用于制造纤维复合材料构件的方法和制造单元技术

技术编号:8962250 阅读:149 留言:0更新日期:2013-07-25 21:32
在用于制造纤维复合材料构件的方法和制造单元中,首先借助于布置在定位设备(4)上的涂抹工具(41)把纤维复合材料(2)的第一幅面(B51)涂抹在构件模具(3)上。借助于高度剖面测量传感器(56、57)测量涂抹的第一幅面(B51)的高度剖面。在随后把纤维复合材料(2)的第二幅面(B61)涂抹在构件模具(3)上时,控制设备基于测得的高度剖面控制定位设备(4)的至少一个驱动马达,从而避免诸如幅面(B51、B61)重叠的涂抹错误。幅面(B51、B61)被沿相反的涂抹方向(55、55’)涂抹,其中在涂抹方向(55、55’)变换时所述涂抹工具(41)相对于定位设备(4)旋转了180°。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造纤维复合材料构件的方法和制造单元
技术介绍
由EP 2 072 224 A2已知一种用于制造纤维复合材料构件的方法,其中在涂抹纤维复合材料时借助于检测系统检测不均匀性。对检测不均匀性来说,检查该不均匀性是否是因为切割装置的故障,所述切割装置设置用于切割纤维复合材料。通过这种方式始终监控切割装置的功能。如果确定了切割装置的故障,则立即通知操作者或者中断制造过程。
技术实现思路
因此,本专利技术的目的在于提出一种以高生产率和高质量制造纤维复合材料构件的方法。该目的通过具有权利要求1所述特征的方法实现。根据本专利技术,基于之前涂抹的纤维复合材料的幅面的测得的高度剖面向构件模具上涂抹纤维复合材料的幅面。为此,制造单元具有至少一个高度剖面测量传感器,该高度剖面测量传感器测量在针对构件模具定向的检测区域中的高度剖面,涂抹的幅面的至少一个部分位于所述检测区域中。在随后的涂抹过程中,测得的高度剖面被用于控制(起动)定位设备的至少一个驱动马达的控制设备利用,从而通过相应地定位涂抹工具来避免涂抹错误和/或减少已经存在的涂抹错误。例如,当要涂抹侧向并排的幅面时,可避免重叠或过大的缝隙。此外,例如可检测高度差或厚度差,在随后的涂抹过程中通过改变涂抹工具的压紧力可避免所述高度差或厚度差。通常纤维复合材料也称为预浸料坯(Prepreg)或层压材料(Laminat)。此外,涂抹的幅面通常也称为层列(Courses)。因此利用根据本专利技术的方法可以在涂抹期间避免和/或减少涂抹错误,由此在制造纤维复合材料构件时,保证了高的生产率以及高质量。与由现有技术已知的监控方法相比,在根据本专利技术的方法中尤其实现了生产率和质量的显著提高。这通过控制和调节对纤维复合材料的单个幅面的涂抹以及通过对各个涂抹过程的监控实现。所述至少一个高度剖面测量传感器优选布置在涂抹工具上。因为至少一个高度剖面测量传感器优选沿涂抹方向布置在涂抹工具上游,所以该高度剖面测量传感器也称为前置传感器。该定位设备优选包括机器人,该机器人具有至少四个、尤其至少五个和尤其至少六个用于涂抹工具的枢转轴。所述枢转轴具有各自所属的驱动马达。该方法保证了高生产率。在涂抹过程之后,通过使涂抹工具相对于定位设备旋转180°可直接开始沿相反的涂抹方向的新的涂抹过程。通过把两个高度剖面测量传感器并排布置在涂抹工具上,可以在两个旋转位置中的每个中进行对高度剖面的测量。根据权利要求2所述的方法保证了对高度剖面的快速且无损耗的测量。原则上已知光切传感器(光截面传感器,Lichtschnittsensor),所述光切传感器借助于光切法测量高度剖面,该光切法也称为三角测量法。在这种光切传感器中,光线投影到待测量的表面上并再次通过照相传感器检测。通过投影方向相对于观察方向的差别在照相传感器上显示出表面的高度剖面,该高度剖面的形式为相对于基准线的线偏差。线偏差可以借助于已知的图像处理算法检测并在数量上记录。通过照相传感器的运动得到沿三维直角坐标系,即沿x、y和z方向的表面或表面剖面的实际值。光线越平坦地入射在表面上,则基于高度差的线偏差越强。由此可调节光切传感器的分辨率,从而能以期望的精度测量高度剖面。光切传感器优选设计为激光光切传感器。根据权利要求3所述的方法保证了高的生产率。根据权利要求4所述的方法实现了避免涂抹错误,该涂抹错误的形式为并排涂抹的幅面的重叠和/或并排涂抹的幅面之间不期望的大的缝隙。为此,使用测得的高度剖面检测之前涂抹的幅面的纵向边缘,从而可以在检测的纵向边缘上借助于定位设备定向下一个待涂抹的幅面。为随后待涂抹的幅面的涂抹过程修正存储在控制设备中的、用于控制至少一个控制马达或控制马达的标准值。此外,可以通过这种方式在制造的开始检测基准幅面或基准轨迹的纵向边缘,在纵向边缘上使第一待涂抹的幅面定向。根据权利要求5所述的方法保证了在纤维复合材料构件的整个制造过程期间在幅面涂抹中始终不变的质量。通过检测以预先定义的距离定位的基准标记,避免了在单个的涂抹过程中标准值的修正累加为相对于与预先定义的涂抹模式的不允许的偏差。例如,基准标记以规律的距离布置在构件模具上。根据权利要求6所述的方法实现了在已经涂抹的幅面中减少涂抹错误。如果在涂抹的幅面中和/或在两个涂抹的幅面之间根据高度剖面检测到不允许的高度差或厚度差,则控制设备控制定位设备的至少一个驱动马达,以便在涂抹随后的幅面时在相应的位置处改变或增大或者减小涂抹工具对构件模具的压紧力。