CN111405975A - 使用基于模型的光学投影系统优化用于风力涡轮机叶片的制造的铺层过程 - Google Patents

使用基于模型的光学投影系统优化用于风力涡轮机叶片的制造的铺层过程 Download PDF

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Abstract

一种使用投影系统设计套件并铺设加强层和芯的方法，该投影系统包括：具有轮廓表面的模具；铺层投影发生器，其：限定多个模具部分；识别多个铺层段的尺寸和位置。提供了一种用于激光投影系统的对准的基于模型的校准方法，其中数字地绘制模具特征，将其结合到形成风力涡轮机叶片模具的(一个或多个)插塞中，并转移到模具中。模具还包括反射性目标，这些目标被锁定到模制的几何形状，其中其位置是根据3D模型计算的。这种方法确保投影系统所需的精度水平，以有效地辅助风力涡轮机叶片的制造。在这种方法中，利用反射器的数字定位来补偿模具变形。

Description

使用基于模型的光学投影系统优化用于风力涡轮机叶片的制 造的铺层过程
相关申请的交叉引用
本申请援引35U.S.C.§119(e)要求于2017年6月30日提交的美国临时申请No.62/527,726和于2018年2月2日提交的美国临时申请No.62/625,735的权益，每个申请的全部内容都通过引用并入本文。
技术领域
所公开的主题涉及一种用于制造风力涡轮机叶片的系统。特别地，本公开的主题针对风力涡轮机叶片的铺层过程，其对增强层的错位、芯移位或不想要的间隙进行校正，从而保持叶片的结构完整性。
发明内容
所公开的主题的目的和优点将在下面的说明书中阐述并从中变得清楚，以及通过实践所公开的主题而了解。通过在书面说明书及其权利要求中以及从附图中特别指出的方法和系统，将实现并获得所公开的主题的附加优点。
风力涡轮机叶片的夹心复合结构允许达到系统的期望的机械性能，同时保持叶片的重量最小。在这种布置中，主要的结构元件(即，大梁)提供负载承载能力，加强层形成叶片的空气动力学表面，并且芯材料在支撑蒙皮免于变形和维持横截面的形状方面起着至关重要的作用。因此，由于任何加强层错位、芯移位或不想要的间隙都会损害叶片的结构完整性，因此铺层过程是制造风力涡轮机叶片的敏感且重要的步骤。
在制造过程中，为了促进铺层过程以及将材料运输到模具中，将加强材料和芯材料切成较小的块，称为“配套(kitting)”。套件设计不当会导致生产周期时间增加，并且随着模具内剪裁和修整活动的增加，会增加出现芯间隙和质量问题的风险。
根据本公开的一个方面，提供了一种光学(例如，激光)投影系统，该系统优化玻璃/芯配套过程并促进叶片的制造。优化的配套图案不仅解决了质量问题，而且大大缩短了生产周期时间以及新产品的发布周期。
配套玻璃/芯材料的传统方法是使用叶片的CAD绘图和3D模型来指定边缘和轮廓并将其提供给供应商以切割零件。但是，由于基于CAD的配套图案与模具中的实际零件有所不同，因此在零件正确地适合模具之前，需要多次迭代配套图案。由于在常规技术下没有鲁棒的方式来测量间隙并指定偏差，因此这种迭代修正过程非常耗时且乏味。根据本公开的一个方面，制造过程利用光学(例如，激光)投影系统来闭合这个循环、校准3D模型并使用模具中的玻璃切口和芯面板的投影来更新配套图案。投影系统的基于模型的校准还确保过程中所期望的准确性水平。
结合在本说明书中并构成其一部分的附图包括在内，以说明并提供对所公开主题的方法和系统的进一步理解。附图与说明书一起用于解释所公开的主题的原理。
