CN116652390A - 一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料打磨技术领域，尤其涉及一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨方法及装置，包括平台；智能限位单元，用以固定目标修复材料；激光修复单元，用以对目标修复材料进行激光打磨；信息检测单元，用以通过视觉识别检测修复相关信息；数据储存单元，用以储存若干不同复合材料对应的激光功率与激光打磨深度的功率深度关系图；修复控制单元，用以根据修复相关信息以及功率深度关系图确定一次打磨直径、激光修复的打磨角度以及针对当前目标修复材料的修复打磨功率；显示单元，用以显示修复控制单元的判定信息并且显示单元设有输入人工确认参数的控制模块，本发明提高了打磨后斜坡的均匀性以及打磨精度。

Description

一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨方法及装置

技术领域

本发明涉及复合材料打磨技术领域，尤其涉及一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨方法及装置。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料是当前航空航天、武器装备、海洋以及汽车工业中应用广泛的新型结构材料。纤维增强树脂基复合材料具有抗冲击能力差、层间剪切强度低等缺点，易造成损伤，复合材料损伤现场修理中多常采用挖补粘接修理，即需要将损伤部位切除后，打磨成具有一定斜切角度的斜坡，再用复合材料预浸料或湿铺层一层一铺贴后，热固化修复。但是在复合材料斜坡打磨过程中多采用打磨器或砂碟打磨机去除损伤以及打磨粘接面斜坡，但是切削打磨的均匀性和尺寸精度控制难。

中国专利公开号CN111037415A公布了一种飞机修理复合材料柔性自动打磨装置及打磨方法，包括移动平台、协作机器人、浮动力敏打磨头机构、吸尘装置以及控制组件，协作机器人包括六轴轻型机械臂、六维力传感器、机器人控制器和示教器；浮动力敏打磨头机构包括浮动恒力装置、气控主轴、自动换刀刀具安装接口、带有砂轮砂纸的刀柄；吸尘装置包括吸尘主机以及安装于六轴轻型机械臂的末端的吸尘罩，吸尘罩采用伞状的透明塑料薄膜弹性结构，外表面均布开设有从外向内的单向导气孔，罩口边缘带有橡胶吸条。

上述技术方案中，所述浮动力敏打磨头机构安装于六维力传感器上，包括浮动恒力装置、气控主轴、自动换刀刀具安装接口、安装于自动换刀刀具安装接口底部且带有砂轮砂纸的刀柄，但是砂轮砂纸的打磨性能会伴随打磨过程产生变化，即使该方案中打磨装置可更换，但是对操作人员的工作经验具有一定要求，因此存在打磨精度低的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨方法及装置，用以克服现有技术中机械打磨的复合材料粘结面斜坡均匀度以及精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨装置，包括：

平台，其底部设有万向轮；

智能限位单元，用以固定目标修复材料；

激光修复单元，其设置在所述平台上，包括与所述平台的上表面固定相连并用以生成激光的脉冲激光器、与移动平台表面固定连接且具有高度调节功能的升降支柱以及与升降支柱上端通过伸缩旋转臂相连并用以对目标修复材料进行激光打磨的动态聚焦扫描振镜；

信息检测单元，其设置在所述平台上，用以通过视觉识别检测修复相关信息，包括目标修复材料损伤面积以及激光打磨深度；

数据储存单元，用以储存若干复合材料对应的激光功率与激光打磨深度的功率深度关系图；

修复控制单元，其与所述智能限位单元、所述激光修复单元、所述信息检测单元以及数据储存单元相连，用以根据目标修复材料的最大损伤面积判定一次打磨直径并根据目标修复材料的穿透面积判定激光修复的打磨角度，以及根据目标修复材料在指定激光功率下的打磨深度与指定激光功率在数据储存单元中对应记录的打磨深度的比对结果确定针对当前目标修复材料的修复打磨功率；

