[发明专利]碳纤维材料纤维方向的测量和对象碳纤维复合结构方式的制造

说明书

根据本发明，要检查的对象(10)的碳纤维材料的纤维方向根据由要检查的对象反射的光(32)的极化方向来识别。如果例如未极化的光(30)出现在碳纤维(16)上，那么由纤维反射的光在纤维方向上极化(34_A，34_B)。

技术领域

本发明涉及一种用于测量碳纤维材料的纤维方向、例如用于质量检查和/或继续处理和用于以碳纤维复合结构方式制造对象的方案。

背景技术

在现代的轻质结构中，越来越多地使用碳纤维以提高所谓的碳纤维复合材料的强度。尤其在由该复合材料构成的安全重要的构件、例如飞机制造、汽车制造等中，正确的位置和正确的走向、即碳纤维的方向对于制成的构件的机械强度和可负荷性具有决定性的意义。在工件的每个点或全部相关的点上需要以确定的精度测量纤维走向或碳纤维所位于的角度。通常，在制造多层碳纤维织物时依次彼此叠加地分层并且分别用专用的塑料浸泡和硬化。该层中的每个必须在纤维走向方面进行评定。因为碳纤维层对于可见光是不透明的，所以必须为每个层单独地分别在施加该层之后执行纤维方向的检查。

纤维方向至今为止以不同的方式测量或者控制，即a)视觉地通过制造人员，b)通过由制造人员施加标记、借助于照相机系统检测标记并且通过相应的软件继续处理照相机图片，和c)通过利用照相机系统记录碳纤维，该照相机系统的像素分辨率当然必须高至使得各个碳纤维以绘图的方式来分辨，从而从图像数据中借助于专用软件能够在图像的每个位置处确定碳纤维的方向。

解决方案a)和b)要求制造人员的合作，并且因此由于已知的主观作用会复现地很差并且易受误差影响。此外，该解决方案是耗时的进而是昂贵的。完全自动化的检查是不可行的。解决方案c)需要所应用的照相机的像素分辨率相对高。除了具有高分辨率的照相机的较高的成本外，在高的像素数量的情况下形成更多的图像数据，该图像数据在帧速率相同的情况下引发更高的图像传输速度以及图像评估的更高的运算能力。更高的数据传输速率和高的运算能力又导致更高的成本。正好相反地考虑，这表示：在成本耗费确定的情况下限制了检查速度。最后这就是说：对于检查碳纤维复合构件的特定的面来说，所允许的成本确定检查速度。另一缺点是如下事实：必须从图像数据中通过软件计算出纤维方向。因此，结果的可靠性和精度显著地取决于软件质量。尤其在用塑料浸泡的织物中，与未浸泡的所谓的“纺织的”织物相比，纤维方向的识别还显著是更不精确的并且不那么可靠。

因此，所期望的是用于测量碳纤维材料的纤维方向的方案或用于以碳纤维复合结构方式制造对象的方案，其克服上述缺点或者在质量货精度相同的情况下实现成本更加适宜的制造。

发明内容

因此，本发明的目的在于：以改进的特性实现用于测量碳纤维材料的纤维方向的方案以及用于以碳纤维复合结构方式的对象的制造。

因此，本发明的目的通过所附的独立权利要求的内容来实现。

本发明利用如下知识：可行的是，要检查的对象的碳纤维材料的纤维方向根据由要检查的对象反射的光的极化方向来识别。如果例如未极化的光出现在碳纤维上，那么由纤维反射的光在纤维方向上极化。光的波长例如位于400至1000纳米范围中。

可行的是，借助于光的极化以绘图的方式测量碳纤维材料、例如碳纤维织物或碳纤维复合材料的纤维方向。因此，根据一个实施例将极化敏感的照相机用作为极化传感器，该照相机记录要检查的对象，以便获得极化方向的位置分辨的检测，进而获得极化方向的位置分辨的扫描。有利的是，对此不需要：极化敏感的照相机的分辨率足以以光学的方式分辨纤维。换而言之，极化敏感的照相机的位置分辨率在照相机镜头的镜头平面中低于所必需的，以便分辨碳纤维材料的表面处的纤维的结构，即镜头的镜头平面中的像素重复间距能够大于例如纤维半径。

附图说明

有利的实施方式是从属权利要求的内容。下面参考附图详细阐述本发明的优选的实施例，其中