CN107804002B - 自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统 - Google Patents

自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统。提供了用于动态管理自动纤维铺放(AFP)机的加热器位置的系统和方法。一个实施例是一种方法，该方法包括对于沿着路径的多个位置中的每个位置检索指示AFP机的加热器的加热表面到由AFP机铺设的层压体的表面的预测距离的距离数据。该方法还包括根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，识别加热器在路径中的当前位置，确定AFP机的加热器正在移动的速度，将加热器的当前位置与预测距离相关联，以及基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置处的速度来调整当前位置处的加热器的功率量。

Description

自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统
技术领域
本公开涉及复合材料制造领域，并且具体而言涉及自动纤维铺放(AFP，自动铺丝)机。
背景技术
可以将组成材料(例如，碳纤维增强聚合物(CFRP))的多层层压体形成为用于固化成复合材料零件的各种形状中的任一种。为了便于复合材料零件的制造，可使用诸如AFP机的机器人。例如，AFP机可铺设一层或多层形成随后被固化的层压体的组成材料的丝束。
AFP机的操作可由数字控制(NC)程序引导，随着丝束铺设继续，该程序指示AFP机的移动。AFP机可在单个进程中(例如，层压体上的单个“来回(run)”)将多个丝束一次分配到层压体上，并且AFP机可响应于来自NC程序的指令而在一个进程内启动或终止单个丝束。
为了确保由AFP机放置的丝束适当地粘附到下面的层压体上，AFP机处的加热器加热层压体。加热层压体确保丝束将以期望的粘性水平适当地粘附到层压体上。但是，复合材料零件的设计者继续寻求增强加热过程的系统和设备，并降低层压体加热过度和/或加热不足的可能性。
发明内容
本文描述的实施例基于加热器到下面的层压体的距离以及AFP机的末端执行器/头部移动的速度来动态地调整施加到AFP机的加热器的功率量。这确保层压体达到期望的温度/接收期望的热量，而不管在铺设期间由AFP机的头部执行的动作。这些技术在其中AFP机铺设具有复杂几何形状的层压体的环境中特别有利。
一个实施例是一种方法，该方法包括对于沿着在铺设期间自动纤维铺放(AFP)机的加热器的加热表面将在由自动纤维铺放机铺设的层压体的层压表面上行进的路径的多个位置中的每个位置，检索指示所述加热表面到层压体的表面的预测距离的距离数据。该方法还包括根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，在铺设期间识别加热器在路径中的当前位置，确定AFP机的加热器在当前位置正在移动的速度，将加热器的当前位置与预测距离中的一个相关联，以及基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置处的速度来调整在铺设期间当前位置处的加热器的功率量。
进一步的实施例是一种系统，包括自动纤维铺放(AFP)机，铺设层压体。AFP机包括：头部，包括引导件，将组成材料的丝束分配到层压体上；以及加热器，在将丝束分配到层压体之前加热层压体。AFP机进一步包括控制器，对于沿着在铺设期间加热表面将在层压表面上行进的路径的多个位置中的每个位置，检索指示加热器的加热表面到层压体的表面的预测距离的距离数据，根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，识别在铺设期间加热器在路径中的当前位置，确定AFP机的加热器在当前位置正在移动的速度，将加热器的当前位置与预测距离中的一个相关联，以及基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置处的速度来调整在铺设期间当前位置处的加热器的功率量。
进一步的实施例是一种方法，包括从至少一个传感器获取距离数据，确定在一个位置处自动纤维铺放(AFP)机的加热器的加热表面到由AFP机铺设的层压体的表面的距离，基于距离数据，确定加热器在层压体上的速度，以及基于该位置处的距离和速度来调整加热器的功率量。
进一步的实施例是包括AFP机的系统。AFP机包括头部，头部包括将组成材料的丝束分配到层压体上的引导件，在丝束分配到层压体之前加热层压体的表面的加热器以及提供距离数据的至少一个传感器。AFP机进一步包括控制器，根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，确定在铺设期间AFP机的加热器运动的速度，基于来自至少一个传感器的距离数据确定在一个位置处加热表面到层压表面的距离，并且基于该位置处的距离和速度来调整加热器的功率量。
