用于检测细长结构中的纤维错位的双扫描方法技术

本公开涉及一种用于检测诸如风力涡轮机叶片构件的细长结构中的纤维错位的方法。所述细长结构具有沿纵向方向的长度，并且包括多个堆叠的增强纤维层。所述多个纤维层包括具有基本上在纵向方向上、单向对齐的取向的纤维。所述方法包括扫描细长结构的表面以识别一个或多个表面不规则，选择一个或多个包括所述一个或多个表面不规则的关注区域，使用穿透辐射来检查所述关注区域，并基于所述检查步骤来确定纤维错位的位置和/或尺寸。

Double scanning method for detecting fiber dislocation in slender structure

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测细长结构中的纤维错位的双扫描方法专利
本公开涉及复合结构的领域，并更具体地涉及细长结构中的纤维错位。本公开涉及用于检测细长结构中的纤维错位的方法、涉及制造细长结构的方法，并涉及可通过所述方法获得的细长复合结构。专利技术背景可以使用纤维增强材料来制造细长结构，诸如风力涡轮机叶片、飞机机翼和船体。纤维增强材料通常被堆叠形成多个堆叠的层，同时将纤维的取向与细长结构的纵向方向对齐，以便在纵向方向上提供刚度。堆叠的纤维层的对齐对于细长结构的可靠性和强度是至关重要的。任何纤维错位能够导致风力涡轮机叶片的故障或断裂。因此，识别或定位纤维错位或褶皱（例如平面内或平面外错位）对于纠正纤维错位，并因此确保风力涡轮机叶片的可靠性是必不可少的。已知如果细长结构中存在纤维错位缺陷，并且能够量化该缺陷及其位置，则允许从事适当的修理工作（诸如将纤维错位磨掉并更换磨过的部件），并因此消除过度的修理工作。此外，纤维错位检测提供了制造的风力涡轮机叶片的更高的可靠性，同时还提供了增强的安全性。如今，通过用闪光灯在细长结构的表面上进行视觉检查来检测纤维错位，并且当观察到错位时使用非常简单的工具（诸如皱纹梳和直尺）来进行量化。这种视觉检查是不充分的，因为它只允许检测存在于细长结构的表面上的纤维错位。此外，相对于在视觉检查过程中可能遗漏的小的表面起伏，这种视觉检查可能耗时并且效率低下。不是仅在表面上的纤维错位，诸如更深的纤维错位或隐藏的纤维错位同样地不利于细长结构的可靠性。超声波检测方法并没有被充分证明作为一种识别和量化皱纹的方法是有用的。超声波检测方法要求添加特定材料（其可能污染叶片的表面）用于错位的检测，以便在传感器与在测试下的物体之间提供接触表面。进一步地，传感器在不能对皱纹进行适当的检测或量化的波长下操作。因此，存在需要用于检测不在细长结构的表面上的纤维错位的解决方案，其不要求附加的材料，并且/或者使得能够进一步量化。在这方面，待决的国际专利申请号PCT/EP2016/081741涉及一种方法，其包括通过以与纤维的取向相比的角度发射x射线束来扫描细长结构，检测散射射线，并确定所检测到的散射射线的强度。虽然发现这种方法足以识别更深的纤维错位或隐藏的纤维错位，但是将其应用于整个风力涡轮机叶片结构可能是耗时且昂贵的。US2012/0033207A1涉及一种用于检查风力涡轮机叶片的系统，其包括用于拍摄风力涡轮机叶片的壳体内部的图像的扫描机、用于对风力涡轮机叶片的壳体之内成像的缺陷进行很多测量的测量设备、以及用于确定风力涡轮机叶片的理论强度的查阅表。US2010/0329415A1公开了一种检查风力涡轮机叶片的质量的方法，其中，通过使用辐射的计算机断层扫描方法来检查叶片。发射器通过叶片发送出辐射，并且接收器接收在穿过叶片之后的所发送出的辐射。发射器、接收器和/或叶片的位置相对于彼此改变，以便执行叶片的检查。专利技术概要本公开的一个目的是提供一种用于检测纤维错位的方法，其克服或改进了现有技术中的至少一个缺点，或其提供了有用的替代。特别地，本专利技术的一个目的是提供这样的方法，其比已知方法更省时、更具成本效益和/或更有针对性。因此，本专利技术涉及一种用于检测细长结构（诸如风力涡轮机叶片构件）中的纤维错位的方法，所述细长结构具有沿纵向方向的长度，并且包括多个堆叠的增强纤维层，其中，所述多个纤维层包括具有在纵向方向上基本上单向对齐的取向的纤维，其中，所述方法包括以下步骤：a）扫描细长结构的表面，以识别一个或多个表面不规则，b）选择一个或多个包括所述一个或多个表面不规则的关注区域，c）使用穿透辐射来检查所述关注区域，以及d）基于所述检查步骤来确定纤维错位的位置和/或尺寸。发现了上述方法提供了一种有针对性且有效的方法来检测纤维错位，特别是风力涡轮机叶片或其构件中的纤维错位。不是在整个结构上执行全面的穿透扫描，初始表面扫描步骤使得能够实现识别一个或多个关注区域的快速且成本有效的方式，所述一个或多个关注区域具有增加的纤维错位的可能性，特别是具有它们的更深入在表面下的结构中的根源的纤维错位。使用穿透辐射的随后检查步骤具有进一步的优点，其是在不必破坏细长结构的情况下能够检测表面以下的纤维错位。这导致就修复时间和成本而言的节省。本公开允许在细长结构的深度中检测和定位纤维错位，并因此使得可能的修复工作容易进行。一旦纤维错位被定位，就能够修复纤维错位，其导致细长结构中的这种缺陷明显减少。当细长结构是风力涡轮机叶片时，这降低了故障的可能性，并因此显著提高了风力涡轮机叶片的可靠性。优选地，细长结构是风力涡轮机叶片或其构件。表面扫描步骤a）可以通过用于识别表面不规则的任何适当的技术来进行。优选地，步骤a）包括光学扫描表面，优选地用于创建表面的三维（3D）图像。