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謝菲爾德大學(xué)先進(jìn)制造研究中心（AMRC）利用一種基于三維建模的視覺檢測系統(tǒng)，取消了復(fù)合材料及部件的人工檢查過程，為復(fù)合材料制造商節(jié)省了寶貴的時(shí)間和費(fèi)用。
AMRC復(fù)合材料中心設(shè)計(jì)分析和復(fù)合材料自動化團(tuán)隊(duì)的席研究工程師Zeeshan Qureshi說：“鋪層過程中的質(zhì)量檢查至關(guān)重要，但可能占用70%或更長的機(jī)器總體時(shí)間，這對我們的合作伙伴來說是一個(gè)巨大的代價(jià)，所以，我們正在研究自動化的過程檢測系統(tǒng)，以顯著減少甚至完全消除人工檢查，從而提高工廠的生產(chǎn)效率。”
通過鋪放單向纖維或織物，然后再進(jìn)行固化而生產(chǎn)出的終部件，其強(qiáng)度取決于纖維的正確排列。
鋪放不正確的纖維會帶來一系列的缺陷，從而影響終部件的結(jié)構(gòu)完整性。
從間隙、重疊到異物和碎片的存在，在生產(chǎn)的早期鋪層階段檢查此類缺陷，相比材料成為完整部件的一部分后再來識別材料中不可接受的缺陷，效率會更高，成本會更低。
Zeeshan表示，該復(fù)合材料中心研究了將哪些系統(tǒng)用于相關(guān)的應(yīng)用中，以確定Absolute Arm（絕對臂）的功能及其激光掃描儀的選項(xiàng)，以及由Hexagon的制造智能部門開發(fā)的產(chǎn)品。
Zeeshan說：“我們發(fā)現(xiàn)，Hexagon開發(fā)了一種專用于檢查纖維取向的復(fù)合材料檢測系統(tǒng)，我們認(rèn)為它有可能成為解決我們一些檢測問題的潛在候選方案。他們很快就能把這樣的系統(tǒng)帶到AMRC以進(jìn)行案例研究——一個(gè)帶有RS5激光掃描儀和視覺系統(tǒng)3D的Absolute Arm（絕對臂）。”
視覺系統(tǒng)3D是一種基于攝像頭的傳感器，能使用基于像素的算法準(zhǔn)確檢測復(fù)合材料的纖維取向。
該系統(tǒng)使用用于位置參考的計(jì)量Absolute Arm（絕對臂），結(jié)合使用臂的激光掃描儀和相機(jī)功能進(jìn)行掃描，使用專用的Explorer 3D軟件平臺，可以將這種纖維取向數(shù)據(jù)映射到被檢部件的三維模型上。
Zeeshan說：“該系統(tǒng)讓我們驗(yàn)證設(shè)計(jì)和仿真工作，以確保我們的設(shè)計(jì)意圖能夠被制造出來，因而成為我們設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程的一個(gè)很好的驗(yàn)證步驟。我們主要將該系統(tǒng)用于編織和預(yù)成型過程。一旦我們完成了初的制造過程，我們可以把部件拿到工作站，同時(shí)，我們可以使用新的檢測系統(tǒng)對部件進(jìn)行掃描，生成部件的三維輪廓。利用軟件中內(nèi)置的一些高級算法，我們就能確定纖維的取向，這可以給我們指出部件中存在的一些缺陷。為了進(jìn)行一項(xiàng)分析，然后與設(shè)計(jì)的部件進(jìn)行比較，我們可以將這些信息帶回我們的設(shè)計(jì)和分析軟件中，用來自制造部件的數(shù)據(jù)更新我們的模型，這為比較我們工作的真實(shí)和虛擬環(huán)境提供了有價(jià)值的信息。”
視覺系統(tǒng)3D 是位于德國亞琛的Hexagon的視覺與復(fù)合材料產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)開發(fā)的眾多用于復(fù)合材料纖維檢測的解決方案中的一個(gè)。
Hexagon的視覺總監(jiān)Alexander Leutner說：“與AMRC復(fù)合材料中心緊密合作，對我們來說非常有價(jià)值，很高興看到我們的視覺系統(tǒng)技術(shù)正被用來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料工業(yè)化生產(chǎn)的新的飛躍。隨著我們不斷開發(fā)和改進(jìn)我們的解決方案，我們從AMRC團(tuán)隊(duì)得到的反饋對我們來說非常寶貴。我們經(jīng)常與Zeeshan及其團(tuán)隊(duì)保持聯(lián)系，密切的合作伙伴關(guān)系幫助我們開發(fā)了系統(tǒng)增強(qiáng)功能，以及我們以前從未想過的新的軟件模塊和應(yīng)用程序。與AMRC合作將這項(xiàng)研究帶入‘將檢測內(nèi)置于纖維鋪放或帶鋪放過程中’的自動化領(lǐng)域也非常有趣。我真的期望看到我們的合作進(jìn)一步發(fā)展，尤其是該團(tuán)隊(duì)采用我們的自動化AFP檢測系統(tǒng)正在進(jìn)行的研究。”
Zeeshan說，該項(xiàng)目的下一階段是研究如何將該技術(shù)應(yīng)用于其他領(lǐng)域：“這是次我們有了內(nèi)部的計(jì)量檢測系統(tǒng)?，F(xiàn)在我們希望有助于進(jìn)一步開發(fā)硬件和軟件系統(tǒng)，使它們足夠強(qiáng)大，能找出一些更復(fù)雜的缺陷，我們希望在不久的將來能找出解決方案。擁有這個(gè)系統(tǒng)的一大優(yōu)勢是，傳感器還能與其他復(fù)合材料鋪層機(jī)集成在一起，如AFP機(jī)、經(jīng)編、縫合或我們在AMRC擁有的2.5D或3D編織機(jī)，目的是實(shí)現(xiàn)在線檢測。”