本發(fā)明專利技術(shù)提出的一種激光定位檢測復(fù)合材料自動鋪帶質(zhì)量的方法，旨在提供一種高效、快速，能夠精確檢查自動鋪帶角度、輪廓、邊界等自動鋪放質(zhì)量的方法。本發(fā)明專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：在隨同鋪帶頭一起運動的安裝架上，固聯(lián)一個與主控平臺計算機相連的激光投影機，激光投影機信號線纜集成在自動鋪帶機的伺服控制電路中；在鋪帶模具工裝外緣上安裝與鋪帶頭激光定位儀和激光投影機共用的反射頭；通過反射頭反射感應(yīng)建立激光定位儀與鋪帶模具工裝的參考坐標(biāo)系，通過計算機內(nèi)置TruLASER軟件程序建立層鋪帶輪廓的數(shù)字模型；激光投影機借助TruLASER采集反射頭的位置坐標(biāo)，生成每層帶料的投影輪廓，通過激光投影機投射到鋪帶模具工裝的工作表面上。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種復(fù)合材料自動鋪帶精確檢測方法。
技術(shù)介紹
自動鋪帶技術(shù)是歐美國家廣泛發(fā)展和應(yīng)用的自動化成型技術(shù)之一，集預(yù)浸料剪 裁、定位、鋪疊、壓實、加溫等功能于一體的集成化數(shù)控成型技術(shù)。它涉及自動鋪放裝備技 術(shù)、預(yù)浸料切割技術(shù)、鋪放CAD/CAM技術(shù)、自動鋪放工藝技術(shù)、鋪放質(zhì)量監(jiān)控、模具技術(shù)、成 本分析等多個研究方向。所謂自動鋪帶技術(shù)，就是采用數(shù)控鋪層設(shè)備，通過數(shù)字化、自動化 的手段實現(xiàn)復(fù)合材料預(yù)浸布帶的連續(xù)自動切割和自動鋪放。主要工作過程為將復(fù)合材料 預(yù)浸料卷安裝在鋪放頭中，預(yù)浸材料由一組滾輪導(dǎo)出，并由壓緊滾輪或可隨形機構(gòu)壓緊在 工裝或上一層已鋪好的材料上，切割刀將材料按設(shè)定好的方向切斷，能保證鋪放的材料與 工裝的外形相一致。鋪放的同時，回料滾輪將背襯材料回收。目前國內(nèi)多家航空制造企業(yè)已從國外引進自動鋪帶機，在鋪疊技術(shù)方面進行了相 關(guān)的試驗研究。自動鋪帶機分為平板式自動鋪帶機(FTLM)和曲面自動鋪帶機(CTLM)2種。 FTLM有4個聯(lián)動軸，主要適用于平板或小曲率機翼壁板的制造；CTLM有5個聯(lián)動軸，適用于 單曲面中等曲率壁板(如大尺寸機身)的制造。自動鋪帶機系統(tǒng)由臺架系統(tǒng)(平行軌道、橫梁 及立桿)和鋪帶頭組成，分為單架式和雙架式。其中雙臺架自動鋪帶機的特點是機器長度 可調(diào)，為長機翼蒙皮構(gòu)造，適合于連續(xù)操作。鋪帶頭是自動鋪帶設(shè)備的核心，目前除法國里 內(nèi)公司生產(chǎn)的雙工位鋪帶頭外，其余鋪帶機均為單工位鋪帶頭，單工位鋪帶頭一般至少由6 個軸(2套切割系統(tǒng)共4個軸，預(yù)浸帶送進系統(tǒng)I個軸、襯紙回收系統(tǒng)I個軸)。鋪帶頭的主要 構(gòu)成包括預(yù)浸帶裝夾和釋放系統(tǒng)、襯紙回收系統(tǒng)、缺陷檢測系統(tǒng)、預(yù)浸帶輸送導(dǎo)向系統(tǒng)、預(yù) 浸帶切割系統(tǒng)、預(yù)浸帶加熱系統(tǒng)、鋪帶和壓實系統(tǒng)、激光輔助定位找正系統(tǒng)。