感应焊接温度的远程检测制造技术

本发明专利技术涉及感应焊接温度的远程检测。提供了用于控制焊接的系统和方法。一个实施方式是一种用于控制复合部件的焊接的方法。该方法包括沿着包括由纤维增强的热塑性塑料的基体的复合部件定位线性光纤传感器，经由线性光纤传感器测量沿着焊接线的温度，沿着焊接线在复合部件处执行感应焊接，确定沿着焊接线的焊接温度的连续区，以及基于焊接温度的连续区控制感应焊接。应焊接。应焊接。

【技术实现步骤摘要】
感应焊接温度的远程检测


[0001]本公开涉及复合材料的领域，并且具体地涉及复合部件的制造。

技术介绍

[0002]复合部件各自包括由纤维增强的材料的基体。例如，一些复合部件由单向碳纤维层制成，该单向碳纤维层在热塑性基体内以不同的定向堆叠。为了将热塑性复合部件粘合在一起，可以感应焊接这些部件以形成整体复合部件。在感应焊接期间，复合部件中的纤维对施加的磁场起反应，导致复合部件处的加热。这将复合部件的界面处的热塑性基体的温度升高到熔融温度。在这种状态下，来自复合部件的热塑性材料融合在一起，并且一经冷却，两个复合部件的热塑性基体凝固成一体。
[0003]虽然感应焊接提供了优于现有技术的显著益处，但是控制以该温度执行感应焊接的温度仍然是困难的过程。这是不利的，因为如果不在特定温度范围内执行感应焊接，则焊接可能不符合期望的参数。
[0004]因此，期望具有一种考虑到上述问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和设备。

