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JP7385201B2 - Interfiber void measuring device, interfiber void measuring method and program - Google Patents
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JP7385201B2 - Interfiber void measuring device, interfiber void measuring method and program - Google Patents

Interfiber void measuring device, interfiber void measuring method and program Download PDF

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JP7385201B2 JP2021048517A JP2021048517A JP7385201B2 JP 7385201 B2 JP7385201 B2 JP 7385201B2 JP 2021048517 A JP2021048517 A JP 2021048517A JP 2021048517 A JP2021048517 A JP 2021048517A JP 7385201 B2 JP7385201 B2 JP 7385201B2
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Description

本発明は、繊維材料又は繊維複合材料の繊維間空隙測定装置、繊維間空隙測定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring interfiber voids in a fiber material or a fiber composite material, a method for measuring interfiber voids, and a program.

従来、不織布等の繊維材料に関し、繊維材料を構成する繊維群の各繊維の平均繊維間距離を求める方法が知られている。 Conventionally, with respect to fibrous materials such as nonwoven fabrics, a method of determining the average inter-fiber distance of each fiber of a fiber group constituting the fibrous material is known.

例えば、特許文献1では、測定対象の不織布の厚みの測定値を用いて、Wrotnowskiの仮定に基づく式により、当該不織布の厚み平均繊維間距離を求める手法が開示されている。Wrotnowskiの仮定に基づく式によれば、繊維間距離A(μm)、不織布の厚みh(mm)、坪量e(g/m2)、不織布を構成する繊維の繊維径d(μm)、繊維密度ρ(g/cm3)に基づいて、不織布の厚み平均繊維間距離が求められる。 For example, Patent Document 1 discloses a method of determining the thickness average interfiber distance of a nonwoven fabric to be measured using a formula based on Wrotnowski's assumption using a measured value of the thickness of the nonwoven fabric. According to the formula based on Wrotnowski's assumption, the distance between fibers A (μm), the thickness h (mm) of the nonwoven fabric, the basis weight e (g/m2), the fiber diameter d (μm) of the fibers constituting the nonwoven fabric, and the fiber density Based on ρ (g/cm3), the thickness average interfiber distance of the nonwoven fabric is determined.

また、特許文献2では、3層構造からなるウエットシートの特定層の平均繊維間距離を算出する手法が開示されている。 Moreover, Patent Document 2 discloses a method of calculating the average inter-fiber distance of a specific layer of a wet sheet having a three-layer structure.

上述した特許文献1、2は、いずれも繊維材料を構成する繊維群の各繊維が等間隔に並んで配置されている理想状態にあることを前提に平均繊維間距離を求める手法である。 The above-mentioned Patent Documents 1 and 2 are both methods of determining the average inter-fiber distance on the premise that each fiber of a fiber group constituting a fiber material is in an ideal state in which they are arranged at equal intervals.

特開2020-048719号公報Japanese Patent Application Publication No. 2020-048719 特開2006-223454号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-223454

特許文献1、2では、繊維材料を構成する繊維群の各繊維が等間隔、すなわち、各繊維間距離がばらつきを有しない理想状態であることを前提として平均繊維間距離を算出している。したがって、繊維間距離にばらつきが大きい場合、特許文献1、2に記載の技術によって算出された平均繊維間距離は、現実の平均繊維間距離と大きく乖離する場合がある。 In Patent Documents 1 and 2, the average inter-fiber distance is calculated on the premise that the fibers of the fiber group constituting the fiber material are equally spaced, that is, the distance between each fiber is in an ideal state with no variation. Therefore, when there is a large variation in the inter-fiber distance, the average inter-fiber distance calculated by the techniques described in Patent Documents 1 and 2 may deviate greatly from the actual average inter-fiber distance.

また、特許文献1、2に記載の技術では、繊維間の空隙の経路(空隙パス)、特に繊維間距離にばらつきがある場合の空隙パスは考慮されていない。したがって、繊維材料を通過する音、空気の流れ、繊維複合材料において繊維間に浸透する樹脂の流れ等に係る特性を評価することは難しい。 Furthermore, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 do not take into account the paths of the gaps between fibers (gap paths), especially the gap paths when there are variations in the distance between fibers. Therefore, it is difficult to evaluate characteristics related to sound passing through fiber materials, air flow, resin flow penetrating between fibers in fiber composite materials, and the like.

本発明は、繊維材料及び繊維複合材料を構成する繊維群に関して繊維間空隙の特性をより正確に演算することができる繊維間空隙測定装置、繊維間空隙測定方法及びプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an interfiber void measuring device, an interfiber void measuring method, and a program that can more accurately calculate the characteristics of interfiber voids regarding fiber groups constituting fiber materials and fiber composite materials. do.

上記目的を達成するために、この発明の第1の観点に係る繊維間空隙測定装置は、
繊維基材の三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、
前記三次元画像に基づいて、前記繊維基材に含まれる繊維群の繊維間の空隙に関して前記空隙を構成する各点の座標情報及び各点の前記各繊維からの距離を取得する繊維情報取得手段と、
前記三次元画像の測定対象領域に関していずれかの領域端面を終了面とし、終了面と反対側の領域端面に接する測定対象領域外の面を開始面として設定し、前記開始面の各点を着目点として順次設定し、終了面側の層の前記着目点に隣接する点の近傍の探索領域から次層着目点を順次選択して空隙パスを生成するルーチンにおいて、前記次層着目点として前記各繊維からの距離が最も大きい点を選択する空隙パス生成手段と、
前記空隙パス生成手段で生成された空隙パスの各点の前記各繊維からの距離の極大値の2倍の値を空隙径として演算し、前記空隙パスごとの前記空隙径の平均値を平均空隙径として演算する空隙径演算手段と、を備える。
In order to achieve the above object, an interfiber void measuring device according to a first aspect of the present invention includes:
three-dimensional image generation means for generating a three-dimensional image of the fiber base material;
Fiber information acquisition means for acquiring coordinate information of each point constituting the void and the distance of each point from each fiber with respect to the void between the fibers of the fiber group included in the fiber base material, based on the three-dimensional image; and,
With respect to the measurement target area of the three-dimensional image, one of the area end faces is set as the end face, a face outside the measurement target area that is in contact with the area end face on the opposite side of the end face is set as the start face, and each point on the start face is set as the start face. In a routine that generates a gap path by sequentially selecting next layer points of interest from a search area in the vicinity of a point adjacent to the point of interest of the layer on the end surface side, each of the points of interest of the next layer is set as a point of interest of the next layer. a gap path generation means for selecting a point having the largest distance from the fiber;
A value twice the maximum value of the distance from each fiber to each point of the gap path generated by the gap path generation means is calculated as the gap diameter, and the average value of the gap diameter for each gap path is calculated as the average gap. A void diameter calculation means for calculating the diameter.