其中預(yù)浸帶通 過鋪帶頭的輸送軸和拉緊軸傳送。自動鋪帶機不僅要精確控制鋪帶頭運動軌跡，而且要實 現(xiàn)鋪帶頭內(nèi)部預(yù)浸帶輸送、鋪放和切割等運動，并可對預(yù)浸帶質(zhì)量(寬度、夾雜、缺紗等)、 預(yù)浸帶進給、切割質(zhì)量、成型溫度、成型壓力和鋪帶間隙等技術(shù)指標(biāo)進行精確控制。故自動 鋪帶機不但需要明顯高于其他復(fù)合材料自動化設(shè)備的加工精度和運行平穩(wěn)，而且需要更強 大的控制功能和靈活性(多軸插補、多I / O控制點、多模擬量控制)。自動鋪帶監(jiān)控參數(shù)通常包括，鋪放間隙測控，預(yù)侵帶、絲質(zhì)量控制，鋪放角度等，目 前的研究主要集中在鋪放間隙和鋪放表面缺陷的檢測，而對于鋪放角度的檢測較少。復(fù)合 材料構(gòu)件的表面復(fù)雜性給鋪放過程中工藝參數(shù)的實時監(jiān)控帶來了一定的難度，尤其是鋪 放頭的鋪放角度這一重要參數(shù)。目前檢測鋪帶機鋪出的每層帶料是否正確的方式采用傳統(tǒng) 的測量工具如直尺、游標(biāo)卡尺和角度尺。但這種測量方法測量精度低、對于大型的產(chǎn)品無法 進行準(zhǔn)確測量，且測量周期長。由于復(fù)合材料制件的特殊工藝性，手工鋪疊方式中采用樣板 定位方式鋪疊制件質(zhì)量很難保證，且隨著復(fù)合材料制件的尺寸越來越大，使用樣板定位的 方式正在逐步被淘汰。而目前采用激光定位儀的鋪疊定位方式，不僅能減少手工鋪疊時工 人的操作復(fù)雜度、增加定位精度，使得制件的質(zhì)量得到大大的提升，因而激光定位儀正被大3CN 102975375 A書明說2/4頁量的引入手工鋪疊，作為其輔助的工具使用。目前主要依靠控制鋪放頭運動過程和利用光電傳感器纖維帶在導(dǎo)向琨處是否跑 偏間隙檢測。目前為止還沒有一種能夠應(yīng)用于工程實際的高效、快速、精確地自動鋪放質(zhì)量 檢查方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的任務(wù)是利用激光定位技術(shù)，提供一種高效、快速，能夠精確檢查自動鋪帶 角度、輪廓、邊界等自動鋪放質(zhì)量的方法。本專利技術(shù)的上述目的可以通過以下措施來實現(xiàn)。一種激光定位檢測復(fù)合材料自動鋪 帶質(zhì)量的方法，其特征在于包括如下步驟在隨同鋪帶頭一起運動的安裝架上，固聯(lián)一個與主控平臺計算機相連的激光投影機， 并將激光投影機信號線纜集成到自動鋪帶機的伺服控制電路中；然后在鋪帶模具工裝外緣 上表面分布的至少四個對準(zhǔn)銷上安裝與鋪帶頭激光定位儀和上述激光投影機共用的反射 頭，激光定位儀和激光投影機通過反射頭反射感應(yīng)建立激光定位儀與鋪帶模具工裝兩者相 同的參考坐標(biāo)系，同時通過上述計算機內(nèi)置TruLASER軟件程序建立每一層鋪帶輪廓和每 條帶料的數(shù)字模型；激光投影機借助激光定位儀系統(tǒng)程序軟件TruLASER，自動采集反射頭 的位置坐標(biāo)，將激光定位儀校準(zhǔn)坐標(biāo)后的零件數(shù)據(jù)，通過TruLASER生成每層帶料的投影輪 廓，檢測時，通過操控主控平臺計算機，將系統(tǒng)文件CAD數(shù)據(jù)定義的外形，通過激光投影機， 把形成的鋪層輪廓圖像，精確地投射到鋪帶模具工裝的工作表面上，然后依據(jù)激光投影機 投射出的圖像邊界輪廓，辨別鋪帶機實際鋪疊出的圖形。