CN115397648A - 使用增材制造和扫描技术的用于制造转子叶片部件的系统 - Google Patents

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CN115397648A CN202080100308.7A CN202080100308A CN115397648A CN 115397648 A CN115397648 A CN 115397648A CN 202080100308 A CN202080100308 A CN 202080100308A CN 115397648 A CN115397648 A CN 115397648A
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Abstract

一种用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统包括转子叶片的叶片模具、布置在叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮以及包括打印机头和扫描设备的计算机数字控制(CNC)设备。打印机头构造成用于将材料打印和沉积到至少一个叶片蒙皮上以形成叶片部件。扫描设备包括处理器和通信地联接到处理器的扫描仪。扫描设备用于在叶片部件正被逐层打印和沉积时确定叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的轮廓，使得打印机头被自动调节以补偿由于叶片模具的热膨胀、至少一个叶片蒙皮的纤维的厚度变化、叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的移动或先前打印的层上的材料收缩中的至少一者导致的在水平方向或竖直方向中的至少一者上的轮廓方面的改变。

Description

使用增材制造和扫描技术的用于制造转子叶片部件的系统
技术领域
本公开大体上涉及风力涡轮，并且更特别地涉及使用增材制造和扫描技术的用于制造用于风力涡轮的转子叶片部件的系统和方法。
背景技术
风能被认为是目前可获得的最清洁、最环保的能源之一，并且风力涡轮在这方面已经得到越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和具有可旋转毂和一个或多个转子叶片的转子。转子叶片使用已知的翼型原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能量的形式传递动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接连接到发电机。发电机然后将机械能转换为电能，该电能可被部署到公用电网。
转子叶片大体上包括典型地使用模制过程形成的吸力侧壳和压力侧壳，该吸力侧壳和压力侧壳沿着叶片的前缘和后缘在结合线处结合在一起。此外，压力壳和吸力壳相对重量轻且具有未构造成承受得起在操作期间施加在转子叶片上的弯曲力矩和其它载荷的结构特性(例如，刚度、抗弯能力和强度)。因此，为了增加转子叶片的刚度、抗弯能力和强度，典型地使用接合壳半部的内压力侧表面和吸力侧表面的一个或多个结构部件(例如，相对翼梁帽，其具有构造在其间的抗剪腹板)来加强主体壳。翼梁帽和/或抗剪腹板可由各种材料构造，包括但不限于玻璃纤维层压复合材料和/或碳纤维层压复合材料。许多转子叶片经常还包括前缘结合帽，该前缘结合帽在吸力侧壳和压力侧壳之间定位在转子叶片的前缘处。
由于过程控制当前是受限的，制造转子叶片及其部件可能是具有挑战性的过程。此外，由于转子叶片的尺寸和复杂性，用柔性材料构建这样的部件使构建到预期设计变得困难。小的不精确之处可能对最终叶片的空气动力学性能具有显著影响。例如，许多转子叶片使用模具形成。然而，由于加热和冷却循环导致的热膨胀所导致的在模具形状方面的改变可使制造过程发生偏差(offset)。在成品部件形状方面的偏差可能对风力涡轮性能和安全性具有负面影响。
因此，本公开针对改进构建能力以确保最终部件在很大程度上更加接近于预期设计的系统和方法。另外，本公开的系统和方法可提供用于未来开发和补偿的现状模型(as-build model)。
发明内容
本发明的各方面和优点将在以下描述中被部分地阐述，或根据描述可为显而易见的，或可通过本发明的实践而被习知。