技术实现思路

[0005]本文描述的实施方式提供了利用遥感技术来推断在用于将热塑性复合部件感应焊接在一起的焊接线处的温度的系统和方法。这些技术是非侵入性的，并且不需要将传感器直接放置在焊接界面内，这增加了焊接强度并降低了费用。此外，因为传感器不是直接被放置在焊接界面处，所以传感器本质上不需要高度耐热或牺牲。因此，在焊接过程期间用外部传感器监测焊接温度是实现感应焊接的期望物理性质的显著改进。
[0006]一个实施方式是一种用于控制复合部件的焊接的方法。该方法包括沿着包括由纤维增强的热塑性塑料的基体的复合部件定位线性光纤传感器，经由线性光纤传感器测量沿着焊接线的温度，沿着焊接线在复合部件处执行感应焊接，确定沿着焊接线的焊接温度的连续区，以及基于焊接温度的连续区控制感应焊接。
[0007]另一实施方式是一种体现编程指令的非暂时性计算机可读介质，该编程指令在由处理器执行时可操作用于执行一种方法。该方法包括沿着包括由纤维增强的热塑性塑料的基体的复合部件定位线性光纤传感器，经由线性光纤传感器测量沿着焊接线的温度，沿着焊接线在复合部件处执行感应焊接，确定沿着焊接线的焊接温度的连续区，以及基于焊接温度的连续区控制感应焊接。
[0008]另一实施方式是一种用于促进复合部件的焊接的设备。该设备包括：末端执行器，该末端执行器产生电磁场，该电磁场使复合部件的焊接线产生导致感应焊接的热量；线性光纤传感器，该线性光纤传感器沿着焊接线设置在复合部件处；以及控制器，该控制器经由线性光纤传感器测量沿着焊接线的温度，确定沿着焊接线的焊接温度的连续区，并且基于焊接温度的连续区控制感应焊接。
[0009]以下可描述其它说明性实施方式(例如，与前述实施方式相关的方法和计算机可读介质)。已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立地实现，或者可以在其它实施方式中组合，其进一步的细节可以参考下面的描述和附图看出。
附图说明
[0010]现在仅通过实施例的方式并参考附图来描述本公开的一些实施方式。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件或相同类型的元件。
[0011]图1示出了在说明性实施方式中的感应焊接系统。
[0012]图2是示出在说明性实施方式中的用于操作感应焊接系统的方法的流程图。
[0013]图3是示出在说明性实施方式中的用于操作感应焊接系统的另一方法的流程图。
[0014]图4是在说明性实施方式中的操作感应线圈以产生感应焊接的感应焊接系统的立体图。
[0015]图5是在说明性实施方式中的操作感应线圈以产生感应焊接的感应焊接系统的俯视图。
[0016]图6是在说明性实施方式中的操作感应线圈以产生感应焊接的感应焊接系统的端视图。
[0017]图7是示出在说明性实施方式中的感应焊接温度和散热器温度之间的关系的图表。
[0018]图8是示出在说明性实施方式中的检测的电压和感应电流之间的关系的图表。
[0019]图9是示出在说明性实施方式中的用于经由线性光纤传感器监测温度的方法的流程图。
[0020]图10是在说明性实施方式中的监测温度的线性光纤传感器的立体图。
[0021]图11是在说明性实施方式中的线性光纤传感器的剖视图。
[0022]图12是描绘在说明性实施方式中的由线性光纤传感器测量的温度的连续区的图表。
[0023]图13是在说明性实施方式中的飞行器生产和维修方法的流程图。
[0024]图14是在说明性实施方式中的飞行器的方框图。
具体实施方式
[0025]附图和以下描述提供了本公开的具体说明性实施方式。因此，将理解，本领域技术人员将能够设计出虽然未在本文中明确描述或示出但体现本公开的原理并且包括在本公开的范围内的各种布置。此外，本文描述的任何实施例旨在帮助理解本公开的原理，并且将被解释为不限于这样的具体叙述的实施例和条件。因此，本公开不限于下面描述的具体实施方式或实施例，而是由权利要求及其等同物来限定。
[0026]图1是在说明性实施方式中的感应焊接系统100的方框图。感应焊接系统100包括可操作以产生磁场的任何系统、装置或部件，所述磁场感应地加热热塑性复合部件之间的界面以便形成感应焊接。在该实施方式中，感应焊接系统100包括机器人110，该机器人110包括控制器112和存储器114，用于管理包括致动器115和刚性体117的运动链116的操作。通过控制运动链116的运动，可以调节承载感应线圈119的末端执行器118的位置、速度和/或
方向。控制器112还可以控制施加到感应线圈119的电流量，以便增加或减小由感应线圈119产生的磁场。这继而控制了层压件120-121之间的焊接界面130(期望在该处进行感应焊接)的温度。控制器112可以被实现为例如定制电路系统、执行编程指令的硬件处理器或其某种组合。控制器112还可以根据存储在存储器114中的数控(NC)程序中的指令来指导机器人110的各个部件的操作。
[0027]感应线圈119响应于所施加的电流而产生磁场。所产生的磁场的强度是基于所施加的电流量。因此，可以可控地调节感应线圈119，以便产生期望强度的磁场。
[0028]由于感应线圈119的设计，由感应线圈119产生的磁场靠近层压件120-121之间的焊接界面130最强。响应于经历磁场，纤维124-125(例如碳纤维)作为感受器操作并产生热量。这升高了热塑性塑料122-123在层压件120-121处的温度，使热塑性塑料122-123达到玻璃转换温度。在玻璃转换温度下，层压件120中的热塑性塑料122与其它层压件121中的热塑性塑料123融合或焊接。这将层压件120-121中的热塑性塑料122-123融合成整体块，该整体块冷却成热塑性塑料的单个基体。热塑性塑料122-123可以包括任何合适的热塑性塑料，例如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)等。心轴150在执行感应焊接期间支撑层压件。
[0029]散热器140通过一个或多个层压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制复合部件的焊接的方法，所述方法包括：沿着包括由纤维增强的热塑性塑料的基体的复合部件定位线性光纤传感器；经由所述线性光纤传感器测量沿着所述焊接线的温度；沿着所述焊接线在所述复合部件处执行感应焊接；确定沿着所述焊接线的焊接温度的连续区；以及基于所述焊接温度的连续区来控制所述感应焊接。2.根据权利要求1所述的方法，其中：测量所述温度包括在执行所述感应焊接之前针对从所述线性光纤传感器的端部行进到所述线性光纤传感器内的元件的激光而测量参考光学频移。3.根据权利要求1所述的方法，其中：沿着平行于所述线性光纤传感器的线进行感应焊接。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：测量所述温度包括在所述感应焊接正被执行的同时针对从所述线性光纤传感器的端部行进到所述线性光纤传感器内的元件的激光而测量焊接光学频移。5.根据权利要求4所述的方法，其中：测量温度是基于针对所述线性光纤传感器的元件的参考光学频移与焊接光学频移之间的差。6.根据权利要求1所述的方法，其中：确定沿着所述焊接线的所述焊接温度的连续区包括确定在彼此分开小于一毫米的多个位置中的每个位置处的焊接温度。7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在执行所述感应焊接的同时，遮蔽所述线性光纤传感器的元件免受物理应变。8.根据权利要求1所述的方法，其中：确定沿着所述焊接线的所述焊接温度的连续区包括：基于针对所述线性光纤传感器的多个元件中的每个元件的参考光学频移与焊接光学频移之间的差，确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：