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航空復合材料結構原位修理激光去除打磨方法及裝置

973   編輯:中冶有色技術網   來源:中國人民解放軍空軍工程大學  
2023-12-05 14:56:40
權利要求書: 1.一種航空復合材料結構原位修理激光去除打磨裝置,其特征在于,包括:

平臺,其底部設有萬向輪;

智能限位單元,用以固定目標修復材料;

激光修復單元,其設置在所述平臺上,包括與所述平臺的上表面固定相連并用以生成激光的脈沖激光器、與移動平臺表面固定連接且具有高度調節(jié)功能的升降支柱以及與升降支柱上端通過伸縮旋轉臂相連并用以對目標修復材料進行激光打磨的動態(tài)聚焦掃描振鏡;

信息檢測單元,其設置在所述平臺上,用以檢測修復相關信息,包括目標修復材料損傷面積以及激光打磨深度;

數據儲存單元,用以儲存若干復合材料對應的激光功率與激光打磨深度的功率深度關系圖;

修復控制單元,其與所述智能限位單元、所述激光修復單元、所述信息檢測單元以及數據儲存單元相連,用以根據目標修復材料的最大損傷面積判定一次打磨直徑并根據目標修復材料的穿透面積判定激光修復的打磨角度,以及根據目標修復材料在指定激光功率下的打磨深度與指定激光功率在數據儲存單元中對應記錄的打磨深度的比對結果確定針對當前目標修復材料的修復打磨功率;

顯示單元,其與所述修復控制單元相連,用以顯示修復控制單元的判定信息并且顯示單元設有輸入人工確認參數的輸入模塊。

2.根據權利要求1所述的航空復合材料結構原位修理激光去除打磨裝置,其特征在于,所述智能限位單元包括:若干紅外定位傳感器,其設置在平臺上表面,用以向目標修復材料的水平邊緣處發(fā)射紅外線并記錄紅外線反射回紅外定位傳感器的時長以確定目標修復材料的位置;

機械臂,其與平臺相連,用以夾持目標修復材料。

3.根據權利要求2所述的航空復合材料結構原位修理激光去除打磨裝置,其特征在于,所述功率深度關系圖包括按復合材料的材料種類進行劃分的若干復合材料的各材料對應的功率深度關系圖,對于單種復合材料,所述功率深度關系圖包括以使用時長進行劃分的若干使用時長對應的功率深度關系圖。

4.一種應用于權利要求1?3任一項權利要求所述的航空復合材料結構原位修理激光去除打磨裝置的激光去除打磨方法,其特征在于,包括:S1,進行激光修復準備工作以獲取一次打磨直徑、激光修復的打磨角度以及滿足目標去除厚度的修復打磨功率;

S2,通過顯示單元輸入或確認人工確認參數,包括目標修復材料的厚度、目標去除厚度、細打磨的總次數以及單次細打磨的去除深度;

S3,修復控制單元控制激光修復單元針對目標修復材料進行打磨形狀為圓形的單次粗打磨,且在單次粗打磨完成時針對目標修復材料粗打磨部分的側邊進行打磨形狀為環(huán)的細打磨;

S4,重復步驟S3,進行若干次粗打磨且在細打磨次數達到預設閾值時停止打磨。

5.根據權利要求4所述的激光去除打磨方法,其特征在于,步驟S1中所述激光修復準備工作包括:根據目標修復材料的第一單面損傷面積確定激光修復單元的一次打磨直徑;

根據目標修復材料的穿透損傷面積與第一單面損傷面積的差值判定是否對激光修復的打磨角度進行調節(jié);

控制激光修復單元以指定激光功率針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨,并且提取信息檢測單元檢測到的一次預備打磨深度,將一次預備打磨深度與指定激光功率在數據儲存單元中對應記錄的打磨深度進行比對,并根據比對結果判定目標去除厚度的修復打磨功率是否符合標準;

所述第一單面為目標修復材料損傷面積最大的表面。

6.根據權利要求5所述的激光去除打磨方法,其特征在于,所述修復控制單元在第一修復準備條件下根據目標修復材料的第一單面損傷面積確定激光修復單元的一次打磨直徑;

若第一單面損傷面積為第一損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定將一次打磨直徑設定為初始直徑;

若第一單面損傷面積為第二損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定采用第一計算方式確定一次打磨直徑,設定一次打磨直徑為第一直徑值;

若第一單面損傷面積為第三損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定采用第二計算方式確定一次打磨直徑,設定一次打磨直徑為第二直徑值;