在一个方面，本公开针对一种用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统，该系统包括转子叶片的叶片模具、布置在叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮以及包括打印机头和扫描设备的计算机数字控制(CNC)设备。打印机头构造成用于将材料打印和沉积到至少一个叶片蒙皮上以形成叶片部件。扫描设备包括处理器和通信地联接到处理器的扫描仪。扫描设备用于在叶片部件正被逐层打印和沉积时确定叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的轮廓，使得打印机头被自动调节以补偿由于叶片模具的热膨胀、至少一个叶片蒙皮的纤维的厚度变化、叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的移动或先前打印的层上的材料收缩中的至少一者导致的在水平方向或竖直方向中的至少一者上的轮廓方面的改变。
在实施例中，扫描设备构造成实时确定叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的轮廓。
在另一实施例中，至少一个叶片蒙皮还可包括形成在其中的一个或多个参考特征，以用于将叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮对齐。因此，在若干实施例中，扫描设备还构造成基于一个或多个参考特征的位置来确定打印机头开始打印和沉积材料的开始位置。
在实施例中，确定叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的轮廓可包括：在叶片部件正被打印和沉积时，经由扫描仪扫描至少一个叶片蒙皮，以生成一个或多个测量信号；经由处理器接收一个或多个测量信号；和在叶片部件正被打印和沉积时，基于一个或多个测量信号实时确定至少一个叶片蒙皮。
例如，在一个实施例中，(一个或多个)测量信号可包括在叶片部件正被打印和沉积时至少一个叶片蒙皮上的至少两个参考点。照此，在实施例中，通过基于(一个或多个)参考点实时生成打印路径或基于(一个或多个)参考点校正打印机头的预定打印路径，可自动调节打印机头以补偿在水平和/或竖直方向上的轮廓方面的改变。
在特定实施例中，扫描仪可为接近传感器(诸如激光、超声、红外、光学、磁、雷达和/或电容传感器)或接触探测器。因此，在实施例中，方法还可包括使用扫描仪来定位叶片模具上的一个或多个参考特征。
在某些实施例中，本文中描述的叶片部件可为叶片壳、翼梁帽、抗剪腹板、前缘结合帽和/或加强结构。
在另一方面，本公开针对一种用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的方法。方法包括：将至少一个叶片蒙皮布置在叶片部件的叶片模具的顶上；经由计算机数字控制(CNC)设备的打印机头将材料打印和沉积到叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮上以形成叶片部件；在叶片部件正被逐层打印和沉积时，经由扫描设备扫描叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的轮廓；和基于扫描自动调节打印机头以补偿由于叶片模具的热膨胀、至少一个叶片蒙皮的纤维的厚度变化、叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的移动或先前打印的层上的材料收缩中的至少一者导致的在水平方向或竖直方向中的至少一者上的轮廓方面的改变。
应当理解，方法还可包括如本文中描述的任何另外的步骤和/或特征。
参考以下描述和所附权利要求书，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开内容，包括其最佳模式，在附图中：
图1示出了根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2示出了根据本公开的风力涡轮的转子叶片的一个实施例的透视图；
图3示出了图2的模块化转子叶片的分解视图；
图4示出了根据本公开的模块化转子叶片的前缘节段的一个实施例的截面视图；
图5示出了根据本公开的模块化转子叶片的后缘节段的一个实施例的截面视图；
图6示出了根据本公开的图2的模块化转子叶片的截面视图；
图7示出了根据本公开的图2的模块化转子叶片的截面视图；
图8示出了根据本公开的用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统的一个实施例的透视图；
图9示出了根据本公开的用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统的打印机头的一个实施例的详细透视图，特别示出了固定到打印机头的扫描仪；
图10示出了根据本公开的用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统的打印机头的另一实施例的详细透视图，特别示出了固定到打印机头的探测器；
图11示出了根据本公开的由CNC设备生成的转子叶片的叶片模具的模型的一个实施例的透视图；
图12示出了根据本公开的用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统的打印机头的一个实施例的详细透视图，特别示出了在打印表面上形成参考特征的打印机头；和
