CN106462144A - 用于量化特征对复合部件的影响的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本文描述一种方法，所述方法用于使用从自动化制造工艺的仿真获得的数据来将位置特定校正因子分配给复合部件，并且使所述位置特定校正因子与跨所述复合部件的表面的安全裕度关联，以便量化由所述制造工艺引入的特征的影响。

Description

用于量化特征对复合部件的影响的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35篇第119条(e)款要求2014年5月9日提交的题为“AMethod and System for Quantifying the Impact of Features on CompositeComponents”的美国申请号61/990,840的优先权，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及设计并使用自动化制造工艺来制造复合部件的领域，并且更具体地说，涉及在设计阶段处通过量化制造特征对复合部件的影响来解决在制造阶段过程中出现的特征的存在。

技术背景

复合材料(或部件)是由具有显著不同的物理或化学特性的两种或更多种构成材料制成的材料。当组合时，它们产生具有与单一部件不同的特征的材料，目的是为了使用两者的益处。自动化纤维铺放(AFP)机器用于制造此类复合部件，所述自动化纤维铺放机器通过沿着模具将纤维条(束)铺设成多层以便生成具有模具形状的复合部件。根据输入到AFP机器中的纤维铺设轨迹来沿着模具放置纤维条，以便根据一组设计参数来生成给定部件。

在使用AFP机器时遇到的一个挑战是：在形状复杂的结构表面上铺设纤维时必然出现的特征的存在。这些特征(诸如纤维间隙、纤维重叠和角度偏差)对复合材料的结构特性具有影响。对这些特征的现有补偿方法包括贯穿整个部分添加更多层材料，以确保最终产品满足严格的安全准则。然而，这种现有的解决方案意味着向部件添加更多材料，这导致部件的成本增加并且重量增加。

概述

本文描述一种方法，所述方法用于使用从自动化制造工艺的仿真获得的数据来将位置特定校正因子分配给复合部件，并且使位置特定校正因子与跨复合部件的表面的安全裕度关联，以便量化由制造工艺引入的特征的影响。

根据第一广义方面，提供了用于量化特征对将要使用自动化制造工艺制造的复合部件的影响的计算机实现的方法，所述特征由所述制造工艺造成。所述方法包括：接收一组仿真数据，所述一组仿真数据与使用一组设计参数对复合部件的制造工艺进行的虚拟仿真相关；从仿真数据提取特征的位置和性质；根据对应位置处的特征的影响来将位置特定校正因子分配给复合部件；以及使位置特定校正因子与对应位置中的每一个处的可允许安全裕度关联。

在一些实施方案中，使位置特定校正因子与可允许安全裕度关联包括：将复合部件的表面分割成多个区域；确定多个区域的可允许安全裕度；将位置特定校正因子应用到具有位于其中的特征的区域的可允许安全裕度；以及生成每个区域的更新的安全裕度。

在一些实施方案中，所述方法还包括：当更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时拒绝设计参数。

在一些实施方案中，所述方法还包括：当更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时修改设计参数。修改设计参数可包括修改角度公差。修改设计参数还可包括将至少一个特征从较低安全裕度区域引导到较高安全裕度区域。

在一些实施方案中，所述方法还包括：修改设计参数以遍及复合部件重新分配特征。

在一些实施方案中，所述方法还包括在已修改的设计参数下重复以下步骤：接收一组仿真数据，提取特征的位置和性质，分配位置特定校正因子，以及使位置特定校正因子关联。重复还可包括：修改设计参数并且继续重复，直到获得可接受的设计参数为止。

在一些实施方案中，分配位置特定校正因子包括：从查找表检索位置特定校正因子，所述查找表包括对应特征值的预定校正因子，所述预定校正因子已得到验证或表示测试结果。

在一些实施方案中，自动化制造工艺是自动化纤维铺放工艺。

根据另一广义方面，提供了用于量化特征对将要使用自动化制造工艺制造的复合部件的影响的系统，所述特征由所述制造工艺造成。所述系统包括存储器；处理器；以及存储在存储器中的至少一个应用程序。所述应用程序可由处理器执行以用于：接收一组仿真数据，所述一组仿真数据与使用一组设计参数对复合部件的制造工艺进行的虚拟仿真相关；从仿真数据提取特征的位置和性质；根据对应位置处的特征的影响来将位置特定校正因子分配给复合部件；以及使位置特定校正因子与对应位置中的每一个处的可允许安全裕度关联。