下面可描述其它示例性实施例(例如，与前述实施例相关的方法和计算机可读介质)。已经讨论的特征、功能和优点可在各种实施例中独立地实现，或者可在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可以看出所述其他实施例进一步的细节。
附图说明
现在仅通过实例的方式并参照附图来描述本公开的一些实施例。在所有附图中，相同的参考标号表示相同的元件或相同类型的元件。
图1是示出在示例性实施例中铺设材料丝束的AFP机的示图。
图2是示例性实施例中的机器人的末端执行器(end effector)的放大视图。
图3是示例性实施例中组成材料的末端执行器铺设丝束的透视图。
图4是示例性实施例中的加热器的侧视图。
图5是示例性实施例中铺设层压体的AFP机的框图。
图6是示出在示例性实施例中基于指示加热器到层压体的距离的预定信息的动态调整加热器的功率的方法的流程图。
图7是示出在示例性实施例中基于指示加热器到层压体的距离的传感器输入来动态地调整加热器的功率的方法的流程图。
图8是在示例性实施例中测量到层压体的距离的加热器的侧视图。
图9示出了在示例性实施例中为功率分布(power profile，功率配置)而定义的表。
图10至图11是示出在示例性实施例中各种温度和距离的功率分布的曲线图。
图12是示例性实施例中的飞机生产和保养方法的流程图。
图13是示例性实施例中的飞机的框图。
具体实施方式
附图和以下描述示出了本公开的具体示例性实施例。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计各种布置，这些布置尽管在本文中未明确描述或示出，但体现了本公开的原理并且包括在本公开的范围内。此外，本文描述的任何实例旨在有助于理解本公开的原理，并且被解释为不限于这些具体列举的实例和条件。结果，本公开不限于以下描述的具体实施例或实例，而是由权利要求及其等同物限定。
图1是示出在示例性实施例中安装到支撑件170的AFP机100的示图。AFP机100包括能够铺设将用于固化成复合材料零件的组成材料的丝束152的任何系统或装置。AFP机100包括端部执行器/头部200，其在铺设期间(例如，同时)分配可固化组成材料(例如，CFRP)的丝束152。丝束152被铺设以形成层压体150，其包括将被固化成单个整体复合材料零件的一层或多层材料。在该实施例中，层压体150包括用于飞机的机身部分，并且通过旋转保持器160保持在适当位置。
当AFP机100操作以将丝束152铺设到层压体150上，AFP机100可沿着轴线X 166直接朝向/远离层压体150移动，沿着轴线Y 164垂直向上/向下移动，和/或沿轴线Z 162横向移动。如在本文中使用的，当AFP机100在头部200的单次“扫过”期间同时铺设多个丝束152时，这些丝束122被统称为单个“进程”。连续施加的一组进程可被称为一层。随着将层添加到层压体150，所得到的复合材料零件的强度有利地增强。
为诸如机身的一部分的大型层压体150铺设材料是耗时且复杂的过程。为了确保丝束152快速高效地铺设，AFP机100的操作由NC程序控制。在一个实施例中，NC程序逐个进程地提供指令，以对准/重新定位AFP机100、移动头部200以及将丝束152铺设在层压体150上。以这种方式，通过执行NC程序中的指令，AFP机100制造用于固化成复合材料零件的层压体。
图2是AFP机100的头部200的放大正视图，如图1的视图箭头2所示。如图2所示，头部200包括加热器210，加热器210将热量施加到层压体150，以确保丝束152适当地粘合/粘附到层压体150。加热器210将功率施加到加热元件212(例如，响应于施加的电流产生热/红外辐射的电阻丝)以便将热辐射到层压体150上。在该实施例中，加热器210附带有传感器240，在铺设丝束152时当加热器210沿着指示的头部方向前进时，传感器240测量加热器210到层压体150的距离。图2进一步示出了头部200包括用于分配一个或多个丝束152的引导件220以及将丝束152压紧到层压体150上的压紧辊230。
