CN106064521A - 用于监测复合叠层机的带端的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明题为用于监测复合叠层机的带端的系统和方法。提出一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的装置。该装置包括光源，其设置成接近复合结构，并且配置成将光线以第一角度投射在滚动于复合结构之上的纤维带上。另外，该装置包括图像捕获单元，其设置成接近复合结构，并且配置成以第二角度来捕获纤维带上的光线的图像。此外，该装置包括控制器，其耦合到图像捕获单元，并且配置成处理所捕获图像，以检测纤维带上的光线的间断，并且基于纤维带上的光线中的所检测间断来识别纤维带的端部。

Description

用于监测复合叠层机的带端的系统和方法

技术领域

本说明书的实施例一般涉及复合叠层机（composite layup machine），以及更具体来说涉及用于监测复合叠层机的带端（tape end）的系统和方法。

背景技术

复合叠层机用来制造复合结构，例如航空、汽车、船舶和其他工业中的飞机机翼、风扇外壳和机身。通常，复合叠层机在结构的叠层表面之上移动，以便在叠层表面上放置称作带子的纤维碳材料条带（strip）。复合叠层机可按照预定义图案在叠层表面之上进行多遍，从而积聚带层，直到形成了叠层。

一般来说，带子以不同角度在结构的表面之上重复滚动，以使结构的强度为最大。另外，重要的是将带子放置在结构的表面上的正确位置，以改进结构的强度和质量。在某种情况下，叠层机可能打滑，并且可能以毫米计进行偏移。这又使叠层机将带子放置在结构的表面上的不正确位置。另外，可存在其他错误，例如带子中的扭曲和带子中的接头断裂，其可使带子被放置在结构的表面上的不正确位置。此外，带子在结构上的这个不正确定位可引起折皱，并且可降低结构的强度。另外，在结构的最终产品中可存在不良位点（spot）。因此，监测带子在结构上的放置极为重要。

在现有系统中，操作员可视地识别结构的表面上的带端的位置，同时叠层机将带子放置在结构之上。此外，操作员可视地检查带端，以检查带子是否放置在结构的表面上的正确位置。但是，这个叠层过程要求操作员站在叠层机处并且连续注视操作。另外，操作员很难可视地识别结构上的每层的带端的位置，因为带端在叠层机下面。另外，带子的纤维性质可使带子表面在一些取向中看起来较亮而在其他取向中看起来很暗。这又使操作员难以可视地查找带子的实际边缘或端部。此外，到操作员识别放置带子中的错误时，多个层可能敷设在不正确带子上。这又使操作员停止叠层机，并且剥落不正确带子上面的所有层，这是沉闷和费时过程。此外，查找深藏在结构中的错误带子可证明是很困难的并且维修费用高。另外，剥落不正确带子上面的所有层并且重新放置新带子可增加用于制造复合结构的材料成本和劳动力成本。

因此，需要自动检测带端的位置并且监测带端在复合结构上的放置的系统和方法。

发明内容

按照本说明书的方面，提出一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的装置。该装置包括光源，其设置成接近复合结构，并且配置成将光线以第一角度投射在滚动于复合结构之上的纤维带上。另外，该装置包括图像捕获单元，其设置成接近复合结构，并且配置成以第二角度来捕获纤维带上的光线的图像。此外，该装置包括控制器，其耦合到图像捕获单元，并且配置成处理所捕获图像，以检测纤维带上的光线中的间断，并且基于纤维带上的光线中的所检测间断来识别纤维带的端部。

按照本说明书的另一方面，提出一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的方法。该方法包括由光源将光线以第一角度投射在滚动于复合结构之上的纤维带上。另外，该方法包括由图像捕获单元以第二角度捕获纤维带上的光线的图像。此外，该方法包括由控制器处理所捕获图像，以检测纤维带上的光线中的间断。另外，该方法包括基于纤维带上的光线中的所检测间断来识别纤维带的端部。

按照本说明书的另一方面，提出一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的装置。该装置包括光源，其设置成接近复合结构，并且配置成将至少两个光线以第一角度投射在滚动于复合结构之上的纤维带上。另外，该装置包括图像捕获单元，其设置成接近复合结构，并且配置成以第二角度来捕获纤维带上的至少两个光线的图像。此外，该装置包括控制器，其耦合到图像捕获单元，并且配置成处理所捕获图像，以在与所捕获图像中的两个光线中的间断关联的多个点对之间选择一对点，确定连接所捕获图像中的所选点对的线的角度，并且当线的所确定角度与放置在复合结构之上的纤维带的预定取向共线时检测纤维带的端部。

