CN102866168B - 在预浸渍材料中标记和识别缺陷 - Google Patents

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Abstract

公开了在预浸渍材料中标记和识别缺陷。在预浸渍材料(1)中的缺陷识别方法，在预浸渍材料(1)中的缺陷区域(2)的起始边界线(3b)处画出第一横向横跨线(4b)。以及在缺陷区域(2)的末端边界线(3e)处画出第二横向横跨线(4e)。横跨线(4b，4e)相对于预浸渍材料(1)的运动方向(5)形成一定角度(α)。界定缺陷区域(2)的起始和末端的每个横向横跨线(4b，4e)都具有标识码(Bi，Ei)。

Description

在预浸渍材料中标记和识别缺陷
技术领域
本发明公开了一种用于在预浸渍材料(也称“预浸料坯”)中标记和检测缺陷区域的方法。本发明包含在尤其用于航空航天工业的复合材料制造技术领域中。
背景技术
大部分现代飞行器和航天器是使用碳纤维复合材料制造的。存在几种制造复合材料的技术，如树脂转移模塑法(RTM)，真空辅助树脂转移模塑法(VARTM)，树脂灌注模塑法(RIM)，纤维铺放法(FP)，自动纤维铺放法(AFP)或自动铺带法(ATL)。这些方法在现有技术中为人熟知。
在一部分这些技术中使用预浸渍材料(“预浸料坯”)。当制造预浸渍材料时，有时也会形成缺陷，因此缺陷区域必须被检测和记录。预浸料坯的制造包括与每个预浸料坯卷相关的缺陷区域的参考。在使用编码器贮存时，可以控制和扔弃这些缺陷区域；编码器是一种在每一个预浸渍材料被贮存时测量其长度的装置。预浸料坯的制造包括关于每个卷的缺陷区域列表，因此通过编码器的使用有可能检测到缺陷区域的接近度。然而，由于预浸料坯卷可能滑动或者编码器可能被重置，所以有时编码器是不准确的；由此编码器的信息可能是错误的，并且某些潜在的缺陷区域可能被贮存在部件上。
现在的自动铺带机包括基于阴影对比的激光缺陷检测系统。然而，因为由入射光在预浸渍材料的树脂上产生的反射，所以很难实现这些缺陷检测系统的精确校准。由于这些反射，所以该系统会连续地生成假警报状态。这就是为什么它们不够精确和经常被关掉的原因。
本发明提供了一种系统以克服所提到的缺点，在预浸料坯卷中标记缺陷。本发明的目的是包括在预浸渍材料中缺陷区域边界线处的横向横跨线。这些横向线用具有不会污染预浸渍材料的化学成分的非污染物质材料标记；因此标记线意味着不会改变最终产品的技术性能。
这些标记线允许在预浸料坯材料中检测缺陷区域，从而避免其在将被制造的部件中被使用。在利用ATL机(或在制造过程中使用的任何其它的机器)贮存预浸渍材料前，具有缺陷区域的预浸料坯卷就被切断和扔弃了。因此，由于所制造的部件不包括那些缺陷区域，从而该部件在通过质量控制检查时不会被拒收，因此实现了成本的降低。
现有技术中示出了不同的用于制造和供给预浸渍材料的设备和方法。文献WO2008/120023A1公开了一种用于制造具有特定纤维取向的热塑性预浸料坯的方法和装置。文献JP2005246631A揭示了一种用于检测各种预浸渍材料的方法和其装置。然而，还没有发现关于根据本发明的在预浸渍材料中识别缺陷区域的方法的任何证据。
发明内容
为了达到本发明的目标和解决上述缺点，本发明已开发了一种在预浸渍材料中识别缺陷方法。方法的特征为：在预浸渍材料内的缺陷区域的起始边界线处画第一横向横跨线，以及在预浸渍材料内的缺陷区域的末端边界线处画出第二横向横跨线。
横跨线相对于预浸渍材料的运动方向形成一定角度；该角度从45°变化至90°。
界定缺陷区域起始的每个第一横向横跨线具有第一标识码。类似地，并且界定缺陷区域末端的每个第二横向横跨线具有第二标识码。
根据第一实施例，第一标识码和第二标识码使用字母数字字符相关联。在第二实施方案中，第一标识码和第二标识码使用图形字符相关联。
使用不包含氟，也不包含聚四氟乙烯或未硫化硅氧烷的非污染物质材料画这些线。通过集成到生产机器中的激光缺陷检测传感器检测这些线。
当该第一信号在复合材料上弹回时激光缺陷检测器测量由激光器发送的第一信号(预置值)和激光器接收到的信号(当前值)之间的增益损失。
在该程序期间，信号预置值和信号当前值之间的比较结果决定是否存在缺陷区域，因此：a)如果当前值被设定低于某一参考值(例如30)，那么不认为存在缺陷区域2；或b)如果当前值超过某一参考值(例如100)，那么认为存在缺陷区域并且激光控制器产生误差信号，以停止机器。
为了便于更好地理解本说明书，并且作为其组成部分，附上其中已经通过描述性以及非限定的方式说明本发明的目的的一系列附图。
附图简要说明
通过结合附图阅读下面详细的说明可以更好地理解本发明，附图中使用相似的附图标记以表示相似的元件，并且其中：
图1是预浸料坯卷的总图，在该预浸料坯卷上具有突出显示缺陷区域的标记。
