CN114683564B - 封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统及缝合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统及缝合方法。该单边缝合系统，包括预制体支架、推出结构、缝合结构、定位部和控制部，实现待缝合预制体的固定，推出结构、缝合结构、定位部和控制部相互配合，实现封闭截面式柔性曲面复材预制体的自动化单边缝合，不但结构相对简单、体积小且能够降低定位难度、提高缝合效率。通过封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，随形运动控制及底座系统的旋转完成实现自动化分列单边缝合，在缝合过程中，缝合线能够基本保持直线状态，避免弯折，降低缝合线断裂风险。

Description

封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统及缝合方法

技术领域

本发明涉及复合材料缝合设备技术领域，尤其涉及一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统及缝合方法。

背景技术

由于复合材料质量轻，强度高等优良特性，众多行业领域对复合材料需求日益增长，同时复合材料产品的型面结构及功能日趋复杂，使复合材料的制造过程呈现出众多挑战。

由于复合材料缝合技术能够提高预制体厚度方向层间断裂韧性、层间疲劳韧性和强度等性能，目前已成为复合材料研究领域的焦点，但当前缝合设备多采用机构臂或类似结构，主要针对开放截面式复合材料，其缝合原理与缝纫机相近，不但体积较大，成本较高，而且缝合线易断裂，不适合封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合，目前尚未发现能够针对复材舱体(段)、复材天线罩等封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统及缝合方法。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，包括：

预制体支架，其包括用于套设预制体的架体，架体呈筒形，在架体的周向上间隔设有多个缝合槽，缝合槽贯穿架体，架体设置在旋转底盘，且能够随旋转底盘转动；

推出结构，设置在架体内，其包括伸缩推杆、推杆滑轨和推杆滑块，推杆滑轨沿架体轴向设置，且一端与旋转底盘连接，推杆滑块可滑动的设置在推杆滑轨，伸缩推杆的固定端与推杆滑块连接，推出端具有缝针通过空间，伸缩推杆能够沿垂直架体轴线方向伸缩，使推出端能够通过缝合槽伸出架体外，并撑起预制体的待缝合处；

缝合结构，包括缝合针和两个执行部，执行部包括夹持部、连接杆、角度调节部、执行部伸缩杆和执行部滑块，每个执行部均通过执行部滑块可滑动的设置在执行部滑轨，且均能够沿执行部滑轨滑动，执行部滑轨沿架体的轴向设置，执行部伸缩杆的一端与执行部滑块连接，另一端通过角度调节部与连接杆的一端连接，通过角度调节部能够调节连接杆的轴线与执行部伸缩杆的轴钱之间的夹角，连接杆的另一端与夹持部连接，两个执行部的夹持部呈对应设置，缝合针能够夹持于夹持部，并随夹持部移动；

定位部，每个执行部对应设有一定位部，定位部包括用于确定缝合针空间位置的位置定位单元以及用确定缝合针姿态的位姿定位单元；以及

控制部，其与旋转底盘的驱动部、伸缩推杆的驱动部、推杆滑块的驱动部、执行部滑块的驱动部和执行部伸缩杆的驱动部、角度调节部的驱动部、位置定位单元和位姿定位单元信号连接，能够根据位置定位单元和位姿定位单元所反馈的信息，控制相应的预制体支架的驱动部、伸缩推杆的驱动部、推杆滑块的驱动部、执行部滑块的驱动部和执行部伸缩杆的驱动部和角度调节部的驱动部工作，相对应的调节旋转底盘、伸缩推杆、推杆滑块、执行部滑块、执行部伸缩杆和角度调节部。

可选地，位置定位单元包括X轴位置探测器、Y轴位置探测器、Z 轴位置探测器和三个激光源，X轴位置探测器、Y轴位置探测器和Z 轴位置探测器设置在探测器支架，且分布在夹持部的X向、Y向和Z 向上，三个激光源分别设置在夹持部X向一侧、Y向一侧和Z向一侧，分别与X轴位置探测器、Y轴位置探测器和Z轴位置探测器一一对应，探测器支架与执行部伸缩杆的伸缩部连接。

