CN110362848A - 用于施加半径填充物的设备和方法 - Google Patents

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蔡费
宋伟东
杰米·J·兰加比尔
史蒂文·A·佐拉克
阿达姆·德弗里斯
凯勒·J·卡梅塞克
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Boeing Co
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Abstract

一种用于将半径填充物(102)沉积至凹槽(104)中的设备(100)及方法，半径填充物由均质材料制成，凹槽形成在工件(106)中，该设备包括底架(110)、用于沿挤出轴线(112)挤出半径填充物的第一装置(120)、用于向第一装置提供均质材料的第二装置(130)和用于将半径填充物压紧至凹槽中的第三装置(140)。设备还包括配置为提供第一传感器输出的第一传感器(150)。设备还包括操作地耦接至第一装置、第二装置和第一传感器的控制器(180)。基于第一传感器输出，控制器配置为确定凹槽的第一几何特征。此外，基于第一几何特征，控制器被配置为当工具中心点(122)相对于凹槽移动时，控制由第一装置挤出的半径填充物的第二几何特征。

Description

用于施加半径填充物的设备和方法
技术领域
本公开涉及用于通过均质材料填充工件中的凹槽的系统和方法。
背景技术
复合结构(例如翼梁和/或肋)之间的接合部通常包括由复合材料制成的填充有半径填充物(radius fillers)或“面条状物(noodles)”的凹槽。然而，传统的半径填充物应用技术缓慢且效率低下。
发明内容
相应地，旨在至少解决上述问题的设备和方法将具有实用性。
以下是根据本发明的主题的实施例的非穷举列表，可以要求或不要求保护这些实施例。
根据本发明的主题的一个实施例涉及一种设备，用于将由均质材料制成的半径填充物沉积至工件中形成的凹槽中。该设备包括可相对于凹槽移动的底架。该设备还包括用于沿挤出轴线挤出半径填充物的第一装置。该设备还包括与第一装置相关联的工具中心点。该设备还包括用于向第一装置提供均质材料的第二装置。第二装置连接至底架，第一装置连接至第二装置。该设备还包括用于将半径填充物压紧至凹槽中的第三装置。第三装置连接至底架。该设备还包括第一传感器，该第一传感器连接至底架并被配置为提供第一传感器输出，该第一传感器输出代表在半径填充物沉积至凹槽长度的至少一部分中之前，凹槽沿着凹槽长度的该至少一部分的第一几何特征。该设备还包括控制器，其可操作地耦接至第一装置、第二装置和第一传感器。基于第一传感器输出，控制器被配置为确定凹槽的第一几何特征。基于第一几何特征，控制器还被配置为当工具中心点相对于凹槽移动时，控制由第一装置挤出的半径填充物的第二几何特征。
该设备实现了原位半径填充物制造和沉积技术，其解决了与传统半径填充物安装的过度的制造交付周期、高成本以及复杂制造、材料处理和大占地面积要求相关的问题。该设备用于原位生产和安装具有所需的长度和截面形状的半径填充物，该半径填充物被动态调整以对应于半径填充物沉积至其中的凹槽的截面形状。
根据本发明的主题的另一个实施例涉及一种将由均质材料制成的半径填充物沉积至形成于工件中并具有一长度的凹槽中的方法。该方法包括相对于凹槽移动工具中心点，该工具中心点与用于沿挤出轴线挤出半径填充物的第一装置相关联。该方法还包括使用连接至支撑第一装置的底架的第一传感器提供第一传感器输出，该第一传感器输出代表在半径填充物沉积至凹槽长度的至少一部分中之前，凹槽沿着凹槽长度的该至少一部分的第一几何特征。该方法还包括使第一装置沿挤出轴线挤出半径填充物，同时基于第一几何特征控制半径填充物的第二几何特征。该方法还包括至少部分地将由第一装置挤出的半径填充物压紧至凹槽中。
该方法涉及一种原位半径填充物制造和沉积技术，其解决了与传统半径填充物安装的过度的制造交付周期、高成本以及复杂制造、材料处理和大占地面积要求相关的问题。该方法用于原位生产和安装具有所需的长度和截面形状的半径填充物，该半径填充物被动态调整以对应于半径填充物沉积至其中的凹槽的截面形状。
附图说明
已经如此概括地描述了本发明的一个或多个实施例，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中在几个视图中相同的附图标记表示相同或相似的部分，并且其中：
图1是根据本公开的一个或多个实施例的用于将半径填充物沉积至工件中形成的凹槽中的设备的框图；
图2是根据本公开的一个或多个实施例的图1的设备的示意性立体图；
图3是根据本公开的一个或多个实施例的图1的设备的示意性立体图；
图4是根据本公开的一个或多个实施例的图1的设备的示意性平面图；
图5是根据本公开的一个或多个实施例的图1的设备的示意性立体图，该设备将半径填充物沉积至工件中形成的凹槽中；
图6A是根据本公开的一个或多个实施例的图1的设备的一部分的示意性立体图，示出了半径填充物沉积至工件中形成的凹槽中；
图6B是图6A的设备的一部分的示意性立体图，省略了半径填充物；
图7是根据本公开的一个或多个实施例的凹槽中的半径填充物的示意性剖视图；
图8是根据本公开的一个或多个实施例的图1的设备的示意性立体图；
图9是根据本公开的一个或多个实施例的图1的设备的示意性侧视图；
图10A和10B合起来是根据本公开的一个或多个实施例的利用图1的设备将半径填充物沉积至形成在工件中的凹槽中的方法的框图；
图11是飞机生产和保养方法的框图；以及
图12是飞机的示意图。
具体实施方式
在图1中，如上所述，连接各种元件和/或部件的实线(如果有的话)可以表示机械、电气、流体、光学、电磁和其它耦接和/或它们的组合。如此处所用，“耦接”是指直接和间接相关联。例如，成员A可以直接与成员B相关联，或者例如通过另一成员C可以间接与成员B相关联。应当理解，并非各种公开的元件之间的所有关系都必须被表示。因此，也可以存在除了框图中描绘的那些之外的耦接。连接指示各种元件和/或组件的框的虚线(如果有的话)表示在功能和目的上与实线所表示的那些相似的耦接；然而，可以选择性地提供由虚线表示的耦接，或者可以涉及本公开的替代实施例。同样，用虚线表示的元件和/或组件(如果有的话)表示本公开的替代实施例。在不脱离本公开的范围的情况下，可以从特定实施例中省略以实线和/或虚线示出的一个或多个元件。环境元件(如果有的话)用点划线表示。为了清楚起见，也可以示出虚拟(假想)元件。本领域技术人员将理解，图1所示的一些特征可以以各种方式组合，而不需要包括图1、其他附图和/或所附公开内容中描述的其他特征，即使在此没有明确示出这些组合。类似地，不限于所呈现的实施例的附加特征可以与本文所示和描述的一些或全部特征组合。
在上面提到的图10A、10B和11中，框可以表示操作和/或其部分，并且连接各种框的线并不意味着操作或其部分的任何特定顺序或从属关系。虚线表示的框表示替代操作和/或其部分。连接各种框的虚线(如果有的话)表示操作或其部分的替代从属物。应当理解，并非各种公开的操作之间的所有从属物都必须被表示。图10A、10B和11以及描述在此阐述的方法的操作的所附公开不应被解释为必须确定要执行操作的顺序。相反，尽管示出了一个说明性的顺序，但是应当理解，操作的顺序可以在适当时被修改。因此，某些操作可以不同的顺序或同时执行。此外，本领域技术人员将理解，并非所描述的所有操作都需要执行。
在下面的描述中，阐述了许多具体细节，以提供对所公开概念的全面理解，这可以在没有这些细节中的一些或全部的情况下实现。在其他情况下，已知设备和/或工艺的细节被省略，以避免不必要地模糊本公开。虽然将结合具体实施例描述一些概念，但是应当理解，这些实施例并不旨在进行限制。
除非另有说明，术语“第一”、“第二”等在此仅用作标签，并不旨在对这些术语所指的项目强加顺序、位置或分级要求。此外，对例如“第二”项目的引用不要求或排除例如“第一”或较低编号项目和/或例如“第三”或较高编号项目的存在。