图2示出了预浸料坯卷的俯视图，详细示出了那些标记。
图3是预浸料坯制造方法的总的示意图，包括标记缺陷区域。
下文给出在附图上使用的附图标记列表：1、储存时的预浸渍材料及卷；2、缺陷区域；3、缺陷区域的边界线；3b、起始边界线；3e、末端边界线；4、横向横跨线；4b、在起始边界线处的横向横跨线；4e、在末端边界线处的横向横跨线；5、预浸渍材料的运动方向；6、单向干燥纤维；7、树脂膜；8、加热纤维和树脂；9、压紧纤维和树脂；10、检查和线的标记；Bi、在缺陷区域起始处的标识码；Ei、在缺陷区域末端处的标识码。
具体实施方式
在下文中，基于上述附图对发明进行说明。
图1显示了一种预浸渍材料卷1，其用于制造部件；预浸料坯卷1可供料给ATL机或在现有技术中已知的用于制造复合材料部件的其它设备。预浸渍材料1沿着运动方向5移动以供料给制造部件的机器(未示出)。预浸渍材料1可能具有几个缺陷区域2。当制造部件时，这些缺陷区域2是必须避免的；否则在质量控制程序期间中，部件将会被拒收，从而增加了生产成本。为了检测缺陷区域2，标记几条横向横跨线4，用于检测这些缺陷区域2。每个缺陷区域2被位于缺陷区域2的起始处的第一横向横跨线4b和位于缺陷区域2的末端处的第二横向横跨线4e包围。更详细的说明可以见图2。
图2示出了预浸料坯卷1的俯视图，详细示出了前面提到的横跨线4b，4e。通过缺陷区域2的边界线3可检测到缺陷区域2，边界线3具有起始边界线3b和末端边界线3e。尽管在限定这些边界线3，3b，3e时可以考虑其它参考，但是根据前述的运动方向5已认定起始边界线3b和末端边界线3e。
横跨线4b，4e相对于预浸渍材料1的运动方向5形成一定角度α。经验表明，这些线4b，4e必须具有一定的倾斜度，以优化其检测性能；当所提到的角度α的值在45°至90°之间变化时，传感器检测这些线4b，4e可实现最大化的检测。
由于在预浸渍材料1中检测到的每个缺陷区域2都用第一横向横跨线4b和第二横向横跨线4e进行标记，因此横向横跨线4b，4e的总数一定是偶数；否则将有某些缺陷区域2被错误地标记。为了提高安全条件，界定缺陷区域2的起始的每个第一横向横跨线4b都具有第一标识码Bi。同样地，界定缺陷区域2的末端的每个第二横向横跨线4e也都具有第二标识码Ei。两个标识码Bi，Ei是相关联的。有几种产生关联的选择方案：其中之一是使用字母数字字符的标识码。按照这种选择方案，在预浸渍材料1中检测到的第一缺陷区域2使用具有标识码B1的第一横向横跨线4b标记；界定第一缺陷区域2的末端的第二横向横跨线4e具有第二标识码E1。类似地，检测到的第二缺陷区域2具有用于其界定第二缺陷区域2的起始的第一横向横跨线4b的标识码B2，以及还具有用于界定第二缺陷区域2的末端的第二横向横跨线4e的另一标识码E2。因此，对于在预浸渍材料1中检测到的N个缺陷区域2具有2N个标识码：B1，E1，B2，E2，B3，E3，...，BN，EN。
传感器(未示出)检测包含在每个横向横跨线4b，4e处的标识码Bi，Ei。传感器读取与缺陷区域2相关的第一标识码Bi，接着其立即读取第二标识码Ei；在检测这些标识码Bi，Ei中的任何一个时有故障的情况下(即其中之一没有被检测到)，就生成故障信号，在机器控制屏幕上显示出信息，并且机器停止直至操作员检查卷为止，然后恢复贮存程序。
可以使用其它的产生关联的方法，通过使用图形字符而不是字母数字字符。这意味着每个标识码Bi，Ei可以通过使用几何形状(如圆形、三角形、方形及其它几何图形以及它们的组合)图形字符设定。在图中没有示出这种实施例。
图3表示预浸渍材料1制造方法的总的示意图，包括标记缺陷区域2。单向干燥纤维6和树脂膜7混合在一起。稍后在该混合物上进行加热8和压紧9的程序。最后，检查预浸渍材料1，并且当检测到缺陷区域2时，使用横跨线4b，4e进行标记10。在检查和标记程序10之后，将预浸渍材料1贮存成卷。
横跨线4b，4e用不会污染预浸渍材料1的非污染物质材料进行标记。一般会损害复合材料的废弃材料是氟、聚四氟乙烯(PTFE，)和未硫化硅氧烷废弃物；因此，标记材料不能包含任何这些物质。
横跨线4b，4e也具有这种折射的光学特性，这确保了能被标准ATL机的激光缺陷检测器检测到的可能性。当该第一信号在复合材料1上弹回时，该激光缺陷检测器测量由激光器发送的第一信号(称为预置值)和激光器接收到的信号(当前值)之间的增益损失。对于检测缺陷区域2，信号预置值和信号当前值之间的比较结果决定了是否存在缺陷区域2。如果当前值设置低于某一参考值(例如30)，则不认为存在缺陷区域2；然而，如果当前值超过某一参考值(例如100)，则认为存在缺陷区域2并且激光控制器产生误差信号，从而停止机器。因此，缺陷区域2被丢弃，以防止它们在制造新部件中被使用。