可选地，位姿定位单元包括至少四个距离测定器，至少四个距离测定器呈两列设置在夹持部靠近预制体的一侧，且两列距离测定器对称分布地预设缝合轨迹的两侧，用于夹持部与预制体之间的距离测量。

可选地，伸缩推杆的推出端的端部具有弹性材料。

可选地，伸缩推杆的推出端的端部为U形结构、C形结构或V型结构。

可选地，伸缩推杆在任一处撑起的预制体的待缝合处的最高点该处切面的距离均相等。

可选地，角度调节部包括第一连接板、第二连接板和多个位姿变化单元，多个位姿变化单元呈多列均匀分布在第一连接板和第二连接板之间，每列至少有两个位姿变化单元，每个位姿变化单元的一端通过第一连接板与执行部伸缩杆连接，另一端通过第二连接板与连接杆连接；

位姿变化单元为弹性高气密性膜制成，其内侧设有轻质颗粒，所述轻质颗粒占位姿变化单元体积的60％-90％，每个位姿变化单元分别与一真空泵和一充气泵连接，且位姿变化单元与真空泵和充气泵之间分别设有一透气阻拦部，用于透气并阻止所述轻质颗粒流出位姿变化单元。

可选地，两透气阻拦部分别设置在位姿变化单元的两端部，且在透气阻拦部的外侧设有一固定盖，固定盖与位姿变化单元密封连接，在固定盖远离位姿变化单元的一端设有连接管，两个固定盖的连接管分别用于与真空泵和充气泵连接。

可选地，执行部滑轨的上端和下端分别与一支撑圆环连接，两个支撑圆环之间还设有至少一个两端分别与两个支撑圆环连接的支撑杆，支撑圆环与旋转底盘同轴；

位于上侧的支撑圆环内设有过该支撑圆环中心的支撑梁，推杆滑轨的另一端与支撑梁连接。

第二方面，本发明还提供了一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合方法，使用第一方面中任一的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统进行缝合，包括以下步骤：

(1)准备步骤

将封闭截面式柔性曲面复材预制体的预制体套装在架体，使各列待缝合处分别与一个缝合槽相对应，缝合针夹持在其中一个执行部的夹持部；

(2)定位步骤

根据预设缝合起始点的位置以及定位部的定位信息反馈，控制部控制推出结构以及两个执行部滑动到所需位置，并调整姿态使缝合针与预制体待缝合处的外型面具有相同的倾斜度；

(3)缝合步骤

伸缩推杆的推出端通过缝合槽伸出架体将预制体的待缝合处撑起，夹持缝合针的执行部向另一个执行部移动，缝合针从撑起处穿过被另一个执行部夹持，并随该执行部移动，带动缝合针整体穿过撑起处，伸缩推杆收缩，被撑起的预制体恢复原状，缝合针递给初始夹持缝合针的执行部，伸缩推杆、两个执行部移动至下一处预设缝合点所对应位置重复上述缝合步骤，直至该缝合槽处所对应的预制体完成缝合，旋转底盘转动带动架体同步转动，使伸缩推杆对应下一个缝合槽，重复上一个缝合槽处的缝合步骤，然后继续转动旋转底盘直至完成预制体预设的缝合；

在缝合过程中，若所述预制体的曲率发生变化，则通过角度调节部调整姿态使所述缝合针与预制体待缝合处的外型面具有相同的倾斜度。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，包括预制体支架、推出结构、缝合结构、定位部和控制部，实现待缝合预制体的固定，推出结构、缝合结构、定位部和控制部相互配合，实现封闭截面式柔性曲面复材预制体的自动化单边缝合，不但结构相对简单、体积小且能够降低定位难度、提高缝合效率，另外，推出结构能够撑起预制体的待缝合处，能够使缝合线基本保持直线状态，避免弯折，降低缝合线断裂风险。