其中,所述修復控制單元設有初始直徑,初始直徑小于第一直徑值,第一直徑值小于所述第二直徑值,所述第一損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積小于所述第二損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積,所述第二損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積小于所述第三損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積;所述第一修復準備條件為信息檢測單元針對目標修復材料的第一單面損傷面積檢測完成;

采用第一計算方式確定一次打磨直徑L1,設定L1=L0×α,α=S/S1;

采用第二計算方式確定一次打磨直徑L1,設定L1=L0×α,α=S/S2;

其中,L0為初始直徑,α為一次打磨直徑調節(jié)系數,S1為第一預設第一單面損傷面積,S2為第二預設第一單面損傷面積,0<S1<S2。

7.根據權利要求6所述的激光去除打磨方法,其特征在于,所述修復控制單元在第二修復準備條件下計算目標修復材料的穿透損傷面積與第一單面損傷面積的差值并根據差值所處范圍判定打磨角度;

若所述差值處于第一差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第一角度值;

若所述差值處于第二差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第二角度值;

若所述差值處于第三差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第三角度值;

其中,所述第一角度值小于所述第二角度值,所述第二角度值小于所述第三角度值,所述第一差值范圍下的差值小于所述第二差值范圍下的差值,所述第二差值范圍下的差值小于所述第三差值范圍下的差值;所述穿透損傷面積為目標修復材料與第一單面相反的表面的損傷面積,所述第二修復準備條件為所述修復控制單元針對激光修復單元的一次打磨直徑判定完成。

8.根據權利要求7所述的激光去除打磨方法,其特征在于,所述修復控制單元在第三修復準備條件下控制激光修復單元以指定激光功率針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨并通過信息檢測單元檢測一次預備打磨深度,修復控制單元將與目標修復材料的所述功率深度關系圖中指定激光功率對應的最接近深度進行比對以判定是否對指定激光功率進行調節(jié);

若一次預備打磨深度小于所述最接近深度,所述修復控制單元判定將指定激光功率調高至第一功率對應值;

若一次預備打磨深度大于所述最接近深度,所述修復控制單元判定將指定激光功率調低至第二功率對應值;

其中,所述第一功率對應值小于第二功率對應值,第一功率對應值以及第二功率對應值根據最接近深度對應的功率深度關系圖中所述指定激光功率對應的功率深度曲線的斜率確定,所述最接近深度為目標修復材料對應的若干功率深度關系圖中指定激光功率對應的若干深度中最接近所述一次預備打磨深度的深度值;

其中,所述第三修復準備條件為所述修復控制單元對打磨角度的判定完成。

9.根據權利要求8所述的激光去除打磨方法,其特征在于,所述修復控制單元在第四修復準備條件下根據指定激光功率確定修復打磨功率的調節(jié)方式;

若指定激光功率調節(jié)為第一功率對應值,所述修復控制單元判定修復打磨功率為第一修復打磨功率;

若指定激光功率調節(jié)為第二功率對應值,所述修復控制單元判定修復打磨功率為第二修復打磨功率;

其中,所述第一修復打磨功率小于第二修復打磨功率;所述第四修復準備條件為所述激光修復單元對指定激光功率調節(jié)完成。

10.根據權利要求9所述的激光去除打磨方法,其特征在于,所述粗打磨中去除部分在平面的投影形狀為圓形,并且第i次粗打磨直徑與一次打磨直徑、i值、目標去除厚度以及打磨角度的余切值有關,i=1,2,3,……,n,n為粗打磨總次數,設定n=t/Hz0,n為向上取整的整數,Hz0為目標去除厚度,t為目標修復材料的厚度;所述細打磨中去除部分在平面的投影形狀為環(huán)形,且單次粗打磨后均針對粗打磨后的目標復合材料進行細打磨。

