CN104973267A - 一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，用于无人机机体结构内部无法直接修复的缺胶区域的探测及修补。将内窥镜伸入机体内部检测到缺胶区域，再将气泵或吸尘器的喷嘴伸到该区域进行除尘，然后调整机体放置姿态，使缺胶区域的开口朝上，再将装有胶水的软管伸入该区域，并通过针管注胶，使胶水在重力作用下自动流入缺胶区域。

Description

一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法
技术领域
本发明涉及一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，用于无人机机体结构内部无法直接修复的缺胶区域的探测及修补。
背景技术
无人机机体结构包括机身、机翼和尾翼等部件，部件结构由蒙皮和骨架组成，蒙皮和骨架间的连接一般采用胶接。由于生产过程中质量控制不足或使用过程中载荷超限等原因，骨架和蒙皮之间的胶层可能会出现缺胶问题，且一般从边缘处出现，这时就需要对缺胶区域进行检测和修补。
目前常用的胶接检测方法包括超声、红外等，但这些方法成本较高，设备价格十分昂贵；检测周期长，需要大量的分析工作。修补根据具体情况处理，如果缺胶处距离蒙皮开口较近，可达性较好，则直接进行补胶操作；如果缺胶处距离开口较远，普通工具无法到达，就需要在缺胶处的蒙皮表面钻孔，从外部将胶液注射入缺胶处；如果缺胶问题严重，就需要将整块蒙皮与骨架剥离，重新涂胶粘接。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，可实现胶接问题的快速发现和修补，且成本较低。
本发明的技术方案：
一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，步骤如下：
(1)将内窥镜的镜头绑缚在第一硬质杆件上，从无人机部件的开口伸入，穿过骨架上的减轻孔，通过内窥镜检测到蒙皮和骨架之间胶层的缺陷；
(2)在内窥镜监控之下将气泵或吸尘器的喷嘴伸入无人机部件内部进行除尘操作，清除蒙皮和骨架之间胶层的缺陷部位的尘土和杂物；
(3)将针管和软管内部洗净并使其干燥，将软管绑缚在第二硬质杆件上，使得软管的出口超出硬质杆件的端部；
(4)将针管内部填满胶液，并从软管的入口推送进软管内部使其填满胶液；
(5)通过外物将所述无人机部件垫起，使其以倾斜姿态摆放，将胶层的缺陷部位朝上；
(6)在内窥镜的监控之下，通过硬质杆件将软管的出口送到胶层的缺陷部位的开口处；
(7)用注满胶液的针管将胶液从软管的入口注入，将胶液推送到胶层的缺陷部位开口处，使胶液在重力作用下自然流入缺陷部位，直到胶液将缺陷部位填满溢出；
(8)保持无人机部件姿态直到胶液固化，从而完成人机部件胶接缺陷的探测修补。
无人机部件包括蒙皮、骨架和胶层；蒙皮的材料为复合材料；骨架材料为铝合金或复合材料；蒙皮包覆在骨架外部，形成无人机部件外表面，骨架与蒙皮内表面之间通过胶层粘接在一起，所述复合材料是指用玻璃纤维布和碳纤维布浸环氧胶铺设而成。
所述无人机部件在其基准平面方向有开口，骨架沿基准平面有减轻孔，所述减轻孔与开口方向相同。
所述胶层厚度为0.2～2mm，
所述软管出口超出硬质杆件1～2cm。
所述胶液采用J-133环氧胶，密度1.2g/cm3。
针管的外径与软管的内径相匹配，为3～5mm。
通过外物将所述无人机部件垫起时，无人机部件的基准平面与地面夹角为15°～45°。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)成本较低，所需的内窥镜等设备价格与超声、红外探测仪相比价格便宜很多，所需的硬质杆、针管和软管等在市场上也容易找到。对缺陷在胶接面边缘的缺胶问题解决起来较为便捷。
