編織或纏繞纖維織構并通過圖象分析檢查異常的機器的制造方法
【專利說明】編織或纏繞纖維織構并通過圖象分析檢查異常的機器
【背景技術】
[0001] 本發明涉及由復合材料制造燃氣輪機外殼的通常領域，更具體為涉及用于航空發 動機燃氣輪機的風機保持外殼。
[0002] 對于風機保持外殼的通常做法是由相對薄壁構成，該壁限定了用于允許空氣進入 發動機的通道以及支撐一種與風機葉片末端所跟隨的路徑對準的耐磨材料，可能也支撐聲 學處理涂層，并且其支撐一個在該風機上被緊固到風機外側的保護結構從而保持碎片，例 如已被攝入的物品或通過離心突出的被損壞葉片的斷片，用于阻止它們穿過該外殼并到達 飛行器的其他部分。
[0003] 已經存在的建議是由復合材料制成風機保持外殼。例如，可以參考文獻EP 1 961 923,其描述了由不同厚度的復合材料制作外殼，該方法包括將纖維增強結構形成為疊加層 的纖維織構并用基質致密化該纖維增強結構。更確切地，該文獻提供了使用收緊心軸用于 該纖維織構的三維編織，該紋理然后作為疊加層纏繞在一個具有對應于被制作外殼的輪廓 的浸漬心軸。以這種方式獲得的預成型件被保持在該浸漬心軸上，并且其浸漬有樹脂，該樹 脂然后聚合。
[0004] 然而應該注意的是，在纏繞操作過程中，該預成型件的一部分（更確切地其底表 面）對于位于工作平臺上的操作者來說是不可見的，該工作平臺常規地位于纏繞機之上。 該結構從而防止可損害該預成型件的各種被檢測的異常，例如在操作者不能直觀地檢查到 的預成型件部分中的污染（粘合帶、斷纖維…）或編織缺陷。不幸地，該纏繞操作是制作過 程中的最后步驟，其中這種異常仍然能夠被檢測到。因此，如果不在纏繞過程中確認它們， 那么它們通過在預成型件層的疊加中被覆蓋而隱藏。
[0005] 重要的是觀察到，這些異常在纏繞操作過程中位于該預成型件的隱藏表面上，并 且在先前的編織操作過程中也不被檢測到，由于它們在織機上編織時同樣被隱藏，例如。
[0006] 因此，存在一種具有可以在任何纏繞之前檢測在預成型件的隱藏表面上的污染和 編織缺陷的纏繞機或編織機（或織機）的需求。在纏繞后，不能檢查預成型件的這種污染 和缺陷，其然后不能驗證該纏繞操作。
【發明內容】
[0007] 本發明的主要目的因此是減輕這種需求通過提供一種在浸漬階段之前修復或丟 棄該預成型件的解決方案。本發明的另一目的是使涉及到異常的位置、發生和類型的數據 受到統計分析，以監控該編織和/或纏繞操作的質量。
[0008] 用一種在將纖維預成型件編織或纏繞到心軸上的機器中確定編織異常的方法實 現這些目的，所述心軸具有用于接收所述預成型件的基本水平的旋轉軸，所述心軸繞所述 旋轉軸由一個通過控制單元致動的電機驅動；在所述方法中，查看所述纖維織構的下側的 多個相機掃描所述纖維預成型件的隱藏表面并且獲取所述隱藏表面的圖象，以及一個圖象 分析模塊在多個相鄰掃描窗口中處理所述纖維預成型件的隱藏表面的圖象，從而由此提取 編織圖案并將它們與先前存儲在所述模塊中的基準編織圖案進行比較，并且所述控制單元 使所述心軸的旋轉停止，如果該比較的結果在至少一個掃描窗口中揭示了這兩個編織圖案 外觀的差異，所述差異表征由在所述纖維預成型件中的污染/編織缺陷所導致的異常的存 在，并且當識別了異常時，其在所述纖維預成型件上的位置以及由操作者從預定類型的異 常中選擇的標簽與所述異常的圖象一起被存儲，以及當修復了所述被識別異常時，由操作 者從預定類型的修復中選擇的相應標簽與所述修復的圖象一起被存儲，并且所述被識別異 常和被修復異常顯示在操作者從所述控制單元可接觸的所述纖維預成型件的顯影圖示或 三維圖示中。
[0009] 通過在多個掃描窗口中對所述纖維預成型件的圖象實施實時分析，可以監測在編 織圖案中的任何污染或缺陷以及糾正已被實施的編織或纏繞操作，或使它們無效，這應該 是必要的。這導致了一種非常適于由航空發動機的復合材料制成風機保持外殼的機器。特 別地，該機器的操作能夠完全地自動化，從而減少這種外殼的制造周期。
[0010] 優選地，掃描窗口的尺寸、位置和數量由操作者直接地在來自相機的圖象上限定。 [0011] 有利地，掃描窗口的數量至多對應于指向所述纖維預成型件的相機的數量。
[0012] 優選地，所述多個相機安裝在燈箱中，該燈箱適于匹配所述心軸的輪廓，并將盡可 能靠近所述纖維預成型件放置，所述燈箱在位于446納米（nm)到500納米的范圍內的波長 傳輸藍光，或在620納米到800納米的范圍內的波長傳輸紅光。
