本公開內(nèi)容大體上涉及自動纖維放置系統(tǒng)及方法，且更具體地涉及用于在使用自動纖維放置的復(fù)合部件的制造期間控制一個或多個變量的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

關(guān)于引入自動敷層過程，諸如自動纖維放置(AFP)和自動鋪帶(ATL)，可使用產(chǎn)生復(fù)合部件的自動且成本效益更合算的方法。然而，在諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中發(fā)現(xiàn)的復(fù)合風(fēng)扇葉片這樣的大型旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中，其中末梢速度可達(dá)到接近音速的速度，使用這些自動敷層過程的制造偏差引起的外部形狀中和相鄰葉片之間的任何變化可對噪音和空氣動力損失有較大影響，導(dǎo)致較高的燃料消耗。舉例來說，對于風(fēng)扇葉片制造而言，為了制作符合的風(fēng)扇葉片，其必須具有正確厚度來滿足空氣動力要求。此外，需要正確重量以便可平衡發(fā)動機(jī)的葉片組。改善的重量和厚度控制減少報廢且改善初次通過率。此外，通過關(guān)于總體構(gòu)件厚度和重量匹配發(fā)動機(jī)中的成組葉片，可實現(xiàn)燃料效率的顯著改善，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)噪音減少。

諸如在葉片制造過程期間使用的目前的制造過程通常涉及由材料銷售商提供的粗碳纖維預(yù)浸料坯，其相比完成部分規(guī)格在重量方面具有顯著較大的變化。因此，需要減少制造期間的變化的過程使得其在最終產(chǎn)品中不可見。

因此，將期望的是提供使用自動敷層過程的制造的方法及新穎系統(tǒng)，其在自動敷層過程期間提供對所得的復(fù)合部件的一個或多個變量(諸如重量和/或厚度)的控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

現(xiàn)有技術(shù)的這些及其它不足由本公開內(nèi)容解決，其包括自動在線制造系統(tǒng)及用于控制使用自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的厚度和重量的方法。

簡言之，本公開內(nèi)容的一個方面在于用于在使用自動纖維放置的復(fù)合部件的敷層期間控制至少一個變量的自動在線制造系統(tǒng)。該自動在線制造系統(tǒng)包括自動敷層系統(tǒng)和控制器。自動敷層系統(tǒng)配置成接收一個或多個纖維束的饋通作為輸入材料，以及提供一個或多個纖維束的敷層來形成一個或多個敷層的層片的疊層?？刂破髋渲贸身憫?yīng)在一次或多次采樣中獲得的測量數(shù)據(jù)，且調(diào)整一個或多個纖維束的敷層來補(bǔ)償從輸入材料的基準(zhǔn)重量和疊層的基準(zhǔn)重量中的一者或多者的變化。

本公開內(nèi)容的另一個方面在于一種自動在線制造系統(tǒng)，其用于控制利用該自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的厚度和重量中的至少一者。該自動在線制造系統(tǒng)包括自動敷層系統(tǒng)和控制器。自動敷層系統(tǒng)配置成接收一個或多個纖維束的饋通作為輸入材料，以及提供一個或多個纖維束的敷層來形成一個或多個敷層的層片的疊層?？刂破髋渲贸墒褂没谠谝淮位蚨啻尾蓸又蝎@得的測量數(shù)據(jù)的反饋來調(diào)整纖維束長度和敷層的層片的數(shù)目上的變化中的至少一者，以補(bǔ)償從輸入材料的基準(zhǔn)重量和疊層的基準(zhǔn)重量中的一者或多者的變化。

本公開內(nèi)容的還有另一個方面在于用于控制使用自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的厚度和重量的方法。該方法包括：(a)使用自動敷層系統(tǒng)來使一個或多個纖維束敷層以形成一個或多個敷層的層片的疊層，敷層過程包括將一個或多個纖維束粘合到基底的表面以形成疊層，自動敷層系統(tǒng)配置成接收一個或多個纖維束的饋通作為輸入材料；(b)在一個或多個纖維束的敷層期間在一次或多次采樣中獲得測量數(shù)據(jù)；(c)響應(yīng)測量數(shù)據(jù)來調(diào)整一個或多個纖維束的敷層程序，以補(bǔ)償從輸入材料的基準(zhǔn)重量和疊層的基準(zhǔn)重量中的一者或多者的變化；以及(d)重復(fù)步驟(a)-(c)，直到該一個或多個纖維束的敷層完成。

