一种铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法

一种铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法
【技术领域】
1.本发明涉及一种压力分布检测方法，具体涉及一种铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法，属于压力检测技术领域。


背景技术：

2.铺丝机在铺放碳纤维丝带的过程中，需要使用弹性压辊将受热软化的丝带压紧到基体上。但由于基体表面往往非平面，如果未能在丝束表面施加均匀压力，会导致纤维丝层之间接触的不完全，出现间隙、重叠和扭曲的情况。
3.为了提高铺放的可靠性，并保证碳纤维丝束铺放质量以制造出高质量的复合材料，需要对铺丝机弹性压辊表面压力的分布进行检测，然而受空间限制，仅使用力传感只能得到压辊上压力整体大小，无法获得对铺放质量影响十分重要的压力分布信息。
4.因此，为解决上述问题，确有必要提供一种创新的铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法，以克服现有技术中的所述缺陷。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法，其采用传感器检测和摄像机成像结合的方法，经过计算分析后，能高效率且准确得到弹性压辊表面压力的实时分布情况，使用所得到的压辊表面压力分布信息来调节压紧力，以取得更好的碳纤维丝束铺放效果。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法，其包括如下工艺步骤：
7.1)，开启激光加热器和摄像机，启动铺丝机驱动弹性压辊将纤维丝紧密的铺在碳纤维丝束基质上；
8.2)，观察后位摄像机某一时刻的成像，将图像中弹性压辊的长度等分成若干个区间，获取每个区间上弹性压辊表面的形变量；
9.3)，观察某一时刻弹性压辊中间轴两端三维力传感器的压力值大小并结合摄像机成像的结果，计算分析得到弹性压辊表面压力的实时分布情况；
10.4)，通过调节压辊角度，使得碳纤维丝束表面压力分布达到预期目标
11.本发明的铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法进一步为：所述步骤1)中，激光加热器位于弹性压辊的正前方，用于加热碳纤维丝束基质使之软化；摄像机位于弹性压辊的正后方，用于实时记录弹性压辊铺丝过程中表面与纤维丝层之间的接触情况；三维力传感器位于弹性压辊中间轴的两端，用于检测对弹性压辊施加的压力。
12.本发明的铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法进一步为：所述步骤2)具体为：将摄像机获取的图像中弹性压辊长度等分为若干个区间，观察每个区间上弹性压辊表面的形变量x1、x2、x3…
xn；并假定在小变形范围内每个区间上的劲度系数k都近似相同，计
算每个区间上弹性压辊表面所承受的力fi＝kxi(i＝1、2、3...n)，以及合力
13.本发明的铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法进一步为：所述步骤3)具体为：三维力传感器检测支架对压辊支撑力的变化，转换为电信号后将其传入信号采集器，通过放大、滤波、采集并传输至计算机中进行储存，从而得到施加在弹性压辊中间轴两端的x、y、z三个方向上受力值大小。
14.本发明的铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法还为：所述步骤4)具体为：通过信号采集软件获得某一时刻施加在弹性压辊中间轴两端y方向上力的大小f1、f2，计算y方向上的合力f＝f1+f2；结合摄像机成像结果，分析该时刻弹性压辊表面压力的分布情况，然后通过调节压辊角度使得碳纤维丝束表面压力分布达到预期目标。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本本发明的铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法将传感器检测与摄像机成像完美结合，可以很方便的观察弹性压辊表面的受力情况以及准确判断铺设的纤维丝层之间是否整密接触。该方法可以及时发现铺放压力的不均匀，通过实时调节压辊角度，保证碳纤维丝束铺放质量以制造出高质量的复合材料。
【附图说明】
16.图1是本发明的步骤1)中的传感器和摄像机成像结合的检测装置示意图
17.图2是本发明的步骤2)中摄像机成像分析示意图
18.图3是本发明的步骤3)中的三维力传感器装置示意图
19.图4是本发明的步骤4)中的弹性压辊表面受力分析示意图。
【具体实施方式】
20.请参阅说明书附图1至附图4所示，本发明为一种铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法，包括如下工艺步骤：
21.1)，开启激光加热器1和摄像机2，启动铺丝机驱动弹性压辊3将纤维丝4紧密的铺在碳纤维丝束基质5上。
22.其中，所述激光加热器1位于弹性压辊3的正前方，其用于加热碳纤维丝束基质5使之软化。摄像机2位于弹性压辊3的正后方，其用于实时记录弹性压辊3铺丝过程中表面与纤维丝层4之间的接触情况。所述弹性压辊3中间轴的两端设置有三维力传感器7，该三维力传感器7用于检测对弹性压辊3施加的压力。上述激光加热器1、摄像机2、三维力传感器7、弹性压辊3和工作台共同组成传感器和摄像机成像结合的检测装置。
23.本步骤的铺丝过程操作具体如下：将激光加热器1和摄像机2开关打开，启动铺丝机，激光加热器将碳纤维丝束基质5加热至软化；驱动弹性压辊3将纤维丝层4紧密的铺在碳纤维丝束基质5上；摄像机2实时记录弹性压辊3铺丝过程中表面与纤维丝层4之间的接触情况，同时位于弹性压辊3中间轴两端的三维力传感器7来检测对弹性压辊施加的压力大小。
24.2)，观察后位摄像机2某一时刻的成像，将图像中弹性压辊3的长度等分成若干个区间，获取每个区间上弹性压辊3表面的形变量。
25.具体的说，所述摄像机2获取的图像中弹性压辊3长度等分为若干个区间，观察每
个区间上弹性压辊表面的形变量x1、x2、x3…
xn；并假定在小变形范围内每个区间上的劲度系数k都近似相同，计算每个区间上弹性压辊表面所承受的力fi＝kxi(i＝1、2、3...n)，以及合力
26.3)，观察某一时刻弹性压辊3中间轴两端三维力传感器7的压力值大小并结合摄像机成像的结果，计算分析得到弹性压辊表面压力的实时分布情况。
27.具体的说，所述三维力传感器7接检测支架对压辊支撑力的变化，转换为电信号后将其传入信号采集器8，对信号进行放大、滤波、采集并传输至计算机9中进行储存，从而得到施加在弹性压辊3中间轴两端的x、y、z三个方向上受力值大小。
28.上述三维力传感器7、信号采集器8、计算机9共同组成三维力传感器检测装置。
29.4)，通过调节压辊角度，使得碳纤维丝束表面压力分布达到预期目标。
30.具体的说，通过数据采集软件获得某一时刻施加在弹性压辊3中间轴两端y方向上力的大小f1、f2，计算y方向上的合力f＝f1+f2；结合摄像机成像结果，分析该时刻弹性压辊3表面压力的分布情况，依据是否f
*
＝f，然后通过调节压辊角度使得碳纤维丝束表面压力分布达到预期目标。
31.本发明的铺丝机弹性压辊的表面压力分布检测方法将三维传感器7检测和摄像机2成像结合的方法，可以计算分析得到弹性压辊3表面压力的实时分布情况。使用所得到的压辊表面压力分布信息来调节压紧力，以取得更好的碳纤维丝束4铺放效果。
32.以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。