本发明提供的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合方法，采用封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，通过随形运动控制及底座系统的旋转完成实现自动化分列单边缝合，在缝合过程中，缝合线基本保持直线状态，避免弯折，降低缝合线断裂风险。

附图说明

本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明实施例中一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统的半剖结构示意图(推出结构和缝合结构未剖切表示)；

图2是本发明实施例中封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统执行部执行缝合过程中的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种执行部与定位部的结构示意图；

图4是图3的俯视示意图；

图5是本发明实施例中一种位姿变化单元的结构示意图；

图6是本发明实施例中一种位姿定位单元与预制体之间的定位示意图；

图7是本发明实施例中预制体上一种位姿定位单元的定位取点示意图；

图8是本发明实施例中一种伸缩推杆的推出端的端部结构示意图；

图9中本发明实施例中一种预制体支架以及执行部滑轨和推杆滑轨的结构示意立体图。

图中：1：预制体；11：预设缝合轨迹；

2：预制体支架；

21：架体；211：缝合槽；

22：旋转底盘；

3：推出结构；

31：伸缩推杆；311：缝针通过空间；

32：推杆滑轨；

33：推杆滑块；

4：缝合结构；

41：缝合针；

42：执行部；421：夹持部；422：连接杆；

423：角度调节部；4231:第一连接板；4232：第二连接板；4233：位姿变化单元；4234：充气管；4235：抽气管；4236：透气阻拦部； 4237：固定盖；

424：执行部伸缩杆；425：执行部滑块；

43：执行部滑轨；

5：定位部；

51：位置定位单元；511：X轴位置探测器；512：Y轴位置探测器；513：Z轴位置探测器；

52：位姿定位单元；521:距离测定器；

53：探测器支架；

6：支撑圆环；7：支撑杆；8：支撑梁；9：距离测量点。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1所示，本发明实施例提供的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，包括预制体支架2、推出结构3、缝合结构4、定位部5和控制部。该单边缝合系统可以针对锥台筒状、圆筒状或者封闭式截面且具有曲率变化的异形结构(例如，外型面由曲面与直面结合)的复材预制体进行缝合，例如飞行器舱段等，也可以针对只有一端开放的封闭式截面结构，例如天线罩等。本实施例中以锥台筒为例对方案进行说明。图1中缝合针41未进行姿态调节，图2是缝合针41 进行姿态调整后待进行缝合或者缝合过程中的示意图。

参见图1和图9所示，预制体支架2包括用于套设预制体1的架体21，架体21呈筒形，具有与待缝合的预制体1相匹配的外型面，例如，整体为锥台筒状或圆筒状。

在架21体的周向上间隔设有多个缝合槽211，缝合槽211贯穿架体21的筒壁，架体21设置在旋转底盘22，且能够随旋转底盘22的旋转部转动。需要说明的是，旋转底盘22能够实现带动架体21转动即可，例如，可以通过轴承结构实现转动，也可以通过齿轮传动的结构实现转动，还可以通过设置圆形轨道实现转动，在此不做限定。旋转底盘22的驱动部可以电机或者旋转气缸，优选地采用伺服电机或步进电机，方便实现对旋转角度的精准控制。

参见图1和图2所示，推出结构3设置在架体21内，用于在进行缝合时撑起预制体1的待缝合处。该推出结构3包括伸缩推杆31、推杆滑轨32和推杆滑块33，推杆滑轨32沿架体21的轴向设置，且一端与旋转底盘22的固定部(不会发生转动的部分)连接，推杆滑块33 可滑动的设置在推杆滑轨32，伸缩推杆31的固定端与推杆滑块33连接，伸缩推杆31的推出端具有缝针通过空间311，供缝合针41穿过。伸缩推杆31能够沿垂直架体21轴线方向伸缩，使推出端能够通过缝合槽211伸出架体21外，并撑起预制体1的待缝合处。