說明書: 一種航空復合材料結構原位修理激光去除打磨方法及裝置技術領域[0001] 本發(fā)明涉及復合材料打磨技術領域,尤其涉及一種航空復合材料結構原位修理激光去除打磨方法及裝置。背景技術[0002] 纖維增強樹脂基復合材料是當前航空航天、武器裝備、海洋以及汽車工業(yè)中應用廣泛的新型結構材料。纖維增強樹脂基復合材料具有抗沖擊能力差、層間剪切強度低等缺點,易造成損傷,復合材料損傷現場修理中多常采用挖補粘接修理,即需要將損傷部位切除后,打磨成具有一定斜切角度的斜坡,再用復合材料預浸料或濕鋪層一層一鋪貼后,熱固化修復。但是在復合材料斜坡打磨過程中多采用打磨器或砂碟打磨機去除損傷以及打磨粘接面斜坡,但是切削打磨的均勻性和尺寸精度控制難。[0003] 中國專利公開號CN111037415A公布了一種飛機修理復合材料柔性自動打磨裝置及打磨方法,包括移動平臺、協作機器人、浮動力敏打磨頭機構、吸塵裝置以及控制組件,協作機器人包括六軸輕型機械臂、六維力傳感器、機器人控制器和示教器;浮動力敏打磨頭機構包括浮動恒力裝置、氣控主軸、自動換刀刀具安裝接口、帶有砂輪砂紙的刀柄;吸塵裝置包括吸塵主機以及安裝于六軸輕型機械臂的末端的吸塵罩,吸塵罩采用傘狀的透明塑料薄膜彈性結構,外表面均布開設有從外向內的單向導氣孔,罩口邊緣帶有橡膠吸條。[0004] 上述技術方案中,所述浮動力敏打磨頭機構安裝于六維力傳感器上,包括浮動恒力裝置、氣控主軸、自動換刀刀具安裝接口、安裝于自動換刀刀具安裝接口底部且?guī)в猩拜喩凹埖牡侗?,但是砂輪砂紙的打磨性能會伴隨打磨過程產生變化,即使該方案中打磨裝置可更換,但是對操作人員的工作經驗具有一定要求,因此存在打磨精度低的問題。發(fā)明內容[0005] 為此,本發(fā)明提供一種航空復合材料結構原位修理激光去除打磨方法及裝置,用以克服現有技術中機械打磨的復合材料粘結面斜坡均勻度以及精度低的問題。[0006] 為實現上述目的,本發(fā)明提供一種航空復合材料結構原位修理激光去除打磨裝置,包括:[0007] 平臺,其底部設有萬向輪;[0008] 智能限位單元,用以固定目標修復材料;[0009] 激光修復單元,其設置在所述平臺上,包括與所述平臺的上表面固定相連并用以生成激光的脈沖激光器、與移動平臺表面固定連接且具有高度調節(jié)功能的升降支柱以及與升降支柱上端通過伸縮旋轉臂相連并用以對目標修復材料進行激光打磨的動態(tài)聚焦掃描振鏡;[0010] 信息檢測單元,其設置在所述平臺上,用以通過視覺識別檢測修復相關信息,包括目標修復材料損傷面積以及激光打磨深度;[0011] 數據儲存單元,用以儲存若干復合材料對應的激光功率與激光打磨深度的功率深度關系圖;[0012] 修復控制單元,其與所述智能限位單元、所述激光修復單元、所述信息檢測單元以及數據儲存單元相連,用以根據目標修復材料的最大損傷面積判定一次打磨直徑并根據目標修復材料的穿透面積判定激光修復的打磨角度,以及根據目標修復材料在指定激光功率下的打磨深度與指定激光功率在數據儲存單元中對應記錄的打磨深度的比對結果確定針對當前目標修復材料的修復打磨功率;[0013] 顯示單元,其與所述修復控制單元相連,用以顯示修復控制單元的判定信息并且顯示單元設有輸入人工確認參數的輸入模塊。[0014] 進一步地,所述智能限位單元包括:[0015] 若干紅外定位傳感器,其設置在平臺上表面,用以向目標修復材料的水平邊緣處發(fā)射紅外線并記錄紅外線反射回紅外定位傳感器的時長以確定目標修復材料的位置;[0016] 機械臂,其與平臺相連,用以夾持目標修復材料。[0017] 進一步地,所述功率深度關系圖包括按復合材料的材料種類進行劃分的若干復合材料的各材料對應的功率深度關系圖,對于單種復合材料,所述功率深度關系圖包括以使用時長進行劃分的若干使用時長對應的功率深度關系圖。[0018] 另一方面,本發(fā)明提供一種航空復合材料結構原位修理激光去除打磨方法,包括:[0019] S1,進行激光修復準備工作以獲取一次打磨直徑、激光修復的打磨角度以及滿足目標去除厚度的修復打磨功率;[0020] S2,通過顯示單元輸入或確認人工確認參數,包括目標修復材料的厚度、目標去除厚度、細打磨的總次數以及單次細打磨的去除深度;[0021] S3,修復控制單元控制激光修復單元針對目標修復材料進行打磨形狀為圓形的單次粗打磨,且在單次粗打磨完成時針對目標修復材料粗打磨部分的側邊進行打磨形狀為環(huán)的細打磨;[0022] S4,重復步驟S3,進行若干次粗打磨且在細打磨次數達到預設閾值時停止打磨。[0023] 進一步地,步驟S1中所述激光修復準備工作包括:[0024] 根據目標修復材料的第一單面損傷面積確定激光修復單元的一次打磨直徑;[0025] 根據目標修復材料的穿透損傷面積與第一單面損傷面積的差值以判定是否對激光修復的打磨角度進行調節(jié);[0026] 控制激光修復單元以指定激光功率針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨,并且提取信息檢測單元檢測到的一次預備打磨深度,將一次預備打磨深度與指定激光功率在數據儲存單元中對應記錄的打磨深度進行比對,并根據比對結果判定目標去除厚度的修復打磨功率是否符合標準;[0027] 所述第一單面為目標修復材料損傷面積最大的表面。