CN110605858B - 用于控制复合丝束的接触的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制复合丝束的接触的方法和系统。红外照相机被朝向复合吐丝机的压实辊的尾部引导。通过安装在压实辊的前方的加热器向基板施加热量。捕获通过压实辊铺设到基板上的复合丝束的红外图像。使用红外图像确定复合丝束是否具有充分接触。

Description

用于控制复合丝束的接触的方法和系统
技术领域
本公开总体涉及复合制造,并且更具体地涉及提高复合结构的制造质量。然而更具体地,本公开涉及使用复合丝束的红外图像控制复合丝束的接触。
背景技术
诸如飞机和汽车的平台以越来越大百分比的复合材料来设计制造。复合材料用在飞机中以减轻飞机的重量。该重量的减轻改善了性能特征,诸如,负载能力和燃料效率。此外,复合材料为飞机中的各种部件提供了更长的使用寿命。
然而,在制造过程期间复合材料质量的监测和处理控制是一个挑战。复合材料以层铺设。未固化的复合材料的层之间的粘结影响所得的固化复合结构的特性(诸如,强度)。未固化复合层之间的这些粘结受层之间的“密切接触”的影响。未固化的复合层之间的粘结强度还可以称为层的“粘性”。减少未固化的复合层之间的“密切接触”可能会减少层之间的粘性。
未固化的复合层之间的粘结的传统检查包括通过操作人员进行的视觉检查。通过操作人员进行的视觉检查是定性而非定量测量。通过操作人员进行的视觉检查并不是特别灵敏的。
因此,期望具有一种考虑至少一部分以上讨论的问题及其他可能的问题的方法和设备。例如,期望具有用来对复合材料的未固化层之间的粘结的接触或强度中的至少一个进行定量评估的方法和设备中的至少一个。作为另一个实例,期望具有用于提供复合材料的未固化层之间的粘结的接触或强度中的至少一个的更敏感的检查的方法和设备中的至少一个。
发明内容
本公开的示例性实例提供一种方法。红外照相机被朝向复合吐丝机的压实辊的尾部引导。通过安装在压实辊的前方的加热器将热量施加于基板。捕获通过压实辊铺设到基板上的复合丝束的红外图像。使用红外图像确定复合丝束是否具有充分接触。
本公开的示例性实例提供一种方法。使用具有压实辊和安装在压实辊的前方的加热器的复合吐丝机铺设复合丝束。在铺设复合丝束之后,使用安装在压实辊尾部的红外照相机捕获复合丝束的红外图像。使用红外图像确定粘性的水平。
本公开的又一示例性实例提供一种系统。系统包括具有压实辊、安装在压实辊的前方的加热器、安装在压实辊的尾部的红外照相机和复合分析器的复合吐丝机。红外照相机被配置为捕获通过压实辊铺设在基板上的复合丝束的红外图像。复合分析器被配置为使用红外图像确定复合丝束是否具有充分接触。
该特征和功能可以在本公开的各种实施例中单独实现,或者该特征和功能可以在其他实施例中结合,其中可以参考以下描述和附图来了解进一步的细节。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是新颖特征的示意性实施例的特征。然而,当结合附图阅读时,通过参考本公开的示意性实施方式的以下详细描述,将更好地理解示例性实施方式和优选的使用模式及其进一步的目的和特征,其中:
图1是根据示例性实施方式的铺设了复合丝束的制造环境的框图的示意图;
图2是根据示例性实施方式的复合吐丝机和所附红外照相机的侧视图的示意图;
图3是根据示例性实施方式的复合丝束的红外图像的示意图;
图4是根据示例性实施方式的复合丝束的红外图像的示意图;
图5是根据示例性实施方式的复合丝束的红外图像的示意图;
图6是根据示例性实施方式的用于确定复合丝束是否具有充分接触的方法的流程图的示意图;
图7是根据示例性实施方式的用于确定粘性的水平的方法的流程图的示意图;
图8为根据示例性实施方式的框图形式的数据处理系统的示意图;
图9是根据示例性实施方式的框图形式的飞机制造和保养方法的示意图;以及
图10是在其中可以实施一示例性实施方式的框图形式的飞机的示意图。
具体实施方式
示例性实施方式认识并考虑到一个或多个不同的因素。例如,示例性实施方式认识并考虑到纤维自动化铺排(AFP)是一种复合制造工艺。示例性实施方式认识并考虑到纤维自动化铺排(AFP)是高灵敏度工艺。示例性实施方式认识并考虑到超出公差制造会给制造过程增加不期望的成本和流程时间。示例性实施方式认识并考虑到期望用于监测、控制、及改善纤维自动化铺排(AFP)工艺的装置。
示例性实施方式认识并考虑到未固化的复合层之间的密切接触影响未固化的复合层之间的接合强度,还称为“粘性”。示例性实施方式认识并考虑到传统视觉检查是粘性的定性测量而不是粘性的定量测量。示例性实施方式认识并考虑到未固化的复合丝束可具有不同的粘性水平,描述为粘着、轻度粘着、或分离。示例性实施方式认识并考虑到期望粘性的定量测量。
现在转向图1,根据示例性实施方式描述了复合丝束所铺设的制造环境的框图的示意图。在制造环境100中,复合吐丝机102将复合丝束104 铺设到基板106上。系统108铺设复合丝束104并且确定复合丝束104是否具有充分接触110。系统108包括具有压实辊112的复合吐丝机102、加热器114、红外照相机116、及复合分析器118。加热器114安装在压实辊112的前方以加热基板106。红外照相机116安装在压实辊112的尾部。红外照相机116被配置为捕获通过压实辊112铺设在基板106上的复合丝束104的红外图像120。复合分析器118被配置为使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110。
所述确定可以用于控制复合丝束104的应用。在一些示例性实例中,在确定复合丝束104是否具有充分接触110之后,使用确定的结果控制复合丝束104的应用。例如,可以基于确定改变热量122、压实速度124、和压实压力125中的至少一个。
加热器114向基板106施加热量122。基板106采用任何期望的形式。在一些示例性实例中,基板106包括由复合丝束104的现有层形成的表面。在一些示例性实例中,基板106包括工具表面。
复合吐丝机102的压实辊112以压实速度124将复合丝束104应用于基板106。热量122、压实速度124和压实压力125是可调节以实现充分接触110的参数126。
粘性130是复合丝束104与基板106之间的接合强度的描述。粘性130 受铺设在基板106上的复合丝束104的温度的影响。粘性130还受复合丝束104与基板106之间的接触的影响。粘性130可以按牛顿计量。
粘性130随着压实辊112下面的复合丝束104的温度变化而变化。对于任何给定的压实速度124,粘性130随着压实辊112下面的复合丝束104 的温度的变化而不断变化。对于任何给定的压实速度124,粘性130具有最大值。对于任何给定的压实速度124,粘性130随着压实辊112下面的复合丝束104的温度增加而增加到最大值。在达到粘性130的最大值之后,压实辊112下面的复合丝束104的温度的增加使粘性130进一步降低。在一些示例性实例中,对于任何给定压实速度124,粘性130相对于温度的特性可以由粘性参考曲线表示。
密切接触131的程度随着压实辊112下面的复合丝束104的温度变化而变化。对于任何给定压实速度124,随着压实辊112下面的复合丝束104 的温度增加,复合丝束104与基板106之间密切接触131的程度增加至 100%。一旦复合丝束104与基板106之间的密切接触131的程度达到 100%,增加温度不会影响密切接触131的程度。
在一些示例性实例中,复合丝束104与基板106之间密切接触131的程度达到100%,粘性130可能未达到其最大值。在这些示例性实例中,压实辊112下方的温度可以增加以便增加粘性130。
对于给定的压实速度124,随着处理温度增加,密切接触131的程度增加,粘性130的值也增加。在处于或接近粘性130最大值的温度处,密切接触131的程度变为100%。继续增加温度导致粘性130的较低值,而密切接触131的程度仍为100%。复合分析器118考虑了红外图像120中表示密切接触131的程度的强度的均匀性和红外图像120中指示用于确定密切接触131的程度和粘性130中的至少一个的温度的强度值。
