CN112033788B - 一种辅助力学测试frp板材制作的激光定位装置以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，其包括玻璃板和加热台，所述加热台嵌设在玻璃板的表面，且加热台与玻璃板的表面共面，所述玻璃板上可拆卸固定有激光发生器，所述激光发生器发射出的激光线用于对纤维布进行定位。本发明通过激光发生器发射出激光线，解决了人为标记线本身的偏差问题，保证了纤维铺层的方向。
Description
技术领域
本发明涉及材料基础性能测试的技术领域，尤其是涉及一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位方法。
背景技术
现阶段行业内制作FRP板材，铺层过程对于纱束方向的平行主要是通过肉眼观察或者标记线对正。
如图1所示，包括加热台1和玻璃板2，加热台1供板材固化使用，其主要作用为板材制作过程的平板模具作用；实验室FRP制板过程首先是清理玻璃板模具，打脱模剂铺设上表面脱模布，开启模具加热器进行预热，开始铺层，铺层过程中根据制样要求，FRP板材的铺层选择零度铺层和正交铺层等，第一层布铺设完毕后，用纸胶带在其四角对其铺设位置进行固定，后续铺设布层与第一层布零度纱束方向务必平行或者垂直，目前主要采用标记线的方式和人眼观察来保证零度纱束铺设方向的准确性。待布层铺设完毕后，铺设上表面工装（如玻璃板）或者辅材等，接着封真空保压灌注，灌注完成后模具加热器进行升温，在一定的时间段内开启恒定的温度，直至固化结束。对于预浸料FRP板材保压完成后即可提升并且恒定一段时间内的加热器温度进行固化，直至固化结束。
在实际使用中存在不足之处：
1、对于干纤维布层铺设，其本身相对较柔软，零度纱束在不断调整的过程中容易变形，每一层纤维布铺设完之后采用纸胶带固定四角并且还要进行上层纤维布的位置调整，很容易引起整体纤维布变形，标记线标记零度纱束铺层平行或者正交的方式本身因为纱束不一定平直所以标记线本身相对偏差较大，外加人为观察的误差影响，最终导致了所制得FRP纤维方向超出预期要求偏多，该类型板材制得试样测其基本性能，数据离散较大，甚至有些情况下很难满足设计规格值要求。
2、对于预浸料布层的铺设，由于其基本不存在编织纱束，所以其铺设正交或者零度的标记线很难标记正确，因此预浸料布层在FRP板材制作时现阶段一般采用四角固定完成之后的对边方法铺设，但是因为其只能对零度纱线方向平行一侧的边，进行平行铺设，但平行铺设一次准确率相对较差，重新调整由于预浸料撕除完隔离膜之后摩擦力较大，容易导致纤维布层之间的粘结而变形。对于正交铺层因为基本不能看清楚其纤维方向，即便正交采用直角尺等进行卡位，也会造成非常大的纤维铺设方向偏差。
以上均会造成所制作的板材基本力学测试数据偏低，或者数据离散偏大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一旨在提供一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，其通过激光发生器发射出激光线，解决了人为标记线本身的偏差问题，保证了纤维铺层的方向。
本发明的上述目的一是通过以下技术方案得以实现：
一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，包括玻璃板和加热台，所述加热台嵌设在玻璃板的表面，且加热台与玻璃板的表面共面，所述玻璃板上可拆卸固定有激光发生器，所述激光发生器发射出的激光线用于对纤维布进行定位。
通过采用上述技术方案，激光发生器发射出的激光线，映射在玻璃板上处于笔直的状态，解决了人为标记线存在误差的问题。则通过纤维层的零度纱束与激光线平行或重合，以及纤维布的布层边与激光线重合，实现对纤维布的定位，在此过程中，不需要对纤维布做过多调整，通过胶带固定纤维布的四角和四边位置，对纤维布进行固定，最终形成纤维铺层，保证纤维铺层的方向。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述激光发生器的底部安装有吸盘装置，所述吸盘装置用于将激光发生器固定在玻璃板上，所述吸盘装置包括固定板、支撑柱和吸盘，所述支撑柱的数量为多个，且支撑柱与吸盘一一对应，所述支撑柱固定在固定板的一侧，所述激光发生器设置在固定板的另一侧，所述吸盘固定在支撑柱远离固定板的一侧。