这里对“一个实施例”的引用意味着结合该实施例描述的一个或多个特征、结构或特性被包括在至少一个实现中。说明书中不同地方的短语“一个实施例”可能是指也可能不是指同一个实施例。
如这里所使用的，“被配置为”执行指定功能的系统、设备、结构、物品、元件、组件或硬件确实能够执行指定功能而没有任何改变，而不仅仅是在进一步修改之后具有执行指定功能的潜力。换句话说，“被配置为”执行特定功能的系统、设备、结构、物品、元件、组件或硬件被特别选择、创建、实施、利用、编程和/或设计用于执行特定功能。如这里所使用的，“被配置为”表示系统、装置、结构、物品、元件、组件或硬件的现有特征，这些特征使得系统、装置、结构、物品、元件、组件或硬件能够执行指定的功能而无需进一步修改。出于本公开的目的，被描述为“被配置为”执行特定功能的系统、设备、结构、物品、元件、组件或硬件可以另外地或替代地被描述为“适于”和/或“可操作地”执行该功能。
下面提供了根据本公开的主题的说明性的、非穷尽的实施例，这些实施例可以要求也可以不要求保护。
总体参照图1并具体参照例如图2-9，公开了用于将由均质材料制成的半径填充物102沉积至工件106中形成的凹槽104中的设备100。设备100包括可相对于凹槽104移动的底架110。设备100还包括用于沿挤出轴线112挤出半径填充物102的第一装置120。设备100还包括与第一装置120相关联的工具中心点122。设备100还包括用于向第一装置120提供均质材料的第二装置130。第二装置130连接至底架110，第一装置120连接至第二装置130。此外，装置100包括用于将半径填充物102压紧在凹槽104中的第三装置140。第三装置140连接至底架110。设备100还包括第一传感器150，其连接至底架110，并被配置为提供第一传感器输出，该第一传感器输出代表在半径填充物102沉积至凹槽104长度的至少一部分中之前，沿着凹槽104长度的至少一部分的凹槽104的第一几何特征。设备100还包括控制器180，其可操作地耦接至第一装置120、第二装置130和第一传感器150。基于第一传感器输出，控制器180被配置为确定凹槽104的第一几何特征。基于第一几何特征，控制器180还被配置为当工具中心点122相对于凹槽104移动时，控制由第一装置120挤出的半径填充物102的第二几何特征。本段的前述主题表征了本公开的实施例1。
设备100实现了原位(in-situ)半径填充物制造和沉积技术，其解决了与传统半径填充物安装的过度的制造交付周期、高成本以及复杂制造、材料处理和大占地面积要求相关的问题。设备100用于原位生产和安装半径填充物102，该半径填充物102具有所需的长度和截面形状，其被动态调整以对应于半径填充物102沉积至其中的凹槽104的截面形状。
底架110支撑设备100的至少一些部件。在一个实施例中，第一装置120是挤出半径填充物102的可调喷嘴。可调喷嘴被配置为在半径填充物102被挤出时改变其开口的尺寸以控制半径填充物102的截面积。可调喷嘴包括门件(gate)，该门件被配置为在半径填充物102被挤出时在开口上移动以选择性地封闭开口，从而调整半径填充物102的轮廓。
工具中心点122是相对于第一装置120固定的参考点。在一种实施方式中，工具中心点122位于第一装置120的出口处，半径填充物102通过该出口被挤出。在一个实施例中，第二装置130包括挤出机，该挤出机加热和/或储存均质材料并将均质材料提供给第一装置120。在一个实施例中，挤出机是由加利福尼亚州尤凯亚的彼得普格制造公司(PeterPugger Mfg.,Inc.)制造的VPM-7动力楔形螺旋挤出机。挤出机可以是液压或机械螺杆螺旋挤出机。在一个实施例中，第三装置140包括沿着工件106滚动、尾随第一装置120并将半径填充物102压紧在凹槽104中的辊。在另一个实施例中，第三装置140包括平坦表面，该平坦表面沿着工件106被拉动、尾随第一装置120、并在半径填充物102上滑动，以将半径填充物102压紧在凹槽104中。当设备100沿着凹槽104移动时，第一传感器150引导第一装置120。第一传感器150测量凹槽104的形状、截面积和/或路径。控制器180被配置为接收和处理第一传感器输出，并控制(例如保持或修改半径填充物102的第二几何特征，其包括半径填充物102的截面形状、半径填充物102被挤出的速度等)。在一个实施例中，控制器180是由威斯康星州密尔沃基市的罗克韦尔自动化有限公司(Rockwell Automation,Inc.)制造的CompactGuardLogix可编程逻辑控制器。
在一个实施例中，半径填充物102是由用短纤维增强的热固性树脂制成的桁梁面条状物。在至少一种实施方式中，半径填充物102未被层压。在一个实施例中，半径填充物102具有与凹槽104一样长的长度，其可以达约110英尺或甚至更长。在一个实施例中，在半径填充物102沉积至凹槽104中之后，半径填充物102和工件106被共同固化在一起。
凹槽104可以是均匀的凹槽。例如，凹槽104可以是直线的和/或沿着凹槽104的长度具有恒定的截面积。在另一实施方式中，凹槽104可以是不均匀的凹槽。例如，凹槽104可以在水平面或竖直面中弯曲、缠绕或锯齿形下垂，和/或截面积可以沿着凹槽104的长度变化。
在一个实施例中，第二装置130包括加热桶，该加热桶存储并加热均质材料以产生半径填充物102。在一个实施例中，第一传感器150包括一个或多个轮廓仪，其提供用于测量凹槽104的截面积的信号。在一个实施例中，轮廓仪是由伊利诺斯州伊塔斯加的基恩士公司(Keyence)生产的LJ-V7000系列轮廓仪。在一个实施例中，第一装置120和/或第二装置130包括闭环热控制，并且温度被设置在大约120°F+/-5°F。
当工艺开始时，设备100定位在预定位置，使得凹槽104的一端在第一传感器150的视野内。一旦设备100处于起始位置，第一传感器输出用于调整或保持设备100(例如第一装置120)相对于凹槽104的位置。更具体地，第一传感器输出用于通过连续进行X、Y、Z测量并基于第一装置120和凹槽104之间的水平角度α、竖直角度β和目标距离124进行调整来引导设备100的位置。
总体参照图1并具体参照例如图6A、6B和7，凹槽104的第一几何特征包括凹槽104的截面积。本段的前述主题表征了本公开的实施例2，其中实施例2还包括上述实施例1的主题。
在一些情况下，凹槽104的截面积沿凹槽104变化。通过监测这种变化，可以动态地调整半径填充物102的第二几何特征，以匹配凹槽104中的变化。例如，可调喷嘴(第一装置120)的开口尺寸随着门件在开口上移动而被调整，以动态地调整半径填充物102的第二几何特征。
总体参照图1并具体参照例如图6A、6B和7，半径填充物102的第二几何特征包括半径填充物102的截面积。本段的前述主题表征了本公开的实施例3，其中实施例3还包括上述实施例1或者2的主题。
在一些情况下，凹槽104的截面积沿凹槽104变化。通过监测这种变化，可以动态地调整半径填充物102的第二几何特征，以匹配凹槽104中的变化。例如，可调喷嘴(第一装置120)的开口尺寸随着门件在开口上移动而被调整，以动态地调整半径填充物102的第二几何特征。
总体参照图1并具体参照例如图3-7，当在平面图中观察到的凹槽104包括平面图非线性部分时，控制器180还被配置为基于第一传感器输出来调整挤出轴线112的水平投影和与凹槽104相切的竖直平面181之间的水平角度α，使得当底架110相对于凹槽104移动时，工具中心点122跟随凹槽104。本段的前述主题表征了本公开的实施例4，其中实施例4还包括根据上述实施例1至3中任一项的主题。
调整或保持水平角度α允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。例如，如果凹槽104水平波动，控制器180调整水平角度α，使得工具中心点122跟随凹槽104。
