CN113237956A - 一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统 - Google Patents

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Abstract

装备轻量化迅速发展，热塑性复合材料应用越来越广。但是，目前在热塑性复合材料零部件的运行监测和维修方面，自动化程度较低。因此，本发明提出一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，属于新材料和智能制造技术领域，包括热塑复材结构损伤识别及定位和评估子系统、声发射传感器、损伤识别和评估系统、损伤定位系统、三维激光扫描仪、热塑复材结构损伤区域预处理子系统、热塑复材结构损伤区域维修子系统等，实现损伤的识别和定位后使用3D打印技术进行损伤区域的维修，可解决传统检修方法的费时、效率低、自动化程度低等问题，能够应用于矿用设备、海上平台、飞机等设备，特别适合有毒有害危险环境中的维修。

Description

一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统
技术领域
本发明涉及航空航天设备、车间机械设备、车辆运输设备、化工专用设备、发电专用设备、特种设备等设备中的热塑性复合材料结构零部件损伤的实时测量、评估、定位以及在线维修系统，尤其涉及一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，属于新材料、智能制造技术领域。
背景技术
轻量化是节能减排的有效途径，因此飞机、高铁、汽车、轮船、机械设备等都在大力开展轻量化设计与工程应用工作。热塑性复合材料，尤其是纤维增强热塑性复合材料，具有密度小，比强度和比模量高，抗冲击韧性好，耐腐蚀，成型加工性能好，可设计性好，可回收利用性好等优点，工程应用广泛，热塑性复合材料(热塑复材)零部件越来越多。智能制造发展迅速，对设备的自动化和无人化程度要求越来越高。但是，目前在设备的运行监测和维修方面，自动化程度仍然较低。厂房里面的生产机械、大型矿用设备、特种运输设备、海上平台等的检修，主要还是依靠人工检测和维修的方法，费时，效率低，而且维修速度慢。此外，还存在一些不适合传统人检修的场合和情况，例如：太空的卫星，有毒有害的环境中工作的设备等。这些设备中，很多零部件都是由热塑性复合材料制造而成的。因此，需要发展适用于热塑性复合材料结构的损伤监测和在线维修技术和系统，以提高其自动化程度，为无人工厂、无人电站、无人舰船等应用提供基础。
发明内容
1、发明目的：
本发明的目的在于提供一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，实现热塑性复合材料结构的损伤监测和自动化在线维修，为工作中设备上的热塑性复合材料零部件的损伤识别、评估、定位和修复提供一种自动化的、高效率的在线检修系统，保障设备的运行安全可靠。
2、技术方案：
一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，包括热塑复材结构损伤识别及定位和评估子系统、声发射传感器、低噪声信号线、前置放大器、信号采集分析装置、损伤识别和评估系统、损伤定位系统；热塑复材结构损伤区域扫描成像子系统、三维激光扫描仪、计算机、需修补区域的模型；热塑复材结构损伤区域预处理子系统、损伤区域预处理控制系统、除污装置、加热装置；热塑复材结构损伤区域维修子系统、熔融沉积3D打印控制系统、供料盒、喷头控制模块、滚动辊、材料丝、喷头、熔融沉积材料；热塑复材结构损伤区域维修后处理子系统、维修后残余应力消除系统、维修后表面处理系统；含损伤热塑复材部件、损伤区域、机械手、待修的热塑复材结构、修中的热塑复材结构、修后的热塑复材结构；
