CN112008797B - 复合物制造系统及相关方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种复合物制造系统。该复合物制造系统包括机器人臂和连接到该机器人臂的修整系统。该修整系统包括刀具、旋转装置、若干个激光器和与刀具相关联的负荷传感器。旋转装置构造成使刀具的刀片围绕中心点旋转。若干个激光器构造成确定相对于刀片的期望位置的刀片位置。负荷传感器构造成在修整未固化复合结构期间感测施加到刀片的力的大小。控制器基于从其部件所接收的信息来控制修整系统的行为。

Description

复合物制造系统及相关方法

技术领域

本公开总体上涉及制造复合结构。更具体地说，本公开涉及在制造用于飞机应用的复合结构时所使用的修整系统。

背景技术

制造商使用复合结构以向各种应用提供轻质且结构坚固的零件。对于飞机制造商来说，增加复合制造工艺的效率是其优先考虑的事情。他们追求成本的降低和飞机生产速率的增加，同时在加工期间使复合零件的返工或丢弃的风险最小化。

在制作零件时，将复合结构修整成所需要的构造。修整是耗时且复杂的工艺。用于飞机应用的一些复合结构的长度是70+英尺。关于制造地面定向和移动这种大型结构需要时间、空间和人力。

可在固化之前或之后将复合结构修整成其所期望的构造。当在固化或结合之前修整复合结构时，复合材料是软的，使得其难以保持切割的完整性。为了解决这个挑战，在真空下使用超声刀来切割复合结构。尽管如此，未固化复合材料的易碎状态可能导致刀具刀片偏转或不同区域的切割厚度不一致。在一些情况下，偏离很大以致具有变形或破坏刀具刀片的风险。

因此，所需要的是具有考虑到上述问题中的至少一些以及其他可能的问题的方法和设备。

发明内容

本公开的说明性实施例提供了一种复合物制造系统，其包括机器人臂和连接到该机器人臂的修整系统。修整系统包括刀具、旋转装置、若干个激光器以及与刀具相关联的负荷传感器。旋转装置构造成使刀具的刀片围绕中心点旋转。若干个激光器构造成确定相对于刀片的期望位置的刀片位置。负荷传感器构造成在修整未固化复合结构期间感测施加到刀片的力的大小。

本公开的另一说明性实施例提供了一种用于修整未固化复合结构的方法。相对于未固化复合结构定位修整系统。将修整系统连接到机器人臂。将修整系统中的刀具的刀片与用于切割的开始位置对齐。沿着路径修整未固化复合结构。基于修整期间施加到刀片的力的大小来调整刀具的参数。

本公开的又一说明性实施例提供了一种用于修整用于飞机的未固化复合结构的复合物制造系统。该复合物制造系统包括工具、机器人臂和连接到机器人臂的修整系统。修整系统包括刀具、旋转装置、若干个激光器、与刀具相关联的负荷传感器以及控制器。未固化复合结构铺放在工具上。

可在本公开的各个实施例中独立地实现特征和功能，或者可与其他实施例组合而实现这些特征和功能，其中，可参考下文的描述和附图来观察进一步的细节。

附图说明

在下文中陈述了说明性实施例的特征中认为新颖的特征。然而，在与附图一起阅读时，通过参考本公开的说明性实施例的下文具体实施方式来最佳地理解说明性实施例以及其所使用的优选模式、进一步目标和特征，在附图中：