第一传感器输出还用于计算偏移量(例如第一装置120的角定向变化，以保持第一装置120和凹槽104之间的预定最佳目标距离124和水平角度α)。水平角度α测量为约1°至约5°、约1°至约15°或约1°至约30°。在至少一个实施方式中，第一传感器输出与第二传感器输出结合使用以实现此目的。
竖直平面181是虚拟参考平面。如此处所用，“虚拟”意味着具有实体的属性，而不具有其物理形式。例如，虚拟参考平面是一个无形的或假想的平面，而不是一个物理平面，相对于该平面，可以定义例如其他物理和/或无形实体的位置和/或方向。
在一个实施例中，相切点是挤出轴线112和凹槽104的中间(中心)纵向轴线的交点。在另一实施方式中，相切点是挤出轴线112和另一轴线(例如凹槽104的中心纵向轴线)的交点。
总体参照图1并具体照例如图3-7和9，设备100还包括第二传感器160，其连接至底架110，并被配置为提供第二传感器输出，该第二传感器输出代表在第三装置140将半径填充物102压紧在凹槽104中之后，沿着凹槽104长度的至少一部分的凹槽104中的半径填充物102的第三几何特征。本段的前述主题表征了本公开的实施例5，其中实施例5还包括根据上述实施例1至4中任一项的主题。
第二传感器160为凹槽104中的半径填充物102提供质量保证(例如确保半径填充物102恰当填充或稍微过度填充凹槽104)。
第二传感器160用于质量保证。在一个实施例中，第二传感器160包括在第三装置140之后的一个或多个轮廓仪。在一个实施例中，轮廓仪是由伊利诺斯州伊塔斯加的基恩士公司生产的LJ-V7000系列轮廓仪。第三几何特征包括在半径填充物102沉积在凹槽104中之后半径填充物102的顶部高度(例如半径填充物102相对于凹槽104的高度)。附加地或替代地，第三几何特征包括在半径填充物102沉积在凹槽104中之后半径填充物102的宽度。附加地或替代地，第三几何特征包括过度填充或欠填充的截面积。
总体参照图1并具体参照例如图6A、6B和7，第三几何特征包括以下至少一个：(1)在第三装置140将半径填充物102压紧在凹槽104之后，半径填充物102的最大宽度；或者(2)凹槽104的高度和半径填充物102的高度之间的差。本段的前述主题表征了本公开的实施例6，其中实施例6还包括上述实施例5的主题。
将来自第一传感器输出的图像与来自第二传感器输出的图像进行比较，以确保半径填充物102恰当填充或稍微过度填充凹槽104。
第三几何特征包括在半径填充物102沉积在凹槽104中之后半径填充物102的顶部高度(例如半径填充物102相对于凹槽104的高度)。附加地或替代地，第三几何特征包括在半径填充物102沉积在凹槽104中之后半径填充物102的宽度。附加地或替代地，第三几何特征包括过度填充或欠填充的横截面积。
总体参照图1并具体参照例如图6A、6B和7，控制器180还被配置为通过对第一传感器输出和第二传感器输出进行比较来确定半径填充物102过度填充或欠填充凹槽104的量。本段的前述主题表征了本公开的实施例7，其中实施例7还包括上述实施例5或6的主题。
将来自第一传感器输出的图像与来自第二传感器输出的图像进行比较，以确保半径填充物102恰当填充或稍微过度填充凹槽104。
所述比较包括将第二传感器数据覆盖在第一传感器数据上。在一种实施方式中，期望的过度填充为从约1％到约20％或从约5％到约15％。
总体参照图1并具体参照例如图5-7，响应于故障状况，该故障状况对应于半径填充物102过度填充或欠填充凹槽104预定量并通过将第一传感器输出和第二传感器输出进行比较来识别，控制器180还被配置为以下中的至少一个：停止底架110相对于凹槽104的移动和半径填充物102沿着挤出轴线112的挤出，或者存储沿凹槽104的故障状况的位置。本段的前述主题表征了本公开的实施例8，其中实施例8还包括上述实施例7的主题。
如果检测到故障/错误，则控制器180停止工艺的部分或全部，使得故障/错误可以被分析并且不会沿着凹槽104的长度传播。在一种实施方式中，期望的过度填充为从约1％到约20％或从约5％到约15％。
总体参照图1并具体参照例如图9，当在侧视图中观察到的凹槽104包括侧视图非线性部分时，控制器180还被配置为基于第一传感器输出和第二传感器输出来调整挤出轴线112和平面183之间的竖直角度β，使得当底架110相对于凹槽104移动时，工具中心点122跟随凹槽104，该平面183与凹槽104相切并垂直于包含挤出轴线112的竖直平面。本段的前述主题表征了本公开的实施例9，其中实施例9还包括根据上述实施例5至8中任一项的主题。
调整或保持竖直角度β允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。例如，如果凹槽104竖直波动，控制器180调整竖直角度β，使得工具中心点122跟随凹槽104。
竖直角度β测量为约1°至约5°、约1°至约15°或约1°至约30°。平面183是虚拟参考平面。如此处所用，“虚拟”意味着具有实体的属性，而不具有其物理形式。例如，虚拟参考平面是一个无形的或假想的平面，而不是一个物理平面，相对于该平面，可以定义例如其他物理和/或无形实体的位置和/或方向。
总体参照图1并具体参照例如图9，控制器180还被配置为基于第一传感器输出和第二传感器输出来调整工具中心点122和凹槽104之间的目标距离124，使得当底架110相对于凹槽104移动时，工具中心点122跟随凹槽104。本段的前述主题表征了本公开的实施例10，其中实施例10还包括上述实施例9的主题。
调整和/或保持目标距离124允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。
相对于轴线(例如凹槽104的中心纵向轴线)测量目标距离124。目标距离124为例如约0.1cm至约10cm、约0.2cm至约8cm或约0.3cm至约6cm。
总体参照图1并具体参照例如图4和图9，当在平面视图中观察到的凹槽104包括平面视图非线性部分时、并且当在侧视图中观察到的凹槽104包括侧视图非线性部分时，控制器180还被配置为基于第一传感器输出和第二传感器输出来：调整挤出轴线112的水平投影和与凹槽104相切的竖直平面181之间的水平角度α、调整挤出轴线112和平面183(与凹槽104相切并垂直于包含挤出轴线112的竖直平面)之间的竖直角度β、以及调整工具中心点122和凹槽104之间的目标距离124，使得当底架110相对于凹槽104移动时，工具中心点122跟随凹槽104。本段的前述主题表征了本公开的实施例11，其中实施例11还包括根据上述实施例5至8中任一项的主题。
调整或保持水平角度α允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。例如，如果凹槽104水平波动，控制器180调整水平角度α，使得工具中心点122跟随凹槽104。
调整或保持竖直角度β允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。例如，如果凹槽104竖直波动，控制器180调整竖直角度β，使得工具中心点122跟随凹槽104。
调整或保持目标距离124允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。
平面181和183是虚拟参考平面。如此处所用，“虚拟”意味着具有实体的属性，而不具有其物理形式。例如，虚拟参考平面是一个无形的或假想的平面，而不是一个物理平面，相对于该平面，可以定义例如其他物理和/或无形实体的位置和/或方向。
总体参照图1并具体参照例如图3-5，设备100还包括第三传感器170，其连接至底架110，并被配置为提供第三传感器输出，该第三传感器输出代表半径填充物102的第四几何特征。本段的前述主题表征了本公开的实施例12，其中实施例12还包括根据上述实施例5至11中任一项的主题。
第三传感器输出验证侧表面的质量(例如半径填充物102在恰好沉积至凹槽104中之前存在边缘和尖端撕裂)。