技術(shù)方案1. 一種用于在使用自動纖維放置的復(fù)合部件的敷層期間控制至少一個變量的自動在線制造系統(tǒng)，包括：

自動敷層系統(tǒng)，其配置成接收一個或多個纖維束的饋通作為輸入材料，且提供所述一個或多個纖維束的敷層來形成一個或多個敷層的層片的疊層；以及

控制器，其配置成響應(yīng)一次或多次采樣中獲得的測量數(shù)據(jù)，且調(diào)整所述一個或多個纖維束的敷層程序來補(bǔ)償從所述輸入材料的基準(zhǔn)重量和所述疊層的基準(zhǔn)重量中的一者或多者的變化。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的自動在線制造系統(tǒng)，其中，敷層程序配置成調(diào)整所述一個或多個纖維束的敷層，包括調(diào)整所述一個或多個纖維束的長度和敷層的層片的數(shù)目中的一者或多者。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案2所述的自動在線制造系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括一個或多個傳感器以用于監(jiān)測所述輸入材料的重量和所述疊層的重量中的至少一者。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的自動在線制造系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括自動樹脂輸送沉積和灌注系統(tǒng)，所述控制器進(jìn)一步配置成使用基于在所述一次或多次采樣中獲得的測量數(shù)據(jù)的反饋來控制穿過所述自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)的樹脂的流率。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的自動在線制造系統(tǒng)，其中，所述一個或多個纖維束包括樹脂灌注的纖維帶。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的自動在線制造系統(tǒng)，其中，所述一個或多個纖維束包括樹脂灌注的復(fù)合纖維。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的自動在線制造系統(tǒng)，其中，所述一個或多個纖維束包括增強(qiáng)材料，其包括玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、聚合物纖維、二氧化硅纖維和銅纖維中的一者或多者。

技術(shù)方案8. 一種用于控制利用自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的厚度和重量中的至少一者的自動在線制造系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

自動敷層系統(tǒng)，其配置成接收一個或多個纖維束的饋通作為輸入材料，且提供所述一個或多個纖維束的敷層來形成一個或多個敷層的層片的疊層；以及

控制器，其配置成使用基于在一次或多次采樣中獲得的測量數(shù)據(jù)的反饋來調(diào)整纖維束長度和敷層的層片的數(shù)目的變化中的至少一者，以補(bǔ)償從所述輸入材料的基準(zhǔn)重量和所述疊層的基準(zhǔn)重量中的一者或多者的變化。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的自動在線制造系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括自動樹脂輸送沉積和灌注系統(tǒng)，所述控制器進(jìn)一步配置成使用基于在所述一次或多次采樣的測量數(shù)據(jù)的反饋來控制穿過所述自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)的樹脂的流率。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案8所述的自動在線制造系統(tǒng)，其中，所述一個或多個纖維束包括預(yù)浸料坯纖維束。

技術(shù)方案11. 一種用于控制使用自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的厚度和重量的方法，所述方法包括：

(a)使用自動敷層系統(tǒng)來使一個或多個纖維束敷層以形成一個或多個敷層的層片的疊層，所述敷層過程包括將一個或多個纖維束粘合到基底的表面以形成所述疊層，所述自動敷層系統(tǒng)配置成接收所述一個或多個纖維束的饋通作為輸入材料；

(b)在所述一個或多個纖維束的敷層期間在一次或多次采樣中獲得測量數(shù)據(jù)；

(c)響應(yīng)所述測量數(shù)據(jù)來調(diào)整一個或多個纖維束的敷層程序以補(bǔ)償從所述輸入材料的基準(zhǔn)重量和所述疊層的基準(zhǔn)重量中的一者或多者的變化；以及

(d)重復(fù)步驟(a)-(c)，直到所述一個或多個纖維束的敷層完成。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，所述方法還包括：

(e)確定所述一個或多個纖維束的敷層完成；

(f)固化所述疊層；以及

(g)獲得所完成的復(fù)合部件的重量。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，獲得測量數(shù)據(jù)的步驟包括在所述一個或多個纖維束的敷層期間獲得所述輸入材料的樣本的重量。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，獲得測量數(shù)據(jù)的步驟包括在所述一個或多個纖維束的敷層期間在給定時間處獲得所述輸入材料的樣本的重量，以及基于所述給定時間處敷層的輸入材料的量來確定所述疊層的重量。