显示单元，其与所述修复控制单元相连，用以显示修复控制单元的判定信息并且显示单元设有输入人工确认参数的输入模块。

进一步地，所述智能限位单元包括：

若干红外定位传感器，其设置在平台上表面，用以向目标修复材料的水平边缘处发射红外线并记录红外线反射回红外定位传感器的时长以确定目标修复材料的位置；

机械臂，其与平台相连，用以夹持目标修复材料。

进一步地，所述功率深度关系图包括按复合材料的材料种类进行划分的若干复合材料的各材料对应的功率深度关系图，对于单种复合材料，所述功率深度关系图包括以使用时长进行划分的若干使用时长对应的功率深度关系图。

另一方面，本发明提供一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨方法，包括：

S1，进行激光修复准备工作以获取一次打磨直径、激光修复的打磨角度以及满足目标去除厚度的修复打磨功率；

S2，通过显示单元输入或确认人工确认参数，包括目标修复材料的厚度、目标去除厚度、细打磨的总次数以及单次细打磨的去除深度；

S3，修复控制单元控制激光修复单元针对目标修复材料进行打磨形状为圆形的单次粗打磨，且在单次粗打磨完成时针对目标修复材料粗打磨部分的侧边进行打磨形状为环的细打磨；

S4，重复步骤S3，进行若干次粗打磨且在细打磨次数达到预设阈值时停止打磨。

进一步地，步骤S1中所述激光修复准备工作包括：

根据目标修复材料的第一单面损伤面积确定激光修复单元的一次打磨直径；

根据目标修复材料的穿透损伤面积与第一单面损伤面积的差值以判定是否对激光修复的打磨角度进行调节；

控制激光修复单元以指定激光功率针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨，并且提取信息检测单元检测到的一次预备打磨深度，将一次预备打磨深度与指定激光功率在数据储存单元中对应记录的打磨深度进行比对，并根据比对结果判定目标去除厚度的修复打磨功率是否符合标准；

所述第一单面为目标修复材料损伤面积最大的表面。

进一步地，所述修复控制单元在第一修复准备条件下根据目标修复材料的第一单面损伤面积确定激光修复单元的一次打磨直径；

若第一单面损伤面积为第一损伤状态，所述修复控制单元判定将一次打磨直径设定为初始直径；

若第一单面损伤面积为第二损伤状态，所述修复控制单元判定采用第一计算方式确定一次打磨直径，设定一次打磨直径为第一直径值；

若第一单面损伤面积为第三损伤状态，所述修复控制单元判定采用第二计算方式确定一次打磨直径，设定一次打磨直径为第二直径值；

其中，所述修复控制单元设有初始直径，初始直径小于第一直径值，第一直径值小于所述第二直径值，所述第一损伤状态下的第一单面损伤面积小于所述第二损伤状态下的第一单面损伤面积，所述第二损伤状态下的第一单面损伤面积小于所述第三损伤状态下的第一单面损伤面积；所述第一修复准备条件为信息检测单元针对目标修复材料的第一单面损伤面积检测完成。

进一步地，所述修复控制单元在第二修复准备条件下计算目标修复材料的穿透损伤面积与第一单面损伤面积的差值并根据差值所处范围判定打磨角度；

若所述差值处于第一差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第一角度值；

若所述差值处于第二差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第二角度值；

若所述差值处于第三差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第三角度值；

其中，所述第一角度值小于所述第二角度值，所述第二角度值小于所述第三角度值，所述第一差值范围下的差值小于所述第二差值范围下的差值，所述第二差值范围下的差值小于所述第三差值范围下的差值；所述穿透损伤面积为目标修复材料与第一单面相反的表面的损伤面积，所述第二修复准备条件为所述修复控制单元针对激光修复单元的一次打磨直径判定完成。

进一步地，所述修复控制单元在第三修复准备条件下控制激光修复单元以指定激光功率针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨并通过信息检测单元检测一次预备打磨深度，修复控制单元将与目标修复材料的所述功率深度关系图中指定激光功率对应的最接近深度进行比对以判定是否对指定激光功率进行调节，

若一次预备打磨深度小于所述最接近深度，所述修复控制单元判定将指定激光功率调高至第一功率对应值；

若一次预备打磨深度大于所述最接近深度，所述修复控制单元判定将指定激光功率调低至第二功率对应值；

其中，所述第一功率对应值小于第二功率对应值，第一功率对应值以及第二功率对应值根据最接近深度对应的功率深度关系图中所述指定激光功率对应的功率深度曲线的斜率确定，所述最接近深度为目标修复材料对应的若干功率深度关系图中指定激光功率对应的若干深度中最接近所述一次预备打磨深度的深度值；

