检测复合叠层内错过的纤维束的系统和方法_2

文档序号:8460595阅读:来源:国知局
这方面,加热设备174可以被定位在压实辊156的前面,其中纤维束带160抵靠基板166被压实。辊的前面可以相对于纤维铺放头152的前向运动的方向而被限定。
[0022]加热设备174可以被配置为在纤维束带160接触基板166之前对基板166表面预加热。基板166中的热可以增加纤维束带160和基板166之间的粘着性或粘附力。通过增加纤维束带160内的粘着性,独立的纤维束154可以在铺设复合部件的过程期间被维持在基板166上的某方位。加热设备174可以被提供为例如红外加热器178的辐射加热器176,以便在纤维束带160与基板166的接触之前加热基板166和/或对纤维束带160预加热。但是,加热设备174可以被提供成例如强制热空气加热器180的可替换的配置。
[0023]参考图1-2,自动纤维铺放机150可以包含红外摄像机182。红外摄像机182可以被安装到纤维铺放头152并且可以被配置为在将纤维束带160施加到基板166期间生成复合叠层164的实时热图像188。在实施例中,红外摄像机182可以被配置为当纤维铺放头152沿着工具168移动时记录复合叠层164的实时热图像188。在这方面,红外摄像机182可以被定位在纤维束带160抵靠基板166被压实的位置的后面。对于纤维铺放头152具有压实辊156的实施例,红外摄像机182可以被定位在相对于纤维铺放头152的前向运动方向的压实辊156的后面。
[0024]在图2中,红外摄像机182可以被配置为捕获处于纤维束带160已经被压实辊156铺放的面积内的复合叠层164的视场(未显示)。用这种方式,红外摄像机182可以记录纤维束带160的图像,这是由于所述纤维束带160可以响应于红外加热器178对基板166的加热而被加热。在这方面,红外加热器178可以加热先前已经被施加到工具168表面的纤维束带160。红外摄像机182的视场优选地捕获至少纤维束带160的宽度。例如,红外摄像机182可以具有可捕获基本上大部分纤维束带160的视场,所述纤维束带160具有32根纤维束,其中每一根纤维束154具有约二分之一英寸或更大的纤维束154宽度,其形成约8英寸的总纤维束带160宽度。但是,红外摄像机182可以具有可捕获任何大小的纤维束带宽度的视场。
[0025]红外摄像机182可以与图2中所示的显示设备110通信地耦合,以便当纤维铺放头152沿着工具168移动时显示纤维束带160的实时热图像188。在例如具有对角尺寸为14英寸的监视器的相对大型显示设备110的情况下,约8英寸的纤维束带宽度可以被放大至少约50%,这导致了错过的纤维束194的热图像被以约0.75英寸的宽度显示在显示设备110上。显示设备110可以被配置以便纤维铺放机150的操作者观察。通过相对高分辨率的红外摄像机182并且通过实时热图像188的放大,例如通过视觉检查(比如,通过人眼)实时热图像188来检测纤维束带160内错过的纤维束194可以在错过的纤维束194的面积的热信号190内揭示出相对于其余的纤维束带160的局部差异192。在这方面,在此公开的纤维束检测系统100表示相对于用于检测错过的纤维束194的常规方法的显著改进。
[0026]在图2中,在一个实施例中,红外摄像机182可以与处理器102 (比如,计算机)通信地耦合,显示设备110也可以与处理器102耦合。处理器102可以包含用户界面108,例如键盘、图形用户界面或者允许操作者与处理器102交互和/或控制红外摄像机182 (例如用于在操作自动纤维铺放机150期间改变摄像机的变焦或视场)的其他设备。在一个实施例中,红外摄像机182也可以被配置为在将纤维束154施加到基板166期间在持续、间歇或者周期性的基础上自主地操作。
[0027]在进一步的实施例中,用户界面108可以促进操作者对红外摄像机182进行手动控制。例如,用户界面108可以促进操纵或控制红外摄像机,例如从而在将纤维束带160施加到基板166期间的任何点启动和停止记录复合叠层164的实时热图像188。处理器102也可以被配置为促进手动过调节(override)自动纤维铺放机150的预编程的纤维束施加序列。例如,一旦通过视觉观测显示设备110上的复合叠层164的实时热图像188而检测到错过的纤维束194,则操作者可以暂停或临时停止纤维铺放机150的操作以允许处置错过的纤维束154。
[0028]处理器102可以包含显示设备110以便显示复合叠层164的一个或多个热图像,以允许操作者视觉观测例如在自动纤维铺放机150的操作期间由红外摄像机182记录的实时热图像188 (比如,视频)。处理器102可以另外地包含比较器104,其可以被配置为通过以下方式确定纤维束154是否从纤维束带160中错过,即通过如下所述地比较实时热图像188 (图4)中复合叠层164的热信号190与基线热图像186 (图3)中复合叠层164的热信号190而确定。
[0029]参考图3-4,图3中所示的是复合叠层164的基线热图像186。图4中所示的是可由安装在纤维铺放头152的压实辊156的后面的红外摄像机182记录的复合叠层164的实时热图像188。在图3中,基线热图像186中的复合叠层164可以具有与由纤维铺放头152形成在工具168上且由图4中的实时热图像188表示的复合叠层164相同的配置。在一个实施例中,基线热图像186可以表示由至少一个纤维束带160构成的复合叠层164,所述纤维束带160包含具有相同大小、形状以及材料配置并且被以与在实时热图像188中表示的复合叠层164中的至少一个纤维束带160相同的方式(比如,并排)排列的纤维束154。
[0030]在图3-4中,比较器104可以被配置为通过比较实时热图像188中的复合叠层164的热信号190与基线热图像186的复合叠层164的热信号190来确定纤维束154是否从纤维束带160中错过。例如,图4中的实时热图像188中表示的复合叠层164可以包含错过的纤维束。在实时热图像188中,错过的纤维束194可以在错过的纤维束194的面积内的热信号190中被表示成相对于相同纤维束带160的其余部分的热信号190的局部差异192。因为相对于向上辐射通过错过的纤维束194的相对侧(比如,纵长边缘)上的纤维束154的热量,有更多的热量从下面的基板166 (例如工具168表面或之前施加的纤维束)向上辐射通过因错过的纤维束194导致的纤维束带160中的间隙,所以可产生错过的纤维束194的面积内的热信号190的差异。
[0031]例如,在复合叠层164的基线热图像186中,每一根纤维束带160可以具有大体均匀的颜色或阴影(比如,均匀黑色),该均匀的颜色或阴影可以表示从下面的基板166向上通过纤维束带160的基本均匀的热辐射。在复合叠层164的实时热图像188中,具有错过的纤维束194的纤维束带160可以具有不均匀的颜色或形状。更具体地,错过的纤维束194的区域可以显现出与纤维束带160的剩余部分相比更轻的颜色或阴影(例如灰色阴影),所述纤维束带160的剩余部分可在由红外摄像机182记录的实时热图像188中显现出均匀的黑色。
[0032]图4显示了错过的纤维束194的面积内纤维束带160的热信号190中的局部差异192。每
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