第三传感器输出还验证半径填充物102的挤出速率。在一个示例中，第三传感器170包括一个或多个轮廓仪(例如在半径填充物102的任一侧上的一个轮廓仪)。在一个实施例中，轮廓仪是伊利诺斯州伊塔斯加的基恩士公司生产的LJ-V7000系列轮廓仪。
总体参照图1并具体参照例如图6A、6B和7，半径填充物102的第四几何特征包括在半径填充物102定位在凹槽104中之前，半径填充物102的侧表面中的预定尺寸的撕裂、空隙或突起中的至少一个。本段的前述主题表征了本公开的实施例13，其中实施例13还包括上述实施例12的主题。
如果半径填充物102的侧表面的质量低于预定阈值，则控制器180终止工艺的至少一部分，以防止缺陷沿着凹槽104的长度传播。
为了确定是否存在边缘撕裂，轮廓仪试图识别半径填充物102中/上的空隙或突起。在一个实施例中，轮廓仪是伊利诺斯州伊塔斯加的基恩士公司生产的LJ-V7000系列轮廓仪。半径填充物102可以有点硬，因为它包括碳纤维。在一些情况下，半径填充物102可以向右侧的左侧凸出。第三传感器有助于检测和防止这种情况。
总体参照图1并具体参照例如图3和图5，设备100还包括激光传感器190，激光传感器190连接至底架110，并被配置为提供激光传感器输出，激光传感器输出代表半径填充物102从第一装置120挤出的挤出速度。在一个实施例中，激光传感器190是由俄亥俄州代顿的Beta LaserMike公司制造的LaserSpeed Pro4500传感器。本段的前述主题表征了本公开的实施例14，其中实施例14还包括上述实施例12或者13的主题。
将半径填充物102挤出的速度与底架110的速度进行比较。如果速度不匹配，则底架110的速度降低。控制底架110的速度比控制挤出半径填充物102的速度更容易，因为后者会影响半径填充物102的完整性。更具体地，改变挤出速度会影响半径填充物102的粘度。随着半径填充物被挤出，激光传感器190指向半径填充物102。激光传感器190测量挤出速度。
总体参照图1并具体参照例如图3和5，控制器180还被配置为基于第三传感器输出或激光传感器输出中的至少一个来控制底架110相对于凹槽104的运动速度。本段的前述主题表征了本公开的实施例15，其中实施例15还包括上述实施例14的主题。
激光传感器输出与第三传感器输出结合使用，以使底架110的行进速度与半径填充物102的挤出速度同步。控制底架110的速度比控制挤出半径填充物102的速度更容易，因为后者会影响半径填充物102的完整性。更具体地，改变挤出速度会影响半径填充物102的粘度。随着半径填充物被挤出，激光传感器190指向半径填充物102。激光传感器190测量挤出速度。
总体参照图1并具体参照例如图3和5，当半径填充物102的挤出速度超过底架110的运动速度时，控制器180增加底架110相对于凹槽104的运动速度；并且当底架110的运动速度超过半径填充物102的挤出速度时，控制器180降低底架110的运动速度。本段的前述主题表征了本公开的实施例16，其中实施例16还包括上述实施例15的主题。
这可以防止半径填充物102中不期望的弯曲，如果半径填充物102被挤出得比底架110移动得更快，则这种弯曲可能会发生。控制底架110的速度比控制挤出半径填充物102的速度更容易，因为后者会影响半径填充物102的完整性。更具体地，改变挤出速度会影响半径填充物102的粘度。
总体参照图1并具体参照例如图3-5和8，其中设备100还包括：辊200，其连接至第一装置120，并被配置为通过由第一装置120挤出的半径填充物102旋转；以及编码器202，其被配置为响应于辊200的旋转而提供编码器输出。在一个实施例中，编码器202是由斯洛文尼亚科门达的雷尼绍(Renishaw)公司制造的RM44磁性编码器。编码器输出代表半径填充物102由第一装置120挤出的挤出速度。本段的前述主题表征了本公开的实施例17，其中实施例17还包括上述实施例12或13的主题。
实施例17涉及用于确定半径填充物102挤出速度的替代布置。辊-编码器系统本来就便宜可靠。
当半径填充物102被挤出时，辊200与半径填充物102接触并响应于与半径填充物102的接触而滚动。辊200的转数用于确定半径填充物102的长度和/或速度。
总体参照图1并具体参照例如图3-5和8，控制器180还被配置为基于第三传感器输出或编码器输出中的至少一个来控制底架110相对于凹槽104的运动速度。本段的前述主题表征了本公开的实施例18，其中实施例18还包括上述实施例17的主题。
控制底架110的速度比控制挤出半径填充物102的速度更容易，因为后者会影响半径填充物102的完整性。更具体地，改变挤出速度会影响半径填充物102的粘度。
总体参照图1并具体参照例如图3-5和8，当半径填充物102的挤出速度超过底架110的运动速度时，控制器180增加底架110相对于凹槽104的运动速度；并且当底架110的运动速度超过半径填充物102的挤出速度时，控制器180降低底架110的运动速度。本段的前述主题表征了本公开的实施例19，其中实施例19还包括上述实施例18的主题。
这防止了半径填充物102中不期望的弯曲，如果半径填充物102被挤出得比底架110移动得更快，则这种弯曲可能会发生。控制底架110的速度比控制挤出半径填充物102的速度更容易，因为后者会影响半径填充物102的完整性。更具体地，改变挤出速度会影响半径填充物102的粘度。
总体参照图1并具体参照例如图3、6A、6B和9，第一装置120包括开口121，开口121具有可调尺寸和带有可调周长的出口轮廓123。第一装置120被配置为通过开口121挤出半径填充物102。工具中心点122是尺寸可调的平面形状的质心，该平面形状由开口121的出口轮廓123界定。本段的前述主题表征了本公开的实施例20，其中实施例20还包括根据上述实施例1至19中任一项的主题。
开口121和出口轮廓123是可调喷嘴的一部分，该可调喷嘴用于在挤出半径填充物102时改变半径填充物102的形状和/或尺寸。在替代的实施方式中，出口轮廓123是可移动门件的一部分，该可移动门件用于在挤出半径填充物102时改变半径填充物102的形状和/或尺寸。工具中心点122被定义为为设备100提供参考点。这允许半径填充物102的尺寸匹配凹槽104的相应尺寸。
总体上参照图1并具体参照例如图5，设备100还包括第四装置145，用于夹持并保持半径填充物102的一端。本段的前述主题表征了本公开的
实施例21，其中实施例21还包括根据上述实施例1至20中任一项的主题。
夹持半径填充物102以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。在一个实施例中，第四装置145包括压具或夹具(例如具有多个钳口的虎钳)，该压具或夹具被配置为相对于凹槽104保持半径填充物102的一端。在另一实施例中，第四装置145是或包括粘合剂。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。第四装置145由控制器180控制。
总体参照图1并具体参照例如图5，第四装置145被配置为在半径填充物102从第一装置120挤出之后、但是在工具中心点122沿着凹槽104前进之前，初始地夹持半径填充物102的一端。本段的前述主题表征了本公开的实施例22，其中实施例22还包括根据上述实施例21的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。
总体参照图1并具体参照例如图5，第四装置145被配置为在工具中心点122沿着凹槽104前进时继续夹持半径填充物102的一端。本段的前述主题表征了本公开的实施例23，其中实施例23还包括根据上述实施例22的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。第四装置145继续夹持半径填充物102，以防止半径填充物102在凹槽104内滑动。
