自動材料切割系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的領(lǐng)域總體上涉及用于制造組件的方法和系統(tǒng)，并且，更具體地說，涉及從復(fù)合材料切割出組件圖案(component pattern) ο
【背景技術(shù)】
[0002]至少一些已知組件通過將具有預(yù)切割材料圖案的多個層在彼此頂部上堆疊，并接著利用樹脂和各種熱處理一起切割該材料層來制造。該組件的模板被投影到這樣的一片復(fù)合材料上，通過金屬刀片從該片復(fù)合材料上切割出該圖案。然而，該金屬刀片相對較快地變鈍，從而需要頻繁更換，其昂貴并且導(dǎo)致顯著量的機器停機時間。另外，當(dāng)?shù)镀冣g時，它們不能完成將組件從材料片完整分離的切割。當(dāng)操作員嘗試去除未從該片材完全分離的組件時，操作員可能將該材料片拉離生產(chǎn)線，從而危及正從去除點上游切割的組件圖案。在這種情況下，該材料片前進以重新開始圖案，并且廢棄未完成圖案。而且，至少一些已知切割系統(tǒng)不能夠?qū)⒔M件圖案切割成所需精確尺寸，并因此，從材料片切割的組件的尺寸可能大于最終希望組件尺寸。同樣地，操作員隨后人工修整超尺寸組件，以獲得最終希望組件尺寸。因此，至少一些已知組件圖案切割系統(tǒng)產(chǎn)生了不可接受的浪費量，并且是勞動密集型的，由此使得它們操作起來很昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個方面，提供了一種供在制造組件中使用的自動組件制造系統(tǒng)。所述自動組件制造系統(tǒng)包括具有存儲器的控制系統(tǒng)，該存儲器包括要制造的所述組件的計算機化模型。包括第一照明裝置和至少一個攝像機的第一監(jiān)測系統(tǒng)以通信方式聯(lián)接至所述控制系統(tǒng)，并且被配置成確定材料片在第一地點的位置。切割系統(tǒng)以通信方式聯(lián)接至所述控制系統(tǒng)，并且被配置成基于所確定的位置和所述計算機化模型，從材料片切割出所述組件。所述自動組件制造系統(tǒng)還包括第二監(jiān)測系統(tǒng)，該第二監(jiān)測系統(tǒng)包括第二照明裝置和至少一個攝像機。所述第二監(jiān)測系統(tǒng)以通信方式聯(lián)接至所述控制系統(tǒng)，并且被配置成對所制造的組件與所述計算機化模型進行比較。
[0004]在另一方面，提供了一種用于形成組件的方法。所述方法包括以下步驟:利用第一監(jiān)測系統(tǒng)確定材料片的初始位置。所述第一監(jiān)測系統(tǒng)包括第一照明裝置和至少一個攝像機。所述方法還包括以下步驟:基于所確定的初始位置并且基于預(yù)定計算機化模型，從所述材料片切割出所述組件。包括第二照明裝置和至少一個攝像機的第二監(jiān)測系統(tǒng)接著對所制造的組件與所述預(yù)定計算機化模型進行比較。
[0005]已經(jīng)討論的特征、功能以及優(yōu)點可以在不同實現(xiàn)中獨立地實現(xiàn)，或者可以在其它實現(xiàn)中組合，其進一步細節(jié)可以參照下列描述和附圖而了解。
【附圖說明】
[0006]圖1是示例性自動組件制造系統(tǒng)的示意圖；
[0007]圖2A是例示用于利用圖1所示的自動組件制造系統(tǒng)來形成組件的方法的第一部分的流程圖；以及
[0008]圖2B是例示用于利用圖1所示的自動組件制造系統(tǒng)來形成組件的方法的第二部分的流程圖。
【具體實施方式】