技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，獲得測量數(shù)據(jù)的步驟包括在所述一個或多個纖維束的敷層期間獲得所述疊層的重量。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，在所述一個或多個纖維束的敷層期間獲得所述疊層的重量的步驟包括獲得所述基底的重量，以及在所述一個或多個纖維束的敷層期間獲得所述疊層和基底的組合重量來計算所述疊層的重量。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，獲得測量數(shù)據(jù)的步驟包括在所述一個或多個纖維束的敷層期間對所述輸入材料的連續(xù)樣本稱重。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，響應(yīng)所述測量數(shù)據(jù)來調(diào)整所述一個或多個纖維束的敷層的步驟包括計算所述一個或多個纖維束的敷層的所需補(bǔ)償。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，響應(yīng)所述測量數(shù)據(jù)來調(diào)整所述一個或多個纖維束的敷層的步驟包括調(diào)整以下項中的一者或多者：纖維束長度，敷層的層片的數(shù)目上的變化，穿過自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)的樹脂的流率，穿過所述自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)的樹脂的量。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，獲得測量數(shù)據(jù)的步驟包括從一個或多個傳感器獲得測量數(shù)據(jù)。

上文提到的特征的各種改進(jìn)關(guān)于本公開內(nèi)容的各種方面存在。其它特征也可并入這些各種方面中。這些改進(jìn)和額外特征可獨立地或以任何組合存在。例如，下文關(guān)于一個或多個所示實施例論述的各種特征可單獨地或以任何組合并入本公開內(nèi)容的任何上述方面。再次，上文提出的概述僅旨在使讀者熟悉本公開內(nèi)容的某些方面和背景，而不限制要求保護(hù)的主題。

附圖說明

在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時，本公開內(nèi)容的這些及其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，附圖中相似的標(biāo)號表示貫穿附圖的相似部分，其中：

圖1以側(cè)視圖示意性地繪出了根據(jù)本文所示或所述的一個或多個實施例的用于在復(fù)合部件的敷層期間控制至少一個變量的自動在線制造系統(tǒng)；

圖2以側(cè)視圖示意性地繪出了根據(jù)本文所示或所述的一個或多個實施例的用于在復(fù)合部件的敷層期間控制至少一個變量的自動在線制造系統(tǒng)的備選實施例；

圖3示意性地示出了根據(jù)本文所示或所述的一個或多個實施例的用于在使用圖1或圖2的自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的敷層期間控制至少一個變量的方法；

圖4示意性地示出了根據(jù)本文所示或所述的一個或多個實施例的用于在使用圖1或圖2的自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的敷層期間控制至少一個變量的備選方法；以及

圖5示意性地示出了根據(jù)本文所示或所述的一個或多個實施例的用于在使用圖1或圖2的自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的敷層期間控制至少一個變量的另一種備選方法。

零件清單

100 復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)

105 自動在線敷層系統(tǒng)

110 疊層

111 層片

112 一個或多個纖維束

113 輸入材料

114 基底

115 基底的表面

116 控制器

117 敷層程序

118 纖維分送器件

122 一個或多個卷軸

124 夾持、饋送和引導(dǎo)構(gòu)件

126 切割構(gòu)件

130 傳感器

132 壓實輥

134 加熱器

136 束引導(dǎo)勺

138 定位系統(tǒng)

140 復(fù)合部件

142 敷層表面

144 基底

150 復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)

152 自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)