图3是示出在示例性实施例中通过头部200将丝束152应用于层压体150的透视图。具体地，图3示出了由图2的视图箭头3指示的视图。如图3所示，头部200包括传感器240、加热器210(包括加热元件212)、引导件220和压紧辊230。头部200在指示的头部方向上沿着路径300在层压体150上行进，铺设用于压紧到层压体150上的丝束152。当头部200在一个进程中同时分配多个丝束152时，压紧辊230将丝束152压在层压体150的表面156上，形成层154。图3进一步示出了加热器210位于分配丝束152的引导件220之前。因此，加热器210将热214施加到层压体150，以使层压体150准备用于接收丝束152(例如，而不是直接加热丝束152)。这提供了显著的益处在于，其有助于确保层压体150被加热到期望的温度。施加到层压体150上的该热量进而在丝束152与层压体150接触/被压紧到层压体150之后有助于将丝束152加热至期望的温度。同时，由于加热器210位于丝束152和压紧辊230之前，这确保了丝束152在与压紧辊230接触之前不被加热。这样的结果可能不期望地使丝束152粘附到压紧辊230而不是层压体150。
图4是图3的视图箭头4指示的加热器210的侧视图。图4示出了加热表面400(例如，玻璃或塑料面)，通过该加热表面热量从加热器210辐射到层压体150上。在该实施例中，加热表面400是加热器210的最下部分处的平面，尽管加热表面400可包括任何任意形状的表面，辐射热通过该表面从加热器210转移到层压体150。图4示出了对于层压体150的不均匀表面156，加热器210的加热表面400与层压体150的表面156之间的距离会变化。即使当加热器210如图4中所示保持完美均匀/水平时，也是如此。因此，尽管加热器210被示出为在点/位置157处距离表面156为距离D1，加热器210在点/位置158处距离表面156的距离远远更短，为D2。这可能会存在问题，因为辐射热作为距离的平方函数下降。因此，如果加热器210施加恒定量的热量并且以恒定的速度移动跨过层压体150，则其可能会使点158被加热过度或使点157加热不足。AFP机100通过动态地改变加热器210的功率量以减少加热过度和加热不足来有益地解决这个问题。
图5是示出可以与AFP机100一起使用的进一步组件的框图。图5示出了AFP机100可包括控制器500，控制器500根据存储器504中的NC程序505管理AFP机100的操作。例如，控制器500的处理器502可利用NC程序505中的指令来引导AFP机100的运动链(kinematicchain)510处的致动器514(例如，旋转或外延的致动器)。控制器500可利用接口(I/F)506(例如，以太网电缆、通用串行总线(USB)电缆、利用电气和电子工程师IEEE 802.11无线协议的收发器等)向致动器514发送指令并从其接收反馈。以这种方式，刚体512的位置可由控制器500改变，移动头部200横跨层压体150，以便分配丝束或重新定位头部200以开始新的进程。例如，控制器500可以被实现为定制电路，作为执行编程指令的处理器，或其某些组合。
图5进一步示出了AFP机100由支撑件170保持，并且示出了传感器240、分配丝束152的引导件220和压紧丝束152的辊230。加热元件212和加热表面400也在图5中示出。图5进一步示出了层压体150，其包括丝束152的多个层154以及表面156。
图5中还示出了零件设计单元520。零件设计单元520生成用于铺设层压体150(将被固化成复合材料零件)的铺设指令。例如，零件设计单元520可用于生成NC程序，诸如NC程序505。零件设计单元520可获取层压体150的表面156的几何形状(例如，每个层施加到层压体150之后/正在施加到层压体150时，层压体150的表面几何形状)。鉴于这个在铺设期间层压体150的几何形状的先验知识，零件设计单元520可对于头部将丝束152铺设到层压体150上(例如，逐层地)的多个位置中的每一个预测加热器210到表面156的距离。因此，零件设计单元520可生成指示沿着路径的在每个位置处的加热表面400和层压表面156之间的一个或多个预测距离(例如，平均预测距离、最大预测距离和/或最小预测距离)的距离数据525。如图5所示，零件设计单元520包括处理器522、存储器524和接口(I/F)526(例如，以太网或无线接口)。
将关于图6至图7讨论AFP机100的操作的示例性细节。具体地，图6示出了利用预定距离数据来调节加热器210的功率的方法，而图7示出了利用实时传感器数据(例如，来自传感器240)来调节加热器210的功率的方法。对于图6，假定复合材料零件被设计为NC程序505中的一系列指令。每组指令指示头部200的起始位置、头部200的取向/角度，经由头部200沿由取向指示的方向行进的进程以及指示当头部200沿着进程继续时应分配和/或切割丝束152的位置的信息。
图6是示出在示例性实施例中基于指示加热器210到层压体150的距离的预定信息动态调整加热器210的功率的方法600的流程图。也就是说，方法600基于在NC程序(例如，NC程序505)中提供的用于引导AFP机100的指令来预测地确定加热器210到层压体150的表面156的距离。
参考图1的AFP机100描述方法600的步骤(并且如图5进一步所示)，但是本领域技术人员将理解，方法600可在其他系统中执行。本文描述的流程图的步骤不是全部包括，并且可包括未示出的其他步骤。本文描述的步骤也可以以替代顺序执行。
