复合材料自动铺带技术现状与研究进展

·新材料新工艺·收稿日期：2010－09－06作者简介：张蕾，1982年出生，硕士，主要从事复合材料成型技术研究。

E －mail ：vanbud@eyou．com大型复合材料筒形结构自动铺带技术张蕾王俊锋刘伟熊艳丽范佳（航天材料及工艺研究所，北京100076）文摘采用国产T300/605热熔法预浸料，对大型复合材料筒形结构自动铺带技术进行了研究。

通过对自动铺带角度的工艺优化，铺带角度进行微调，实现了复合材料筒形结构的满覆盖铺放。

在此基础上进行了大型复合材料筒形结构的自动铺带工艺试验，对自动铺带工艺试验件进行无损检测及取样性能测试。

结果表明：预浸料铺覆性良好，自动铺带成型的预浸带间隙或重叠≤1mm ，铺带角度与理论铺带角度偏差≤0．2ʎ。

试验件成型质量良好，自动铺带技术可以满足大型复合材料结构高质量成型需求。

关键词自动铺带，筒形结构，复合材料Automated Tape Placement in Large Composite Cylinder StructureZhang LeiWang JunfengLiu WeiXiong YanliFan Jia（Aerospace Research Institute of Materials ＆Processing Technology ，Beijing 100076）Abstract Automated tape placement in large cylinder structure was studied with domestic T300/605melting preparedprepreg．The ply angle was optimized to achieve the full-scale laying in large cylinder structure ，which would avoid the gap or overlaps．On the basis of the optimization ，the process experiment of large cylinder structure with automated tape placement was carried out and the result indicated that the adhesion of the prepreg tape was fit for automated tape placement．The gap or over-lap between the tapes were less than 1mm and the error of ply angle was less than 0．2ʎ．Nondestructive testing of the composite cylinder and test of mechanical and physical performance was carried out．The result showed that the property of the compositecylinder was eligible ，which indicated that automated tape placement satisfied the moulding of the large cylinder structure．Key words Automated tape placement ，Cylinder structure ，Composite 0引言自动铺带技术起源于20世纪60年代，第一台计算机全自动控制铺带机由General Dynamics 公司和Conrac 公司合作完成，用于铺放飞机的复合材料机翼部件［1］。

复合材料自动铺丝技术研究进展The Research Progress of Automated Fiber Placement Technology for Composites摘要：复合材料自动铺丝技术是在航空航天工业发展起来的一种“低成本，高性能”的先进复合材料自动化制造技术。

自动铺丝技术在降低复合材料构件制造成本，提高生产效率和构件性能等方面具有极大的潜力，得到工业发达国家的高度重视。

本文对自动铺丝的原理、特点、CAD/CAM核心技术以及自动铺丝技术的国内外发展历程与应用进行了全面的介绍，最后展望了自动铺丝的发展前景。

关键词：复合材料，自动铺丝，CAD/CAMAbstract：Automated Fiber Placement is a sort of automated manufacture technology which was raised first at the field of aeronautics and astronautics, and through it, thelow-cost and high-quality advanced composite material can be produced. Automated Fiber Placement has great potential in reducing manufacturing costs, improving efficiency and function, gaining much attention of industrial development countries. In this paper, the principle and characteristic of Automated Fiber Placement, the core technology of CAD/CAM, the domestic and foreign development process and application of Automated Fiber Placement is fully discussed. Finally, the development outlook of Automated Fiber Placement is prospected.Key words: composite materials, Automated Fiber Placement, CAD/CAM1.引言复合材料是指由两种或两种以上具有不同物理、化学性质的材料，以微观、介观或宏观等不同的结构尺度与层次，经过复杂的空间组合而形成的一种多相固体材料[1]。