(2)用内窥镜进行检测更加直观，与超声、红外相比可节省大量的分析工作。
(3)对结构本身的损伤较小，不需要在蒙皮表面打孔注胶或将蒙皮与骨架剥离后重新粘接。
(4)由于将部件放置一定角度，可使注入的胶液在重力作用下静置在缺陷处直到固化，胶接质量相对更好。
附图说明
图1为本发明的内窥镜探测缺胶区域示意图，通过沿机翼展向切开的截面图表示；
图2为本发明的内窥镜监测下对缺胶区域进行补胶的示意图，通过沿机翼展向切开的截面图表示；
图3为图2中用针管向胶管中推送胶液的局部放大图；
图4为图2中用胶管头部向缺胶区域注胶的局部放大图。
具体实施方式
一般来讲，无人机的机体结构(无人机部件)包括机身、机翼和尾翼等部件，部件结构均由蒙皮和骨架组成。蒙皮的材料一般为复合材料，用玻璃纤维布和碳纤维布浸环氧胶铺设而成；骨架包括梁、肋和框板等零件，材料为铝合金或复合材料；蒙皮包覆在骨架外部，形成无人机部件外表面，骨架与蒙皮内表面之间通过胶层粘接在一起。在设计当中，无人机的每个组成部分都有其基准平面，对于机翼类来说，基准平面就是其翼平面，对于机身来说，基准平面就是机身的水平面。
本发明中，无人机部件在其基准平面方向有开口11，骨架2沿基准平面有减轻孔12，所述减轻孔12与开口11方向相同。
无人机蒙皮和骨架之间良好的胶接状态是保证部件结构强度和寿命的基础。胶接缺陷处容易吸收空气中的水分，在外力作用下进一步扩展。当缺胶问题严重到一定程度，部件强度不足以满足飞行要求，机体结构就可能在空中发生解体，造成坠机事故。
但由于生产过程中质量控制不足或使用过程中载荷超限等原因,骨架和蒙皮之间的胶层可能会出现缺胶问题，且一般从边缘处出现，这时就需要对缺胶区域进行检测和修补。
目前常用的胶接检测方法包括超声、红外等，但这些方法成本较高，设备价格十分昂贵；检测周期长，需要大量的分析工作。修补根据具体情况处理，如果缺胶处距离蒙皮开口较近，可达性较好，则直接进行补胶操作；如果缺胶处距离开口较远，普通工具无法到达，就需要在缺胶处的蒙皮表面钻孔，从外部将胶液注射入缺胶处；如果缺胶问题严重，就需要将整块蒙皮与骨架剥离，重新涂胶粘接。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供了一种基于内窥镜的蒙皮胶接缺陷探测及修补方法，用于解决上述问题。
步骤如下：
(1)将内窥镜5的镜头绑缚在第一硬质杆件4上，从无人机部件的开口11伸入，穿过骨架2上的减轻孔12，通过内窥镜5检测到蒙皮1和骨架2之间胶层3的缺陷；胶层3厚度一般为0.2～2mm，
(2)在内窥镜5监控之下将气泵或吸尘器的喷嘴伸入无人机部件内部进行除尘操作，清除蒙皮1和骨架2之间胶层3的缺陷部位的尘土和杂物；
(3)将针管6和软管7内部洗净并使其干燥，将软管7绑缚在第二硬质杆件9上，使得软管7的出口超出硬质杆件9的端部1～2cm；
(4)将针管6内部填满胶液8，并从软管7的入口推送进软管内部使其填满胶液；
(5)通过外物10将所述无人机部件垫起，使其以倾斜姿态摆放，将胶层3的缺陷部位朝上；
(6)在内窥镜5的监控之下，通过硬质杆件9将软管7的出口送到胶层3的缺陷部位的开口处；
(7)用注满胶液8的针管6将胶液8从软管7的入口注入，将胶液8推送到胶层3的缺陷部位开口处，使胶液8在重力作用下自然流入缺陷部位，直到胶液8将缺陷部位填满溢出；胶液(8)采用J-133环氧胶，密度1.2g/cm3。
(8)保持无人机部件姿态直到胶液8固化，从而完成人机部件胶接缺陷的探测修补。
针管(6)采用普通医用针管，软管(7)采用普通医用输液管，其内径与针管(7)针嘴的外径相匹配，为3～5mm。通过外物10将所述无人机部件垫起时，无人机部件的基准平面与地面夹角为15°～45°。