其中，所述第三修复准备条件为所述修复控制单元对打磨角度的判定完成。

进一步地，所述修复控制单元在第四修复准备条件下根据指定激光功率确定修复打磨功率的调节方式，

若指定激光功率调节为第一功率对应值，所述修复控制单元判定修复打磨功率为第一修复打磨功率；

若指定激光功率调节为第二功率对应值，所述修复控制单元判定修复打磨功率为第二修复打磨功率；

其中，所述第一修复打磨功率小于第二修复打磨功率；所述第四修复准备条件为所述激光修复单元对指定激光功率调节完成。

进一步地，所述粗打磨中去除部分在平面的投影形状为圆形，并且第i次粗打磨直径与一次打磨直径、i值、目标去除厚度以及打磨角度的余切值有关，i＝1,2,3，……，n，n为粗打磨总次数，设定n＝t/Hz0，n为向上取整的整数，Hz0为目标去除厚度 ，t为目标修复材料的厚度。

进一步地，所述细打磨中去除部分在平面的投影形状为环形，且单次粗打磨后均针对粗打磨后的目标复合材料进行细打磨。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明技术方案中根据目标修复材料的第一单面损伤面积确定激光修复单元的一次打磨直径并根据目标修复材料的穿透损伤面积与第一单面损伤面积的差值以判定是否对激光修复的打磨角度进行调节，避免了打磨面积过大导致的材料的浪费，也避免了人工检查判定打磨直径导致的时间的浪费，进而提高了本发明针对复合材料进行打磨时的打磨精度。

进一步地，本发明中控制激光修复单元以指定激光功率针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨并通过所述信息检测单元检测到一次预备打磨深度与指定激光功率在数据储存单元中对应记录的打磨深度的比对结果判定目标去除厚度的修复打磨功率是否符合标准，避免了储存的数据因目标修复材料的寿命以及实际强度参数不同导致的数据误差，进而提高了本发明针对复合材料的打磨精度。

进一步地，本发明中所述修复控制单元在第三修复准备条件下控制激光修复单元以指定激光功率针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨，避免了使用者需选取相同材料获取参考打磨数据导致的时间浪费的问题，提高了本发明的打磨速度。

进一步地，本发明中粗打磨与细打磨相结合，通过多次打磨提高了打磨精度的控制，进而使得打磨后的复合材料粘结面斜坡均匀度以及精度提高。

附图说明

图1为本发明实施例航空复合材料结构原位修理激光去除打磨装置结构示意图；

图2为本发明实施例航空复合材料结构原位修理激光去除打磨方法的步骤图；

图3为本发明实施例中目标修复材料A的打磨示意图；

图中：1，脉冲激光器；2，升降支柱；3，伸缩旋转臂；4，动态聚焦扫描振镜；5，显示单元；A，目标修复材料，A1，第一次粗打磨区域，A2，第一次细打磨区域，A3，打磨角度。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图2所示，提供一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨装置，包括：

平台，其底部设有万向轮；

智能限位单元，用以固定目标修复材料；

激光修复单元，其设置在所述平台上，包括与所述平台的上表面固定相连并用以生成激光的脉冲激光器1、与移动平台表面固定连接且具有高度调节功能的升降支柱2以及与升降支柱2上端通过伸缩旋转臂3相连并用以对目标修复材料进行激光打磨的动态聚焦扫描振镜4；

信息检测单元，其设置在所述平台上，用以通过视觉识别检测修复相关信息，包括目标修复材料损伤面积以及激光打磨深度；

数据储存单元，用以储存若干不同复合材料对应的激光功率与激光打磨深度的功率深度关系图；

修复控制单元，其与所述智能限位单元、所述激光修复单元、所述信息检测单元以及数据储存单元相连，用以根据目标修复材料的最大损伤面积判定一次打磨直径并根据目标修复材料的穿透面积判定激光修复的打磨角度，以及根据目标修复材料在指定激光功率下的打磨深度与指定激光功率在数据储存单元中对应记录的打磨深度的比对结果确定针对当前目标修复材料的修复打磨功率；