图13示出了根据本公开的用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中被示出。每个示例通过解释本发明而不是限制本发明的方式被提供。实际上，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中做出各种修改和变化。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生又一另外的实施例。因此，意图是，本发明覆盖如归入所附权利要求书的范围内的这样的修改和变化及其等同物。
大体上，本公开针对用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统和方法。更具体地，扫描或探测设备可用于通过测量至少两个参考点来获得风力涡轮叶片部件或其它风力涡轮部件和固定设备的轮廓。这些参考点可用于在组装和打印/制造期间定位部件/叶片蒙皮上的特征、相对于固定设备/模具定位部件/叶片蒙皮、以及相对于其它部件/叶片蒙皮定位部件/叶片蒙皮。此外，参考点也可用于制造部件方面，例如水喷叶片蒙皮，以及叶片组装过程。
另外，本文中描述的扫描/探测设备可被实时使用以向诸如打印机头或其它工具的自动化设备提供闭环控制，以用于补偿放置打印部件的地方。这允许在打印期间跟踪叶片和/或模具以及跟踪先前增加的层，因而打印机头既可水平地又可竖直地补偿打印位置中的偏差。特别地，叶片模具可以被加热，并且由于热膨胀，需要过程中的测量以确保至少第一打印层被施加在正确的位置中。因此，实时扫描提供现状模型以用于每个部件的记录和未来评估以及未来CAD模型更新。
参考点和/或特征的扫描/探测允许确保叶片模具相对于打印机处于正确的位置中。此外，对模具表面的测量允许将网格投影到叶片蒙皮表面。此外，在各种热条件(例如，冷的和热的条件)中对模具的测量有助于理解模具的热变形以用于打印机头的闭环补偿。此外，对叶片蒙皮的测量可顾及到由于不充分的制造和/或夹紧导致的在预期的模内蒙皮的位置与实际位置之间的偏差，该偏差导致移位。闭环补偿还可用于校正预定打印路径或实时生成打印路径。收集的数据通过机器学习还可用于叶片质量检查、未来设计以及过程控制/改进。
现在参考附图，图1示出了根据本公开的风力涡轮10的一个实施例。如图所示，风力涡轮10包括机舱14安装在其上的塔架12。多个转子叶片16安装到转子毂18，该转子毂18继而又连接到转动主转子轴的主凸缘。风力涡轮功率生成和控制部件容纳在机舱14内。提供图1的视图仅用于说明性目的，以将本发明放置在使用的示例性领域中。应当意识到，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。此外，本发明不限于与风力涡轮一起使用，而是可以在使用树脂材料的任何应用中被利用。此外，本文中描述的方法还可适用于制造受益于本文中描述的树脂制剂的任何类似结构。
现在参考图2和图3，示出了根据本公开的转子叶片16的各种视图。如图所示，示出的转子叶片16具有节段化或模块化构造。还应当理解，转子叶片16可包括本领域中现在已知或以后开发的任何其它合适的构造。如图所示，模块化转子叶片16包括主叶片结构15和固定到主叶片结构15的至少一个叶片节段21。更具体地，如图所示，转子叶片16包括多个叶片节段21。
更具体地，如图所示，主叶片结构15可包括以下中的任何一个或其组合：预成形的叶片根部部段20、预成形的叶片末梢部段22、一个或多个连续的翼梁帽48、50、51、53、一个或多个抗剪腹板35(图6至图7)、固定到叶片根部部段20的另外的结构部件52和/或转子叶片16的任何其它合适的结构部件。此外，叶片根部部段20构造成安装或以其它方式固定到转子18(图1)。此外，如图2中所示，转子叶片16限定翼展23，翼展23等于叶片根部部段20和叶片末梢部段22之间的总长度。如图2和图6中所示，转子叶片16还限定翼弦25，翼弦25等于转子叶片16的前缘24和转子叶片16的后缘26之间的总长度。如大体上理解的，随着转子叶片16从叶片根部部段20延伸到叶片末梢部段22，翼弦25可相对于翼展23大体上在长度方面变化。
特别参考图2至图4，具有任何合适尺寸和/或形状的任何数量的叶片节段21或板(本文中也称为叶片壳)可大体上在展向方向上沿纵向轴线27大体上布置在叶片根部部段20和叶片末梢部段22之间。因此，叶片节段21大体上用作转子叶片16的外壳/盖并且可诸如通过限定对称的或弧形的翼型件形状的截面而限定基本上空气动力学轮廓。
在另外的实施例中，应当理解，叶片16的叶片节段部分可包括本文中描述的节段的任何组合，并且不限于如所描绘的实施例。更具体地，在某些实施例中，叶片节段21可包括以下中的任何一个或其组合：压力侧节段44和/或吸力侧节段46(图2和图3)，前缘节段40和/或后缘节段42(图2至图6)、无接合式(non-jointed)节段、单接合式(single-jointed)节段、多接合式(multi-jointed)叶片节段、J形叶片节段或类似物。