在本公开的示例性实施例中，一种用于制造复合结构的方法包括：接收用于复合结构设计的至少一个规范，该复合结构包括多个芯面板；生成复合结构设计的制造模型，该制造模型包括多个芯面板；从制造模型中提取至少一个光学投影文件，(一个或多个)光学投影文件具有用于在模具内投影(一个或多个)标记的坐标；识别与芯面板相关联的选择的参考特征；投影至少一个标记以描绘芯面板的边缘；以及将芯面板参考特征与芯面板的投影的边缘进行比较。
在芯面板参考特征与芯面板的投影的边缘的比较不匹配的位置处，该方法调整芯面板的放置和/或调整制造模型，这可以包括更新选择的芯面板测量。
投影可以由多个高架激光器执行，这些高架激光器被配置为相对于模具相对移动和/或被配置为相对于彼此相对移动。此外，(一个或多个)光学投影文件包括芯面板的边缘，并且所有芯面板几何形状被同时或以串行的方式(即，一次一个面板)投影。为了说明的目的，可以在复合结构是包括根部部分和尖端部分的风力涡轮机叶片的情况下实施本发明。
此外，本公开包括一种用于制造风力涡轮机叶片的方法，该方法包括：接收至少一个针对叶片设计的规范，该叶片设计包括多个芯面板；创建模具，该模具被构造为用于形成叶片并在其中包括多个反射性目标；生成叶片设计的3D制造模型，该制造模型包括多个芯面板；从制造模型中提取至少一个光学投影文件，(一个或多个)光学投影文件具有用于在模具内投影(一个或多个)标记的坐标和用于反射性目标的数字坐标；校准光学投影装置；其中校准包括将投影的标记与反射性目标的数字位置进行比较。
在示例性实施例中，模具由插塞形成，插塞包括嵌入模具中的反射性投影仪目标。而且，投影装置包括多个激光器，每个激光器与六个或更多个反射性目标对准。此外，相邻的激光投影仪可以与一个或多个共享的反射性目标对准。
在一些实施例中，光学投影装置的校准在升高的温度下执行，并且反射性目标(例如，反射镜)被嵌入在模具内。
附图说明
参考在下面简要描述的附图提供本文描述的主题的各个方面、特征和实施例的具体实施方式。附图是说明性的并且不一定按比例绘制，为了清楚起见，一些部件和特征被夸大了。附图图示了本主题的各个方面和特征并且可以整体或部分地图示本主题的一个或多个实施例或示例。
图1-4是根据所公开的主题的基于模型的铺层流程图的示意性表示。
图5是部署在叶片模具上方的高架投影系统的示例性视图。
图6-11是根据所公开的主题的具有激光投影线的铺层段的示例性视图。
图12-14是根据所公开的主题的基于模型的校准技术的示例性视图。
具体实施方式
现在将详细参考所公开主题的示例性实施例，其示例在附图中示出。将结合系统的具体实施方式来描述所公开主题的方法和相应步骤。
图1描绘了基于叶片模型的设计/制造过程流程图，包括与铺层过程相关的设计输入以及制造输出。如本文所述的经校准的制造模型可以支持一系列工程学科(例如，建模、可生产性配套、分析)以及生产学科(例如，玻璃铺层、芯放置、糊珠施加)。
图2的顶部部分示出了传统方法中的过程，该过程从生成模具内部的芯的3D模型开始(步骤0)。使用这个模型，生成芯的平面图案(2D布局)。然后将该2D布局虚拟地分成若干面板(步骤1)并提供给套件供应商(步骤2)。每个面板的尺寸和形状可以变化，其中面板的最大尺寸是通过后勤考虑(例如，物料处置)来驱动的。在新产品发布期间进行首次芯放置试验之后，需要使用手动测量工具来识别模内手动测量与2D绘图修正之间的偏差(包括与设计和制造相关的情况两者)并通过若干次迭代(循环1)，配套图案完成。
根据图2的底部部分中所示的所公开的方法，在将3D模型展平并指定面板的边缘之后(步骤1')，将2D配套图案映射回3D模型(步骤0')。在一些情况下，为给定的面板件指定多个边缘。例如，安装在根部部分内的面板件可以具有比安装在叶片的尖端部分内的面板件更大数量的指定边缘。在一些实施例中，指定所有边缘，而在其它实施例中，仅指定给定面板件的选择的边缘。例如，在模具的轮廓在整个面板上改变的区域中，可以指定更大数量的边缘以提供更高密度的映射，以准确地捕获模具的梯度。