154 樹脂輸送、沉積和灌注部分

156 樹脂

200 方法

210 步驟

212 步驟

214 步驟

216 步驟

217 步驟

218 步驟

279 步驟

220 步驟

222 步驟

224 步驟

250 方法

252 步驟

254 步驟

256 步驟

258 步驟

260 步驟

262 步驟

264 步驟

266 步驟

268 步驟

270 步驟

272 步驟

274 步驟

300 方法

302 步驟

304 步驟

306 步驟

312 步驟

314 步驟

316 步驟

318 步驟

320 步驟

322 步驟

324 步驟。

具體實施方式

如大體上參照圖1所述，針對一個或多個纖維束112的敷層來形成復(fù)合部件140，公開了包括自動在線敷層系統(tǒng)105和控制器116的復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)100。自動在線制造系統(tǒng)100可用于控制復(fù)合部件140的厚度和重量，其非限制性示例包括低重量、高強(qiáng)度的飛行器和汽車部件。更特別而言，圖1為用于將一個或多個纖維束112敷層到諸如基底114上來形成一個或多個敷層的層片111的疊層110的根據(jù)本公開內(nèi)容的方面的自動在線制造系統(tǒng)100的一個實施例的示意圖。如本文使用的用語"基底"可包括用于制造復(fù)合部件的膜、模具、工具等?；?14可手動地或自動地在期望位置放置在自動在線制造系統(tǒng)100中?；卓刹僮鞯卦O(shè)有標(biāo)識、銷或其它適合的器件，以用于相對于自動在線制造系統(tǒng)100確定和/或?qū)?zhǔn)基底114。在一個實施例中，自動在線制造系統(tǒng)100可使用預(yù)浸料坯，由此一個或多個纖維束112利用樹脂系統(tǒng)預(yù)浸漬。在備選實施例中，如下文所述，自動在線制造系統(tǒng)100可使用干纖維束且包括用于輸送樹脂的器件。自動在線制造系統(tǒng)100還包括控制器116，諸如計算單元或計算機(jī)，其可操作成用于控制自動在線制造系統(tǒng)100，且更具體而言敷層程序117。

對于圖1中所示的示例性布置，復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)100包括用于饋送一個或多個纖維束112的纖維分送器件118，其中，該一個或多個纖維束112中的各個均在相應(yīng)的纖維速度下移動。如前文指出的那樣，在該特定實施例中，一個或多個纖維束112利用樹脂預(yù)浸漬，且通常稱為預(yù)浸料坯。纖維分送器件118可配置成單獨地饋送一個或多個纖維束112中的各個，使得束112可取決于設(shè)計參數(shù)且響應(yīng)于控制器116和敷層程序117在不同速率或相同速率下饋送。在一個非限制性示例中，纖維分送器件118與一個或多個卷軸122連通，該一個或多個束112中的各個束最初卷繞在卷軸122中的相應(yīng)一個上。

在實施例中，該一個或多個纖維束112包括任何適合的增強(qiáng)材料，例如，相對連續(xù)的纖維或束可布置成形成纖維的單向陣列。將包括在此增強(qiáng)材料(諸如帶或織物)中的有用的纖維包括而不限于玻璃纖維、碳纖維和石墨纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、聚合物纖維(包括芳綸和硼絲)、二氧化硅纖維、銅纖維等。纖維可取決于復(fù)合纖維的期望應(yīng)用而為非傳導(dǎo)的或傳導(dǎo)的。在該特定非限制性示例中，一個或多個纖維束112包括碳纖維。然而，本公開內(nèi)容不限于這些特定的纖維類型。

如圖1中指出的那樣，復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)100還包括控制器116?？刂破?16配置成響應(yīng)獲得的測量數(shù)據(jù)(當(dāng)前所述)來基于計算的所需補(bǔ)償對自動在線制造系統(tǒng)100提供調(diào)整。在實施例中，測量數(shù)據(jù)可包括對以下至少一者的一次或多次采樣：輸入或母體材料且更具體而言一個或多個纖維束112的重量，和/或制造期間且更具體而言在形成復(fù)合部件140的層片111的構(gòu)造期間的疊層110的重量。控制器116配置成響應(yīng)于測量數(shù)據(jù)來調(diào)整敷層且更具體而言該一個或多個纖維束112的饋通，以補(bǔ)償從構(gòu)造期間的輸入材料或疊層的基準(zhǔn)重量的變化。更具體而言，基于測量數(shù)據(jù)從基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的變化，控制器116且更具體而言控制自動在線制造系統(tǒng)100的敷層程序117調(diào)整，且/或額外的敷層程序加入，以補(bǔ)償構(gòu)造期間的變化。此調(diào)整可包括但不限于被敷層以形成疊層110的層片的數(shù)目上的變化和/或使用基于一次或多次采樣的測量數(shù)據(jù)的反饋的自動在線制造系統(tǒng)100內(nèi)的一個或多個纖維束112的長度上的變化中的一者或多者。

為了提供測量數(shù)據(jù)，復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)100可包括一個或多個傳感器130，以用于對輸入材料且更具體而言該一個或多個纖維束112的重量和/或構(gòu)造期間的疊層110的重量中的至少一者的在線監(jiān)測/采樣。盡管單個傳感器130在圖1中指出，但可使用多個傳感器130，且在一個非限制性示例中，對于其中每個纖維束112提供一個傳感器130。示例性傳感器包括光學(xué)或接觸傳感器。