更具体地，如图4中所示，前缘节段40可具有前压力侧表面28和前吸力侧表面30。类似地，如图5中所示，后缘节段42中的每个可具有后压力侧表面32和后吸力侧表面34。因此，前缘节段40的前压力侧表面28和后缘节段42的后压力侧表面32大体上限定转子叶片16的压力侧表面。类似地，前缘节段40的前吸力侧表面30和后缘节段42的后吸力侧表面34大体上限定转子叶片16的吸力侧表面。此外，如特别在图6中所示，(一个或多个)前缘节段40和(一个或多个)后缘节段42可在压力侧接缝36和吸力侧接缝38处连结。例如，叶片节段40、42可构造成在压力侧接缝36和/或吸力侧接缝38处交叠。此外，如图2中所示，相邻的叶片节段21可构造成在接缝54处交叠。备选地，在某些实施例中，转子叶片16的各个节段可经由构造在交叠的前缘节段40与后缘节段42之间和/或交叠的相邻前缘节段40或后缘节段42之间的粘合剂、机械紧固件、焊接或灌注来固定在一起。
在具体的实施例中，如图2至图3和图6至图7中所示，叶片根部部段20可包括与其一起灌注的一个或多个纵向延伸的翼梁帽48、50。例如，叶片根部部段20可根据2015年6月29日提交的名称为“用于模块化转子叶片的叶片根部部段及制造其的方法(Blade RootSection for a Modular Rotor Blade and Method of Manufacturing Same)”的美国申请No.14/753,155来构造，该申请以其整体通过引用结合在本文中。
类似地，叶片末梢部段22可包括与其一起灌注的一个或多个纵向延伸的翼梁帽51、53。更具体地，如图所示，翼梁帽48、50、51、53可构造成接合抵靠转子叶片16的叶片节段21的相对内表面。此外，叶片根部翼梁帽48、50可构造成与叶片末梢翼梁帽51、53对齐。因此，翼梁帽48、50、51、53可大体上设计成在风力涡轮10的操作期间大体上在展向方向(平行于转子叶片16的翼展23的方向)上控制作用在转子叶片16上的弯曲应力和/或其它载荷。此外，翼梁帽48、50、51、53可设计成承受得起在风力涡轮10的操作期间发生的展向压缩。此外，(一个或多个)翼梁帽48、50、51、53可构造成从叶片根部部段20延伸到叶片末梢部段22或延伸其一部分。因此，在某些实施例中，叶片根部部段20和叶片末梢部段22可经由它们各自的翼梁帽48、50、51、53连结在一起。
参考图6至图7，一个或多个抗剪腹板35可构造在一个或多个翼梁帽48、50、51、53之间。更特别地，(一个或多个)抗剪腹板35可构造成增大叶片根部部段20和/或叶片末梢部段22的刚度。此外，(一个或多个)抗剪腹板35可构造成封闭叶片根部部段20。
此外，如图2和图3中所示，另外的结构部件52可固定到叶片根部部段20并在大体上展向方向上延伸，以便为转子叶片16提供进一步的支撑。例如，结构部件52可根据2015年6月29日提交的名称为“用于模块化转子叶片的结构部件(Structural Component for aModular Rotor Blade)”的美国申请No.14/753,150来构造，该申请以其整体通过引用结合在本文中。更具体地，结构部件52可在叶片根部部段20与叶片末梢部段22之间延伸任何合适的距离。因此，结构部件52构造成为转子叶片16提供另外的结构支撑，以及为如本文中描述的各个叶片节段21提供可选的安装结构。例如，在某些实施例中，结构部件52可固定到叶片根部部段20并且可延伸预定的展向距离，使得前缘节段40和/或后缘节段42可安装到其。
现在参考图8和图9，本公开针对用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统和方法。在某些实施例中，本文中描述的叶片部件可包括例如转子叶片壳(压力侧壳、吸力侧壳、后缘节段、前缘节段等)、翼梁帽、抗剪腹板、前缘结合帽、加强结构(诸如在内叶片蒙皮和外叶片蒙皮之间的网格结构)或其组合、以及任何其它转子叶片部件。
特别参考图8，根据本公开示出了用于制造转子叶片16的叶片部件的系统100的一个实施例的示意图。更具体地，如图所示，系统100包括计算机数字控制(CNC)设备102，该计算机数字控制(CNC)设备102具有与扫描设备106联接的打印机头104。例如，在一个实施例中，CNC设备可为3-D打印机，其可用于3-D打印物体。如本文中使用的3-D打印大体上被理解为涵盖用于合成三维物体的过程，在该过程中材料的连续层在计算机的控制下形成以形成物体。照此，几乎任何尺寸和/或形状的物体都可通过数字模型数据生产。还应当理解，本公开的方法不限于3-D打印，而是还可涵盖多于三个自由度，使得打印技术不限于打印堆叠的二维层，而是还能够打印弯曲形状。照此，可使用任何合适的CNC设备来打印本文中描述的各种部件，图8中提供了其中的一个示例。