[0009]如在此使用的，術(shù)語“處理器”和“計算機”以及相關(guān)術(shù)語(例如，“處理裝置”、“計算裝置”、“中央處理單元(CPU)”以及“控制系統(tǒng)”)不是只限于在本領(lǐng)域中被稱為計算機的那些集成電路，而是廣泛地意指微控制器、微計算機、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路以及其它可編程電路，并且這些術(shù)語在此被互換地使用。在這里描述的實現(xiàn)中，存儲器可以包括但不限于:諸如隨機存取存儲器(RAM)這樣的計算機可讀介質(zhì)；和諸如閃速存儲器這樣的計算機可讀非易失性介質(zhì)。另選的是，還可以使用軟盤、光盤只讀存儲器(CD-ROM)、磁光盤(MOD)以及數(shù)字萬用盤(DVD)。而且，在這里描述的實現(xiàn)中，附加輸入通道可以是但不限于:與操作員接口相關(guān)聯(lián)的計算機外圍設(shè)備，如鼠標器和鍵盤。另選的是，還可以使用其它計算機外圍設(shè)備，其例如可以包括但不限于掃描儀。而且，在該示例性實現(xiàn)中，附加輸出通道可以包括但不限于操作員接口監(jiān)視器。
[0010]而且，如在此使用的，術(shù)語“軟件”和“固件”可互換，并且包括存儲在存儲器中以供個人計算機、工作站、客戶端以及服務(wù)器執(zhí)行的任何計算機程序。
[0011]貫穿全文使用的術(shù)語“高壓流體噴射”、“切割噴射”以及“流體噴射”應(yīng)被理解成并入所有類型的高壓流流體噴射，包括但不限于高壓水射流(waterjet)和高壓磨料水射流。在這種系統(tǒng)中，高壓流體(典型為水)流過切割頭中的噴嘴，以形成高壓噴射，其中隨著該噴射流過混合管道而組合了磨料顆粒。高壓磨料水射流從混和管道排出，并且被導(dǎo)向組件，以沿指定路徑切割該組件。
[0012]盡管在此就水射流進行了討論(并且，具體為磨料水射流)，但可以將所描述的技術(shù)應(yīng)用至通過高壓或低壓產(chǎn)生的任何類型的流體噴射，無論是否使用添加劑或磨料。另外，這些技術(shù)可以被修改成控制X軸、y軸、z軸偏移，以及傾斜與旋轉(zhuǎn)(或其它可比較取向)參數(shù)，作為除了速度以外的其它處理參數(shù)的函數(shù)和在此描述的細節(jié)。
[0013]圖1是例示被用于至少部分地生成組件102的示例性自動組件制造系統(tǒng)100的示意圖。組件制造系統(tǒng)100包括控制系統(tǒng)104，該控制系統(tǒng)104被配置成，至少接收和/或生成要從一片材料108切割出的組件102的計算機化模型106。在該示例性實現(xiàn)中，控制系統(tǒng)104包括處理器110和存儲器裝置112，該存儲器裝置112可操作地聯(lián)接至處理器110，在該存儲器裝置上112存儲有供通過處理器110執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令?？刂葡到y(tǒng)104可配置成通過對處理器110編程來執(zhí)行在此描述的一個或更多個操作。例如，通過將操作編碼為一個或更多個可執(zhí)行指令并且在存儲器裝置112中提供該可執(zhí)行指令來對處理器110編程。處理器110可以包括一個或更多個處理單元，例如沒有限制地，采用多核心構(gòu)造。
[0014]在該示例性實現(xiàn)中，組件制造系統(tǒng)100還包括:傳送機系統(tǒng)114、第一監(jiān)測系統(tǒng)116、第二監(jiān)測系統(tǒng)118、切割系統(tǒng)120以及組件去除系統(tǒng)122，其全部都以通信方式聯(lián)接至控制系統(tǒng)104。傳送機系統(tǒng)114被配置成，同時操作傳送機帶124，并且將材料卷126展開成片108，同時保持該片108正確對準在傳送機帶124上。第一監(jiān)測系統(tǒng)116檢查最接近材料卷126的材料片108，以確定片108在傳送機帶126上的位置，并且檢測片108中存在的異物碎肩(FOD)或折疊或折皺。切割系統(tǒng)120包括至少一個切割頭128，其跟隨由控制系統(tǒng)104確定的工具路徑，以在材料片108中切割出圖案130，來形成組件102。第二監(jiān)測系統(tǒng)118檢測切割系統(tǒng)120下游的材料片108，確定每一個圖案130的完成度和準確度，以使正確形成組件102。去除系統(tǒng)122接著從材料片108去除每一個組件102，并將組件102放置在與組件類型相對應(yīng)的預(yù)定位置中。