[0028] 進一步地,所述修復控制單元在第一修復準備條件下根據目標修復材料的第一單面損傷面積確定激光修復單元的一次打磨直徑;[0029] 若第一單面損傷面積為第一損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定將一次打磨直徑設定為初始直徑;[0030] 若第一單面損傷面積為第二損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定采用第一計算方式確定一次打磨直徑,設定一次打磨直徑為第一直徑值;[0031] 若第一單面損傷面積為第三損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定采用第二計算方式確定一次打磨直徑,設定一次打磨直徑為第二直徑值;[0032] 其中,所述修復控制單元設有初始直徑,初始直徑小于第一直徑值,第一直徑值小于所述第二直徑值,所述第一損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積小于所述第二損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積,所述第二損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積小于所述第三損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積;所述第一修復準備條件為信息檢測單元針對目標修復材料的第一單面損傷面積檢測完成。[0033] 進一步地,所述修復控制單元在第二修復準備條件下計算目標修復材料的穿透損傷面積與第一單面損傷面積的差值并根據差值所處范圍判定打磨角度;[0034] 若所述差值處于第一差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第一角度值;[0035] 若所述差值處于第二差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第二角度值;[0036] 若所述差值處于第三差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第三角度值;[0037] 其中,所述第一角度值小于所述第二角度值,所述第二角度值小于所述第三角度值,所述第一差值范圍下的差值小于所述第二差值范圍下的差值,所述第二差值范圍下的差值小于所述第三差值范圍下的差值;所述穿透損傷面積為目標修復材料與第一單面相反的表面的損傷面積,所述第二修復準備條件為所述修復控制單元針對激光修復單元的一次打磨直徑判定完成。[0038] 進一步地,所述修復控制單元在第三修復準備條件下控制激光修復單元以指定激光功率針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨并通過信息檢測單元檢測一次預備打磨深度,修復控制單元將與目標修復材料的所述功率深度關系圖中指定激光功率對應的最接近深度進行比對以判定是否對指定激光功率進行調節(jié),[0039] 若一次預備打磨深度小于所述最接近深度,所述修復控制單元判定將指定激光功率調高至第一功率對應值;[0040] 若一次預備打磨深度大于所述最接近深度,所述修復控制單元判定將指定激光功率調低至第二功率對應值;[0041] 其中,所述第一功率對應值小于第二功率對應值,第一功率對應值以及第二功率對應值根據最接近深度對應的功率深度關系圖中所述指定激光功率對應的功率深度曲線的斜率確定,所述最接近深度為目標修復材料對應的若干功率深度關系圖中指定激光功率對應的若干深度中最接近所述一次預備打磨深度的深度值;[0042] 其中,所述第三修復準備條件為所述修復控制單元對打磨角度的判定完成。[0043] 進一步地,所述修復控制單元在第四修復準備條件下根據指定激光功率確定修復打磨功率的調節(jié)方式,[0044] 若指定激光功率調節(jié)為第一功率對應值,所述修復控制單元判定修復打磨功率為第一修復打磨功率;[0045] 若指定激光功率調節(jié)為第二功率對應值,所述修復控制單元判定修復打磨功率為第二修復打磨功率;[0046] 其中,所述第一修復打磨功率小于第二修復打磨功率;所述第四修復準備條件為所述激光修復單元對指定激光功率調節(jié)完成。[0047] 進一步地,所述粗打磨中去除部分在平面的投影形狀為圓形,并且第i次粗打磨直徑與一次打磨直徑、i值、目標去除厚度以及打磨角度的余切值有關,i=1,2,3,……,n,n為粗打磨總次數,設定n=t/Hz0,n為向上取整的整數,Hz0為目標去除厚度,t為目標修復材料的厚度。[0048] 進一步地,所述細打磨中去除部分在平面的投影形狀為環(huán)形,且單次粗打磨后均針對粗打磨后的目標復合材料進行細打磨。