更具体地，如图所示，打印机头104(或挤压机)可包括安装到台架112或框架结构的打印喷嘴114，使得打印机头104可在多个方向上移动。此外，如图所示，打印机头104可固定在叶片模具110上方。因此，如图所示，打印机头104的打印喷嘴114构造成将材料打印和沉积到叶片模具110顶上的打印表面上以形成或构建叶片部件。
本文中描述的材料可包括任何合适的可流动材料，包括聚合物、混凝土、金属等。例如，合适的聚合物材料可包括热塑性塑料，热塑性塑料大体上涵盖本质上可逆的塑料材料或聚合物。例如，热塑性材料典型地在加热到某个温度时变得柔韧或可塑，并且在冷却后返回到较刚硬的状态。此外，热塑性材料可包括无定形热塑性材料和/或半结晶性热塑性材料。例如，一些无定形热塑性材料可大体上包括但不限于苯乙烯、乙烯基、纤维素塑料、聚酯、丙烯酸树脂、聚砜和/或酰亚胺。更具体地，示例性无定形热塑性材料可包括聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙二醇化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-G)、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、无定形聚酰胺、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、聚氨酯或任何其它合适的无定形热塑性材料。此外，示例性半结晶性热塑性材料可大体上包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、氟聚合物、乙基-甲基丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯和/或缩醛。更具体地，示例性半结晶性热塑性材料可包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚苯硫醚、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚醚酮或任何其它合适的半结晶性热塑性材料。
仍参考图8，打印表面可对应于布置在转子叶片16的叶片模具110顶上的一个或多个叶片蒙皮108。照此，打印机头104可构造成将材料直接打印和沉积到(一个或多个)叶片蒙皮108上以形成叶片部件。
特别参考图8至图10，扫描设备106可包括处理器116和通信地联接到处理器116的一个或多个扫描仪118。照此，扫描设备106构造成在叶片部件正被打印和沉积时确定叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮108的轮廓，使得打印机头被自动调节以补偿在水平和/或竖直方向上的轮廓方面的改变。在某些情况下，在水平和/或竖直方向上的轮廓方面的改变可能是由于叶片模具110的热膨胀、(一个或多个)叶片蒙皮108的纤维的厚度变化、叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮的移动或先前打印的层上的材料收缩中的至少一者导致的。
例如，在实施例中，(一个或多个)扫描仪118构造成扫描叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮108(或当前打印表面)以生成一个或多个测量信号。在一个实施例中，如图9中所示，(一个或多个)扫描仪118可为接近传感器120(诸如激光、超声、红外、光学、磁、雷达和/或电容传感器)、接触探测器、标记器(marker)和/或其组合。因此，如图所示，(一个或多个)扫描仪118构造成扫描叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮108(或当前打印表面)以生成(一个或多个)测量信号。在这样的实施例中，如图12中所示，示出的扫描设备106包括多个扫描仪118，该多个扫描仪118用于定位和/或标记叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮108上的一个或多个参考特征126。例如，如图所示，扫描仪118可用于标记或蚀刻(一个或多个)叶片蒙皮108上的一个或多个参考特征的位置。因此，在一个实施例中，可使用可见激光或标记来定位止动件的放置，该止动件可作为隆起止动件例如永久地附接到叶片模具110以用于叶片部件定位。此外，如图所示，扫描仪118可以这种方式布置以确保在喷嘴114的位置处监测打印表面，以便避免喷嘴114对蒙皮、模具110和/或打印机造成损坏。
在另外的实施例中，(一个或多个)叶片蒙皮108可包括形成在其中的参考特征126。因此，(一个或多个)叶片蒙皮108使用参考特征126可容易地在叶片模具110顶上对齐。因此，在若干实施例中，扫描设备106还可构造成基于参考特征126的位置来确定打印机头104开始打印和沉积材料的开始位置。