总体参照图1并具体参照例如图5，在将半径填充物102引入凹槽104之前，半径填充物102的一端最初被第四装置145夹持。本段的前述主题表征了本公开的实施例24，其中实施例24还包括根据上述实施例21至23中任一项的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。
总体参照图1并具体参照例如图5，在底架110相对于凹槽104移动之前，半径填充物102被第四装置145夹持。本段的前述主题表征了本公开的实施例25，其中实施例25还包括根据上述实施例21至24中任一项的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。
总体参照图1并具体参照例如图2-10B，公开了将由均质材料制成的半径填充物102沉积至形成在工件106中并具有一长度的凹槽104中的方法1000。方法1000包括(框1002)相对凹槽104移动与用于沿挤出轴线112挤出半径填充物102的第一装置120相关联的工具中心点122。方法1000还包括(框1004)使用连接至支撑第一装置120的底架110的第一传感器150，以提供第一传感器输出，该第一传感器输出代表在半径填充物102沉积至凹槽104长度的至少一部分中之前，沿着凹槽104长度的至少一部分的凹槽104的第一几何特征。此外，方法1000还包括(框1006)使第一装置120沿挤出轴线112挤出半径填充物102，同时基于第一几何特征控制半径填充物102的第二几何特征。方法1000还包括(框1032)至少部分地将由第一装置120挤出的半径填充物102压紧至凹槽104中。本段的前述主题表征了本公开的实施例26。
方法1000涉及一种原位半径填充物制造和沉积技术，其解决了与传统半径填充物安装的过度的制造交付周期、高成本以及复杂制造、材料处理和大占地面积要求相关的问题。方法1000用于原位生产和安装半径填充物102，该半径填充物102具有所需的长度和截面形状，其被动态调整以对应于半径填充物102沉积至其中的凹槽104的截面形状。
在一个实施例中，第一装置120是挤出半径填充物102的可调喷嘴。可调喷嘴被配置为在半径填充物102被挤出时改变其开口的尺寸以控制半径填充物102的截面积。可调喷嘴包括门件，该门件被配置为在半径填充物102被挤出时在开口上移动以选择性地封闭开口，从而调整半径填充物102的轮廓。
工具中心点122是相对于第一装置120固定的参考点。在一种实施方式中，工具中心点122位于第一装置120的出口处，半径填充物102通过该出口被挤出。第一传感器150引导第一装置120并测量凹槽104的形状、截面积和/或路径。第一传感器输出用于控制(例如保持或修改)半径填充物102的第二几何特征，第二几何特征包括半径填充物102的截面形状、半径填充物102被挤出的速度等。
在一个实施例中，半径填充物102是由用短纤维增强的热固性树脂制成的桁梁面条状物。在至少一种实施方式中，半径填充物102未被层压。半径填充物102可具有与凹槽104一样长的长度，其可以达约110英尺或甚至更长。在一个实施例中，在半径填充物102沉积至凹槽104中之后，半径填充物102和工件106被共同固化在一起。
凹槽104可以是均匀的凹槽。例如，凹槽104可以是直线的和/或沿着凹槽104的长度具有恒定的截面积。在另一实施方式中，凹槽104可以是不均匀的凹槽。例如，凹槽104可以在水平面或竖直面中弯曲、缠绕或锯齿形下垂，和/或截面积可以沿着凹槽104的长度变化。
当工艺开始时，设备100定位在预定位置，使得凹槽104的一端在第一传感器150的视野内。一旦设备100处于起始位置，第一传感器输出用于调整或保持设备100(例如第一装置120)相对于凹槽104的位置。更具体地，第一传感器输出用于通过连续进行X、Y、Z测量并基于第一装置120和凹槽104之间的水平角度α、竖直角度β和目标距离124进行调整来引导设备100的位置。
总体参照图1并具体参照例如图6A、6B、7、10A和10B，根据方法1000，凹槽104的第一几何特征包括凹槽104的截面积。本段的前述主题表征了本公开的实施例27，其中实施例27还包括根据上述实施例26的主题。
在一些情况下，凹槽104的截面积沿凹槽104变化。通过监测这种变化，可以动态地调整半径填充物102的第二几何特征，以匹配凹槽104中的变化。例如，可调喷嘴(第一装置120)的开口尺寸随着门件在喷嘴的开口上移动而被调整，以动态地调整半径填充物102的第二几何特征。
总体参照图1并具体参照例如图6A、6B、7、10A和10B，根据方法1000，半径填充物102的第二几何特征包括半径填充物102的截面积。本段的前述主题表征了本公开的示例28，其中示例28还包括根据上述示例26或27的主题。
在一些情况下，凹槽104的截面积沿凹槽104变化。通过监测这种变化，可以动态地调整半径填充物102的第二几何特征，以匹配凹槽104中的变化。例如，可调喷嘴(第一装置120)的开口尺寸随着门件在喷嘴的开口上移动而被调整，以动态地调整半径填充物102的第二几何特征。
总体参照图1并具体参照例如图3、6A、6B、9、10A和10B，根据方法1000(框1008)，使第一装置120挤出半径填充物102包括通过第一装置120中的开口121挤出半径填充物102。开口121具有可调尺寸以及带有可调长度的出口轮廓123。工具中心点122是尺寸可调的平面形状的质心，该平面形状由开口121的出口轮廓123界定。本段的前述主题表征了本公开的实施例29，其中实施例29还包括根据上述实施例26至28中任一项的主题。
开口121和出口轮廓123是可调喷嘴的一部分，该可调喷嘴用于在挤出半径填充物102时改变半径填充物102的形状和/或尺寸。在替换实施方式中，出口轮廓123是可移动门件的一部分，该可移动门件用于在挤出半径填充物102时改变半径填充物102的形状和/或尺寸。工具中心点122被定义为为设备100提供参考点。这允许半径填充物102的尺寸匹配凹槽104的相应尺寸。
总体参照图1并具体参照例如图4、10A和10B，根据方法1000，当在平面图中观察到的凹槽104包括非线性部分时，方法1000还包括(框1016)基于第一传感器输出，来调整挤出轴线112的水平投影和与凹槽104相切的竖直平面181之间的水平角度α，使得当底架110相对于凹槽104移动时，工具中心点122跟随凹槽104。本段的前述主题表征了本公开的
实施例30，其中实施例30还包括根据上述实施例26至29中任一项的主题。
调整或保持水平角度α允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。例如，如果凹槽104水平波动，则控制器180调整水平角度α，使得工具中心点122跟随凹槽104。
第一传感器输出还用于计算偏移量(例如第一装置120的角定向变化，以保持第一装置120和凹槽104之间的预定最佳目标距离124和水平角度α)。在至少一个实施方式中，第一传感器输出与第二传感器输出结合使用以实现此目的。
竖直平面181是虚拟参考平面。如此处所用，“虚拟”意味着具有实体的属性，而不具有其物理形式。例如，虚拟参考平面是一个无形的或假想的平面，而不是一个物理平面，相对于该平面，可以定义例如其他物理和/或无形实体的位置和/或方向。
在一个实施方式中，相切点是挤出轴线112和凹槽104的中间(中心)纵向轴线的交点。在另一实施方式中，相切点是挤出轴线112和另一轴线(例如凹槽104的中心纵向轴线)的交点。
总体上参照图1并特别参照例如图3-7、10A和10B，方法1000还包括(框1034)基于连接至底架110的第二传感器160的第二传感器输出来确定半径填充物102过度填充或欠填充凹槽104的量。根据方法1000，第二传感器输出代表凹槽104中的半径填充物102沿着凹槽104长度的至少一部分的第三几何特征。本段的前述主题表征了本公开的实施例31，其中实施例31还包括根据上述实施例26至30中任一项的主题。
将来自第一传感器输出的图像与来自第二传感器输出的图像进行比较，以确保半径填充物102恰当填充或稍微过度填充凹槽104。