由此可使不允许的高度差再次回到允许的公差范围内。根据权利要求7所述的方法保证了在纤维复合材料构件的整个制造过程期间在幅面涂抹中均匀的质量。通过根据高度剖面检测涂抹的幅面和基准标记之间的高度差,避免了由于在涂抹单个幅面时压紧力的改变产生相对于预定涂抹模式的不允许的偏差。例如,基准标记以规律的距离布置在构件模具上。根据权利要求8所述的方法可通过简单的方式补偿检测到的高度差。根据权利要求9所述的方法保证了对高度差的精确补偿。通过借助于布置在涂抹工具和定位设备之间的力测量传感器直接测量涂抹工具施加在构件模具的压紧力,可以通过控制至少一个驱动马达精确地调节期望的标准压紧力。尤其可以把测得的压紧力在控制设备中提供给调节算法,该调节算法通过把测得的压紧力与期望压紧力进行比较来确定并调节至少一个驱动马达的待调节的转矩。根据权利要求10所述的方法保证了在纤维复合材料构件的整个制造过程期间在幅面涂抹中均匀的质量。由于已知在三维绝对坐标系中涂抹工具相对于构件模具的位置,所以可避免由于对单个涂抹过程的修正导致的相对于预定涂抹模式的不允许的偏差。例如,可以通过室内GPS(Indoor GPS)提供该三维绝对坐标系。作为替代或附加方案,提供基准标记之外还可以提供绝对坐标系。根据权利要求11所述的方法允许在涂抹幅面之后进行涂抹错误的检测。例如,这种涂抹错误是不平坦性、褶皱、缝隙、边缘的相连或重叠以及脏污。因为光学照相传感器优选沿涂抹方向布置在涂抹工具下游,所以该照相传感器也称为后置传感器。例如,光学照相传感器是检查设备的一部分,该检查设备借助于旋转对称的照明来检测不同照明角度的图像序列。这种检查设备是已知的。可以鉴于其质量受损检查检测到的涂抹错误。此外,本专利技术的目的还在于提供一种制造高生产率和高质量的纤维复合材料构件的制造单元。该目的通过具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.19 DE 102010044175.91.一种用于制造纤维复合材料构件的方法,该方法包括如下步骤:
-提供用于向构件模具(3)上涂抹纤维复合材料(2)的制造单元(1),
--其中所述制造单元(1)具有定位设备(4)和布置在该定位设备
上的涂抹工具(41),
--其中用于相对于所述构件模具(3)定位所述涂抹工具(41)的所
述定位设备(4)具有多个驱动马达(9、21、26、27、28、34、38),这
些驱动马达能借助于控制设备(18)控制,以及
--其中所述制造单元(1)具有至少一个高度剖面测量传感器(56、
57),该高度剖面测量传感器具有针对所述构件模具(3)定位的检测区域
(E),
-向所述构件模具(3)上涂抹纤维复合材料(2)的第一幅面(B51),
-以使所涂抹的第一幅面(B51)的至少一部分处于所述高度剖面测量
传感器(56、57)的检测区域(E)中的方式测量高度剖面(H),以及
-以所述控制设备(18)基于测得的高度剖面(H)控制至少一个驱动
马达(9、21、26、27、28、34、38)的方式向所述构件模具(3)上涂抹
纤维复合材料(2)的第二幅面(B52、B61),其中以相反的涂抹方向(55、
55’)涂抹这些幅面(B51、B61),其中
--所述制造单元(1)具有两个并排布置在所述涂抹工具(41)上的
高度剖面测量传感器(56、57),以及
--当涂抹方向(55、55’)改变时,所述涂抹工具(41)相对于所述
定位设备(4)旋转180°。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高度剖面测量传感
器(56、57)设计为光切传感器,并且借助于光切法无接触地测量所述高
度剖面(H)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在涂抹所述第一幅
面(B51)期间测量所述高度剖面(H)。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法,其特征在于,利用测得的高
度剖面(H)检测所述第一幅面(B51)的纵边缘(L),并且基于所述检
测到的纵边缘(L)借助于所述定位设备(4)沿侧向在所述第一幅面(B51)
旁边涂抹所述第二幅面(B61)。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法,其特征在于,利用测得的高
度剖面(H)检测第一基准标记(R1),并且基于所检测到的基准标记(R1)
借助于所述定位设备(4)沿侧向在所述第一幅面(B51)旁边涂抹所述第
二幅面(B61)。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于,利用测得的高
度剖面(H)检测相对于所述第一幅面(B51)的高度差(ΔH),并且基
于所检测到的高度差...

【专利技术属性】
技术研发人员:B·鲍斯C·伯格
申请(专利权)人:美格工业自动化系统有限公司
类型:
国别省市:

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