备选地或此外，如图10中所示，扫描仪118可为接触探测器122，该接触探测器122用于扫描或探测叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮108(或当前打印表面)以生成(一个或多个)测量信号。例如，在一个实施例中，(一个或多个)测量信号可包括在叶片部件正被打印和沉积时叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮108上的至少两个参考点。
因此，扫描设备106的处理器116构造成接收(一个或多个)测量信号，并在叶片部件正被打印和沉积时，基于(一个或多个)测量信号实时确定叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮的轮廓。例如，如图11中所示，处理器116可构造成生成叶片模具110顶上的(一个或多个)叶片蒙皮108(或当前打印表面)的模型124，该模型124可用于自动调节打印机头104以适应或补偿模型124中在水平和/或竖直方向上的改变。更具体地，在一个实施例中，处理器116可基于(一个或多个)参考点实时生成打印路径。备选地，处理器116可基于(一个或多个)参考点校正打印机头104的预定打印路径。
现在参考图13，示出了用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的方法200的一个实施例的流程图。大体上，方法200在本文中被描述为实现用于制造上面描述的转子叶片部件。然而，应当意识到，公开的方法200可用于根据期望制造任何其它转子叶片部件以及另外的部件。此外，尽管图13出于说明和讨论的目的描绘了以特定顺序执行的步骤，但本文中描述的方法不限于任何特定顺序或排列。使用本文中提供的公开内容的本领域技术人员将意识到，方法的各种步骤可以各种方式被省略、重排、组合和/或修改。
如在(202)所示，方法200包括将至少一个叶片蒙皮布置在叶片部件的叶片模具的顶上。如在(204)所示，方法200包括经由CNC设备102的打印机头104将材料打印和沉积到叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮上以形成叶片部件。如在(206)所示，方法200包括在叶片部件正被逐层打印和沉积时，经由扫描设备106扫描叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的轮廓。如在(208)所示，方法200包括基于扫描自动调节打印机头104，以补偿由于叶片模具的热膨胀、至少一个叶片蒙皮的纤维的厚度变化、叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮的移动或先前打印的层上的材料收缩中的至少一者导致的在水平方向或竖直方向中的至少一者上的轮廓方面的改变。
本领域技术人员将认识到来自不同实施例的各种特征的可互换性。类似地，本领域的普通技术人员可根据本公开的原理混合和匹配所描述的各种方法步骤和特征以及每个这样的方法和特征的其它已知等同物，以构造另外的系统和技术。当然，应当理解，根据任何特定实施例不一定可实现上面描述的所有这样的目标或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文中描述的系统和技术可以实现或优化如本文中教导的一个优点或一组优点而不一定要实现如本文中可能教导或提出的其它目标或优点的方式来被实施或执行。
虽然本文中仅示出和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求书旨在覆盖如落入本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。
本书面描述使用示例以公开本发明，包括最佳模式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括与权利要求书的字面语言没有差别的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有无实质性差别的等同结构要素，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的系统，所述系统包括：
所述转子叶片的叶片模具；
布置在所述叶片模具顶上的至少一个叶片蒙皮；和
包括打印机头和扫描设备的计算机数字控制(CNC)设备，
所述打印机头用于将材料打印和沉积到所述至少一个叶片蒙皮上以形成所述叶片部件，