[0049] 與現有技術相比,本發(fā)明的有益效果在于,本發(fā)明技術方案中根據目標修復材料的第一單面損傷面積確定激光修復單元的一次打磨直徑并根據目標修復材料的穿透損傷面積與第一單面損傷面積的差值以判定是否對激光修復的打磨角度進行調節(jié),避免了打磨面積過大導致的材料的浪費,也避免了人工檢查判定打磨直徑導致的時間的浪費,進而提高了本發(fā)明針對復合材料進行打磨時的打磨精度。[0050] 進一步地,本發(fā)明中控制激光修復單元以指定激光功率針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨并通過所述信息檢測單元檢測到一次預備打磨深度與指定激光功率在數據儲存單元中對應記錄的打磨深度的比對結果判定目標去除厚度的修復打磨功率是否符合標準,避免了儲存的數據因目標修復材料的壽命以及實際強度參數不同導致的數據誤差,進而提高了本發(fā)明針對復合材料的打磨精度。[0051] 進一步地,本發(fā)明中所述修復控制單元在第三修復準備條件下控制激光修復單元以指定激光功率針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨,避免了使用者需選取相同材料獲取參考打磨數據導致的時間浪費的問題,提高了本發(fā)明的打磨速度。[0052] 進一步地,本發(fā)明中粗打磨與細打磨相結合,通過多次打磨提高了打磨精度的控制,進而使得打磨后的復合材料粘結面斜坡均勻度以及精度提高。附圖說明[0053] 圖1為本發(fā)明實施例航空復合材料結構原位修理激光去除打磨裝置結構示意圖;[0054] 圖2為本發(fā)明實施例航空復合材料結構原位修理激光去除打磨方法的步驟圖;[0055] 圖3為本發(fā)明實施例中目標修復材料A的打磨示意圖;[0056] 圖中:1,脈沖激光器;2,升降支柱;3,伸縮旋轉臂;4,動態(tài)聚焦掃描振鏡;5,顯示單元;A,目標修復材料,A1,第一次粗打磨區(qū)域,A2,第一次細打磨區(qū)域,A3,打磨角度。具體實施方式[0057] 為了使本發(fā)明的目的和優(yōu)點更加清楚明白,下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述;應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。[0058] 下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本領域技術人員應當理解的是,這些實施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術原理,并非在限制本發(fā)明的保護范圍。[0059] 需要說明的是,在本發(fā)明的描述中,術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方向或位置關系的術語是基于附圖所示的方向或位置關系,這僅僅是為了便于描述,而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。[0060] 此外,還需要說明的是,在本發(fā)明的描述中,除非另有明確的規(guī)定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通。對于本領域技術人員而言,可根據具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。[0061] 請參閱圖1至圖2所示,提供一種航空復合材料結構原位修理激光去除打磨裝置,包括:[0062] 平臺,其底部設有萬向輪;[0063] 智能限位單元,用以固定目標修復材料;[0064] 激光修復單元,其設置在所述平臺上,包括與所述平臺的上表面固定相連并用以生成激光的脈沖激光器1、與移動平臺表面固定連接且具有高度調節(jié)功能的升降支柱2以及與升降支柱2上端通過伸縮旋轉臂3相連并用以對目標修復材料進行激光打磨的動態(tài)聚焦掃描振鏡4;[0065] 信息檢測單元,其設置在所述平臺上,用以通過視覺識別檢測修復相關信息,包括目標修復材料損傷面積以及激光打磨深度;[0066] 數據儲存單元,用以儲存若干不同復合材料對應的激光功率與激光打磨深度的功率深度關系圖;[0067] 修復控制單元,其與所述智能限位單元、所述激光修復單元、所述信息檢測單元以及數據儲存單元相連,用以根據目標修復材料的最大損傷面積判定一次打磨直徑并根據目標修復材料的穿透面積判定激光修復的打磨角度,以及根據目標修復材料在指定激光功率下的打磨深度與指定激光功率在數據儲存單元中對應記錄的打磨深度的比對結果確定針對當前目標修復材料的修復打磨功率;[0068] 顯示單元5,其與所述修復控制單元相連,用以顯示修復控制單元的判定信息并且顯示單元5設有輸入人工確認參數的輸入模塊。[0069] 具體而言,提供一種可實施的方式,信息檢測單元可采用具有視覺識別功能的檢測裝置,用以檢測目標修復材料損傷面積以及激光打磨深度,信息檢測單元還包括一具有激光測距的裝置,用以通過檢測目標修復材料修復點位與動態(tài)聚焦掃描振鏡判定動態(tài)聚焦掃描振鏡的焦距。