显示单元5，其与所述修复控制单元相连，用以显示修复控制单元的判定信息并且显示单元5设有输入人工确认参数的输入模块。

具体而言，提供一种可实施的方式，信息检测单元可采用具有视觉识别功能的检测装置，用以检测目标修复材料损伤面积以及激光打磨深度，信息检测单元还包括一具有激光测距的装置，用以通过检测目标修复材料修复点位与动态聚焦扫描振镜判定动态聚焦扫描振镜的焦距。

具体而言，所述智能限位单元包括：

若干红外定位传感器，其设置在平台上表面，用以向目标修复材料的水平边缘处发射红外线并记录红外线反射回红外定位传感器的时长以确定目标修复材料的位置；

机械臂，其与平台相连，用以夹持目标修复材料。

在实际应用中，用户能够根据应用场景的不同，自行选择机械臂的使用，即针对小型材料板进行打磨修复时，利用机械臂对目标修复材料进行夹持，若针对大型材料进行修复时，例如航空飞机部分材料损伤部分需要修复，则可以不使用机械臂，通过升降支柱以及伸缩旋转臂的移动以使得激光修复单元对航空飞机进行原位打磨修复，此为本领域技术人员易理解内容在此不作过多赘述。

具体而言，所述功率深度关系图包括按复合材料的材料种类进行划分的若干复合材料的各材料对应的功率深度关系图，对于单种复合材料，所述功率深度关系图包括以使用时长进行划分的若干使用时长对应的功率深度关系图。

提供一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨方法，包括：

S1，进行激光修复准备工作以获取一次打磨直径、激光修复的打磨角度以及满足目标去除厚度的修复打磨功率；

S2，通过显示单元5输入或确认人工确认参数，包括目标修复材料的厚度、目标去除厚度、细打磨的总次数以及单次细打磨的去除深度；

S3，修复控制单元控制激光修复单元针对目标修复材料进行打磨形状为圆形的单次粗打磨，且在单次粗打磨完成时针对目标修复材料粗打磨部分的侧边进行打磨形状为环的细打磨；

S4，重复步骤S3，进行若干次粗打磨且在细打磨次数达到预设阈值时停止打磨。

具体而言，步骤S1中所述激光修复准备工作包括：

根据目标修复材料的第一单面损伤面积确定激光修复单元的一次打磨直径；

根据目标修复材料的穿透损伤面积与第一单面损伤面积的差值判定是否对激光修复的打磨角度进行调节；

控制激光修复单元以指定激光功率针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨并通过信息检测单元检测到一次预备打磨深度与指定激光功率在数据储存单元中对应记录的打磨深度的比对结果判定目标去除厚度的修复打磨功率是否符合标准；

所述第一单面为目标修复材料损伤面积最大的表面。

具体而言，所述修复控制单元在第一修复准备条件下根据目标修复材料的第一单面损伤面积确定激光修复单元的一次打磨直径；

若第一单面损伤面积为第一损伤状态，所述修复控制单元判定将一次打磨直径设定为初始直径；

若第一单面损伤面积为第二损伤状态，所述修复控制单元判定采用第一计算方式确定一次打磨直径，设定一次打磨直径为第一直径值；

若第一单面损伤面积为第三损伤状态，所述修复控制单元判定采用第二计算方式确定一次打磨直径，设定一次打磨直径为第二直径值；

其中，所述修复控制单元设有初始直径，初始直径小于第一直径值，第一直径值小于所述第二直径值，所述第一损伤状态下的第一单面损伤面积小于所述第二损伤状态下的第一单面损伤面积，所述第二损伤状态下的第一单面损伤面积小于所述第三损伤状态下的第一单面损伤面积；所述第一修复准备条件为信息检测单元针对目标修复材料的第一单面损伤面积检测完成；

作为可实施的方式，上述判定过程可转化为：所述修复控制单元在第一修复准备条件下将目标修复材料的第一单面损伤面积S与预设第一单面损伤面积进行比对以确定激光修复单元的一次打磨直径，所述修复控制单元设有第一预设第一单面损伤面积S1、第二预设第一单面损伤面积S2、初始直径L0以及一次打磨直径调节系数α，0＜S1＜S2,0＜L0；