第二传感器160用于质量保证。在一个实施例中，第二传感器160包括在第三装置140之后的一个或多个轮廓仪。在一个实施例中，轮廓仪是伊利诺斯州伊塔斯加的基恩士公司生产的LJ-V7000系列轮廓仪。第三几何特征包括在半径填充物102沉积至凹槽104中之后半径填充物102的顶部高度(例如半径填充物102相对于凹槽104的高度)。附加地或替代地，第三几何特征包括在半径填充物102沉积至凹槽104中之后半径填充物102的宽度。附加地或替代地，第三几何特征包括过度填充或欠填充截面积。
总体参照图1并具体参照例如图3-7、10A和10B，根据方法1000，确定半径填充物102过度填充或欠填充凹槽104的量包括(框1036)比较第一传感器输出和第二传感器输出。本段的前述主题表征了本公开的实施例32，其中实施例32还包括根据上述实施例31的主题。
将来自第一传感器输出的图像与来自第二传感器输出的图像进行比较，以确保半径填充物102恰当填充或稍微过度填充凹槽104。
该比较包括将第二传感器数据覆盖在第一传感器数据上。在一种实施方式中，期望的过度填充为从约1％到约20％或从约5％到约15％。
总体上参照图1并具体参照例如图6A、6B、7、10A和10B，根据方法1000，第三几何特征包括以下中的至少一个：(1)在将半径填充物102压紧至凹槽104中之后，凹槽104的最大宽度和半径填充物102的最大宽度之间的差；或者(2)在将半径填充物102压紧至凹槽104中之后，凹槽104的高度和半径填充物102的高度之间的差。本段的前述主题表征了本公开的实施例33，其中实施例33还包括根据上述实施例31或者32的主题。
将来自第一传感器输出的图像与来自第二传感器输出的图像进行比较，以确保半径填充物102恰当填充或稍微过度填充凹槽104。
第三几何特征包括在半径填充物102沉积至凹槽104中之后半径填充物102的顶部高度(例如半径填充物102相对于凹槽104的高度)。附加地或替代地，第三几何特征包括在半径填充物102沉积至凹槽104中之后半径填充物102的宽度。附加地或替代地，第三几何特征包括过度填充或欠填充截面积。
总体参照图1并具体参照例如图5-7、10A和10B，方法1000还包括(框1038)基于第二传感器输出，停止底架110的移动，从而防止半径填充物102被挤出，或者响应于检测到工件106、凹槽104或半径填充物102中的至少一个中的缺陷，而停止底架110的移动并防止半径填充物102被挤出。本段的前述主题表征了本公开的实施例34，其中实施例34还包括根据上述实施例31至33中任一项的主题。
如果检测到缺陷，则控制器180停止工艺的至少一部分，使得缺陷可以被分析和/或不会沿着凹槽104的长度传播。
总体参照图1并具体参照例如图9、10A和10B，当在侧视图中观察到的凹槽104包括非线性部分时，方法1000还包括(框1018)，基于第一传感器输出和第二传感器输出，调整挤出轴线112和平面183之间的竖直角度β，使得当底架110相对于凹槽104移动时工具中心点122跟随凹槽104，该平面183与凹槽104相切并垂直于包含挤出轴线112的竖直平面。本段的前述主题表征了本公开的实施例35，其中实施例35还包括根据上述实施例31至34中任一项的主题。
调整或保持竖直角度β允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。例如，如果凹槽104竖直波动，则控制器180调整竖直角度β，使得工具中心点122跟随凹槽104。
平面183是虚拟参考平面。如此处所用，“虚拟”意味着具有实体的属性，而不具有其物理形式。例如，虚拟参考平面是一个无形的或假想的平面，而不是一个物理平面，相对于该平面，可以定义例如其他物理和/或无形实体的位置和/或方向。
总体参照图1并具体参照例如图9、10A和10B，方法1000还包括(框1020)基于第一传感器输出和第二传感器输出，调整工具中心点122和凹槽104之间的目标距离124，使得当底架110相对于凹槽104移动时，工具中心点122跟随凹槽104。本段的前述主题表征了本公开的实施例36，其中实施例36还包括根据上述实施例35的主题。
调整或保持目标距离124允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。
相对于轴线(例如凹槽104的中心纵向轴线)测量目标距离124。
总体参照图1并具体参照例如图4、9、10A和10B，当在平面图中观察到的凹槽104包括非线性部分，并且当在侧视图中观察到的凹槽104包括非线性部分时，该方法还包括基于第一传感器输出和第二传感器输出：(框1016)调整挤出轴线112的水平投影和与凹槽104相切的竖直平面181之间的水平角度α；(框1018)调整挤出轴线112和平面183之间的竖直角度β，该平面183与凹槽104相切并垂直于包含挤出轴线112的竖直平面181；以及(框1020)调整工具中心点122和凹槽104之间的目标距离124，使得当底架110相对于凹槽104移动时，工具中心点122跟随凹槽104。本段的前述主题表征了本公开的实施例37，其中实施例37还包括根据上述实施例31的主题。
调整或保持水平角度α允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。例如，如果凹槽104水平波动，则控制器180调整水平角度α，使得工具中心点122跟随凹槽104。
调整或保持竖直角度β允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。例如，如果凹槽104竖直波动，则控制器180调整竖直角度β，使得工具中心点122跟随凹槽104。
调整或保持目标距离124允许半径填充物102位于凹槽104内，即使凹槽104的形状、尺寸和/或方向发生变化。
平面181和183是虚拟参考平面。如此处所用，“虚拟”意味着具有实体的属性，而不具有其物理形式。例如，虚拟参考平面是一个无形的或假想的平面，而不是一个物理平面，相对于该平面，可以定义例如其他物理和/或无形实体的位置和/或方向。
总体参照图1并具体参照例如图3-7、10A和10B，方法1000还包括(框1022)基于来自连接至底架110的第三传感器170的第三传感器输出，在半径填充物102定位在凹槽104中之前确定半径填充物102的侧表面的质量，并且其中第三传感器输出代表半径填充物102的第四几何特征。本段的前述主题表征了本公开的实施例38，其中实施例38还包括根据上述实施例31至37中任一项的主题。
如果侧表面的质量低于预定阈值，则控制器180停止工艺的部分或全部，使得质量可以被分析并且缺陷不会沿着凹槽104的长度传播。
第三传感器输出还验证半径填充物102的挤出速率。第三传感器170包括一个或多个轮廓仪(例如在半径填充物102的任一侧上的轮廓仪)。在一个实施例中，轮廓仪是伊利诺斯州伊塔斯加的基恩士公司生产的LJ-V7000系列轮廓仪。
总体参照图1并具体参照例如图6A、6B、7、10A和10B，根据方法1000，半径填充物102的第四几何特征包括在半径填充物102定位在凹槽104中之前，半径填充物102的侧表面中的撕裂、空隙或突起中的至少一个。本段的前述主题表征了本公开的实施例39，其中实施例39还包括根据上述实施例38的主题。
如果侧表面的质量低于预定阈值，则控制器180停止工艺的部分或全部，使得质量可以被分析并且缺陷不会沿着凹槽104的长度传播。
为了确定是否存在边缘撕裂，轮廓仪试图识别半径填充物102中/上的空隙或突起。半径填充物102可以有点硬，因为它包括碳纤维。在一些情况下，半径填充物102可以向左或向右凸出。第三传感器有助于检测和防止这种情况。
总体参照图1并具体参照例如图3、5、10A和10B，方法1000还包括(框1024)基于连接至底架110的激光传感器190的激光传感器输出，确定挤出速度，在该挤出速度下，半径填充物102沿着挤出轴线112从第一装置120被挤出。本段的前述主题表征了本公开的实施例40，其中实施例40还包括根据上述实施例38或者39的主题。
