在預浸漬材料中標記和識別缺陷的製作方法

2023-07-19 14:50:16

專利名稱：在預浸漬材料中標記和識別缺陷的製作方法
技術領域：
本發明公開了ー種用於在預浸潰材料(也稱「預浸料坯」)中標記和檢測缺陷區域的方法。本發明包含在尤其用於航空航天工業的複合材料製造技術領域中。
背景技術：
大部分現代飛行器和太空飛行器是使用碳纖維複合材料製造的。存在幾種製造複合材料的技術，如樹脂轉移模塑法(RTM)，真空輔助樹脂轉移模塑法(VARTM)，樹脂灌注模塑法(RM)，纖維鋪放法(FP)，自動纖維鋪放法(AFP)或自動鋪帶法(ATL)。這些方法在現有技術中為人熟知。在一部分這些技術中使用預浸潰材料(「預浸料坯」)。當製造預浸潰材料時，有時也會形成缺陷，因此缺陷區域必須被檢測和記錄。預浸料坯的製造包括與每個預浸料坯 卷相關的缺陷區域的參考。在使用編碼器貯存時，可以控制和扔棄這些缺陷區域；編碼器是ー種在每ー個預浸潰材料被貯存時測量其長度的裝置。預浸料坯的製造包括關於每個卷的缺陷區域列表，因此通過編碼器的使用有可能檢測到缺陷區域的接近度。然而，由於預浸料坯卷可能滑動或者編碼器可能被重置，所以有時編碼器是不準確的；由此編碼器的信息可能是錯誤的，並且某些潛在的缺陷區域可能被貯存在部件上。現在的自動鋪帶機包括基於陰影對比的雷射缺陷檢測系統。然而，因為由入射光在預浸潰材料的樹脂上產生的反射，所以很難實現這些缺陷檢測系統的精確校準。由於這些反射，所以該系統會連續地生成假警報狀態。這就是為什麼它們不夠精確和經常被關掉的原因。本發明提供了ー種系統以克服所提到的缺點，在預浸料坯卷中標記缺陷。本發明的目的是包括在預浸潰材料中缺陷區域邊界線處的橫向橫跨線。這些橫向線用具有不會汙染預浸潰材料的化學成分的非汙染物質材料標記；因此標記線意味著不會改變最終產品的技術性能。這些標記線允許在預浸料坯材料中檢測缺陷區域，從而避免其在將被製造的部件中被使用。在利用ATL機(或在製造過程中使用的任何其它的機器)貯存預浸潰材料前，具有缺陷區域的預浸料坯卷就被切斷和扔棄了。因此，由於所製造的部件不包括那些缺陷區域，從而該部件在通過質量控制檢查時不會被拒收，因此實現了成本的降低。現有技術中示出了不同的用於製造和供給預浸潰材料的設備和方法。文獻W02008/120023A1公開了ー種用於製造具有特定纖維取向的熱塑性預浸料坯的方法和裝置。文獻JP2005246631A掲示了ー種用於檢測各種預浸潰材料的方法和其裝置。然而，還沒有發現關於根據本發明的在預浸潰材料中識別缺陷區域的方法的任何證據。

發明內容
為了達到本發明的目標和解決上述缺點，本發明已開發了ー種在預浸潰材料中識別缺陷方法。方法的特徵為在預浸潰材料內的缺陷區域的起始邊界線處畫第一橫向橫跨線，以及在預浸潰材料內的缺陷區域的末端邊界線處畫出第二橫向橫跨線。橫跨線相對於預浸潰材料的運動方向形成一定角度；該角度從45°變化至90°。界定缺陷區域起始的每個第一橫向橫跨線具有第一標識碼。類似地，並且界定缺陷區域末端的每個第二橫向橫跨線具有第二標識碼。根據第一實施例，第一標識碼和第二標識碼使用字母數字字符相關聯。在第二實施方案中，第一標識碼和第二標識碼使用圖形字符相關聯。使用不包含氟，也不包含聚四氟こ烯或未硫化矽氧烷的非汙染物質材料畫這些線。通過集成到生產機器中的雷射缺陷檢測傳感器檢測這些線。當該第一信號在複合材料上彈回時雷射缺陷檢測器測量由雷射器發送的第一信號(預置值)和雷射器接收到的信號(當前值)之間的增益損失。
在該程序期間，信號預置值和信號當前值之間的比較結果決定是否存在缺陷區域，因此a)如果當前值被設定低於某一參考值(例如30)，那麼不認為存在缺陷區域2 ;或b)如果當前值超過某一參考值(例如100)，那麼認為存在缺陷區域並且雷射控制器產生誤差イ目號，以停止機器。為了便於更好地理解本說明書，並且作為其組成部分，附上其中已經通過描述性以及非限定的方式說明本發明的目的的一系列附圖