所述扫描设备包括处理器和通信地联接到所述处理器的扫描仪，所述扫描设备用于在所述叶片部件正被逐层打印和沉积时确定所述叶片模具顶上的所述至少一个叶片蒙皮的轮廓，使得所述打印机头被自动调节以补偿由于所述叶片模具的热膨胀、所述至少一个叶片蒙皮的纤维的厚度变化、所述叶片模具顶上的所述至少一个叶片蒙皮的移动或先前打印的层上的材料收缩中的至少一者导致的在水平方向或竖直方向中的至少一者上的所述轮廓方面的改变。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述扫描设备实时确定所述轮廓。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个叶片蒙皮还包括形成在其中的一个或多个参考特征，以用于将所述叶片模具顶上的所述至少一个叶片蒙皮对齐。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述扫描设备还构造成基于所述一个或多个参考特征的位置来确定所述打印机头开始打印和沉积所述材料的开始位置。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，确定所述轮廓还包括：
经由所述扫描仪扫描所述轮廓以生成一个或多个测量信号；
经由所述处理器接收所述一个或多个测量信号；和
基于所述一个或多个测量信号实时确定所述轮廓。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述一个或多个测量信号包括所述轮廓上的至少两个参考点。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，通过基于所述至少两个参考点实时生成打印路径或基于所述至少两个参考点校正所述打印机头的预定打印路径来自动调节所述打印机头，以补偿在所述水平方向和所述竖直方向中的至少一者上的所述轮廓方面的改变。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述扫描仪包括接近传感器或接触探测器。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括使用所述扫描仪来定位所述至少一个叶片蒙皮上的一个或多个参考特征。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转子叶片的所述叶片部件包括叶片壳、翼梁帽、抗剪腹板、前缘结合帽和/或加强结构中的至少一者。
11.一种用于制造风力涡轮的转子叶片的叶片部件的方法，所述方法包括：
将至少一个叶片蒙皮布置在所述叶片部件的叶片模具的顶上；
经由计算机数字控制(CNC)设备的打印机头将材料打印和沉积到所述叶片模具顶上的所述至少一个叶片蒙皮上以形成所述叶片部件；
在所述叶片部件正被逐层打印和沉积时，经由扫描设备扫描所述叶片模具顶上的所述至少一个叶片蒙皮的轮廓；和，
基于所述扫描自动调节所述打印机头，以补偿由于所述叶片模具的热膨胀、所述至少一个叶片蒙皮的纤维的厚度变化、所述叶片模具顶上的所述至少一个叶片蒙皮的移动或先前打印的层上的材料收缩中的至少一者导致的在水平方向或竖直方向中的至少一者上的所述轮廓方面的改变。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括经由所述扫描设备实时确定所述轮廓。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括将一个或多个参考特征形成到所述至少一个叶片蒙皮中，和使用所述一个或多个参考特征将所述叶片模具顶上的所述至少一个叶片蒙皮对齐。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括基于所述一个或多个参考特征的位置经由所述扫描设备来确定所述打印机头开始打印和沉积所述材料的开始位置。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，扫描所述叶片模具顶上的所述至少一个叶片蒙皮的所述轮廓还包括在所述叶片模具上生成至少两个参考点和监测所述至少两个参考点之间的距离。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，自动调节所述打印机头以补偿所述轮廓方面的所述改变还包括基于所述至少两个参考点实时生成打印路径或基于所述至少两个参考点校正所述打印机头的预定打印路径中的至少一者。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括使用所述扫描仪来定位所述叶片模具上的一个或多个参考特征。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述转子叶片的所述叶片部件包括叶片壳、翼梁帽、抗剪腹板、前缘结合帽和/或加强结构中的至少一者。
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