若S≤S1，所述修复控制单元判定一次打磨直径为L1，设定L1＝L0；

若S1＜S≤S2，所述修复控制单元判定一次打磨直径为L1，设定L1＝L0×α，α＝S/S1；

若S2＜S，所述修复控制单元判定一次打磨直径为L1，设定L1＝L0×α，α＝S/S2。

具体而言，所述预设第一单面损伤面积的取值与所述修复控制单元的初始直径有关，所述第一预设第一单面损伤面积以及第二预设第一单面损伤面积应大于以初始直径作圆所得面积，并且，第一预设第一单面损伤面积与第二预设第一单面损伤面积的差值由用户根据打磨需求确定，但是应保证第二预设第一单面损伤面积小于目标修复材料的第一单面总面积，其中，所述初始直径的取值用户能够根据实际工作场景以及具体损伤面积作初始设定，以保证初始直径打磨后的目标修复材料的损伤部分能够得到完全去除。

具体而言，所述修复控制单元在第二修复准备条件下计算目标修复材料的穿透损伤面积S’与第一单面损伤面积S的差值△S，设定△S＝S-S’，修复控制单元根据判定打磨角度；

若所述差值处于第一差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第一角度值；

若所述差值处于第二差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第二角度值；

若所述差值处于第三差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第三角度值；

其中，所述第一角度值小于所述第二角度值，所述第二角度值小于所述第三角度值，所述第一差值范围下的差值小于所述第二差值范围下的差值，所述第二差值范围下的差值小于所述第三差值范围下的差值；所述穿透损伤面积为目标修复材料与第一单面相反的一面的损伤面积，所述第二修复准备条件为所述修复控制单元针对激光修复单元的一次打磨直径判定完成；

具体而言，作为可实施的方式，上述判定过程可转化为：所述修复控制单元在第二修复准备条件下计算目标修复材料的穿透损伤面积S’与第一单面损伤面积S的差值△S，设定△S＝S-S’，修复控制单元将△S与预设面积差值进行比对以判定打磨角度，修复控制单元设有第一预设面积差值△S1、第二预设面积差值△S2、打磨角度基值θz、第一角度调节系数β1以及第二角度调节系数β2，其中，0＜β1＜1＜β2，0＜△S1＜△S2，0＜θz；

若△S≤△S1，所述修复控制单元判定打磨角度为θ，设定θ＝θz×β1；

若△S1＜△S≤△S2，所述修复控制单元判定打磨角度为θ，设定θ＝θz；

若△S2＜△S，所述修复控制单元判定打磨角度为θ，设定θ＝θz×β2。

具体而言，所述预设面积差值的取值与打磨角度基值θz，即可通过常规数学知识计算得到不同打磨角度基值下的打磨量以及对应的穿透损伤面积的数值，用户能够根据实际打磨需求选取预设面积差值的差值与打磨角度基值；另外，用户能够根据初始打磨直径、目标修复材料的厚度以及打磨角度基值确定一次打磨直径，即针对损伤孔洞进行打磨时，一次打磨直径为L1，L1＝Ls＋（t×ctgθ）Ls为实际损伤孔洞直径，t为目标修复材料的厚度，其中，能够保证打磨后损伤部分完全去除即可，此为本领域技术人员易理解的内容，在此不作赘述。

具体而言，所述修复控制单元在第三修复准备条件下控制激光修复单元以指定激光功率针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨并通过信息检测单元检测一次预备打磨深度，修复控制单元将与目标修复材料的所述功率深度关系图中指定激光功率对应的最接近深度进行比对以判定是否对进行调节，

若一次预备打磨深度小于所述最接近深度，所述修复控制单元判定将指定激光功率调高至第一功率对应值；

若一次预备打磨深度大于所述最接近深度，所述修复控制单元判定将指定激光功率调低至第二功率对应值；

其中，所述第一功率对应值小于第二功率对应值，第一功率对应值以及第二功率对应值根据最接近深度对应的功率深度关系图中所述指定激光功率对应的功率深度曲线的斜率确定，所述最接近深度为目标修复材料对应的若干功率深度关系图中指定激光功率对应的若干深度中最接近所述一次预备打磨深度的深度值；