控制器116可與如圖1中指出的自動在線制造系統(tǒng)100交換信息，以優(yōu)化疊層110且因此最終復(fù)合部件140的制造。控制器116可配置成調(diào)整在疊層110中敷層的層片111的數(shù)目和/或自動在線制造系統(tǒng)100內(nèi)的一個或多個纖維束112的長度的變化。在一些實施例中，控制器116可包括一個或多個處理器。應(yīng)當(dāng)注意的是，本公開內(nèi)容不限于用于執(zhí)行本公開內(nèi)容的處理任務(wù)的任何特定處理器。用語"處理器"(如本文使用的此用語)旨在表示能夠執(zhí)行完成本公開內(nèi)容的任務(wù)和控制本公開內(nèi)容中的機(jī)械和電氣裝置所需的算法或計算的任何機(jī)器。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的那樣，用語"處理器"旨在表示能夠接收結(jié)構(gòu)化輸入和/或根據(jù)規(guī)定的規(guī)則處理輸入來產(chǎn)生輸出的任何機(jī)器。

在圖1的實施例中，自動在線制造系統(tǒng)100還包括一個或多個夾持、饋送和引導(dǎo)構(gòu)件124，以及設(shè)置成與至少一個壓實輥132饋通定位的一個或多個切割構(gòu)件126，壓實輥配置成輸送力來將一個或多個纖維束112粘合到基底114的敷層表面115以形成一個或多個敷層的層片111的疊層110。自動在線制造系統(tǒng)100還可包括加熱器134、束引導(dǎo)勺136和定位系統(tǒng)(未示出)，以相對于基底114的敷層表面115定向壓實輥132。在一個非限制性示例中，在線制造系統(tǒng)100可安裝在基底114或模具前方的自動化頭部(未示出)上，使得一個或多個纖維束112將粘合至基底114，且在自動在線制造系統(tǒng)100相對于基底114移動時拉引饋送通過系統(tǒng)100的纖維。復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)100的特定構(gòu)造可基于應(yīng)用變化。

現(xiàn)在參看圖2，示出了大體上標(biāo)為150的復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)的備選實施例，包括自動在線敷層系統(tǒng)105和控制器116。對于圖2中所示的示例性布置，等同于圖1的那些的特征不必特別描述，且因此相似的數(shù)字用于表示相似的元件。在圖2的實施例中，復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)150可使用干纖維束，且因此還包括自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)152。

類似于圖1的實施例，復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)150包括用于饋送一個或多個纖維束112的纖維分送器件122，其中各個纖維束112均在相應(yīng)的纖維速度下移動。在該特定實施例中，一個或多個纖維束112為干纖維束。如前述實施例中那樣，纖維分送器件118可配置成單獨地饋送該一個或多個纖維束112中的各個，使得束112可取決于設(shè)計參數(shù)且響應(yīng)于控制器116和計算的所需敷層補(bǔ)償在不同速率或相同速率下饋送。

在該特定實施例中，一個或多個干纖維束112從夾持、饋送和引導(dǎo)構(gòu)件124移動至自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)152的樹脂輸送、沉積和灌注部分154。如圖2中所示，自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)152包括樹脂輸送、沉積和灌注部分154，其包括用于將樹脂156輸送、沉積和灌注到一個或多個纖維束112上的器件。在所示實施例中，樹脂輸送、沉積和灌注部分154形成為包括單獨的構(gòu)件，但應(yīng)當(dāng)理解的是，單個構(gòu)件輸送、沉積和灌注部分154由本公開內(nèi)容構(gòu)想出。關(guān)于樹脂156和一個或多個纖維束112，本公開內(nèi)容不限于特定樹脂或樹脂類型。自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)和可使用的樹脂類型的額外方面在由相同受讓人提交且通過此引用并入本文中的名稱為"Resin Delivery, Application and Infusion System and Integrated Layup System and Method of Use"的美國專利申請中進(jìn)一步描述，該申請具有代理卷號245652-1和美國專利申請序列號12/889785。