按照本说明书的又一方面，提出一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的方法。该方法包括由光源将至少两个光线以第一角度投射在滚动于复合结构之上的纤维带上。另外，该方法包括由图像捕获单元以第二角度捕获纤维带上的至少两个光线的图像。此外，该方法包括由控制器处理所捕获图像，以在与所捕获图像中的两个光线中的间断关联的多个点对之间选择一对点。另外，该方法包括确定连接所捕获图像中的所选点对的线的角度。此外，该方法包括当线的所确定角度与放置在复合结构之上的纤维带的预定取向共线时检测纤维带的端部。

技术方案1：一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的装置，所述装置包括：

光源，设置成接近所述复合结构，并且配置成将光线以第一角度投射在滚动于所述复合结构之上的所述纤维带上；

图像捕获单元，设置成接近所述复合结构，并且配置成以第二角度来捕获所述纤维带上的所述光线的图像；以及

控制器，耦合到所述图像捕获单元，并且配置成：

处理所捕获图像，以检测所述纤维带上的所述光线中的间断；以及

基于所述纤维带上的所述光线中的所检测间断来识别所述纤维带的所述端部。

技术方案2：如技术方案1所述的装置，其中，所述控制器配置成当所述光线与所述纤维带的预定取向的线一致时检测所述光线中的所述间断。

技术方案3：如技术方案1所述的装置，还包括叠层头，其在操作上耦合到所述图像捕获单元，并且配置成在所述复合结构之上滚动所述纤维带，其中所述叠层头配置成向所述图像捕获单元发送第一信号以指示所述纤维带的所述端部。