また、前記空隙パス生成手段は、
前記探索領域に、前記各繊維からの距離が最も大きい点が複数存在する場合、前記着目点を挟んで、前記着目点の直前の着目点である前層着目点に対向する対向点により近い点を、前記次層着目点として選択する、
こととしてもよい。
Further, the gap path generating means includes:
If there are multiple points in the search area that have the greatest distance from each fiber, a point that is closer to the opposite point that is opposite to the previous layer point of interest, which is the point of interest immediately before the point of interest, across the point of interest. is selected as the next layer focus point,
It may also be a thing.

また、繊維間空隙測定装置は、
前記繊維基材に含まれる前記繊維群の各繊維が等間隔に配置された理想状態の空隙径を演算する理想空隙径演算手段と、
前記理想空隙径に対する前記平均空隙径の乖離度を演算する乖離度演算手段と、を備える、
こととしてもよい。
In addition, the interfiber void measuring device is
ideal pore diameter calculation means for calculating the pore diameter in an ideal state in which each fiber of the fiber group included in the fiber base material is arranged at equal intervals;
a deviation calculation means for calculating the deviation of the average pore diameter from the ideal pore diameter;
It may also be a thing.

また、繊維間空隙測定装置は、
前記空隙パス生成手段で生成された空隙パスの各点の前記各繊維からの距離の極小値の2倍の値を繊維間距離として演算する繊維間距離演算手段を備える、
こととしてもよい。
In addition, the interfiber void measuring device is
comprising an inter-fiber distance calculation means for calculating, as an inter-fiber distance, a value twice the minimum value of the distance from each fiber to each point of the air-gap path generated by the air-gap path generation means;
It may also be a thing.

また、繊維間空隙測定装置は、
前記空隙パスの長さを、前記開始面と前記終了面との間の距離で除した値を迂回度として演算する迂回度演算手段を備える、
こととしてもよい。
In addition, the interfiber void measuring device is
comprising detour degree calculation means for calculating a value obtained by dividing the length of the gap path by the distance between the start surface and the end surface as the detour degree;
It may also be a thing.

また、本発明の第2の観点に係る繊維間空隙測定方法では、
繊維基材の三次元画像を生成し、
前記三次元画像に基づいて、前記繊維基材に含まれる繊維群の繊維外の空隙に関して前記空隙を構成する各点の座標情報及び各点の前記各繊維からの距離を取得し、
前記三次元画像の測定対象領域に関していずれかの領域端面を終了面とし、終了面と反対側の領域端面に接する測定対象領域外の面を開始面として設定し、前記開始面の各点を着目点として順次設定し、終了面側の層の前記着目点に隣接する点の近傍の探索領域から次層着目点を順次選択して空隙パスを生成するルーチンにおいて、前記次層着目点として前記各繊維からの距離が最も大きい点を選択し、
前記空隙パスの各点の前記各繊維からの距離の極大値の2倍の値を空隙径として演算し、前記空隙パスごとの前記空隙径の平均値を平均空隙径として演算する。
Furthermore, in the method for measuring interfiber voids according to the second aspect of the present invention,
Generates a three-dimensional image of the fiber base material,
Based on the three-dimensional image, obtain coordinate information of each point constituting the void with respect to the void outside the fibers of the fiber group included in the fiber base material and the distance of each point from the fiber,
With respect to the measurement target area of the three-dimensional image, one of the area end faces is set as the end face, a face outside the measurement target area that is in contact with the area end face on the opposite side of the end face is set as the start face, and each point on the start face is set as the start face. In a routine that generates a gap path by sequentially selecting next layer points of interest from a search area in the vicinity of a point adjacent to the point of interest of the layer on the end surface side, each of the points of interest of the next layer is set as a point of interest of the next layer. Select the point with the greatest distance from the fiber,
A value twice the maximum distance of each point of the gap path from each fiber is calculated as the gap diameter, and an average value of the gap diameters for each gap path is calculated as the average gap diameter.

また、本発明の第3の観点に係るプログラムは、
a)繊維基材の三次元画像を生成するステップと、
b)前記三次元画像に基づいて、前記繊維基材に含まれる繊維群の繊維外の空隙に関して前記空隙を構成する各点の座標情報及び各点の前記各繊維からの距離を取得するステップと、
c)前記三次元画像の測定対象領域に関していずれかの領域端面を終了面とし、終了面と反対側の領域端面に接する測定対象領域外の面を開始面として設定し、前記開始面の各点を着目点として順次設定し、終了面側の層の前記着目点に隣接する点の近傍の探索領域から次層着目点を順次選択して空隙パスを生成するルーチンにおいて、前記次層着目点として前記各繊維からの距離が最も大きい点を選択するステップと、
d)前記ステップc)で生成された空隙パスの各点の前記各繊維からの距離の極大値の2倍の値を空隙径として演算し、前記空隙パスごとの前記空隙径の平均値を平均空隙径として演算するステップと、
をコンピュータに実行させる。
Further, the program according to the third aspect of the present invention is
a) generating a three-dimensional image of the fiber substrate;
b) obtaining coordinate information of each point constituting the void and the distance of each point from each fiber with respect to voids outside the fibers of the fiber group included in the fiber base material, based on the three-dimensional image; ,
c) With respect to the measurement target area of the three-dimensional image, one of the end faces of the area is set as the end face, a face outside the measurement target area that is in contact with the end face of the area opposite to the end face is set as the start face, and each point on the start face is set as the end face. is sequentially set as a point of interest, and in a routine that generates a gap path by sequentially selecting the next layer point of interest from the search area near the point adjacent to the point of interest on the layer on the end surface side, as the next layer point of interest. selecting a point having the greatest distance from each fiber;
d) Calculate a value twice the maximum value of the distance from each fiber of each point of the void path generated in step c) as the void diameter, and average the average value of the void diameter for each void path. a step of calculating as a void diameter;
have the computer execute it.

本発明によれば、三次元画像の測定対象領域に関して開始面、終了面を設定し、前記開始面の各点を着目点として順次設定し、終了面側の層の前記着目点に隣接する点の近傍の探索領域から次層着目点を順次選択して空隙パスを生成するルーチンにおいて、前記各繊維からの距離が最も大きい点を次層着目点として選択する。また、生成された空隙パスの各点の各繊維からの距離の極大値の2倍の値を空隙径として演算し、空隙パスごとの空隙径の平均値を平均空隙径として演算する。したがって、繊維間の空隙パスを考慮した、より正確な繊維間空隙の特性を演算することが可能である。 According to the present invention, a start plane and an end plane are set with respect to a measurement target area of a three-dimensional image, each point of the start plane is sequentially set as a point of interest, and a point adjacent to the point of interest of a layer on the end plane side is set. In a routine that generates a gap path by sequentially selecting points of interest in the next layer from a search area in the vicinity of , the point having the largest distance from each fiber is selected as the point of interest in the next layer. Further, a value twice the maximum distance of each point of the generated gap path from each fiber is calculated as the gap diameter, and an average value of the gap diameters for each gap path is calculated as the average gap diameter. Therefore, it is possible to calculate more accurate characteristics of the inter-fiber voids by taking into consideration the inter-fiber void paths.

