编织或缠绕纤维织构并通过图象分析检查异常的机器的制造方法
【专利说明】编织或缠绕纤维织构并通过图象分析检查异常的机器
【背景技术】
[0001] 本发明涉及由复合材料制造燃气轮机外壳的通常领域，更具体为涉及用于航空发 动机燃气轮机的风机保持外壳。
[0002] 对于风机保持外壳的通常做法是由相对薄壁构成，该壁限定了用于允许空气进入 发动机的通道以及支撑一种与风机叶片末端所跟随的路径对准的耐磨材料，可能也支撑声 学处理涂层，并且其支撑一个在该风机上被紧固到风机外侧的保护结构从而保持碎片，例 如已被摄入的物品或通过离心突出的被损坏叶片的断片，用于阻止它们穿过该外壳并到达 飞行器的其他部分。
[0003] 已经存在的建议是由复合材料制成风机保持外壳。例如，可以参考文献EP 1 961 923,其描述了由不同厚度的复合材料制作外壳，该方法包括将纤维增强结构形成为叠加层 的纤维织构并用基质致密化该纤维增强结构。更确切地，该文献提供了使用收紧心轴用于 该纤维织构的三维编织，该纹理然后作为叠加层缠绕在一个具有对应于被制作外壳的轮廓 的浸渍心轴。以这种方式获得的预成型件被保持在该浸渍心轴上，并且其浸渍有树脂，该树 脂然后聚合。
[0004] 然而应该注意的是，在缠绕操作过程中，该预成型件的一部分（更确切地其底表 面）对于位于工作平台上的操作者来说是不可见的，该工作平台常规地位于缠绕机之上。 该结构从而防止可损害该预成型件的各种被检测的异常，例如在操作者不能直观地检查到 的预成型件部分中的污染（粘合带、断纤维…）或编织缺陷。不幸地，该缠绕操作是制作过 程中的最后步骤，其中这种异常仍然能够被检测到。因此，如果不在缠绕过程中确认它们， 那么它们通过在预成型件层的叠加中被覆盖而隐藏。
[0005] 重要的是观察到，这些异常在缠绕操作过程中位于该预成型件的隐藏表面上，并 且在先前的编织操作过程中也不被检测到，由于它们在织机上编织时同样被隐藏，例如。
[0006] 因此，存在一种具有可以在任何缠绕之前检测在预成型件的隐藏表面上的污染和 编织缺陷的缠绕机或编织机（或织机）的需求。在缠绕后，不能检查预成型件的这种污染 和缺陷，其然后不能验证该缠绕操作。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的因此是减轻这种需求通过提供一种在浸渍阶段之前修复或丢 弃该预成型件的解决方案。本发明的另一目的是使涉及到异常的位置、发生和类型的数据 受到统计分析，以监控该编织和/或缠绕操作的质量。
[0008] 用一种在将纤维预成型件编织或缠绕到心轴上的机器中确定编织异常的方法实 现这些目的，所述心轴具有用于接收所述预成型件的基本水平的旋转轴，所述心轴绕所述 旋转轴由一个通过控制单元致动的电机驱动；在所述方法中，查看所述纤维织构的下侧的 多个相机扫描所述纤维预成型件的隐藏表面并且获取所述隐藏表面的图象，以及一个图象 分析模块在多个相邻扫描窗口中处理所述纤维预成型件的隐藏表面的图象，从而由此提取 编织图案并将它们与先前存储在所述模块中的基准编织图案进行比较，并且所述控制单元 使所述心轴的旋转停止，如果该比较的结果在至少一个扫描窗口中揭示了这两个编织图案 外观的差异，所述差异表征由在所述纤维预成型件中的污染/编织缺陷所导致的异常的存 在，并且当识别了异常时，其在所述纤维预成型件上的位置以及由操作者从预定类型的异 常中选择的标签与所述异常的图象一起被存储，以及当修复了所述被识别异常时，由操作 者从预定类型的修复中选择的相应标签与所述修复的图象一起被存储，并且所述被识别异 常和被修复异常显示在操作者从所述控制单元可接触的所述纤维预成型件的显影图示或 三维图示中。
[0009] 通过在多个扫描窗口中对所述纤维预成型件的图象实施实时分析，可以监测在编 织图案中的任何污染或缺陷以及纠正已被实施的编织或缠绕操作，或使它们无效，这应该 是必要的。这导致了一种非常适于由航空发动机的复合材料制成风机保持外壳的机器。特 别地，该机器的操作能够完全地自动化，从而减少这种外壳的制造周期。
[0010] 优选地，扫描窗口的尺寸、位置和数量由操作者直接地在来自相机的图象上限定。 [0011] 有利地，扫描窗口的数量至多对应于指向所述纤维预成型件的相机的数量。
[0012] 优选地，所述多个相机安装在灯箱中，该灯箱适于匹配所述心轴的轮廓，并将尽可 能靠近所述纤维预成型件放置，所述灯箱在位于446纳米（nm)到500纳米的范围内的波长 传输蓝光，或在620纳米到800纳米的范围内的波长传输红光。