图1是根据说明性实施例的复合物制造系统的立体图的图示；

图2是根据说明性实施例的制造环境的框图的图示；

图3是根据说明性实施例的修整系统的立体图的图示；

图4是根据说明性实施例的修整系统的侧视图的图示；

图5是根据说明性实施例的修整系统的俯视图的图示；

图6是根据说明性实施例的修整系统的分解图的图示；

图7是根据说明性实施例的刀具刀片的图示；

图8是根据说明性实施例的刀具刀片的另一个图示；

图9是根据说明性实施例的未固化复合结构中的切割的立体图的图示；

图10是根据说明性实施例的未固化复合结构中的切割的截面图的图示；

图11是根据说明性实施例的复合桁条的截面图；

图12是根据说明性实施例的用于修整未固化复合结构的工艺的流程图的图示；

图13是根据说明性实施例的用于修整用于飞机的未固化复合结构的工艺的流程图的另一图示；

图14是根据说明性实施例的用于修整用于飞机的未固化复合结构的工艺的流程图的又一图示；

图15是根据说明性实施例的飞机制造和保养方法的框图的图示；以及

图16是可实施说明性实施例的飞机的框图的图示。

具体实施方式

说明性实施例认识到并考虑一个或多个不同的问题。例如，说明性实施例认识到并考虑用于复合结构的当前制造工艺可能在生产效率中存在挑战。在结合到其他复合物以完成结构之前，复合材料零件(诸如用于飞机的桁条)需要额外的修整。由于在固化或结合之前修整这些零件，所以易碎材料具有由于刀具刀片而破碎和变形的风险。

说明性实施例还认识到并考虑用于复合物的多个修整系统安装到处于制造环境中的大型固定结构上。例如，修整系统可安装到相对于结构可仅在一个或两个方向上移动的机架(gantry)。因此，复合物必须相对于机架系统移动、翻转或另外定向。因为一些复合零件的长度为70英尺或更大，所以定向变得比期望的更困难和耗时。这些机架系统还需要大量的地面空间并且不能同时切割零件的多个部段。

此外，说明性实施例认识到并考虑系统的修整角和设置是成功切割的重要变量。超声刀设计成具有防止由于刀片偏转折断或破坏刀片的停止特征。在修整期间，如果刀片与工具接触，则刀片将朝向复合物偏转，这不仅导致刀片偏转，而且导致切割不一致。刀片形状对于切割的完整性来说是关键的。一些刀片形状不能根据需要修整复合物。

因此，所公开的实施例提供了一种复合物制造系统，该复合物制造系统具有机器人臂和连接到该机器人臂的修整系统。修整系统包括刀具、旋转装置、若干个激光器以及与刀具相关联的负荷传感器。旋转装置构造成使刀具的刀片围绕中心点旋转。若干个激光器构造成确定相对于刀片的期望位置的刀片位置。负荷传感器构造成感测在未固化复合结构的修整期间施加到刀片的力的大小。刀片包括具有双斜面形状的第一侧和与第一侧相对的具有平面形状的第二侧。刀片使用第二侧来修整未固化复合结构。多孔材料层定位在未固化复合结构与工具之间以在修整期间最小化刀片偏转。可在固化之前或之后修整复合结构，并且可使多个机器人同时围绕制造环境移动以修整复合结构。

现在参考图附图，特别是参考图1，根据说明性实施例描述复合物制造系统的立体图的图示。复合物制造系统100包括能够在未固化复合结构102上进行加工的自动化部件和/或装置的组合。

如所描述的，复合物制造系统100包括工具104、机器人臂106、支撑结构108和修整系统110。修整系统110用于修整处于未固化状态中的复合材料112。

如所描述的，机器人臂106位于轨道113上。轨道113允许其围绕制造环境移动。在图3中示出了具有修整系统110和未固化复合结构102的一部分的区段114的更详细的细节。

现在转向图2，根据说明性实施例描述了制造环境的框图的图示。制造环境200是可用复合物制造系统202内的部件来制作复合结构的环境。具体地，在该说明性示例中，使用复合物制造系统202来在未固化复合结构204上进行加工。

未固化复合结构204在固化后是构造成用于在平台206中使用的结构。平台206可例如但不限于是活动平台、静止平台、基于陆地的结构、基于水的结构或基于空间的结构。更具体地，平台206可以是飞机、水面舰艇、坦克、人员运输车、火车、航天器、空间站、卫星、潜水艇、汽车、发电站、桥、坝、房子、制造设施、建筑物和其他合适的平台。

在该说明性示例中平台206采用飞机208的形式。当未固化复合结构204被制造用于飞机208时，未固化复合结构204可例如但不限于是桁条、翼梁、肋、面板、稳固器、蒙皮面板或构造用于在飞机208中使用的一些其他合适的结构。