粘性130可以取决于复合材料128的类型、制造环境100的湿度132、及制造环境100的温度134而改变。粘性130还可以受复合丝束104的储藏条件、复合丝束104的制造条件以及复合丝束104的铺设时间的影响。常规系统不会量化粘性130。
在常规系统中,操作者目测检查复合层以评估密切接触131的程度。在常规系统中,粘性130未被量化。
基于复合材料128的类型调整参数126。在一些示例性实例中,使用系统108调整参数126以实现充分接触110。在一些示例性实例中,使用系统108调整参数126以改变粘性130。
当确定复合丝束104不具有充分接触110时,控制器136被配置为修改施加于基板106的热量122、复合吐丝机102的压实速度124、以及复合吐丝机102的压实压力125中的至少一个。在一些示例性实例中,控制器136还控制操纵制造环境100内的复合吐丝机102。在一些示例性实例中,控制器136被配置为修改施加于基板106的热量122、复合吐丝机102 的压实速度124、以及复合吐丝机102的压实压力125中的至少一个以改变粘性130。
在一些示例性实例中,复合分析器118被配置为实时确定复合丝束 104是否具有充分接触110。在一些示例性实例中,复合分析器118被配置为确定复合丝束104是否具有充分接触110作为检查抽样方案的一部分。
在一些示例性实例中,复合分析器118分析红外图像120中的每一个以确定复合丝束104铺设在基板106上时复合丝束104是否具有充分接触 110。在一些示例性实例中,复合分析器118仅分析红外图像120的一部分。
红外图像138是红外图像120中的一个。红外图像138具有强度140 的像素。强度140表示红外图像138中可见的复合丝束104的位置中的每一个的温度。
当复合丝束104被铺设在基板106上时,复合丝束104的温度低于基板106。在一些示例性实例中,当复合丝束104铺设到基板106上时,复合丝束104的温度低于制造环境100的温度134。
红外照相机116定位于并指向压实辊112后部。红外图像120中的复合丝束104的温度将低于压实辊112下方压实点的温度。在数据处理期间,可考虑到由红外照相机成像时复合丝束104的温度与压实辊112压实时复合丝束104的温度之间的差异。
由红外照相机116提供的红外图像120使得能对密切接触的程度进行评估并使得能对粘性130进行评估。压实辊112尾部的复合丝束104的材料温度的均匀性指示出密切接触的程度。红外图像120中的复合丝束104 的实际温度定义粘性130的实际值。
当复合丝束104铺设在基板106上时,基板106对基板106上的复合丝束104进行加热。热量从基板106传到铺设在基板106上的复合丝束 104。
强度140指示被传到复合丝束104的热量的量。强度140指示复合丝束104与基板106之间接触的水平。复合丝束104与基板106之间接触量越大,热传递的量就更大。
在一些示例性实例中,使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110包括对跨复合丝束104的频带宽度142的强度140进行采样以形成采样的强度144。采样的强度144的范围为从采样的强度144的最低强度到最高强度。在一些示例性实例中,使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110进一步包括确定采样的强度144的范围值是否大于阈值146。在一些示例性实例中,如果采样的强度144的范围值大于阈值146,则确定复合丝束104不具有充分接触110。在一些示例性实例中,如果采样的强度144的范围值大于阈值146,则红外图像138被识别为用于进一步的检查。
在一些示例性实例中,使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110进一步包括确定采样的强度144中的任何一个是否大于或小于设定范围148。在一些示例性实例中,如果采样的强度144中的任何一个低于设定范围148,则确定复合丝束104不具有充分接触110。如果采样的强度144中的任何一个低于设定范围148,热量122可以增加。如果采样的强度144中的任何一个高于设定范围148,热量122可以降低。
为了确定热量122将改变的程度,考虑用于铺设复合丝束104的当前状况。例如,为了确定热量122将改变的程度,考虑复合丝束104的机器速度和最大粘性、复合吐丝机102的参数、以及制造环境100的条件。在一些示例性实例中,考虑到复合吐丝机102的湿度132、温度134、压实压力125中的至少一个、复合吐丝机102中的丝束张力、以及压实速度124 以确定热量122将改变的程度。
为了确定热量122将改变的程度,考虑历史数据149。历史数据149 包括制造环境湿度、制造环境温度、复合材料的类型、所施加的热量、压实速度、压实压力、粘性、及来自红外图像的强度数据中的至少一个。
使用任何期望方法选择阈值146和设定范围148。在一些示例性实例中,基于复合材料128的类型的已知的参考标准选择阈值146和设定范围 148。已知参考标准的数据包括铺设期间的红外图像、超声检查数据、以及视觉检查数据中的至少一个。在一些示例性实例中,基于复合材料128 的类型的粘性参考曲线选择阈值146和设定范围148。
在一些示例性实例中,使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110包括识别复合丝束104中的至少一个的边缘150。在一些示例性实例中,如果边缘150对于复合丝束104中的至少一个可见,则不存在充分接触110。在一些示例性实例中,如果边缘150对于复合丝束104 中的至少一个可见,则增加热量122。
在一些示例性实例中,在没有量化复合丝束104与基板106之间的接触的情况下,复合分析器118确定是否存在充分接触110。在一些示例性实例中,复合分析器118量化复合丝束104与基板106之间密切接触131 的程度。在一些示例性实例中,复合分析器118基于复合丝束104与基板 106之间的密切接触131的程度的确定值确定是否存在充分接触110。在一些示例性实例中,复合分析器118在确定是否存在充分接触110之后量化复合丝束104与基板106之间密切接触131的程度。
在一些示例性实例中,复合分析器118进一步被配置为确定粘性130 的水平。在一些示例性实例中,复合分析器118被配置为使用红外图像120 确定粘性130的水平。在一些示例性实例中,复合分析器118进一步被配置为使用红外图像120、复合丝束104的密切接触131的程度、及度量151 中的至少一个确定粘性130的水平。在一些示例性实例中,复合分析器118 还可以考虑由加热器114施加的热量122的量、制造环境100中的湿度 132、复合材料128的类型、以及制造环境100的温度134中的至少一个。
如本文所使用的,当与项目列表一起使用时,短语“……中的至少一个”意味着可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合,并且可能仅需要列表中的每个项目中的一个。换句话说,“……中的至少一个”意味着可以从列表中使用项目的任何组合和任意数量的项目,而并非列表中的所有项目都是必需的。该项目可以是特定的对象、事物或类别。
这个实例还可以包括项目A、项目B和项目C,或项目B和项目C。当然,这些项目的任何组合都可能存在。在其他实例中,“至少一个”例如可以是但不限于项目A中的两个、项目B中的一个和项目C中的十个,项目B中的四个和项目C中的七个以及其他合适的组合。
在一些示例性实例中,当红外图像138被确定为用于进一步检查时,确定复合丝束104的粘性130。在一些示例性实例中,在使用红外图像120 确定复合丝束104是否具有充分接触110之后确定复合丝束104的粘性 130。
在一些示例性实例中,将强度140与度量151进行比较或相对于度量 150进行分析。度量151使粘性130与红外图像的强度相关。红外图像的强度表示红外图像内的温度。度量151考虑了铺设复合丝束的历史数据 149。在一些示例性实例中,度量151采用任意数量的粘性参考曲线的形式。