在步骤602中，零件设计单元520获取定义加热表面400和层压表面156的数据(步骤602)。定义加热表面400和层压表面156的数据可包括这些特征的三维(3D)模型(例如，由计算机辅助设计(CAD)文件所指示的)。基于该信息，零件设计单元520可生成定义如何铺设层压体150的NC程序，或者以其他方式识别加热表面400和层压表面156将如何在铺设期间在共享空间/共享坐标系中移动。零件设计单元520进一步识别加热表面400在铺设期间横跨层压表面156的路径(例如路径300)(步骤604)。当加热器210移动横跨层压表面156(例如，对应于进程)时，路径可定义加热器210在多个位置处的位置。通过已知的路径，零件设计单元520对于沿着头部200的路径的多个位置中的每个位置编程地预测在铺设期间加热表面400到层压表面156的距离。例如，在多层层压体中，零件设计单元520可识别由头部200行进的每个进程的路径以铺设一层，并且在沿着每个路径的多个位置中的每个位置预测加热表面400和层压表面156之间的一个或多个距离。该距离信息然后可由零件设计单元520聚合，以便预测地确定整个铺设过程中加热表面400和层压表面156之间将是什么距离(例如，平均距离、最小距离、最大距离)。这参考图5为距离数据525。
在零件设计单元520已经产生由AFP机100使用的NC程序505和/或获取的距离数据525之后，AFP机100的控制器500检索均存储在存储器504中的NC程序505和距离数据525(步骤608)。控制器500进一步引导致动器514重新定位头部200，并且引导头部200将丝束152铺设到表面156上，以便根据NC程序505制造层压体150(步骤610)。随着每层被铺设，层压体150的尺寸增加。
为了动态地调节层压表面156的温度以达到沿着路径的多个位置中的每个位置处的期望的温度范围(例如，下限和上限之间的温度)，控制器500识别在铺设期间加热器200在路径中的当前位置(步骤612)。沿着路径的当前位置除了来自执行器514的反馈之外，还可基于正在由AFP机100执行的NC程序505的指令来确定，来自执行器514的反馈指示在完成指令时AFP机100的进展。接下来，控制器500确定(铺设期间)加热器210在当前位置在层压表面156上正在移动的速度(步骤614)。通过加热器210施加到层压表面156的热量是加热表面400和层压表面156之间的距离以及加热表面400保持在层压表面156上的时间量的平方函数。因此，通过确定加热器210在当前位置的速度(例如，如由来自致动器514、头部200的输入和/或NC程序505中的指令所指示的)，控制器500可调节施加到层压体156上的位置的热量。注意，加热器210的速度可变化。也就是说，头部200可在开始进程时慢速开始，斜坡上升到最大速度，然后在进程结束时减速，以便在以有效的方式移动的同时促进铺设过程。在铺设期间，控制器500将路径中的加热器210的当前位置与来自步骤606的预测距离之一相关联(步骤616)。以这种方式，控制器500基于由NC程序505定义的路径中的加热器210的位置来确定加热表面400到层压表面156的距离。
基于加热表面400到层压表面156的距离以及加热器210在铺设期间移动的速度，可以确定通过加热器210施加到层压表面156处的位置的热量通量。因此，在铺设期间，控制器500基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置的速度选择加热器210的功率量(例如，施加到加热器210的功率量或由加热器210作为热量辐射的功率量等)(步骤616)。例如，该步骤可涉及基于距离和速度获取包括功率的预定值的加热分布。在进一步的实例中，该步骤可涉及基于公式动态计算加热器210施加的功率。此外，加热层压体150的标准可指示期望温度的范围以及上限和下限。
如果层压体150的一部分达到太高的温度，层压体150可开始硬化和局部固化(例如，在层压体150包括热固性树脂的实施例中)，这是不期望的。因此，控制器500可根据加热表面400和层压表面156之间的最小距离(例如，最小最短路径距离)来限制加热器210施加的功率量，以便确保层压体150没有一个部分超过上限温度。这可能发生，即使它使层压表面156的其它部分保持在期望的下限温度以下。当加热器210沿着路径继续时，步骤612-616可连续地重复，从而确保表面156在多个位置中的每个位置被均匀地加热，并且当丝束被铺设时促进粘合。
