Sistema y método de inspección.

Un sistema (14) para inspeccionar una banda de material (20) aplicada a un sustrato (22) durante la fabricaciónde un elemento (26) de material compuesto,

siendo el elemento (26) de material compuesto generado mediante lacolocación de bandas (20) sobre el sustrato (22), comprendiendo el sistema:

un conjunto de visión (34a - 34n) que comprende:

una luz de zona (66) para iluminar una zona de la banda de material;

un generador de línea (68) para generar una línea de iluminación a través de la zona;

un sensor (62) para capturar una imagen de la zona, y

un procesador de imágenes (92) para analizar la imagen, en el que el procesador de imágenes (92)está configurado para identificar los residuos en la banda (20) de material en respuesta a la activaciónde la luz de zona (66) y el procesador de imagen (92) está configurado para identificar aberraciones decolocación en respuesta a la activación del generador de línea (68).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/007685.

Solicitante: THE BOEING COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 100 NORTH RIVERSIDE PLAZA CHICAGO, IL 60606-2016 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: ENGELBART,ROGER W, Hannebaum,Reed, ORR,SAM, POLLOCK,TIM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01N21/88 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 21/00 Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad). › Investigación de la presencia de grietas, de defectos o de manchas.
  • G01N21/89 G01N 21/00 […] › en un material móvil, p. ej. del papel, de tejidos (G01N 21/90, G01N 21/91, G01N 21/94 tienen prioridad).

PDF original: ES-2424320_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema y método de inspección ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a un dispositivo de inspección por visión de máquina. Más particularmente, la presente invención se refiere a un dispositivo de inspección por visión de máquina, para su uso con un sistema de colocación de material compuesto.

Generalmente los elementos compuestos se construyen a partir de capas de material que son laminados o estratificados juntos. Estas capas a menudo se denominan capas parciales o totales. Para las estructuras que exceden el ancho de material disponible, cada capa se compone generalmente de una serie de tiras o bandas de material colocadas borde contra borde una a continuación de otra o solapadas en cierta medida. Cada capa puede ser en forma de fibras tejidas en una tela, material de fibra unidireccional, láminas metálicas, películas adhesivas o una variedad de otras conformaciones. Material de fibra unidireccional a menudo se denomina "cinta". Las fibras pueden estar hechas de una cualquiera de multitud de materiales naturales y/o "fabricados por el hombre" o artificiales, tales como fibra de vidrio, grafito, Kevlar®, y similares.

Las bandas están generalmente colocadas sobre el molde o herramienta en un patrón determinado. Las desviaciones de este patrón pueden dar lugar a arrugas, torsión, intersticios y/o solapamiento inaceptables de las bandas. Otros errores que pueden producirse durante la colocación de capas incluyen el que objetos extraños, como por ejemplo, trozos de material de soporte o residuos ("burbujas") se peguen a la superficie de la herramienta o banda. Las burbujas incluyen generalmente pequeños pedazos de resina y fibras sueltas extraídas de la cinta que pueden hacer pelotas y convertirse en "bolas de pelusa" o bolitas de fibra.

En estos y otros casos, si no se identifica y se corrige el error antes de la colocación de la siguiente capa, las propiedades del material del elemento compuesto completo pueden verse negativamente afectadas. Tradicionalmente, se han empleado técnicos para inspeccionar las bandas. Esto implica normalmente detener la colocación de la banda mientras se produce la inspección para asegurar la inspección completa y minimizar el riesgo para los técnicos. En consecuencia, la inspección aumenta en gran medida el tiempo de fabricación y el coste del elemento de material compuesto. En un intento de ayudar a los técnicos de inspección, se han utilizado sistemas de visión de máquina convencionales en el proceso de inspección. Sin embargo, estos sistemas convencionales de visión de máquina no son capaces de identificar todos los diversos tipos de anomalías. Tampoco son capaces de inspeccionar a las velocidades de colocación actualmente alcanzables con las máquinas de estratificación de cinta de cabezales múltiples.

En consecuencia, es deseable proporcionar un método y un aparato capaces de superar, al menos en cierta medida, los inconvenientes descritos en este documento.

JP7071931 divulga un sistema que comprende una cámara de CCD que detecta luz z en un primer intervalo de longitudes de onda a partir una imagen reflejada de la superficie de los objetos. La luz se obtiene al aplicar un haz de dispersión de luz desde medios de proyección y se obtiene una imagen reflejada de la superficie de los objetos cuando la iluminación es un haz lineal de luz que se aplica desde unos segundos medios de proyección. La posición de la característica en la superficie bidimensional de los objetos es determinada con el área de iluminación y, al usar el haz lineal, se consigue la posición vertical de la característica de modo que se puede determinar la posición de la característica en espacio tridimensional.

US2005203657 describe un método que incluye datos posicionales de acceso electrónico que definen una posición por defecto en una estructura compuesta, y que provocan automáticamente que la máquina de colocación del material retorne a la posición por defecto definida por los datos posicionales.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Las anteriores necesidades se cumplen, en gran medida, con la presente invención, en la que en un aspecto se proporcionan un sistema y un método que identifican errores en capas colocadas.

Una forma de realización de la presente invención se refiere a un sistema para inspeccionar un material de banda aplicado a un sustrato durante la fabricación de un elemento de material compuesto. El sistema incluye un conjunto de visión que incluye una luz de zona, un generador de línea, un sensor, y un procesador de imagen. La luz de zona ilumina una zona de superficie del material de banda. El generador de línea genera una línea de iluminación a través de la zona. El sensor captura una imagen de la zona. El procesador de imagen analiza la imagen. El procesador de imagen está configurado para identificar los residuos en el material de banda en respuesta a que la luz de zona se active y el procesador de imagen está configurado para identificar aberraciones de posicionamiento en respuesta a que el generador de línea esté activado.