参见图1-图4所示，缝合结构4作为缝合的主要执行结构，其包括缝合针41和两个执行部42，执行部42均包括夹持部421、连接杆 422、角度调节部423、执行部伸缩杆424和执行部滑块425，每个执行部42均通过执行部滑块425可滑动的固定在执行部滑轨43，且均能够沿执行部滑轨43滑动，执行部滑轨43沿架体21的轴向设置，执行部伸缩杆424的一端与执行部滑块425连接，另一端通过角度调节部 423与连接杆422的一端连接，通过角度调节部423能够调节连接杆 422的轴线与执行部伸缩杆424的轴钱之间的夹角，连接杆422的另一端与夹持部421连接，两个执行部42的夹持部421呈对应设置，缝合针41能够夹持于夹持部421，并随夹持部421移动。需要说明的是，夹持部421的具体结构采用现有结构即可，在此不再赘述。

参见图3、图4和图6所示，为了实现缝合定位，每个执行部对应设有一定位部5，定位部5包括用于确定缝合针41空间位置的位置定位单元51以及用确定缝合针41姿态的位姿定位单元52。参见图1、图2和图6所示，架体21竖直布置，呈上下间隔设置两个执行部42 根据各自相对应的位置定位单元51确定空间坐标位置，一般情况下通过对夹持部421的定位来确定缝合针41的位置。根据各自相对应的位姿定位单元52来确定缝合针41的姿态。具体地，在缝合时一般要求缝合针41与待缝合预制体的外轮廓斜度相同，例如，对于锥台筒形状的预制体1，则缝合针41保持倾斜，且倾斜度与锥台筒状的预制体1 的锥度相同(在正投影视图上，缝合针41与预制体1的外轮廓平行)。再例如，对于圆筒形状的预制体1，缝合针41竖直设置。

为了实现自动化缝合，封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统还具有控制部，该控制部可以为计算机、单片机等控制系统，其与旋转底盘22的驱动部、伸缩推杆31的驱动部、推杆滑块33的驱动部、执行部滑块425的驱动部和执行部伸缩杆424的驱动部、角度调节部423的驱动部、位置定位单元51和位姿定位单元52信号连接，能够根据位置定位单元51和位姿定位单元52所反馈的信息，控制相应的预制体支架2的驱动部、伸缩推杆31的驱动部、推杆滑块33的驱动部、执行部滑块425的驱动部和执行部伸缩杆424的驱动部和角度调节部423的驱动部工作，相对应的调节旋转底盘22、伸缩推杆31、推杆滑块33、执行部滑块425、执行部伸缩杆424和角度调节部423，使各部到达缝合所需的位置，保持所需的状态。例如，在缝合过程中不需要调整缝合针41的姿态时，则不用调节角度调节部423，只需要控制两个执行部滑块425的驱动部、推杆滑块33的驱动部和伸缩推杆31的驱动部，若还需要调整执行部伸缩杆424的伸缩，则在需要调整时再控制执行部伸缩杆424的驱动部工作。若需要调整缝合针41的姿态时，则通过角度调节部423的调节使缝合针41保持与待缝合处的切面平行并保持该状态至再次需要调整。需要说明的是，各部件的驱动部采用现有技术即可，在此不再赘述。各个伸缩结构同时采用现有伸缩结构即可。推杆滑轨和执行部滑轨采用现有直线运动结构即可，例如常用的直线滑轨。

在一些实施方式中，各部结构采用单独的控制器，例如，控制部包括执行部控制器、推出结构控制器和底盘控制器。其中，执行部42 通过执行部控制器控制，推出结构3通过推出结构控制器控制，旋转底盘22通过底盘控制器控制。当然，在另外一些实施方式中，控制部包括执行部控制器、推出结构控制器、底盘控制器和计算机，可以将上述各部的控制器与计算机连接，通过计算机进行程序设定，再通过各部的控制器进行具体执行。