将半径填充物102挤出的速度与底架110的速度进行比较。如果速度不匹配，则底架110的速度降低。控制底架110的速度比控制挤出半径填充物102的速度更容易，因为后者会影响半径填充物102的完整性。更具体地，改变挤出速度会影响半径填充物102的粘度。随着半径填充物被挤出，激光传感器190指向半径填充物102。激光传感器190测量挤出速度。
总体参照图1并具体参照例如图3、5、10A和10B，方法1000还包括(框1026)基于第三传感器输出或激光传感器输出中的至少一个来改变底架110相对于凹槽104的运动速度。本段的前述主题表征了本公开的实施例41，其中实施例41还包括根据上述实施例40的主题。
将半径填充物102挤出的速度与底架110的速度进行比较。如果速度不匹配，则底架110的速度降低。控制底架110的速度比控制挤出半径填充物102的速度更容易，因为后者会影响半径填充物102的完整性。更具体地，改变挤出速度会影响半径填充物102的粘度。随着半径填充物被挤出，激光传感器190指向半径填充物102。激光传感器190测量挤出速度。
总体参照图1并具体参照例如图5、8、10A和10B，根据方法1000，(框1028)连接至第一装置120的辊200被配置为当半径填充物102沿着挤出轴线112从第一装置120挤出时旋转地接触半径填充物102。响应于辊200的旋转，产生编码器输出，该编码器输出代表半径填充物102沿挤出轴线112从第一装置120挤出的挤出速度。本段的前述主题表征了本公开的实施例42，其中实施例42还包括根据上述实施例38至41中任一项的主题。
实施例42涉及用于确定半径填充物102挤出速度的替代布置。辊-编码器系统本来就便宜可靠。
当半径填充物102被挤出时，辊200与半径填充物102接触并响应于与半径填充物102的接触而滚动。辊200的转数用于确定半径填充物102的长度和/或速度。
总体参照图1并具体参照例如图5、8、10A和10B，方法1000还包括(框1030)基于第三传感器输出或编码器输出中的至少一个来改变底架110相对于凹槽104的运动速度。本段的前述主题表征了本公开的实施例43，其中实施例43还包括根据上述实施例42的主题。
将半径填充物102挤出的速度与底架110的速度进行比较。如果速度不匹配，则底架110的速度降低。控制底架110的速度比控制挤出半径填充物102的速度更容易，因为后者会影响半径填充物102的完整性。更具体地，改变挤出速度会影响半径填充物102的粘度。
总体参照图1并具体参照例如图5、10A和10B，方法1000还包括(框1010)夹持并保持半径填充物102的一端。本段的前述主题表征了本公开的实施例44，其中实施例44还包括根据上述实施例26至43中任一项的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。在一个实施例中，第四装置145包括压具或夹具(例如具有多个钳口的虎钳)，该压具或夹具被配置为相对于凹槽104保持半径填充物102的一端。在另一实施例中，第四装置145是或包括粘合剂。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。第四装置145由控制器180控制。
总体上参照图1并具体参照例如图5、10A和10B，方法1000还包括(框1012)在半径填充物102从第一装置120挤出之后、但是在工具中心点122沿着凹槽104前进之前，夹持并保持半径填充物102的一端。本段的前述主题表征了本公开的实施例45，其中实施例45还包括根据上述实施例26至43中任一项的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。
总体参照图1并具体参照例如图5、10A和10B，方法1000还包括(框1014)在工具中心点122沿着凹槽104前进的同时继续夹持半径填充物102的一端。本段的前述主题表征了本公开的实施例46，其中实施例46还包括根据上述实施例45的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。
总体参照图1并具体参照例如图5、10A和10B，根据方法1000，在将半径填充物102引入凹槽104之前，夹持半径填充物102。本段的前述主题表征了本公开的实施例47，其中实施例47还包括根据上述实施例45或者46的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。
总体参照图1并具体参照例如图5、10A和10B，根据方法1000，在底架110相对于凹槽104移动之前，夹持半径填充物102。本段的前述主题表征了本公开的实施例48，其中实施例48还包括根据上述实施例45至47中任一项的主题。
夹持半径填充物102，以便于在工艺开始时将半径填充物102引入凹槽104中。第四装置145操作使得当设备100开始移动时，半径填充物102的一端相对于凹槽104保持静止。
本公开的实施例可以在如图11所示的飞机制造和保养方法1100以及如图12所示的飞机1102的背景下描述。在预生产期间，说明性方法1100可包括飞机1102的规格和设计(框1104)以及材料采购(框1106)。在生产期间，可以进行飞机1102的部件和子组件制造(框1108)和系统集成(框1110)。此后，飞机1102可以通过认证和交付(框1112)以投入使用(框1114)。在使用中，飞机1102可被调度用于日常维护和保养(框1116)。日常维护和保养可包括飞机1102的一个或多个系统的修改、重新配置、翻新等。
说明性方法1100的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如客户)来执行或实行。出于本说明的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商；第三方可以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、服务组织等。
如图12所示，通过说明性方法1100生产的飞机1102可包括具有多个高级系统1120和内部1122的机身1118。高级系统1120的实施例包括推进系统1124、电气系统1126、液压系统1128和环境系统1130中的一个或多个。可以包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空航天实施例，但是本文公开的原理可以应用于其他工业，例如汽车工业。因此，除了飞机1102之外，本文公开的原理可以应用于其他交通工具，例如陆地交通工具、海上交通工具、太空交通工具等。
在制造和保养方法1100的任何一个或多个阶段期间，可以采用在此示出或描述的设备和方法。例如，与部件和子组件制造(框1108)相对应的部件或子组件可以以类似于飞机1102在使用中(框1114)生产的部件或子组件的方式构造或制造。此外，可以在生产阶段1108和1110期间利用设备、方法或其组合的一个或多个实施例，例如，通过显著加快飞机1102的组装或降低飞机1102的成本。类似地，例如但不限于，当飞机1102在使用中(框1114)和/或在维护和保养(框1116)期间，可以利用设备或方法实现或其组合的一个或多个实施例。
这里公开的设备和方法的不同实施例包括各种组件、特征和功能。应当理解，本文公开的设备和方法的各种实施例可以以任何组合包括本文公开的设备和方法的任何其他实施例的任何组件、特征和功能，并且所有这些可能性都旨在落入本公开的范围内。
本公开所属领域的技术人员将想到本文所阐述的示例的许多修改，这些修改具有前述描述和相关附图中呈现的教导的益处。