技术方案4：如技术方案3所述的装置，其中，所述图像捕获单元配置成当从所述叠层头接收到所述第一信号时捕获所述纤维带上的所述光线的所述图像。

技术方案5：如技术方案3所述的装置，其中，所述控制器配置成：

确定所述纤维带的所述端部从所述复合结构上的预定位置移位；以及

向所述叠层头发送第二信号，以停止所述叠层头在所述复合结构之上滚动所述纤维带。

技术方案6：一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的方法，所述方法包括：

由光源将光线以第一角度投射在滚动于所述复合结构之上的所述纤维带上；

由图像捕获单元以第二角度捕获所述纤维带上的所述光线的图像；

由所述控制器处理所捕获图像，以检测所述纤维带上的所述光线中的间断；以及

基于所述纤维带上的所述光线中的所检测间断来识别所述纤维带的所述端部。

技术方案7：如技术方案6所述的方法，其中，处理所捕获图像包括：

监测沿所述纤维带上的所述光线的像素值的强度；以及

基于与所述纤维带上的所述光线关联的像素值的所述强度的实质变化来检测所述光线中的所述间断。

技术方案8：如技术方案6所述的方法，其中，识别所述纤维带的所述端部包括：

确定所述纤维带上具有所述光线中的所检测间断的位置；以及

在所确定位置识别所述纤维带的所述端部。

技术方案9：如技术方案6所述的方法，还包括：

由叠层头在所述复合结构之上滚动所述纤维带；

向所述图像捕获单元发送第一信号以指示所述纤维带的所述端部；以及

在从所述叠层头接收到所述第一信号时由所述图像捕获单元捕获所述纤维带上的所述光线的所述图像。

技术方案10：如技术方案9所述的方法，还包括：

由所述控制器确定所述纤维带的所述端部偏离所述复合结构上的预定位置；以及

由所述控制器向所述叠层头发送第二信号，以停止所述叠层头在所述复合结构之上滚动所述纤维带。

技术方案11：如技术方案6所述的方法，所述纤维带上的所述光线的所述第一角度与所捕获图像的所述第二角度正交。

技术方案12：如技术方案6所述的方法，识别所述纤维带的所述端部包括实时地确定所述纤维带的所述端部。

技术方案13：一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的装置，所述装置包括：

光源，设置成接近所述复合结构，并且配置成将至少两个光线以第一角度投射在滚动于所述复合结构之上的所述纤维带上；

图像捕获单元，设置成接近所述复合结构，并且配置成以第二角度来捕获所述纤维带上的所述至少两个光线的图像；以及

控制器，耦合到所述图像捕获单元，并且配置成：

处理所捕获图像，以在与所捕获图像中的所述两个光线中的间断关联的多个点对之间选择一对点；

确定连接所捕获图像中的所选点对的线的角度；以及

当所述线的所确定角度与放置在所述复合结构之上的所述纤维带的预定取向共线时检测所述纤维带的所述端部。

技术方案14：如技术方案13所述的装置，其中，当所选点对处于所捕获图像中的第一位置时检测所述纤维带的所述端部。

技术方案15：如技术方案13所述的装置，其中，所选点对包括第一点和第二点，其中所述第一点与所述两个光线之一关联，而所述第二点与所述两个光线的另一个关联。

技术方案16：如技术方案13所述的装置，还包括叠层头，其在操作上耦合到所述图像捕获单元和所述光源，并且配置成在所述复合结构之上以所述预定取向来放置所述纤维带。

技术方案17：如技术方案16所述的装置，其中，所述叠层头配置成向所述图像捕获单元发送第一信号以指示所述纤维带的所述端部。

技术方案18：如技术方案16所述的装置，其中，所述图像捕获单元配置成当从所述叠层头接收到所述第一信号时捕获所述纤维带上的所述两个光线的所述图像。

技术方案19：一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的方法，所述方法包括：

由光源将至少两个光线以第一角度投射在滚动于所述复合结构之上的所述纤维带上；

由图像捕获单元以第二角度捕获所述纤维带上的所述至少两个光线的图像；

由所述控制器处理所捕获图像，以在与所捕获图像中的所述两个光线中的间断关联的多个点对之间选择一对点；

确定连接所捕获图像的所选点对的线的角度；

当所述线的所确定角度与放置在所述复合结构之上的所述纤维带的预定取向共线时检测所述纤维带的所述端部。

技术方案20：如技术方案19所述的方法，还包括当所选点对处于所捕获图像中的第一位置时检测所述纤维带的所述端部。

技术方案21：如技术方案19所述的方法，还包括：

由所述控制器确定所述纤维带的所述端部偏离所述复合结构上的预定位置；以及

由所述控制器向叠层头发送第二信号，以停止所述叠层头在所述复合结构之上滚动所述纤维带。

附图说明

在参照附图阅读以下详细描述时，将会更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优点，附图中，相似标号在附图中通篇表示相似部件，附图包括：

图1是按照本说明书的方面、将带子放置在复合结构之上的复合叠层机的图解表示；

图2是按照本说明书的方面、在纤维带之上投射的光源和图像捕获单元的图解表示；

图3是按照本说明书的方面、由图像捕获单元所捕获的图像的图解表示；

图4是按照本说明书的方面的滤波图像的图解图示；

图5是按照本说明书的另一方面、在纤维带之上投射的光源和图像捕获单元的图解表示；

图6是按照本说明书的另一方面、由图像捕获单元所捕获的图像的图解表示；

图7是按照本说明书的另一方面、示出其他带子的图像的图解表示；

图8是按照本说明书的另一方面、示出重叠带子的图像的图解表示；

图9是按照本说明书的方面、示出纤维带的预定位置的图表的图示；

图10是按照本说明书的方面、复合结构上的叠层头的图解表示；

图11是示出按照本说明书的方面、用于使用单个光线来识别纤维带的端部的方法的流程图；以及

图12是示出按照本说明书的另一方面、用于使用多个光线来识别纤维带的端部的方法的流程图。

具体实施方式

如在下文将详细描述，提出用于检测复合结构上的带端的位置的示范系统和方法的各个实施例。具体来说，本文所提出的系统和方法帮助自动识别放置在结构之上的各带子的端部，这又帮助监测带子在结构之上的放置。通过采用本说明书的系统的各个实施例和方法，用于制造复合结构的时间和成本可显著减少。另外，可准确地制造复合结构，这又改进结构的质量。

现在转到附图，并且参照图1，示出按照本说明书的方面、被操作以制造复合结构102的复合叠层机100的图解表示。一般来说，复合结构广泛地用于航空、汽车、船舶和其他类似工业中。在航空工业的示例中，复合结构可用来包封耦合到发动机的一个或多个风扇叶片。具体来说，复合结构用作风扇叶片的风扇外壳。通常，复合结构使用包含从玻璃、碳或其他材料所制成的纤维的带层来构建或制造。另外，这些复合结构在重量方面可能更轻，但是与金属部件同样强或者比其更强。

在当前考虑的配置中，复合叠层机100可以是自动化机器，其用来制作复合部件或结构。复合叠层机100可包括多个叠层头104、平移平台106和控制器108。可注意，复合叠层机100可包括其他组件，而并不局限于图1所示的组件。叠层头104的每个在操作上耦合到平移平台106。此外，平移平台106适合将叠层头104放置成接近复合结构102、例如外壳或滚筒。可注意，术语“复合结构”、“外壳”和“滚筒”可在以下描述中可互换地使用。

此外，控制器108可在操作上耦合到叠层头104和平移平台106。另外，控制器108可配置成向平移平台106发送一个或多个控制信号，以便沿接近滚筒102的三维通路系统地移动叠层头104。此外，每个叠层头104可操作以执行对应复合纤维带110的放置和固结（consolidation），以产生滚筒102之上的复合叠层。为了便于本发明的理解，图1中仅示出一个叠层头104。