度量151可以用于任何期望分析。度量151可以结合任何其他期望数据使用。在一些示例性实例中,度量151被用于设置阈值146中的至少一个或设定范围148。在一些示例性实例中,度量151被用于确定热量122 将改变的程度。在一些示例性实例中,将度量151与热量122和强度140 一起使用来确定粘性130。在一些示例性实例中,将度量151与所确定的复合丝束104的密切接触131的程度和强度140一起使用来确定粘性130。
在一些示例性实例中,基板106是生产基板。在这些示例性实例中,复合丝束104产生生产中的一部分。
在其他示例性实例中,复合吐丝机102将复合丝束152铺设在测试基板154上。当复合吐丝机102将复合丝束152铺设在测试基板154上时,在将复合丝束152铺设在测试基板154上之后,使用通过用于复合丝束152 的复合分析器118确定的粘性130确定用来在基板上铺设复合丝束104的热量122、压实速度124、及压实压力125。
红外照相机116被定位在任何期的望位置以对被铺设到基板106上之后的复合丝束104成像。希望尽可能将红外照相机116保持为与基板106 的表面垂直。复合吐丝机102的一些部件可能会遮挡压实辊112正后方的复合丝束104的视场。在一些示例性实例中,复合吐丝机102的一些部件遮挡压实辊112后方大约3英寸的视场。考虑到遮挡的视场以及对红外照相机116的正常状态的期望,红外照相机116被定位在最期望的位置。红外照相机116被定位成包含复合丝束104的频带宽度142。红外照相机116 期望地定位成在包含频带宽度142时尽可能具有最大分辨率。
图1中的制造环境100的图示并非意在暗示其中可以实施示例性实施例的方式的物理或结构限制。可以使用除所示部件的其他部件或代替所示部件的其他部件。一些部件可以是不必要的。此外,呈现方框以示出一些功能部件。当在说明性示例中实施时,这些方框中的一个或多个可组合、划分、或组合并划分为不同的方框。
例如,如所述,历史数据149、红外图像138、及复合分析器118均存在于计算机系统156上。在一些示例性实例中,历史数据149、红外图像138以及复合分析器118中的至少一个可以存在于不同的计算机系统上。作为另一个实例,尽管在制造环境100内描述了计算机系统156,计算机系统156可以存在于任何期望的位置中。在一些示例性实例中,计算机系统156存在于制造环境100之外。
作为又一实例,尽管论述了充分接触110,系统108可以用于识别各种不同的不一致性。例如,系统108可以用于识别切断的丝束、搭接、间隙、掉落的丝束、缺失的丝束、折叠、或任何其他类型的不一致性。在一些示例性实例中,在确定复合丝束104是否具有充分接触110之前,从红外图像138中过滤其他不一致性。
现在转向图2,根据示例性实施方式描述了复合吐丝机和所附接的红外照相机的侧视图的示意图。复合吐丝机200是图1的复合吐丝机102的描绘。加热器202是图1的加热器114的描绘。
如所描绘的,复合吐丝机200在方向204上移动以将复合丝束(未描绘)铺设在基板206上。当复合吐丝机200在方向204上移动时,在通过压实辊208将复合丝束铺设到基板206上之前,加热器202对基板206进行加热。
红外照相机210安装在压实辊208的尾部。红外照相机210指向基板 206上的位置212。红外照相机210定位并指向压实辊208的后方。红外照相机210拍摄的红外图像中的复合丝束的温度将低于压实辊208下方的压实点处的温度。在数据处理期间,可考虑由红外照相机210成像时复合丝束的温度与压实辊208压实时复合丝束的温度之间的差异。
来自红外照相机210的红外图像可用于评估并且量化密切接触的程度和复合吐丝机200铺设的复合丝束的粘性值中的至少一个。密切接触的程度和粘性值均受复合丝束的温度的影响。红外照相机210拍摄的红外图像内的强度表示复合丝束的温度。
现在转向图3,根据示例性实施方式描绘了复合丝束的红外图像的示意图。红外图像300是图1的红外图像120中的一个的物理实现。红外图像300可以是由图2的红外照相机210生成的红外图像的物理实现。
在红外图像300中,复合丝束302具有充分接触304。在红外图像300 中,复合丝束302可以被描述为“粘着”。在一些示例性实例中,红外图像300用于实时确定复合丝束302是否具有充分接触304。在这些示例性实例中,确定被用于控制包含热量和压实速度中的至少一个的铺设过程的参数。由于复合丝束302具有充分接触304,保持复合吐丝机的热量和压实速度。
在一些示例性实例中,红外图像300被用来确定复合丝束302是否具有充分接触304以作为后处理检查。在这些示例性实例中,确定用于通知有关潜在修正的判定。如果复合丝束302没有充分接触304,可以对包含在红外图像300中可见的复合丝束302的复合结构的部分进行修正。
在一些示例性实例中,为了确定复合丝束302是否具有充分接触304,复合分析器(诸如,图1的复合分析器118)对频带宽度306中的强度进行采样。在一些示例性实例中,选择频带宽度306内的所有强度。在一些示例性实例中,沿频带宽度306选取设定量的强度。
如所描绘的,沿频带宽度306呈现采样的强度308。采样的强度308 包括强度310、强度312、强度314、强度316、强度318、和强度320。在一些示例性实例中,使用频带宽度306的采样的强度308,确定采样的强度的范围值是否大于阈值。例如,来自采样的强度308的最高强度与最低强度之间的差异是范围值。如果范围值过大,可能存在不充分接触的区域。
在一些示例性实例中,使用频带宽度306的采样的强度308,确定采样的强度308的任何一个大于还是小于设定范围。设定范围可以是充分接触的期望强度范围。
在一些示例性实例中,为了确定复合丝束302是否具有充分接触304,确定复合丝束302中的至少一个的边缘。边缘在红外图像300中是不可见的。
在一些示例性实例中,在确定复合丝束302是否具有充分接触之后,使用红外图像300确定粘性的水平。在一些示例性实例中,确定红外图像300内的温度。在一些示例性实例中,将所确定的温度与度量(诸如,粘性参考曲线)一起使用以确定粘性的水平。在一些示例性实例中,使用红外图像300的强度、所确定的复合丝束302的密切接触的程度以及将粘性与红外图像的强度相关的度量中的至少一个确定粘性的水平。
在一些示例性实例中,响应于确定红外图像300中密切接触的程度,使用红外图像300确定粘性的水平。在一些示例性实例中,考虑诸如施加于基板的其他数据或任何其他期望数据点来确定粘性的水平。
现在转向图4,根据示例性实施方式描绘了复合丝束的红外图像的示意图。红外图像400是图1的红外图像120中的一个的物理实现。红外图像400可以是由图2的红外照相机210生成的红外图像的物理实现。
在红外图像400中,复合丝束402仅轻度粘着。在红外图像400中,复合丝束402将通过复合丝束402的传统视觉检查。在红外图像400中,对于一些应用,复合丝束402显然不具有充分接触。在红外图像400中,对于一些应用和一些结构,复合丝束402可具有充分接触。在红外图像400 中,不同强度的部分是操作者能看得见的并且可通过图像分析检测到。
在一些示例性实例中,红外图像400被用于实时确定复合丝束402是否具有充分接触。在这些示例性实例中,该确定被用于控制包含热量和压实速度中的至少一个的铺设过程的参数。如果复合丝束402不具有充分接触,热量和复合吐丝机的压实速度中的至少一个可以改变。在一些示例性实例中,热量增加以改善复合丝束的密切接触。在一些示例性实例中,热量增加以改善粘性的水平。
在一些示例性实例中,红外图像400被用于确定复合丝束402是否具有充分接触以作为后处理检查。在这些示例性实例中,红外图像400可以代替复合丝束402的传统视觉检查。在这些示例性实例中,通过去除检查步骤减少总生产时间。在这些示例性实例中,该确定被用于通知有关潜在修正的判定。如果复合丝束402不具有充分接触,可以对包含在红外图像 400中可见的复合丝束402的复合结构的部分进行修正。
在一些示例性实例中,为了确定复合丝束402是否具有充分接触,复合分析器(诸如,图1的复合分析器118)对频带宽度404中的强度进行采样。在一些示例性实例中,选择频带宽度404内的所有强度。在一些示例性实例中,沿频带宽度404选取设定量的强度。