图7示出了用于动态地调整由加热器210施加到层压体150的功率量的替代方法700。具体地，方法700侧重于其中头部200包括用于跟踪加热器210和层压体150之间的距离的传感器240的实施例。对于该实施例，假设AFP机100根据NC程序505积极地铺设丝束152。当头部200以由控制器500设定的期望(和变化)速度沿NC程序505定义的路径继续移动时，控制器500从传感器240获取距离数据。在该实施例中，距离数据包括沿着由头部200行进的路径的特定位置处的从传感器240到层压表面156的距离的一个或多个测量值。例如，如图8所示，为了确定距离D1、D2和D3，可由每个传感器240获取距离。距离数据可随着时间沿路径300的多个位置(例如，L1、L2、L3)中的每个位置被获取，并且可处理每个位置的距离数据，以将每个测量的距离转换成加热表面400和层压表面156之间的距离。例如，如果传感器240偏离加热表面400或者以特定方式成角度，则控制器500可转换距离数据以精确地指示加热表面400和层压表面156之间的距离。
为了确定加热表面400和层压表面156之间的平均距离(例如，平均值或中值)、最小距离和/或最大距离，该距离数据可进一步被控制器500分析和/或处理。例如，控制器500基于来自致动器514的输入和/或NC程序505中的指令，进一步确定加热器210在层压体150上移动的速度(步骤706)。然后，控制器500基于该速度和距离选择加热器210的功率量(步骤708)。该过程可以以与图6的步骤616类似的方式执行。
利用方法600和700，由AFP机的加热器施加的热量可有利地受到动态调节，以便考虑被加热层压体的表面几何形状的变化。这确保了即使在加热器相对于层压体的距离和速度随时间变化的情况下也能均匀地加热层压体。这可进一步确保层压体150不会被过度加热到固化将局部开始的程度。
实例
在以下实例中，附加的过程、系统和方法在可由AFP机100利用的功率/加热分布的上下文中进行描述。具体地，图9至图11示出了可用于调节图2的加热元件212的功率量的功率分布的实例。因此，本文讨论的功率分布可由控制器500利用，以确保控制器500选择施加预定量的热量到层压体150或将层压体150加热到预定温度的功率量，而不管加热表面400和层压表面156之间的距离。
图9示出了示例性实施例中的功率分布(910，920)。具体地，图9示出了其中每个功率分布(910，920)与加热器210的不同速度范围相关联的实施例，并且每个功率分布(910，920)包括基于加热表面400到层压表面156的距离而施加到加热器210的功率量的预定值。
图10至图11是示出在示例性实施例中各种温度和距离的功率分布的曲线图。图10的功率分布1000对应于加热表面400和层压表面156之间的长距离。功率分布1000与图9所示的功率分布不同在于，分布1000包括多个分段线性函数1010和1020，它们各自对应于不同的期望目标温度，并且基于速度函数。分布1000进一步包括基于加热器210的速度的截止区域(cutoff region)，使得低于一定水平的速度，不会对加热器210施加功率。这确保了在较低速度下，加热器210将不会施加累积的热量，使层压体150固化。以与图10相似的方式，图11示出了功率分布1100，其对应于加热表面400和层压表面156之间的短距离，并且进一步包括分段函数1110和1120。图11的截止区域对应于更大的速度范围，此外，线性函数1110和1120表现出更陡的斜率，使得功率随着速度的增加而更快地增加。在进一步的实施例中，加热器210的功率基于加热表面400到层压表面156的最小距离而被选择/限额(cap)(例如，低于期望水平)，以防止层压体150的无意固化。以这种方式，可基于加热表面400和层压表面156之间的最小距离限制施加到加热元件212上的功率。
更具体地参考附图，可在如图12所示的飞机制造和服务方法1200和图13所示的飞机1202的上下文中描述本公开的实施例。在预生产期间，示例性方法1200可包括飞机1202的规格和设计1204以及材料采购1206。在生产期间，进行飞机1202的组件和子组件制造1208和系统集成1210。此后，飞机1202可经过认证和交付1212以便投入使用1214中。在由客户使用的情况下，飞机1202被安排日常维护和保养1216(其还可包括修改、重新配置、翻新等)。本文中实施的装置和方法可在生产和保养方法1200中的任何一个或多个适当阶段使用(例如，规格和设计1204、材料采购1206、组件和子组件制造1208、系统集成1210、认证和交付1212、投入使用1214、维护和保养1216)和/或飞机1202的任何合适零件(例如，机身1218、系统1220、内舱1222、推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228、环境系统1230)。
