[发明专利]自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统

说明书

本发明涉及自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统。提供了用自动纤维铺放机的动态加热器控制方法，包括：从至少一个传感器获取距离数据；基于距离数据，在一个位置确定自动纤维铺放机机的加热器的加热表面到由自动纤维铺放机铺设的层压体的表面的距离；确定加热器在层压体上的速度；以及基于位置处的距离和速度来调整加热器的功率量。

本申请是申请号为201710584979.5，申请日为2017年7月18日，发明名称为“自动纤维铺放机的动态加热器控制方法和系统”的分案申请，其全部内容结合于此，作为参考。

技术领域

本公开涉及复合材料制造领域，并且具体而言涉及自动纤维铺放(AFP，自动铺丝)机。

背景技术

可以将组成材料(例如，碳纤维增强聚合物(CFRP))的多层层压体形成为用于固化成复合材料零件的各种形状中的任一种。为了便于复合材料零件的制造，可使用诸如AFP机的机器人。例如，AFP机可铺设一层或多层形成随后被固化的层压体的组成材料的丝束。

AFP机的操作可由数字控制(NC)程序引导，随着丝束铺设继续，该程序指示AFP机的移动。AFP机可在单个进程中(例如，层压体上的单个“来回(run)”)将多个丝束一次分配到层压体上，并且AFP机可响应于来自NC程序的指令而在一个进程内启动或终止单个丝束。

为了确保由AFP机放置的丝束适当地粘附到下面的层压体上，AFP机处的加热器加热层压体。加热层压体确保丝束将以期望的粘性水平适当地粘附到层压体上。但是，复合材料零件的设计者继续寻求增强加热过程的系统和设备，并降低层压体加热过度和/或加热不足的可能性。

发明内容

本文描述的实施例基于加热器到下面的层压体的距离以及AFP机的末端执行器/头部移动的速度来动态地调整施加到AFP机的加热器的功率量。这确保层压体达到期望的温度/接收期望的热量，而不管在铺设期间由AFP机的头部执行的动作。这些技术在其中AFP机铺设具有复杂几何形状的层压体的环境中特别有利。

一个实施例是一种方法，该方法包括对于沿着在铺设期间自动纤维铺放(AFP)机的加热器的加热表面将在由自动纤维铺放机铺设的层压体的层压表面上行进的路径的多个位置中的每个位置，检索指示所述加热表面到层压体的表面的预测距离的距离数据。该方法还包括根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，在铺设期间识别加热器在路径中的当前位置，确定AFP机的加热器在当前位置正在移动的速度，将加热器的当前位置与预测距离中的一个相关联，以及基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置处的速度来调整在铺设期间当前位置处的加热器的功率量。

进一步的实施例是一种系统，包括自动纤维铺放(AFP)机，铺设层压体。AFP机包括：头部，包括引导件，将组成材料的丝束分配到层压体上；以及加热器，在将丝束分配到层压体之前加热层压体。AFP机进一步包括控制器，对于沿着在铺设期间加热表面将在层压表面上行进的路径的多个位置中的每个位置，检索指示加热器的加热表面到层压体的表面的预测距离的距离数据，根据数字控制(NC)程序引导AFP机铺设层压体，识别在铺设期间加热器在路径中的当前位置，确定AFP机的加热器在当前位置正在移动的速度，将加热器的当前位置与预测距离中的一个相关联，以及基于与当前位置相关联的预测距离以及当前位置处的速度来调整在铺设期间当前位置处的加热器的功率量。

进一步的实施例是一种方法，包括从至少一个传感器获取距离数据，确定在一个位置处自动纤维铺放(AFP)机的加热器的加热表面到由AFP机铺设的层压体的表面的距离，基于距离数据，确定加热器在层压体上的速度，以及基于该位置处的距离和速度来调整加热器的功率量。