如所描述的，复合物制造系统202包括修整系统210、机器人臂212、工具214、移动系统216和真空系统218。修整系统210采用用于机器人臂212的端部执行器(effector)的形式使得修整系统210连接到机器人臂212。修整系统210可移除地连接到机器人臂212使得在机器人臂212需要进行其他加工的情况下，可将修整系统210移除并且可将另一个端部执行器附接到机器人臂212。机器人臂212使修整系统210按照需要相对于未固化复合结构204围绕若干个轴219移动。

如所示出的，工具214包括构造成在加工期间将未固化复合结构204支撑和保持在适当位置的多个零件。工具214可包括一个或多个支撑结构，诸如夹具、气囊、镇重物(ballast)、块状物或一些其他合适的结构以用于在加工期间将未固化复合结构204保持在适当位置中。

在该说明性示例中，修整系统210包括刀具220、旋转装置222、若干个激光器224、负荷传感器226、控制器228以及视觉系统230。当在本文中使用时，在关于某些项目使用“若干个”来限定时，指的是一个或多个该项目。因此，若干个激光器是一个或若干个激光器。

在该说明性示例中，刀具220采用超声刀的形式。刀具220包括刀片232。刀片232具有第一侧234和与第一侧234相对的第二侧236。刀片232的第一侧234具有双斜面形状238而刀片232的第二侧236具有大体上平坦形状240。在该说明性示例中，平坦形状240是平面形状。换句话说，刀片232的第二侧236具有平坦的表面。当切割未固化复合结构204时，具有大体上平坦形状240的第二侧236面对要修整的零件，而具有双斜面形状238的第一侧234面对要丢弃的材料。

在该说明性示例中，刀具220的刀片232具有参数242。参数242包括在修整未固化复合结构204期间用于刀片232的位置244、所期望的位置246、速率248、深度250、方向252和角度254。刀片232的位置244是刀片232相对于未固化复合结构204的当前的位置和定向。所期望的位置246是对于刀片232来说沿着路径256切割未固化复合结构204的期望位置和定向。在该说明性示例中，路径256是预定并程序设定好的修整路径。路径256具有用于刀片232的开始位置258。刀片232沿着未固化复合结构204的全部长度259遵循路径256。

速率248是刀片232修整未固化复合结构204的速度。可将刀片232的深度250和角度254调整成提供所需要的切割形状以用于未固化复合结构204。刀片232的方向252基于所需要切割的几何形状来变化。在这些说明性示例中，用于刀片232的所有参数242可实时调整。

如所描述的，旋转装置222是构造成使得刀具220的刀片232围绕中心点260旋转的装置。在该说明性示例中，旋转装置222采用旋转台的形式。旋转装置222构造成接收来自控制器228的指令并且由此使得刀片232旋转。

若干个激光器224构造成确定相对于刀片232的期望位置246的刀片232的位置244。在该说明性示例中，若干个激光器224中的每个均采用激光测距仪的形式，使用来自每个激光器的反射来确定刀片232的位置244。

在该说明性示例中，若干个激光器224包括与刀具220相关联的第一对激光器262和第二对激光器264。第一对激光器262相对于刀具220的刀片232定位在第一位置266中。以类似的形式，第二对激光器264相对于刀具220的刀片232定位在第二位置268中。例如，以非限制性的方式，第一位置266可在刀片232的上方，而第二位置268可在邻近刀片232的任一侧上。若干个激光器224将信息270传送到控制器228以比较刀片232的位置244与对于刀片232来说所期望的位置246。

在该说明性示例中，负荷传感器226是与刀具220相关联的装置并且构造成在修整未固化复合结构204期间感测施加到刀片232的力272的大小。在该说明性示例中，负荷传感器226是多轴线负荷传感器。负荷传感器226将信息270传送到控制器228。

控制器228是控制修整系统210内的部件的行为的装置。基于从若干个激光器224、负荷传感器226、视觉系统230和其他系统所接收的信息270，控制器228调整用于刀具220的刀片232的参数242。具体地，控制器228构造成基于从修整系统210中的部件所接收的信息来调整刀片232的速率248、方向252、位置244、深度250和角度254中的至少一个。