[0013] 有利地，所述外觀差異導致檢查來自相機的圖象的灰度水平曲線。
[0014] 在預期目的中，在每個掃描窗口中沿至少一個檢測線或在預限定的檢測區域上實 施所述檢查。
[0015] 本發明適用于所述心軸為收緊心軸的編織機以及所述心軸為浸漬心軸的纏繞機。
【附圖說明】
[0016] 本發明的其他特征和優點從參考附圖進行的以下描述中顯而易見，其示出了沒有 限制性特征的實施例，并且其中：
[0017] ?圖IA和IB是分別示出織機和纏繞機的兩個圖表；
[0018] ?圖2是示出在本發明中對預成型件的多區域監測原理的視圖；
[0019] ?圖3是示出了在圖IA或IB中所示裝置的監視器屏幕上顯示的圖象的視圖；
[0020] ?圖4是異常的詳細視圖；
[0021] ?圖5示出了本發明方法的各個步驟；以及
[0022] ?圖6A和6B分別為一種風機葉片上缺陷分布的示例的透視圖和展開視圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下在應用到制造燃氣渦輪航空發動機的風機保持外殼的文字中描述本發明，并 且在文獻EP 1 961 923中描述了一種可以參考的示例實施方式。
[0024] 該外殼由一種具有由基質致密化的纖維增強結構的復合材料制成。該增強結構由 例如碳、玻璃、芳綸或陶瓷纖維這樣的纖維制成，并且該基質由例如環氧樹脂、雙馬樹脂或 聚酰亞胺樹脂這樣的聚合物制成。
[0025] 簡而言之，在該文獻中所描述的制作方法包括通過三維編織制成纖維織構開始， 該織構沿心軸上的經向中收緊，該心軸的輪廓根據被制作外殼的輪廓而確定。
[0026] 圖IA示出了通過在提花型織機10上編織而獲得的這種纖維織構，該提花織機由 經紗供應中心12供應，并且將該纖維織構傳輸到牽引心軸14上，該纖維織構隨后經由例如 反轉心軸16或收緊心軸18這樣的各種其他支撐心軸被輸送到纏繞機。該收緊心軸可構成 如圖IB中所示的該纏繞機的收緊心軸。
[0027] -旦已經編織了該纖維織構或預成型件，它有點像干墊，并且其被傳輸到收緊心 軸上用于后續轉移，并在具有與被制作外殼的內部輪廓對應的外部輪廓的樹脂注塑成型的 心軸（以下稱為浸漬心軸）上纏繞在多個線匝中（通常為四個線匝加上小于1/4線匝的線 匝部分）。
[0028] 在該預成型件被保持在浸漬心軸上時，它由樹脂浸漬。為此，通過應用與該預成型 件結合的多個部件形成了外殼，并且樹脂注入到以這種方式構成的模具中。可通過在包含 該預成型件的模具的內側和外側之間建立壓力差來協助浸漬。在浸漬后，實施樹脂的聚合 步驟。
[0029] 纏繞機20使這成為可能，同時也實施對預成型件的對齊和可能偏心的實時監測， 其本身包括一個支架22,該支架特別地支撐該收緊心軸24和該浸漬心軸26。接收通過三 維編織獲得的預成型件28的該收緊心軸24由水平軸30承載，該水平軸一端旋轉地安裝在 纏繞機的支架22上，其另一端連接到第一電機32的出口軸。用于接收從收緊心軸展開的 預成型件的疊加層以及呈現與被制作外殼的內表面輪廓所對應的輪廓的外表面的該浸漬 心軸26本身由水平軸34承載，該水平軸平行于收緊心軸的旋轉軸30,并且其一端旋轉地安 裝在支架22上，同時其另一端連接到第二電機36的出口軸。成形滾筒38可設置在該收緊 心軸和該浸漬心軸之間。
[0030] -控制單元40連接到電機32和36,以控制和監視每個心軸的旋轉速度。在更廣 泛的方面，通常在中央處理器單元400、內存模塊402和輸入/輸出模塊404 (特別是與屏 幕406、鍵盤408等連接）（參見圖2)周圍組織的該控制單元用于控制纏繞機的所有操作參 數，當將預成型件放置就位（校正階段）時以及然后當其被纏繞（自動控制階段）時。
[0031] 本發明提供了在開始浸漬階段之前自動檢測來自接合和在該預成型件的整個纏 繞操作中（以及也在先前的編織操作過程中）的任何異常。所提出的解決方案包括將多個 相機42放置就位，所述多個相機與圖象分析模塊相連并定位在預成型件下的纏繞機（或織 機）上，從而當其行進時能夠獲得該預成型件的隱藏表面的圖象，因此可以檢測其可能遭 受的可能異常。該設備能夠表征預成型件的表面，并將其與因此被稱為無缺陷基準的基準 編織圖案進行比較。該缺陷圖可以實時地自動識別缺陷并且能給予操作者關于缺陷多么重 要的信息。特別是，當出現缺陷時可以通知操作者所采取的行動（如，停止