采用本实施例封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，以预制体1为两端开放的锥台筒形结构，且竖直布置为例进行缝合，包括以下步骤：

(1)准备步骤

将封闭截面式柔性曲面复材预制体的预制体1套装在架体21，使预制体1的各列待缝合处分别与一个缝合槽211相对应，缝合针41夹持在其中一个执行部42的夹持部421。

(2)定位步骤

根据预设缝合起始点的位置以及定位部5的定位信息反馈，控制部控制推出结构3以及两个执行部42滑动到所需位置，并调整夹持部的姿态使缝合针41与预制体1待缝合处的外型面具有相同的倾斜度 (参见图2和图3所示)；

(3)缝合步骤

伸缩推杆31的推出端通过缝合槽221伸出预架体21将预制体1 的待缝合处撑起，夹持缝合针41的执行部(例如，位于上侧的执行部) 42向另一个执行部(位于一侧的执行部)42移动，缝合针41从撑起处穿过被位于下侧执行部42夹持，并随该执行部42移动，带动缝合针41整体穿过撑起处，伸缩推杆31收缩，被撑起的预制体1恢复原状，然后缝合针41递给们于上侧的执行部42，伸缩推杆31、两个执行部42移动至下一处预设缝合点所对应位置重复缝合步骤，直至该缝合槽211处所对应的预制体1完成缝合，旋转底盘22转动带动架体21 同步转动，使伸缩推杆31对应下一个缝合槽211，重复上一个缝合槽 211处的缝合步骤，然后继续转动旋转底盘22直至完成预制体1预设的缝合。需要说明的是，在缝合过程中，若预制体1的曲率发生变化，则通过角度调节部423调整姿态使缝合针41与预制体1待缝合处的外型面具有相同的倾斜度。即在这个过程中会通过位姿定位单元52对缝合针41的姿态进行再定位和调整。还需要说明的是角度调节部423是通过定位部5反馈的信息进行调整，直至使缝合针41的位置和姿态达到缝合要求。

本实施例中封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，随形运动控制及底座系统的旋转完成实现自动化分列单边缝合，实现封闭截面式柔性曲面复材预制体的自动化单边缝合，不但结构相对简单、体积小且能够降低定位难度、提高缝合效率。在缝合过程中，通过撑起预制体的待缝合处，能够缝合线基本保持直线状态，避免弯折，降低缝合线断裂风险。

在一些优选实施方式中，参见图3和图4所示，位置定位单元51 包括X轴位置探测器511、Y轴位置探测器512、Z轴位置探测器513 和三个激光源，X轴位置探测器511、Y轴位置探测器512和Z轴位置探测器513设置探测器支架53，且分布在夹持部421的X向、Y向和 Z向上，三个激光源分别设置在夹持部421的X向一侧、Y向一侧和Z 向一侧，各位置探测器与相对应的激光源配合，分别用于测量缝合针 41在X向、Y向和Z向的位置。探测器支架53与执行部伸缩杆424 的伸缩部连接，使各位置探测器以及夹持部421随执行部伸缩杆424 的伸缩部沿伸缩方向同步移动，但各位置探测器不会夹持部421发生角度变化。需要说明的是，图3和图4中的虚线为激光的示意。

在另一个实施方式中，位置定位单元51为空间位置传感器，固定设置在夹持部421上，随着夹持部421的移动，确定夹持部421的空间坐标。

在一些优选实施方式中，参见图3、图4、图6和图7所示，位姿定位单元52包括至少四个距离测定器521，例如六个、七个、八个等。更优选地，距离测定器521采用偶数个且对称布置，例如，四个、六个、八个，以更好的应对曲面的距离测量，如图7中所示，四个距离测定器521分成两列，两列距离测定器521分布在预设缝合轨迹11的两侧，两列距离测定器521距离预设缝合轨迹11的距离相同，测距准确。图7中的竖直虚线是示意的预设缝合轨迹11，四个圆圈是示意的分别为四个距离测定器521的距离测量点9。需要说明的是，距离测定器521采用现有距离测定的装置即可，例如距离传感器、激光测距装置等。还需要说明的是，图6中的虚线是测距方向的示意。