方法1200的每个过程可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或进行。出于本说明书的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的飞机制造商和主系统的分包商；第三方可包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
如图13所示，通过示例性方法1200生产的飞机1202可包括具有多个系统1220和内舱1222的机身1218。高级系统1220的实例包括推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228和环境系统1230中的一个或多个。可包括任何数量的其他系统。虽然示出了航空航天的实例，但是本发明的原理可应用于诸如汽车工业的其他行业。
如上所述，本文实施的装置和方法可在生产和保养方法1200的任何一个或多个阶段期间采用。例如，对应于生产阶段1208的组件或子组件可以以类似于在飞机1202在投入使用时生产的组件或子组件的方法制造或制作。而且，可以在生产阶段1208和1210期间可利用一个或多个装置实施例、方法实施例或其组合，例如通过基本上加速飞机1202的组装或降低飞机1202的成本。类似地，一个或多个装置实施例、方法实施例或其组合可以在飞行器1202投入使用时使用，例如但不限于维护和保养1216。例如，本文描述的技术和系统可用于步骤1206，1208，1210，1214和/或1216，和/或可用于机身1218和/或内舱1222。这些技术和系统甚至可用于系统1220，包括例如推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228和/或环境系统1230。
在一个实施例中，AFP机100在组件和子组件制造1208期间铺设层压体(被固化成包括机身118的一部分的复合材料零件)。然后可将这些复合材料零件组装成系统集成1210中的飞机，然后投入使用1214，直到磨损使得这些零件不可用。然后，在维护和保养1216中，零件可丢弃并用由AFP机100铺设的新制造的零件替换。加热器210可在整个组件和子组件制造1208中使用，以促进由AFP机100执行的铺设。
附图中所示或本文所描述的各种控制元件(例如，电气或电子组件)中的任何一个可被实现为硬件、实施软件的处理器、实现固件的处理器，或这些的一些组合。例如，元件可被实现为专用硬件。专用硬件元件可被称为“处理器”、“控制器”或一些相似的术语。当由处理器提供时，功能可由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器提供，其中一些可以被共享。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专门称为能够执行软件的硬件，并且可隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、特定用途集成电路(ASIC)或其他电路、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器、逻辑或一些其他物理硬件组件或模块。
此外，控制元件可被实现为可由处理器或计算机执行以执行元件的功能的指令。指令的一些实例是软件、程序代码和固件。当处理器执行指令以指示处理器执行元件的功能时，指令是可操作的。指令可存储在可由处理器读取的存储设备上。存储设备的一些实例是数字或固态存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。
以下项中也提及了本发明，这些项不与权利要求混淆。
A1.一种方法，包括：
对于沿着在铺设期间自动纤维铺放(AFP)机的加热器的加热表面将在由自动纤维铺放机铺设的层压体的层压表面上行进的路径的多个位置中的每个位置，检索指示加热表面到层压体的表面的预测距离的距离数据(606，608)；
根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体(610)；
在铺设期间识别加热器在路径中的当前位置(612)；
确定AFP机的加热器在当前位置正在移动的速度(614)；
将加热器的当前位置与预测距离中的一个相关联(616)；以及
基于与当前位置相关联的预测距离以及在当前位置处的速度来调整在铺设期间在当前位置处的加热器的功率量(618)。
A2.还提供了段落A1所述的方法，进一步包括：
获取定义加热器的加热表面的数据(602)；
获取定义层压表面的数据(602)；
确定加热表面将在层压表面上行进的路径(604)；
对于沿着所述路径的多个位置中的每一个位置预测加热表面到层压表面的距离(606)；以及
将预测距离存储在存储器中作为距离数据。
A3.还提供了段落A1所述的方法，进一步包括：
识别在位置处加热表面到层压表面的平均距离；以及
基于平均距离选择功率量。
A4.还提供了段落A1所述的方法，进一步包括：
