[发明专利]一种非接触式复材零件厚度测量方法

说明书

本发明涉及一种非接触式复材零件厚度测量方法，包括以下步骤：在模具未与复材零件接触的表面粘贴标志点，扫描模具外表面与反光标志点并将数据储存在同一个工程文件A中，扫描复材零件外表面与反光标志点并将数据储存在同一个工程文件B中，在云处理软件中建立全局坐标系O‑XYZ，导入并固定点云数据A，导入并调整点云数据B，使得点云数据B与点云数据A基于标志点拟合对齐，最后将点云数据A与点云数据B中表征数据形貌的数据拟合为面，再自由选择需要测量的采样点，通过数学运算可以得到测试人员想要的取样点厚度d，通过本方法可以实现对复材零件在不脱模的情况的厚度测量，且采样点可重复定位，操作性强。

技术领域

本发明属于测量领域，具体涉及一种非接触式复材零件厚度测量方法。

背景技术

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观(微观)上组成具有新性能的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求，复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类，金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等，复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大，其特点是比重小、比强度和比模量大，例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能，石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。

现如今，比重小、比强度高和比模量大的复合材料已在航空领域得到广泛应用，得益于对性能更优的复合材料研究，现阶段飞机蒙皮、机翼等主、次承力件中复合材料的占比也逐步攀升，虽然复材零件的各方面性能能够很好满足飞机设计需求，但复材零件成型阶段的尺寸控制却是复合材料加工制造的难点，由于飞机复材零件普遍由纤维和树脂组成，纤维密度和树脂用量、均匀性无无法得到精确控制，导致加工成型的复材零件各个区域厚度差异较大，而飞机复材零件对于精度的要求又非常的高标准，因此，加工环节的质量控制难题同样也是复材零件的检验环节的难题，如果能够有效地解决未脱模复材零件的检验，那么便可以更加高效地控制最终复材零件的质量。

技术人员可以通过对区域采样点厚度测量来评判复材零件是否符合设计要求，现阶段测量方法多为卡尺、螺旋测微器、测厚仪等传统方式，而这些测量方法也有很多的缺陷与不足，首先，这些方法必须要在复材零件脱模后才能对采样点进行测量，无法做到复材零件在模测量，然后依据测量结果辅助复材零件补加工；其次，尤其对于大尺寸、结构复杂的复材零件来说，传统方法测量效率低下，工具可达性差，并且采样点难以重定位，一旦测量中间出现错误，很可能就要出现进行测量，耗时耗力，因此，迫切需要一种非接触式的能够高效、全面的测量未脱模复材零件厚度的方法，如果能够对未脱模成型复材零件进行准确的测量监测，就能高效地掌握加工环节的质量问题，准确测量出加工的准确度，分析未脱模复材零件的不足，通过分析不足对未脱模成型复材零件进行再加工，这样既能提高复材零件制造质量合格率，又能减少不合格复材零件数量，降低生产的成本。

发明内容

为了达到在不脱模的情况下对加工成型复材零件进行采样点厚度测量的目的，本发明提供了一种非接触式复材零件厚度测量方法，从而实现复材零件在未脱模状态下的厚度测量。

本发明的技术方案如下：

本发明具体提供了一种非接触式复材零件厚度测量方法，通过与计算机相连的扫描仪分别对未装材料的空的模具和复材零件成型但未脱模时的模具进行非接触式扫描，得到曲面Φ_A和曲面Φ_B，提取曲面Φ_A和曲面Φ_B不重合的部分作为复材零件的下表面区域、上表面区域，上表面区域中曲面Φ_B任意一点的法线方向上曲面Φ_A、曲面Φ_B二个曲面之间的距离即为复材零件该点的厚度。