本発明の実施の形態に係る繊維間空隙測定装置を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing an interfiber gap measuring device according to an embodiment of the present invention. コンピュータプログラムによる繊維間空隙演算処理(メインルーチン)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows interfiber space|gap calculation processing (main routine) by a computer program. 図2のステップS4に対応する空隙パス生成処理(サブルーチン)を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a gap path generation process (subroutine) corresponding to step S4 in FIG. 2. FIG. 三次元画像に含まれる繊維群を二次元座標に模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing fiber groups included in a three-dimensional image on two-dimensional coordinates. 解析対象領域の繊維群及び空隙を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining fiber groups and voids in an analysis target area. 着目点、次層着目点及び探索領域を説明するための模式図であり、(A)は開始面及び終了面を含む図、(B)は対向点である次層着目点を含む図、(C)は複数の次層着目点を含む図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a point of interest, a next-layer point of interest, and a search area, in which (A) is a diagram including a starting surface and an end surface, (B) is a diagram including a next-layer focal point that is an opposing point; C) is a diagram including a plurality of next-layer points of interest. 実施の形態に係る空隙パスの例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a gap path according to an embodiment. 図7の空隙パスの各点と繊維との距離を示すグラフである。8 is a graph showing the distance between each point of the gap path in FIG. 7 and the fiber.

本発明の実施の形態に係る繊維間空隙測定装置について図を参照しながら説明する。以下では、本発明に係る繊維間空隙測定装置の一例として、図1に示す繊維間空隙測定装置1を例示する。 An interfiber void measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Below, as an example of the interfiber void measuring device according to the present invention, an interfiber void measuring device 1 shown in FIG. 1 will be illustrated.

繊維間空隙測定装置1は、CPU(Central Processing Unit)3、RAM(Random Access Memory)等で構成される揮発性記憶装置5と、ROM(Read Only Memory)、SSD(Solid State Drive)等で構成される不揮発性記憶装置7とを備える。 The interfiber void measuring device 1 is composed of a volatile storage device 5 consisting of a CPU (Central Processing Unit) 3, a RAM (Random Access Memory), etc., a ROM (Read Only Memory), an SSD (Solid State Drive), etc. A non-volatile storage device 7 is provided.

不揮発性記憶装置7には、後に詳述する繊維間空隙演算処理を実行するためのコンピュータプログラムPGがインストールされている。コンピュータプログラムPGには、三次元画像生成プログラムPG1、繊維情報取得プログラムPG2等のモジュールが含まれている。 The nonvolatile storage device 7 has installed therein a computer program PG for executing interfiber gap calculation processing, which will be described in detail later. The computer program PG includes modules such as a three-dimensional image generation program PG1 and a fiber information acquisition program PG2.

なお、三次元画像生成プログラムPG1、繊維情報取得プログラムPG2については後に詳述する。 Note that the three-dimensional image generation program PG1 and the fiber information acquisition program PG2 will be described in detail later.

また、不揮発性記憶装置7には、繊維基材をコンピュータ断層撮影(CT(Computed Tomography)撮影)した断層画像(CT画像)に関するCT画像データDTが記憶されている。 Furthermore, the nonvolatile storage device 7 stores CT image data DT regarding a tomographic image (CT image) obtained by performing computed tomography (CT) imaging of a fiber base material.

次に、図2及び図3のフローチャートを参照しつつ、コンピュータプログラムPGによる繊維間空隙演算処理について詳細に説明する。 Next, with reference to the flowcharts of FIGS. 2 and 3, the inter-fiber void calculation process performed by the computer program PG will be described in detail.

まず、ステップS1において、繊維間空隙測定装置1は、三次元画像生成プログラムPG1を実行し、CT画像データDTをボリュームレンダリングすることで三次元画像TDを生成する。 First, in step S1, the interfiber gap measuring device 1 executes the three-dimensional image generation program PG1 and generates a three-dimensional image TD by performing volume rendering on the CT image data DT.

なお、本実施の形態では、三次元画像生成プログラムPG1として、日本ビジュアルサイエンス株式会社によって提供されているExFact(登録商標)VRが用いられている。 Note that in this embodiment, ExFact (registered trademark) VR provided by Japan Visual Science Co., Ltd. is used as the three-dimensional image generation program PG1.

図4に示すように、繊維間空隙測定装置1は、三次元画像を二値化することによって繊維基材に含まれる繊維群FBと、繊維群FBの各繊維間に形成される空隙VDとを識別する。 As shown in FIG. 4, the interfiber void measuring device 1 measures the fiber group FB included in the fiber base material and the void VD formed between each fiber of the fiber group FB by binarizing a three-dimensional image. identify.

図5に示すように、任意の繊維FB(iは1~nの任意の整数)及び空隙VDは、ボクセル法を用いた複数のボクセル(voxel)の集合によって表現される。なお、説明簡略化のため、図5においては、繊維FB及び空隙VDが二次元座標で示されているが、実際にはボクセルの集合(三次元座標)である。 As shown in FIG. 5, an arbitrary fiber FB i (i is an arbitrary integer from 1 to n) and a void VD are expressed by a set of a plurality of voxels using the voxel method. Although the fibers FB i and the voids VD are shown in two-dimensional coordinates in FIG. 5 to simplify the explanation, they are actually a collection of voxels (three-dimensional coordinates).

任意の空隙VDを構成する各ボクセルに記載されている数値(1、2、3、4、5、6)は、繊維群FB(空隙VD以外の部分)から何ボクセルだけ離れているかを示すものである。繊維群FBの任意の繊維FBに接する空隙領域の最外のボクセルには「1」が記載され、最外のボクセルの1つ内側のボクセルには「2」が記載され、更にその内側のボクセルには「3」が記載されている。 The numerical values (1, 2, 3, 4, 5, 6) written in each voxel constituting any void VD indicate how many voxels are away from the fiber group FB (portion other than the void VD). It is. "1" is written in the outermost voxel of the void region that is in contact with any fiber FB i of the fiber group FB, "2" is written in the voxel one voxel inside the outermost voxel, and “3” is written in the voxel.

図2のステップS2において、繊維間空隙測定装置1は、繊維情報取得プログラムPG2を実行し、繊維間の空隙VDに関して、空隙VDを構成する各点の座標情報及び各点の各繊維からの距離を取得する。 In step S2 of FIG. 2, the interfiber gap measuring device 1 executes the fiber information acquisition program PG2, and, regarding the interfiber gap VD, coordinate information of each point constituting the gap VD and the distance of each point from each fiber. get.

上述したように、各ボクセルに記載された数値は、各繊維FBから何ボクセルだけ離れているかを示している。換言すれば、任意の空隙パスの空隙VDの各ボクセルに記載の数値の極大値は、当該空隙パスにおける繊維FB間の空隙のおよその半径を示していると言え、空隙パスを通る音、空気、樹脂等の流体の流れ(例えば、空気のミクロな対流のしやすさ)に影響を与える特性値である。 As described above, the numerical value written in each voxel indicates how many voxels are separated from each fiber FB i . In other words, it can be said that the maximum value of the numerical value described in each voxel of the air gap VD of any air gap path indicates the approximate radius of the air gap between the fibers FB i in the air gap path, and the sound passing through the air gap path, This is a characteristic value that affects the flow of fluids such as air and resin (for example, the ease of microscopic convection of air).