识别在位置处加热表面到层压表面的最小距离；以及
基于最小距离选择功率量。
A5.还提供了段落A1所述的方法，其中：
不管加热表面和层压表面之间的距离如何，执行调整所述功率量以向层压表面提供预定量的热。
A6.还提供了段落A1所述的方法，其中：
不管加热表面和层压表面之间的距离如何，执行调整功率量以将层压表面加热至预定温度。
根据本发明的进一步的方面，提供了：
B1.一种系统，包括：
自动纤维铺放(AFP)机(100)，AFP机铺设层压体(150)，AFP机包括：
头部(200)，包括：
引导件(220)，将组成材料的丝束(152)分配到层压体上；以及
加热器(212)，在丝束被分配到层压体之前加热层压体；以及
控制器(500)，对于沿着在铺设期间加热器的加热表面将在层压表面上行进的路径(300)的多个位置中的每个位置，检索指示加热表面(400)到层压体的表面(156)的预测距离的距离数据(525)，根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，识别在铺设期间加热器在路径中的当前位置(L1)，确定AFP机的加热器在当前位置正在移动的速度，将加热器的当前位置与预测距离中的一个相关联，以及基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置处的速度来调整在铺设期间当前位置处的加热器的功率量。
B2.还提供了段落B1所述的系统，进一步包括：
零件设计单元(520)，包括：
存储器(520)；和
处理器(522)，生成用于引导AFP机的NC程序，确定加热表面将在层压表面上行进的路径，对于沿着路径的多个位置中的每一个位置预测加热表面到层压表面的距离，并将预测的距离存储在存储器中作为距离数据。
B3.还提供了段落B1所述的系统，其中：
控制器识别在位置处加热表面到层压表面的平均距离，并且基于平均距离选择功率量。
B4.还提供了段落B1所述的系统，其中：
控制器识别在位置处加热表面到层压表面的最小距离，并且基于最小距离选择所述功率量。
B5.还提供了段落B1所述的系统，其中：
不管加热表面和层压表面之间的距离如何，控制器调整功率量以向层压表面提供预定量的热。
B6.还提供了段落B1所述的系统，其中：
不管加热表面和层压表面之间的距离如何，控制器调整功率量以将层压表面加热到预定温度。
B7.还提供了段落B1所述的系统，其中：
AFP机进一步包括将丝束压紧到层压体上的压紧辊(230)。
根据本发明的进一步的方面，提供了：
C1.一种方法，包括：
从至少一个传感器获取距离数据(702)；
基于所述距离数据，在一个位置确定自动纤维铺放机(AFP)机的加热器的加热表面到由所述AFP机铺设的层压体的表面的距离(704)；
确定加热器在层压体上的速度(706)；以及
基于位置处的距离和速度来调整加热器的功率量(708)。
C2.还提供了段落C1所述的方法，进一步包括：
基于距离数据识别在所述位置处加热表面与层压表面的平均距离；和
基于平均距离选择功率量。
C3.还提供了段落C1所述的方法，进一步包括：
基于距离数据识别在所述位置处加热表面与层压表面的最小距离；和
基于最小距离选择功率量。
C4.还提供了段落C1所述的方法，其中：
不管加热表面和层压表面之间的距离如何，执行调整功率量以向层压表面提供预定量的热。
C5.还提供了段落C1所述的方法，其中：
不管加热表面和层压表面之间的距离如何，调整功率量以将层压表面加热至预定温度。
根据本发明的进一步的方面，提供了：
D1.一种系统，包括：
AFP机(100)，包括：
头部(200)包括：
引导件(220)，将组成材料的丝束(152)分配到层压体(150)上；
加热器(212)，在丝束被分配到层压体之前加热层压体的表面(156)；以及
至少一个传感器(240)，提供距离数据；以及
控制器(500)，根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，确定在铺设期间AFP机的加热器运动的速度，基于来自至少一个传感器的距离数据确定在一个位置处加热表面到层压表面的距离，以及基于位置处的距离和速度来调整加热器的功率量。
D2.还提供了段落D1所述的系统，其中：
控制器基于距离数据识别在所述位置处加热表面到层压表面的平均距离，并且基于平均距离来调整功率量。
D3.还提供了段落D1所述的系统，其中：
控制器基于距离数据识别在所述位置处加热表面到层压表面的最小距离，并且基于最小距离选择功率量。
D4.还提供了段落D1所述的系统，其中：
不管加热表面和层压表面之间的距离如何，控制器调整功率量以将层压表面加热到预定温度。
D5.还提供了段落D1所述的系统，其中：
不管加热表面和层压表面之间的距离如何，控制器调整功率量以将层压表面加热到预定温度。