在某个实施方案中，使位置特定校正因子与可允许安全裕度关联包括：将复合部件的表面分割成多个区域；确定多个区域的可允许安全裕度；将位置特定校正因子应用到具有位于其中的特征的区域的可允许安全裕度；以及生成每个区域的更新的安全裕度。所述至少一个应用程序还可配置用于当更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时拒绝设计参数。所述至少一个应用程序还可配置用于当更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时修改设计参数。

在一些实施方案中，修改设计参数包括修改角度公差。在一些实施方案中，修改设计参数包括将特征中的至少一个从较低安全裕度区域引导到较高安全裕度区域。

在一些实施方案中，所述至少一个应用程序还被配置用于修改设计参数以遍及复合部件重新分配特征。所述至少一个应用程序还可配置用于在已修改的设计参数下重复以下步骤：接收一组仿真数据，提取特征的位置和性质，分配位置特定校正因子，以及使位置特定校正因子关联。在一些实施方案中，重复还包括：修改设计参数并且继续重复，直到获得可接受的设计为止。

在一些实施方案中，分配位置特定校正因子包括：从查找表检索位置特定校正因子，所述查找表包括对应特征值的预定校正因子，所述预定校正因子已得到验证或表示测试结果。

在一些实施方案中，自动化制造工艺是自动化纤维铺放工艺。

根据又一广义方面，提供了在其上存储有程序代码的计算机可读介质，所述程序代码可由处理器执行以用于量化特征对将要使用自动化制造工艺制造的复合部件的影响，所述特征由所述制造工艺造成。所述程序代码可执行用于：接收一组仿真数据，所述一组仿真数据与使用一组设计参数对复合部件的制造工艺进行的虚拟仿真相关；从仿真数据提取特征的位置和性质；根据对应位置处的特征的影响来将位置特定校正因子分配给复合部件；以及使位置特定校正因子与对应位置中的每一个处的可允许安全裕度关联。

在本说明书中，术语“特征”旨在意指可通过制造工艺引入以使得已制造部件不同于已设计部件的复合部件的任何特征。如果在制造的部件中有这类特征的话，此类特征可对部件的质量具有影响。制造工艺可为自动化纤维铺放(AFP)、自动化带材铺设(ATP)或者通过自动化化以分段方式铺设材料来生成复合部件的其他已知的制造工艺。由制造工艺引入的特征可包括间隙、重叠、转向半径和角度偏差。间隙是指在不应有任何缺失材料的区域中的缺失材料，重叠是指材料的无意重叠，转向半径是指沿着纤维路径的副法线曲率半径，并且角度偏差是指未对准。