[0070] 具體而言,所述智能限位單元包括:[0071] 若干紅外定位傳感器,其設置在平臺上表面,用以向目標修復材料的水平邊緣處發(fā)射紅外線并記錄紅外線反射回紅外定位傳感器的時長以確定目標修復材料的位置;[0072] 機械臂,其與平臺相連,用以夾持目標修復材料。[0073] 在實際應用中,用戶能夠根據應用場景的不同,自行選擇機械臂的使用,即針對小型材料板進行打磨修復時,利用機械臂對目標修復材料進行夾持,若針對大型材料進行修復時,例如航空飛機部分材料損傷部分需要修復,則可以不使用機械臂,通過升降支柱以及伸縮旋轉臂的移動以使得激光修復單元對航空飛機進行原位打磨修復,此為本領域技術人員易理解內容在此不作過多贅述。[0074] 具體而言,所述功率深度關系圖包括按復合材料的材料種類進行劃分的若干復合材料的各材料對應的功率深度關系圖,對于單種復合材料,所述功率深度關系圖包括以使用時長進行劃分的若干使用時長對應的功率深度關系圖。[0075] 提供一種航空復合材料結構原位修理激光去除打磨方法,包括:[0076] S1,進行激光修復準備工作以獲取一次打磨直徑、激光修復的打磨角度以及滿足目標去除厚度的修復打磨功率;[0077] S2,通過顯示單元5輸入或確認人工確認參數,包括目標修復材料的厚度、目標去除厚度、細打磨的總次數以及單次細打磨的去除深度;[0078] S3,修復控制單元控制激光修復單元針對目標修復材料進行打磨形狀為圓形的單次粗打磨,且在單次粗打磨完成時針對目標修復材料粗打磨部分的側邊進行打磨形狀為環(huán)的細打磨;[0079] S4,重復步驟S3,進行若干次粗打磨且在細打磨次數達到預設閾值時停止打磨。[0080] 具體而言,步驟S1中所述激光修復準備工作包括:[0081] 根據目標修復材料的第一單面損傷面積確定激光修復單元的一次打磨直徑;[0082] 根據目標修復材料的穿透損傷面積與第一單面損傷面積的差值判定是否對激光修復的打磨角度進行調節(jié);[0083] 控制激光修復單元以指定激光功率針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨并通過信息檢測單元檢測到一次預備打磨深度與指定激光功率在數據儲存單元中對應記錄的打磨深度的比對結果判定目標去除厚度的修復打磨功率是否符合標準;[0084] 所述第一單面為目標修復材料損傷面積最大的表面。[0085] 具體而言,所述修復控制單元在第一修復準備條件下根據目標修復材料的第一單面損傷面積確定激光修復單元的一次打磨直徑;[0086] 若第一單面損傷面積為第一損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定將一次打磨直徑設定為初始直徑;[0087] 若第一單面損傷面積為第二損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定采用第一計算方式確定一次打磨直徑,設定一次打磨直徑為第一直徑值;[0088] 若第一單面損傷面積為第三損傷狀態(tài),所述修復控制單元判定采用第二計算方式確定一次打磨直徑,設定一次打磨直徑為第二直徑值;[0089] 其中,所述修復控制單元設有初始直徑,初始直徑小于第一直徑值,第一直徑值小于所述第二直徑值,所述第一損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積小于所述第二損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積,所述第二損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積小于所述第三損傷狀態(tài)下的第一單面損傷面積;所述第一修復準備條件為信息檢測單元針對目標修復材料的第一單面損傷面積檢測完成;[0090] 作為可實施的方式,上述判定過程可轉化為:所述修復控制單元在第一修復準備條件下將目標修復材料的第一單面損傷面積S與預設第一單面損傷面積進行比對以確定激光修復單元的一次打磨直徑,所述修復控制單元設有第一預設第一單面損傷面積S1、第二預設第一單面損傷面積S2、初始直徑L0以及一次打磨直徑調節(jié)系數α,0<S1<S2,0<L0;[0091] 若S≤S1,所述修復控制單元判定一次打磨直徑為L1,設定L1=L0;[0092] 若S1<S≤S2,所述修復控制單元判定一次打磨直徑為L1,設定L1=L0×α,α=S/S1;[0093] 若S2<S,所述修復控制單元判定一次打磨直徑為L1,設定L1=L0×α,α=S/S2。[0094] 具體而言,所述預設第一單面損傷面積的取值與所述修復控制單元的初始直徑有關,所述第一預設第一單面損傷面積以及第二預設第一單面損傷面積應大于以初始直徑作圓所得面積,并且,第一預設第一單面損傷面積與第二預設第一單面損傷面積的差值由用戶根據打磨需求確定,但是應保證第二預設第一單面損傷面積小于目標修復材料的第一單面總面積,其中,所述初始直徑的取值用戶能夠根據實際工作場景以及具體損傷面積作初始設定,以保證初始直徑打磨后的目標修復材料的損傷部分能夠得到完全去除。