使用更新后的模型，提取光学(例如，激光)投影文件(步骤4)。这些投影文件可以被发送到所有光学投影仪，或者在一些实施例中，仅被发送到选择的投影仪(例如，根部投影文件仅被发送到位于模具/叶片的根部部分上方的那些光学投影仪)。而且，投影文件可以包括密钥(例如，前缀或后缀，类似于互联网协议包的寻址)，该密钥发信号通知两个特定的投影文件在被指向模具内的相邻面板时将以连续的方式被维护。
在车间上的芯放置过程期间(步骤3)，投影的激光线被用于识别偏离模型的面板。在一些实施例中，面板偏差的识别可以以预限定的可接受公差范围自动地(例如，光学相机)执行。此外，或者可替代地，面板偏差的识别可以由操作者通过手动检查来执行(或确认，如果最初是自动执行的话)。当识别出超出可接受极限的偏差时，可以根据期望重新定位或丢弃面板。而且，如果/当面板偏差超出可接受公差时可以发出警报，以突出这个偏差。在一些实施例中，必须输入已经解决了偏差的确认，以便投影后续图案。
通过激光辅助的模具内测量和3D模型之间的迭代(循环2)来完成芯配套图案的确定。这些迭代可以在全局方法上执行，例如整个循环将重复进行，或者根据期望可以仅重复循环的选择的子例程。在进行任何修改尝试之后，更新3D模型，并相应地修正2D图案和激光投影文件二者。
这些偏差主要是由于3D模型不能完全代表模具以及玻璃和芯层的实际几何形状这一事实。此外，由于其多孔结构，芯材料在放入模具之前可能会稍微变形。所公开的方法的优点之一是显著减少了循环1和2之间的上面提到的迭代的次数。
可接受的误差的量值可以取决于所采用的材料以及给定叶片的操作环境。在一些实施例中，可接受的误差或公差可以沿着叶片位置和在整个叶片位置上变化。例如，在材料过渡和/或厚度过渡的位置处以及沿着前缘和后缘，可接受的公差或范围偏差可以较小。
图3是常规铺层设计和执行方法的流程图，其中一旦叶片设计(例如，长度、弦、外倾角等的尺寸)完成，其规格(1和2)就被确定了。根据这些输入的准则生成制造模型(3)。然后，这个模型被用于设计玻璃切口和芯套件(6)，其可以是多个子集，这些子集组合形成聚合体以形成叶片。然后批准生产这些玻璃切口和芯套件(6)。在这个阶段期间，还生成质量检查过程和工具(9)。在交付套件后，车间活动开始。这些活动包括在模具(11)中铺设玻璃件和芯面板。一旦放置，就使用质量检查过程来核实其位置(12)。如果获得批准，那么芯放置过程被视为已完成。但是，常常在铺层中识别出位置上的差异，并且质量检查过程失败。由于开环结构，要确定差异的根本原因分析并进行适当的改变就算不是不可能也是极其困难的。因此，故障排除阶段常常既长又麻烦。当前公开的系统的技术和对应装置的优点在于，它通过提供闭环优化过程来解决常规方法的缺点，简化了复杂性并缩短了这个阶段的持续时间。
图4是如本文所公开的用于使用光学投影系统来优化叶片制造的新颖方法的流程图。一旦叶片设计(例如，长度、弦、外倾角等的尺寸)完成，其规格(1和2)就被确定了。根据这些输入准则，生成制造模型(3)。然后，这个模型被用于提取激光投影文件(4)以及玻璃和芯套件设计(6)。投影文件可以包括每个面板/段的边缘位置(例如，面板/段的整个周边)以放置在整个模具中，以形成复合结构，例如风力涡轮机叶片。此外，投影文件可以包括在计算/确定上面提到的边缘位置中使用的原点的中心的指示。