附图简述

结合附图，本发明的另外特征和优点将从以下详述显而易见，在附图中：

图1a是根据一个实施方案的用于设计复合部件并且验证所述设计的方法的示例性流程图；

图1b是根据一个实施方案的用于使用反馈回路设计复合部件以优化所述设计的方法的示例性流程图；

图2是根据一个实施方案的用于量化特征的影响的方法的示例性流程图；

图3a是示出用于使用均匀网格图案来确定复合部件上的特征的位置的示例性实施方案的示意图；

图3b是示出用于使用非均匀网格图案来确定复合部件上的特征的位置的示例性实施方案的示意图；

图4是示出用于分配位置特定校正因子的示例性实施方案的示意图；

图5是根据一个实施方案的用于使校正因子与安全裕度关联的方法的示例性流程图；

图6是示出用于将表面分割成具有变化的安全裕度的多个区域的示例性实施方案的示意图；

图7是根据一个实施方案的用于量化特征对复合部件的影响的系统的示例性方框图；

图8是来自图7的系统的应用程序的示例性方框图；以及

图9是特征量化模块的示例性方框图。

应当注意，在整个附图中，相似特征是以相似参考编号标识。

详细描述

参考图1a和图1b，现将描述用于设计将要使用自动化制造工艺来制造的复合部件的方法。为了说明的目的，所描述的工艺是自动化纤维铺放(AFP)工艺。复合部件可包括各种材料，诸如但不限于水泥、混凝土、强化塑料、金属复合材料和陶瓷复合材料。例如，复合部件可由复合纤维增强塑料组成。复合部件可用于各种应用，包括但不限于建筑、桥梁、航天器、飞行器、水运工具、陆用车辆(包括轨道车辆)以及诸如风机叶片、游泳池面板、浴盆、存储罐和柜台面的结构。

图1a是根据一个实施方案的用于设计复合部件的方法的说明性流程图。根据一组规格和需求、或者约束和目标来设定100初始设计参数。设计参数可包括几何层片定义，诸如层片厚度、角度公差、工程坐标系和层片边界。设计约束可影响由一组“设计许可”所限定的各种机械特性，诸如强度特性、弹性特性、稳定性和物理特性。例如，张力、压缩和剪切是给定的理论值并在设计时经测试验证，并且这些值称为设计许可。设计许可用来获得安全裕度，所述安全裕度对应于部件的超出预期负载或实际负载的结构容量，即部件比预期负载所需的强多少。许多部件有意地建造成比正常使用所需的要强得多，以允许紧急情况、未预期负载、误用和/或退化。特定应用的安全裕度通常由法律、政策或行业标准强制执行。安全裕度可确定如下：

设计负载对应于部件在使用中应遇到的最大预期负载。通过这个定义，具有40N的设计负载和50N的设计许可的部件将具有25％的安全裕度。在制造阶段过程中引入的特征可对设计许可具有影响，并且因此减少安全裕度。

校正因子，有时也称为不可抵抗因子(knockdown)，可用来说明特征。校正因子旨在表示当将特征考虑在内时理论值与真实值之间的设计许可的差值。换句话说，校正因子调整(即，减小)设计许可，以便说明制造特征对部件的机械特性的影响。校正因子可用来确定真实许可如下：

使用以上实例，如果特征要求10％(或0.1)的校正因子，那么真实许可是45N。这继而导致安全裕度下降到12.5％。更新的安全裕度可确定如下：

因为安全裕度可根据几何形状和负载而在复合部件的表面上变化，所以给定特征可根据其位置而对裕度具有更大或更小的影响。如果需要部件具有15％或更大的安全裕度，那么导致设计许可降低10％的特征是不可接受的。现行方法允许在设计时检测并补救这种情况。

为了量化由制造工艺引入的特征的影响，对制造工艺进行仿真102并且生成仿真数据。几何层片定义用来确定用于制造复合部件的纤维铺设轨迹。可使用一个或多个已知的仿真应用程序来对制造工艺进行仿真，诸如CADFiber^TM、Fibersim^TM、MSC/MD Nastran^TM、Laminate Modeler^TM、MSC PATRAN^TM和CATIA^TM。诸如Microsoft Excel^TM和Microsoft Word^TM的其他已知软件应用程序可用来生成文档和/或用来组织仿真结果，以使得可识别由制造工艺引入的特征。在一些实施方案中，仿真数据包括来自仿真的原始数据，并且必须进一步处理和/或操作成是有意义的。

一旦已生成仿真数据，就可根据特征是如何在它们的给定位置处影响部件的特性来量化104特征的影响。这可包括评估给定间隙、重叠、角度偏差和/或转向半径对复合部件的至少一个特性(诸如强度、稳定性和部分质量)的影响。量化特征的影响的过程可包括：1)将从仿真过程接收的间隙、重叠、角度偏差和转向半径的识别和表征与试样或试验计划进行比较，以便识别校正因子；以及2)将所述校正因子随后应用到基于位置的安全裕度(或设计许可)以便量化在给定位置处的给定特征的影响。