[0095] 具體而言,所述修復控制單元在第二修復準備條件下計算目標修復材料的穿透損傷面積S’與第一單面損傷面積S的差值△S,設定△S=S?S’,修復控制單元根據判定打磨角度;[0096] 若所述差值處于第一差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第一角度值;[0097] 若所述差值處于第二差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第二角度值;[0098] 若所述差值處于第三差值范圍,所述修復控制單元判定打磨角度的取值為第三角度值;[0099] 其中,所述第一角度值小于所述第二角度值,所述第二角度值小于所述第三角度值,所述第一差值范圍下的差值小于所述第二差值范圍下的差值,所述第二差值范圍下的差值小于所述第三差值范圍下的差值;所述穿透損傷面積為目標修復材料與第一單面相反的一面的損傷面積,所述第二修復準備條件為所述修復控制單元針對激光修復單元的一次打磨直徑判定完成;[0100] 具體而言,作為可實施的方式,上述判定過程可轉化為:所述修復控制單元在第二修復準備條件下計算目標修復材料的穿透損傷面積S’與第一單面損傷面積S的差值△S,設定△S=S?S’,修復控制單元將△S與預設面積差值進行比對以判定打磨角度,修復控制單元設有第一預設面積差值△S1、第二預設面積差值△S2、打磨角度基值θz、第一角度調節(jié)系數β1以及第二角度調節(jié)系數β2,其中,0<β1<1<β2,0<△S1<△S2,0<θz;[0101] 若△S≤△S1,所述修復控制單元判定打磨角度為θ,設定θ=θz×β1;[0102] 若△S1<△S≤△S2,所述修復控制單元判定打磨角度為θ,設定θ=θz;[0103] 若△S2<△S,所述修復控制單元判定打磨角度為θ,設定θ=θz×β2。[0104] 具體而言,所述預設面積差值的取值與打磨角度基值θz,即可通過常規(guī)數學知識計算得到不同打磨角度基值下的打磨量以及對應的穿透損傷面積的數值,用戶能夠根據實際打磨需求選取預設面積差值的差值與打磨角度基值;另外,用戶能夠根據初始打磨直徑、目標修復材料的厚度以及打磨角度基值確定一次打磨直徑,即針對損傷孔洞進行打磨時,一次打磨直徑為L1,L1=Ls+(t×ctgθ)Ls為實際損傷孔洞直徑,t為目標修復材料的厚度,其中,能夠保證打磨后損傷部分完全去除即可,此為本領域技術人員易理解的內容,在此不作贅述。[0105] 具體而言,所述修復控制單元在第三修復準備條件下控制激光修復單元以指定激光功率針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨并通過信息檢測單元檢測一次預備打磨深度,修復控制單元將與目標修復材料的所述功率深度關系圖中指定激光功率對應的最接近深度進行比對以判定是否對進行調節(jié),[0106] 若一次預備打磨深度小于所述最接近深度,所述修復控制單元判定將指定激光功率調高至第一功率對應值;[0107] 若一次預備打磨深度大于所述最接近深度,所述修復控制單元判定將指定激光功率調低至第二功率對應值;[0108] 其中,所述第一功率對應值小于第二功率對應值,第一功率對應值以及第二功率對應值根據最接近深度對應的功率深度關系圖中所述指定激光功率對應的功率深度曲線的斜率確定,所述最接近深度為目標修復材料對應的若干功率深度關系圖中指定激光功率對應的若干深度中最接近所述一次預備打磨深度的深度值;[0109] 其中,所述第三修復準備條件為所述修復控制單元對打磨角度的判定完成;[0110] 具體而言,作為可實施的方式,上述判定過程可轉化為:所述修復控制單元在第三修復準備條件下控制激光修復單元以指定激光功率Q針對目標修復材料第一單面進行一次預備打磨并通過信息檢測單元檢測一次預備打磨深度Hs,修復控制單元將Hs與目標修復材料的所述功率深度關系圖中指定激光功率Q對應的最接近深度Hs0進行比對以判定是否對Q進行調節(jié),[0111] 若Hs<Hs0,所述修復控制單元判定將Q的功率調高為Q’,設定Q’=[(Hs0?Hs)/k]+Q;[0112] 若Hs=Hs0,所述修復控制單元判定無需對Q進行調節(jié);[0113] 若Hs>Hs0,所述修復控制單元判定將Q的功率調高為Q’,設定Q’=?[(Hs?Hs0)/k]+Q;[0114] 其中,所述一次預備打磨的打磨直徑為Ls,Ls<L1。[0115] 其中,激光修復單元設有最大激光功率Qmax,若激光修復單元判定激光功率的取值大于Qmax時,激光修復單元將激光功率的取值設定為Qmax,其中,Qmax>0,值得注意的是,Qmax的取值可以通過實驗獲得,即激光功率增大有利于損傷部分的去處,但是激光功率過高易產生累計溫度導致材料過燒,因此,用戶可以采用紅外測溫設備實時監(jiān)控溫度結合實際工作經驗確定允許溫度范圍內的激光最大功率,提供一種允許溫度范圍,溫度值處于30℃至50℃之間且包括30℃和50℃。