在套件设计完成之后，可以将额外的图案添加到投影文件，以专门定位与模具中芯面板放置相关的特征(例如，距后缘的距离、翼梁帽等)。这些附加图案可以基于模具内芯结构/材料的位置和/或类型。一些示例性芯材料包括端粒轻木、苯乙烯丙烯腈(SAN)泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)泡沫。在一些实施例中(例如，轻木和泡沫芯)，可以对芯进行刻痕或分段以形成铰链，以允许其与弯曲的表面相符。这种刻痕可以在芯的表面中产生间隙，在该处一个段与另一个段成角度。因而，附加的图案可以集中在这些“问题”区域上，在该“问题”区域处形成间隙的风险/可能性更高。附加地或可替代地，在叶片的较高负载承载部分(例如根部)中比在较低负载承载部分中可以存在较高浓度的附加图案。
此外，如在此进一步详细描述的，光学投影系统被安装和校准(5)，并且芯套件设计被转发到供应商以进行生产(8)。一旦光学(例如激光)投影文件和校准步骤完成，车间活动就开始。
为了提供设计反馈，针对玻璃和芯参考特征(10)的激光投影测试由质量检查过程(12)限定的所有玻璃和芯参考特征。如果在这个阶段观察到任何差异，那么立即得出结论，应当对质量参考或者激光校准进行审查和修正。在一些实施例中，制造过程可以暂时中止，直到进行了这种审查/修正。在一些实施例中，执行这种审查/修正可以要求操作者/员工的确认或批准。
此外，本公开提供了两个单独的质量检查以确认面板放置的准确性。如图4所示，流程图中呈现了两个“匹配”菱形，上方的“匹配”菱形比较投影的激光图案，并且可以中继/更新/校正与激光校准文件(5)的差异。类似地，下方的“匹配”菱形将投影的激光图案与模具中的芯面板放置进行比较，并且可以将差异中继/更新/校正回到芯/玻璃面板设计(6，8)
一旦被批准，就使用基于直接激光参考放置大部分工件和面板的方法以激光图案为指导放置玻璃和芯。换言之，每个零件在模具内都放置在其(一个或多个)边缘与投影的激光参考线对准的位置。如果投影的几何形状与(一个或多个)工件之间出现差异，那么激光投影促进各个零件的隔离以及差异的增强的分类。这个过程提供了足够的信息以快速确定根本原因分析，这允许对制造的有问题的方面进行准确的诊断(例如，套件设计或者生产)。
使用这种方法，玻璃和芯配套和装配过程具有闭环配置(例如，图4中突出的项目3、4、6、7、8、10、11)，并且故障排除过程得到了显著简化。
图5是光学投影系统的示例性实施例的图示。在这个示例性实施例中，一系列激光器(10)定位在风力涡轮机模具上方并且在制造过程期间将图案向下投影到模具上。激光投影仪的数量取决于叶片的长度以及投影仪相对于模具表面的高度。在这个示例性实施例中，投影仪的位置是固定的，但是包括内置在每个投影仪中的振镜(Galvo)驱动的反射镜，使得激光束反射可移动以创建3D轮廓。虽然所示的激光器独立地安装在固定位置，但是可以构想替代配置，其中所有或部分激光投影仪能够相对于彼此相对移动。例如，激光投影仪可以例如相对于叶片模具调整其垂直位置，例如，从天花板向下倾斜以更靠近模具定位，从而提供更集中且更生动的更高分辨率图案线。可以用预限定的图案对投影仪进行编程，以将其投影到叶片模具(和/或可以放置在其中的任何铺层材料)上。每种叶片设计可以要求不同的投影图案，因此要求输入到投影系统中的独特程序。
示例性实施例的示例
在设计和安装风力涡轮机叶片的结构芯期间，对本文公开的投影的激光辅助的芯配套系统进行了测试。芯是使用3D模型在内部设计的，以生成预期面板位置的2D平面图案和3D激光投影。本文公开的投影的激光辅助的芯配套系统的结果证实了提供执行根本原因分析所需的数据以及在面板不符合预期时闭合设计循环的好处。在许多情况下，发现安装方法和传统的测量技术(而不是芯设计)是造成面板不匹配的根本原因，并且只需通过让员工使芯与激光线对准即可解决。