如所描绘的,沿频带宽度404呈现采样的强度406。采样的强度406 包括强度408、强度410、强度412、强度414、强度416、强度418、和强度420。在一些示例性实例中,使用频带宽度404的采样的强度406,确定采样的强度的范围值是否大于阈值。例如,来自采样的强度406的最高强度与最低强度之间的差异是范围值。如果范围值过大,可能存在不充分接触的区域。
在一些示例性实例中,不期望红外图像400中采样的强度406的范围值大。在一些示例性实例中,红外图像400中采样的强度406的范围值处于或低于阈值。
使用任何期望的标准选择阈值。使用已知的参考标准选择阈值。在一些示例性实例中,基于得到的部分的标准或需求选择阈值。
在一些示例性实例中,使用频带宽度404的采样的强度406,确定采样的强度406的任何一个大于还是小于设定范围。设定范围可以是充分接触的期望强度范围。
使用已知的参考标准选择设定范围。在一些示例性实例中,基于得到的部分的标准或需求选择设定范围。
在一些示例性实例中,取决于设定范围,红外图像400的强度408、强度410、强度412、强度414、强度416、强度418、和强度420中的至少一个低于充分接触的设定范围。取决于设定范围,红外图像400的强度 408、强度410、强度412、强度414、强度416、强度418、和强度420 中的每一个在充分接触的设定范围内。
在一些示例性实例中,为了确定复合丝束402是否具有充分接触,确定复合丝束402中的至少一个的边缘。边缘在红外图像400中是可见的。例如,复合丝束424的边缘422是可见的。复合丝束428的边缘426在红外图像400中也是可见的。
在一些示例性实例中,在确定复合丝束402是否具有充分接触之后,使用红外图像400确定粘性的水平。在一些示例性实例中,确定红外图像 400内的温度。在一些示例性实例中,将所确定的温度与度量(诸如,粘性参考曲线)一起使用以确定粘性的水平。在一些示例性实例中,使用红外图像400的强度、所确定的复合丝束402的密切接触的程度、以及将粘性与红外图像的强度相关的度量中的至少一个确定粘性的水平。
在一些示例性实例中,响应于红外图像400被标记用于进一步的分析,使用红外图像400确定粘性的水平。在一些示例性实例中,将诸如施加于基板的热量的其他数据或任何其他期望数据点纳入考虑确定粘性的水平。
现在转向图5,根据示例性实施方式描绘了复合丝束的红外图像的示意图。红外图像500是图1的红外图像120中的一个的物理实现。红外图像500可以是由图2的红外照相机210生成的红外图像的物理实现。
在红外图像500中,复合丝束502不具有充分密切接触。在红外图像500中,复合丝束502不能通过复合丝束502的传统视觉检查。在红外图像500中,在传统视觉检查中,复合丝束502将被检测为分离的丝束。在红外图像500中,显然复合丝束502不具有充分接触。红外图像500的暗区表示未充分接触的区域。红外图像500的暗区是复合丝束502的更冷温度的区域。
在一些示例性实例中,红外图像500用于实时确定复合丝束502是否具有充分接触。在这些示例性实例中,确定被用于控制包含热量和压实速度中的至少一个的铺设过程的参数。由于复合丝束502不具有充分接触,复合吐丝机的热量和压实速度中的至少一个可以改变。在一些示例性实例中,热量增加以改善复合丝束的密切接触。在一些示例性实例中,热量增加以提高粘性的水平。
在一些示例性实例中,基于红外图像500停止复合丝束502的铺设。在这些示例性实例中,复合丝束502可以移除并且对结构的区域修正。在这些示例性实例中,使用红外图像500确定是否存在充分接触可以减少生产时间。例如,使用红外图像500确定是否存在充分接触并且在完成整个一层复合丝束之前进行修正可以消除铺设将被移除的复合丝束的时间。
在一些示例性实例中,红外图像500用于确定复合丝束502是否具有充分接触作为后处理检查。在这些示例性实例中,红外图像500可以代替复合丝束502的传统视觉检查。在这些示例性实例中,通过去除检查步骤减少总生产时间。在这些示例性实例中,确定用于通知有关潜在修正的判定。复合丝束502不具有充分接触,可以对包含在红外图像500中可见的复合丝束502的复合结构的部分进行修正。
在一些示例性实例中,为了确定复合丝束502是否具有充分接触,复合分析器(诸如,图1的复合分析器118)对频带宽度504中的强度进行采样。在一些示例性实例中,选择频带宽度504内的所有强度。在一些示例性实例中,沿频带宽度504选取设定量的强度。
如所描绘的,沿频带宽度504呈现采样的强度506。采样的强度506 包括强度508、强度510、强度512、强度514、及强度516。在一些示例性实例中,使用频带宽度504的采样的强度506,确定采样的强度的范围值是否大于阈值。例如,来自采样的强度506的最高强度与最低强度之间的差是范围值。如果范围值过大,可能存在不充分接触的区域。不期望红外图像500中的采样的强度506的范围值大。
使用任何期望标准选择阈值。使用已知的参考标准选择阈值。在一些示例性实例中,基于得到的部分的标准或需求选择阈值。
在一些示例性实例中,使用频带宽度504的采样的强度506,确定采样的强度506的任何一个大于还是小于设定范围。设定范围可以是充分接触的期望强度范围。
使用已知的参考标准选择设定范围。在一些示例性实例中,基于得到的部分的标准或需求选择设定范围。如所描述的,红外图像500的强度 508、强度510、强度512、强度514、以及强度516中的至少一个低于充分接触的设定范围。
在一些示例性实例中,为了确定复合丝束502是否具有充分接触,确定复合丝束502中的至少一个的边缘。边缘在红外图像500中是可见的。例如,复合丝束520的边缘518是可见的。复合丝束524的边缘522在红外图像500中也是可见的。
现在转向图6,根据示例性实施方式描绘确定复合丝束是否具有充分接触的方法的流程图的示意图。方法600可以确定复合丝束104是否具有图1的充分接触110。方法600可以确定通过复合吐丝机200铺设的复合丝束是否具有充分接触。方法600可以用于捕获并使用红外图像300、红外图像400、或红外图像500以确定复合丝束是否具有充分接触。
方法600引导复合吐丝机的压实辊尾部的红外照相机(操作602)。方法600通过安装在压实辊的前方的加热器向基板施加热量(操作604)。方法600捕获通过压实辊铺设到基板上的复合丝束的红外图像(操作606)。在一些示例性实例中,通过安装在压实辊尾部的红外照相机执行捕获铺设到基板上的复合丝束的红外图像。方法600使用红外图像确定复合丝束是否具有充分接触(操作608)。然后,方法600结束。
在一些示例性实例中,实时执行使用红外图像确定复合丝束是否具有充分接触(操作610)。当实时执行确定时,确定可以用于修改铺设过程的参数以改善密切接触。
在一些示例性实例中,使用红外图像确定复合丝束是否具有充分接触包括跨复合丝束的频带宽度对强度进行采样以形成采样的强度(操作 612)。在一些示例性实例中,方法600确定采样的强度的范围值是否大于阈值(操作614)。基于任何期望的标准选择阈值。在一些示例性实例中,使用已知的参考标准选择阈值。在一些示例性实例中,基于包括得到的复合丝束的复合部件的标准或需求选择阈值。
在一些示例性实例中,方法600确定采样的强度中的任何一个是否大于或小于设定范围(操作616)。基于任何期望的标准选择设定范围。在一些示例性实例中,使用已知的参考标准选择设定范围。在一些示例性实例中,基于包括得到的复合丝束的复合部件的标准或需求选择设定范围。
在一些示例性实例中,使用红外图像确定复合丝束是否具有充分接触包括识别复合丝束中的至少一个的边缘(操作618)。在一些示例性实例中,当边缘可见时,接触不充分。
在一些示例性实例中,方法600使用红外图像、所确定的复合丝束的密切接触的程度以及将粘性与红外图像的强度相关的度量中的至少一个确定复合丝束与基板之间的粘性的水平(操作620)。在一些示例性实例中,方法600基于所确定的粘性的水平修改施加于基板的热量、压实速度以及压实压力中的至少一个(操作622)。
在一些示例性实例中,当确定复合丝束不具有充分接触时,方法600 识别修正的区域(操作624)。在一些示例性实例中,当确定复合丝束不具有充分接触时,方法600修改施加至基板的热量、压实速度以及压实压力中的至少一个(操作626)。
