定位系统论文复合材料论文：激光铺层定位系统在复合材料铺层中的应用.doc

1、 学术发表和写作资源平台： QQ：275252867 论文发表联系方式 qq：278121888 定位系统论文复合材料论文：激光铺层定位系统在复合材料铺层中的应用 摘要:本文初步研究在激光铺层定位系统在复合材料铺层系统中应用, 将在实际上存在 的问题进行总结,作为以后工作的依据。 关键词:定位头激光铺层工装投影 一、前言 激光铺层定位技术运用在复合材料零件制造领域中,这一技术被列为复合材料产业化生 产工艺中最先进的技术之一,该生产工艺已用在复合材料件成型铺层这一工序中, 能够节约 材料、降低成本、提高产品质量和生产效率,随着哈飞复合材料厂生产规模的扩大, 各机型 型号的增加,以及各型号的生产批

2、量的增加 ,对现有的产品的质量以及互换性和协调性的要 求都有进一步的提高,现有的手工铺层已远远不能满足复合材料产品的工艺要求, 国外复合 材料生产先进的公司如 BOING 及 ECF 等公司现在都已将铺层定位技术运用到复合材料零 件成型制造工艺中。 二、研究的目的和依据 哈飞复合材料厂购买了三套加拿大公司产的激光投影系统,由于我厂是国内首家能用, 目前国内还没有成熟的使用工艺技术说明,现结合我们复合材料厂现有的复合材料工艺制造 技术、生产能力以及现有的工装等条件,如何能正确的合理的将该项技术真正的运用到复合 材料生产中,经过近一年的研究 ,同加拿大 VIRTEK 厂家及我厂的技术工艺等部门多次

3、探讨, 现基本上能够将铺层定位技术运用到生产中去,其中一些技术可以填补国内的空白, 为今后 复合材料铺层定位技术的运用打下了坚实的基础。 我厂现有的三套三维激光投影系统,其中两套单头为可移动式, 投影头距地面高度为 3.7 米,一套双头系统,为固定式的,距地面高度为 4.5 米它们可以分别可以二、三、四串联使用 起来使用,放置于相对湿度为 35-40%,温度为 18-24的工作环境中,投影直径为 0.8-1.0 的激光束,颜色为绿色,它具有自动跟踪、自动检测的功能、具有正向和逆向功能 ,逆向数字 化精度1.0,当激光束与工装的平面法线夹角30 度,激光投影头采用防尘设计,以防止 碳纤维及其它带

4、电微粒对内部元件的破坏,系统能接受从 FiberSIM,CATIA Covers 等软件 传来的 3 维激光投影文件, 该投影系统运用 virtek laseredge4.2.1 软件。系统硬件组成:1. 计 算机控制系统 2.激光头支架 3.激光发射头 4.定位头 5.系统校准激光反射片 6.逆向数字化激 光牵引片 7.校验工装 三、系统的硬件组成及说明 1、计算机: 建立铺层数据的信息库, 建立后将生成的铺层文件传送到激光发射头上进行 投影。 2、激光头支架: 分为固定式和可移动式支架。固定式又分为单头和双头固定激光发射 头的托架,可旋转激光头。 3、激光投影头: 将接受从计算机中传来的信

5、息文件后发射激光束到复合材料的铺层工 装上,我厂为了保护操作员的视力 ,购买的是绿光投影头,它是铺层定位系统中最关键的部位。 4、工装定位头 Target:它是放置在复合材料工装的边缘,垂直放置于工装表面切线,有 30、45、0的定位头文件,在它的顶部有一种能沿入射线方向反射的特殊光学材料所制成 的,它是连接工装与激光之间的信息通道 ,将工装周边区域的三维信息空间数据经工装定位 头传向激光反射头,由于反射材料不耐高温 ,在复材进行固化时要要将工装定位头取下所以 一种可移动的。 学术发表和写作资源平台： QQ：275252867 论文发表联系方式 qq：278121888 5、手动校准反射片(R

