[發明專利]一種無損檢測指導復合材料鋪放工藝在線調整系統及方法

有效

• 申請號: 202010936787.8
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112172190B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 肖曉暉;楊尚尚;胡平;何思宇;段寶閣;王鎮;陸偉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B29C70/30
• 分類號: B29C70/30;B29C70/54;G01N21/88
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發明涉及一種無損檢測指導復合材料鋪放工藝在線調整系統及方法，包括無損檢測系統，所述的無損檢測系統包括對工控機、示波器和無損檢測裝置；所述的無損檢測裝置包括設置在鋪放樣品前方的YAG激光器、在YAG激光器的前方先后放有濾光透鏡和偏振分束器、在偏振分束器前方先后放有反光鏡和聚光透鏡；樣品后方設有雙波混合干涉儀和光電探測器。根據無損檢測系統檢測結果的圖像處理，獲得最新鋪放層與下一層之間的層內缺陷，進而對鋪放工藝進行調整。本發明具有如下優點：1)實現了復合材料鋪放過程中最新鋪放層與下一之間的層內缺陷在線檢測；2)實現實時根據復合材料鋪放層內缺陷對鋪放工藝的在線調整。

技術領域

本發明涉及一種復合材料鋪放工藝參數調整系統及方法，尤其是涉及一種無損檢測指導復合材料鋪放工藝在線調整系統及方法。

背景技術

碳纖維復合材料具有比強度大、彈性模量高、耐疲勞和耐化學腐蝕等優良性能，被廣泛地應用在航空航天和汽車船舶等領域。復合材料自動鋪放具有自動化和高效率的特點，是目前較為常用的復合材料成形技術，復合材料鋪放工藝中常需要控制的工藝參數包括鋪放溫度、鋪放壓力和鋪放速度。復合材料采用鋪放成形時受到鋪放工藝參數組合的影響會出現褶皺、重疊、氣泡和間隙等缺陷，影響構件力學性能。

激光超聲是一種非接觸、高精度、無損傷的新型檢測技術，檢測可以不用耦合介質，且檢測速度快，非常適合用于對復合材料構件的缺陷進行無損檢測，但目前激光超聲無損檢測主要用來檢測鋪放完成后的構件的整體缺陷。由于鋪放是逐層進行的，后續的鋪層會受到先前鋪放層的影響，鋪放環境如環境濕度和溫度等變化也會對鋪放質量產生影響，并且會存在干擾使得某項工藝參數無法達到設定值，使得當前的工藝參數組合不再是最佳鋪放工藝參數組合，進而需要通過其它工藝參數的在線調整，重新獲得最佳工藝參數組合，避免出現鋪放缺陷。目前控制工藝參數達到設定目標的控制方法，無法自適應工藝參數在鋪放過程中在線調整的需求。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種用于復合材料在線鋪放過程中實時獲取鋪放質量的無損檢測系統及方法，且不影響鋪放進程，可實現對復合材料自動鋪放過程中的層內缺陷進行快速檢測和成像，獲得鋪放工藝參數對鋪放缺陷的影響，并可指導鋪放工藝參數的在線調整。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

本發明的技術方案如下：

一種無損檢測指導復合材料鋪放工藝在線調整系統，其特征在于，包括無損檢測系統，無損檢測系統包括無損檢測裝置以及與無損檢測裝置連接的工控機，控制無損檢測裝置縱向移動的縱向移動滑臺。

在上述的一種無損檢測指導復合材料鋪放工藝在線調整系統，所述的無損檢測裝置包括YAG激光器、位于YAG激光器前方的偏振分束器、位于YAG激光器和偏振分束器之間的濾光透鏡、位于YAG激光器前面的反光鏡、位于鋪放樣件與聚光透鏡之間的反光鏡、位于鋪放樣件前方的雙波混合干涉儀和對雙波混合干涉儀進行控制的控制器，工控機對偏振分束器、光電探測器和控制器進行控制。

在上述的一種無損檢測指導復合材料鋪放工藝在線調整系統，激光超聲無損對剛鋪放完成的復合材料構件的檢測光路走向依次是：YAG激光器發射的激光通過濾光透鏡后通過偏振分束器分成兩束激光，其中一束激光先通過反光鏡反射后射到聚光透鏡，然后射到剛剛完成的鋪放樣件的表面，鋪放樣件的表面反射的激光束即反射光，帶有缺陷聲波的反射光與偏振分束器分出的另一束激光即參考光，一起射到雙波混合干涉儀中進行干涉；光電探測器將反射光中由于超聲振動引起的相位解調出來，并將該信號傳送到工控機。

一種無損檢測指導復合材料鋪放工藝在線調整方法，其特征在于，包括：

步驟A.縱向移動滑臺底部與常規的復合材料自動鋪放裝置連接，從而實現無損檢測裝置隨著復合材料鋪放過程一起運動，實現無損檢測裝置對鋪放完成區域層內的缺陷在線檢測。