D6.还提供了段落D1所述的系统，进一步包括：
将丝束压紧到层压体上的压紧辊(230)。
尽管本文描述了具体实施例，但是本公开的范围不限于那些具体实施例。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种自动纤维铺放机的动态加热器控制方法，包括：
对于沿着铺设期间自动纤维铺放机的加热器的加热表面将在由所述自动纤维铺放机铺设的层压体的层压表面上行进的路径的多个位置中的每个位置，检索指示所述加热表面到所述层压表面的预测距离的距离数据(606，608)；
根据数字控制程序引导所述自动纤维铺放机铺设所述层压体(610)；
在铺设期间识别所述加热器在所述路径中的当前位置(612)；
确定所述自动纤维铺放机的加热器在所述当前位置正在移动的速度(614)；
将所述加热器的所述当前位置与所述预测距离中的一个相关联(616)；以及
基于与所述当前位置相关联的所述预测距离以及在所述当前位置处的速度来调整在铺设期间在所述当前位置处的所述加热器的功率量(618)。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
获取定义所述加热器的所述加热表面的数据(602)；
获取定义所述层压表面的数据(602)；
确定所述加热表面将在所述层压表面上行进的所述路径(604)；
对于沿着所述路径的多个位置中的每个位置预测所述加热表面到所述层压表面的距离(606)；以及
将所述预测距离存储在存储器中作为距离数据。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
识别在所述每个位置处所述加热表面到所述层压表面的平均距离；以及
基于所述平均距离选择所述功率量。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
识别在所述每个位置处所述加热表面到所述层压表面的最小距离；以及
基于所述最小距离选择所述功率量。
5.根据权利要求1的方法，其中：
不管所述加热表面和所述层压表面之间的距离如何，执行调整所述功率量以向所述层压表面提供预定量的热。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
不管所述加热表面和所述层压表面之间的距离如何，执行调整所述功率量以将所述层压表面加热至预定温度。
7.一种自动纤维铺放机的动态加热器控制系统，包括：
自动纤维铺放机(100)，所述自动纤维铺放机铺设层压体(150)，所述自动纤维铺放机包括：
头部(200)，包括：
引导件(220)，将组成材料的丝束(152)分配到所述层压体上；以及
加热器(212)，在所述丝束被分配到所述层压体之前加热所述层压体；以及
控制器(500)，对于沿着在铺设期间所述加热器的加热表面将在所述层压体的层压表面上行进的路径(300)的多个位置中的每个位置，检索指示所述加热表面(400)到所述层压表面(156)的预测距离的距离数据(525)，根据数字控制程序引导所述自动纤维铺放机铺设所述层压体，识别在铺设期间所述加热器在所述路径中的当前位置(L1)，确定所述自动纤维铺放机的加热器在所述当前位置正在移动的速度，将所述加热器的所述当前位置与所述预测距离中的一个相关联，以及基于与所述当前位置相关联的所述预测距离以及在所述当前位置处的速度来调整在铺设期间在所述当前位置处的所述加热器的功率量。
8.根据权利要求7所述的动态加热器控制系统，进一步包括：
零件设计单元(520)，包括：
存储器(520)；和
处理器(522)，生成用于引导所述自动纤维铺放机的数字控制程序，确定所述加热表面将在所述层压表面上行进的路径，对于沿着所述路径的所述多个位置中的每个位置预测所述加热表面到所述层压表面的距离，并将所预测的距离存储在存储器中作为所述距离数据。
9.根据权利要求7所述的动态加热器控制系统，其中：
所述控制器识别在所述每个位置处所述加热表面到所述层压表面的平均距离，并且基于所述平均距离选择所述功率量。
10.根据权利要求7所述的动态加热器控制系统，其中：
所述控制器识别在所述每个位置所述加热表面到所述层压表面的最小距离，并且基于所述最小距离选择所述功率量。
11.根据权利要求7所述的动态加热器控制系统，其中：
不管所述加热表面和所述层压表面之间的距离如何，所述控制器调整所述功率量以向所述层压表面提供预定量的热。
12.根据权利要求7所述的动态加热器控制系统，其中：
不管所述加热表面和所述层压表面之间的距离如何，所述控制器调整所述功率量以将所述层压表面加热到预定温度。
13.根据权利要求7所述的动态加热器控制系统，其中：
所述自动纤维铺放机进一步包括将丝束压紧到所述层压体上的压紧辊(230)。
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