。附圖簡要說明通過結合附圖閱讀下面詳細的說明可以更好地理解本發明，附圖中使用相似的附圖標記以表示相似的元件，並且其中圖I是預浸料坯卷的總圖，在該預浸料坯卷上具有突出顯示缺陷區域的標記。圖2示出了預浸料坯卷的俯視圖，詳細示出了那些標記。圖3是預浸料坯製造方法的總的示意圖，包括標記缺陷區域。下文給出在附圖上使用的附圖標記列表1、儲存時的預浸潰材料及卷；2、缺陷區域；3、缺陷區域的邊界線；3b、起始邊界線；3e、末端邊界線；4、橫向橫跨線；4b、在起始邊界線處的橫向橫跨線；4e、在末端邊界線處的橫向橫跨線；5、預浸潰材料的運動方向；6、單向乾燥纖維；7、樹脂膜；8、加熱纖維和樹脂；9、壓緊纖維和樹脂；10、檢查和線的標記；Bi、在缺陷區域起始處的標識碼洱、在缺陷區域末端處的標識碼。
具體實施例方式在下文中，基於上述附圖對發明進行說明。圖I顯示了ー種預浸潰材料卷1，其用於製造部件；預浸料坯卷I可供料給ATL機或在現有技術中已知的用於製造複合材料部件的其它設備。預浸潰材料I沿著運動方向5移動以供料給製造部件的機器(未示出)。預浸潰材料I可能具有幾個缺陷區域2。當製造部件時，這些缺陷區域2是必須避免的；否則在質量控制程序期間中，部件將會被拒收，從而增加了生產成本。為了檢測缺陷區域2，標記幾條橫向橫跨線4，用於檢測這些缺陷區域2。每個缺陷區域2被位於缺陷區域2的起始處的第一橫向橫跨線4b和位於缺陷區域2的末端處的第二橫向橫跨線4e包圍。更詳細的說明可以見圖2。圖2示出了預浸料坯卷I的俯視圖，詳細示出了前面提到的橫跨線4b，4e。通過缺陷區域2的邊界線3可檢測到缺陷區域2，邊界線3具有起始邊界線3b和末端邊界線3e。儘管在限定這些邊界線3，3b，3e時可以考慮其它參考，但是根據前述的運動方向5已認定起始邊界線3b和末端邊界線3e。橫跨線4b，4e相對於預浸潰材料I的運動方向5形成一定角度a。經驗表明，這些線4b，4e必須具有一定的傾斜度，以優化其檢測性能；當所提到的角度a的值在45°至90°之間變化時，傳感器檢測這些線4b，4e可實現最大化的檢測。由於在預浸潰材料I中檢測到的每個缺陷區域2都用第一橫向橫跨線4b和第二橫向橫跨線4e進行標記，因此橫向橫跨線4b，4e的總數一定是偶數；否則將有某些缺陷區域2被錯誤地標記。為了提高安全條件，界定缺陷區域2的起始的每個第一橫向橫跨線4b都具有第一標識碼Bi。同樣地，界定缺陷區域2的末端的每個第二橫向橫跨線4e也都具有第二標識碼E」兩個標識碼Bi, Eii相關聯的。有幾種產生關聯的選擇方案其中之ー是使用字母數字字符的標識碼。按照這種選擇方案，在預浸潰材料I中檢測到的第一缺陷區域2使用具有標識碼B1的第一橫向橫跨線4b標記；界定第一缺陷區域2的末端的第二橫向橫跨線4e具有第二標識碼民。類似地，檢測到的第二缺陷區域2具有用於其界定第二缺陷區域2的起始的第一橫向橫跨線4b的標識碼B2,以及還具有用於界定第二缺陷區域2的 末端的第二橫向橫跨線4e的另ー標識碼E2。因此，對於在預浸潰材料I中檢測到的N個缺陷區域 2 具有 2N 個標識碼=B1, E1, B2, E2, B3, E3, , Bn, En。傳感器(未示出)檢測包含在每個橫向橫跨線4b，4e處的標識碼Bi, Ei.傳感器讀取與缺陷區域2相關的第一標識碼Bi,接著其立即讀取第二標識碼Ei ;在檢測這些標識碼Bi, Ei中的任何一個時有故障的情況下(即其中之一沒有被檢測到)，就生成故障信號，在機器控制屏幕上顯示出信息，並且機器停止直至操作員檢查卷為止，然後恢復貯存程序。可以使用其它的產生關聯的方法，通過使用圖形字符而不是字母數字字符。這意味著每個標識碼Bi, Ei可以通過使用幾何形狀(如圓形、三角形、方形及其它幾何圖形以及它們的組合)圖形字符設定。在圖中沒有示出這種實施例。圖3表示預浸潰材料I製造方法的總的示意圖，包括標記缺陷區域2。單向乾燥纖維6和樹脂膜7混合在一起。稍後在該混合物上進行加熱8和壓緊9的程序。最後，檢查預浸潰材料I，並且當檢測到缺陷區域2吋，使用橫跨線4b，4e進行標記10。在檢查和標記程序10之後，將預浸潰材料I貯存成卷。橫跨線4b，4e用不會汙染預浸潰材料I的非汙染物質材料進行標記。一般會損害複合材料的廢棄材料是氟、聚四氟こ烯(PTFE，Teflon )和未硫化矽氧烷廢棄物；因此，標記材料不能包含任何這些物質。橫跨線4b，4e也具有這種折射的光學特性，這確保了能被標準ATL機的雷射缺陷檢測器檢測到的可能性。當該第一信號在複合材料I上彈回時，該雷射缺陷檢測器測量由雷射器發送的第一信號(稱為預置值)和雷射器接收到的信號(當前值)之間的增益損失。對於檢測缺陷區域2，信號預置值和信號當前值之間的比較結果決定了是否存在缺陷區域
