[发明专利]大范围多角度复合材料纤维铺放拼接精度检测装置

说明书

技术领域：

本发明属于复合材料纤维丝束铺放的精度检测技术领域，具体涉及一种大范围多角度复合材料纤维铺放拼接精度检测装置。

背景技术：

纤维增强树脂基复合材料与其他材料相比具有强度高、质量轻和耐高温等优点，广泛应用于航空航天领域，例如波音787客机的复合材料使用量高达50％，空客A380的复合材料使用量也达到25％左右。纤维铺放技术是一种自动化程度很高的复合材料制造技术，一般使用铺丝机进行自动铺放。对于大型复合材料构件制造，纤维自动铺放技术具有成本低、生产效率高和易于保证成型质量等优点。

纤维丝束铺放过程中，两次铺放行程之间存在一定的缝隙，在铺丝过程中需要控制这个缝隙足够小，并且均匀，才能保证航空复合材料构件的均匀性和强度指标。但是，在纤维丝束的铺放过程中，由于两次行程之间可能存在误差，或者铺丝机在工作过程中的各种干扰和不稳定因素，例如电机的转速波动、纤维喂料机构波动，都会造成铺放过程拼接精度发生变化，因此需要对拼接精度进行实时监控，以保证铺丝过程的均匀性。

目前，现有的针对纤维复合材料的拼接精度在线检测技术一般都是通过计算机视觉的方法来实现的，通过计算机视觉处理系统可以实现铺丝过程的在线实时监测，如南京航空航天大学申请的专利CN200710024358.8以及CN200710024357.3，就是通过计算机视频处理实现在线精度检测的方法。但是，在该方法中，铺放质量检测装置的采用的是单一光源，在其设置的照明角度下，只能检测上下层纤维丝束带成45°角度左右的情况。但是，对于复杂的纤维复合材料结构，在纤维丝束带实际的铺设过程中，两层纤维丝束带的角度可能是0°-90°之间的任何值，因此，采用单一的照明光源将无法满足实际工业中的测量要求。而且，在这两个专利中镜头与待检测铺放平面距离较近，镜头工作距离较短，因此工业CCD相机的视场范围较小，只能检测3-5条左右的少数丝束带之间的间距，对于同时铺设8条乃至16条丝束带的大型铺丝机结构，无法满足检测要求。

在铺丝头铺放纤维丝束带的过程中，需要实时监测控制丝束带之间的缝隙大小和是否出现丝束带之间的重叠倾轧，而且，在铺放的过程中，由于铺丝机床的结构、工作环境复杂，无法直接通过人工对铺设状况进行现场监控，因此需要开发一种装置，对铺丝机床的实时的铺放拼接精度进行监控，以保证复合材料结构件的质量。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上下层的纤维丝束带存在不同角度时检测困难的情况，提供了一种大范围多角度复合材料纤维铺放拼接精度检测装置。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

大范围多角度复合材料纤维铺放拼接精度检测装置，包括左右对称设置的第一N型安装板和第二N型安装板，第一N型安装板和第二N型安装板的顶部通过相机固定盒相连，工业CCD相机安装在相机固定盒的顶部，定焦镜头安装在工业CCD相机上，且其安装方向向下；

第一N型安装板和第二N型安装板的中部安装有两面平行设置的第一面反射镜组件和第二面反射镜组件，其中，第一面反射镜组件的左右两侧分别安装在第一N型安装板和第二N型安装板的内壁上，第二面反射镜组件的背面安装在二维水平调节台上，二维水平调节台安装在连接梁上，该连接梁的左右两端分别安装在第一N型安装板和第二N型安装板的内壁上；

第一N型安装板和第二N型安装板底部分别安装有对称设置的两个左侧面光源垂直固定杆和两个右侧光源垂直固定杆；两个左侧面光源垂直固定杆通过一个侧面光源水平固定杆相连，该侧面光源水平固定杆上安装有第一侧面均匀高亮条形光源；两个右侧光源垂直固定杆通过一个侧面光源水平固定杆相连，该侧面光源水平固定杆上安装有第二侧面均匀高亮条形光源；前侧的左侧面光源垂直固定杆和右侧光源垂直固定杆之间通过斜上侧光源水平固定杆相连，该斜上侧光源水平固定杆上安装有斜上侧均匀高亮条形光源。

本发明进一步的改进在于：第一面反射镜组件包括第一面反射镜固定架以及设置在第一面反射镜固定架中心的第一面反射镜。

本发明进一步的改进在于：第二面反射镜组件包括第二面反射镜固定架以及设置在第二面反射镜固定架中心的第二面反射镜。

本发明进一步的改进在于：第一N型安装板的中部上开设有若干第一安装孔，第二N型安装板的中部上开设有若干与第一安装孔相对应的第二安装孔，若干第一安装孔和第二安装孔用来与铺丝头设备固定，使其随着铺丝头设备一同运动。