自动材料切割系统的制作方法

文档序号:9639462阅读:240来源:国知局
自动材料切割系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的领域总体上涉及用于制造组件的方法和系统,并且,更具体地说,涉及从复合材料切割出组件图案(component pattern) ο
【背景技术】
[0002]至少一些已知组件通过将具有预切割材料图案的多个层在彼此顶部上堆叠,并接着利用树脂和各种热处理一起切割该材料层来制造。该组件的模板被投影到这样的一片复合材料上,通过金属刀片从该片复合材料上切割出该图案。然而,该金属刀片相对较快地变钝,从而需要频繁更换,其昂贵并且导致显著量的机器停机时间。另外,当刀片变钝时,它们不能完成将组件从材料片完整分离的切割。当操作员尝试去除未从该片材完全分离的组件时,操作员可能将该材料片拉离生产线,从而危及正从去除点上游切割的组件图案。在这种情况下,该材料片前进以重新开始图案,并且废弃未完成图案。而且,至少一些已知切割系统不能够将组件图案切割成所需精确尺寸,并因此,从材料片切割的组件的尺寸可能大于最终希望组件尺寸。同样地,操作员随后人工修整超尺寸组件,以获得最终希望组件尺寸。因此,至少一些已知组件图案切割系统产生了不可接受的浪费量,并且是劳动密集型的,由此使得它们操作起来很昂贵。