在常规的处理中，可以用卷尺和柔性尺手动进行测量，或者用FARO跟踪激光器进行测量。但是，在风力涡轮机模具设置中，沿着弯曲表面用金属卷尺进行手动测量是不准确的，并且无法考虑已经放置在模具中的材料造成的厚度累积。卷尺在测量角度偏差方面也用途有限，并且为人为读取错误提供了许多机会。此外，用FARO设备进行激光跟踪的数据收集速度慢，在新产品发布期间资源有限，并且已经从工具作业中累积了公差(即，多个离散方差的累积)。由于数据收集的有限选项，工程人员通常选择在安装期间基于如何关联切口和接插面板来简单地调整面板尺寸，而不执行不当装配的根本原因分析。当后续的工具作业线被起动且芯无法正确装配在后续模具中时，无法识别和解决底层问题会产生问题，从而推动进一步的数据收集和改变。
因而，采用本文公开的投影的激光辅助的芯配套系统，其中根据3D模型创建的投影作为描绘控制位置的轮廓的曲线。在这个示例性实施例中，沿着叶片前缘、后缘、辅助翼梁帽袋和材料过渡部的边缘被建模并投影到叶片模具中。可以周期性地投影附加的参考线，例如，每两到三个面板边缘投影一次，以可视化地确认已按照建模方式放置了面板。
本公开的建模过程考虑了所使用的部件的各种材料特性，例如，干玻璃的厚度、预制零件以及放置在芯下方的易损件，从而比任何以前的测量方法都更准确地定位边界和过渡。通过使用消除了工具作业中的公差累积并针对升高的温度校正了模具膨胀的局部对准方法，与常规方法相比，准确性得到进一步提高。根据本文公开的光学投影系统的一个方面，可以立即投影所有芯几何形状，从而为工程技术提供对芯配件的瞬时视觉评估。附加地或可替代地，可以隔离地投影选择的区域(例如，根部相对于尖端)，例如，以串行方式和/或对于不同的持续时间。例如，尖端部分的边缘被投影的时间可以比根部部分的边缘更长。
本文公开的光学投影系统的实施方式提供了优于常规技术的众多优点。例如，本文公开的系统和方法：
1)可帮助发现面板不合适的根本原因；
2)对其它测量方法提供过程中检查(以前不可行，将需要切割叶片才能进行检查)；
3)允许快速视觉识别被供应商不正确地切割的面板，以代替耗时的进货检验；
4)减少生产团队的测量错误，否则该测量错误在被质检发现时会造成延迟；
5)示出由复杂曲率造成的角度未对准；
6)减少面板拟合数据中的噪声，从而启用更快的修正过程；
7)通过投影参考边缘来提供一致的面板放置，以减少公差叠加。这样就不必始终从同一位置开始，从而为生产团队提供了更大的灵活性；并通过消除通常需要的额外材料库存来最大程度地减少浪费。
在常规的叶片制造期间，芯中的任何不当装配都归因于芯面板的设计和生产，并且芯绘图将被调整为适合的。现在，使用当前公开内容引入了可见的第三基准，该第三基准常常与芯或者当下参考对准。在激光投影与标记的线匹配的情况下，根据我们的当下过程快速地确定芯的设计或切割不正确。示例包括供应商缺少附图中的注释，或者设计中缺少细节。
在芯与激光投影匹配但与其它测量方法不一致的情况下，进行了进一步的研究。测量技术和结果将在下面讨论。
在常规方法下，前两个叶片需要从其它芯套件中取出的26个补充面板来填补间隙。相反，当采用本文公开的激光投影系统时，第三叶片仅需要两个面板，这表明准确的安装方法与准确的设计一样重要。通过使用目前公开的投影激光系统，可以识别导致芯不匹配的以下其它根本原因：
·当将预制件放置在由激光投影仪定位的CFM层上时，翼梁帽的位置超出了公差。(参见图6、10和11，它们描述了通过激光投影识别出的翼梁盖未对准)。在压力侧，它以前被忽略了，因为它的公差为+/-5mm，但是对芯设计的影响很大，因为在弦方向上放置的公差仅为+/-10mm。在采用常规技术调整了芯的情况下，现在可以将其保持不变以适合标称的翼梁盖位置。在常规的技术中，在叶片的吸力侧翼梁盖在根部伸出18mm根本就被错过了。现在可以通过采用本文公开的激光投影系统将压力侧和吸力侧翼梁帽的位置重新调整为更接近标称值。