在一些示例性实例中,方法600通过在铺设过程中控制复合丝束的密切接触而增加所得到的复合部件的期望特性。在一些示例性实例中,方法 600通过替换传统检查步骤减少生产时间。在一些示例性实例中,方法600 在完成复合丝束的一个完整层之前通过使复合丝束的铺设停止来减少生产时间。
现在转到图7,示例性实施方式描绘了用于确定粘性的水平的方法的流程图的示意图。方法700可以确定复合丝束104是否具有图1的充分接触110。方法700可以确定通过复合吐丝机200铺设的复合丝束是否具有充分接触。方法700可以用于捕获并使用红外图像300、红外图像400、或红外图像500以确定复合丝束是否具有充分接触。
方法700使用具有压实辊和安装在压实辊的前方的加热器的复合吐丝机铺设复合丝束(操作702)。方法700在铺设复合丝束之后使用安装在压实辊尾部的红外照相机捕获复合丝束的红外图像(操作704)。方法700 使用红外图像确定粘性的水平(操作706)。然后,方法700结束。
在一些示例性实例中,铺设复合丝束包括将复合丝束铺设到测试基板上(操作708)。当复合丝束铺设到测试基板上时,铺设的参数(诸如,热量、压实速度、及压实压力)可以用于铺设以相同的材料铺设的产品。
在一些示例性实例中,方法700使用基于粘性的水平选择的参数将复合丝束铺设到基板上,其中,参数包括施加于基板的热量的量、压实速度、以及压实压力中的至少一个(操作710)。在一些示例性实例中,在将复合丝束铺设到基板上之后,方法700使用安装在压实辊尾部的红外照相机进一步捕获基板上的复合丝束的红外图像(操作712)。在一些示例性实例中,方法700使用基板上的复合丝束的红外图像进一步确定复合丝束是否具有充分接触(操作714)。
在一些示例性实例中,方法700使用红外图像基于所确定的粘性的水平修改施加于基板的热量、压实速度以及压实压力中的至少一个(操作 716)。在一些示例性实例中,方法700确定粘性的水平包括使用红外图像、所确定的复合丝束的密切接触的程度以及将粘性与红外图像的强度相关的度量中的至少一个确定粘性的水平(操作718)。
在一些示例性实例中,方法700通过在铺设过程中控制复合丝束的密切接触而增加所得到的复合部件的期望特性。在一些示例性实例中,方法 700通过替换传统检查步骤减少生产时间。在一些示例性实例中,方法700 在完成复合丝束的一个完整层之前通过停止复合丝束的铺设来减少生产时间。
不同描述的示例中的流程图和方框图示出在说明性示例中的设备和方法的一些可能的实施方式的架构、功能和操作。在这一方面,流程图或框图中的每个方框可以表示模块、区段、功能和/或操作或步骤的一部分。
在说明性示例的一些替代实施方式中,方框中标注的一个或多个功能可不按照附图中标注的顺序发生。例如,在一些情况下,根据所涉及的功能,连续示出的两个方框可以基本上同时执行,或者方框有时可以以相反的顺序执行。此外,除了流程图或框图中示出的方框之外,还可以添加其他方框。
在一些示例性实例中,并非执行方法600或者方法700的所有方框。例如,图6的操作610到626是可选择的。作为另一个实例,图7的操作 708到718是可选择的。
现在转向图8,根据例示性示例示出以框图的形式的数据处理系统的示意图。数据处理系统800可以用于实现包含图1中的复合分析器118的计算机系统156。在该示例性的实例中,数据处理系统800包括通信框架 802,通信框架提供处理器单元804、存储器806、永久性存储装置808、通信单元810、输入/输出(I/O)单元812以及显示器814之间的通信。在该示例中,通信框架802可以采用总线系统的形式。
处理器单元804用作执行可以用于加载到存储器806中的软件的指令。处理器单元804可以是多个处理器、多处理器核、或者某一其他类型的处理器,视具体实施方式而定。
存储器806和永久性存储装置808是存储装置816的实例。存储装置是能够存储信息的任何硬件,该信息诸如但不限于数据、功能形式的程序代码、或者在临时基础上、永久基础上或者在临时基础和永久基础上的其它合适的信息中的至少一者。在这些示意性示例中,存储装置816还可以被称为计算机可读存储装置。例如,在这些实例中,存储器806可以是随机存取存储器或者任何其他合适的易失性或者非易失性存储装置。永久性存储装置808可以采用各种形式,取决于特定的实施方式。
例如,永久性存储装置808可以包含一个或多个部件或装置。例如,永久性存储装置808可为硬盘驱动器、固态硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述的一些组合。由永久性存储装置808使用的介质还可以是可移动的。例如,可移动硬盘驱动器可以用于永久性存储装置808。
在这些示例性实例中,通信单元810提供与其他数据处理系统或装置的通信。在这些示例性实例中,通信单元810是网络接口卡。
输入/输出单元812允许利用可以连接至数据处理系统800的其他装置进行数据的输入和输出。例如,输入/输出单元812可通过键盘、鼠标以及一些其它合适的输入装置中的至少一个来提供用于用户输入的连接。此外,输入/输出单元812可以向打印机发送输出。显示器814提供将信息显示给用户的机构。
用于操作系统、应用程序以及程序中的至少一者的指令可位于通过通信框架802与处理器单元804通信的存储装置816中。不同实例的过程可以由处理器单元804利用计算机实现的指令来执行,该指令可以位于存储器(诸如,存储器806)中。
这些指令被称为程序代码、计算机可用程序代码、或计算机可读程序代码,其可以由处理器在处理器单元804中读取和执行。不同实例中的程序代码可以体现在不同的物理或计算机可读存储介质(诸如,存储器806 或永久性存储装置808)上。
程序代码818按照功能形式位于选择性可移动的计算机可读介质820 上,并且可以加载到数据处理系统800上或传送到数据处理系统以用于由处理单元804执行。在这些示例性实例中,程序代码818和计算机可读介质820形成计算机程序产品822。在示例性实施例中,计算机可读介质820 是计算机可读存储介质824。
在这些示例性实例中,计算机可读存储介质824是用于存储程序代码 818的物理或者有形存储设备而非传播或者传输程序代码818的介质。
替代地,程序代码818可以利用计算机可读信号介质传送至数据处理系统800。例如,计算机可读信号介质可以是包含程序代码818的传播数据信号。例如,计算机可读信号介质可为电磁信号、光信号和任何其它合适类型的信号中的至少一者。这些信号可通过诸如无线通信链路的通信链路、光纤电缆、同轴电缆、电线和任何其它合适类型的通信链路中的至少一者来传输。
对于数据处理系统800所示出的不同部件并非旨在对可实施不同实例的方式提供架构上的限制。不同的示例性实例可在数据处理系统中实现,该系统包括除了数据处理系统800示出的部件之外或代替为数据处理系统800示出的部件的部件。图8中所示的其他部件可与所示的示例性实例不同。可以使用能够运行程序代码818的任何硬件设备或系统来实现不同的实例。
本公开进一步包括以下示例性、非穷尽列举出的实例,其可以或可以不主张:
1.一种方法600,包括:
引导复合吐丝机102的压实辊112的尾部的红外照相机116;
通过安装在压实辊112的前方的加热器114向基板106施加热量122;
捕获通过压实辊112铺设在基板106上的复合丝束104的红外图像 120;以及
使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110。
2.根据实例1所述的方法,其中,实时执行使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110。
3.根据实例2所述的方法,进一步包括:
当确定复合丝束104不具有充分接触110时,修改施加于基板106的热量122、压实速度124以及压实压力125中的至少一个。
4.根据实例1至3中任一项所述的方法,其中,使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110包括:
跨复合丝束104的频带宽度142对强度140进行采样以形成采样的强度144;以及
