自動材料切割系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開的領域總體上涉及用于制造組件的方法和系統,并且,更具體地說,涉及從復合材料切割出組件圖案(component pattern) ο
【背景技術】
[0002]至少一些已知組件通過將具有預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合材料上,通過金屬刀片從該片復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,其昂貴并且導致顯著量的機器停機時間。另外,當刀片變鈍時,它們不能完成將組件從材料片完整分離的切割。當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不能夠將組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產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。
【發明內容】
[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。所述自動組件制造系統包括具有存儲器的控制系統,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測系統以通信方式聯接至所述控制系統,并且被配置成確定材料片在第一地點的位置。切割系統以通信方式聯接至所述控制系統,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還包括第二監測系統,該第二監測系統包括第二照明裝置和至少一個攝像機。所述第二監測系統以通信方式聯接至所述控制系統,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:利用第一監測系統確定材料片的初始位置。所述第一監測系統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測系統接著對所制造的組件與所述預定計算機化模型進行比較。
[0005]已經討論的特征、功能以及優點可以在不同實現中獨立地實現,或者可以在其它實現中組合,其進一步細節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,術語“處理器”和“計算機”以及相關術語(例如,“處理裝置”、“計算裝置”、“中央處理單元(CPU)”以及“控制系統”)不是只限于在本領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,并且這些術語在此被互換地使用。在這里描述的實現中,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;和諸如閃速存儲器這樣的計算機可讀非易失性介質。另選的是,還可以使用軟盤、光盤只讀存儲器(CD-ROM)、磁光盤(MOD)以及數字萬用盤(DVD)。而且,在這里描述的實現中,附加輸入通道可以是但不限于:與操作員接口相關聯的計算機外圍設備,如鼠標器和鍵盤。另選的是,還可以使用其它計算機外圍設備,其例如可以包括但不限于掃描儀。而且,在該示例性實現中,附加輸出通道可以包括但不限于操作員接口監視器。
[0010]而且,如在此使用的,術語“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、客戶端以及服務器執行的任何計算機程序。
[0011]貫穿全文使用的術語“高壓流體噴射”、“切割噴射”以及“流體噴射”應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應用至通過高壓或低壓產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,這些技術可以被修改成控制X軸、y軸、z軸偏移,以及傾斜與旋轉(或其它可比較取向)參數,作為除了速度以外的其它處理參數的函數和在此描述的細節。
[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100的示意圖。組件制造系統100包括控制系統104,該控制系統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。在該示例性實現中,控制系統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執行的計算機可執行指令。控制系統104可配置成通過對處理器110編程來執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行指令并且在存儲器裝置112中提供該可執行指令來對處理器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,采用多核心構造。
[0014]在該示例性實現中,組件制造系統100還包括:傳送機系統114、第一監測系統116、第二監測系統118、切割系統120以及組件去除系統122,其全部都以通信方式聯接至控制系統104。傳送機系統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。第一監測系統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120包括至少一個切割頭128,其跟隨由控制系統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。第二監測系統118檢測切割系統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的預定位置中。
[0015]傳送機系統114以通信方式聯接至控制系統104并且向材料片108提供支承。更具體地說,傳送機系統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之前調節通過第二電動機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來調節材料片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,其可能導致材料片108中折疊或起皺。
[0016]在該示例性實現中,第一監測系統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。監測系統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的數據。另選的是,監測系統116可以僅包括單個攝像機。應當明白,圖1所示攝像機138和140以及照明源142的數量和構造并非意在限制。在這點上,監測系統116可以包括根據被檢查材料的類型和/或希望檢測的特征而按特定幾何構造設置的任何數量的攝像機和/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104以通信方式聯接,以使控制系統104可以處理由監測系統116捕獲的圖像。如下進一步詳細說明的,第一監測系統116利用與處理中檢查結合的二維(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的數據的任何合適的攝像機或其它圖像捕獲裝置,以使控制系統104能夠處理該數據,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,并將該圖像數據中繼至控制系統104以供分析。另選的是,監測系統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104來確定材料片108的位置,并且將位置數據中繼至控制系統104,以向組件制造系統100的其它系統分分發。在一個實現中,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]在此使用的術語“特征”并非意指限制,如特征以是片108中的可能需要關注的任何方面、不連續性、不完整性或不一致性,如片108和卷126的位置調節。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,或不利于生產組件102的其它材料。而且,監測系統116可以檢測與片108相關聯的特征的存在,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計規范。更具體地說,材料片10