所述热塑复材结构损伤识别及定位和评估子系统，由声发射传感器、低噪声信号线、前置放大器、信号采集分析装置、损伤识别和评估系统和损伤定位系统组成；声发射传感器的具体型号根据使用环境而定，声发射传感器采用圆柱形阵列布置，即在含损伤热塑复材部件的表面或近表面成上圆周阵列和下圆周阵列布置，从而形成一个圆柱形，相比于目前的方形和菱形布置形式，圆柱形布置的监测范围更大，更为立体，而且可以与圆柱坐标系配合使用，利于损伤的定位；声发射传感器通过低噪声信号线或无线通讯方式与前置放大器连接，信号经过放大后传至信号采集分析装置，信号采集分析装置对信号进行滤波，对滤波后的波形信号进行分析得到不同传感器通道的波达时刻和振幅；损伤识别和评估系统将振幅与预先设定的损伤阈值进行比较，超过阈值即表示损伤已经产生，当振幅是阈值的1.5倍时，就需要对损伤区域进行维修了；损伤定位系统根据不同传感器通道的波达时刻的差值、声发射传感器的空间坐标和声速来计算判断损伤的位置；
所述热塑复材结构损伤区域扫描成像子系统，由三维激光扫描仪、计算机和需修补区域的模型组成，主要功能是对损伤区域进行扫描成像和建模；三维激光扫描仪得到损伤定位系统传来的损伤位置信息后，对含损伤热塑复材部件上的损伤区域进行激光扫描，在计算机中创建损伤区域几何表面的点云，使用这些点云数据插值建成损伤区域的三维模型，与计算机中存储的热塑性复合材料结构完整模型做布尔运算，得到需修补区域的模型，将需修补区域的模型转化为3D打印可识别的STL格式文件，得到需修补区域的模型(STL格式)；
所述热塑复材结构损伤区域预处理子系统，由损伤区域预处理控制系统、除污装置和加热装置组成，主要功能是对需修补的损伤区域进行清理和预热处理；首先，损伤区域预处理控制系统控制除污装置使用钢丝刷子对机械手抓取的待修的热塑复材结构上的损伤区域进行刷擦，使损伤区域的复合材料表面粗糙化，有利于3D打印维修时熔融沉积材料的附着和复合材料结构的紧密结合；然后，损伤区域预处理控制系统控制除污装置对损伤区域压缩空气，压缩空气的气压在0.1-0.3MPa之间，清理损伤区域表面的灰尘和杂质；最后，损伤区域预处理控制系统控制加热装置采用红外线加热的方式，对损伤区域的复合材料进行预热，为了方便于工程应用和提高3D打印的熔融材料与损伤区域复合材料的结合强度，预热温度(Tp，单位：摄氏度℃)的数值是复合材料中的热塑性基体聚合物材料的玻璃化转变温度(Tg，单位：摄氏度℃)与熔点温度(Tm，单位：摄氏度℃)的平均值加上10℃，即Tp＝(Tg+Tm)/2+10；
所述热塑复材结构损伤区域维修子系统，由熔融沉积3D打印控制系统、供料盒、喷头控制模块、滚动辊、材料丝、喷头和熔融沉积材料组成；熔融沉积3D打印控制系统对需修补区域的模型(STL格式)进行切片处理，根据各层切片的平面几何信息生成喷头控制模块的数控运动指令；供料盒中存放有短玻纤增强尼龙复合材料、连续玻纤增强尼龙复合材料、短碳纤增强尼龙复合材料、连续碳纤增强尼龙复合材料、短玻纤增强聚丙烯复合材料、连续玻纤增强聚丙烯复合材料、短碳纤增强聚丙烯复合材料、连续碳纤增强聚丙烯复合材料等热塑性复合材料的熔融沉积3D耗材，形状为丝状，方式为圆盘形卷材，这些圆盘形卷材圆周阵列排布，可以满足不同种类结构的用材需求，提高维修系统的适应性和通用性；需要使用某一种热塑性复合材料时，供料盒旋转，将这种材料转到出料口，滚动辊中的主动辊逆时针转动，从动辊顺时针转动，从而将这种复合材料的材料丝拉出，输送到喷头内，喷头中设置的电驱动线材驱动轮将材料丝挤出到带有加热器的加热通道，加热到熔融状态从喷嘴挤出，形成熔融沉积材料；随着喷头的运动，熔融沉积材料落在已经预热的复合材料损伤区域中，在损伤区域扫描并逐层堆积熔融沉积的热塑性复合材料丝材，直至在损伤区域完成需修补区域的模型的3D打印，然后固化成型，完成损伤区域的修补工作；
所述热塑复材结构损伤区域维修后处理子系统，由维修后残余应力消除系统和维修后表面处理系统组成；残余应力消除系统对完成3D打印维修的热塑性复合材料结构的维修区域，进行超声冲击或热风吹拂的操作，消除内部的残余应力；然后，由维修后表面处理系统对维修后的区域的表面进行打磨、清理和补漆操作；
所述含损伤热塑复材部件，上面含有损伤区域，当热塑性复合材料部件尺寸较大时，可以使用机械手将含有损伤区域的零件拆卸下来进行维修；当热塑性复合材料部件尺寸较小时，可以直接对含损伤热塑复材部件进行维修；