另外，叠层头104可包括馈送组合件112和压辊114。馈送组合件112可在操作上耦合到压辊114和控制器108。另外，馈送组合件112可包括一个或多个线轴(未示出)，其包括复合纤维带110。在一个示例中，复合纤维带110可通过碳纤维材料绳股(其采用未固化环氧树脂和粘性树脂胶合在一起)来形成。

此外，馈送组合件112配置成将复合纤维带110从一个或多个线轴供应到压辊114。此外，压辊114将复合纤维带110施加在滚筒112之上，以便将纤维带110压靠滚筒102。可注意，术语“复合纤维带”和“纤维带”可在以下描述中可互换地使用。此外，当纤维带110沿滚筒向下滚动时，纤维带110暴露于紫外(UV)光，以固化纤维带110上的环氧树脂。这又帮助将纤维带110粘附到滚筒102的表面。此外，带子110中的纤维材料是轻量碳材料，其帮助减少制造之后的滚筒102的总重量。可注意，放置在滚筒102的表面之上的纤维带110称作拖缆。

在示范实施例中，叠层头104可沿滚筒102移动，以便将复合纤维带110放置在滚筒102的表面之上。另外，叠层头104可按照预定义图案在滚筒102的表面之上进行多遍，从而积聚纤维带层110，直到在滚筒102上形成了叠层。在一个示例中，纤维带110可以以不同角度在滚筒102的表面之上重复滚动，以使滚筒102的强度为最大。另外，每个带层可增加大约数十微米厚的厚度的层。

此外，叠层头104和平移平台106被编程以将纤维带110放置在滚筒102的表面上的预定位置处。但是，在某种情况下，叠层头104可能打滑，并且可能以毫米计进行偏移。这又使叠层头104将纤维带110放置在滚筒102的表面上的不正确位置。此外，纤维带110在滚筒102的表面上的这个不正确定位可引起折皱，并且可降低滚筒102的强度。

在常规系统中，操作员可手动识别结构的表面上的带端的位置，并且可检查纤维带是否放置在结构的表面上的正确位置处。但是，这个叠层过程要求操作员站在叠层机处并且连续注视操作。此外，到操作员识别放置带子中的错误时，多个层可能敷设在不正确带子上。这又使操作员停止叠层机，并且剥落不正确带子上面的所有层，这是沉闷和费时过程。另外，放置带子中的错误可引起成品中的弱位点或空隙。

为了克服上述缺点或问题，示范复合叠层机100当带子110放置在滚筒102的表面或复合结构之上时自动识别带端。此外，复合叠层机100自动确定带端是否放置在滚筒102的表面上的预定位置处。为了易于本发明的理解，以下描述中引用单个带子。另外可注意，术语“纤维带”和“带子”可以可互换地使用。

复合叠层机100包括光源116和图像捕获单元118，其耦合到叠层头104和控制器108。在一个实施例中，光源116和图像捕获单元118安装在叠层头104或压辊114上。另外，光源116和图像捕获单元118配置成沿叠层头104或压辊114移动，并且相对于敷设在滚筒102上的带子110的取向始终正确地定向。在一个实施例中，光源116和图像捕获单元118可定位在叠层头104内。此外，当带子110敷设在滚筒102上时，光源116可配置成在放置于滚筒102上的带子110之上投射一个或多个光线。

两个不同实施例或方式可用来识别放置在滚筒102之上的纤维带110的端部。在第一实施例中，单个光线可在纤维带110上投射，以识别带子110的端部。在第二实施例中，多个光线可在纤维带110上投射，以识别带子110的端部。可注意，参照图2-4来描述第一实施例，同时参照图5-8来描述第二实施例。

在第一实施例中，如图2所示，光源116可从第一角度来投射单个光线120，使得光线120对齐为与预计带端122基本上垂直。在一个示例中，光源116可从离滚筒102的表面的预定高度来投射，使得光线120可按照敷设在滚筒102上的带子110的方向并且与预计带端122基本上垂直。此外，光源116可包括激光器装置，其用来在带子110之上投射激光。

另外，图像捕获单元118配置成从第二角度捕获带子110的图像，如图2所示。在一个实施例中，图像捕获单元118的第二角度可与带子110上的所投射光线的第一角度基本上正交。具体来说，叠层头104可自动将带子110放置在滚筒102的表面上，并且可从馈送组合件112中滚动的带子的其余部分来切割带子110。另外，叠层头104可在各切割之后停止，以捕获滚筒102上的带子110的一个或多个图像。更具体来说，图像捕获单元118可捕获包括当前敷设在滚筒102上的带子110以及先前敷设在滚筒102的表面上的一个或多个其他带子124(参见图2)的滚筒102的表面的一部分。这一个或多个其他带子124可以以不同角度放置和/或放置在滚筒102的表面的不同层上。

