[發(fā)明專(zhuān)利]一種熱固性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)及在線維修系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110353809.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113049682A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李立軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N29/14
• 分類(lèi)號(hào): G01N29/14;G01N29/07;G01B11/24;G06T7/521;B29C73/12;B29C73/24;B29C73/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

熱固性復(fù)合材料，尤其是纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料，具有密度小，比強(qiáng)度和比模量高，抗沖擊韌性好，耐腐蝕，成型加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，熱固性復(fù)合材料零部件應(yīng)用越來(lái)越多。設(shè)備的檢測(cè)和維修，是智能制造的一個(gè)重要方面，但是其發(fā)展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于生產(chǎn)設(shè)備的智能制造，需要大力發(fā)展設(shè)備檢修相關(guān)的技術(shù)。本發(fā)明涉及一種熱固性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)及在線維修系統(tǒng)，可以對(duì)航空航天、運(yùn)輸設(shè)備、礦用機(jī)械、海上平臺(tái)、發(fā)電設(shè)施等設(shè)備中的熱固性復(fù)合材料部件進(jìn)行損傷識(shí)別、評(píng)估、定位和修復(fù)，特別適合有毒有害危險(xiǎn)環(huán)境等不適宜人類(lèi)作業(yè)的情況，具有適用性強(qiáng)、智能化程度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可降低后勤補(bǔ)給和倉(cāng)儲(chǔ)壓力，工程應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、特種車(chē)輛、石油管道、化工專(zhuān)用設(shè)備、發(fā)電專(zhuān)用設(shè)備、特種設(shè)備等設(shè)備中的熱固性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)零部件損傷的實(shí)時(shí)測(cè)量、評(píng)估、定位以及在線維修系統(tǒng)，尤其涉及一種熱固性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)及在線維修系統(tǒng)，屬于新材料、智能制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱固性復(fù)合材料，尤其是纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料，具有密度小，比強(qiáng)度和比模量高，抗沖擊韌性好，耐腐蝕，成型加工性能好，可設(shè)計(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，工程應(yīng)用廣泛，熱固性復(fù)合材料(熱固復(fù)材)零部件越來(lái)越多。智能制造發(fā)展迅速，對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化和無(wú)人化程度要求越來(lái)越高。但是，目前在設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和維修方面，自動(dòng)化程度仍然較低。廠房里面的生產(chǎn)機(jī)械、大型礦用設(shè)備、特種運(yùn)輸設(shè)備、海上平臺(tái)等的檢修，主要還是依靠人工檢測(cè)和維修的方法，費(fèi)時(shí)，效率低，而且維修速度慢。此外，還存在一些不適合傳統(tǒng)人檢修的場(chǎng)合和情況，例如：太空的空間站、衛(wèi)星，有毒有害的環(huán)境中工作的設(shè)備等。這些設(shè)備中，很多零部件都是由熱固性復(fù)合材料制造而成的。因此，需要發(fā)展適用于熱固性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)和在線維修技術(shù)及系統(tǒng)，以提高設(shè)備檢修的自動(dòng)化程度，為無(wú)人工廠、無(wú)人電站、無(wú)人艦船、空間站等應(yīng)用提供智能檢修的技術(shù)基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

1、發(fā)明目的：

本發(fā)明的目的在于提供一種熱固性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)及在線維修系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱固性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化在線維修，為工作中設(shè)備上的熱固性復(fù)合材料零部件的損傷識(shí)別、評(píng)估、定位和修復(fù)提供一種自動(dòng)化的、高效率的在線檢修系統(tǒng)，保障設(shè)備的運(yùn)行安全可靠。

2、技術(shù)方案：

一種熱固性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)及在線維修系統(tǒng)，包括熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及定位和評(píng)估子系統(tǒng)、聲發(fā)射傳感器、低噪聲信號(hào)線、前置信號(hào)放大器、信號(hào)采集分析裝置、損傷識(shí)別和評(píng)估系統(tǒng)、損傷定位系統(tǒng)；熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)損傷區(qū)域掃描成像子系統(tǒng)、三維激光掃描儀、計(jì)算機(jī)、需修補(bǔ)區(qū)域的模型；熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)損傷區(qū)域預(yù)處理子系統(tǒng)、損傷區(qū)域預(yù)處理控制系統(tǒng)、表面毛化裝置、清理裝置；熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)損傷區(qū)域維修子系統(tǒng)、光固化3D打印控制系統(tǒng)、激光器、激光掃描系統(tǒng)、激光束、升降器、升降臺(tái)、成型中零件、液態(tài)光敏樹(shù)脂、容器、已成型零件、供膠管、膠粘劑盒；熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)損傷區(qū)域維修后處理子系統(tǒng)、維修后表面處理系統(tǒng)、粘接線；含損傷熱固復(fù)材部件、損傷區(qū)域、機(jī)械手、待修的熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)、修后的熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)、維修完成的熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)；

所述熱固復(fù)材結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別及定位和評(píng)估子系統(tǒng)，由聲發(fā)射傳感器、低噪聲信號(hào)線、前置信號(hào)放大器、信號(hào)采集分析裝置、損傷識(shí)別和評(píng)估系統(tǒng)和損傷定位系統(tǒng)組成；聲發(fā)射傳感器的具體型號(hào)根據(jù)使用環(huán)境而定，聲發(fā)射傳感器采用圓柱形陣列布置，即在含損傷熱固復(fù)材部件的表面或近表面成上圓周陣列和下圓周陣列布置，從而形成一個(gè)圓柱形陣列，相比于目前的方形或菱形布置形式，圓柱形布置的監(jiān)測(cè)范圍更大，更為立體，而且可以與圓柱坐標(biāo)系配合使用，利于損傷的準(zhǔn)確定位；聲發(fā)射傳感器通過(guò)低噪聲信號(hào)線或無(wú)線通訊方式與前置信號(hào)放大器連接，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后傳至信號(hào)采集分析裝置，信號(hào)采集分析裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，對(duì)濾波后的波形信號(hào)進(jìn)行分析得到不同傳感器通道的波達(dá)時(shí)刻和振幅；損傷識(shí)別和評(píng)估系統(tǒng)將振幅與預(yù)先設(shè)定的損傷閾值進(jìn)行比較，超過(guò)閾值即表示損傷已經(jīng)產(chǎn)生，當(dāng)振幅是閾值的1.5倍時(shí)，就需要對(duì)損傷區(qū)域進(jìn)行維修了；損傷定位系統(tǒng)根據(jù)不同傳感器通道的波達(dá)時(shí)刻的差值、聲發(fā)射傳感器的空間坐標(biāo)和聲速來(lái)計(jì)算判斷損傷的位置；