因此，应当理解，本公开不限于所示的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前面的描述和相关联的附图在元件和/或功能的某些说明性组合的上下文中描述了本公开的实施例示例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以通过替代实施方式提供元件和/或功能的不同组合。相应地，所附权利要求中的括号参考数字仅用于说明性目的，并不旨在将所要求保护的主题的范围限制于本公开中提供的特定实施例。

Claims (15)

1.一种用于将半径填充物(102)沉积至凹槽(104)中的设备(100)，所述半径填充物由均质材料制成，所述凹槽形成在工件(106)中并具有一长度，所述设备(100)包括：
底架(110)，能相对于所述凹槽(104)移动；
第一装置(120)，用于沿挤出轴线(112)挤出所述半径填充物(102)；
工具中心点(122)，与所述第一装置(120)相关联；
第二装置(130)，用于向所述第一装置(120)提供所述均质材料，其中所述第二装置(130)连接至所述底架(110)，所述第一装置(120)连接至所述第二装置(130)；
第三装置(140)，用于将所述半径填充物(102)压紧至所述凹槽(104)中，其中所述第三装置(140)连接至所述底架(110)；
第一传感器(150)，连接至所述底架(110)并被配置为提供第一传感器输出，所述第一传感器输出代表在所述半径填充物(102)沉积至所述凹槽(104)的长度的至少一部分中之前，所述凹槽(104)沿着所述凹槽(104)的长度的该至少一部分的第一几何特征；以及
控制器(180)，操作地耦接至所述第一装置(120)、所述第二装置(130)和所述第一传感器(150)，并且其中：基于所述第一传感器输出，所述控制器(180)被配置为确定所述凹槽(104)的所述第一几何特征；以及基于所述第一几何特征，所述控制器(180)被配置为当所述工具中心点(122)相对于所述凹槽(104)移动时，控制由所述第一装置(120)挤出的所述半径填充物(102)的第二几何特征。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，当在平面图中观察到的所述凹槽(104)包括平面图非线性部分时，所述控制器(180)还被配置为基于所述第一传感器输出来调整所述挤出轴线(112)的水平投影和与所述凹槽(104)相切的竖直平面(181)之间的水平角度(α)，使得当所述底架(110)相对于所述凹槽(104)移动时，所述工具中心点(122)跟随所述凹槽(104)。
3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，所述设备还包括连接至所述底架(110)并被配置为提供第二传感器输出的第二传感器(160)，所述第二传感器输出代表在所述第三装置(140)将所述半径填充物(102)压紧至所述凹槽(104)中之后，沿着所述凹槽(104)长度的至少一部分的所述凹槽(104)中的所述半径填充物(102)的第三几何特征。
4.根据权利要求3所述的设备(100)，其中，所述控制器(180)还被配置为通过将所述第一传感器输出和所述第二传感器输出进行比较来确定所述半径填充物(102)过度填充或欠填充所述凹槽(104)的量。
5.根据权利要求4所述的设备(100)，其中，响应于故障状况，所述控制器(180)还被配置为以下各项中的至少一个：
停止所述底架(110)相对于所述凹槽(104)的移动和所述半径填充物(102)沿着所述挤出轴线(112)的挤出；或
存储所述故障状况沿所述凹槽(104)的位置，
其中，所述故障状况对应于所述半径填充物(102)以预定量过度填充或欠填充所述凹槽(104)并通过所述第一传感器输出和所述第二传感器输出之间的比较来识别。
6.根据权利要求3所述的设备(100)，其中，当在侧视图中观察到的所述凹槽(104)包括侧视图非线性部分时，所述控制器(180)还被配置为基于所述第一传感器输出和所述第二传感器输出来调整所述挤出轴线(112)和平面(183)之间的竖直角度(β)，使得当所述底架(110)相对于所述凹槽(104)移动时，所述工具中心点(122)跟随所述凹槽(104)，其中所述平面与所述凹槽(104)相切并垂直于包含所述挤出轴线(112)的竖直平面。
7.根据权利要求6所述的设备(100)，其中，所述控制器(180)还被配置为基于所述第一传感器输出和所述第二传感器输出来调整所述工具中心点(122)和所述凹槽(104)之间的目标距离(124)，使得当所述底架(110)相对于所述凹槽(104)移动时，所述工具中心点(122)跟随所述凹槽(104)。
8.根据权利要求3所述的设备(100)，所述设备还包括连接至所述底架(110)并被配置为提供第三传感器输出的第三传感器(170)，所述第三传感器输出代表所述半径填充物(102)的第四几何特征。
9.根据权利要求8所述的设备(100)，所述设备还包括连接至所述底架(110)并被配置为提供激光传感器输出的激光传感器(190)，所述激光传感器输出代表所述半径填充物(102)从所述第一装置(120)挤出的挤出速度。
10.根据权利要求8所述的设备(100)，所述设备还包括：
辊(200)，连接至所述第一装置(120)并被配置为通过由所述第一装置(120)挤出的所述半径填充物(102)旋转；以及
编码器(202)，被配置为响应于所述辊(200)的旋转而提供编码器输出，并且
其中所述编码器输出代表所述半径填充物(102)由所述第一装置(120)挤出的挤出速度。
11.一种用于将半径填充物(102)沉积至凹槽(104)中的方法(1000)，所述半径填充物由均质材料制成，所述凹槽形成在工件(106)中并具有一长度，所述方法(1000)包括以下步骤：
相对于所述凹槽(104)移动工具中心点(122)，所述工具中心点与用于沿挤出轴线(112)挤出所述半径填充物(102)的第一装置(120)相关联；
使用连接至支撑所述第一装置(120)的底架(110)的第一传感器(150)提供第一传感器输出，所述第一传感器输出代表在所述半径填充物(102)沉积至所述凹槽(104)的长度的至少一部分中之前，所述凹槽(104)沿着所述凹槽(104)的长度的该至少一部分的第一几何特征；
使所述第一装置(120)沿所述挤出轴线(112)挤出所述半径填充物(102)，同时基于所述第一几何特征控制所述半径填充物(102)的第二几何特征；以及
至少部分地将由所述第一装置(120)挤出的所述半径填充物(102)压紧至所述凹槽(104)中。
12.根据权利要求11所述的方法(1000)，其中：
使所述第一装置(120)挤出所述半径填充物(102)的步骤包括通过所述第一装置(120)中的开口(121)挤出所述半径填充物(102)，
所述开口(121)具有可调尺寸并具有带有可调长度的出口轮廓(123)，并且
所述工具中心点(122)是尺寸可调的平面形状的质心，所述平面形状由所述开口(121)的所述出口轮廓(123)界定。
13.根据权利要求11或12所述的方法(1000)，其中，当在平面图中观察到的所述凹槽(104)包括非线性部分时，所述方法(1000)还包括，基于所述第一传感器输出来调整所述挤出轴线(112)的水平投影和与所述凹槽(104)相切的竖直平面(181)之间的水平角度(α)，使得当所述底架(110)相对于所述凹槽(104)移动时，所述工具中心点(122)跟随所述凹槽(104)。
14.根据权利要求11或12所述的方法(1000)，所述方法还包括基于连接至所述底架(110)的第二传感器(160)的第二传感器输出来确定所述半径填充物(102)过度填充或欠填充所述凹槽(104)的量的步骤，并且其中所述第二传感器输出代表沿着所述凹槽(104)的长度的至少一部分的所述凹槽(104)中的所述半径填充物(102)的第三几何特征。
15.根据权利要求14所述的方法(1000)，确定所述半径填充物(102)过度填充或欠填充所述凹槽(104)的量的步骤包括比较所述第一传感器输出和所述第二传感器输出。
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