另外，如图3所示，由图像捕获单元118所捕获的图像126可包括具有在带子110上投射的光线120的带子110。在一个实施例中，叠层头104可向图像捕获单元118发送指示供应到压辊114的带子110的端部的第一信号。在接收到第一信号时，图像捕获单元118可开始捕获滚筒102的表面上的带子110的图像126。

在捕获图像126之后，图像捕获单元118可向控制器108传递带子110的所捕获图像126。此外，控制器108可处理所捕获图像126，以识别放置在滚筒102上的带子110上的光线120中的小位移或间断。光线120中的小位移可主要处于其中带子终止的位置。在一个示例中，当带子在滚筒102上终止时，带子110上的所投射光线120偏离其初始直线。具体来说，控制器108可包括谱滤波器，其消除所捕获图像126中没有与光线120或激光线关联的特征。带子110的这个滤波图像128在图4中示出。

此外，由于图像128包括以不同角度放置和/或放置在滚筒102的表面的不同层上的多个带子，所以图像128可具有光线120的多个位移。光线120中的这多个位移可主要归因于滚筒102的表面上的多个带子的边缘。

在示范实施例中，控制器108可处理图像128，以便选择图像128中与带子110的预计取向的线一致的光线120。在一个示例中，控制器108可按照如下方式来选择线取向和间距：只有越过正确带端122的线位移130可与带子110的预计取向的线一致。图像128中的其他光线131及其对应线位移132可能不与这种线取向一致，并且因此控制器108可消除或忽略图像128中的那些光线131和对应线位移132。此外，控制器118将具有线位移130的一致光线120上的位置选择作为滚筒102的表面上的带端122的位置。在一个实施例中，控制器可采用众所周知的三角效应或其他已知算法来选择具有线位移130的一致光线120上的位置。

在另一个实施例中，控制器108可处理图像128，以检测带子110上的所投射光线120中的间断。此外，控制器108可基于带子110上的光线120中的所检测间断来识别带子110的端部122。具体来说，控制器108可处理图像128，以确定与带子110上的光线120关联的像素值的强度。此外，控制器108可监测沿带子110上的光线120的像素值的强度。当沿光线120的像素值的强度实质变化时，控制器108检测光线120中的间断。另外，控制器108可确定图像128中具有光线120中的所检测间断的位置。图像128中的这个位置识别为滚筒102的表面上的带子108的端部的位置。在一个实施例中，控制器可在耦合到控制器108的显示单元134(参见图1)上显示所捕获图像126和滤波图像128。

在确定带端的第二实施例中，光源116可在带子110上投射多个光线。为了易于本发明的理解，在这个实施例中仅考虑两个光线。可注意，任何数量的光线可用来确定带端122。

如图5所示，光源116可从第一角度投射两个光线120、121，使得两个光线120、121对齐为与预计带端122基本上垂直。具体来说，光源116可包括第一光单元117和第二光单元119，其定位在离滚筒102的表面的预定高度处。此外，在滚筒102的表面上，第一光单元117可投射第一光线120，而第二光单元119可投射第二光线121。另外，所投射的第一和第二光线120、121可在滚筒102的表面上相互平行。在一个示例中，第一光线120和第二光线121可在滚筒102的表面上分隔预定距离。另外，第一光线120和第二光线121可按照放置在滚筒102上的带子110的方向，并且可与预计带端122基本上垂直。在一个示例中，光源116可包括两个激光器单元，以在带子110之上投射两个激光。

另外，图像捕获单元118配置成从第二角度捕获带子110的图像，如图5所示。在一个示例中，图像捕获单元118的第二角度可与带子110上的所投射光线120、121的第一角度基本上正交。具体来说，图像捕获单元118可捕获包括当前敷设在滚筒102上的带子110以及先前敷设在滚筒102的表面上的一个或多个其他带子124(参见图5)的滚筒102的表面的一部分。这些其他带子124可以以不同角度放置和/或放置在滚筒102的表面的不同层上。

另外，如图6所示，由图像捕获单元118所捕获的图像127可包括具有在带子110上投射的光线120、121的带子110。在一个实施例中，叠层头104可向图像捕获单元118发送指示供应到压辊114的带子110的端部的第一信号。在接收到第一信号时，图像捕获单元118可开始捕获滚筒102的表面上的带子110的图像127。

在捕获图像127之后，图像捕获单元118可向控制器108传递所捕获图像127。此外，控制器108可处理所捕获图像127，以识别放置在滚筒102上的带子110上的两个光线120、121的小位移或间断。光线120、121的小位移可主要处于其中带子终止的位置。