また、任意の空隙パスの空隙VDの各ボクセルに記載の数値の極小値の2倍の値は、当該空隙パスにおけるおよその繊維間距離を示していると言え、空隙パスを通る音、空気、樹脂等の流体の流れ(例えば、流れにくさ)に影響を与える特性値である。 In addition, the value twice the minimum value of the numerical value written in each voxel of the air gap VD of any air gap path can be said to indicate the approximate distance between fibers in the air gap path, and the sound, air, etc. passing through the air gap path, This is a characteristic value that affects the flow (for example, the difficulty of flowing) of a fluid such as resin.

図2のステップS3において、繊維間空隙測定装置1は、三次元画像TDから測定対象領域TAを設定する(図5)。測定対象領域TAは、任意のボクセル数の三次元空間モデルであり、繊維材料の厚み方向、幅方向等、各軸方向での特性評価を行い易いように立方体又は直方体の領域とすることが好ましい。 In step S3 of FIG. 2, the interfiber gap measuring device 1 sets a measurement target area TA from the three-dimensional image TD (FIG. 5). The measurement target area TA is a three-dimensional spatial model with an arbitrary number of voxels, and is preferably a cubic or rectangular parallelepiped area to facilitate characteristic evaluation in each axis direction such as the thickness direction and width direction of the fiber material. .

次に、図2のステップS4において、繊維間空隙測定装置1は、空隙パス生成処理(図3のフローチャート)を実行する。 Next, in step S4 in FIG. 2, the interfiber gap measuring device 1 executes a gap path generation process (flowchart in FIG. 3).

まず、図3のステップS41において、繊維間空隙測定装置1は、測定対象領域TAについて開始面SS、終了面FSを設定する。より具体的には、図6(A)に二次元で簡易的に示すように、繊維間空隙測定装置1は、立方体又は直方体状のボクセルの集合である三次元画像の測定対象領域TAに関していずれかの領域端面を終了面FSとし、終了面FSと反対側の領域端面に接する測定対象領域TA外の面を開始面SSとして設定する。 First, in step S41 in FIG. 3, the interfiber gap measuring device 1 sets a start surface SS and an end surface FS for the measurement target area TA. More specifically, as shown simply in two dimensions in FIG. This area end surface is set as the end surface FS, and a surface outside the measurement target area TA that is in contact with the area end surface on the opposite side to the end surface FS is set as the start surface SS.

ステップS42において、繊維間空隙測定装置1は、開始面SSの点(ボクセル)を空隙パスVP(j=1~k、kは開始面SSのボクセル数)の開始点SPとして順次設定する。ステップS42~S48の処理(ループ1)は、開始面SSの各点の全てが開始点SPに設定されるまで繰り返される。 In step S42, the interfiber void measuring device 1 sequentially sets points (voxels) on the starting surface SS as starting points SP j of the void path VP j (j=1 to k, k is the number of voxels on the starting surface SS). . The processing of steps S42 to S48 (loop 1) is repeated until all of the points on the starting surface SS are set to the starting point SP j .

ステップS43において、繊維間空隙測定装置1は、設定された開始点SPを着目点FP(n=1~m、mは開始面SSから終了面FSの1つ前の層までの層数)として、空隙パスVPの次の点となる次層着目点FPn+1を選択する。 In step S43, the interfiber gap measuring device 1 converts the set starting point SP j to a point of interest FP n (n=1 to m, where m is the number of layers from the starting surface SS to the layer immediately before the ending surface FS. ), the next layer point of interest FP n+1 , which is the next point of the gap path VP j , is selected.

繊維間空隙測定装置1は、開始面SSに接する終了面FS側の層(次層)において、着目点FPに隣接する点(ボクセル)の近傍の点を探索領域SAとして設定する(ステップS44)。本実施の形態では、着目点FPに隣接する次層の点(ボクセル)の周囲の3×3ボクセルの範囲を探索領域SAとして、次層着目点FPn+1を選択する。 The interfiber gap measuring device 1 sets a point near a point (voxel) adjacent to the point of interest FP n as a search area SA in the layer (next layer) on the end surface FS side that is in contact with the start surface SS (step S44 ). In this embodiment, the next layer point of interest FP n +1 is selected using the 3×3 voxel range around the next layer point (voxel) adjacent to the point of interest FP n as the search area SA.

繊維間空隙測定装置1は、探索領域SAのうち各繊維からの距離が最も大きい点を次層着目点FPn+1として選択する(ステップS45)。 The interfiber gap measuring device 1 selects the point having the largest distance from each fiber in the search area SA as the next layer point of interest FP n+1 (step S45).

図6(B)に示すように、探索領域SA内に繊維から最も離れた点(図中3と示されたボクセル)が複数ある場合、繊維間空隙測定装置1は、開始面SS側に接する層(前層)の着目点FPに隣接する点の近傍の探索領域SAに対応する対応領域CA(3×3ボクセル)に存在する直前の着目点(前層着目点FPn-1)に基づいて、次層着目点FPn+1を決定する。具体的には、繊維間空隙測定装置1は、着目点FPを挟んで、前層着目点FPn-1に対向する対向点OPにより近い点を次層着目点FPn+1として選択する。これにより、例えば、繊維材料を空気が通過する際の空気の流れを考慮した空隙パスVPを生成することができる。 As shown in FIG. 6(B), when there are multiple points in the search area SA that are farthest from the fibers (voxels marked 3 in the figure), the interfiber gap measuring device 1 detects the points that are in contact with the starting surface SS side. To the immediately previous point of interest (previous layer point of interest FP n- 1) existing in the corresponding area CA (3 x 3 voxels) corresponding to the search area SA in the vicinity of the point adjacent to the point of interest FP n of the layer (previous layer) Based on this, the next layer focus point FP n+1 is determined. Specifically, the interfiber gap measuring device 1 selects, as the next layer point of interest FP n +1, a point that is closer to the opposing point OP, which is opposite to the previous layer point of interest FP n−1 , across the point of interest FP n. Thereby, for example, it is possible to generate a void path VP j that takes into account the flow of air when air passes through the fiber material.

図6(C)に示すように、各繊維から最も離れており且つ対向点OPに最も近い点が、探索領域SAに複数存在する場合、当該点のいずれかを選択することとしてもよいし、空隙パスVPを分割して、空隙パスVP-1,VP-2等とすることとしてもよい。 As shown in FIG. 6(C), if there are multiple points in the search area SA that are farthest from each fiber and closest to the opposing point OP, one of the points may be selected; The gap path VP j may be divided into gap paths VP-1 j , VP-2 j , etc.