通过采用上述技术方案，吸盘装置能够快速实现激光发生器在玻璃板表面的安装与拆卸，可根据实际的纤维布规格大小，对激光发生器的位置进行调整，便于对纤维布进行定位，进而保证纤维铺层的方向。多个吸盘的设置，保证了激光发生器的稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述吸盘上设置有用于调节激光发生器与吸盘之间角度的调节装置，所述调节装置包括螺套和带有外螺纹的立柱，所述立柱垂直固定在固定板上，所述螺套固定在激光发生器上，所述立柱与螺套螺纹配合。
通过采用上述技术方案，调节装置用于调节激光发生器与吸盘之间的位置，通过拧动螺套，则相应改变了激光发生器的位置，并对激光发生器的位置进行了锁定，防止激光发生器的位置发生变化。激光发生器通过吸盘装置确定激光发生器发出激光线在玻璃板上的相对位置，调节装置用于调节激光发生器发射出激光线在玻璃板上的准确位置，进而保证纤维铺层的方向。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述激光发生器的数量为一个，所述激光发生器用于单方向纤维布的定位。
通过采用上述技术方案，一个激光发生器可对单方向的纤维布进行定位，即纤维布的边线与激光线重合，避免了纤维布多次调整位置而产生的变形问题，保证了纤维铺层整体的质量。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述激光发生器的数量为两个，且两个激光发生器所发射出的激光线夹角为设定角度，所述激光发生器用于对纵横堆叠纤维布的定位。
通过采用上述技术方案，两条激光线夹角为设定角度，分别为纵向激光线和横向激光线，纵向激光线用于对纵向纤维布进行确定，确定纵向纤维布的纤维方向的准确度，横向激光线用于对横向纤维布进行确定，确定横向纤维布的纤维方向的准确度，保证纤维铺层的方向。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：两个所述激光发生器通过采用量角器确定激光线夹角。
通过采用上述技术方案，通过采用量角器尺确定激光线的夹角，减小两个激光线之间的夹角误差，保证激光线的夹角为设定角度，便于对纵横堆叠的纤维布进行定位，确定纤维布的纤维方向的准确度，保证纤维铺层的方向。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述纤维布为普通纤维布或预浸料纤维布。
通过采用上述技术方案，纤维布层为纤维布，则通过纤维布零度纱束与激光线平行或重合，实现对纤维布的定位；纤维布层为预浸料纤维布，则通过预浸料纤维布的边线与激光线重合，实现对纤维布的定位；解决纤维铺层中纤维方向准确度相对较差的问题，保证纤维铺层的方向。
本发明的目的二旨在提供一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位方法，其通过激光发生器发射出的激光线，解决了人为标记线本身的偏差问题，保证了纤维铺层的方向。
本发明的上述目的二是通过以下技术方案得以实现：
一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位方法，包括以下步骤，
S1、铺设纤维布，将纤维布铺设在玻璃板上；
S2、定位纤维布，激光发生器发射出的激光线对纤维布进行定位；
S3、固定纤维布，通过胶带固定纤维布的边角以及边线；
S4、重复S1、S2和S3，形成纤维铺层。
通过采用上述技术方案，纤维布铺设在玻璃板上，通过启动激光发生器，发射出激光线，将纤维布的边线与激光线对齐定位，通过胶带对纤维布的边角进行固定，多次进行纤维布的铺设、定位和固定，最终形成纤维铺，解决了人为标记线存在误差的问题，保证了纤维铺层的方向。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.激光发生器发射出的激光线，映射在玻璃板上处于笔直的状态，解决了人为标记线存在误差的问题。则通过纤维层的零度纱束与激光线平行或重合，以及纤维布的布层边与激光线重合，实现对纤维布的定位，在此过程中，不需要对纤维布做过多调整，通过胶带固定纤维布的四角和四边位置，对纤维布进行固定，最终形成纤维铺层，保证纤维铺层的方向；
