自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统。提供了用自动纤维铺放机的动态加热器控制方法，包括：从至少一个传感器获取距离数据；基于距离数据，在一个位置确定自动纤维铺放机机的加热器的加热表面到由自动纤维铺放机铺设的层压体的表面的距离；确定加热器在层压体上的速度；以及基于位置处的距离和速度来调整加热器的功率量。和速度来调整加热器的功率量。和速度来调整加热器的功率量。

【技术实现步骤摘要】
自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统
[0001]本申请是申请号为201710584979.5，申请日为2017年7月18日，专利技术名称为“自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统”的分案申请，其全部内容结合于此，作为参考。


[0002]本公开涉及复合材料制造领域，并且具体而言涉及自动纤维铺放(AFP，自动铺丝)机。

技术介绍

[0003]可以将组成材料(例如，碳纤维增强聚合物(CFRP))的多层层压体形成为用于固化成复合材料零件的各种形状中的任一种。为了便于复合材料零件的制造，可使用诸如AFP机的机器人。例如，AFP机可铺设一层或多层形成随后被固化的层压体的组成材料的丝束。
[0004]AFP机的操作可由数字控制(NC)程序引导，随着丝束铺设继续，该程序指示AFP机的移动。AFP机可在单个进程中(例如，层压体上的单个“来回(run)”)将多个丝束一次分配到层压体上，并且AFP机可响应于来自NC程序的指令而在一个进程内启动或终止单个丝束。
[0005]为了确保由AFP机放置的丝束适当地粘附到下面的层压体上，AFP机处的加热器加热层压体。加热层压体确保丝束将以期望的粘性水平适当地粘附到层压体上。但是，复合材料零件的设计者继续寻求增强加热过程的系统和设备，并降低层压体加热过度和/或加热不足的可能性。