2。如果當前值設置低於某ー參考值(例如30)，則不認為存在缺陷區域2;然而，如果當前值超過某一參考值(例如100)，則認為存在缺陷區域2並且雷射控制器產生誤差信號，從而停止機器。因此，缺陷區域2被丟棄，以防止它們在製造新部件中被使用。
權利要求
1.在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其特徵在於在預浸潰材料(I)中的缺陷區域(2)的起始邊界線(3b)處畫出第橫向橫跨線(4b)，以及在預浸潰材料(I)中的缺陷區域(2)的末端邊界線(3e)處畫出第二橫向橫跨線(4e)。
2.如權利要求I所述的在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其中橫跨線(4b，4e)相對於預浸潰材料⑴的運動方向(5)形成一定角度(a)，並且角度(a)從45。變化至90。。
3.如前述任一項權利要求所述的在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其中界定缺陷區域(2)的起始(3b)的每條第一橫向橫跨線(4b)都具有第一標識碼(Bi),並且界定缺陷區域⑵的末端(3e)的每條第二橫向橫跨線(4e)都具有第二標識碼(Ei)。
4.如權利要求3所述的在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其中第一標識碼(Bi)和第二標識碼(Ei)通過使用字母數字字符相關聯。
5.如權利要求3所述的在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其中第一標識碼(Bi)和第二標識碼(Ei)通過使用圖形字符相關聯。
6.如前述任一項權利要求所述的在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其中線(4b，4e)是使用非汙染物質材料畫出的，非汙染物質材料不包含氟，也不包含聚四氟こ烯或未硫化矽氧烷。
7.如前述任一項權利要求所述的在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其中橫向橫跨線(4b，4e)是使用集成到生產機器中的雷射缺陷檢測傳感器進行檢測的。
8.如權利要求7所述的在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其中，雷射缺陷檢測器測量雷射器發送的第一信號(預置值)和雷射器接收到的信號(當前值)之間的增益損失，當該第一信號在複合材料(I)上彈回吋。
9.如權利要求8所述的在預浸潰材料(I)中的缺陷識別方法，其中對於檢測缺陷區域(2)，信號預置值和信號當前值之間的比較結果決定了是否存在缺陷區域(2)，因此a)如果當前值設置低於某ー參考值(例如30)，則不認為存在缺陷區域(2);或b)如果當前值超過某ー參考值(例如100)，則認為存在缺陷區域(2)並且雷射控制器產生誤差信號，從而停止機器。
全文摘要
本發明公開了在預浸漬材料中標記和識別缺陷。在預浸漬材料(1)中的缺陷識別方法，在預浸漬材料(1)中的缺陷區域(2)的起始邊界線(3b)處畫出第一橫向橫跨線(4b)。以及在缺陷區域(2)的末端邊界線(3e)處畫出第二橫向橫跨線(4e)。橫跨線(4b，4e)相對於預浸漬材料(1)的運動方向(5)形成一定角度(α)。界定缺陷區域(2)的起始和末端的每個橫向橫跨線(4b，4e)都具有標識碼(Bi，Ei)。
文檔編號G01N21/89GK102866168SQ20121029481
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者J·D·卡諾塞迪爾, G·加萊拉科爾多巴 申請人:空中巴士西班牙運營有限責任公司