Otra forma de realización de la presente invención se refiere a un método de inspección de un material de banda aplicado a un sustrato durante la fabricación de un artículo compuesto. En este método, se ilumina difusamente una zona del material de banda, se genera una línea de la iluminación a través de la zona, se captura una imagen de la zona, y se analiza la imagen. La imagen se analiza para identificar los residuos en el material de banda en respuesta a la iluminación difusa la zona y la imagen se analiza para identificar aberraciones de colocación en respuesta a la línea de iluminación.

De este modo se ha esbozado, más bien en términos generales, ciertas formas de realización de la invención con el fin de que se pueda entender mejor la descripción detallada de la misma en este documento, y de modo que se pueda apreciar mejor la presente contribución al estado de la técnica. Hay, por supuesto, formas adicionales de realización de la invención que se describirá a continuación y que formará el objeto de las reivindicaciones adjuntas.

A este respecto, antes de explicar en detalle al menos una forma de realización de la invención, ha de entenderse que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles constructivos ni a las disposiciones de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es capaz de formas de realización además de las descritas y de ser ejecutada y llevada a cabo de diversas maneras. También debe entenderse que la fraseología y terminología empleadas en este documento, así como en el resumen, lo son a efectos de descripción y no deben considerarse como limitativas.

Como tales, los expertos en la materia apreciarán que la concepción sobre la que se basa esta descripción puede ser fácilmente utilizada como base para el diseño de otras estructuras, métodos y sistemas para llevar a cabo los diversos propósitos de la presente invención. Es importante, por lo tanto, que se considere que las reivindicaciones incluyen tales construcciones equivalentes en la medida en que no se aparten del alcance de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de laminación o estratificación de cinta de cabezales múltiples de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva del sistema de laminación de cinta de cabezales múltiples de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La figura 3 es una vista lateral de una cabeza y un conjunto de visión adecuado para su uso con el sistema de laminación de cinta de cabezales múltiples de la figura 1.

La figura 4 es una vista posterior la cabeza y del conjunto de visión adecuado para su uso con el sistema de laminación de cinta de cabezales múltiples de la figura 1.

La figura 5 es un diagrama de bloques de un controlador de visión adecuado para su uso con el sistema de laminación de cinta de cabezales múltiples de la figura 1.

La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos de un método de acuerdo con una forma de realización de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERIDA La presente invención proporciona, en algunas formas de realización, un sistema de inspección en proceso, de visión de máquina, para un dispositivo de colocación de material compuesto y un método de uso de este sistema. En diversas formas de realización, el sistema es adecuado para su uso con un dispositivo de laminación automatizado tal como, por ejemplo, una máquina automatizada de colocación de fibra (AFP) , máquina... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (14) para inspeccionar una banda de material (20) aplicada a un sustrato (22) durante la fabricación de un elemento (26) de material compuesto, siendo el elemento (26) de material compuesto generado mediante la 5 colocación de bandas (20) sobre el sustrato (22) , comprendiendo el sistema:

un conjunto de visión (34a -34n) que comprende:

una luz de zona (66) para iluminar una zona de la banda de material;

un generador de línea (68) para generar una línea de iluminación a través de la zona; un sensor (62) para capturar una imagen de la zona, y un procesador de imágenes (92) para analizar la imagen, en el que el procesador de imágenes (92) está configurado para identificar los residuos en la banda (20) de material en respuesta a la activación de la luz de zona (66) y el procesador de imagen (92) está configurado para identificar aberraciones de colocación en respuesta a la activación del generador de línea (68) .

2. El sistema (14) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

un conmutador (88) para activar alternativamente la luz de zona (66) y el generador de línea (68) .

3. El sistema (14) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el conmutador (88) varía una velocidad de conmutación en respuesta a una velocidad de tendido.

4. El sistema (14) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de cabezas (16a –

16n) y cada una de la pluralidad de cabezas (16a – 16n) está configurada para colocar una respectiva tira de la banda de material sobre el sustrato, en el que cada una de la pluralidad de cabezas (16a – 16n) comprende un respectivo conjunto de visión.

5. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además: 30

un espejo para redirigir la luz de la zona hacia el sensor (62) desde un ángulo de incidencia relativamente mayor que el generador de línea (68) y la luz de zona (66) .

6. Un método de inspección de una banda de material (20) aplicada a un sustrato (22) durante la fabricación de un artículo (26) de material compuesto, generado mediante la colocación de bandas (20) sobre el sustrato (22) , comprendiendo el método:

iluminar difusamente una zona de la banda de material (20) ; generar una línea de la iluminación a través de la zona;

capturar una imagen de la zona; y analizar la imagen, en el que la imagen se analiza para identificar residuos en la banda de material (20) en respuesta a la iluminación difusa de la zona y se analiza la imagen para identificar aberraciones de colocación en respuesta a la línea de iluminación.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además:

conmutar alternativamente entre la iluminación difusa y la línea de iluminación.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además: 50

variar la velocidad de conmutación en respuesta a una velocidad de tendido.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además:

10. El método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además:

señalizar la zona en respuesta a la determinación de que la zona incluye un error.

iluminar la zona con un ángulo de incidencia relativamente más pequeño que el sensor.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además:

generar un conjunto de líneas a través de la zona.


 

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