因此，步骤a）可以涉及三维（3D）光学测量，可选地包括使用拓扑测量方法。优选地，所述光学扫描表面是使用激光来进行的。所述3D光学测量可以涉及使用可见光，诸如蓝光（450-500nm的波长，诸如460-490nm）或激光。有利地，步骤a）使用一个或多个照相机（诸如两个照相机）来进行。在优选实施例中，步骤a）使用非穿透辐射（诸如可见辐射，诸如可见光）来进行。优选地，步骤a）使用非穿透辐射来进行。优选地，步骤a）包括记录细长结构的表面的图像。特别优选地，步骤a）使用3D成像，优选地，其中，光束被导向细长结构的表面。在有利的实施例中，步骤a）包括图像处理方法，其包括获得表面的3D图像数据，并处理所述数据以创建所述表面的3D图像。优选地，所述3D图像是计算机生成的。步骤a）典型地使用装置来进行。在一个实施例中，步骤a）使用用于物体的三维光学测量的测量装置（优选地包括拓扑传感器）来进行。所述装置可以包括用于将图案投影到表面上的投影单元以及用于记录从物体散射回的图案的图像记录单元。投影单元可以包括用于电磁辐射（诸如可见光或激光辐射）的源。步骤a）的表面扫描可以涉及例如使用光学三角测量传感器对细长结构的表面的三维光学捕获。可以使用电磁辐射（诸如可见光或激光辐射）将一个或多个图案投射到表面上。然后，散射回的图案可以被一个或多个图像记录单元捕获，随后是数据处理和/或估计步骤。在步骤a）中扫描的细长结构的所述表面可以是压力侧壳体半部分的表面或吸力侧壳体半部分的表面或其各自的部件。在其他实施例中，所述表面可以是半成品压力侧壳体半部分或半成品吸力侧壳体半部分（例如在树脂注入纤维层之前或在树脂注入之后但在固化之前）的表面。步骤a）可以是自动步骤。在优选实施例中，步骤a）涉及扫描细长结构的表面，用于识别超过预定阈值的一个或多个表面不规则，所述预定阈值优选地是表面高度偏差或取向偏差。这个预定阈值可以是扫描表面或其部分之内的给定点或区域的高度相对于该给定点或区域的周围点或周围区域的高度的预定偏差。例如，表面不规则可以被识别为比该表面的周围点或周围区域高至少1mm、至少2mm或至少3mm的点或区域。在一些实施例中，表面不规则可以被识别为比该表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测诸如风力涡轮机叶片构件的细长结构中的纤维错位的方法，所述细长结构具有沿纵向方向的长度，并且包括多个堆叠的增强纤维层，其中，所述多个纤维层包括具有在所述纵向方向上基本上单向对齐的取向的纤维，其中，所述方法包括以下步骤：/na） 使用用于物体的三维光学测量的测量装置，扫描所述细长结构的表面，以识别一个或多个表面不规则，/nb） 选择一个或多个包括所述一个或多个表面不规则的关注区域，/nc） 使用穿透辐射来检查所述关注区域，以及/nd） 基于所述检查步骤来确定所述纤维错位的位置和/或尺寸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170523 EP 17172448.71.一种用于检测诸如风力涡轮机叶片构件的细长结构中的纤维错位的方法，所述细长结构具有沿纵向方向的长度，并且包括多个堆叠的增强纤维层，其中，所述多个纤维层包括具有在所述纵向方向上基本上单向对齐的取向的纤维，其中，所述方法包括以下步骤：
a）使用用于物体的三维光学测量的测量装置，扫描所述细长结构的表面，以识别一个或多个表面不规则，
b）选择一个或多个包括所述一个或多个表面不规则的关注区域，
c）使用穿透辐射来检查所述关注区域，以及
d）基于所述检查步骤来确定所述纤维错位的位置和/或尺寸。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
a'）使用具有单一入射角度的入射X射线束沿所述长度的至少一部分扫描所述细长结构，以识别一个或多个结构不规则，
b'）选择一个或多个包括所述一个或多个结构不规则的关注区域，
其中，步骤a'）和b'）是在步骤c）和d）之前进行。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤a）包括光学扫描所述表面，以创建所述表面的三维（3D）图像。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤a）涉及确定在表面高程方面的空间变化，并将所述空间变化与在表面高程方面的空间变化的预定阈值进行比较，以识别超过所述阈值的一个或多个表面不规则。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c）的所述穿透辐射是X射线辐射。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤c）涉及数字层析合成。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述细长结构是风力涡轮机叶片，并且其中，所述方法进一步包括步骤e）对所述纤维错位的所述位置和/或尺寸对于叶片性能的影响进行数值模拟。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c）涉及通过以与所述纤维的取向相比的一个或多个角度发射x射...

【专利技术属性】
技术研发人员：K耶斯佩森，L尼尔森，T劳利森，
申请(专利权)人：LM风力发电国际技术有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK