[发明专利]一种复杂曲面编织预制体的厚度测量方法

说明书

本发明提供了一种复杂曲面编织预制体的厚度测量方法，步骤包括：三维激光扫描设备的现场调试准备；将三维激光扫描设备以及抽真空平台的位置相对固定，再安装预制体模具，对模具基座所在平面以及三维激光扫描设备的坐标进行校准；扫描获得支撑模上表面点云；在支撑模上表面放置待测预制体；在模具基座上覆盖真空膜，进行抽真空；在达到预设真空度后，扫描获得真空膜上表面点云；将真空膜上表面点云与支撑模上表面点云进行测量偏差操作，获得待测预制体在预设真空度下的测量厚度值。该厚度测量方法采用抽真空厚度测量方法测量复杂曲面编织预制体厚度，对预制体无任何损伤，适用于多种形状编织预制体的厚度测量。

技术领域

本发明涉及一种厚度测量方法，尤其是一种复杂曲面编织预制体的厚度测量方法。

背景技术

三维编织复合材料是一种具有高比强度、高比模量、高损伤容限、耐冲击、抗分层和抗疲劳等特点的新型高性能纺织结构复合材料。凭借这些突出的性能表征，该类材料已经作为火箭整流罩，发射器喷管、发动机支架、飞机机身等关键部件，在火箭、卫星、飞机、高速动车组、汽车、武器装备等方面逐渐得到推广，性能提升显著。

复杂曲面编织预制体的厚度与复合材料的力学性能关系密切，所以编织预制体的厚度测量十分关键。现有复杂曲面编织预制体厚度测量方法采用扎针法测量厚度，用一枚针竖直扎穿预制体，针头触及辅助测量工具挡板时，针身与编织预制体面的交点距针尖的长度即为该点处编织预制体厚度。这种方法易造成编织预制体内部纤维刺裂损伤，易引入金属杂质残留，易出现扎过或扎不透等缺陷。测量结果误差大，无法精确测量编织预制体的厚度。依托测厚仪式原理测量时，由于预制体是连续变厚曲面，测头平面无法贴合测量曲面，测量结果无法真实表征曲面某处厚度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的编织预制体厚度测量方法对于复杂曲面预制体的测量结果误差大，无法精确测量编织预制体的厚度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复杂曲面编织预制体的厚度测量方法，包括如下步骤：

步骤1，三维激光扫描设备的现场调试准备；

步骤2，将三维激光扫描设备以及抽真空平台的位置相对固定，再在抽真空平台上安装预制体模具，预制体模具由模具基座以及设置在模具基座上的支撑模构成，对模具基座所在平面以及三维激光扫描设备的坐标进行校准；

步骤3，利用三维激光扫描设备对位置固定的支撑模上表面进行扫描，获得由各个坐标点构成的支撑模上表面点云；

步骤4，在支撑模上表面放置待测预制体，并使待测预制体下表面与支撑模上表面贴合，且二者的边缘对齐；

步骤5，在模具基座上覆盖真空膜，支撑模和待测预制体均位于真空膜下方，真空膜的四周密封在模具基座上，将真空膜的抽气接口通过管路连接真空泵，再启动真空泵进行抽真空；

步骤6，在抽真空达到预设真空度后，保持预设真空度3～5min，利用三维激光扫描设备对持续抽真空状态下的真空膜上表面进行扫描，获得由各个坐标点构成的真空膜上表面点云；

步骤7，将真空膜上表面点云与支撑模上表面点云进行测量偏差操作，获得各个测量点处压缩待测预制体和真空膜的整体厚度值δ，则待测预制体在预设真空度下的测量厚度值为δ-δ′，其中δ′为真空膜的厚度。

作为本发明的进一步限定方案，步骤4中，在待测预制体上预先编织有横向和纵向分布的预制体标定线，在模具基座上设有与待测预制体上的预制体标定线相对于的校准标定线。采用预制体标定线和校准标定线能够辅助校准待测预制体在支撑模上的位置，增强测量精度。

作为本发明的进一步限定方案，步骤4中，在支撑模上表面放置待测预制体后，利用校验卡板对待测预制体与支撑模的相应位置处的预制体标定线和校准标定线进行校准。采用校验卡板能够方便对齐预制体标定线和校准标定线，实现位置精确校准。