[0013] 有利地，所述外观差异导致检查来自相机的图象的灰度水平曲线。
[0014] 在预期目的中，在每个扫描窗口中沿至少一个检测线或在预限定的检测区域上实 施所述检查。
[0015] 本发明适用于所述心轴为收紧心轴的编织机以及所述心轴为浸渍心轴的缠绕机。
【附图说明】
[0016] 本发明的其他特征和优点从参考附图进行的以下描述中显而易见，其示出了没有 限制性特征的实施例，并且其中：
[0017] ?图IA和IB是分别示出织机和缠绕机的两个图表；
[0018] ?图2是示出在本发明中对预成型件的多区域监测原理的视图；
[0019] ?图3是示出了在图IA或IB中所示装置的监视器屏幕上显示的图象的视图；
[0020] ?图4是异常的详细视图；
[0021] ?图5示出了本发明方法的各个步骤；以及
[0022] ?图6A和6B分别为一种风机叶片上缺陷分布的示例的透视图和展开视图。
【具体实施方式】
[0023] 以下在应用到制造燃气涡轮航空发动机的风机保持外壳的文字中描述本发明，并 且在文献EP 1 961 923中描述了一种可以参考的示例实施方式。
[0024] 该外壳由一种具有由基质致密化的纤维增强结构的复合材料制成。该增强结构由 例如碳、玻璃、芳纶或陶瓷纤维这样的纤维制成，并且该基质由例如环氧树脂、双马树脂或 聚酰亚胺树脂这样的聚合物制成。
[0025] 简而言之，在该文献中所描述的制作方法包括通过三维编织制成纤维织构开始， 该织构沿心轴上的经向中收紧，该心轴的轮廓根据被制作外壳的轮廓而确定。
[0026] 图IA示出了通过在提花型织机10上编织而获得的这种纤维织构，该提花织机由 经纱供应中心12供应，并且将该纤维织构传输到牵引心轴14上，该纤维织构随后经由例如 反转心轴16或收紧心轴18这样的各种其他支撑心轴被输送到缠绕机。该收紧心轴可构成 如图IB中所示的该缠绕机的收紧心轴。
[0027] -旦已经编织了该纤维织构或预成型件，它有点像干垫，并且其被传输到收紧心 轴上用于后续转移，并在具有与被制作外壳的内部轮廓对应的外部轮廓的树脂注塑成型的 心轴（以下称为浸渍心轴）上缠绕在多个线匝中（通常为四个线匝加上小于1/4线匝的线 匝部分）。
[0028] 在该预成型件被保持在浸渍心轴上时，它由树脂浸渍。为此，通过应用与该预成型 件结合的多个部件形成了外壳，并且树脂注入到以这种方式构成的模具中。可通过在包含 该预成型件的模具的内侧和外侧之间建立压力差来协助浸渍。在浸渍后，实施树脂的聚合 步骤。
[0029] 缠绕机20使这成为可能，同时也实施对预成型件的对齐和可能偏心的实时监测， 其本身包括一个支架22,该支架特别地支撑该收紧心轴24和该浸渍心轴26。接收通过三 维编织获得的预成型件28的该收紧心轴24由水平轴30承载，该水平轴一端旋转地安装在 缠绕机的支架22上，其另一端连接到第一电机32的出口轴。用于接收从收紧心轴展开的 预成型件的叠加层以及呈现与被制作外壳的内表面轮廓所对应的轮廓的外表面的该浸渍 心轴26本身由水平轴34承载，该水平轴平行于收紧心轴的旋转轴30,并且其一端旋转地安 装在支架22上，同时其另一端连接到第二电机36的出口轴。成形滚筒38可设置在该收紧 心轴和该浸渍心轴之间。
[0030] -控制单元40连接到电机32和36,以控制和监视每个心轴的旋转速度。在更广 泛的方面，通常在中央处理器单元400、内存模块402和输入/输出模块404 (特别是与屏 幕406、键盘408等连接）（参见图2)周围组织的该控制单元用于控制缠绕机的所有操作参 数，当将预成型件放置就位（校正阶段）时以及然后当其被缠绕（自动控制阶段）时。
[0031] 本发明提供了在开始浸渍阶段之前自动检测来自接合和在该预成型件的整个缠 绕操作中（以及也在先前的编织操作过程中）的任何异常。所提出的解决方案包括将多个 相机42放置就位，所述多个相机与图象分析模块相连并定位在预成型件下的缠绕机（或织 机）上，从而当其行进时能够获得该预成型件的隐藏表面的图象，因此可以检测其可能遭 受的可能异常。该设备能够表征预成型件的表面，并将其与因此被称为无缺陷基准的基准 编织图案进行比较。该缺陷图可以实时地自动识别缺陷并且能给予操作者关于缺陷多么重 要的信息。特别是，当出现缺陷时可以通知操作者所采取的行动（如，停止