本專利技術(shù)相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。激光定位儀精度投射出的鋪帶輪廓精度高，檢測速度快，鋪帶機自動鋪帶輪廓與 激光投影機投射到工裝表面的輪廓兩者是否相符，一目了然，無需輔助檢測工具，可以拋棄 傳統(tǒng)的測量工具，如直尺、游標(biāo)卡尺和角度尺等測量工具，實現(xiàn)自動鋪帶角度、輪廓、邊界是 否滿足要求的快速、準(zhǔn)確測量。檢測時，僅通過人工觀察即可確定復(fù)合材料裁片外形、纖維 方向、鋪放間隙等幾何參數(shù)的精確度和鋪疊位置、方向、角度的準(zhǔn)確性，從而減輕了檢驗員 的勞動強度。利用本專利技術(shù)可以有效地節(jié)省檢測時間，提高復(fù)材整體生產(chǎn)率。附圖說明為了進一步說明而不是限制本專利技術(shù)的上述實現(xiàn)方式，下面結(jié)合附圖和實施例對本 專利技術(shù)進一步說明，但并不因此將本專利技術(shù)限制在所述的實施范圍之中。所有這些構(gòu)思應(yīng)視為 本技術(shù)所公開的內(nèi)容和本專利技術(shù)的保護范圍。圖I復(fù)合材料自動鋪帶機系統(tǒng)工作原理示意圖。圖2是本專利技術(shù)自動鋪帶機激光定位檢測原理示意圖。圖中1鋪帶機，2鋪帶頭，3激光投影機，4橫梁及立桿，5平行軌道，6鋪帶模具工 裝，7反射頭，8激光定位儀，9激光束，10鋪帶片料，11激光投射的輪廓。具體實施方式參閱圖I。在由臺架系統(tǒng)和鋪帶頭組成的自動鋪帶機系統(tǒng)中，本實施例采用的現(xiàn)4CN 102975375 A書明說3/4頁有技術(shù)臺架系統(tǒng)包括平行軌道5、橫梁及立桿4。工裝設(shè)計時與復(fù)合材料手工鋪疊工裝類 似。為了實現(xiàn)激光定位檢測復(fù)合材料自動鋪帶質(zhì)量，在隨同鋪帶頭2 —起運動的安裝架上， 固聯(lián)了一個與主控平臺計算機相連的激光投影機3，該激光投影機3的實現(xiàn)電路融合在激 光定位儀系統(tǒng)中，可以通過支架與自動鋪帶機繞坐標(biāo)系統(tǒng)Z軸旋轉(zhuǎn)的C旋轉(zhuǎn)軸上固聯(lián)在一 起。在保證激光投影機與鋪帶模具工裝6有足夠的距離的同時，也可以將激光投影機3跟 隨自動鋪帶機進行平移、旋轉(zhuǎn)運動，其安裝位置也可以在鋪帶機的其它部件或機構(gòu)上，只是 損失了部分便利性而已。激光投影機3通過激光定位儀系統(tǒng)與自動鋪帶機集成在一起，控 制激光投影機的信號線纜集成在自動鋪帶機的伺服控制電路中，由自動鋪帶機主控計算機 控制激光投影機3的啟動、停止及工作。激光定位儀8與采用一個或多個安裝在鋪帶模具 工裝6上方空間的激光投影機3與本地主控平臺計算機相連，主控平臺計算機內(nèi)置有零件 數(shù)據(jù)、系統(tǒng)文件和TruLASER軟件程序。鋪帶模具工裝6外緣上表面四周分布至少四個或以 上，圍繞復(fù)合材料鋪疊材料工作面的對準(zhǔn)銷，對準(zhǔn)銷位于鋪帶模具工裝6的精確位置上。反 射頭7安裝在對準(zhǔn)銷上。反射頭工作面涂布有反光材料。