在一些实施方案中，评估特征对部件特性的影响可已在先前完成，并且得到的解决各种影响的校正因子已提供并且编译到设计许可数据库中。可在位置基础上完成量化，以确定在给定位置处给定特征的影响是什么。将位置特定校正因子分配给部件，并且可随后使所述位置特定因子与一组变化的安全裕度关联，所述一组变化的安全裕度与复合部件的位置特定区域相关联。如果所有特征的影响都不明显的话，那么批准108所述设计。如果至少一个特征具有明显的影响，那么拒绝106所述设计。

在一些实施方案中，量化评估可用在反馈回路中以更新设计参数，从而引起修改纤维铺设轨迹，以便生成部件的修订仿真数据。可对修订仿真数据执行进一步的分析，以确定更改是否已产生期望的结果。反馈回路提供以下能力：引导特征远离具有较小裕度和/或更高危险程度的区域，并且生成给定复合部件的一组优化设计参数。图1b中示出这种可替代实施方案。不是简单地拒绝，而是以可移除特征和/或减小所述特征的影响的方式来修改110所述设计。可随后生成102更新的仿真数据，以便重新评估修改的设计104，直到达到可接受的设计并且批准108所述可接受的设计。对设计的可能修改包括但不限于：对在各个位置处的角度公差作出的调整、层片边界的更改以及对部分厚度、轨迹和间隙重叠策略的调整。

图2是用于量化特征的影响104的示例性实施方案的流程图。接收202仿真数据，并且从所述仿真数据提取204特征的位置和性质。如以上所指出，特征的性质可为间隙、重叠、转向半径、角度偏差和在制造时影响部件完整性的任何事件中的任一个。在一些实施方案中，已接收的仿真数据包括设置在具有三个轴线的参考坐标系中的复合部件的三维(3D)虚拟表示。提取特征的位置可包括将位置(x，y，z)分配给给定特征，从而提供所述给定特征相对于3D参考坐标系的位置。在一些实施方案中，可将虚拟表示提供成共同形成复合部件的一系列连续的二维(2D)视图。提取特征的位置可包括将位置(x，y)分配给给定2D视图上的给定特征，以提供所述给定特征的位置。

在一些实施方案中，已接收的仿真数据可包括特征所存在的位置(x，y，z)或(x，y)和特征的对应值的列表。例如，示例性仿真数据组可对应如下：

(1,1,1)；间隙密度＝3.2；重叠＝0；角度偏差＝0；转向半径＝1000

(1,3,9)；间隙密度＝0；重叠＝2.0；角度偏差＝0；转向半径＝1000

(2,5,4)；间隙密度＝0；重叠＝0；角度偏差＝3°；转向半径＝1000

(3,8,1)；间隙密度＝0；重叠＝0；角度偏差＝0；转向半径＝8.5

在这个实例中，每种类型特征中仅有一个存在于复合部件中。间隙存在于位置(1，1，1)处，重叠存在于位置(1，3，9)处，角度偏差特征存在于位置(2，5，4)处，并且转向半径特征存在于位置(3，8，1)处。在给定位置处缺少特征可分配零值，或者从仿真数据中简单地将其省略掉。需注意，每种类型的特征中的多于一个可存在，并且位置可包括多于一种类型的特征。列表还可包括所有可能的位置(x，y，z)或(x，y)，并且具有与潜在特征中的每一个相关联的值，非零值指示特征的存在。因此可通过解析数据并且识别非零值和/或超过预定阈值的值来提取特征。

在另一个实施方案中，可使用覆盖在复合部件的虚拟表示上(在复合部件的2D或3D视图上)的网格状图案来确定特征的位置。可根据网格的坐标将位置分配给特征。图3a示出复合部件302的虚拟表示的2D视图的实施方案。在这个示例性实施方案中，8x5网格覆盖部件302的表面，并且每个网格位置设置有地址。分别在网格位置B3、B6、D4和E8处发现特征306a、306b、306c和306d。通过减少网格的列数和/或行数，可增加网格位置的尺寸，并且因此每个网格位置覆盖更多表面。通过增加列数和/或行数，还可减小网格位置的尺寸。可能期望选择网格的尺寸，以确保在任何给定网格位置中仅存在一个特征。