所述机械手，由计算机控制，主要作用是热塑性复合材料结构在设备中的部件上的拆卸、安装以及损伤区域扫描、预处理、维修和维修后处理等操作中的移动热塑性复合材料结构，机械手端部的爪子内侧设置有橡胶材料制成的山丘状阵列凸起，既可以提高抓取的摩擦力，避免复合材料结构脱落，因为复合材料结构的硬度远低于钢铁，这种设计又可以避免抓伤复合材料结构表面；
所述修后的热塑复材结构，为已经完成维修和安装完毕的热塑性复合材料结构件，其上的损伤区域已经被维修好，维修后热塑性复合材料部件的使用功能与未损伤的热塑性复合材料部件相同，在拉压弯剪扭和疲劳的力学性能方面，不低于未损伤热塑性复合材料部件力学性能的85％。
3、本发明“一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统”，其优点如下：
(1).本发明适用范围广，通用性强，可以为机械设备、运输设备、矿山专用设备、化工专用设备、航空航天专用设备、发电专用设备、特种设备等设备提供维修服务；
(2).本发明柔性高，维修效率高，成本低，不需要模具，不需要毛坯，对维修件的数量没有要求，不需要存储备用件，大大降低了后勤补给和物料仓储的压力；
(3).本发明有利于提高设备的智能化程度和安全可靠性，有利于实现装备服役过程中损伤信息的在线收集和汇总，为热塑性复合材料零部件的优化设计提供数据支持。
总之，本发明可以实现运行设备中热塑性复合材料部件的损伤识别、评估、定位和在线维修，自动化程度高，效率高，成本低，特别适合于有毒有害危险环境等不适宜人类作业的情况下使用，可以助力智能制造的发展，工程应用前景非常广阔。
附图说明
结合附图，通过对下述非限定性优选实施例的描述，可以更好地理解本发明；
图1是本发明的子系统框图；
图2是本发明的组成示意图；
图1和图2中符号说明如下：1-热塑复材结构损伤识别及定位和评估子系统、101-声发射传感器、102-低噪声信号线、103-前置放大器、104-信号采集分析装置、105-损伤识别和评估系统、106-损伤定位系统；2-热塑复材结构损伤区域扫描成像子系统、201-三维激光扫描仪、202-计算机、203-需修补区域的模型；3-热塑复材结构损伤区域预处理子系统、301-损伤区域预处理控制系统、302-除污装置、303-加热装置；4-热塑复材结构损伤区域维修子系统、401-熔融沉积3D打印控制系统、402-供料盒、403-喷头控制模块、404-滚动辊、405-材料丝、406-喷头、407-熔融沉积材料；5-热塑复材结构损伤区域维修后处理子系统、501-维修后残余应力消除系统、502-维修后表面处理系统；6-含损伤热塑复材部件、7-损伤区域、8-机械手、9-待修的热塑复材结构、10-修中的热塑复材结构、11-修后的热塑复材结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明：
如附图1和附图2所示，本发明一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统包括：热塑复材结构损伤识别及定位和评估子系统1、声发射传感器101、低噪声信号线102、前置放大器103、信号采集分析装置104、损伤识别和评估系统105、损伤定位系统106；热塑复材结构损伤区域扫描成像子系统2、三维激光扫描仪201、计算机202、需修补区域的模型203；热塑复材结构损伤区域预处理子系统3、损伤区域预处理控制系统301、除污装置302、加热装置303；热塑复材结构损伤区域维修子系统4、熔融沉积3D打印控制系统401、供料盒402、喷头控制模块403、滚动辊404、材料丝405、喷头406、熔融沉积材料407；热塑复材结构损伤区域维修后处理子系统5、维修后残余应力消除系统501、维修后表面处理系统502；含损伤热塑复材部件6、损伤区域7、机械手8、待修的热塑复材结构9、修中的热塑复材结构10、修后的热塑复材结构11；