在一个示例中，如图7所示，所捕获图像127可包括当前放置在滚筒102上的带子110以及先前在滚筒102的表面上以不同角度放置和/或放置在滚筒102的表面上的不同层的一个或多个其他带子124。可注意，图7中，为了易于审阅图像127中的特征，在顶部示出所捕获图像127的放大视图。

此外，由于光线120、121可越过当前放置的带子110和另一带子124，所以光线120、121可在所捕获图像127中具有多个线位移，如图7所示。具体来说，在图7的示例中，光线120、121可在带子110的带端122处并且在另一带子124的带端123处具有线间断或位移。可注意，光线120、121可在所捕获图像127中具有多个线位移，而并不局限于如图7所示的两个线位移。识别所捕获图像127中的多个带端之间的正确带端122是极为重要的。可注意，带子110在滚筒102的表面上沿方向126来定向。

在示范第二实施例中，控制器108可处理所捕获图像127，以识别正确带端122。具体来说，控制器108识别与两个光线120、121中的间断或者线位移关联的多个点对。例如，第一和第二光线120、121可在所捕获图像127中的一对点702和706处具有其第一线位移。更具体来说，在所捕获图像中，第一光线120可在点702处具有线位移，而第二光线121可在点706处具有线位移。类似地，第一和第二光线120、121可在所捕获图像127中的一对点704和708处具有其第二线位移。

在识别与两个光线120、121中的线位移关联的多个点对时，控制器108可通过线来连接每对点。例如，控制器108可采用线710来连接第一对点702、706。类似地，控制器108可采用线712来连接第二对点704、708，如图7所示。此后，控制器108可检查所捕获图像127中的线710、712的每个的角度以及线710、712的每个的位置，以识别正确带端122。例如，控制器108可确定连接第二对点704、708的第二线712的角度。此外，控制器108可检查第二线712的所确定角度是否与带子110的预计或预定取向是共线或平行的。在这种情况下，第二线712处于与带子110的预计或预定取向的大约30度角。因此，控制器108可从所捕获图像127中消除或忽略第二对点704、708及其对应带端123。

此外，控制器108可检查第一线712的所确定角度是否与带子110的预计或预定取向是共线或平行的。在这种情况下，第一线710是垂直线，其与带子110的预计或预定取向是共线或平行的。因此，控制器108选择第一对点702、706供进一步评估。更具体来说，控制器108还检查第一对点702、706是否处于所捕获图像127中的第一位置处。可注意，第一位置称作图像127中作为图像127的左上的第一个的点对的位置。由于第一对点702、706处于图像127中的第一位置中，所以控制器可将与这个第一对点702、706关联的带端122选择作为当前放置的带子110的正确带端。

在某种情况下，如图8所示，所捕获图像127可具有两个带子110和129，其相互堆叠，并且在滚筒102的表面上以相同角度来定向。在这种情形中，第一线710与第一对点702、706关联，以及第二线718与第二对点714、716关联。虽然线710、718与带子110的预计或预定取向是共线或平行的，但是图像127中其对应点对的位置可以是不同的。例如，线710的第一对点702、706处于图像127中的第一位置处，而线718的第二对点714、716处于图像127中的第二位置处。因此，控制器108仅选择第一对点702、706，并且将与第一对点702、706关联的带端122确定为正确带端。

在确定带端122的位置时，控制器108可检查带端122是否从滚筒102的表面上的预定位置移位。图9示出滚筒102的表面上的带子110的不同预定位置或边界138的图表136。控制器108可检查带端122是否定位在预先设计用于制造复合结构的边界138之内。如果带端122从预定位置或边界138移位，则控制器108可向叠层头104发送第二信号，以停止叠层头104在滚筒102的表面之上滚动或放置带子110。此后，控制器108可矫正在将带子110放置在滚筒102上中的错误，并且可重新开始或继续进行叠层过程。在一个示例中，控制器108可检查叠层头104中的偏移。此外，控制器108可矫正偏移，并且还指示操作员移开放置在滚筒102的表面上的不正确位置处的带子110。在矫正之后，控制器108可继续在滚筒102的表面上放置带子110。

因此，通过上述叠层过程，可自动地实时识别复合纤维带110的端部。另外，可立即矫正带子110的放置中的任何错误，并且可重新开始或继续进行叠层过程。此外，通过上述叠层过程，不要求操作员可视地检查带端。另外，由于实时地识别带端，所以避免在不正确带子上放置一层或多层。这又减轻操作员剥离或移开不正确带子上方的所有层的负担。另外，通过上述叠层过程，用于制造复合结构的材料成本和劳动力成本实质降低。

参照图10，示出按照本说明书的方面、在滚筒102的表面之上放置带子110的叠层头104的图解表示。叠层头104耦合到平移平台，其配置成沿滚筒102的表面移动叠层头104。