6、etro-relective):它是牵引激光头的光线能扫描在激光定位头上的 反射光薄片,它是最初激光定位头与激光反射头之间进行数据连接的手动校准工具, 在最初 的手工校准以后,激光反射头对工装上的定位头具有自动控制功能以及超差自动修正功能。 6、手动校准反射片(retro-relective):它是牵引激光头的光线能扫描在激光定位头上的 反射光薄片,它是最初激光定位头与激光反射头之间进行数据连接的手动校准工具, 在最初 的手工校准以后,激光反射头对工装上的定位头具有自动控制功能以及超差自动修正功能。 7、检验工装 它是检验激光头的精确度的特殊专用工装它上面有 36 个激光定位头当激光反射头有

7、误差时通过校验工装来进行调整。 四、系统软件及说明 操作系统平台为 windows2000 投影软件在投影时它是正系统下进行的,当做逆向数字 化时它是在 DOS 操作平台下进行。 要想能在工装上投影文件系统必须三个文件 1、工装校准文件, 格式为: 工装校准名.cal 它是由放置在工装上的各定位头之间相对位置生成的空间坐标,生成的三维坐标文件是 与激光发射头之间进行数据交换的信息库。注:当作正向时它的定位头坐标是相对工装本身 固有的空间坐标下的位置,当作逆向时 ,它的空间坐标是在工装表面的定位头自己的坐标 ,和 工装自己的坐标没有联系。 2、铺层数据文件, 格式为: 铺层名:ply 它是激光反

8、射头进行投影扫描时的源文件;当操作工进行各层投影时, 激光发射头通过 该数据文件对铺层工装表面进行扫描,它包括文字说明、铺层方向、铺层形状等信息。 3、系统配置文件, 格式为: 系统配置名.Cfg 它是对激光头的系统进行参数设置。当加拿大专家来厂的时候,根据我厂工装制造的实 际情况对系统配置参数进行了设置,一般不需要对参数进行修改。 五、系统的使用: 该套系统的 virtek laseredge4.2.1 简单易学。下面将该软件的操作简单介绍一下 : 首先打开 UPS 不间断电源启动计算机。 输入开机密码,一般默认设置为 system 进入 Windows2000 操作系统界面。 点击标有 O

9、LT 的图标出现用户操作密码权限 ,输入密码,一般设置为 system,进入 laseredge 软件界面。 系统分制三个操作级别,分别为:1.操作者 2.高级操作者 3.系统管理员三个级别,它们分 别进行不同的权限操作。一般情况操作者只能打开已设计好的程序直接对工装铺层进行投 影,高级操作者能够对各投影文件进行配置 ,而系统管理员可以对 CFG 这一文件进行修改, 当 将前面所说的 cal 文件,ply 文件 cfg 文件配置好后即可进行铺层投影。结论 将近 2 年的研究和实践,哈飞复合材料厂现已将复才铺层定位系统运用在 EC120 的顶 棚、中心罩、左右舱门等零件的铺层,现将所研究关于激光

10、铺层定位系统在复合材料铺层系 统中应用所总结归纳的结论流程说明如下: 复合材料铺层投影是指通过产品设计数模通过 CATIA Covers 设计转移成铺层图、下 料图进行铺层。 复材产品工装在制造过程中,在工装的切割线以外的边缘布置最少 7 个内径为 6 的定 位头的套筒,如果工装大的话可以每隔 0.4 米布一个, 在工装制造完成后,将定位头放置在套 筒里,用激光跟踪测量仪测出该定位头中心的 x、y、z 的 3 维坐标, 根据设计员提供该复合 材料产品设计数模利用 CATAI COVERS 软件生成 3 个文件,1,后缀为.ply 投影图形数据文 学术发表和写作资源平台： QQ：275252867 论文发表联系方式 qq：278121888 件 2,后缀为.cal 的工装校准文件,3,生成 AutoCAD 格式的下料文件 ,通过车间的数控下料机 下料,车间工艺根据工装的大小进行定位系统 cfg 文件的配置,根据前面的介绍,有了投影图 形 ply 数据文件、工装校准 cal 文件、系统 cfg 文件后按照铺层定位系统操作来进行措作投 影,再将后缀为 dwg 下料文件在数控下料机上进行下料操作 ,利用下好的料安照工艺的铺层 要求运用铺层定位系统进行投影铺层,成型后进行固化。