[发明专利]通过图像分析实现对准和偏心控制的用于卷绕纤维材料的机器

说明书

背景技术

本发明涉及一种用复合材料制作燃气涡轮机壳体的一般领域，更具体地涉及用于航空发动机的燃气涡轮机风扇固持壳体。

用(1)相对较薄的壁和(2)防护结构组成风扇固持壳体是常见做法，其中，所述壁界定通向航空发动机的进气口通路且支撑与风扇叶片的尖端所沿循的路径对齐的可研磨材料，并且还支撑声学处理涂层(如果存在的话)，所述防护结构在外部围绕风扇紧固到所述壁，以便在例如获取的对象或受损叶片的碎片等残渣因离心力而被向外抛出的情况下留住所述残渣，从而防止其通过所述壳体且到达飞机的其它部分。

已经有提议用复合材料制作风扇固持壳体。作为实例，可参考文献EP 1 961 923，其描述了通过用纤维织构的叠加层形成纤维加强件且用基质使所述纤维加强件致密化，从而用不同厚度的复合材料制造壳体。更确切地说，所述文献提供使用用于纤维组织的三维编织的卷取心轴，所述组织随后作为叠加层卷绕到浸渍心轴上，所述浸渍心轴具有与将制作的壳体的轮廓相对应的轮廓。以所述方式获得的纤维预成型坯保持在浸渍心轴上且在将树脂聚合之前用树脂进行浸渍。

实际上，执行所述方法带来了纤维组织从卷取心轴传送到浸渍心轴的问题和在卷绕期间控制纤维组织的位置的问题。的确，在卷绕期间纤维组织的位置的任何漂移将导致来自与张力、偏移和纤维密度相关的公差的局部化偏离，且这将随后使纤维组织不可用。

此外，壳体是通过围绕预成型坯卷绕若干匝(通常为四匝)而制得，这意味着在卷绕之后，不可能检查那些连续匝所使用的经纱示踪符(用来进行监视对准)的位置。因此，必不可少的是确保在卷绕期间纤维组织的正确定位，并且还在卷绕之后具有检查报告，从而使保证纤维组织符合规范成为可能，这就意味着也必需确保实时地对纤维组织的偏移进行完整控制。

因此，存在具有卷绕机器的需要，所述机器能够实现在纤维组织从卷取心轴到浸渍心轴的传送期间确保纤维组织正确地放置且施加在浸渍心轴上以及实时控制纤维组织的对准且可能地进行偏移。的确，在卷绕之后，不可能检验纤维组织的位置和偏移，且因此不可能证实卷绕操作。

发明内容

本发明的主要目的因此是减轻此类需要。本发明的另一目的是使得能够以统计方式分析数据以便监视卷绕操作的质量。这些目的是通过提供一种用于将纤维组织卷绕到浸渍心轴上的机器来实现，所述机器包括：

·卷取心轴，其用于储存和解开纤维组织，所述卷取心轴具有大体上水平的旋转轴线；

·浸渍心轴，其用于接收从所述卷取心轴解开的所述纤维组织的叠加层，所述浸渍心轴具有大体上水平且平行于所述卷取心轴的所述旋转轴线的旋转轴线；

·相机，其指向所述纤维组织和所述浸渍心轴以便检查所述纤维组织中并入的经纱示踪符纱线和纬纱示踪符纱线的通路；

·图像分析模块，其用于初始地确定经纱示踪符纱线与连续的纬纱示踪符纱线的交叉点的位置，随后将这些确定的位置与用于参考经纱和纬纱示踪符纱线的交叉点的对应的理论位置进行比较，所述理论位置是在所述纤维组织的自动卷绕之前的校准阶段期间由作用在标记有参考经纱和纬纱示踪符纱线的校准心轴上的所述相机检测，并且记录在所述模块中，最后用于针对这些交叉点中的每一者确定所述纤维组织的偏移值；

·电动马达，其用于驱动所述心轴绕各自的旋转轴线旋转；以及

·控制单元，其用于控制所述电动马达以驱动所述心轴的旋转。

因此，通过实时分析纤维组织的图像，能够实现监视预成型坯的偏移和失准(如果存在)，以及在已进行卷绕操作之后是否需要取消卷绕操作。

这提供良好适于用复合材料为航空发动机制作风扇固持壳体的卷绕机器。确切地说，所述机器的操作可为全自动的，进而益于减少此类壳体的制造循环时间。

优选地，用于控制电动马达的控制单元包括用于监视所述纤维组织的张力的监视装置。实际上，此张力可由传感器或通过测量电消耗而测得。通过监视此张力且使其随纤维组织的性质而变化，因此，能够确定且控制所得预成型坯中的纤维的密度。

而且优选地，所述相机安装在光盒中，所述光盒调整到所述浸渍心轴的轮廓，且尽可能接近所述纤维组织放置，且所述图像分析模块进一步确定至少一个经纱示踪符纱线的参考对准位置与由所述相机观察到的位置之间的位置误差，且取决于所述示踪符纱线的观察到的位置是否保持在预定容限范围内，来可选地允许卷绕的继续。有利地，当给定位置误差大于所述预定容限范围的25％时，通过校正所述卷取心轴的位置而在所述卷绕操作期间校正对准，通过固定到所述卷取心轴的马达致动的蜗杆来校正所述卷取心轴的位置。