【发明内容】

[0003]在一个方面,提供了一种供在制造组件中使用的自动组件制造系统。所述自动组件制造系统包括具有存储器的控制系统,该存储器包括要制造的所述组件的计算机化模型。包括第一照明装置和至少一个摄像机的第一监测系统以通信方式联接至所述控制系统,并且被配置成确定材料片在第一地点的位置。切割系统以通信方式联接至所述控制系统,并且被配置成基于所确定的位置和所述计算机化模型,从材料片切割出所述组件。所述自动组件制造系统还包括第二监测系统,该第二监测系统包括第二照明装置和至少一个摄像机。所述第二监测系统以通信方式联接至所述控制系统,并且被配置成对所制造的组件与所述计算机化模型进行比较。
[0004]在另一方面,提供了一种用于形成组件的方法。所述方法包括以下步骤:利用第一监测系统确定材料片的初始位置。所述第一监测系统包括第一照明装置和至少一个摄像机。所述方法还包括以下步骤:基于所确定的初始位置并且基于预定计算机化模型,从所述材料片切割出所述组件。包括第二照明装置和至少一个摄像机的第二监测系统接着对所制造的组件与所述预定计算机化模型进行比较。
[0005]已经讨论的特征、功能以及优点可以在不同实现中独立地实现,或者可以在其它实现中组合,其进一步细节可以参照下列描述和附图而了解。
【附图说明】
[0006]图1是示例性自动组件制造系统的示意图;
[0007]图2A是例示用于利用图1所示的自动组件制造系统来形成组件的方法的第一部分的流程图;以及
[0008]图2B是例示用于利用图1所示的自动组件制造系统来形成组件的方法的第二部分的流程图。
【具体实施方式】
[0009]如在此使用的,术语“处理器”和“计算机”以及相关术语(例如,“处理装置”、“计算装置”、“中央处理单元(CPU)”以及“控制系统”)不是只限于在本领域中被称为计算机的那些集成电路,而是广泛地意指微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路,并且这些术语在此被互换地使用。在这里描述的实现中,存储器可以包括但不限于:诸如随机存取存储器(RAM)这样的计算机可读介质;和诸如闪速存储器这样的计算机可读非易失性介质。另选的是,还可以使用软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)以及数字万用盘(DVD)。而且,在这里描述的实现中,附加输入通道可以是但不限于:与操作员接口相关联的计算机外围设备,如鼠标器和键盘。另选的是,还可以使用其它计算机外围设备,其例如可以包括但不限于扫描仪。而且,在该示例性实现中,附加输出通道可以包括但不限于操作员接口监视器。
[0010]而且,如在此使用的,术语“软件”和“固件”可互换,并且包括存储在存储器中以供个人计算机、工作站、客户端以及服务器执行的任何计算机程序。
[0011]贯穿全文使用的术语“高压流体喷射”、“切割喷射”以及“流体喷射”应被理解成并入所有类型的高压流流体喷射,包括但不限于高压水射流(waterjet)和高压磨料水射流。在这种系统中,高压流体(典型为水)流过切割头中的喷嘴,以形成高压喷射,其中随着该喷射流过混合管道而组合了磨料颗粒。高压磨料水射流从混和管道排出,并且被导向组件,以沿指定路径切割该组件。
[0012]尽管在此就水射流进行了讨论(并且,具体为磨料水射流),但可以将所描述的技术应用至通过高压或低压产生的任何类型的流体喷射,无论是否使用添加剂或磨料。另外,这些技术可以被修改成控制X轴、y轴、z轴偏移,以及倾斜与旋转(或其它可比较取向)参数,作为除了速度以外的其它处理参数的函数和在此描述的细节。
[0013]图1是例示被用于至少部分地生成组件102的示例性自动组件制造系统100的示意图。组件制造系统100包括控制系统104,该控制系统104被配置成,至少接收和/或生成要从一片材料108切割出的组件102的计算机化模型106。在该示例性实现中,控制系统104包括处理器110和存储器装置112,该存储器装置112可操作地联接至处理器110,在该存储器装置上112存储有供通过处理器110执行的计算机可执行指令。控制系统104可配置成通过对处理器110编程来执行在此描述的一个或更多个操作。例如,通过将操作编码为一个或更多个可执行指令并且在存储器装置112中提供该可执行指令来对处理器110编程。处理器110可以包括一个或更多个处理单元,例如没有限制地,采用多核心构造。
[0014]在该示例性实现中,组件制造系统100还包括:传送机系统114、第一监测系统116、第二监测系统118、切割系统120以及组件去除系统122,其全部都以通信方式联接至控制系统104。传送机系统114被配置成,同时操作传送机带124,并且将材料卷126展开成片108,同时保持该片108正确对准在传送机带124上。第一监测系统116检查最接近材料卷126的材料片108,以确定片108在传送机带126上的位置,并且检测片108中存在的异物碎肩(FOD)或折叠或折皱。切割系统120包括至少一个切割头128,其跟随由控制系统104确定的工具路径,以在材料片108中切割出图案130,来形成组件102。第二监测系统118检测切割系统120下游的材料片108,确定每一个图案130的完成度和准确度,以使正确形成组件102。去除系统122接着从材料片108去除每一个组件102,并将组件102放置在与组件类型相对应的预定位置中。
[0015]传送机系统114以通信方式联接至控制系统104并且向材料片108提供支承。更具体地说,传送机系统114包括传送机带124,该传送机带124支承片108的,并且通过第一电动机132控制。传送机系统114还包括对准装置134,其在传送机带124将卷126展开成片108之前调节通过第二电动机136控制的材料卷126的位置。对准装置134还可操作以通过移动卷126或者通过直接移动片108来调节材料片108的位置。电动机132和136彼此同步,致使在电动机132活动以操作传送机124时,电动机136也活动以展开卷126,并且类似地,当电动机132不活动时,电动机136同时不活动。使电动机130和136彼此同步,防止在电动机运动时的滞后,其可能导致材料片108中折叠或起皱。
[0016]在该示例性实现中,第一监测系统116被配置成,确定材料片108的位置,并且标识和定位材料片108中的特征。监测系统116包括:第一摄像机138、第二摄像机140以及至少一个照明源142,它们组合工作以获取指示片108的数据。另选的是,监测系统116可以仅包括单个摄像机。应当明白,图1所示摄像机138和140以及照明源142的数量和构造并非意在限制。在这点上,监测系统116可以包括根据被检查材料的类型和/或希望检测的特征而按特定几何构造设置的任何数量的摄像机和/或照明源。摄像机138和140以及照明源142彼此并且与控制系统104以通信方式联接,以使控制系统104可以处理由监测系统116捕获的图像。如下进一步详细说明的,第一监测系统116利用与处理中检查结合的二维(2D)和三维(3D)信息,以使提供对片108中的特征的更有效且可靠的检测和特征化。
[0017]摄像机138和140可以是能够捕获指示材料片108的数据的任何合适的摄像机或其它图像捕获装置,以使控制系统104能够处理该数据,并且确定片108的位置和片108中是否存在一特征。具体来说,摄像机138和140典型地捕获片108的图像,并将该图像数据中继至控制系统104以供分析。另选的是,监测系统116可以包括处理器(未示出),该处理器被配置成独立于控制系统104来确定材料片108的位置,并且将位置数据中继至控制系统104,以向组件制造系统100的其它系统分分发。在一个实现中,摄像机138和140是视频摄像机、红外敏感摄像机、具有红外通过滤波的可见光摄像机、光纤摄像机、同轴摄像机以及单色摄像机。摄像机138和140在台子上靠近片108定位,或安装至框架或类似装置。
[0018]在此使用的术语“特征”并非意指限制,如特征以是片108中的可能需要关注的任何方面、不连续性、不完整性或不一致性,如片108和卷126的位置调节。例如,不一致性可以是材料皱折或F0D,如纸张、塑料片、树脂球、碳纤维残渣,或不利于生产组件102的其它材料。而且,监测系统116可以检测与片108相关联的特征的存在,其通常不被特征化为不一致性,如折叠边界、拓扑(topology)或形状/轮廓,其定位需要工程化板设计规范。更具体地说,材料片10
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