[0116] 具體而言,所述修復控制單元在第四修復準備條件下根據指定激光功率確定修復打磨功率的調節(jié)方式;[0117] 若指定激光功率調節(jié)為第一功率對應值,所述修復控制單元判定修復打磨功率為第一修復打磨功率;[0118] 若指定激光功率調節(jié)為第二功率對應值,所述修復控制單元判定修復打磨功率為第二修復打磨功率;[0119] 其中,所述第一修復打磨功率小于第二修復打磨功率;所述第四修復準備條件為所述激光修復單元對指定激光功率調節(jié)完成;[0120] 作為可實施的方式,上述判定過程可轉化為:所述修復控制單元在第四修復準備條件下計算Q’與Q的差值△Q,△Q=∣Q’?Q∣,修復控制單元選取修復打磨功率Qz,若Q’>Q,Qz=Qz0+△Q,若Q’<Q,Qz=Qz0?△Q;[0121] 其中,Qz0為目標去除厚度Hz0在數據儲存單元中對應記錄的激光功率,所述第四修復準備條件為所述激光修復單元對Q調節(jié)完成且以調節(jié)后的指定激光功率對目標修復材料第一單面進行二次預備打磨得到的二次預備打磨深度等于Hs0。[0122] 具體而言,所述粗打磨中去除部分在平面的投影形狀為圓形,并且第i次粗打磨直徑與一次打磨直徑、i值、目標去除厚度以及打磨角度的余切值有關,i=1,2,3,……,n,n為粗打磨總次數,設定n=t/Hz0,n為向上取整的整數,Hz0為目標去除厚度,t為目標修復材料的厚度。[0123] 具體而言,所述細打磨中去除部分在平面的投影形狀為環(huán)形,且單次粗打磨后均針對粗打磨后的目標復合材料進行細打磨;[0124] 具體而言,用戶能夠根據自身打磨需求設定所述粗打磨中去除部分在平面的投影形狀;[0125] 作為可實施的方式,提供一種細打磨圓環(huán)寬度的確定方式,設定第m次細打磨圓環(huán)寬度Wm=(L1?P1)/2?m×h×ctgθ,m=1,2,3,……,mx,mx為細打磨的總次數,其中,h為每次細打磨的去除深度,0<h。[0126] 實施例:請參閱圖3所示,其為本發(fā)明實施例目標修復材料A的打磨示意圖,本實施例中,目標修復材料A第一單面損傷面積S=15mm2,初始直徑L0=2mm,第一預設第一單面損傷面積S1=10mm2,第二預設第一單面損傷面積S2=30mm2,此時,S1<S<S2,所述修復控制單元判定一次打磨直徑為L1,設定L1=2×1.5=3mm;[0127] 目標修復材料A的穿透損傷面積S’=5mm2,△S=15?5=10mm2,第二預設面積差值△S2=10mm2,此時,△S=△S2,設定打磨角度A3為θ,θ=θz;[0128] 指定激光功率Q=60%,一次預備打磨深度Hs=0.53mm,目標修復材料A的所述功率深度關系圖中指定激光功率Q對應的深度Hs0=0.53mm,修復控制單元判定無需對Q進行調節(jié);[0129] 其中,第一次粗打磨去除部分為圖中第一次粗打磨區(qū)域A1,第一次細打磨去除部分為圖中第一次細打磨區(qū)域A2。[0130] 至此,已經結合附圖所示的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的技術方案,但是,本領域技術人員容易理解的是,本發(fā)明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下,本領域技術人員可以對相關技術特征做出等同的更改或替換,這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發(fā)明的保護范圍之內。[0131] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例,并不用于限制本發(fā)明;對于本領域的技術人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。



聲明:
“航空復合材料結構原位修理激光去除打磨方法及裝置” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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