鋪帶頭激光定位儀8本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種激光定位檢測復(fù)合材料自動鋪帶質(zhì)量的方法，其特征在于包括如下步驟：在隨同鋪帶頭一起運動的安裝架上，固聯(lián)一個與主控平臺計算機相連的激光投影機，并將激光投影機信號線纜集成到自動鋪帶機的伺服控制電路中；然后在鋪帶模具工裝外緣上表面分布至少四個對準(zhǔn)銷上安裝與鋪帶頭激光定位儀和上述激光投影機共用的反射頭；激光定位儀和激光投影機通過反射頭反射感應(yīng)建立激光定位儀與鋪帶模具工裝兩者相同的參考坐標(biāo)系，同時通過上述計算機內(nèi)置TruLASER軟件程序建立每一層鋪帶輪廓和每條帶料的數(shù)字模型；激光投影機借助激光定位儀系統(tǒng)程序軟件TruLASER，自動采集反射頭的位置坐標(biāo)，將激光定位儀校準(zhǔn)坐標(biāo)后的零件數(shù)據(jù)，通過TruLASER生成每層帶料的投影輪廓，檢測時，通過操控主控平臺計算機，將系統(tǒng)文件CAD數(shù)據(jù)定義的外形，通過激光投影機，把形成的鋪層輪廓圖像，精確地投射到鋪帶模具工裝的工作表面上，然后依據(jù)激光投影機投射出的圖像邊界輪廓，辨別鋪帶機實際鋪疊出的圖形。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光定位檢測復(fù)合材料自動鋪帶質(zhì)量的方法，其特征在于包括如下步驟在隨同鋪帶頭一起運動的安裝架上，固聯(lián)一個與主控平臺計算機相連的激光投影機，并將激光投影機信號線纜集成到自動鋪帶機的伺服控制電路中；然后在鋪帶模具工裝外緣上表面分布至少四個對準(zhǔn)銷上安裝與鋪帶頭激光定位儀和上述激光投影機共用的反射頭；激光定位儀和激光投影機通過反射頭反射感應(yīng)建立激光定位儀與鋪帶模具工裝兩者相同的參考坐標(biāo)系，同時通過上述計算機內(nèi)置TruLASER軟件程序建立每一層鋪帶輪廓和每條帶料的數(shù)字模型；激光投影機借助激光定位儀系統(tǒng)程序軟件TruLASER，自動采集反射頭的位置坐標(biāo)，將激光定位儀校準(zhǔn)坐標(biāo)后的零件數(shù)據(jù)，通過TruLASER生成每層帶料的投影輪廓，檢測時，通過操控主控平臺計算機，將系統(tǒng)文件CAD數(shù)據(jù)定義的外形，通過激光投影機，把形成的鋪層輪廓圖像，精確地投射到鋪帶模具工裝的工作表面上，然后依據(jù)激光投影機投射出的圖像邊界輪廓，辨別鋪帶機實際鋪疊出的圖形。2.如權(quán)利要求I所述的激光定位檢測復(fù)合材料自動鋪帶質(zhì)量的方法，其特征在于，激光投影機3的實現(xiàn)電路融合在激光定位儀系統(tǒng)中，通過支架與自動鋪帶機繞坐標(biāo)系統(tǒng)Z軸旋轉(zhuǎn)的C旋轉(zhuǎn)軸上固聯(lián)在一起。3.如權(quán)利要求I所述的激光定位檢測復(fù)合材料自動鋪帶質(zhì)量的方法，其特征在于，激光定位儀8與采用一個或多個安裝在鋪帶模具工裝6上方空間的激光投影機3與本地主控平臺計算機相連，主控平臺計算機內(nèi)置有零件數(shù)據(jù)、系統(tǒng)文件和TruLASER軟件程序。4.如權(quán)利要求I所述的激光定位檢測復(fù)合材料自動鋪帶質(zhì)量的方法，其特征在于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何凱，聶海平，
申請(專利權(quán))人：成都飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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