可替代地，可根据复合部件的具体特征或者使用一个或多个考虑因素(诸如，到边缘的接近度，边缘的类型等)来选择网格图案。图3b示出这种实施方案，由此网格位置A1包括弯曲边缘和拐角，网格位置A2包括直边缘，网格位置A3包括弯曲边缘，并且网格位置A4不包括边缘。在这个实施方案中，特征306a位于网格位置A1中，特征306b和306c位于网格位置A2中，并且特征306d位于网格位置A3中。因此当提取特征的位置时，可发现多于一个的特征具有同一个位置。注意，用来限制网格位置的图案可为对称的、非对称的、均匀的、非均匀的，并且网格位置本身可具有变化的形状和/或尺寸。

重新参考图2，一旦已提取204特征的位置和性质，就将位置特定校正因子分配给复合部件206。根据部分上的特征的位置，校正因子据称是“位置特定”的，因为多于一个校正因子可分配给给定部分302。校正因子因此仅应用到所述校正因子已应用到的位置，而不是应用到整个部分。在一些实施方案中，可使用包括对应的特征值的校正因子的查找表。这些校正因子可已验证或者表示测试结果。例如，值为x的间隙密度可与10％的校正因子相关联，值为y的间隙密度可与15％的校正因子相关联等。类似地，值为z的角度偏差可与30％的校正因子相关联，值为q的重叠可与25％的校正因子相关联等。校正因子可与单一值、值的范围、特征的组合(即，在同一区域中的间隙和角度偏差)相关联等。校正因子可取决于特征的位置、特征的性质、部件特性、部件中所使用的材料、以及可能影响特征对部件特性的作用的其他元件。

图4示出使用图3a中所示的网格图案来分配位置特定校正因子的示例性实施方案。分别将25％、5％、12％和18％的校正因子分配给网格位置B3、B6、D4和E8。由于在网格位置B3、B6、D4和E8中发现存在特征306a、306b、306c和306d，所以确定这些校正因子。可随后使位置特定校正因子与复合部件208的每个特定位置处的安全裕度关联。关联是指在位置特定校正因子与安全裕度之间建立关系或联系。

图5是示出用于使位置特定校正因子与安全裕度208关联的实施方案的示例性流程图。可将复合部件的表面分割成区域502，如图6中所示。在这个实例中，将四个区域602a、602b、602c和602d设置在复合部件302的表面上，每个区域由安全裕度来进行表征504。按照以上实例，可通过使用真实许可而非设计许可来将位置特定校正因子应用到安全裕度506。生成508更新的安全裕度以表示“已制造的”设计。在一些实施方案中，可将更新的安全裕度与预定阈值(诸如由法律或行业标准设定的那些，或者由复合部件制造商设定的那些)进行比较510，以确定所述设计是否是可接受的。如果超过阈值，可拒绝所述设计并且可任选地修改设计参数。

在一些实施方案中，修改设计参数包括引导特征远离较低安全裕度区域而到较高安全裕度区域。这可通过更改角度公差、更改部分厚度和/或重新定义层片边界来完成，以使得间隙、重叠、转向半径和/或角度偏差在复合部件上的不同位置处产生。在一些实施方案中，修改设计参数以使得特征遍及复合部件重新分配得更均匀。可修改以实现这些更改的机器人参数中的一些是AFP仿真轨迹(单个度盘(rosette)/坐标系或者由区域或它们之间的插值的度盘/坐标系的集合)、有共同取向的层片交错曲线和距离、丝束的最小切割长度和机器铺叠速度和温度。

图7示出用于量化特征对将要使用自动化纤维铺放(AFP)制造工艺制造的复合部件的影响的示例性系统701。在示出的实施方案中，系统701被适配成通过无线网络708(诸如因特网、蜂窝网络、Wi-Fi或本领域技术人员已知的其他网络)由多个装置710来访问。装置710可包括被适配成通过无线网络708通信的任何装置，诸如膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、智能电话等。可替代地，系统701可部分地或整体地直接设置在装置710上，作为本机应用程序或web应用程序。应理解，也可使用云计算，以使得系统701部分地或整体地设置在云中。在一些实施方案中，通过网络708，应用程序706a可直接下载到装置710上，并且应用程序706n与应用程序706a通信。