其中，所述第三修复准备条件为所述修复控制单元对打磨角度的判定完成；

具体而言，作为可实施的方式，上述判定过程可转化为：所述修复控制单元在第三修复准备条件下控制激光修复单元以指定激光功率Q针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨并通过信息检测单元检测一次预备打磨深度Hs，修复控制单元将Hs与目标修复材料的所述功率深度关系图中指定激光功率Q对应的最接近深度Hs0进行比对以判定是否对Q进行调节，

若Hs＜Hs0，所述修复控制单元判定将Q的功率调高为Q’，设定Q’＝[（Hs0-Hs）/k]+Q；

若Hs＝Hs0，所述修复控制单元判定无需对Q进行调节；

若Hs＞Hs0，所述修复控制单元判定将Q的功率调高为Q’，设定Q’＝-[（Hs-Hs0）/k]+Q；

其中，所述一次预备打磨的打磨直径为Ls，Ls＜L1。

其中，激光修复单元设有最大激光功率Qmax，若激光修复单元判定激光功率的取值大于Qmax时，激光修复单元将激光功率的取值设定为Qmax，其中，Qmax＞0，值得注意的是，Qmax的取值可以通过实验获得，即激光功率增大有利于损伤部分的去处，但是激光功率过高易产生累计温度导致材料过烧，因此，用户可以采用红外测温设备实时监控温度结合实际工作经验确定允许温度范围内的激光最大功率，提供一种允许温度范围，温度值处于30℃至50℃之间且包括30℃和50℃。

具体而言，所述修复控制单元在第四修复准备条件下根据指定激光功率确定修复打磨功率的调节方式；

若指定激光功率调节为第一功率对应值，所述修复控制单元判定修复打磨功率为第一修复打磨功率；

若指定激光功率调节为第二功率对应值，所述修复控制单元判定修复打磨功率为第二修复打磨功率；

其中，所述第一修复打磨功率小于第二修复打磨功率；所述第四修复准备条件为所述激光修复单元对指定激光功率调节完成；

作为可实施的方式，上述判定过程可转化为：所述修复控制单元在第四修复准备条件下计算Q’与Q的差值△Q，△Q＝∣Q’-Q∣，修复控制单元选取修复打磨功率Qz，若Q’＞Q，Qz＝Qz0+△Q，若Q’＜Q，Qz＝Qz0-△Q；

其中，Qz0为目标去除厚度Hz0在数据储存单元中对应记录的激光功率，所述第四修复准备条件为所述激光修复单元对Q调节完成且以调节后的指定激光功率对目标修复材料第一单面进行二次预备打磨得到的二次预备打磨深度等于Hs0。

具体而言，所述粗打磨中去除部分在平面的投影形状为圆形，并且第i次粗打磨直径与一次打磨直径、i值、目标去除厚度以及打磨角度的余切值有关，i＝1,2,3，……，n，n为粗打磨总次数，设定n＝t/Hz0，n为向上取整的整数，Hz0为目标去除厚度 ，t为目标修复材料的厚度。

具体而言，所述细打磨中去除部分在平面的投影形状为环形，且单次粗打磨后均针对粗打磨后的目标复合材料进行细打磨；

具体而言，用户能够根据自身打磨需求设定所述粗打磨中去除部分在平面的投影形状；

作为可实施的方式，提供一种细打磨圆环宽度的确定方式，设定第m次细打磨圆环宽度Wm＝（L1-P1）/2-m×h×ctgθ，m＝1,2,3，……，mx，mx为细打磨的总次数，其中，h为每次细打磨的去除深度，0＜h。

实施例：请参阅图3所示，其为本发明实施例目标修复材料A的打磨示意图，本实施例中，目标修复材料A第一单面损伤面积S＝15mm²，初始直径L0＝2mm，第一预设第一单面损伤面积S1＝10mm²，第二预设第一单面损伤面积S2＝30mm²，此时，S1＜S＜S2，所述修复控制单元判定一次打磨直径为L1，设定L1＝2×1.5＝3mm；