例如，以非限制性的方式，随着未固化复合结构204的厚度沿着路径256增加，控制器228可使刀片232减速以提高切割的完整性，减少刀片偏转，并且减小刀片232变形的风险。在其他情况中，在复合材料薄的情况下，刀片232可更快地移动通过未固化复合结构204的这些部分以提高加工效率。调整其他参数242允许将未固化复合结构204修整成多种几何形状并且实时按照需要校正刀片232。

当在本文中所使用时，在关于一系列项目使用词组“中的至少一个”来限定时，指的是所列出的可使用的项目中的一个或多个的不同组合，并且可仅需要列表中的项目中的一个。换句话说，“中的至少一个”指的是列表中可使用的项目和项目的数量的任一组合，但是并不需要所列出的所有项目。该项目可是具体地物体、东西或种类。

例如，“项目A、项目B或项目C中的至少一个”可包括但是不限于项目A、项目A和项目B或者项目B。该示例还包括项目A、项目B和项目C或者项目B和项目C。当然，可存在这些项目的任意组合。在其他示例中，“中的至少一个”可例如但是不限于两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C或者其他合适的组合。

如所示出的，视觉系统230包括若干个部件，其提供关于修整系统210的视觉反馈。视觉系统230可包括相机、摄像机或其他合适的部件。视觉系统230在刀片232切割通过未固化复合结构204时提供视觉反馈。例如，视觉系统230可提供位于位置244中的刀片232的图片使得操作人员可在进行修整加工时观察修整加工。视觉系统230向控制器228提供信息270。

在所描述的示例中，移动系统216与机器人臂212相关联。移动系统216包括多个部件，这些部件构造成使机器人臂212沿着未固化复合结构204的长度259移动以修整未固化复合结构204。移动系统216可采用轨道、轮子的形式或其他合适的移动机构的形式。在一些情况下，移动系统216和机器人臂212可包括能够关于制造环境200自由移动的自主车辆。

在铺设未固化复合结构204之前，将多孔材料层274放置在工具214上方。换句话说，多孔材料层274置于未固化复合结构204与工具214之间。多孔材料层274可采用多种形式。例如，以非限制性的方式，多孔材料层可以是包括这样的材料的片层，即，该材料选自聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)或一些其他合适类型的材料中的至少一种。多孔材料层274是多孔的使得可在该材料上抽真空276。用于多孔材料层274的孔的尺寸可根据具体实施方式来变化。

多孔材料层274构造成防止刀片232偏转到未固化复合结构204中。多孔材料层274以期望的方式来使未固化复合结构204上升离开工具214。因此，替代朝向未固化复合结构204偏转，刀片232保持在期望位置中，以促进切割的完整性。由于替代碰撞工具214和朝向未固化复合结构204偏转，刀片232切割通过多孔材料层274，因此不会触发超声刀中的自动停止特征。选择多孔材料层274的厚度以使未固化复合结构204上升离开工具214，从而防止停止特征和/或刀片偏转。所使用的各个厚度可取决于刀片232的长度或其他参数242。

真空系统218包括若干个部件，其构造成在工具214、多孔材料层274和未固化复合结构204上抽真空276。在刀片232修整未固化复合结构204时抽真空276。

在该说明性实施例中，复合物制造系统202与先前所预期的相比可更有效地工作并且具有更大的多样性以修整未固化复合结构204。因此，未固化复合结构204与当前所使用的系统相比更快成型并且具有较小的返工率。

该说明性实施方式设计成使用不对称刀片232来产生平顺的切割并且允许修整系统210将未固化复合结构切割成多个复杂的几何形状。机器人臂212使修整系统210围绕未固化复合结构204移动，从而不需要翻转，因此减少人力。此外，设置工具214和多孔材料层274减少了刀片232的偏转。刀具220的刀片232的所有参数可实时调整，这与先前所使用的系统相比，允许修整系统210进行更复杂的操作。

接下来参考图3，根据说明性实施例描述了修整系统的立体图的图示。图3示出了图2中以框形式示出的复合物制造系统202内的部件的物理实施方式的示例。示出了图1中区段114的更详细的视图。