确定采样的强度144的范围值是否大于阈值146。
5.根据实例1至3中任一项所述的方法,其中,使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110包括:
跨复合丝束104的频带宽度142对强度140进行采样以形成采样的强度144;以及
确定采样的强度144中的任何一个是否大于或小于设定范围148。
6.根据实例1至3中任一项所述的方法,其中,使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110包括:
识别复合丝束104中的至少一个的边缘150。
7.根据实例1至6中任一项所述的方法,进一步包括:
使用红外图像120、所确定的复合丝束104的密切接触131的程度、以及将粘性130与红外图像120的强度140相关的度量151中的至少一个来确定复合丝束104与基板106之间的粘性130的水平。
8.根据实例7所述的方法,进一步包括:
基于所确定的粘性130的水平修改施加于基板106的热量122、压实速度124以及压实压力125中的至少一个。
9.根据实例1至8中任一项所述的方法,其中,由安装在压实辊112 的尾部的红外照相机116执行捕获铺设在基板106上的复合丝束104的红外图像120。
10.根据实例1至9中任一项所述的方法,进一步包括:
当确定复合丝束104不具有充分接触110时,识别修正的区域。
11.一种方法700,包括:
使用具有压实辊112和安装在压实辊112的前方的加热器114的复合吐丝机102铺设复合丝束104;
在铺设复合丝束104之后,使用安装在压实辊112尾部的红外照相机 116捕获复合丝束104的红外图像120;以及
使用红外图像120确定粘性130的水平。
12.根据实例11所述的方法,其中,铺设复合丝束104包括将复合丝束104铺设到测试基板154上,方法进一步包括:
使用基于粘性130的水平选择的参数将复合丝束104铺设到基板106 上,其中,参数包括施加于基板106的热量122的量、压实速度124以及压实压力125中的至少一个。
13.根据实例12所述的方法,进一步包括:
在将复合丝束104铺设到基板106上之后,使用安装在压实辊112尾部的红外照相机116,捕获基板106上的复合丝束104的红外图像120;以及
使用基板106上的复合丝束104的红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110。
14.根据实例12或13所述的方法,进一步包括:
基于使用红外图像120确定的粘性130的水平修改施加于基板106的热量122、压实速度124以及压实压力125中的至少一个。
15.根据实例11至14中任一项所述的方法,其中,确定粘性130的水平包括使用红外图像120、所确定的复合丝束104的密切接触131的程度、以及使粘性130与红外图像120的强度140相关的度量151确定粘性130 的水平。
16.一种系统108,包括:
复合吐丝机102,具有压实辊112;
加热器114,安装在压实辊112的前方;
红外照相机116,安装在压实辊112的尾部,其中,红外照相机116 被配置为捕获通过压实辊112铺设到基板106上的复合丝束104的红外图像120;以及
复合分析器118,被配置为使用红外图像120确定复合丝束104是否具有充分接触110。
17.根据实例16所述的系统,进一步包括:
控制器136被配置为当确定复合丝束104不具有充分接触110时修改施加于基板106的热量122、复合吐丝机102的压实速度124以及复合吐丝机102的压实压力125中的至少一个。
18.根据实例17所述的系统,其中,复合分析器118被配置为实时确定复合丝束104是否具有充分接触110。
19.根据实例16至18中任一项所述的系统,其中,复合分析器118 进一步被配置为使用红外图像120、所确定的复合丝束104的密切接触131 的程度以及使粘性130与红外图像120的强度140相关的度量151中的至少一个确定复合丝束104与基板106之间的粘性130的水平。
本公开的示例性实例可以在如图9所示的飞机制造和保养方法900以及如图10所示的飞机1000的背景下描述。首先转向图9,根据示例性实例描绘了飞机制造和保养方法的示意图。在生产前期间,飞机制造和保养方法900可以包括图10中的飞机1000的规格和设计902以及材料采购 904。
在生产期间,进行飞机1000的部件和子组件制造906以及系统集成 908。此后,飞机1000可进行认证和交付910,以投入使用912。在用户使用912期间,飞机1000按计划进行维护和保养914,其包括任何改造、重构、整修以及其他维护和保养。
飞机制造和保养方法900的每个过程可以由系统集成商、第三方和/ 或运营商运行或执行。在这些实例中,运营商可以是用户。为了该描述的目的,系统集成商可包括但不限于任意数量的飞机制造商和主系统分包商;第三方可包括但不限于任意数量的承包商、分包商以及供应商;并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事企业、服务机构等。
现在参考图10,示出了在其中可以实现示例性实施方式的飞机的示意图。在该实例中,飞机1000通过图9中的飞机制造和保养方法900生产,并且可以包括具有多个系统1004的机身1002和内舱1006。系统1004的实例包括推进系统1008、电力系统1010、液压系统1012和环境系统1014 中的一个或多个。可以包括任意数量的其他系统。
虽然关于飞机描述了示例性实施方式的示例性实例,但是示例性实施方式可应用于其他类型的平台。该平台例如可以是移动平台、固定平台、基于地面的结构、基于水上的结构和基于空间的结构。更具体地,该平台可以是水面舰船、坦克、人员运输车、火车、宇宙飞船、空间站、卫星、潜艇、汽车、发电厂、桥梁、水坝、房屋、制造设备、建筑物以及其他合适的平台。
本文中实施的设备和方法可在飞机制造和保养方法900的至少一个阶段期间采用。在图9的部件和子组件制造906、系统集成908或维护和保养914期间可以使用一个或多个示例性实例。例如,可以在部件和子组件制造906期间形成复合结构时使用图1的系统108确定复合丝束104是否具有充分接触110。作为另一个实例,在图9的维修和保养914期间,铺设复合丝束104形成作为备件的复合结构,可以使用图1的系统108对充分接触110进行评估。
在制造飞机1000的至少一个部件时可以采用本文中体现的设备和方法。例如,使用包含复合吐丝机102的系统108形成的复合结构可以是机身1002或内舱1006中的一个的部件。
示例性实例提供铺排不一致性的实时红外(IR)测量,诸如,间隙、搭接、板层降落、板层位置、缺失丝束、粘连丝束、接触水平、以及与粘性相关的密切接触。红外(IR)照相机还具有在使手动检查最小化的铺设期间捕捉任何铺设不一致性的能力。这些不一致性包括分离的丝束、粘连、脱胶、夹杂物、褶皱、折痕、及折叠。示例性实例还有助于通过将复合粘性与基板上的复合材料的红外图像中的确定温度相结合来获得自动纤维化铺排(AFP)期间的材料处理状况。示例性实例通过控制铺设过程的参数(诸如,加热、压实压力和压实速度)控制复合材料的巩固。在期望温度下运行的部分将会使自动化纤维铺排(AFP)铺设期间看到的如分离丝束、粘连、褶皱和折叠的不一致性最小化。
示例性实例使用红外图像提供基于获得的红外图像和确定的反馈控制。在一些示例性实例中,反馈控制可以提供改变或即时改变的指令。例如,示例性实例可以提供热量、压实速度、或压实压力的变化以控制复合丝束应用过程。当检测到不一致性并且需要立即处理时,反馈控制在通过之后提供止动。
在一些示例性实例中,反馈控制可以提供后续步骤的变化,诸如,在进一步复杂的应用中,向具有解体或分离的复合物的区域施加附加压力。示例性实例提供长期过程监视/动向分析。示例性实例为了改进的过程理解提供红外(IR)成像与光学成像和类似激光线扫描的非接触测量的相关性。
自动缺陷识别(ADR)可以应用于不一致性的检测/测量、追踪、即时决策、或倾向。示例性实例使用IR数据提供自动化纤维铺排(AFP)/ 自动带铺排(ATP)系统鉴定。