·辅助翼梁帽放置夹具使用常规的FARO跟踪器来定位，但未与本公开的激光投影对准。由于FARO无法校正的模具收缩，以及跟踪团队对设计的错误假设，夹具的位置超出了公差。如本文所公开的，在没有夹具的情况下当根据激光线放置时，芯很好地装配。
·在常规方法下，质量审查不正确地标记了到芯的前沿偏移量。用与模具表面不符的卷尺进行直线测量，无法校正航空(aero)边缘与工具边缘之间的差异，无法考虑材料厚度，并且在卷尺的末端划较宽的标记线，总共产生了距离叶片过远15mm的标记线。(参见图7，其描绘了常规手动测量中的不正确技术)。然后，员工将芯剪短20mm，以便在放置芯时可以看到整个标记线，而不是标称值。如果没有本文所公开的激光投影，芯将被重新拉短20mm以匹配。因而，当前激光投影系统的实施方式导致不需要改变。
t沿着后缘，由于曲率较平缓，激光和手动标记最初是匹配的。在安装过程中，观察到激光与标记线之间有10mm的偏差。在重新测量之后，质量确定TEUD预制件已从后缘滑入叶片10mm，并带有标记线。
·面板被设计为直角靠在翼梁盖上，翼梁盖与弦向略成角度。在没有激光的情况下，团队将面板安装在弦线上，从而在装配时造成间隙和干扰。当根据激光放置时，芯装配良好。激光的使用消除了对额外培训、文档化或具体产品知识的需求。(参见图8，该图描绘弦线)。
·在从圆形到最大弦的过渡过程中，吸力侧的复杂曲率导致角度偏差。面板边缘线的投影允许快速可视地识别出偏离的特定区域，因此可以识别并修复错误的来源。常规的过程将在下一次过渡时进行改变，从而使多达12个面板偏离预期位置。(参见图9，该图描绘了由于厚度积聚而导致TEUD上的手动测量不准确；激光投影与芯位置匹配)。
因而，所有芯几何形状的投影都在安装过程的早期就识别出错误。面板之间沿着翼展方向的位置被限定为两个面板之间的过渡中的倒角的顶部。这在生产中可被误认为面板的边缘。与芯一被放下就可被覆盖的标记线不同，激光线继续在芯的顶部示出并允许观察者看到并指出错误。遵循传统方法，质检将检查位置，但前提是必须安装许多相邻的面板。本文公开的投影的激光系统还防止在翼展方向的位置上做出指示从何处开始铺设面板的错误标记的情况，并允许迅速识别和校正错误。
总之，用于在叶片上安装芯的常规技术需要26个额外的补充芯面板来填充间隙。相反，对于本文公开的激光辅助的芯安装，仅需要两个面板。这表明，如果没有激光器，即使精心设计的套件也看起来不合适，并且每个单独面板的准确放置可以减少使芯套件满足公差所需的现场改变的次数。此外，投影激光器是理解公差累积的根本原因的关键工具，并提供实现芯套件生产就绪的快速高效的路径。
因此，并且根据公开的主题，本文公开的优化方法消除了对手动测量和开环套件修正的需要，这显著降低了所需的迭代次数，并且最终图案以更高的精度水平装配。另外，如果需要的话，所公开的优化方法允许连续的手动操作者测量以确认公差在可接受的范围内。
基于模型的校准
根据本公开的另一方面，公开了一种基于模型的校准技术，用于校准投影装置，例如多个由振镜驱动的激光投影仪。
图12-14示意性示出了生产空间中模具表面的变形(图12-14——在图的下半部分由“(b)车间”标签表示)相对于在数字空间中插塞几何形状的变形(图12-14——在图的上半部分中由“(a)计算机”表示)。这种变形可能是由热负荷或者在模具生产和维修过程中施加的任何其它干扰力造成的。虽然在所有三个图中原始的插塞几何形状(根据其创建用于创建风力涡轮机叶片的模具)和变形的几何形状都是完全相同的，但是对于在每种情况下实现的对准方法，投影图案是独特的。
传统的投影对准方法在图12中描述。在这种方法中，使模具根部附近的生产(“(b)车间”标签)和数字(“(a)计算机”)空间的坐标系原点重合，使用如在通用坐标系中所描述的标记在生产空间中的位置(100)来对准投影系。遵循这种方法，变形前后的几何特征的位置之间的差异导致激光投影空间与生产空间之间的偏差。在热收缩的情况下，由于从坐标系(00)的原点开始累积的偏差越来越大，每个特征及其相关联的投影的图案之间的误差从根部到尖端逐渐增加(Y>X)。由于结构是锥形且不均匀的，因此偏差的改变不是线性的(Y≠2X)。
为了改善尖端区域处的大的堆叠误差，一种解决方案是将坐标系(00')的原点朝着工具作业的中间移位，如图13中所示。在这个场景中，虽然对准方法与以前的情况完全相同(使用实际标记位置进行对准)，但几何特征与其投影的图案之间的偏差总和减少了。此外，由于坐标系的原点位于几何形状的中心，因此偏差以伪对称的方式(不像前一部分中提到的那样完全对称X'≠Y')朝着尖端和根部部分扩展，并且尖端和根部周围的最大偏差值小于之前的情况(X'<Y且Y'<Y)。
本文公开的过程提供了消除投影空间与生产空间之间的偏差的方法，如图14中所示。在这种布置中，将通用坐标系中的检测到的标记安装在工具上的位置(图14，“(b)车间”)映射到其在数字空间(100')中的等效配合特征。生产空间到数字空间的完全映射自动产生了投影空间和车间中的生产空间之间的精确匹配。换言之，所提出的映射方法使投影空间变形以匹配车间的实际生产空间。因此，工具作业上的任何种类的变形可以用这种方法来补偿。此外，这种方法对坐标系原点的位置不敏感。
为了执行这种方法，在校准过程中，代替于使用标记的实际位置，将标记的等效数字位置作为参考点馈入激光系统。
一般在毫米量级的局部位置公差对于不同材料层彼此之间以及相对于其它特征(例如前缘)的相对位置而言至关重要。被定义为部件在零件的一端相对于零件的另一端的位置的全局位置公差可比局部位置公差大整整一个数量级。这个更大的全局公差促进节省成本，这对于创建有竞争力的产品至关重要，但会增加实现高局部位置公差的难度。任何替代测量技术都必须同时符合这两个准确性要求，并维持连续参考。
对于其中使用单个全局坐标系安装和校准激光投影系统的实施例，模具的末端很可能会看到与工具作业的全局变形等效的局部偏差。然后可以手动调整目标点的位置，以减少观察到的模具与投影之间的改变。但是，这种方法不可靠，并且将需要改变全局变形的数量级，这会使这种定位追溯到数字模型的可追溯性无效。此外，这种方法必须在用于鉴定工具作业的相同温度下执行，否则它将因热膨胀而产生偏差。
通过使用投影激光器的阵列，可以实现局部准确性而无需高全局准确性，每个投影激光器具有自己的局部坐标系。每个激光器对准其自己的局部目标，从而创建局部最佳拟合坐标系。以这种方式，激光器可以实现可能的最高局部精准确性。可以使用一个或多个共享的目标来对准相邻的激光器。如果存在全局变形，那么可以将两个相邻的激光器对准到不同的坐标系，但在投影边界处对共享目标位置的不连续性最小。这种方法允许将大的全局变形表示为阵列中一系列小的允许的不连续性。
在相邻的投影仪之间存在不可接受的大的不连续性的情况下，有两种选项可以用于改善装配：要么可以增加共享的投影目标的数量，要么可以增加投影仪的数量，使得任意两个推进器之间的不连续性占全局变形的较小百分比。
大的不连续性的一个来源是当工具被加热时的热膨胀的影响。模具一般在室温下合格，但要在加热状态下使用，在加热状态下，热膨胀可能会大于可允许的位置公差。本公开提供了一种用于对准激光投影仪的方法，该方法可以在任何温度下执行，因为反射器目标直接从工具本身参考，使得参考位置随着工具的热膨胀和热收缩而成比例。由于不需要室温模具，因此可以与热测试或生产并行地进行对准和校准。通过相同的机制进行对准。