如所描述的，刀具302的刀片300置于开始位置304附近以用于修整未固化复合结构102。在该说明性示例中，刀片300在箭头306的方向上沿着路径308移动以用所期望的方式来切割未固化复合结构102。在一些情况中，对于刀片300来说有必要在相反的方向上行进。修整系统110和机器人臂106构造成适应沿着任何轴线的移动。

现在转向图4，根据说明性实施例描述了修整系统的侧视图的图示。图4还示出了图2中以框形式示出的复合物制造系统202内的部件的物理实施方式的示例。在该图中示出了未固化复合结构102的截面图。

如所示出的，刀具302的刀片300穿透未固化复合结构102。可观察到刀片300的顶端400切割穿过未固化复合结构102。当修整系统110移动时，刀片300可按照需要围绕中心点402旋转。

在该视图中观察到视觉系统404、激光器406和激光器408。支撑结构410为视觉系统404和激光器406提供安装表面。

在该说明性示例中，视觉系统404采用相机的形式。激光器406安装在刀具302上方而激光器408安装成邻近刀具302。激光器406是安装在刀具302上方的一对激光器中的一个。以类似的方式，激光器408是邻近刀具302安装的一对的激光器中的一个。在该说明性示例中，激光器406和激光器408是点头式激光器(spot head lasers)。

在图5中，根据说明性实施方式描述了修整系统的俯视图的图示。在该说明性示例中，在虚线中示出了机器人臂106。

如所描述的，连接器500将修整系统110附接到机器人臂106。在该视图中观察到激光器504。激光器504与激光器406是一对并且安装在刀具302上方。

接下来转向图6，根据说明性实施例描述了修整系统的分解图的图示。在该说明性示例中示出了夹具600和夹具602。夹具600和夹具602将刀具302固定到位于修整系统110中的其他部件。旋转台604使得刀片300围绕其中心点旋转。负荷传感器606测量在修整期间施加到刀片300的力的大小。

图7和图8是根据说明性实施例的刀具刀片的两侧的图示。图7中示出了刀片300的侧面700，而图8中示出了刀片300的侧面800。在该说明性示例中刀片300是不对称的刀片。换句话说，侧面700与侧面800的形状不同。

如所示出的，刀片300的侧面700具有双斜面形状702。侧面800具有大体上平坦形状802。当刀片300切割通过未固化复合结构102时，具有大体上平坦形状802的侧面800朝向零件向内定向，而具有双斜面形状702的侧面700朝向从未固化复合结构102被修整的材料向外定向。

接下来参考图9，根据说明性实施例描述了在未固化复合结构中的切割的立体图的图示。图9示出了在切割通过未固化复合结构102时的不对称刀片300。

在该说明性示例中，当刀片300切下修整材料900时示出了不同的复合材料112的层。刀片300在箭头902的方向上移动，侧面700面对外侧，而侧面800面向最终的零件。

如所描述的，多孔材料层904已定位在工具104与未固化复合结构102之间。多孔材料层904是图2中以框形式示出的多孔材料层274的物理实施方式的示例。多孔材料层904所具有的厚度906足以基本上防止刀片偏转或刀片300和刀具302的紧急停止特征。

转向图10，根据说明性实施例描述了复合桁条的截面图的图示。所示出的复合结构1000处于被修整成其最终形状之前。

如所示出的，复合结构1000定位在工具1002上。多孔材料层1004位于复合机构1000与工具1002之间。刀片1006用于修整复合结构1000。根据说明性实施例，刀片1006是不对称的刀片，其具有双斜面侧面和大体上平坦的侧面。刀片1006沿着复合结构的长度在角度1008和角度1010上切割复合结构1000。

在该附图中观察到，当刀片1006修整复合结构1000时，刀片1006的部分1012(包括顶端1014)切割到多孔材料层1004中。因此，多孔材料层1004防止刀片1006接触工具1002并且防止刀片朝向复合结构1000偏转。