なお、着目点FPが開始面SSの点である場合、より開始面SS側の前層が存在しない。この場合で且つ探索領域SA内に繊維から最も離れた点が複数ある場合、着目点FPに接している点を次層着目点FPn+1として優先的に選択するなど、予め設定された所定の優先順位にしたがって次層着目点FPn+1を選択すればよい。 Note that when the point of interest FP n is a point on the starting surface SS, there is no previous layer closer to the starting surface SS. In this case, if there are multiple points farthest from the fiber within the search area SA, a predetermined point, such as preferentially selecting a point that is in contact with the point of interest FP n as the next layer point of interest FP n+1. The next layer focus point FP n+1 may be selected according to the priority order.

ステップS46では、繊維間空隙測定装置1は、選択された次層着目点FPn+1を、空隙パスVPを構成する点として追加し、不揮発性記憶手段に座標情報を記憶させる。また、繊維間空隙測定装置1は、空隙パスVPを構成する次層着目点FPn+1と最も近い繊維FBとの距離を記憶する。次層着目点FPn+1と繊維FBとの距離は、図2のステップS2で取得した空隙の情報を用いて演算される。 In step S46, the interfiber void measuring device 1 adds the selected next layer point of interest FP n+1 as a point constituting the void path VP j , and stores the coordinate information in the nonvolatile storage means. Furthermore, the interfiber gap measuring device 1 stores the distance between the next layer point of interest FP n+1 constituting the gap path VP j and the nearest fiber FB i . The distance between the next layer point of interest FP n+1 and the fiber FB i is calculated using the gap information acquired in step S2 of FIG.

ステップS43~S47(ループ2)の処理は、ステップS45で選択される次層着目点FPn+1が終了面FSの点となるまで、次層着目点FPn+1を新たな着目点FPとして更新(nをインクリメント)して、繰り返される。 The processing in steps S43 to S47 (loop 2) updates the next layer point of interest FP n+1 as a new point of interest FP n until the next layer point of interest FP n +1 selected in step S45 becomes a point on the end surface FS. increment n) and repeat.

繊維間空隙測定装置1は、上述した処理をループ1(ステップS42~S48)及びループ2(ステップS43~S47)の各終了条件が満たされるまで繰り返し実行する。 The interfiber void measuring device 1 repeatedly executes the above-described process until the end conditions of loop 1 (steps S42 to S48) and loop 2 (steps S43 to S47) are satisfied.

図2のステップS5において、繊維間空隙測定装置1は、上述した空隙パス生成処理(ステップS4、図3のフローチャート)で演算された各空隙パスVPについて、空隙パスVPを構成する各点と最近の繊維FBとの距離の極大値を空隙半径、空隙半径の2倍の値を空隙直径(空隙径)として演算する。また、繊維間空隙測定装置1は、演算された空隙パスVPごとの空隙径の平均値を現実の平均空隙径(A)として演算する。 In step S5 of FIG. 2, the interfiber void measuring device 1 calculates each point constituting the void path VP j for each void path VP j calculated in the above-described void path generation process (step S4, flowchart of FIG. 3). The maximum value of the distance between the fiber FB i and the latest fiber FB i is calculated as the void radius, and the value twice the void radius is calculated as the void diameter (void diameter). Furthermore, the interfiber void measuring device 1 calculates the average value of the void diameters for each computed void path VP j as the actual average void diameter (A).

図7は、上述した空隙パス生成処理によって生成された空隙パスVPの例を示す図である。本例では、隣り合うボクセル間の距離を1としている。図7に示すように、この空隙パスVPでは、途中で分岐した空隙パスVP-1~VP-4が生成される。また、図8は、空隙パスVP-1~VP-4の各点と繊維FBとの距離を示したグラフである。例えば空隙パスVP-1における極大値は、図8に示すように極大値1(=5)及び極大値2(=4)の2つである。したがって、空隙径は、極大値1(=5)の2倍の10(調整値の0.5を10から引いて9.5としてもよい。)及び極大値2(=4)の2倍の8(調整値の0.5を8から引いて7.5としてもよい。)となる。また、このようにして演算される各空隙パスVPの空隙径を平均したものが、平均空隙径となる。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the gap path VP j generated by the gap path generation process described above. In this example, the distance between adjacent voxels is set to 1. As shown in FIG. 7, in this gap path VP j , gap paths VP-1 j to VP-4 j that are branched in the middle are generated. Further, FIG. 8 is a graph showing the distance between each point of the void paths VP-1 j to VP-4 j and the fiber FB i . For example, the maximum values in the gap path VP-1 j are two maximum values, maximum value 1 (=5) and maximum value 2 (=4), as shown in FIG. Therefore, the pore diameter is 10, which is twice the maximum value 1 (=5) (it may be set to 9.5 by subtracting the adjustment value of 0.5 from 10), and twice the maximum value 2 (=4). 8 (or 7.5 by subtracting the adjustment value of 0.5 from 8). Further, the average void diameter of each void path VP j calculated in this manner is the average void diameter.

また、ステップS6において、繊維間空隙測定装置1は、理想状態の平均空隙径である理想空隙径(B)を演算する。理想状態は、三次元画像TDに含まれる繊維群が等間隔に配置されたと仮定した状態であり、理想空隙径は、空隙が球形状であることを前提とした場合の理想状態における最大空隙径である。 Further, in step S6, the interfiber void measuring device 1 calculates the ideal void diameter (B), which is the average void diameter in an ideal state. The ideal state is a state in which the fiber groups included in the three-dimensional image TD are assumed to be arranged at equal intervals, and the ideal void diameter is the maximum void diameter in the ideal state assuming that the voids are spherical. It is.

本実施の形態では、三次元画像TDに含まれる繊維群が同一繊維径であると仮定したとき、以下の式で演算される理想状態におけるdfを理想空隙径とする。例えば、繊維径d=2μm(マイクロメートル)、空隙率φ=0.92を下記の式に代入すると、理想空隙径df=6.862μmが得られる。
In this embodiment, when it is assumed that the fiber groups included in the three-dimensional image TD have the same fiber diameter, df in an ideal state calculated by the following formula is defined as the ideal void diameter. For example, by substituting the fiber diameter d=2 μm (micrometers) and the void ratio φ=0.92 into the following equation, the ideal void diameter df=6.862 μm is obtained.

そして、ステップS7において、繊維間空隙測定装置1は、ステップS6で演算した理想空隙径(B)で、ステップS5で演算した平均空隙径(A)を割って(A÷B)、理想空隙径(B)に対する現実の平均空隙径(A)の乖離度(空隙径乖離度)を演算する。 Then, in step S7, the interfiber void measuring device 1 divides the average void diameter (A) calculated in step S5 by the ideal void diameter (B) calculated in step S6, and calculates the ideal void diameter by dividing (A÷B). The degree of deviation of the actual average pore diameter (A) from (B) is calculated (the degree of pore diameter deviation).