此外，叠层头104包括压辊114，其配置成当平移平台106沿滚筒102的表面驱动叠层头104时在滚筒102的表面之上滚动带子110。另外，压辊114可在滚筒102的表面之上放置带子110，并且可将带子压靠滚筒102的表面。

在图10的实施例中，叠层头104包括光源116和图像捕获单元118，其包封在叠层头104的壳体140中。在一个示例中，壳体140可安装或耦合到压辊114。此外，光源116和图像捕获单元118定位成接近滚筒102的表面。此外，光源116配置成以与带子110的预计端部实质上垂直的第一角度来投射光线。类似地，图像捕获单元118配置成从与光线的第一角度实质上垂直的第二角度来捕获滚筒102的表面上的带子110的图像。此外，所捕获图像可传递给控制器108，以用于确定滚筒102的表面上的带子110的放置。在一个示例中，光源116和图像捕获单元118可无线传递到控制器108。

参照图11，描绘示出按照本说明书的一个实施例或第一实施例、用于识别复合结构上的纤维带的端部的方法的流程图。为了易于理解，参照图1-10的组件来描述方法1100。该方法开始于步骤1102，其中光线120以第一角度投射在滚动于滚筒或复合结构102之上的纤维带110上。为此，安装在叠层头104上的光源116用来当纤维带110由叠层头104在滚筒102的表面上放置时在纤维带110上投射光线120。在一个实施例中，光线对齐为与预计带端122基本上垂直。可注意，术语“滚筒”和“复合结构”可以可互换地使用。

随后，在步骤1104处，以第二角度来捕获纤维带110上的光线120的图像。具体来说，定位成接近滚筒102的表面的图像捕获单元118用来捕获具有纤维带110上的光线的图像。在一个实施例中，压辊114可向图像捕获单元118发送指示供应到压辊114的带子110的端部的第一信号。在接收到第一信号时，图像捕获单元118可开始捕获滚筒102的表面上的带子110的图像126。此后，图像捕获单元118向控制器108发送所捕获图像126。

此外，在步骤1106处，控制器108可处理所捕获图像，以检测纤维带110上的光线120中的间断或位移。具体来说，控制器108可处理图像128，以确定与带子110上的光线120关联的像素值的强度。此外，控制器108可监测沿带子110上的光线120的像素值的强度。当沿光线120的像素值的强度实质变化时，控制器108检测光线120中的间断。

另外，在步骤1108处，控制器108可基于光线120中的所检测间断来识别纤维带110的端部。为此，控制器108可确定图像128中具有光线120中的所检测间断的位置。图像128中的这个位置识别为滚筒102的表面上的带子108的端部的位置。

随后，在步骤1110处，控制器108可检查纤维带110的端部是否偏离滚筒102的表面上的预定位置。如果纤维带110的端部偏离预定位置，则控制器108可向叠层头104发送第二信号，以停止叠层头104在滚筒102的表面之上滚动纤维带110。此后，控制器108可矫正在将带子110放置在滚筒102上中的错误，并且可重新开始或继续进行叠层过程。

参照图12，描绘示出按照本说明书的另一个实施例或第二实施例、用于识别复合结构上的纤维带的端部的方法的流程图。为了易于理解，参照图1-10的组件来描述方法1200。该方法开始于步骤1202，其中至少两个光线120、121以第一角度投射在滚动于滚筒或复合结构102之上的纤维带110上。为此，安装在叠层头104上的光源116包括第一光单元117和第二光单元119，其用来当纤维带110由叠层头104在滚筒102的表面上放置时在纤维带110上投射光线120、121。在一个实施例中，光线120、121对齐为与预计带端122基本上垂直。可注意，术语“滚筒”和“复合结构”可以可互换地使用。

随后，在步骤1204处，以第二角度来捕获纤维带110上的光线120、121的图像。具体来说，定位成接近滚筒102的表面的图像捕获单元118用来捕获具有纤维带110上的光线120、121的图像。在一个实施例中，压辊114可向图像捕获单元118发送指示供应到压辊114的带子110的端部的第一信号。在接收到第一信号时，图像捕获单元118可开始捕获滚筒102的表面上的带子110的图像127。此后，图像捕获单元118向控制器108发送所捕获图像127。

此外，在步骤1206处，控制器108可处理所捕获图像127，以在与所捕获图像中的两个光线120、121中的间断关联的多个点对之间选择一对点。例如，如图7所示，第一和第二光线120、121可在所捕获图像127中的一对点702和706处具有其第一线位移。更具体来说，在所捕获图像中，第一光线120可在点702处具有线位移，而第二光线121可在点706处具有线位移。类似地，第一和第二光线120、121可在所捕获图像127中的一对点704和708处具有其第二线位移。控制器108可选择一对点702、706供图像127的进一步处理。