图11示出了根据说明性实施例的复合桁条的截面图。示出了修整后的图10的复合结构1000。复合结构1000和其他复合零件用于形成复合桁条1100。在铺设和加固时，刀片1006可在不需要使负载再定向、翻转组件或使组件从其位置移动的情况下修整未固化复合材料。

图1与图3至图11中所示的不同的部件均可与图2中的部件组合、与图2中部件一起使用、或使其二者组合。此外，图1与图3至图11中所述的部件中的一些可为图2中以框形式示出的部件作为物理结构来实施的方式的说明性示例。

除了图1与图3至图11中所示的那些之外，还可实施用于复合物制造系统100的其他构造。例如，尽管在图1与图3至图11中示出了一个修整系统仅具有一个机器人臂，但可同时使用两个、三个、五个或者更多个机器人臂。在这种说明性示例中，机器人臂可在基本上同一时间沿着复合结构的长度进行相同的加工或不同的加工。在其他说明性示例中，未固化复合结构102可保持在除了本文所示出的构造之外的可替换的构造中。

尽管参考形成用于飞机应用的桁条来示出并描述了说明性实施例，但该说明性实施例可与任何形式的平台一起使用以修整用于该平台的复合零件。此外，尽管参考多孔材料来描述了说明性实施例。在不使用真空时，所选择的材料不需要是多孔的。换句话说，如果不是在真空下完成复合材料的切割，则该材料不需要是多孔的来实现说明性实施例。

接下来参考图12，根据说明性实施例描述了用于修整未固化复合结构的过程的流程图的图示。图12中所描述的方法可与修整系统210一起使用以修整图2中的未固化复合结构204。

该过程由将多孔材料层定位在工具上开始(操作1200)。接下来，将未固化复合结构置于多孔材料层上方(操作1202)。在工具、未固化复合结构和多孔材料层上抽真空(操作1204)。

此后，将修整系统相对于未固化复合结构定位(操作1206)。接下来，该过程使修整系统中的刀具的刀片与开始位置对齐(操作1208)。该过程沿着路径修整未固化复合结构(操作1210)。该修整系统沿着未固化复合结构的长度移动(操作1212)。

该过程在刀具移动时调整用于刀具的参数(操作1214)，然后结束该过程。调整用于刀具的参数可包括使用集成到修整系统中的旋转装置来使刀具围绕中心点旋转。

现在转向图13，根据说明性实施例描述了用于修整未固化复合结构的过程的流程图的图示。图13中所描述的方法可在图12中的操作1214期间使用以在修整期间调整刀具的刀片的参数。

该过程由感测通过未固化复合结构施加到刀片上的力的大小开始(操作1300)。接下来，该过程将关于力的大小的信息传送到控制器(操作1302)。该过程然后基于控制器所接收的信息来调整刀片的速率(操作1304)，然后结束该过程。可基于控制器所接收的信息来调整刀片的方向、角度、深度中的至少一个。

现在转向图14，根据说明性实施例描述了用于修整未固化复合结构的过程的流程图的图示。图14中所描述的方法可在图12中的操作1214期间使用以在修整期间调整刀具的刀片的参数。可大体上同时发生参考图13和图14来描述的操作。

该过程由确定刀片相对于未固化复合结构的位置开始(操作1400)。接下来，该过程将关于刀片的位置的信息传送到控制器(操作1402)。该过程然后比较刀片的位置和对于刀片来说所期望的位置(操作1404)。该过程基于控制器所接收的信息来调整刀片的位置(操作1406)，然后结束该过程。

本公开的说明性实施例可在图15所示的飞机制造和保养方法1500和图16所示的飞机1600的背景下描述。首先转向图15，其示出了根据说明性实施例来描述的飞机制造和保养方法的框图。在预制造期间，飞机制造和保养方法1500可包括图16中的飞机1600的规格和设计1502以及材料采购1504。

在生产期间，进行图16中的飞机1600的部件和子组件制造1506和系统集成1508。此后，图16中的飞机1600可通过认证和交付1510，以便投入使用1512。当由消费者投入使用1512时，图16中的飞机1600定期进行日常维护和保养1514，该维护和保养可包括修改、再配置、翻新和其他维护或保养。