ここで、三次元画像TDに含まれる繊維群が等間隔で配置されていたとすると、現実の平均空隙径(A)と理想空隙径(B)とが等しくなり(A=B)、乖離度は「1」(繊維の分布が最も良い状態)になる。 Here, if the fiber groups included in the three-dimensional image TD are arranged at equal intervals, the actual average pore diameter (A) and the ideal pore diameter (B) will be equal (A = B), and the degree of deviation will be It becomes "1" (the state with the best fiber distribution).

他方、三次元画像TDに含まれる繊維群の各繊維が全て接した状態であるとすると、現実の平均空隙径(A)を表す繊維以外の空隙部分の大きさが、理想状態の平均空隙径よりも大きくなるため、理想空隙径(B)に対する現実の平均空隙径(A)の乖離度(A÷B)は1よりも大きく(繊維の分布が悪い状態に)なる。 On the other hand, if all the fibers of the fiber group included in the three-dimensional image TD are in contact with each other, the size of the void portion other than the fibers representing the actual average void diameter (A) is the average void diameter in the ideal state. Therefore, the degree of deviation (A÷B) between the actual average pore diameter (A) and the ideal pore diameter (B) is greater than 1 (fiber distribution is poor).

すなわち、乖離度は、1以上の値で示され、1に近くづくほど繊維の分布が良くなる(理想状態に近くなる)一方、1から離れて大きくなるほど繊維の分布が悪くなる(理想状態から離れる)。 In other words, the degree of deviation is expressed as a value of 1 or more, and the closer it gets to 1, the better the fiber distribution becomes (closer to the ideal state), while the further away from 1, the worse the fiber distribution becomes (closer to the ideal state). Leave).

また、ステップS8において、繊維間空隙測定装置1は、各空隙パスVPについて、空隙パスVPを構成する各点と最近の繊維FBとの距離の極小値の2倍の値を繊維間距離として演算する。また、繊維間空隙測定装置1は、演算された空隙パスVPごとの繊維間距離の平均値を平均繊維間距離として演算する。 In addition, in step S8, the interfiber gap measuring device 1 calculates, for each gap path VP j , a value that is twice the minimum value of the distance between each point constituting the gap path VP j and the most recent fiber FB i . Calculate as distance. Furthermore, the interfiber gap measuring device 1 calculates the average value of the interfiber distances for each calculated gap path VP j as the average interfiber distance.

具体的には、図7及び図8に示す例の空隙パスVP-1の場合、空隙パスVP-1の各点と繊維FBとの距離の極小値は、極小値1(=2)、極小値2(=2)及び極小値3(=2)の3つである。したがって、算出される3つの繊維間距離は、それぞれ極小値1~3(=2)の2倍の4(調整値の0.5を4から引いて3.5としてもよい。)となる。また、このようにして演算される各空隙パスVPの繊維間距離を平均したものが、平均繊維間距離となる。 Specifically, in the case of the void path VP-1 j in the example shown in FIGS. 7 and 8, the minimum value of the distance between each point of the void path VP-1 j and the fiber FB i is the minimum value 1 (=2 ), minimum value 2 (=2), and minimum value 3 (=2). Therefore, the three calculated interfiber distances are 4, which is twice the minimum value 1 to 3 (=2) (or 3.5 by subtracting the adjustment value of 0.5 from 4). Further, the average inter-fiber distance of each void path VP j calculated in this manner becomes the average inter-fiber distance.

また、ステップS9において、繊維間空隙測定装置1は、各空隙パスVPの長さ、すなわち、空隙パスVPを構成する各点をつないだ距離を、開始面SSと終了面FSとの距離で除した値を迂回度として演算する。また、繊維間空隙測定装置1は、空隙パスVPごとの迂回度の平均値を平均迂回度として演算する。 In addition, in step S9, the interfiber void measuring device 1 calculates the length of each void path VP j , that is, the distance connecting each point constituting the void path VP j , by calculating the distance between the starting surface SS and the ending surface FS. The value divided by is calculated as the detour degree. Furthermore, the interfiber gap measuring device 1 calculates the average value of the degree of detour for each gap path VP j as the average degree of detour.

具体的には、図7に示す例の空隙パスVP-1の場合、空隙パスVP-1の長さは、22.9となる。また、開始面SSと終了面FSとの間の距離は20である。よって、この場合の迂回度は、1.145(22.9÷20)となる。また、このようにして演算される各空隙パスVPの迂回度を平均したものが、平均迂回度となる。 Specifically, in the case of the gap path VP-1 j in the example shown in FIG. 7, the length of the gap path VP-1 j is 22.9. Further, the distance between the start surface SS and the end surface FS is 20. Therefore, the degree of detour in this case is 1.145 (22.9÷20). Further, the average detour degree of each gap path VP j calculated in this manner is the average detour degree.

以上説明したように、本実施の形態によれば、図3のループ1(ステップS42~S48)において、開始面SSの各点が空隙パスVPの開始点である着目点FPとして順次設定される。また、図3のループ2(ステップS43~S47)において、終了面FS側の層の着目点FPに隣接する点の近傍の探索領域SAから次層着目点FPn+1が順次選択されて空隙パスVPを生成する。 As explained above, according to the present embodiment, in loop 1 (steps S42 to S48 ) in FIG . be done. In addition, in loop 2 (steps S43 to S47) in FIG. 3, the next layer point of interest FP n+1 is sequentially selected from the search area SA near the point adjacent to the point of interest FP n of the layer on the end surface FS side, and the gap path is Generate VP j .

上述したループ1、2において、探索領域SAの各点のうち、各繊維から最も離れた点を次層着目点FPn+1として選択する。そして、次層着目点FPn+1が終了面FSに達するまで順次次層着目点FPn+1を演算し、空隙パスVPを構成する点として記憶される。 In loops 1 and 2 described above, among the points in the search area SA, the point farthest from each fiber is selected as the next layer point of interest FP n+1 . Then, the next layer points of interest FP n+1 are sequentially calculated until the next layer points of interest FP n+1 reach the end surface FS, and are stored as points constituting the gap path VP j .

さらに、繊維間空隙測定装置1は、上述した空隙パス生成処理(ステップS4、図3のフローチャート)で生成された各空隙パスVPについて、空隙パスVPを構成する各点と最近の繊維FBとの距離の極大値の2倍の値を空隙径として演算する。また、繊維間空隙測定装置1は、演算された空隙パスVPごとの空隙径の平均値を現実の平均空隙径(A)として演算する。また、繊維間空隙測定装置1は、理想状態の平均空隙径である理想空隙径(B)と現実の平均空隙径(A)との乖離度を演算する。 Furthermore, the inter-fiber void measuring device 1 calculates each point constituting the void path VP j and the latest fiber FB for each void path VP j generated in the above-described void path generation process (step S4, flowchart of FIG. 3). A value twice the maximum value of the distance to i is calculated as the void diameter. Furthermore, the interfiber void measuring device 1 calculates the average value of the void diameters for each computed void path VP j as the actual average void diameter (A). Furthermore, the interfiber void measuring device 1 calculates the degree of deviation between the ideal void diameter (B), which is the average void diameter in an ideal state, and the actual average void diameter (A).