[0015]傳送機系統(tǒng)114以通信方式聯(lián)接至控制系統(tǒng)104并且向材料片108提供支承。更具體地說，傳送機系統(tǒng)114包括傳送機帶124，該傳送機帶124支承片108的，并且通過第一電動機132控制。傳送機系統(tǒng)114還包括對準裝置134，其在傳送機帶124將卷126展開成片108之前調(diào)節(jié)通過第二電動機136控制的材料卷126的位置。對準裝置134還可操作以通過移動卷126或者通過直接移動片108來調(diào)節(jié)材料片108的位置。電動機132和136彼此同步，致使在電動機132活動以操作傳送機124時，電動機136也活動以展開卷126，并且類似地，當(dāng)電動機132不活動時，電動機136同時不活動。使電動機130和136彼此同步，防止在電動機運動時的滯后，其可能導(dǎo)致材料片108中折疊或起皺。
[0016]在該示例性實現(xiàn)中，第一監(jiān)測系統(tǒng)116被配置成，確定材料片108的位置，并且標識和定位材料片108中的特征。監(jiān)測系統(tǒng)116包括:第一攝像機138、第二攝像機140以及至少一個照明源142，它們組合工作以獲取指示片108的數(shù)據(jù)。另選的是，監(jiān)測系統(tǒng)116可以僅包括單個攝像機。應(yīng)當(dāng)明白，圖1所示攝像機138和140以及照明源142的數(shù)量和構(gòu)造并非意在限制。在這點上，監(jiān)測系統(tǒng)116可以包括根據(jù)被檢查材料的類型和/或希望檢測的特征而按特定幾何構(gòu)造設(shè)置的任何數(shù)量的攝像機和/或照明源。攝像機138和140以及照明源142彼此并且與控制系統(tǒng)104以通信方式聯(lián)接，以使控制系統(tǒng)104可以處理由監(jiān)測系統(tǒng)116捕獲的圖像。如下進一步詳細說明的，第一監(jiān)測系統(tǒng)116利用與處理中檢查結(jié)合的二維(2D)和三維(3D)信息，以使提供對片108中的特征的更有效且可靠的檢測和特征化。
[0017]攝像機138和140可以是能夠捕獲指示材料片108的數(shù)據(jù)的任何合適的攝像機或其它圖像捕獲裝置，以使控制系統(tǒng)104能夠處理該數(shù)據(jù)，并且確定片108的位置和片108中是否存在一特征。具體來說，攝像機138和140典型地捕獲片108的圖像，并將該圖像數(shù)據(jù)中繼至控制系統(tǒng)104以供分析。另選的是，監(jiān)測系統(tǒng)116可以包括處理器(未示出)，該處理器被配置成獨立于控制系統(tǒng)104來確定材料片108的位置，并且將位置數(shù)據(jù)中繼至控制系統(tǒng)104，以向組件制造系統(tǒng)100的其它系統(tǒng)分分發(fā)。在一個實現(xiàn)中，攝像機138和140是視頻攝像機、紅外敏感攝像機、具有紅外通過濾波的可見光攝像機、光纖攝像機、同軸攝像機以及單色攝像機。攝像機138和140在臺子上靠近片108定位，或安裝至框架或類似裝置。
[0018]在此使用的術(shù)語“特征”并非意指限制，如特征以是片108中的可能需要關(guān)注的任何方面、不連續(xù)性、不完整性或不一致性，如片108和卷126的位置調(diào)節(jié)。例如，不一致性可以是材料皺折或F0D，如紙張、塑料片、樹脂球、碳纖維殘渣，或不利于生產(chǎn)組件102的其它材料。而且，監(jiān)測系統(tǒng)116可以檢測與片108相關(guān)聯(lián)的特征的存在，其通常不被特征化為不一致性，如折疊邊界、拓撲(topology)或形狀/輪廓，其定位需要工程化板設(shè)計規(guī)范。更具體地說，材料片10