)進(jìn)行解析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的填充材料取向狀態(tài)的解析方法，其中，所述取向狀態(tài)解析工序?qū)Ω鞴β首V圖像中的填充材料取向度和/或取向角進(jìn)行解析。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的填充材料取向狀態(tài)的解析方法，其中，所述取向度和所述取向角的解析包括對(duì)各功率譜圖像進(jìn)行橢圓近似的橢圓近似工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種填充材料的取向解析方法，其是可以簡(jiǎn)單地利用于機(jī)械強(qiáng)度等解析的、進(jìn)而即使在玻璃短纖維含量較多的情況下也可以適用的纖維取向解析方法，所述方法將樹脂成型品的切片圖像二值化，使用通過對(duì)該二值化圖像進(jìn)行傅立葉變換而獲得功率譜圖像，對(duì)樹脂成型品內(nèi)的一部分中的填充材料取向狀態(tài)的傾向進(jìn)行解析。本發(fā)明的解析方法所包含的取向狀態(tài)解析工序優(yōu)選為對(duì)各功率譜圖像中的填充材料取向度和/或取向角進(jìn)行解析的工序。
文檔編號(hào)G01B11/26GK102331243SQ201110156808
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者廣田晉一 申請(qǐng)人:寶理塑料株式會(huì)社