Claims (5)

1.在预浸渍材料(1)中的缺陷识别方法，其特征在于：在预浸渍材料(1)中的缺陷区域(2)的起始边界线(3b)处画出第一横向横跨线(4b)，以及在预浸渍材料(1)中的缺陷区域(2)的末端边界线(3e)处画出第二横向横跨线(4e)；
其中界定缺陷区域(2)的起始边界线(3b)的每条第一横向横跨线(4b)都具有第一标识码(Bi)，并且界定缺陷区域(2)的末端边界线(3e)的每条第二横向横跨线(4e)都具有第二标识码(Ei)；
其中第一横向横跨线(4b)和第二横向横跨线(4e)是使用集成到生产机器中的激光缺陷检测传感器进行检测的；
激光缺陷检测传感器测量激光器发送的第一信号预置值和激光器接收到的信号当前值之间的增益损失，当该第一信号预置值在预浸渍材料(1)上弹回时；
对于检测缺陷区域(2)，信号预置值和信号当前值之间的比较结果决定了是否存在缺陷区域(2)，因此：a)如果当前值设置低于某一参考值，则不认为存在缺陷区域(2)；或b)如果当前值超过某一参考值，则认为存在缺陷区域(2)并且激光控制器产生误差信号，从而停止机器。
2.如权利要求1所述的在预浸渍材料(1)中的缺陷识别方法，其中第一横向横跨线(4b)和第二横向横跨线(4e)相对于预浸渍材料(1)的运动方向(5)形成一定角度(α)，并且角度(α)从45°变化至90°。
3.如权利要求1所述的在预浸渍材料(1)中的缺陷识别方法，其中第一标识码(Bi)和第二标识码(Ei)通过使用字母数字字符相关联。
4.如权利要求1所述的在预浸渍材料(1)中的缺陷识别方法，其中第一标识码(Bi)和第二标识码(Ei)通过使用图形字符相关联。
5.如权利要求1所述的在预浸渍材料(1)中的缺陷识别方法，其中第一横向横跨线(4b)和第二横向横跨线(4e)是使用非污染物质材料画出的，非污染物质材料不包含氟也不包含未硫化硅氧烷。
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