在示例性实施例中，在可以将系统用于受控制造环境中之前，进行投影阵列的对准的演示或验证。核实遵循与对准类似的过程；在已知的特征上进行投影，这些特征已从模具插塞转移到模具中/模具上，并直接追溯到3D模型。可以使用任何视觉上可识别出的模具标记，诸如划线记号、插入几何形状和/或清晰的边缘。因为这些标记是从CNC切割插塞上转移过来的，因此它们具有与前面讨论的激光对准相同的优点。然后，对准的系统的准确性被认为是模制的几何形状与其相关联的突起之间的最大距离。这种测量小，因此可以使用手动技术(诸如使用卡尺、卷尺、直尺等)进行准确测量。
虽然本文根据某些优选实施例描述了所公开的主题，但是本领域技术人员将认识到的是，可以在不脱离其范围的情况下对所公开的主题进行各种修改和改进。而且，虽然所公开主题的一个实施例的单个特征可以在本文中讨论或在一个实施例的附图中示出而不在其它实施例中示出，但是显然，一个实施例的单个特征可以与另一个实施例的一个或多个特征或来自多个实施例的特征组合。

Claims (20)

1.一种用于制造复合结构的方法，包括
接收用于复合结构设计的至少一个规范，该复合结构包括多个芯面板；
生成复合结构设计的制造模型，该制造模型包括多个芯面板；
从制造模型中提取至少一个光学投影文件，(一个或多个)光学投影文件具有用于在模具内投影(一个或多个)标记的坐标；
识别与芯面板相关联的选择的参考特征；
投影至少一个标记以描绘芯面板的边缘；以及
将芯面板参考特征与芯面板的投影的边缘进行比较。
2.如权利要求1所述的方法，当芯面板参考特征与芯面板的投影的边缘的比较不匹配时，调整芯面板的放置。
3.如权利要求1所述的方法，当芯面板参考特征与芯面板的投影的边缘的比较不匹配时，调整制造模型。
4.如权利要求3所述的方法，其中调整制造模型包括更新选择的芯面板测量。
5.如权利要求1所述的方法，其中投影是由多个激光器执行的。
6.如权利要求5所述的方法，其中激光器被配置为相对于模具相对移动。
7.如权利要求5所述的方法，其中激光器被配置为相对于彼此相对移动。
8.如权利要求1所述的方法，其中(一个或多个)光学投影文件包括芯面板的边缘。
9.如权利要求1所述的方法，其中所有芯面板几何形状都被同时投影。
10.如权利要求1所述的方法，其中以顺序方式投影选择的芯面板标记。
11.如权利要求1所述的方法，其中复合结构是包括根部部分和尖端部分的风力涡轮机叶片。
12.一种用于制造风力涡轮机叶片的方法，包括：
接收用于叶片设计的至少一个规范，所述叶片设计包括多个芯面板；
创建模具，所述模具被构造为用于形成叶片并在其中包括多个反射性目标；
生成叶片设计的3D制造模型，所述制造模型包括多个芯面板；
从所述制造模型中提取至少一个光学投影文件，(一个或多个)光学投影文件具有用于在模具内投影(一个或多个)标记的坐标和用于反射性目标的数字坐标；
校准光学投影装置；
其中校准包括将投影的标记与反射性目标的数字位置进行比较。
13.如权利要求12所述的方法，其中模具由插塞形成，插塞包括嵌入模具中的反射性投影仪目标。
14.如权利要求12所述的方法，其中投影装置包括多个激光器，每个激光器与六个或更多个反射性目标对准。
15.如权利要求12所述的方法，其中投影装置包括多个激光器，相邻的激光投影仪与一个或多个共享的反射性目标对准。
16.如权利要求12所述的方法，其中光学投影装置的校准在升高的温度下执行。
17.如权利要求12所述的方法，其中投影装置包括多个激光器，激光器被配置为相对于模具相对移动。
18.如权利要求12所述的方法，其中投影装置包括多个激光器，激光器被配置为相对于彼此相对移动。
19.如权利要求12所述的方法，其中反射性目标被嵌入在模具内。
20.如权利要求12所述的方法，其中反射性目标被配置为反射镜。
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