本技术提出一种复合材料自动铺丝缺陷实时检测与质量控制方法,在复合材料自动铺丝过程中对铺丝缺陷进行实时检测和识别,实时获取缺陷的种类和尺寸;根据缺陷的种类和尺寸,对缺陷导致复合材料成型工件力学性能折减程度变量S进行累计,当S达到阈值S<subgt;max</subgt;时,停止铺放,对复合材料成型工件已铺放结构进行维修并调整铺丝工艺参数,直至完成铺放,其中维修后的缺陷不再用于变量S的累计。本发明根据零件力学性能折减程度对复合材料零件加工过程进行质量控制,实现从缺陷检测到质量控制的闭环控制。
背景技术
碳纤维增强树脂基复合材料在现代航空技术的发展中发挥了重要作用,频繁地被使用于现代飞机的结构中。相较于传统铝合金材料,碳纤维增强树脂基复合材料具有更高的比强度和比模量,优异的抗腐蚀性和疲劳性能。自动铺丝技术能够制造形状复杂且含有曲面的零件,具有自动化、高效率的优势,是一种先进的复合材料构件制造工艺。自动铺丝机的铺丝头以预浸料窄带为单元进行铺放,在纤维铺放过程中,每个窄带可以被独立地分配、切割,且铺丝头可进行三维的运动,为制造提供了高度的灵活性。
由于自动铺丝技术十分复杂且难以控制,在制造过程中容易出现缺陷,如间隙、褶皱等,自动铺丝缺陷直接影响复合材料零件的多种性能。如何对自动铺丝缺陷进行实时检测与识别,并进而实现对工件的质量控制以降低不良品率,是自动铺丝技术发展面临的一个关键问题。
针对这一问题,国际上,美国的Boeing公司、Schmitt公司和EI公司利用图像采集处理系统实现了基于铺层表面图像的铺层质量在线检测方法,并形成了较为成熟的产品。南京航空航天大学、中国航空制造技术研究院等机构也研究了基于图像处理技术对复合材料铺层图像的高质量采集、图像预处理、图像分割以及缺陷识别等技术,实现了对复合材料铺放缺陷的实时检测。如公开号为CN113176265A的中国专利公开了一种复合材料自动铺丝搭接及缝隙缺陷在机检测系统及方法,公开号为CN113848182A的中国专利公开了一种复合材料铺层质量在线检测系统及检测方法。
实现思路