所述热塑复材结构损伤识别及定位和评估子系统1，由声发射传感器101、低噪声信号线102、前置放大器103、信号采集分析装置104、损伤识别和评估系统105和损伤定位系统106组成；声发射传感器101的具体型号根据使用环境而定，声发射传感器101采用圆柱形阵列布置，即在含损伤热塑复材部件6的表面或近表面成上圆周阵列和下圆周阵列布置，从而形成一个圆柱形，相比于目前的方形和菱形布置形式，圆柱形布置的监测范围更大，更为立体，而且可以与圆柱坐标系配合使用，利于损伤的定位；声发射传感器101通过低噪声信号线102或无线通讯方式与前置放大器103连接，信号经过放大后传至信号采集分析装置104，信号采集分析装置104对信号进行滤波，对滤波后的波形信号进行分析得到不同传感器通道的波达时刻和振幅；损伤识别和评估系统105将振幅与预先设定的损伤阈值进行比较，超过阈值即表示损伤已经产生，当振幅是阈值的1.5倍时，就需要对损伤区域进行维修了；损伤定位系统106根据不同传感器通道的波达时刻的差值、声发射传感器的空间坐标和声速来计算判断损伤的位置；
所述热塑复材结构损伤区域扫描成像子系统2，由三维激光扫描仪201、计算机202和需修补区域的模型203组成，主要功能是对损伤区域进行扫描成像和建模；三维激光扫描仪201得到损伤定位系统106传来的损伤位置信息后，对含损伤热塑复材部件6上的损伤区域7进行激光扫描，在计算机202中创建损伤区域几何表面的点云，使用这些点云数据插值建成损伤区域的三维模型，与计算机中存储的热塑性复合材料结构完整模型做布尔运算，得到需修补区域的模型，将需修补区域的模型转化为3D打印可识别的STL格式文件，得到需修补区域的模型203(STL格式)；
所述热塑复材结构损伤区域预处理子系统3，由损伤区域预处理控制系统301、除污装置302和加热装置303组成，主要功能是对需修补的损伤区域进行清理和预热处理；首先，损伤区域预处理控制系统301控制除污装置302使用钢丝刷子对机械手8抓取的待修的热塑复材结构9上的损伤区域进行刷擦，使损伤区域的复合材料表面粗糙化，有利于3D打印维修时熔融沉积材料407的附着和复合材料结构的紧密结合；然后，损伤区域预处理控制系统301控制除污装置302对损伤区域压缩空气，压缩空气的气压在0.1-0.3MPa之间，清理损伤区域表面的灰尘和杂质；最后，损伤区域预处理控制系统301控制加热装置303采用红外线加热的方式，对损伤区域的复合材料进行预热，为了方便于工程应用和提高3D打印的熔融材料与损伤区域复合材料的结合强度，预热温度(Tp，单位：摄氏度℃)的数值是复合材料中的热塑性基体聚合物材料的玻璃化转变温度(Tg，单位：摄氏度℃)与熔点温度(Tm，单位：摄氏度℃)的平均值加上10℃，即Tp＝(Tg+Tm)/2+10；
所述热塑复材结构损伤区域维修子系统4，由熔融沉积3D打印控制系统401、供料盒402、喷头控制模块403、滚动辊404、材料丝405、喷头406和熔融沉积材料407组成；熔融沉积3D打印控制系统401对需修补区域的模型(STL格式)203进行切片处理，根据各层切片的平面几何信息生成喷头控制模块403的数控运动指令；供料盒402中存放有短玻纤增强尼龙复合材料、连续玻纤增强尼龙复合材料、短碳纤增强尼龙复合材料、连续碳纤增强尼龙复合材料、短玻纤增强聚丙烯复合材料、连续玻纤增强聚丙烯复合材料、短碳纤增强聚丙烯复合材料、连续碳纤增强聚丙烯复合材料等热塑性复合材料的熔融沉积3D耗材，形状为丝状，方式为圆盘形卷材，这些圆盘形卷材圆周阵列排布，可以满足不同种类结构的用材需求，提高维修系统的适应性和通用性；需要使用某一种热塑性复合材料时，供料盒402旋转，将这种材料转到出料口，滚动辊404中的主动辊逆时针转动，从动辊顺时针转动，从而将这种复合材料的材料丝405拉出，输送到喷头406内，喷头406中设置的电驱动线材驱动轮将材料丝405挤出到带有加热器的加热通道，加热到熔融状态从喷嘴挤出，形成熔融沉积材料407；随着喷头406的运动，熔融沉积材料407落在已经预热的复合材料损伤区域中，在损伤区域扫描并逐层堆积熔融沉积的热塑性复合材料丝材，直至在损伤区域完成需修补区域的模型的3D打印，然后固化成型，完成损伤区域的修补工作；