目标修复材料A的穿透损伤面积S’＝5mm²，△S＝15-5＝10mm²，第二预设面积差值△S2＝10mm²，此时，△S＝△S2，设定打磨角度A3为θ，θ＝θz；

指定激光功率Q＝60%，一次预备打磨深度Hs＝0.53mm，目标修复材料A的所述功率深度关系图中指定激光功率Q对应的深度Hs0＝0.53mm，修复控制单元判定无需对Q进行调节；

其中，第一次粗打磨去除部分为图中第一次粗打磨区域A1，第一次细打磨去除部分为图中第一次细打磨区域A2。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航空复合材料结构原位修理激光去除打磨装置，其特征在于，包括：

平台，其底部设有万向轮；

智能限位单元，用以固定目标修复材料；

激光修复单元，其设置在所述平台上，包括与所述平台的上表面固定相连并用以生成激光的脉冲激光器、与移动平台表面固定连接且具有高度调节功能的升降支柱以及与升降支柱上端通过伸缩旋转臂相连并用以对目标修复材料进行激光打磨的动态聚焦扫描振镜；

信息检测单元，其设置在所述平台上，用以检测修复相关信息，包括目标修复材料损伤面积以及激光打磨深度；

数据储存单元，用以储存若干复合材料对应的激光功率与激光打磨深度的功率深度关系图；

修复控制单元，其与所述智能限位单元、所述激光修复单元、所述信息检测单元以及数据储存单元相连，用以根据目标修复材料的最大损伤面积判定一次打磨直径并根据目标修复材料的穿透面积判定激光修复的打磨角度，以及根据目标修复材料在指定激光功率下的打磨深度与指定激光功率在数据储存单元中对应记录的打磨深度的比对结果确定针对当前目标修复材料的修复打磨功率；

显示单元，其与所述修复控制单元相连，用以显示修复控制单元的判定信息并且显示单元设有输入人工确认参数的输入模块。

2.根据权利要求1所述的航空复合材料结构原位修理激光去除打磨装置，其特征在于，所述智能限位单元包括：

若干红外定位传感器，其设置在平台上表面，用以向目标修复材料的水平边缘处发射红外线并记录红外线反射回红外定位传感器的时长以确定目标修复材料的位置；

机械臂，其与平台相连，用以夹持目标修复材料。

3.根据权利要求2所述的航空复合材料结构原位修理激光去除打磨装置，其特征在于，所述功率深度关系图包括按复合材料的材料种类进行划分的若干复合材料的各材料对应的功率深度关系图，对于单种复合材料，所述功率深度关系图包括以使用时长进行划分的若干使用时长对应的功率深度关系图。

4.一种应用于权利要求1-3任一项权利要求所述的航空复合材料结构原位修理激光去除打磨装置的激光去除打磨方法，其特征在于，包括：

S1，进行激光修复准备工作以获取一次打磨直径、激光修复的打磨角度以及满足目标去除厚度的修复打磨功率；

S2，通过显示单元输入或确认人工确认参数，包括目标修复材料的厚度、目标去除厚度、细打磨的总次数以及单次细打磨的去除深度；

S3，修复控制单元控制激光修复单元针对目标修复材料进行打磨形状为圆形的单次粗打磨，且在单次粗打磨完成时针对目标修复材料粗打磨部分的侧边进行打磨形状为环的细打磨；

S4，重复步骤S3，进行若干次粗打磨且在细打磨次数达到预设阈值时停止打磨。

5.根据权利要求4所述的激光去除打磨方法，其特征在于，步骤S1中所述激光修复准备工作包括：

根据目标修复材料的第一单面损伤面积确定激光修复单元的一次打磨直径；

根据目标修复材料的穿透损伤面积与第一单面损伤面积的差值判定是否对激光修复的打磨角度进行调节；

控制激光修复单元以指定激光功率针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨，并且提取信息检测单元检测到的一次预备打磨深度，将一次预备打磨深度与指定激光功率在数据储存单元中对应记录的打磨深度进行比对，并根据比对结果判定目标去除厚度的修复打磨功率是否符合标准；