系统701可驻留在一个或多个服务器700上。例如，可使用对应于web服务器、应用程序服务器和数据库服务器的一系列服务器。这些服务器全部由图7的服务器700来表示。除其他以外，系统701可包括处理器704，所述处理器704与存储器702数据通信并且具有在所述处理器704上运行的多个应用程序706a，……，706n。处理器704可访问存储器702以检索数据。处理器704可为可对数据执行操作的任何装置。实例是中央处理单元(CPU)、微处理器和前端处理器。应用程序706a，……，706n联接到处理器704，并且配置来执行如以下更详细解释的各种任务。应理解，尽管将本文中存在的应用程序706a，……，706n示出和描述为单独的实体，但是可以各种方式对它们进行组合或分离。应理解，操作系统(未示出)可用作处理器704与应用程序706a，……，706n之间的中间体。

可由处理器704访问的存储器702可检索和存储数据，诸如校正因子、安全裕度、特征的位置、特征的性质等。存储器702可为主存储器(诸如高速随机存取存储器(RAM))或者辅助存储单元(诸如硬盘或闪存)。存储器702可为任何其他类型的存储器，诸如只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或者光学存储介质(诸如视频盘或光盘)。

一个或多个数据库712可直接整合到存储器702中，或者可与所述存储器702分开并且远离服务器700来设置(如图所示)。在远程访问数据库712的情况下，访问可通过(如以上所指示的)任何类型的网络708而发生。还可通过可替代的无线网络或者通过有线连接来访问数据库712。本文描述的数据库712可提供为数据或信息的集合，将所述数据或信息组织用于通过计算机进行快速搜索和检索。可构建数据库712以结合各种数据处理操作来有助于存储、检索、修改和删除数据。数据库712可由可分解成记录的文档或文档组组成，每个记录由一个或多个字段组成。可通过使用关键词和分类命令进行查询来检索数据库信息，以便快速搜索、重新安排、分组和选择字段。数据库712可为数据存储介质(诸如，一个或多个服务器)上的数据的任何组织。

在一个实施方案中，数据库712是能够支持传输层安全性(TLS)的安全性web服务器和安全超文本传送协议(HTTPS)，所述传输层安全性(TLS)是用来访问数据的协议。可使用安全套接层(SSL)来保护到安全性web服务器的通信和来自安全性web服务器的通信。可替代地，可使用使得计算机网络内的装置能够交换信息的任何已知通信协议。协议的实例如下：IP(互联网协议)、UDP(用户数据报协议)、TCP(传输控制协议)、DHCP(动态主机配置协议)、HTTP(超文本传输协议)、FTP(文件传输协议)、Telnet(远程登录协议)、SSH(远程安全外壳协议)。

现参考图8，示出用于量化特征对复合部件的影响的应用程序706a的示例性方框图。如图所示，特征量化模块804从仿真模块802接收仿真数据，所述仿真模块802可形成系统701的部分但是与应用程序706a分离。可替代地，仿真模块802可形成应用程序706a的部分。还可替代地，仿真模块802可远离系统701，并且可通过网络708接收仿真数据。类似地，设计修改模块806操作性地连接到特征量化模块804，并且可与应用程序706a分离，同时形成系统701的一部分、整合到应用程序706a中、或者远离系统701并且可通过网络708访问。设计修改模块806可配置成当设计被拒绝或识别为要求修改时来修改设计参数。

图9示出特征量化模块804的示例性实施方案。特征ID模块902被配置来：接收一组仿真数据，所述一组仿真数据与使用一组纤维铺设轨迹对复合部件的AFP制造工艺进行的虚拟仿真相关；并且提取特征的位置和性质。如上所述，可使用各种技术(诸如基于制造的部件的2D和3D图像)来完成特征的位置和性质的提取。在一些实施方案中，由仿真模块802确定特征的实际位置和性质，并且特征ID模块902将接收数据流并且从所述数据流提取特征的位置和性质。校正因子模块904被配置来根据在对应位置处的特征的影响来将位置特定校正因子分配给复合部件。安全裕度模块906被配置来使位置特定因子与对应位置中的每一个处的可允许安全裕度关联。