技术实现思路

[0006]本文描述的实施例基于加热器到下面的层压体的距离以及AFP机的末端执行器/头部移动的速度来动态地调整施加到AFP机的加热器的功率量。这确保层压体达到期望的温度/接收期望的热量，而不管在铺设期间由AFP机的头部执行的动作。这些技术在其中AFP机铺设具有复杂几何形状的层压体的环境中特别有利。
[0007]一个实施例是一种方法，该方法包括对于沿着在铺设期间自动纤维铺放(AFP)机的加热器的加热表面将在由自动纤维铺放机铺设的层压体的层压表面上行进的路径的多个位置中的每个位置，检索指示所述加热表面到层压体的表面的预测距离的距离数据。该方法还包括根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，在铺设期间识别加热器在路径中的当前位置，确定AFP机的加热器在当前位置正在移动的速度，将加热器的当前位置与预测距离中的一个相关联，以及基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置处的速度来调整在铺设期间当前位置处的加热器的功率量。
[0008]进一步的实施例是一种系统，包括自动纤维铺放(AFP)机，铺设层压体。AFP机包括：头部，包括引导件，将组成材料的丝束分配到层压体上；以及加热器，在将丝束分配到层压体之前加热层压体。AFP机进一步包括控制器，对于沿着在铺设期间加热表面将在层压表面上行进的路径的多个位置中的每个位置，检索指示加热器的加热表面到层压体的表面的预测距离的距离数据，根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，识别在铺设期间加热
器在路径中的当前位置，确定AFP机的加热器在当前位置正在移动的速度，将加热器的当前位置与预测距离中的一个相关联，以及基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置处的速度来调整在铺设期间当前位置处的加热器的功率量。
[0009]进一步的实施例是一种方法，包括从至少一个传感器获取距离数据，确定在一个位置处自动纤维铺放(AFP)机的加热器的加热表面到由AFP机铺设的层压体的表面的距离，基于距离数据，确定加热器在层压体上的速度，以及基于该位置处的距离和速度来调整加热器的功率量。
[0010]进一步的实施例是包括AFP机的系统。AFP机包括头部，头部包括将组成材料的丝束分配到层压体上的引导件，在丝束分配到层压体之前加热层压体的表面的加热器以及提供距离数据的至少一个传感器。AFP机进一步包括控制器，根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，确定在铺设期间AFP机的加热器运动的速度，基于来自至少一个传感器的距离数据确定在一个位置处加热表面到层压表面的距离，并且基于该位置处的距离和速度来调整加热器的功率量。
[0011]下面可描述其它示例性实施例(例如，与前述实施例相关的方法和计算机可读介质)。已经讨论的特征、功能和优点可在各种实施例中独立地实现，或者可在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可以看出所述其他实施例进一步的细节。
附图说明
[0012]现在仅通过实例的方式并参照附图来描述本公开的一些实施例。在所有附图中，相同的参考标号表示相同的元件或相同类型的元件。
[0013]图1是示出在示例性实施例中铺设材料丝束的AFP机的示图。
[0014]图2是示例性实施例中的机器人的末端执行器(end effector)的放大视图。
[0015]图3是示例性实施例中组成材料的末端执行器铺设丝束的透视图。
[0016]图4是示例性实施例中的加热器的侧视图。
[0017]图5是示例性实施例中铺设层压体的AFP机的框图。
[0018]图6是示出在示例性实施例中基于指示加热器到层压体的距离的预定信息的动态调整加热器的功率的方法的流程图。
[0019]图7是示出在示例性实施例中基于指示加热器到层压体的距离的传感器输入来动态地调整加热器的功率的方法的流程图。
[0020]图8是在示例性实施例中测量到层压体的距离的加热器的侧视图。
[0021]图9示出了在示例性实施例中为功率分布(power profile，功率配置)而定义的表。
[0022]图10至图11是示出在示例性实施例中各种温度和距离的功率分布的曲线图。
[0023]图12是示例性实施例中的飞机生产和保养方法的流程图。
[0024]图13是示例性实施例中的飞机的框图。
具体实施方式
[0025]附图和以下描述示出了本公开的具体示例性实施例。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计各种布置，这些布置尽管在本文中未明确描述或示出，但体现了本公开的
原理并且包括在本公开的范围内。此外，本文描述的任何实例旨在有助于理解本公开的原理，并且被解释为不限于这些具体列举的实例和条件。结果，本公开不限于以下描述的具体实施例或实例，而是由权利要求及其等同物限定。
[0026]图1是示出在示例性实施例中安装到支撑件170的AFP机100的示图。AFP机100包括能够铺设将用于固化成复合材料零件的组成材料的丝束152的任何系统或装置。AFP机100包括端部执行器/头部200，其在铺设期间(例如，同时)分配可固化组成材料(例如，CFRP)的丝束152。丝束152被铺设以形成层压体150，其包括将被固化成单个整体复合材料零件的一层或多层材料。在该实施例中，层压体150包括用于飞机的机身部分，并且通过旋转保持器160保持在适当位置。
[0027]当AFP机100操作以将丝束152铺设到层压体150上，AFP机100可沿着轴线X 166直接朝向/远离层压体150移动，沿着轴线Y164垂直向上/向下移动，和/或沿轴线Z 162横向移动。如在本文中使用的，当AFP机100在头部200的单次“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动纤维铺放机的动态加热器控制方法，包括：从至少一个传感器获取距离数据；基于所述距离数据，在一个位置确定自动纤维铺放机机的加热器的加热表面到由所述自动纤维铺放机铺设的层压体的表面的距离；确定所述加热器在所述层压体上的速度；以及基于所述位置处的所述距离和所述速度来调整所述加热器的功率量。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于所述距离数据识别在所述位置处所述加热表面到层压表面的平均距离；和基于所述平均距离选择所述功率量。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于所述距离数据识别在所述位置处所述加热表面到层压表面的最小距离；和基于所述最小距离选择所述功率量。4.根据权利要求1所述的方法，其中：不管所述加热表面和层压表面之间的距离如何，执行调整功率量以向层压表面提供预定量的热。5.根据权利要求1所述的方法，其中：不管所述加热表面和层压表面之间的距离如何，执行调整功率量以将层压表面加热至预定温度。6.一种自动纤维铺放机的动态加热器控制系统，包括：自动纤维铺放机，包括：头部包括：引导件，将组成...

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