此外，在其中結(jié)合了自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)152的實施例中，任何適合的增強(qiáng)材料都可使用本文所述的設(shè)備、系統(tǒng)和方法來灌注。將包括在此增強(qiáng)材料(諸如帶或織物)中的有用的纖維包括而不限于玻璃纖維、碳纖維和石墨纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、聚合物纖維(包括芳綸和硼絲)、二氧化硅纖維、銅纖維等。纖維可取決于復(fù)合纖維的期望應(yīng)用為非傳導(dǎo)的或傳導(dǎo)的。在該特定非限制性示例中，樹脂156為環(huán)氧樹脂，且一個或多個纖維束112包括碳纖維。然而，本公開內(nèi)容不限于這些特定的樹脂或纖維類型。

類似于圖1的實施例，復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)150還包括控制器116?？刂破?16配置成響應(yīng)測量數(shù)據(jù)來基于計算的所需補(bǔ)償對自動在線制造系統(tǒng)150且更具體而言敷層提供調(diào)整。在實施例中，測量數(shù)據(jù)可包括對以下至少一者的一次或多次采樣：輸入或母體材料且更具體而言一個或多個纖維束112的重量，和/或制造或部分構(gòu)造期間疊層110的重量?？刂破?16配置成響應(yīng)于測量數(shù)據(jù)加入額外的敷層程序和/或調(diào)整已經(jīng)存在的敷層程序117，且因此一個或多個纖維束112的饋通，以補(bǔ)償從輸入材料的基準(zhǔn)重量的變化，且更具體而言一個或多個纖維束112或疊層110從確定的基準(zhǔn)重量的變化。更具體而言，基于樣本從適用的基準(zhǔn)的變化，控制器116且更具體而言控制自動在線制造系統(tǒng)150的敷層程序117調(diào)整成在構(gòu)造期間補(bǔ)償一個或多個束112或疊層110的變化。此調(diào)整可包括但不限于被敷層以形成疊層110的層片的數(shù)目的變化、自動在線制造系統(tǒng)150內(nèi)的一個或多個纖維束112的長度的變化，和/或使用基于一次或多次采樣的測量數(shù)據(jù)的反饋對通過自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)152的樹脂156的流率或量的控制。

類似于前述實施例，為了提供測量數(shù)據(jù)，復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)150可包括一個或多個傳感器130，其用于在制造期間對輸入材料且更具體而言該一個或多個纖維束112的重量和/或在自動在線制造系統(tǒng)150內(nèi)的構(gòu)造期間的疊層110的重量中的至少一者的在線監(jiān)測/采樣。

控制器116可調(diào)整敷層程序117和/或添加額外的敷層程序，以優(yōu)化疊層110且因此復(fù)合部件140的制造。如指出的那樣，控制器116可配置成調(diào)整在疊層110中敷層的層片的數(shù)目、改變一個或多個纖維束112的長度，和/或控制穿過自動樹脂輸送、沉積和灌注系統(tǒng)152的樹脂156的流率或量。