所述热塑复材结构损伤区域维修后处理子系统5，由维修后残余应力消除系统501和维修后表面处理系统502组成；残余应力消除系统501对完成3D打印维修的热塑性复合材料结构的维修区域，进行超声冲击或热风吹拂的操作，消除内部的残余应力；然后，由维修后表面处理系统502对维修后的区域的表面进行打磨、清理和补漆操作；
所述含损伤热塑复材部件6，上面含有损伤区域7，当热塑性复合材料部件尺寸较大时，可以使用机械手8将含有损伤区域7的零件拆卸下来进行维修；当热塑性复合材料部件尺寸较小时，可以直接对含损伤热塑复材部件6进行维修；
所述机械手8，由计算机202控制，主要作用是热塑性复合材料结构在设备中的部件上的拆卸、安装以及损伤区域扫描、预处理、维修和维修后处理等操作中的移动热塑性复合材料结构，机械手8端部的爪子内侧设置有橡胶材料制成的山丘状阵列凸起，既可以提高抓取的摩擦力，避免复合材料结构脱落，因为复合材料结构的硬度远低于钢铁，这种设计又可以避免抓伤复合材料结构表面；
所述修后的热塑复材结构11，为已经完成维修和安装完毕的热塑性复合材料结构件，其上的损伤区域7已经被维修好，维修后热塑性复合材料部件的使用功能与未损伤的热塑性复合材料部件相同，在拉压弯剪扭和疲劳的力学性能方面，不低于未损伤热塑性复合材料部件力学性能的85％。
本发明按照设想实施特例进行了说明，但不局限于上述实例，凡是符合本发明的思路，采用相似结构及材料替换的方法所获得的技术方案，都属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，其特征在于，包括热塑复材结构损伤识别及定位和评估子系统、声发射传感器、低噪声信号线、前置放大器、信号采集分析装置、损伤识别和评估系统、损伤定位系统；热塑复材结构损伤区域扫描成像子系统、三维激光扫描仪、计算机、需修补区域的模型；热塑复材结构损伤区域预处理子系统、损伤区域预处理控制系统、除污装置、加热装置；热塑复材结构损伤区域维修子系统、熔融沉积3D打印控制系统、供料盒、喷头控制模块、滚动辊、材料丝、喷头、熔融沉积材料；热塑复材结构损伤区域维修后处理子系统、维修后残余应力消除系统、维修后表面处理系统；含损伤热塑复材部件、损伤区域、机械手、待修的热塑复材结构、修中的热塑复材结构、修后的热塑复材结构；
所述热塑复材结构损伤识别及定位和评估子系统，由声发射传感器、低噪声信号线、前置放大器、信号采集分析装置、损伤识别和评估系统和损伤定位系统组成；声发射传感器的具体型号根据使用环境而定，声发射传感器采用圆柱形阵列布置，即在含损伤热塑复材部件的表面或近表面成上圆周阵列和下圆周阵列布置，从而形成一个圆柱形，相比于目前的方形和菱形布置形式，圆柱形布置的监测范围更大，更为立体，而且可以与圆柱坐标系配合使用，利于损伤的定位；声发射传感器通过低噪声信号线或无线通讯方式与前置放大器连接，信号经过放大后传至信号采集分析装置，信号采集分析装置对信号进行滤波，对滤波后的波形信号进行分析得到不同传感器通道的波达时刻和振幅；损伤识别和评估系统将振幅与预先设定的损伤阈值进行比较，超过阈值即表示损伤已经产生，当振幅是阈值的1.5倍时，就需要对损伤区域进行维修了；损伤定位系统根据不同传感器通道的波达时刻的差值、声发射传感器的空间坐标和声速来计算判断损伤的位置；
所述热塑复材结构损伤区域扫描成像子系统，由三维激光扫描仪、计算机和需修补区域的模型组成，主要功能是对损伤区域进行扫描成像和建模；三维激光扫描仪得到损伤定位系统传来的损伤位置信息后，对含损伤热塑复材部件上的损伤区域进行激光扫描，在计算机中创建损伤区域几何表面的点云，使用这些点云数据插值建成损伤区域的三维模型，与计算机中存储的热塑性复合材料结构完整模型做布尔运算，得到需修补区域的模型，将需修补区域的模型转化为3D打印可识别的STL格式文件，得到需修补区域的模型(STL格式)；