为了避免对预制体1造成损坏，在一些优选实施方式中，伸缩推杆31的推出端的端部具有弹性材料。在具体地实施方式中，可以是推出端整体为弹性材料制成，也可以仅在端部覆盖弹性材料，只需保证与预制体1的接触处具有弹性材料即可。

为了更好的撑起预制体1，且能够方便的实现缝合针41的通过，参见图8所示，伸缩推杆31的推出端的端部为U形结构、C形结构或 V型结构等类似结构。

为了使缝合的各处力学性能保持较好的一致性，在一些优选实施方式中，伸缩推杆31在任一处撑起的预制体1的待缝合处的最高点距离未撑起前此处切面的距离均相等，使缝合位置保持均匀，例如，在上端将预制体1的一处待缝合处撑起后，其撑起后的最高点距离未撑起前此处切面的距离为L，在下端将预制体1的一处待缝合处撑起后，其撑起后的最高点距离未撑起前此处切面的距离同样为L，如此可以尽可能的保证缝合位置均匀。

在一些优选实施方式中，参见图3和图4所示，角度调节部423 包括第一连接板4231、第二连接板4232和多个位姿变化单元4233，多个位姿变化单元4233呈多列均匀分布在第一连接板4231和第二连接板4232之间，每列至少有两个位姿变化单元4233，每个位姿变化单元4233的一端与通过第一连接板4231与执行部伸缩杆424的伸缩部连接，另一端通过第二连接板4232与连接杆422连接。在采用该实施方式时，探测器支架53固定在第一连接板4231。在一个具体实施方式中，采用四个位姿变化单元4233，呈两列分布。

优选地，位姿变化单元4233为弹性高气密性膜制成，其内侧设有轻质颗粒，轻质颗粒占位姿变化单元4233体积的60％-90％，具有一定的长度调节范围，方便多个位姿变化单元4233的配合。每个位姿变化单元4233均与一抽气管4235和一充气管4234连通，并通过抽气管4235与真空泵(图中未示出)连接，通过充气管4234与充气泵(图中未示出)连接，实现位姿变化单元4233内的正负压切换。

通过抽真空和充气来调整每个位姿变化单元4233的长度并保持所需姿态。例如，由图1的状态调整为图2中的状态时，将位于下侧的两个位姿变化单元4233抽真空，使位姿变化单元4233内的轻质颗粒压紧，使位姿变化单元4233具有较好的刚度，而位于上侧的两个位姿变化单元4233内，则保留一定的空气(若在之前为真空状态，则可以通过充气泵进行充气，使其内具有一定的空气)，其长度长于位于下侧的位姿变化单元4233，且在重力作用下会有一定的变形，从而使第二连接板4232的上侧向远离第一连接板4231的方向倾斜。

在一优选实施方式中，参见图5所示，两透气阻拦部4236分别设置在位姿变化单元4233的两端部，且在透气阻拦部4236的外侧设有一固定盖4237，固定盖4237与位姿变化单元4233密封连接，在固定盖4237远离所述位姿变化单元4233的一端设有连接管，使仅能通过连接管与位姿变化单元4233内连通，避免发生漏气。两个固定盖4237 的连接管分别作为充气管4234和抽气管4235，用于与真空泵和所述充气泵连接。更优选地，透气阻拦部4236具有多个蜂窝孔的片状结构，蜂窝孔的孔径小于轻质颗粒，避免轻质颗粒从透气阻拦部4236通过，同时保持气流畅通。需要说明的是轻质颗粒是指充气时能够被气体吹动的颗粒。