在部件和子组件制造1506期间，可使用复合物制造系统202和修整系统210制作来自图2的未固化复合结构204。此外，在日常维护和保养1514期间可使用修整系统210来作为图16中的飞机1600的修改、再构造或翻新的一部分。

每个飞机制造和保养方法1500的过程可由系统集成商、第三方主体、操作者或其组合来进行或执行。在这些示例中，操作者可是消费者。为了本描述的目的，系统集成商可包括但是不限于若干个飞机制造商和主要系统分包商；第三方主体可包括但是不限于若干供应商、分包商和供应者；而操作者可是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。

现在参考图16，其示出了描述飞机的框图，其中，可实施使用该说明性实施例来制出的复合结构。在该示例中，飞机1600由图15中的飞机制造和保养方法1500生产并且可包括具有多个系统1604和内部1606的机身1602。系统1604的示例包括推进系统1608、电气系统1610、液压系统1612和环境系统1614中的一个或多个。可包括任何数量的其他系统。尽管示出了航天航空的示例，在其他工业(诸如汽车工业)中可应用不同的说明性实施例。

在图15中的飞机制造和保养方法1500的阶段中的至少一个期间可采用本文中所实施的设备和方法。在一个说明性示例中，在图15中的部件和子组件制造1506中所生产的部件或子组件可用类似于在飞机1600处于图15中投入使用1512时生产部件或子组件的方式来制作或制造。在另一示例中，可在生产阶段使用一个或多个设备实施例、方式实施例或其组合，诸如图15中的部件和子组件制造1506和系统集成1508。可当飞机1600投入使用1512时、处于图15中的维护和保养1514时或二者时使用一个或多个设备实施例、方式实施例或其组合。使用若干不同说明性实施例可很大程度上促进飞机1600的组装、减小飞机1600的成本或既促进飞机1600的组装又减小飞机1600的成本。

通过使用说明性实施例，复合物制造系统可更有效地工作，同时由于刀片偏转、损坏或零件切割不良而导致离线的风险较小。因此，与当前所使用的系统相比，复合结构成型更快并且具有较少的返工。

说明性实施例还具有精确控制切割能力。刀具的刀片可在多个轴上实时调节。在需要的情况下，使机器人臂行进复合结构的长度而不需要移动复合结构。可使得多于一个机器人臂同时在复合结构上工作。通过使用不对称刀片和多孔材料层，可实现切割未固化复合材料的一致性。

在说明性实施例的一些替代实施方式中，框中所标注的一个或多个功能可不按照图中所标注的顺序发生。例如，在一些情况下，可基本上同时进行连续示出的两个框，或者有时可按相反的顺序来进行这些框，这取决于所涉及的功能。此外，在流程图或框图中，除了所示出的框之外还可添加其他框。

出于说明和描述的目的而呈现了不同说明性实施例的描述，并且其不旨在是详尽的或限于所公开的形式的实施例。对于本领域的普通技术人员来说多种修改和变型将是显而易见的。此外，，与其他所需要的实施例相比，不同的说明性实施例可提供不同的特征。选择并描述所选择的一个或多个实施例使其最佳地解释实施例的原理、实际应用，并使得其他本领域普通技术人员能够理解所公开的具有适于预期的特定用途的各种修改的各个实施例。

Claims (18)

1.一种复合物制造系统，包括：

机器人臂；以及

修整系统，连接到所述机器人臂，所述修整系统包括：刀具；旋转装置，构造成使所述刀具的刀片围绕中心点旋转；若干个激光器，构造成相对于所述刀片的期望位置确定所述刀片的位置；以及负荷传感器，与所述刀具相关联并且构造成在修整未固化复合结构期间感测施加到所述刀片的力的大小，

其中，所述刀片包括：

第一侧面，所述第一侧面具有双斜面形状；以及

第二侧面，与所述第一侧面相对并且具有单一平面形状而不包括斜面，其中，所述刀片的所述第二侧面修整所述未固化复合结构；以及

其中，当切割所述未固化复合结构时，所述第二侧面面对要修整的零件，而所述第一侧面面对要丢弃的材料。

2.根据权利要求1所述的复合物制造系统，所述复合物制造系统还包括：

控制器，构造成基于从所述负荷传感器所接收的信息来调整所述刀片的参数。

3.根据权利要求2所述的复合物制造系统，其中，所述控制器还构造成基于通过所述若干个激光器所接收的信息来调整所述刀片的速率、方向、位置和深度中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的复合物制造系统，其中，所述若干个激光器包括：