在一些实施方案中，安全裕度模块906可配置来将复合部件的表面分割成多个区域并且确定所述多个区域的可允许安全裕度。可替代地，这种分割可在特征量化模块804的外部执行，并且馈送至安全裕度模块906。校正因子模块904可配置来将位置特定校正因子应用到具有位于其中的特征的区域的可允许安全裕度，并且安全裕度模块906可生成每个区域的更新的安全裕度。在一些实施方案中，安全裕度模块906可配置成当更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时来拒绝设计。安全裕度模块906还可配置来与设计修改模块806通信以请求对设计的更改。

设计修改模块806可配置来从特征量化模块804接收数据信号。一旦已应用校正因子，当一组设计参数由于无法满足标准(诸如，部件的安全裕度的阈值)而被拒绝时，数据信号可为拒绝信号。拒绝信号可由设计修改模块806用来触发对设计参数的修改，诸如对各个位置处的角度公差的更改、层片边界的更改以及对部分厚度、轨迹和间隙重叠策略的调整。设计修改模块806可配置来根据特征的类型和特征的位置来建议某些修改。特征对设计的影响水平还可为确定如何更改设计参数的因子。例如，如果更新的安全裕度略低于预定阈值，那么设计修改模块806可修改纤维铺设轨迹以将特征移位到较低危险程度的区域。如果更新的安全裕度明显低于预定阈值，那么设计修改模块可增加层片厚度来对这种情况进行补救。设计修改模块806可直接对设计参数做出更改，或者可提供将要应用到设计参数的建议。

在一些实施方案中，由设计修改模块806接收的数据信号是验证请求，并且设计修改模块806将更新的安全裕度与预定阈值进行比较。可随后由设计修改模块806执行关于设计参数是否是可接受的确定。设计修改模块806可与仿真模块802通信，以使用更新的设计参数来执行新的仿真。

特征量化模块804可配置来输出信号(即，批准/拒绝)，在显示装置上显示消息(即，批准/拒绝或与拒绝有关的细节)，或者在显示装置上提供图形信息。例如，可显示如图6所示的具有安全裕度区域的部件，并且所述区域可为颜色编码的以指示哪些区域是可接受的以及哪些区域是被拒绝的。可使用颜色代码，诸如红色用于拒绝，绿色用于接受，并且黄色用于边界线。还可使用其他颜色代码，以及其他类型的视觉指示器。不同的特征本身可颜色编码以用于视觉显示，并且可使用各种技术视觉地显示不同水平的影响。

尽管在方框图中示出为通过不同数据信号连接而彼此通信的离散部件组，本领域技术人员应理解，本实施方案由硬件和软件部件的组合来提供，其中一些部件由硬件或软件系统的给定功能或操作来实现，并且示出的许多数据路径通过计算机应用程序或操作系统内的数据通信来实现。因此提供示出的结构以便有效地教导本实施方案。

应注意，本发明可实施为方法、可体现在系统中、或者可设置在其上存储有可由处理器执行的程序代码的计算机可读介质上。上述本发明的实施方案仅意图为示例性的。因此，本发明的范围旨在仅仅由附加的权利要求书的范围来限定。

Claims (23)

1.一种用于量化特征对将要使用自动化制造工艺制造的复合部件的影响的计算机实现的方法，所述特征由所述制造工艺造成，所述方法包括：

接收一组仿真数据，所述一组仿真数据与使用一组设计参数对所述复合部件的所述制造工艺进行的虚拟仿真相关；

从所述仿真数据提取所述特征的位置和性质；

根据对应位置处的所述特征的影响来将位置特定校正因子分配给所述复合部件；以及

使所述位置特定校正因子与所述对应位置中的每一个处的可允许安全裕度关联。

2.如权利要求1所述的方法，其中使所述位置特定校正因子与可允许安全裕度关联包括：

将所述复合部件的表面分割成多个区域；

确定所述多个区域的所述可允许安全裕度；

将所述位置特定校正因子应用到具有位于其中的特征的区域的所述可允许安全裕度；以及

生成每个区域的更新的安全裕度。

3.如权利要求2所述的方法，其还包括：当所述更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时拒绝所述设计参数。