2.调节装置用于调节激光发生器与吸盘之间的位置，通过拧动螺套，则相应改变了激光发生器的位置，并对激光发生器的位置进行了锁定，防止激光发生器的位置发生变化。激光发生器通过吸盘装置确定激光发生器发出激光线在玻璃板上的相对位置，调节装置用于调节激光发生器发射出激光线在玻璃板上的准确位置，进而保证纤维铺层的方向；
3.两条激光线夹角为设定角度，分别为纵向激光线和横向激光线，纵向激光线用于对纵向纤维布进行确定，确定纵向纤维布的纤维方向的准确度，横向激光线用于对横向纤维布进行确定，确定横向纤维布的纤维方向的准确度，保证纤维铺层的方向。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图；
图2为实施例一的结构示意图；
图3为实施例一中激光发生器、吸盘装置以及调节装置的结构示意图；
图4为实施例二的结构示意图。
附图标记：1、加热台；2、玻璃板；3、激光发生器；4、吸盘装置；41、固定板；42、支撑柱；43、吸盘；5、调节装置；51、螺套；52；立柱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
实施例一：
结合图2，为本发明公开的一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，包括玻璃板2和加热台1，加热台1嵌设在玻璃板2的表面，且加热台1与玻璃板2的表面共面，玻璃板2上可拆卸固定有激光发生器3，纤维布的边线与激光发生器3发射出的激光线重合，即对纤维布进行定位。在此过程中，不需要对纤维布做过多调整，通过胶带固定纤维布的四角和四边位置，对纤维布进行固定，最终形成纤维铺层，保证纤维铺层的方向。
结合图2，激光发生器3的底部安装有吸盘装置4，吸盘装置4用于将激光发生器3吸附在玻璃板2的表面。结合图3，吸盘装置4包括固定板41、支撑柱42和吸盘43，支撑柱42的数量为多个，支撑柱42与吸盘43一一对应，支撑柱42的两端分别与固定板41、吸盘43固定，激光发生器3安装在固定板41的背离支撑柱42的一侧。优选地，吸盘43的数量为三个，吸盘43与玻璃板2吸附固定时，配合三个支撑柱42，实现固定板41的稳定，即保证了激光发生器3的稳定放置。吸盘装置4能够快速实现激光发生器3在玻璃板2表面的安装与拆卸，可根据实际的纤维布规格大小，对激光发生器3的位置进行调整，便于对纤维布进行定位，进而保证纤维铺层的方向。
结合图2和图3，吸盘43上安装有用于调节激光发生器3与吸盘43之间角度的调节装置5，调节装置5包括螺套51和带有外螺纹的立柱52，立柱52垂直固定在固定板41的表面，螺套51固定在激光发生器3上，立柱52与螺套51螺纹配合。通过拧动螺套51，则相应改变了激光发生器3的位置，并对激光发生器3的位置进行了锁定，防止激光发生器3的位置发生变化。激光发生器3通过吸盘装置4确定激光发生器3发出激光线在玻璃板2上的相对位置，调节装置5用于调节激光发生器3发射出激光线在玻璃板2上的准确位置，进而保证纤维铺层的方向。
结合图2，激光发生器3的数量为一个，通过纤维布层的边线与激光线对齐，实现对单方向纤维布层的定位。一个激光发生器3可对单方向的纤维布进行定位，即纤维布的边线与激光线重合，避免了纤维布多次调整位置而产生的变形问题，保证了纤维铺层整体的质量。
其中，激光发生器3能够发射出一条或多条激光线，以便于在不同状态下使用。激光线的粗线能够调节，可根据实际的需求，选择适当粗细的激光线。
其中，纤维布层为纤维布或预浸料纤维布。若纤维布层为纤维布时，则通过纤维布零度纱束与激光线平行或重合，实现对纤维布的定位；若纤维布层为预浸料纤维布时，则通过预浸料纤维布的边线与激光线重合，实现对纤维布的定位；解决纤维铺层中纤维方向准确度相对较差的问题，保证纤维铺层的方向。
本发明的实施原理为：
激光发生器3发射出的激光线，映射在玻璃板2上处于笔直的状态，解决了人为标记线存在误差的问题。则通过纤维层的边线与激光线重合，实现对纤维布的定位，在此过程中，不需要对纤维布做过多调整，通过胶带固定纤维布的四角和四边位置，对纤维布进行固定，最终形成纤维铺层，保证纤维铺层的方向。
其有效避免了纤维布在定位过程中的变形，以及纤维铺层中纤维方向准确度相对较差的问题。使用激光定位，便于快速对纤维布进行定位以及固定，加快对纤维铺层的铺设，同时，保证纤维铺层的纤维方向的准确性。
实施例二：