また、ステップS8において、繊維間空隙測定装置1は、各空隙パスVPについて、空隙パスVPを構成する各点と最近の繊維FBとの距離の極小値の2倍の値を繊維間距離として演算する。また、繊維間空隙測定装置1は、演算された空隙パスVPごとの繊維間距離の平均値を平均繊維間距離として演算する。 In addition, in step S8, the interfiber gap measuring device 1 calculates, for each gap path VP j , a value that is twice the minimum value of the distance between each point constituting the gap path VP j and the most recent fiber FB i . Calculate as distance. Furthermore, the interfiber gap measuring device 1 calculates the average value of the interfiber distances for each calculated gap path VP j as the average interfiber distance.

また、ステップS9において、繊維間空隙測定装置1は、各空隙パスVPの長さ、すなわち、空隙パスVPを構成する各点をつないだ距離を、開始面SSと終了面FSとの距離で除した値を迂回度として演算する。また、繊維間空隙測定装置1は、空隙パスVPごとの迂回度の平均値を平均迂回度として演算する。 In addition, in step S9, the interfiber void measuring device 1 calculates the length of each void path VP j , that is, the distance connecting each point constituting the void path VP j , by calculating the distance between the starting surface SS and the ending surface FS. The value divided by is calculated as the detour degree. Furthermore, the interfiber gap measuring device 1 calculates the average value of the degree of detour for each gap path VP j as the average degree of detour.

そのため、繊維材料及び繊維複合材料を構成する繊維群に関して繊維間空隙の特性をより正確に演算することが可能である。特に、繊維群の各繊維が密着している場合、理想状態を前提として演算した繊維間空隙の特性を表す繊維間距離は、現実の平均繊維間距離に対して大きく乖離する。このような場合も、上述した手法を用いることで平均空隙径、平均繊維間距離、平均迂回度等の繊維間空隙の特性を正確に演算することができるので、繊維材料、繊維複合材料等の性能評価を精度よく行うことが可能である。 Therefore, it is possible to more accurately calculate the characteristics of the interfiber voids regarding the fiber groups constituting the fiber material and the fiber composite material. In particular, when the fibers of the fiber group are in close contact with each other, the inter-fiber distance, which represents the characteristics of the inter-fiber voids and is calculated on the premise of an ideal state, deviates greatly from the actual average inter-fiber distance. Even in such cases, the characteristics of the interfiber voids such as the average void diameter, average interfiber distance, and average detour degree can be calculated accurately by using the method described above. It is possible to perform performance evaluation with high accuracy.

さらに、理想状態の繊維配置では演算できない、空隙パスVPの迂回度を演算することができるので、繊維間の流体の流れを考慮した性能評価を行うことが可能である。特に、測定対象領域TAの各軸方向の評価をすることができるので、繊維の配置方向に偏りがある場合、例えば厚み方向に配置される繊維が少ない平板状の繊維材料等の場合においても、各軸方向で精度よく空隙測定を行うことができる。 Furthermore, since it is possible to calculate the degree of detour of the gap path VP j , which cannot be calculated with fiber arrangement in an ideal state, it is possible to perform performance evaluation taking into account the fluid flow between the fibers. In particular, since it is possible to evaluate each axial direction of the measurement target area TA, even if there is a bias in the fiber arrangement direction, for example, in the case of a flat fiber material with few fibers arranged in the thickness direction, etc. Gap measurement can be performed with high accuracy in each axial direction.

本発明による繊維間空隙測定装置、繊維間空隙測方法及びプログラムは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。 The interfiber void measuring device, interfiber void measuring method, and program according to the present invention are not limited to the embodiments described above, and various modifications and improvements can be made within the scope of the claims.

上述した実施の形態では、1つの開始面SSから終了面FSに向けて生成された空隙パスVPのみに基づいて繊維間空隙の特性値を演算することとしたが、これに限られない。例えば、いずれかの開始面SSから終了面FSへの空隙パスVPを生成した後、開始面SS側と終了面FS側とを入れ替えて、逆方向の空隙パスVPrを生成する。そして、空隙パスVPと逆方向の空隙パスVPrとの空隙径、繊維間距離、迂回度等を平均して、繊維間空隙の特性値として演算することとしてもよい。また、測定対象領域TAの各軸方向(X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向)の特性値を平均化するなどにより、解析対象の繊維材料の特性値を総合的に評価することとしてもよい。この場合、各軸方向での特性値の偏りを評価して、繊維系材料の異方性を評価することとしてもよい。 In the embodiment described above, the characteristic value of the interfiber voids is calculated based only on the void path VP j generated from one starting surface SS to the ending surface FS, but the present invention is not limited to this. For example, after generating a gap path VP j from one of the start surfaces SS to the end surface FS, the start surface SS side and the end surface FS side are swapped to generate a gap path VPr j in the opposite direction. Then, the void diameter, interfiber distance, detour degree, etc. of the void path VP j and the void path VPr j in the opposite direction may be averaged to calculate the characteristic value of the interfiber void. It can also be used to comprehensively evaluate the characteristic values of the fiber material to be analyzed by averaging the characteristic values in each axis direction (X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction) of the measurement target area TA. good. In this case, the anisotropy of the fibrous material may be evaluated by evaluating the deviation of the characteristic values in each axial direction.

本発明は、不織布などの繊維基材に含まれる繊維群の繊維間空隙の特性評価に好適である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is suitable for the characteristic evaluation of the interfiber void of the fiber group contained in fiber base materials, such as a nonwoven fabric.

1 繊維間空隙測定装置、3 CPU、5 揮発性記憶装置、7 不揮発性記憶装置、CA 対応領域、DT CT画像データ、FB 繊維群、FP 着目点、FPn+1 次層着目点、FPn-1 前層着目点、OP 対向点、PG コンピュータプログラム、PG1 三次元画像生成プログラム、PG2 繊維情報取得プログラム、SA 探索領域、TA 測定対象領域、TD 三次元画像、VD 空隙 1 Interfiber void measuring device, 3 CPU, 5 Volatile storage device, 7 Non-volatile storage device, CA Corresponding area, DT CT image data, FB Fiber group, FP n point of interest, FP n+1st layer point of interest, FP n- 1 front layer focus point, OP opposing point, PG computer program, PG1 3D image generation program, PG2 fiber information acquisition program, SA search area, TA measurement target area, TD 3D image, VD void

Claims (7)