示例性实例可以通过提供不一致性的类型、形状、位置的实时信息以及用于分析、反馈控制、和工艺改进的海量数据减少纤维自动化铺排或带铺排过程的成本和流程时间。示例性实例可以减少每个层不一致性的手动检查,并且减少与修正层之间的不一致性相关联的停机时间。
已出于说明和描述的目的而呈现了对不同示例性实施方式的说明,并且并非旨在是穷尽的或限制于所公开的形式的实施方式。对于本领域一般技术人员来说,许多修改和变化将是显而易见的。此外,与其他示例性实施方式相比,不同的示例性实施方式可提供不同的特征。选择和描述所选择的一个或多个实施方式,以便最好地解释实施方式的原理、实际应用,并且使本领域的其他普通技术人员能够针对具有适于所预期的特定使用的各种修改的各种实施方式来理解本公开内容。

Claims (19)

1.一种用于控制复合丝束的接触的方法(600),包括:
引导在复合吐丝机(102)的压实辊(112)尾部的红外照相机(116);
通过安装在所述压实辊(112)的前方的加热器(114)向基板(106)施加热量(122);
捕获通过所述压实辊(112)铺设在所述基板(106)上的复合丝束(104)的红外图像(120);以及
使用所述红外图像(120)确定所述复合丝束(104)和所述基板之间的密切接触程度和粘性水平,
其中,基于将所述粘性水平与所述红外图像的强度值相关的度量确定所述粘性水平,
其中,所考虑的所述复合丝束的所述红外图像内的所述强度值表示所述复合丝束的温度,
其中,所述密切接触程度由在所述压实辊后方的所述复合丝束中的材料温度的均匀性限定,所述粘性水平由所述红外图像中的所述复合丝束的实际温度定义。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,实时执行使用所述红外图像(120)确定所述复合丝束(104)和所述基板之间是否具有充分接触(110)。
3.根据权利要求2所述的方法,进一步包括:
当确定所述复合丝束(104)和所述基板之间不具有充分接触(110)时,修改施加于所述基板(106)的热量(122)、压实速度(124)和压实压力(125)中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的方法,其中,使用所述红外图像(120)确定所述复合丝束(104)和所述基板之间是否具有充分接触(110)包括:
跨所述复合丝束(104)的频带宽度(142)对强度(140)进行采样以形成所采样的强度(144);以及
确定所采样的强度(144)的范围值是否大于阈值(146)。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,使用所述红外图像(120)确定所述复合丝束(104)和所述基板之间是否具有充分接触(110)包括:
跨所述复合丝束(104)的频带宽度(142)对强度(140)进行采样以形成所采样的强度(144);以及
确定所采样的强度(144)中的任何一个是否大于或小于设定范围(148)。
6.根据权利要求2所述的方法,其中,使用所述红外图像(120)确定所述复合丝束(104)和所述基板之间是否具有充分接触(110)包括:
识别所述复合丝束(104)中的至少一个的边缘(150)。
7.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
使用所确定的复合丝束(104)的密切接触(131)的程度确定所述复合丝束(104)与所述基板(106)之间的粘性(130)水平。
8.根据权利要求7所述的方法,进一步包括:
基于所确定的粘性(130)水平修改施加于所述基板(106)的热量(122)、压实速度(124)和压实压力(125)中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,由安装在所述压实辊(112)的尾部的所述红外照相机(116)执行捕获铺设在所述基板(106)上的所述复合丝束(104)的所述红外图像(120)。
10.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
当确定所述复合丝束(104)和所述基板之间不具有充分接触(110)时,识别修正的区域。
11.一种用于控制复合丝束的接触的方法(700),包括:
使用具有压实辊(112)和安装在压实辊(112)的前方的加热器(114)的复合吐丝机(102)铺设复合丝束(104);
在基板上铺设所述复合丝束(104)之后,使用安装在所述压实辊(112)尾部的红外照相机(116)捕获所述复合丝束(104)的红外图像(120);以及
使用所述红外图像(120)确定所述复合丝束的粘性(130)和所述基板之间的粘性水平,
其中,基于将所述粘性水平与所述红外图像的强度值相关的度量确定所述粘性水平,
其中,所考虑的所述复合丝束的所述红外图像内的所述强度值表示所述复合丝束的温度,
其中,所述粘性水平由所述红外图像中的所述复合丝束的实际温度定义。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述方法进一步包括:
使用基于所述粘性(130)水平选择的参数将所述复合丝束(104)铺设到所述基板(106)上,其中,所述参数包括施加于所述基板(106)的热量(122)的量、压实速度(124)以及压实压力(125)中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的方法,进一步包括:
在将所述复合丝束(104)铺设到所述基板(106)上之后,使用安装在所述压实辊(112)尾部的红外照相机(116),捕获所述基板(106)上的所述复合丝束(104)的红外图像(120);以及
使用所述基板(106)上的所述复合丝束(104)的所述红外图像(120)确定所述复合丝束(104)是否具有充分接触(110)。
14.根据权利要求11所述的方法,进一步包括:
基于使用所述红外图像(120)确定的所述粘性(130)水平修改施加于所述基板(106)的热量(122)、压实速度(124)以及压实压力(125)中的至少一个。
15.根据权利要求11所述的方法,其中,确定所述粘性(130)水平包括使用所述红外图像(120)、所确定的所述复合丝束(104)的密切接触(131)的程度、以及使粘性(130)与红外图像(120)的强度(140)相关的度量(151)确定所述粘性(130)水平。
16.一种用于控制复合丝束的接触的系统(108),包括:
复合吐丝机(102),具有压实辊(112);
加热器(114),安装在所述压实辊(112)的前方;
红外照相机(116),安装在所述压实辊(112)的尾部,其中,所述红外照相机(116)被配置为捕获通过所述压实辊(112)铺设到基板(106)上的复合丝束(104)的红外图像(120);以及
复合分析器(118),被配置为使用所述红外图像(120)确定所述复合丝束(104)和所述基板之间的密切接触程度和粘性水平,
其中,基于将所述粘性水平与所述红外图像的强度值相关的度量确定所述粘性水平,
其中,所考虑的所述复合丝束的所述红外图像内的所述强度值表示所述复合丝束的温度,
其中,所述密切接触程度由在所述压实辊后方的所述复合丝束中的材料温度的均匀性限定,所述粘性水平由所述红外图像中的所述复合丝束的实际温度定义。
17.根据权利要求16所述的系统,进一步包括:
控制器(136)被配置为当确定所述复合丝束(104)和所述基板之间不具有充分接触(110)时修改施加于所述基板(106)的热量(122)、所述复合吐丝机(102)的压实速度(124)和所述复合吐丝机(102)的压实压力(125)中的至少一个。
18.根据权利要求17所述的系统,其中,所述复合分析器(118)被配置为实时确定所述复合丝束(104)和所述基板之间是否具有充分接触(110)。