在圖2的實施例中，自動在線制造系統(tǒng)150設(shè)置成與至少一個壓實輥132饋通定位，壓實輥配置成輸送力來將一個或多個纖維束112粘合到基底114的敷層表面115以形成疊層110。定位系統(tǒng)138可包括在內(nèi)，以相對于基底114的敷層表面115定向壓實輥132。復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)150的特定構(gòu)造可基于應(yīng)用變化。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，示出了控制使用自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的厚度和/或重量的方法200，諸如復(fù)合部件140和圖1的自動在線制造系統(tǒng)100或圖2的150。如圖3中最佳所示，最初在步驟202中，敷層數(shù)目"x"的層片以形成疊層，其中各個層片均包括一個或多個纖維束，諸如圖1和圖2的一個或多個纖維束112。將層片敷層的過程包括將一個或多個纖維束112粘合到基底的表面，諸如圖1和圖2的基底114的表面115，以形成復(fù)合部件，諸如圖1和圖2的復(fù)合部件140。自動敷層系統(tǒng)配置成接收一個或多個纖維束的饋通作為輸入或母體材料。接下來，在步驟204中，作出層片的敷層完成(如218處指出)或未完成(如206處指出)的判斷。如果未完成，獲得測量數(shù)據(jù)的過程在步驟208中通過在已知時間"t_x"從纖維束取得一個或多個樣本而開始，且在步驟210中對樣本稱重來獲得所需的測量數(shù)據(jù)。在備選實施例中，在將層片敷層的步驟之前，可獲得從纖維束的采樣作為所需的測量數(shù)據(jù)。對測量數(shù)據(jù)的響應(yīng)接下來通過開始在步驟212中計算敷層過程的所需補(bǔ)償來實現(xiàn)。計算所需補(bǔ)償?shù)牟襟E包括取得測量數(shù)據(jù)，且更特別而言敷層過程期間在時間"t_x"處的輸入材料的重量，以及確定從輸入材料的基準(zhǔn)重量的變化。作為備選，計算所需補(bǔ)償?shù)牟襟E包括取得測量數(shù)據(jù)，且更特別而言敷層過程期間在時間"t_x"處的輸入材料的重量，以及關(guān)于多少材料在時間"t_x"處敷層的數(shù)據(jù)，以計算時間"t_x"處敷層的疊層的總重量。時間"t_x"處敷層的疊層的計算重量與根據(jù)構(gòu)件要求在敷層的階段(時間"t_x")處所需的疊層的基準(zhǔn)重量相比。接下來，在步驟214中，響應(yīng)于計算的所需補(bǔ)償調(diào)整敷層程序，或加入額外的敷層程序。更特別而言，該方法包括響應(yīng)測量數(shù)據(jù)來補(bǔ)償根據(jù)構(gòu)件要求在敷層的階段(時間"t_x")處需要獲得的輸入材料的重量或疊層的重量上的變化。響應(yīng)的形式可為調(diào)整束的一個或多個敷層長度、改變層片的數(shù)目或調(diào)整樹脂輸送(在包括在內(nèi)作為系統(tǒng)的一部分時)的量。如216處指出的那樣，在連續(xù)過程中，步驟202-214重復(fù)，直到如步驟218中確定敷層完成的時間。此時，完成的敷層且更具體而言疊層在步驟220處準(zhǔn)備固化，其可包括將疊層放置在真空袋中。疊層接下來在步驟222中固化，且最終構(gòu)件在步驟224中稱重。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，示出了控制使用自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的厚度和/或重量的備選方法250，諸如復(fù)合部件140和圖1的自動在線制造系統(tǒng)100或圖2的150。如圖4中最佳所示，首先在步驟252中，將基底稱重以獲得初始重量。如本文使用的用語"基底"可用于表示膜等，或用于制造復(fù)合部件的模具和/或工具，如前文所述的那樣。接下來，在步驟254中，將數(shù)目"x"的層片敷層，其中各個層片均包括一個或多個纖維束，諸如圖1和圖2的一個或多個纖維束112。類似于圖1和圖2的前述實施例，將層片敷層以形成疊層110的過程包括將一個或多個纖維束112粘合到基底的表面，諸如圖1和圖2的基底114的表面115，以形成疊層110和最終的復(fù)合部件，諸如圖1和圖2的復(fù)合部件140。自動敷層系統(tǒng)配置成接收一個或多個纖維束的饋通作為輸入材料。接下來，在步驟256中，作出關(guān)于該一個或多個纖維束且更具體而言形成疊層的層片的敷層完成268或未完成258的判斷。如果未完成，則獲得測量數(shù)據(jù)的過程在步驟260中通過首先對基底稱重和對基底上未完成敷層的層片或疊層稱重而開始。對測量數(shù)據(jù)的響應(yīng)接下來通過在步驟262中開始計算敷層過程的所需補(bǔ)償來實現(xiàn)。計算所需補(bǔ)償?shù)牟襟E包括取得測量數(shù)據(jù)且更特別而言未完成敷層的層片(疊層)和基底的組合重量，且從測量的總重量減去基底的重量來獲得時間"t_x"處的疊層重量。時間"t_x"處敷層的疊層的計算重量與根據(jù)構(gòu)件要求在敷層的階段(時間"t_x")處所需的疊層的基準(zhǔn)重量相比。接下來，在步驟264中，響應(yīng)于計算的所需補(bǔ)償調(diào)整敷層程序，和/或添加額外的敷層程序。更特別而言，該方法包括響應(yīng)于測量數(shù)據(jù)來補(bǔ)償根據(jù)構(gòu)件要求在敷層的階段(時間"t_x")處從需要獲得的疊層的基準(zhǔn)重量的變化。這些響應(yīng)的形式可為調(diào)整束的敷層長度、改變層片的數(shù)目或調(diào)整樹脂輸送(在包括在內(nèi)作為系統(tǒng)的一部分時)的量中的一者或多者。如266處指出的那樣，在連續(xù)過程中，步驟254-264重復(fù)，直到如步驟268中確定敷層完成的時間。此時，完成的敷層在步驟270處準(zhǔn)備固化，其可包括將疊層放置在真空袋中。疊層接下來在步驟272中固化，且最終構(gòu)件在步驟274中稱重。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，示出了控制使用自動在線制造系統(tǒng)制造的復(fù)合部件的厚度和/或重量的方法300的又一個備選實施例，諸如復(fù)合部件140和圖1的自動在線制造系統(tǒng)100或圖2的150。如圖5中最佳所示，最初在步驟302中，將數(shù)目"x"的層片敷層，其中各個層片均包括一個或多個纖維束，諸如圖1和圖2的一個或多個纖維束112。將層片敷層的過程包括將一個或多個纖維束112粘合到基底的表面，諸如圖1和圖2的基底114的表面115，以形成疊層且因此最終復(fù)合部件，諸如圖1和圖2的疊層110和復(fù)合部件140。自動敷層系統(tǒng)配置成接收一個或多個纖維束的饋通作為輸入或母體材料。接下來，在步驟304中，作出層片的敷層完成(如318處指出)或未完成(如306處指出)的判斷。在輸入材料的敷層過程期間，在敷層之前獲得輸入材料的連續(xù)在線測量數(shù)據(jù)，如在步驟308處指出的那樣。連續(xù)獲得的測量數(shù)據(jù)為步驟312中待執(zhí)行的計算作準(zhǔn)備，以提供敷層過程300的連續(xù)補(bǔ)償。更特別而言，計算所需補(bǔ)償?shù)牟襟E包括取得連續(xù)獲得的測量數(shù)據(jù)，且更特別而言敷層過程之前的輸入材料的重量，以及識別從輸入材料的基準(zhǔn)重量的變化。接下來，在步驟314中，響應(yīng)于計算的所需補(bǔ)償，敷層程序在敷層過程期間連續(xù)地調(diào)整。更特別而言，該方法包括響應(yīng)于測量數(shù)據(jù)來補(bǔ)償輸入材料重量從如構(gòu)件要求所需的輸入材料的基準(zhǔn)重量的變化。這些響應(yīng)的形式可為調(diào)整束的敷層長度、改變層片的數(shù)目或調(diào)整樹脂輸送(在包括在內(nèi)作為系統(tǒng)的一部分時)的量中的一者或多者。如316處指出的那樣，在連續(xù)過程中，步驟302-314重復(fù)，直到如步驟318中確定敷層完成的時間。此時，完成的敷層在步驟320處準(zhǔn)備固化，其可包括將敷層的層片放置在真空袋中。完成的敷層接下來在步驟322中固化，且最終構(gòu)件在步驟324稱重。