基于自动铺带技术的复合材料结构件热导性能研究随着科技的发展，复合材料在航空、汽车、船舶等领域中得到了广泛应用。

复合材料具有密度低、强度高、刚度高等优点，但其热导性能较差，这限制了其在高温环境下的应用。

因此，研究如何提高复合材料的热导性能，对于推动复合材料的应用具有重要意义。

自动铺带技术是一种常用于制造复合材料结构件的高效工艺。

它利用自动机械将多种纤维预浸料沿给定轮廓进行铺放，然后经过热固化等工艺步骤形成复合材料。

在进行复合材料结构件的热导性能研究时，我们可以从以下几个方面进行探索。

首先，我们可以研究复合材料中不同纤维材料对热导性能的影响。

复合材料通常由纤维和基体组成，其中纤维起到增强作用，而基体起到传导热量的作用。

通过选择合适的纤维材料，可以提高复合材料的热导率。

例如，石墨纤维具有较高的热导率，可以在复合材料中引入石墨纤维来提高整体的热导性能。

其次，我们可以研究复合材料中不同纤维体积含量对热导性能的影响。

纤维体积含量越高，纤维之间的接触面积越大，热量传导的通道也就越多，从而提高了复合材料的热导性能。

通过对不同纤维体积含量的复合材料进行热导率测试，可以确定最佳的纤维体积含量范围，以达到最优的热导性能。

此外，我们还可以研究复合材料中添加导热填料对热导性能的影响。

导热填料具有较好的导热性能，可以在复合材料中起到导热桥梁的作用，提高整体的热导率。

例如，铝粉、碳纳米管等导热填料可以添加到复合材料中，通过与纤维和基体的相互作用，引导热量的传递，提高复合材料的热导性能。

另外，研究复合材料的热导性能还可以从结构设计角度进行。

通过优化复合材料的结构，如纤维的排列方式、基体的厚度等，可以改变复合材料的热导性能。

例如，可以采用交错层压结构，使纤维沿不同方向排列，增加热传导路径，提高复合材料的热导性能。

除了上述几个方面的研究，我们还可以通过改变复合材料制备工艺来提高其热导性能。

例如，可以采用高温热固化工艺，提高复合材料的热固化度，减少热固化剂的残留，从而提高复合材料的热导率。

自动铺带技术在复合材料结构件热阻性能研究中的应用引言热阻性能是复合材料结构件设计和制造中的一个重要指标。

在实际应用过程中，结构件的导热性能直接影响其热传导效率和稳定性。

因此，研究如何提高热阻性能，提高复合材料结构件的导热能力是一个热点和挑战。

近年来，自动铺带技术作为一种先进的制造方法，逐渐受到广泛关注和应用。

本文将探讨自动铺带技术在复合材料结构件热阻性能研究中的应用。

1. 自动铺带技术简介自动铺带技术是一种通过自动化设备将复合材料纤维连续铺放在模具上的制造方法。

通过控制铺带的角度、弯曲半径以及各层之间的纤维走向，可以实现复合材料结构件的复杂几何形状和优化力学性能。

自动铺带技术具有高效、精准和可重复性等优点，适用于大尺寸、高强度和复杂形状的结构件制造。

2. 复合材料结构件的热阻性能复合材料结构件的热阻性能是指材料在传导热传递过程中阻碍热流传递的能力。

熟知的热阻性能评估方法包括热传导率、热导率和热扩散系数等指标。

改善复合材料结构件的热阻性能对于提高其导热能力和应用范围具有重要意义。

3. 自动铺带技术在提高复合材料热阻性能中的应用自动铺带技术在提高复合材料结构件的热阻性能方面具有潜力。

首先，自动铺带技术可以实现纤维方向的优化设计，使得复合材料结构件的纤维走向和热传导方向一致，从而提高导热能力。

其次，自动铺带技术可以控制纤维之间的间隙和纤维层间的连续性，减少热阻损失。

此外，自动铺带技术还可以实现复合材料结构件的精细设计，通过合理布局纤维层的厚度和密度，进一步优化热传导路径，提高热传导效率。

4. 自动铺带技术在复合材料结构件热阻性能研究中的案例分析许多研究人员已经开始探索自动铺带技术在复合材料结构件热阻性能研究中的应用。

例如，一项研究使用自动铺带技术制备复合材料热管，通过控制不同铺带角度形成热流通道，并优化纤维层的布局，成功提高了热管的热传导性能。

另外，另一项研究使用自动铺带技术制备导热复合材料片，通过控制纤维层的厚度，优化了热传导路径，提高了导热性能。

自动铺带技术在复合材料制造中的应用探索自动铺带技术是一种现代化的复合材料制造方法，通过利用机器人或自动化设备来将预浸料或干型纤维材料连续地铺放在模具上，进而实现复合材料的制造。