所述热塑复材结构损伤区域预处理子系统，由损伤区域预处理控制系统、除污装置和加热装置组成，主要功能是对需修补的损伤区域进行清理和预热处理；首先，损伤区域预处理控制系统控制除污装置使用钢丝刷子对机械手抓取的待修的热塑复材结构上的损伤区域进行刷擦，使损伤区域的复合材料表面粗糙化，有利于3D打印维修时熔融沉积材料的附着和复合材料结构的紧密结合；然后，损伤区域预处理控制系统控制除污装置对损伤区域压缩空气，压缩空气的气压在0.1-0.3MPa之间，清理损伤区域表面的灰尘和杂质；最后，损伤区域预处理控制系统控制加热装置采用红外线加热的方式，对损伤区域的复合材料进行预热，为了方便于工程应用和提高3D打印的熔融材料与损伤区域复合材料的结合强度，预热温度(Tp，单位：摄氏度℃)的数值是复合材料中的热塑性基体聚合物材料的玻璃化转变温度(Tg，单位：摄氏度℃)与熔点温度(Tm，单位：摄氏度℃)的平均值加上10℃，即Tp＝(Tg+Tm)/2+10；
所述热塑复材结构损伤区域维修子系统，由熔融沉积3D打印控制系统、供料盒、喷头控制模块、滚动辊、材料丝、喷头和熔融沉积材料组成；熔融沉积3D打印控制系统对需修补区域的模型(STL格式)进行切片处理，根据各层切片的平面几何信息生成喷头控制模块的数控运动指令；供料盒中存放有短玻纤增强尼龙复合材料、连续玻纤增强尼龙复合材料、短碳纤增强尼龙复合材料、连续碳纤增强尼龙复合材料、短玻纤增强聚丙烯复合材料、连续玻纤增强聚丙烯复合材料、短碳纤增强聚丙烯复合材料、连续碳纤增强聚丙烯复合材料等热塑性复合材料的熔融沉积3D耗材，形状为丝状，方式为圆盘形卷材，这些圆盘形卷材圆周阵列排布，可以满足不同种类结构的用材需求，提高维修系统的适应性和通用性；需要使用某一种热塑性复合材料时，供料盒旋转，将这种材料转到出料口，滚动辊中的主动辊逆时针转动，从动辊顺时针转动，从而将这种复合材料的材料丝拉出，输送到喷头内，喷头中设置的电驱动线材驱动轮将材料丝挤出到带有加热器的加热通道，加热到熔融状态从喷嘴挤出，形成熔融沉积材料；随着喷头的运动，熔融沉积材料落在已经预热的复合材料损伤区域中，在损伤区域扫描并逐层堆积熔融沉积的热塑性复合材料丝材，直至在损伤区域完成需修补区域的模型的3D打印，然后固化成型，完成损伤区域的修补工作。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，其特征在于：所述热塑复材结构损伤区域维修后处理子系统，由维修后残余应力消除系统和维修后表面处理系统组成；残余应力消除系统对完成3D打印维修的热塑性复合材料结构的维修区域，进行超声冲击或热风吹拂的操作，消除内部的残余应力；然后，由维修后表面处理系统对维修后的区域的表面进行打磨、清理和补漆操作。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，其特征在于：所述含损伤热塑复材部件，上面含有损伤区域，当热塑性复合材料部件尺寸较大时，可以使用机械手将含有损伤区域的零件拆卸下来进行维修；当热塑性复合材料部件尺寸较小时，可以直接对含损伤热塑复材部件进行维修。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，其特征在于：所述机械手，由计算机控制，主要作用是热塑性复合材料结构在设备中的部件上的拆卸、安装以及损伤区域扫描、预处理、维修和维修后处理等操作中的移动热塑性复合材料结构，机械手端部的爪子内侧设置有橡胶材料制成的山丘状阵列凸起，既可以提高抓取的摩擦力，避免复合材料结构脱落，因为复合材料结构的硬度远低于钢铁，这种设计又可以避免抓伤复合材料结构表面。
5.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料结构的损伤监测及在线维修系统，其特征在于：所述修后的热塑复材结构，为已经完成维修和安装完毕的热塑性复合材料结构件，其上的损伤区域已经被维修好，维修后热塑性复合材料部件的使用功能与未损伤的热塑性复合材料部件相同，在拉压弯剪扭和疲劳的力学性能方面，不低于未损伤热塑性复合材料部件力学性能的85％。
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