当然，在其他一些实施方式中，角度调节部423可以采用现有调节装置实现相同的功能，例如万向轴结构。

为了避免推杆滑轨32和执行部滑轨43发生晃动而影响位置精度，在一些优选实施方式中，参见图1、图2和图9所示，执行部滑轨43 的上端和下端分别与一支撑圆环6连接，两个支撑圆环6之间还设有至少一个两端分别与两个支撑圆环6连接的支撑杆7，支撑圆环6与旋转底盘22同轴。

位于上侧的支撑圆环6内设有过支撑圆环6中心的支撑梁8，推杆滑轨32的另一端与支撑梁8连接。在使用时可以先套设预制体1，再安装推出结构3、缝合结构4及各自的支撑、滑动结构。当然，优选在，上侧的支撑圆环6与支撑杆7、推杆滑轨32和执行部滑轨43可拆卸连接，在套设预制体1后再安装上侧的支撑圆环6。

在针对天线罩这种只有一端开放的空腔结构，则推杆滑轨32位于天线罩的预制体内部即可，在具有上侧支撑圆环6和支撑梁8结构的实施方式中，推杆滑轨32位于天线罩的预制体内部，上端不与支撑梁 8连接，其他结构与缝合操作与上述实施例中基本相同，在此不再赘述。

本发明未详细说明部分为相应领域技术人员公知技术

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于，包括：

预制体支架，其包括用于套设预制体的架体，所述架体呈筒形，在所述架体的周向上间隔设有多个缝合槽，所述缝合槽贯穿所述架体，所述架体设置在旋转底盘，且能够随所述旋转底盘转动；

推出结构，设置在所述架体内，其包括伸缩推杆、推杆滑轨和推杆滑块，所述推杆滑轨沿所述架体轴向设置，且一端与所述旋转底盘连接，所述推杆滑块可滑动的设置在所述推杆滑轨，所述伸缩推杆的固定端与所述推杆滑块连接，推出端具有缝针通过空间，所述伸缩推杆能够沿垂直所述架体轴线方向伸缩，使所述推出端能够通过所述缝合槽伸出所述架体外，并撑起所述预制体的待缝合处；

缝合结构，包括缝合针和两个执行部，所述执行部包括夹持部、连接杆、角度调节部、执行部伸缩杆和执行部滑块，每个所述执行部均通过所述执行部滑块可滑动的设置在执行部滑轨，且均能够沿所述执行部滑轨滑动，所述执行部滑轨沿所述架体的轴向设置，所述执行部伸缩杆的一端与所述执行部滑块连接，另一端通过所述角度调节部与所述连接杆的一端连接，通过所述角度调节部能够调节所述连接杆的轴线与所述执行部伸缩杆的轴钱之间的夹角，所述连接杆的另一端与所述夹持部连接，两个所述执行部的所述夹持部呈对应设置，所述缝合针能够夹持于所述夹持部，并随所述夹持部移动；

定位部，每个所述执行部对应设有一定位部，所述定位部包括用于确定所述缝合针空间位置的位置定位单元以及用确定所述缝合针姿态的位姿定位单元；以及

控制部，其与所述旋转底盘的驱动部、伸缩推杆的驱动部、推杆滑块的驱动部、执行部滑块的驱动部和执行部伸缩杆的驱动部、角度调节部的驱动部、位置定位单元和位姿定位单元信号连接，能够根据位置定位单元和位姿定位单元所反馈的信息，控制相应的所述预制体支架的驱动部、伸缩推杆的驱动部、推杆滑块的驱动部、执行部滑块的驱动部和执行部伸缩杆的驱动部和角度调节部的驱动部工作，相对应的调节所述旋转底盘、伸缩推杆、推杆滑块、执行部滑块、执行部伸缩杆和角度调节部；

所述位置定位单元包括X轴位置探测器、Y轴位置探测器、Z轴位置探测器和三个激光源，所述X轴位置探测器、Y轴位置探测器和Z轴位置探测器设置在探测器支架，且分布在所述夹持部的X向、Y向和Z向上，所述三个激光源分别设置在所述夹持部的X向一侧、Y向一侧和Z向一侧，分别与所述X轴位置探测器、Y轴位置探测器和Z轴位置探测器一一对应，所述探测器支架与所述执行部伸缩杆的伸缩部连接；