结合图4，为本发明公开的一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，与实施例一的区别特征在于：激光发生器3的数量为两个，且两个激光发生器3所发射出的激光线夹角为设定角度。本申请中，所选用的两激光线的设定角度为90°，两个激光线分为纵向激光线和横向激光线，纵向激光线用于对纵向纤维布层进行确定，确定纵向纤维布层的纤维方向的准确度，横向激光线用于对横向纤维布层进行确定，确定横向纤维布层的纤维方向的准确度，保证纤维铺层的方向。
两个激光发生器3通过采用量角器确定激光线夹角，量角器对两条激光线的夹角进行测量，减小两个激光线之间的夹角误差，保证激光线的夹角为设定角度，便于对纵横堆叠的纤维布层进行定位，确定纤维布层的纤维方向的准确度，保证纤维铺层的方向。
实施例三：
为本发明公开的一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，包括以下步骤：
S1、铺设纤维布，多名工作人员将纤维布铺设在玻璃板2上。
S2、定位纤维布，将激光发生器3安装到玻璃板2上，启动激光发生器3，使得激光发生器3发射出的激光线，拉动纤维布，使得纤维布的边线与激光线重合，即实现纤维布的定位。
S3、固定纤维布，对已经定位好的纤维布，工作人员使用胶带将纤维布的边角以及边线固定在玻璃板2上。
S4、重复S1、S2和S3，铺设多层的纤维布，最终形成纤维铺层。
纤维布铺设在玻璃板2上，通过启动激光发生器3，发射出激光线，将纤维布的边线与激光线对齐定位，通过胶带对纤维布的边角进行固定，多次进行纤维布的铺设、定位和固定，最终形成纤维铺层，解决了人为标记线存在误差的问题，保证了纤维铺层的方向。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，包括玻璃板(2)和加热台(1)，所述加热台(1)嵌设在玻璃板(2)的表面，且加热台(1)与玻璃板(2)的表面共面，其特征在于：所述玻璃板(2)上可拆卸固定有激光发生器(3)，所述激光发生器(3)发射出的激光线用于对纤维布进行定位，所述激光发生器(3)的底部安装有吸盘装置(4)，所述吸盘装置(4)用于将激光发生器(3)固定在玻璃板(2)上，所述吸盘装置(4)包括固定板(41)、支撑柱(42)和吸盘(43)，所述支撑柱(42)的数量为多个，且支撑柱(42)与吸盘(43)一一对应，所述支撑柱(42)固定在固定板(41)的一侧，所述激光发生器(3)设置在固定板(41)的另一侧，所述吸盘(43)固定在支撑柱(42)远离固定板(41)的一侧，所述吸盘(43)上设置有用于调节激光发生器(3)与吸盘(43)之间角度的调节装置(5)，所述调节装置(5)包括螺套(51)和带有外螺纹的立柱(52)，所述立柱(52)垂直固定在固定板(41)上，所述螺套(51)固定在激光发生器(3)上，所述立柱(52)与螺套(51)螺纹配合。
2.根据权利要求1所述的辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，其特征在于：所述激光发生器(3)的数量为一个，所述激光发生器(3)用于单方向纤维布的定位。
3.根据权利要求1所述的辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，其特征在于：所述激光发生器(3)的数量为两个，且两个激光发生器(3)所发射出的激光线夹角为设定角度，所述激光发生器(3)用于对纵横堆叠纤维布的定位。
4.根据权利要求3所述的辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，其特征在于：两个所述激光发生器(3)通过采用量角器确定激光线夹角。
5.根据权利要求1所述的辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，其特征在于：所述纤维布为普通纤维布或预浸料纤维布。
6.一种辅助力学测试FRP板材制作的激光定位方法，其特征在于：所述激光定位方法用于如权利要求1-5任一所述的辅助力学测试FRP板材制作的激光定位装置，所述激光定位方法包括以下步骤：
S1、铺设纤维布层，将纤维布层铺设在玻璃板(2)上；
S2、定位纤维布层，激光发生器(3)发射出的激光线对纤维布层进行定位；
S3、固定纤维布层，通过胶带固定纤维布层的边角以及边线；
S4、重复S1、S2和S3，形成纤维铺层。
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