所述第一单面为目标修复材料损伤面积最大的表面。

6.根据权利要求5所述的激光去除打磨方法，其特征在于，所述修复控制单元在第一修复准备条件下根据目标修复材料的第一单面损伤面积确定激光修复单元的一次打磨直径；

若第一单面损伤面积为第一损伤状态，所述修复控制单元判定将一次打磨直径设定为初始直径；

若第一单面损伤面积为第二损伤状态，所述修复控制单元判定采用第一计算方式确定一次打磨直径，设定一次打磨直径为第一直径值；

若第一单面损伤面积为第三损伤状态，所述修复控制单元判定采用第二计算方式确定一次打磨直径，设定一次打磨直径为第二直径值；

其中，所述修复控制单元设有初始直径，初始直径小于第一直径值，第一直径值小于所述第二直径值，所述第一损伤状态下的第一单面损伤面积小于所述第二损伤状态下的第一单面损伤面积，所述第二损伤状态下的第一单面损伤面积小于所述第三损伤状态下的第一单面损伤面积；所述第一修复准备条件为信息检测单元针对目标修复材料的第一单面损伤面积检测完成。

7.根据权利要求6所述的激光去除打磨方法，其特征在于，所述修复控制单元在第二修复准备条件下计算目标修复材料的穿透损伤面积与第一单面损伤面积的差值并根据差值所处范围判定打磨角度；

若所述差值处于第一差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第一角度值；

若所述差值处于第二差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第二角度值；

若所述差值处于第三差值范围，所述修复控制单元判定打磨角度的取值为第三角度值；

其中，所述第一角度值小于所述第二角度值，所述第二角度值小于所述第三角度值，所述第一差值范围下的差值小于所述第二差值范围下的差值，所述第二差值范围下的差值小于所述第三差值范围下的差值；所述穿透损伤面积为目标修复材料与第一单面相反的表面的损伤面积，所述第二修复准备条件为所述修复控制单元针对激光修复单元的一次打磨直径判定完成。

8.根据权利要求7所述的激光去除打磨方法，其特征在于，所述修复控制单元在第三修复准备条件下控制激光修复单元以指定激光功率针对目标修复材料第一单面进行一次预备打磨并通过信息检测单元检测一次预备打磨深度，修复控制单元将与目标修复材料的所述功率深度关系图中指定激光功率对应的最接近深度进行比对以判定是否对指定激光功率进行调节；

若一次预备打磨深度小于所述最接近深度，所述修复控制单元判定将指定激光功率调高至第一功率对应值；

若一次预备打磨深度大于所述最接近深度，所述修复控制单元判定将指定激光功率调低至第二功率对应值；

其中，所述第一功率对应值小于第二功率对应值，第一功率对应值以及第二功率对应值根据最接近深度对应的功率深度关系图中所述指定激光功率对应的功率深度曲线的斜率确定，所述最接近深度为目标修复材料对应的若干功率深度关系图中指定激光功率对应的若干深度中最接近所述一次预备打磨深度的深度值；

其中，所述第三修复准备条件为所述修复控制单元对打磨角度的判定完成。

9.根据权利要求8所述的激光去除打磨方法，其特征在于，所述修复控制单元在第四修复准备条件下根据指定激光功率确定修复打磨功率的调节方式；

若指定激光功率调节为第一功率对应值，所述修复控制单元判定修复打磨功率为第一修复打磨功率；

若指定激光功率调节为第二功率对应值，所述修复控制单元判定修复打磨功率为第二修复打磨功率；

其中，所述第一修复打磨功率小于第二修复打磨功率；所述第四修复准备条件为所述激光修复单元对指定激光功率调节完成。

10.根据权利要求9所述的激光去除打磨方法，其特征在于，所述粗打磨中去除部分在平面的投影形状为圆形，并且第i次粗打磨直径与一次打磨直径、i值、目标去除厚度以及打磨角度的余切值有关，i＝1,2,3，……，n，n为粗打磨总次数，设定n＝t/Hz0，n为向上取整的整数，Hz0为目标去除厚度 ，t为目标修复材料的厚度；所述细打磨中去除部分在平面的投影形状为环形，且单次粗打磨后均针对粗打磨后的目标复合材料进行细打磨。