另外，在步骤1208处，控制器108可确定连接所捕获图像中的所选点对的线的角度。例如，控制器108可采用线710来连接第一对点702、706。第一对点与带端或边缘122关联。此外，控制器108可确定这个线710的角度。

随后，在步骤1210处，控制器可当线的所确定角度与放置在复合结构之上的纤维带的预定取向共线时检测纤维带的端部。具体来说，控制器108可检查第一线712的所确定角度与带子110的预计或预定取向是否是共线或平行的。如果第一线712的所确定角度与带子110的预计或预定取向是共线或平行的，则控制器108还可检查与第一线710关联的第一对点702、706是否处于所捕获图像127中的第一位置。如果与第一线710关联的第一对点702、706处于所捕获图像127中的第一位置处，则控制器108可将与这个第一对点702、706关联的带端122选择作为当前放置的带子110的正确带端。否则，控制器108可消除或忽略这个带边缘122，并且可处理另一对点，以检查图像127中的其他端部或边缘。

另外，控制器108可检查纤维带110的端部122是否偏离滚筒102的表面上的预定位置。如果纤维带110的端部122已偏离了预定位置，则控制器108可向叠层头104发送第二信号，以停止叠层头104在滚筒102的表面之上滚动纤维带110。此后，控制器108可矫正在将带子110放置在滚筒102上中的错误，并且可重新开始或继续进行叠层过程。

示范系统和方法的各个实施例帮助自动识别复合结构的表面上的纤维带的端部。这又使操作员不用手动检查带端。另外，由于实时地识别带端，所以避免在不正确带子上放置一层或多层。这又减轻操作员剥离或移开不正确带子上方的所有层的负担。另外，通过上述叠层过程，用于制造复合结构的材料成本和劳动力成本实质降低。

虽然本文仅示出和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员将会想到多种修改和变更。因此要理解，所附权利要求书预计涵盖落入本发明的真实精神之内的所有这类修改和变更。

Claims (10)

1.一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的装置，所述装置包括：

光源，设置成接近所述复合结构，并且配置成将光线以第一角度投射在滚动于所述复合结构之上的所述纤维带上；

图像捕获单元，设置成接近所述复合结构，并且配置成以第二角度来捕获所述纤维带上的所述光线的图像；以及

控制器，耦合到所述图像捕获单元，并且配置成：

处理所捕获图像，以检测所述纤维带上的所述光线中的间断；以及

基于所述纤维带上的所述光线中的所检测间断来识别所述纤维带的所述端部。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器配置成当所述光线与所述纤维带的预定取向的线一致时检测所述光线中的所述间断。

3.如权利要求1所述的装置，还包括叠层头，其在操作上耦合到所述图像捕获单元，并且配置成在所述复合结构之上滚动所述纤维带，其中所述叠层头配置成向所述图像捕获单元发送第一信号以指示所述纤维带的所述端部。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述图像捕获单元配置成当从所述叠层头接收到所述第一信号时捕获所述纤维带上的所述光线的所述图像。

5.如权利要求3所述的装置，其中，所述控制器配置成：

确定所述纤维带的所述端部从所述复合结构上的预定位置移位；以及

向所述叠层头发送第二信号，以停止所述叠层头在所述复合结构之上滚动所述纤维带。

6.一种用于识别滚动于复合结构之上的纤维带的端部的方法，所述方法包括：

由光源将光线以第一角度投射在滚动于所述复合结构之上的所述纤维带上；

由图像捕获单元以第二角度捕获所述纤维带上的所述光线的图像；

由所述控制器处理所捕获图像，以检测所述纤维带上的所述光线中的间断；以及

基于所述纤维带上的所述光线中的所检测间断来识别所述纤维带的所述端部。

7.如权利要求6所述的方法，其中，处理所捕获图像包括：

监测沿所述纤维带上的所述光线的像素值的强度；以及

基于与所述纤维带上的所述光线关联的像素值的所述强度的实质变化来检测所述光线中的所述间断。

8.如权利要求6所述的方法，其中，识别所述纤维带的所述端部包括：

确定所述纤维带上具有所述光线中的所检测间断的位置；以及

在所确定位置识别所述纤维带的所述端部。

9.如权利要求6所述的方法，还包括：

由叠层头在所述复合结构之上滚动所述纤维带；

向所述图像捕获单元发送第一信号以指示所述纤维带的所述端部；以及

在从所述叠层头接收到所述第一信号时由所述图像捕获单元捕获所述纤维带上的所述光线的所述图像。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：

由所述控制器确定所述纤维带的所述端部偏离所述复合结构上的预定位置；以及

由所述控制器向所述叠层头发送第二信号，以停止所述叠层头在所述复合结构之上滚动所述纤维带。