4.如权利要求2所述的方法，其还包括：当所述更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时修改所述设计参数。

5.如权利要求4所述的方法，其中修改所述设计参数包括修改角度公差。

6.如权利要求4所述的方法，其中修改所述设计参数包括：将至少一个特征从较低安全裕度区域引导到较高安全裕度区域。

7.如权利要求2所述的方法，其还包括：修改所述设计参数以遍及所述复合部件重新分配所述特征。

8.如权利要求7所述的方法，其还包括在已修改的所述设计参数下重复以下步骤：接收一组仿真数据，提取所述特征的位置和性质，分配位置特定校正因子，以及使所述位置特定校正因子关联。

9.如权利要求8所述的方法，其中重复还包括：修改所述设计参数并且继续所述重复，直到获得可接受的设计参数为止。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中分配位置特定校正因子包括：从查找表检索所述位置特定校正因子，所述查找表包括对应特征值的预定校正因子，所述预定校正因子已得到验证或表示测试结果。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述自动化制造工艺是自动化纤维铺放工艺。

12.一种用于量化特征对将要使用自动化制造工艺制造的复合部件的影响的系统，所述特征由所述制造工艺造成，所述系统包括：

存储器；

处理器；以及

至少一个应用程序，所述至少一个应用程序存储在所述存储器中并且可由所述处理器执行以用于：

接收一组仿真数据，所述一组仿真数据与使用一组设计参数对所述复合部件的所述制造工艺进行的虚拟仿真相关；

从所述仿真数据提取所述特征的位置和性质；

根据对应位置处的所述特征的影响来将位置特定校正因子分配给所述复合部件；以及

使所述位置特定校正因子与所述对应位置中的每一个处的可允许安全裕度关联。

13.如权利要求12所述的系统，其中使所述位置特定校正因子与可允许安全裕度关联包括：

将所述复合部件的表面分割成多个区域；

确定所述多个区域的所述可允许安全裕度；

将所述位置特定校正因子应用到具有位于其中的特征的区域的所述可允许安全裕度；以及

生成每个区域的更新的安全裕度。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述至少一个应用程序还被配置用于当所述更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时拒绝所述设计参数。

15.如权利要求13所述的系统，其中所述至少一个应用程序还被配置用于当所述更新的安全裕度中的至少一个降到低于预定阈值时修改所述设计参数。

16.如权利要求15所述的系统，其中修改所述设计参数包括修改角度公差。

17.如权利要求15所述的系统，其中修改所述设计参数包括：将所述特征中的至少一个从较低安全裕度区域引导到较高安全裕度区域。

18.如权利要求13所述的系统，其中所述至少一个应用程序还被配置用于修改所述设计参数以遍及所述复合部件重新分配所述特征。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述至少一个应用程序还被配置用于在已修改的所述设计参数下重复以下步骤：接收一组仿真数据，提取特征的位置和性质，分配位置特定校正因子，以及使所述位置特定校正因子关联。

20.如权利要求19所述的系统，其中重复还包括：修改所述设计参数并且继续所述重复，直到获得可接受的设计为止。

21.如权利要求12至20中任一项所述的系统，其中分配位置特定校正因子包括：从查找表检索所述位置特定校正因子，所述查找表包括对应特征值的预定校正因子，所述预定校正因子已得到验证或表示测试结果。

22.如权利要求12至21中任一项所述的系统，其中所述自动化制造工艺是自动化纤维铺放工艺。

23.一种在其上存储有程序代码的计算机可读介质，所述程序代码可由处理器执行以用于量化特征对将要使用自动化制造工艺制造的复合部件的影响，所述特征由所述制造工艺造成，所述程序代码可执行用于：

接收一组仿真数据，所述一组仿真数据与使用一组设计参数对所述复合部件的所述制造工艺进行的虚拟仿真相关；

从所述仿真数据提取所述特征的位置和性质；

根据对应位置处的所述特征的影响来将位置特定校正因子分配给所述复合部件；以及

使所述位置特定校正因子与所述对应位置中的每一个处的可允许安全裕度关联。