[發(fā)明專利]碳纖維材料纖維方向的測量和對象碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)方式的制造

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380059527.5
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN104838255B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于爾根·恩斯特;斯特凡·容格;弗拉迪米爾·切卡林斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會;埃爾朗根-紐倫堡弗里德希-亞歷山大大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;B29C70/38;B29C70/54;G01J4/00;C08J5/24;G01N21/88;G01N21/21
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

根據(jù)本發(fā)明，要檢查的對象(10)的碳纖維材料的纖維方向根據(jù)由要檢查的對象反射的光(32)的極化方向來識別。如果例如未極化的光(30)出現(xiàn)在碳纖維(16)上，那么由纖維反射的光在纖維方向上極化(34_A，34_B)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測量碳纖維材料的纖維方向、例如用于質(zhì)量檢查和/或繼續(xù)處理和用于以碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)方式制造對象的方案。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)中，越來越多地使用碳纖維以提高所謂的碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度。尤其在由該復(fù)合材料構(gòu)成的安全重要的構(gòu)件、例如飛機(jī)制造、汽車制造等中，正確的位置和正確的走向、即碳纖維的方向?qū)τ谥瞥傻臉?gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度和可負(fù)荷性具有決定性的意義。在工件的每個點(diǎn)或全部相關(guān)的點(diǎn)上需要以確定的精度測量纖維走向或碳纖維所位于的角度。通常，在制造多層碳纖維織物時依次彼此疊加地分層并且分別用專用的塑料浸泡和硬化。該層中的每個必須在纖維走向方面進(jìn)行評定。因為碳纖維層對于可見光是不透明的，所以必須為每個層單獨(dú)地分別在施加該層之后執(zhí)行纖維方向的檢查。

纖維方向至今為止以不同的方式測量或者控制，即a)視覺地通過制造人員，b)通過由制造人員施加標(biāo)記、借助于照相機(jī)系統(tǒng)檢測標(biāo)記并且通過相應(yīng)的軟件繼續(xù)處理照相機(jī)圖片，和c)通過利用照相機(jī)系統(tǒng)記錄碳纖維，該照相機(jī)系統(tǒng)的像素分辨率當(dāng)然必須高至使得各個碳纖維以繪圖的方式來分辨，從而從圖像數(shù)據(jù)中借助于專用軟件能夠在圖像的每個位置處確定碳纖維的方向。

解決方案a)和b)要求制造人員的合作，并且因此由于已知的主觀作用會復(fù)現(xiàn)地很差并且易受誤差影響。此外，該解決方案是耗時的進(jìn)而是昂貴的。完全自動化的檢查是不可行的。解決方案c)需要所應(yīng)用的照相機(jī)的像素分辨率相對高。除了具有高分辨率的照相機(jī)的較高的成本外，在高的像素數(shù)量的情況下形成更多的圖像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)在幀速率相同的情況下引發(fā)更高的圖像傳輸速度以及圖像評估的更高的運(yùn)算能力。更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和高的運(yùn)算能力又導(dǎo)致更高的成本。正好相反地考慮，這表示：在成本耗費(fèi)確定的情況下限制了檢查速度。最后這就是說：對于檢查碳纖維復(fù)合構(gòu)件的特定的面來說，所允許的成本確定檢查速度。另一缺點(diǎn)是如下事實(shí)：必須從圖像數(shù)據(jù)中通過軟件計算出纖維方向。因此，結(jié)果的可靠性和精度顯著地取決于軟件質(zhì)量。尤其在用塑料浸泡的織物中，與未浸泡的所謂的“紡織的”織物相比，纖維方向的識別還顯著是更不精確的并且不那么可靠。

因此，所期望的是用于測量碳纖維材料的纖維方向的方案或用于以碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)方式制造對象的方案，其克服上述缺點(diǎn)或者在質(zhì)量貨精度相同的情況下實(shí)現(xiàn)成本更加適宜的制造。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于：以改進(jìn)的特性實(shí)現(xiàn)用于測量碳纖維材料的纖維方向的方案以及用于以碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)方式的對象的制造。

因此，本發(fā)明的目的通過所附的獨(dú)立權(quán)利要求的內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明利用如下知識：可行的是，要檢查的對象的碳纖維材料的纖維方向根據(jù)由要檢查的對象反射的光的極化方向來識別。如果例如未極化的光出現(xiàn)在碳纖維上，那么由纖維反射的光在纖維方向上極化。光的波長例如位于400至1000納米范圍中。

可行的是，借助于光的極化以繪圖的方式測量碳纖維材料、例如碳纖維織物或碳纖維復(fù)合材料的纖維方向。因此，根據(jù)一個實(shí)施例將極化敏感的照相機(jī)用作為極化傳感器，該照相機(jī)記錄要檢查的對象，以便獲得極化方向的位置分辨的檢測，進(jìn)而獲得極化方向的位置分辨的掃描。有利的是，對此不需要：極化敏感的照相機(jī)的分辨率足以以光學(xué)的方式分辨纖維。換而言之，極化敏感的照相機(jī)的位置分辨率在照相機(jī)鏡頭的鏡頭平面中低于所必需的，以便分辨碳纖維材料的表面處的纖維的結(jié)構(gòu)，即鏡頭的鏡頭平面中的像素重復(fù)間距能夠大于例如纖維半徑。

附圖說明

有利的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。下面參考附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，其中