第一对激光器，与所述刀具相关联并且相对于所述刀具的所述刀片定位在第一位置中；以及

第二对激光器，与所述刀具相关联并且相对于所述刀具的所述刀片定位在第二位置中。

5.根据权利要求1所述的复合物制造系统，其中，所述修整系统包括：

视觉系统，构造成在所述刀片切割通过所述未固化复合结构时提供视觉信息。

6.根据权利要求1所述的复合物制造系统，所述复合物制造系统还包括：

多孔材料层，定位在所述未固化复合结构与工具之间。

7.根据权利要求6所述的复合物制造系统，所述复合物制造系统还包括：

真空系统，构造成当所述刀片修整所述未固化复合结构时在所述工具、所述多孔材料层和所述未固化复合结构上抽真空。

8.根据权利要求1所述的复合物制造系统，所述复合物制造系统还包括：

移动系统，与所述机器人臂相关联并且构造成使所述修整系统沿所述未固化复合结构的长度移动以修整所述未固化复合结构。

9.一种用于修整未固化复合结构的方法，所述方法包括：

相对于所述未固化复合结构定位修整系统，其中，所述修整系统能移除地连接到机器人臂；

使所述修整系统中的刀具的刀片与开始位置对齐；

沿着路径修整所述未固化复合结构；以及

在修整期间调整所述刀具的参数；

其中，所述刀片包括：

第一侧面，所述第一侧面具有双斜面形状；以及

第二侧面，与所述第一侧面相对并且具有单一平面形状而不包括斜面，

所述方法还包括：

使用所述刀片的所述第二侧面来修整所述未固化复合结构；以及

当切割所述未固化复合结构时，使所述第二侧面面对要修整的零件，以及使所述第一侧面面对要丢弃的材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，调整所述刀具的参数包括：

感测由所述未固化复合结构施加到所述刀片的力的大小；

将关于所述力的大小的信息传送到控制器；以及

基于由所述控制器接收的信息来调整所述刀片的速率。

11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：

基于由所述控制器接收的信息来调整所述刀片的方向、角度和深度中的至少一个。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，调整所述刀片的角度包括：

使用旋转装置来使所述刀具围绕中心点旋转。

13.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：

确定所述刀片相对于所述未固化复合结构的位置；

将关于所述刀片的位置的信息传送到控制器；以及

基于由所述控制器接收的信息来调整所述刀片的位置。

14.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：

使所述修整系统沿着所述未固化复合结构的长度移动以修整所述未固化复合结构。

15.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：

将多孔材料层定位在所述未固化复合结构与工具之间；以及

在所述工具、所述未固化复合结构和所述多孔材料层上抽真空。

16.一种用于修整未固化复合结构的复合物制造系统，所述复合物制造系统包括：

工具，其中，所述未固化复合结构铺设在所述工具上；

机器人臂；以及

修整系统，连接到所述机器人臂，所述修整系统包括：刀具，具有能围绕中心点旋转的刀片；旋转装置，与所述刀片相关联；若干个激光器；负荷传感器，与所述刀具相关联；以及控制器；

其中，所述刀片包括：

第一侧面，所述第一侧面具有双斜面形状；以及

第二侧面，与所述第一侧面相对并且具有单一平面形状而不包括斜面，其中，所述刀片的所述第二侧面修整所述未固化复合结构；以及

其中，当切割所述未固化复合结构时，所述第二侧面面对要修整的零件，而所述第一侧面面对要丢弃的材料。

17.根据权利要求16所述的复合物制造系统，所述复合物制造系统还包括：

多孔材料层，定位在复合材料层与所述工具之间。

18.根据权利要求17所述的复合物制造系统，所述复合物制造系统还包括：

真空系统。