[發明專利]一種復合材料預制體織造過程中邊棒自動放置裝置及方法

有效

• 申請號: 202110046554.5
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112877863B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 單忠德;李思源;戰麗;劉云志;李志坤;葉佳航;陳哲;李軍
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司;機械科學研究總院集團有限公司
• 主分類號: D03D41/00
• 分類號: D03D41/00;D03D25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種復合材料織造過程中邊棒自動放置裝置及方法，屬于復合材料、機械制造和計算機技術的交叉領域。本發明方法的步驟為：通過內窺鏡采集纖維成環圖像，利用圖像處理算法分割出成環纖維的區域，并結合邊緣追蹤的方法精確提取成環纖維的質心坐標。內窺鏡移動一定的距離，再次采集成環纖維圖像并計算出質心坐標。根據三角形相似定律求出內窺鏡中心到纖維環質心，邊棒放置機構所需的移動距離。邊棒放置機構移動到纖維環中心處穿過纖維環，并將邊棒放置在纖維環中。本發明提出的復合材料預制體織造過程中的邊棒自動放置裝置及方法，可將邊棒快速精準的放入到纖維環中，為復合材料預制體自動化織造提供了保障。

技術領域

本發明涉及一種復合材料預制體織造過程中邊棒自動放置裝置及方法，屬于復合材料、機械制造與計算機技術的交叉技術領域。

背景技術

以連續纖維增強復合材料為代表的先進復合材料具有遠高于鋼鐵材料的比剛度和比強度，此外還具有耐腐蝕、抗疲勞性能好以及可設計性強等優勢，被廣泛應用于運載火箭、衛星、風力發電、軌道交通等工業領域。長久以來，二維結構復合材料由于制作簡單、成形工藝及設備成熟，是復合材料結構中應用最為廣泛的結構之一。

三維結構復合材料在厚度方向引入增強體，解決了二維復合材料分層阻抗低、易脫層等問題，是目前先進復合材料研究的主要方向，其中針對三維結構復合材料的新工藝和新裝備已成為目前研究的熱點和難點。現有的三維結構復合材料制備工藝較為繁瑣、織造周期長且人工干預較多，造成復合材料的成形性能不穩定；此外，在織造過程中，設備的自動化水平較低，工藝參數檢測和調控方法還不成熟。

近年來，研究人員對碳纖維預制體的織造工藝及設備進行了研究，但在織造過程中存在人為干預多，織造效率低等問題。在織造針運動出導向陣列后，需要通過人工將邊棒放置在纖維環內，放置邊棒過程效率低，同時在放置邊棒過程中由于人為操作失誤，易造成紗線的斷裂，嚴重影響織造效率。為了提高織造過程中的自動化水平，減少人工干預對預制體形狀精度和成形質量的影響，提出了一種復合材料預制體織造過程中邊棒自動放置裝置及方法，代替人工將邊棒放置在纖維環中，提高了織造過程中的自動化水平，為實現大型、復雜結構高性能復合材料構件的高精高效織造提供了技術支撐。

發明內容

本發明主要目的在于提供一種復合材料預制體織造過程中邊棒自動放置裝置及方法，主要包括提供了一種復合材料預制體織造過程中邊棒自動放置裝置，在提供裝置的基礎上，提供了一種復合材料預制體織造過程中邊棒自動放置方法，該方法是通過對纖維環質心坐標的提取，將導向桿的位置移動到纖維環質心處，導向桿穿過纖維環，并將邊棒放入到纖維環中，從而實現了大型、復雜結構高性能復合材料預制體織造過程中邊棒的自動放置，提高了預制體織造過程中的自動化程度，同時減少了人工干預對預制體形狀精度和成形質量的影響，為預制體的高精高效織造奠定了基礎。

本發明的技術方法如下：