繊維基材の三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、
前記三次元画像に基づいて、前記繊維基材に含まれる繊維群の繊維間の空隙に関して前記空隙を構成する各点の座標情報及び各点の前記各繊維からの距離を取得する繊維情報取得手段と、
前記三次元画像の測定対象領域に関していずれかの領域端面を終了面とし、終了面と反対側の領域端面に接する測定対象領域外の面を開始面として設定し、前記開始面の各点を着目点として順次設定し、終了面側の層の前記着目点に隣接する点の近傍の探索領域から次層着目点を順次選択して空隙パスを生成するルーチンにおいて、前記次層着目点として前記各繊維からの距離が最も大きい点を選択する空隙パス生成手段と、
前記空隙パス生成手段で生成された空隙パスの各点の前記各繊維からの距離の極大値の2倍の値を空隙径として演算し、前記空隙パスごとの前記空隙径の平均値を平均空隙径として演算する空隙径演算手段と、を備える、
ことを特徴とする繊維間空隙測定装置。
three-dimensional image generation means for generating a three-dimensional image of the fiber base material;
Fiber information acquisition means for acquiring coordinate information of each point constituting the void and the distance of each point from each fiber with respect to the void between the fibers of the fiber group included in the fiber base material, based on the three-dimensional image; and,
With respect to the measurement target area of the three-dimensional image, one of the area end faces is set as the end face, a face outside the measurement target area that is in contact with the area end face on the opposite side of the end face is set as the start face, and each point on the start face is set as the start face. In a routine that generates a gap path by sequentially selecting next layer points of interest from a search area in the vicinity of a point adjacent to the point of interest of the layer on the end surface side, each of the points of interest of the next layer is set as a point of interest of the next layer. a gap path generation means for selecting a point having the largest distance from the fiber;
A value twice the maximum value of the distance from each fiber to each point of the gap path generated by the gap path generation means is calculated as the gap diameter, and the average value of the gap diameter for each gap path is calculated as the average gap. A void diameter calculating means for calculating the diameter.
An interfiber void measuring device characterized by:
前記空隙パス生成手段は、
前記探索領域に、前記各繊維からの距離が最も大きい点が複数存在する場合、前記着目点を挟んで、前記着目点の直前の着目点である前層着目点に対向する対向点により近い点を、前記次層着目点として選択する、
ことを特徴とする請求項1に記載の繊維間空隙測定装置。
The gap path generating means includes:
If there are multiple points in the search area that have the greatest distance from each fiber, a point that is closer to the opposite point that is opposite to the previous layer point of interest, which is the point of interest immediately before the point of interest, across the point of interest. is selected as the next layer focus point,
The interfiber void measuring device according to claim 1.
前記繊維基材に含まれる前記繊維群の各繊維が等間隔に配置された理想状態の空隙径を演算する理想空隙径演算手段と、
前記理想空隙径に対する前記平均空隙径の乖離度を演算する乖離度演算手段と、を備える、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の繊維間空隙測定装置。
ideal pore diameter calculation means for calculating the pore diameter in an ideal state in which each fiber of the fiber group included in the fiber base material is arranged at equal intervals;
a deviation calculation means for calculating the deviation of the average pore diameter from the ideal pore diameter;
The interfiber void measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記空隙パス生成手段で生成された空隙パスの各点の前記各繊維からの距離の極小値の2倍の値を繊維間距離として演算する繊維間距離演算手段を備える、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の繊維間空隙測定装置。
comprising an inter-fiber distance calculation means for calculating, as an inter-fiber distance, a value twice the minimum value of the distance from each fiber to each point of the air-gap path generated by the air-gap path generation means;
The interfiber void measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記空隙パスの長さを、前記開始面と前記終了面との間の距離で除した値を迂回度として演算する迂回度演算手段を備える、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の繊維間空隙測定装置。
comprising detour degree calculation means for calculating a value obtained by dividing the length of the gap path by the distance between the start surface and the end surface as the detour degree;
The interfiber void measuring device according to any one of claims 1 to 4.
繊維基材の三次元画像を生成し、
前記三次元画像に基づいて、前記繊維基材に含まれる繊維群の繊維外の空隙に関して前記空隙を構成する各点の座標情報及び各点の前記各繊維からの距離を取得し、
前記三次元画像の測定対象領域に関していずれかの領域端面を終了面とし、終了面と反対側の領域端面に接する測定対象領域外の面を開始面として設定し、前記開始面の各点を着目点として順次設定し、終了面側の層の前記着目点に隣接する点の近傍の探索領域から次層着目点を順次選択して空隙パスを生成するルーチンにおいて、前記次層着目点として前記各繊維からの距離が最も大きい点を選択し、
前記空隙パスの各点の前記各繊維からの距離の極大値の2倍の値を空隙径として演算し、前記空隙パスごとの前記空隙径の平均値を平均空隙径として演算する、
ことを特徴とする繊維間空隙測定方法。
Generates a three-dimensional image of the fiber base material,
Based on the three-dimensional image, obtain coordinate information of each point constituting the void with respect to the void outside the fibers of the fiber group included in the fiber base material and the distance of each point from the fiber,
With respect to the measurement target area of the three-dimensional image, one of the area end faces is set as the end face, a face outside the measurement target area that is in contact with the area end face on the opposite side of the end face is set as the start face, and each point on the start face is set as the start face. In a routine that generates a gap path by sequentially selecting next layer points of interest from a search area in the vicinity of a point adjacent to the point of interest of the layer on the end surface side, each of the points of interest of the next layer is set as a point of interest of the next layer. Select the point with the greatest distance from the fiber,
Calculating a value twice the maximum distance of each point of the void path from each fiber as the void diameter, and calculating the average value of the void diameters for each void path as the average void diameter.
A method for measuring interfiber voids characterized by the following.
a)繊維基材の三次元画像を生成するステップと、
b)前記三次元画像に基づいて、前記繊維基材に含まれる繊維群の繊維外の空隙に関して前記空隙を構成する各点の座標情報及び各点の前記各繊維からの距離を取得するステップと、
c)前記三次元画像の測定対象領域に関していずれかの領域端面を終了面とし、終了面と反対側の領域端面に接する測定対象領域外の面を開始面として設定し、前記開始面の各点を着目点として順次設定し、終了面側の層の前記着目点に隣接する点の近傍の探索領域から次層着目点を順次選択して空隙パスを生成するルーチンにおいて、前記次層着目点として前記各繊維からの距離が最も大きい点を選択するステップと、
d)前記ステップc)で生成された空隙パスの各点の前記各繊維からの距離の極大値の2倍の値を空隙径として演算し、前記空隙パスごとの前記空隙径の平均値を平均空隙径として演算するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
a) generating a three-dimensional image of the fiber substrate;
b) obtaining coordinate information of each point constituting the void and the distance of each point from each fiber with respect to voids outside the fibers of the fiber group included in the fiber base material, based on the three-dimensional image; ,
c) With respect to the measurement target area of the three-dimensional image, one of the end faces of the area is set as the end face, a face outside the measurement target area that is in contact with the end face of the area opposite to the end face is set as the start face, and each point on the start face is set as the end face. is sequentially set as a point of interest, and in a routine that generates a gap path by sequentially selecting the next layer point of interest from the search area near the point adjacent to the point of interest on the layer on the end surface side, as the next layer point of interest. selecting a point having the greatest distance from each fiber;
d) Calculate a value twice the maximum value of the distance from each fiber of each point of the void path generated in step c) as the void diameter, and average the average value of the void diameter for each void path. a step of calculating as a void diameter;
A program that causes a computer to execute
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