19.根据权利要求16所述的系统,其中,所述复合分析器(118)进一步被配置为使用所确定的复合丝束(104)的密切接触(131)的程度确定所述复合丝束(104)与所述基板(106)之间的粘性(130)水平。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10759114B2 (en) * 2017-12-29 2020-09-01 Continuous Composites Inc. System and print head for continuously manufacturing composite structure
US11192665B2 (en) 2019-03-04 2021-12-07 The Boeing Company Thermographic inspection of lanes of tape laid-up by tape layup machines, based on acquired thermographic images
US11141814B2 (en) 2019-03-04 2021-10-12 The Boeing Company Thermographic inspection for tape layup machines
US11198260B2 (en) 2019-03-04 2021-12-14 The Boeing Company Thermographic inspection for tape layup machines
US20230109489A1 (en) 2020-02-14 2023-04-06 Feliqs Corporation Compound and Use Thereof
US11198261B1 (en) 2020-06-03 2021-12-14 The Boeing Company Systems and methods for deposition and high-frequency microwave inspection of uncured fiber-reinforced polymeric materials
DE102021105971A1 (de) 2021-03-11 2022-09-15 Azl Aachen Gmbh Ablagevorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem duroplastischen Towpreg-Halbzeug
CN113059825B (zh) * 2021-04-01 2022-03-29 南京航空航天大学 一种非同步压实复合材料构件的方法
US11685130B2 (en) 2021-08-12 2023-06-27 The Boeing Company Method and system for in-process monitoring of a compaction roller of a composite layup machine
US11958244B2 (en) 2021-12-02 2024-04-16 The Boeing Company Multi-head automated fiber placement system and method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999022932A1 (en) * 1997-11-05 1999-05-14 Sikorsky Aircraft Corporation Feed control system for fiber placement machines
JP2009275314A (ja) * 2008-05-15 2009-11-26 Mitsubishi Rayon Co Ltd アセテートトウの品質測定方法、その捲縮レベルの制御方法及び制御装置
CN107000334A (zh) * 2014-12-03 2017-08-01 庞巴迪公司 对复合结构的在线检验

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5447586A (en) * 1994-07-12 1995-09-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Control of thermoplastic tow placement
US20030157643A1 (en) * 2000-08-24 2003-08-21 Almond Brian D Synthetic nucleic acids from aquatic species
US20030102070A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-05 The Boeing Company System, method, and computer program product for providing control for high speed fiber placement
US6799619B2 (en) * 2002-02-06 2004-10-05 The Boeing Company Composite material collation machine and associated method for high rate collation of composite materials
US7289656B2 (en) * 2003-12-02 2007-10-30 The Boeing Company Systems and methods for determining inconsistency characteristics of a composite structure
US7513964B2 (en) 2005-02-28 2009-04-07 The Boeing Company Real-time infrared thermography inspection and control for automated composite marterial layup
US8840742B2 (en) 2012-11-07 2014-09-23 The Boeing Company System and method of detecting a missing tow in a composite layup
DE102014017086A1 (de) * 2014-11-20 2016-05-25 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer Verstärkungsstruktur auf einer Formkörperoberfläche
US10144183B2 (en) * 2016-05-27 2018-12-04 The Boeing Company Verification of tow placement by a robot
US10692204B2 (en) * 2016-08-01 2020-06-23 The Boeing Company System and method for high speed surface and subsurface FOD and defect detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999022932A1 (en) * 1997-11-05 1999-05-14 Sikorsky Aircraft Corporation Feed control system for fiber placement machines
JP2009275314A (ja) * 2008-05-15 2009-11-26 Mitsubishi Rayon Co Ltd アセテートトウの品質測定方法、その捲縮レベルの制御方法及び制御装置
CN107000334A (zh) * 2014-12-03 2017-08-01 庞巴迪公司 对复合结构的在线检验

Also Published As

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