本发明方法具有以下优点：成本较低，所需的内窥镜等设备价格与超声、红外探测仪相比价格便宜很多，所需的硬质杆、针管和软管等在市场上也容易找到。用内窥镜进行检测更加直观，与超声、红外相比可节省大量的分析工作。对结构本身的损伤较小，不需要在蒙皮表面打孔注胶或将蒙皮与骨架剥离后重新粘接。由于将部件放置一定角度，可使注入的胶液在重力作用下静置在缺陷处直到固化，胶接质量相对更好。

Claims (8)

1.一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，其特征在于步骤如下：
（1）将内窥镜（5）的镜头绑缚在第一硬质杆件（4）上，从无人机部件的开口（11）伸入，穿过骨架（2）上的减轻孔（12），通过内窥镜（5）检测到蒙皮（1）和骨架（2）之间胶层（3）的缺陷；
（2）在内窥镜（5）监控之下将气泵或吸尘器的喷嘴伸入无人机部件内部进行除尘操作，清除蒙皮（1）和骨架（2）之间胶层（3）的缺陷部位的尘土和杂物；
（3）将针管（6）和软管（7）内部洗净并使其干燥，将软管（7）绑缚在第二硬质杆件（9）上，使得软管（7）的出口超出硬质杆件（9）的端部；
（4）将针管（6）内部填满胶液（8），并从软管（7）的入口推送进软管内部使其填满胶液；
（5）通过外物（10）将所述无人机部件垫起，使其以倾斜姿态摆放，将胶层（3）的缺陷部位朝上；
（6）在内窥镜（5）的监控之下，通过硬质杆件（9）将软管（7）的出口送到胶层（3）的缺陷部位的开口处；
（7）用注满胶液（8）的针管（6）将胶液（8）从软管（7）的入口注入，将胶液（8）推送到胶层（3）的缺陷部位开口处，使胶液（8）在重力作用下自然流入缺陷部位，直到胶液（8）将缺陷部位填满溢出；
（8）保持无人机部件姿态直到胶液（8）固化，从而完成人机部件胶接缺陷的探测修补。
2.根据权利要求1所述的一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，其特征在于：无人机部件包括蒙皮（1）、骨架（2）和胶层（3）；蒙皮（1）的材料为复合材料；骨架（2）材料为铝合金或复合材料；蒙皮（1）包覆在骨架（2）外部，形成无人机部件外表面，骨架（2）与蒙皮（1）内表面 之间通过胶层（3）粘接在一起，所述复合材料是指用玻璃纤维布和碳纤维布浸环氧胶铺设而成。
3.根据权利要求1所述的一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，其特征在于：所述无人机部件在其基准平面方向有开口（11），骨架（2）沿基准平面有减轻孔（12），所述减轻孔（12）与开口（11）方向相同。
4.根据权利要求1所述的一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，其特征在于：所述胶层（3）厚度为0.2～2mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，其特征在于：所述软管（7）出口超出硬质杆件1～2cm。
6.根据权利要求1所述的一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，其特征在于：所述胶液（8）采用J-133环氧胶，密度1.2g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，其特征在于：针管（6）的外径与软管（7）的内径相匹配，为3～5mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于内窥镜的无人机部件胶接缺陷探测修补方法，其特征在于：通过外物（10）将所述无人机部件垫起时，无人机部件的基准平面与地面夹角为15°～45°。
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