所述位姿定位单元包括至少四个距离测定器，所述至少四个距离测定器呈两列设置在所述夹持部靠近所述预制体的一侧，且两列所述距离测定器对称分布地预设缝合轨迹的两侧，用于所述夹持部与所述预制体之间的距离测量。

2.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述伸缩推杆的推出端的端部具有弹性材料。

3.根据权利要求1或2所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述伸缩推杆的推出端的端部为U形结构、C形结构或V型结构。

4.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述伸缩推杆在任一处撑起的所述预制体的最高点距离未撑起前此处切面的距离均相等。

5.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述角度调节部包括第一连接板、第二连接板和多个位姿变化单元，所述多个位姿变化单元呈多列均匀分布在所述第一连接板和第二连接板之间，每列至少有两个所述位姿变化单元，每个所述位姿变化单元的一端通过所述第一连接板与执行部伸缩杆连接，另一端通过所述第二连接板与所述连接杆连接；

所述位姿变化单元为弹性高气密性膜制成，其内侧设有轻质颗粒，所述轻质颗粒占所述位姿变化单元体积的60%-90%，每个所述位姿变化单元分别与一真空泵和一充气泵连接，且所述位姿变化单元与所述真空泵和所述充气泵之间分别设有一透气阻拦部，用于透气并阻止所述轻质颗粒流出所述位姿变化单元。

6.根据权利要求5所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：两所述透气阻拦部分别设置在所述位姿变化单元的两端部，且在所述透气阻拦部的外侧设有一固定盖，所述固定盖与所述位姿变化单元密封连接，在所述固定盖远离所述位姿变化单元的一端设有连接管，两个所述固定盖的连接管分别用于与所述真空泵和所述充气泵连接。

7.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述执行部滑轨的上端和下端分别与一支撑圆环连接，两个所述支撑圆环之间还设有至少一个两端分别与两个支撑圆环连接的支撑杆，所述支撑圆环与所述旋转底盘同轴；

位于上侧的所述支撑圆环内设有过该支撑圆环中心的支撑梁，所述推杆滑轨的另一端与所述支撑梁连接。

8.一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合方法，其特征在于：使用如权利要求1-7任一项所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统进行缝合，包括以下步骤：

（1）准备步骤

将封闭截面式柔性曲面复材预制体的预制体套装在所述架体，使各列待缝合处分别与一个所述缝合槽相对应，所述缝合针夹持在其中一个所述执行部的夹持部；

（2）定位步骤

根据预设缝合起始点的位置以及所述定位部的定位信息反馈，所述控制部控制所述推出结构以及两个所述执行部滑动到所需位置，并调整夹持部姿态使所述缝合针与所述预制体待缝合处的外型面具有相同的倾斜度；

（3）缝合步骤：

所述伸缩推杆的推出端通过所述缝合槽伸出所述架体将所述预制体的待缝合处撑起，夹持所述缝合针的所述执行部向另一个所述执行部移动，所述缝合针从所述撑起处穿过被另一个所述执行部夹持，并随该执行部移动，带动所述缝合针整体穿过所述撑起处，所述伸缩推杆收缩，被撑起的所述预制体恢复原状，所述缝合针递给初始夹持所述缝合针的所述执行部，所述伸缩推杆、两个执行部移动至下一处预设缝合点所对应位置重复缝合步骤，直至该缝合槽处所对应的所述预制体完成缝合，所述旋转底盘转动带动所述架体同步转动，使所述伸缩推杆对应下一个所述缝合槽，重复上一个所述缝合槽处的缝合步骤，然后继续转动所述旋转底盘直至完成所述预制体预设的缝合；

在缝合过程中，若所述预制体的曲率发生变化，则通过所述角度调节部调整姿态使所述缝合针与所述预制体待缝合处的外型面具有相同的倾斜度。

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