自动铺带技术在复合材料加工中的误差分析与校正 .pdfVIP

自动铺带技术在复合材料加工中的误差分析

与校正

自动铺带技术是一种广泛应用于复合材料加工中的先进制造技术。利用机器人

系统，该技术能够实现快速、精确地将预浸料纤维带自动铺设在模具上，形成复合

材料结构件。然而，由于制造过程中存在各种误差，如机器人姿态误差、纤维带张

力变化等，导致最终产品中可能存在不可忽视的误差。因此，对自动铺带技术中的

误差进行分析和校正是提高加工精度和质量的重要步骤。

首先，自动铺带技术中的误差可以分为几个方面。机器人姿态误差是指由于控

制系统不稳定或机械结构刚度不足等原因导致的机器人末端工具姿态与期望姿态之

间的偏差。纤维带张力误差则是由于张力传感器精度不高、张力控制系统不稳定等

造成的纤维带张力变化不均匀。此外，还存在其他误差源，如纤维带宽度和厚度的

不均匀性、模具表面的几何变形等。

针对机器人姿态误差，可以通过提高控制系统的稳定性和增强机械结构的刚度

来减小误差。采用先进的机器视觉系统，能够实时获取铺带工具的位置和姿态信息，

并与期望姿态进行比较，通过调整机器人控制指令来实现姿态误差的校正。此外，

引入自适应控制算法和传感器反馈控制系统，能够进一步提高铺带过程中的精度和

稳定性。

对于纤维带张力误差，可以采用多传感器监测系统来实时监测纤维带的张力变

化情况，并通过自适应控制算法来调整张力控制系统，使张力变化更加均匀稳定。

此外，对张力传感器进行校准和精度提高也是减小纤维带张力误差的关键措施。

除了机器人姿态误差和纤维带张力误差，纤维带宽度和厚度的不均匀性以及模

具表面的几何变形也对最终产品的精度产生影响。为了减小这些误差，可以在铺带

前对纤维带进行预处理，通过切割和裁剪等方式将其调整为均匀宽度和厚度。同时，

在模具制造过程中，需要采用高精度的数控加工设备，并进行严格的质量控制，以

减小模具表面的几何变形。

此外，误差分析与校正还需要借助先进的测量设备和方法。利用三维扫描仪、

光学显微镜等设备，能够实现对复合材料件的形状、尺寸和表面质量等的精确测量

和分析。通过将测量结果与设计要求进行比较，可以定量分析各种误差源对加工精

度的影响，为校正提供依据。

在误差校正的过程中，需要建立有效的反馈机制。根据误差分析的结果，对机

器人系统和控制系统进行调整和优化，从而实现自动铺带过程中误差的最小化。此

外，持续监测和控制纤维带的张力、宽度和厚度等参数，能够及时调整铺带过程中

的参数，提高加工的一致性和稳定性。

综上所述，自动铺带技术是一种有效的复合材料加工技术，但其中的误差需要

通过分析和校正来保证加工质量和精度。在进行误差校正时，需要综合考虑机器人

姿态误差、纤维带张力误差以及其他误差源的影响，并利用先进的控制算法和测量

设备进行校正。通过有效的误差分析与校正，可以实现自动铺带技术在复合材料加

工中的高精度和稳定性，为实现材料加工的自动化和智能化提供了重要支持。