有益地，通過結(jié)合使敷層過程適于測量材料性質(zhì)的能力，且更具體而言在關(guān)于自動敷層系統(tǒng)的敷層過程期間改變一個或多個變量，可制造高級的復(fù)合結(jié)構(gòu)，而與具有復(fù)雜形狀無關(guān)，不需要額外的制造過程和步驟來實現(xiàn)近凈形。公開的復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)結(jié)合了相比于輸入材料在厚度和重量分布方面帶有減小的變化來構(gòu)造部件的能力。因此，本公開內(nèi)容的自動過程以改善的控制且在低于常規(guī)纖維放置系統(tǒng)的成本下提供了復(fù)雜復(fù)合結(jié)構(gòu)的制造。該過程有利地提供了可嵌入自動纖維放置程序中的所需調(diào)整的自動化和確定。復(fù)合自動在線制造系統(tǒng)包括足夠的靈活性以適應(yīng)響應(yīng)于樣本測量的調(diào)整的多個算法。商業(yè)上，通過結(jié)合在關(guān)于自動敷層系統(tǒng)的部件制造期間使敷層適于測量的材料性質(zhì)的能力，獲得了全自動化，導(dǎo)致了循環(huán)時間和成本的降低。如本文公開的方法和系統(tǒng)允許了人們相比于輸入材料在厚度和重量分布方面以減少的變化構(gòu)造部件。

盡管本文中示出和描述了本公開內(nèi)容的僅某些特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到許多改型和變化。因此，將理解的是，所附權(quán)利要求旨在覆蓋落入本公開內(nèi)容的真實精神內(nèi)的所有此類改型和變化。