这种技术相比传统的手工铺带，具有更高的生产效率、更好的一致性和更高的品质控制。

本文将探讨自动铺带技术在复合材料制造中的应用，并分析其优势和潜在的挑战。

一、自动铺带技术的优势1.提高生产效率：自动铺带技术利用机器人或自动化设备代替人工操作，能够大幅提高生产效率。

在传统的手工铺带中，工人需要一遍遍地将铺带逐一放置，而自动铺带技术可以连续不断地进行铺带，大大减少了制造时间。

2.保证产品一致性：自动铺带技术能够精确地控制铺带的速度、压力和纤维摆放方向，保证每一块复合材料的质量一致性。

而手工操作容易受到工人技术水平和疲劳程度的影响，导致产品质量的波动。

3.提高产品质量：自动铺带技术可以实现更精确、更均匀地铺放纤维材料，避免了手工操作中可能出现的误差。

同时，自动铺带技术还能控制纤维材料的厚度和纤维摆放的角度，使得复合材料具有更好的力学性能和表面质量。

二、自动铺带技术在复合材料制造中的应用1.航空航天领域：复合材料在航空航天领域具有广泛的应用前景，而自动铺带技术可以大幅提高复合材料的制造效率和产品质量。

通过自动铺带技术，可以制造出轻质、高强度的航空航天结构件，满足航空航天工业对材料性能和质量控制的高要求。

2.汽车工业：自动铺带技术在汽车工业中有着广泛的应用。

通过在汽车零部件中使用复合材料，可以实现车身的轻量化，并提高汽车的燃油效率。

自动铺带技术可以大幅提高复合材料零部件的制造效率，满足汽车工业对大规模生产和高品质产品的需求。

3.建筑领域：自动铺带技术也可以应用于建筑领域的复合材料制造。

复合材料在建筑领域有着广泛的应用前景，可以用于制造建筑结构件、装饰材料等。

自动铺带技术可以提高建筑材料的生产效率，同时保证产品的一致性和质量，满足建筑行业对快速和高质量产品的需求。

基于机器学习的复合材料自动铺带工艺质量预测研究引言：随着复合材料在航空、汽车以及其他领域中的广泛应用，提高复合材料构件的制造质量和效率成为一项重要任务。

自动铺带工艺是目前最常用的复合材料制造技术之一，该技术可以快速、高效地制造复材构件。

然而，如何准确预测铺带工艺的质量仍然是一个具有挑战性的问题。

机器学习作为一种强大的数据分析工具，可以通过学习大量的铺带数据和相关参数来预测铺带工艺的质量。

本文将探讨基于机器学习的复合材料自动铺带工艺质量预测的研究。

一、复合材料自动铺带工艺的基本原理和挑战复合材料自动铺带工艺是一种基于纤维或片材的加工技术，通过自动机械系统将纤维或预浸料片材按照预定的路径和层压顺序，精确地叠加摆放在模具上，最终制成复合材料构件。

该工艺可以提高生产效率，减少材料浪费，并且可以制造各种复材构件的复杂形状。

然而，复合材料自动铺带工艺也面临一些挑战。

首先，铺带路径的规划需要考虑复材构件的形状、尺寸和层压顺序等因素，这使得自动铺带工艺的路径规划变得复杂。

其次，复材构件的制造质量受到多个参数的影响，如铺带速度、张力、温度和环境湿度等。

这些参数的选择和控制对于复材构件的性能具有重要影响，但其关系难以建模。

因此，如何实现对铺带工艺质量的准确预测成为一个关键问题。

二、机器学习在复合材料自动铺带工艺的应用机器学习是一种通过从数据中学习模式和关系来进行预测和决策的方法。

在复合材料自动铺带工艺中，机器学习可以通过学习大量的铺带数据和相关参数，建立复材构件制造质量的预测模型。

1. 数据收集与预处理机器学习的第一步是收集和整理铺带数据，包括工艺参数（如铺带速度、张力、温度等）和质量数据（如平整度、厚度均匀性等）。

收集到的数据需要进行预处理，包括数据清洗、去除异常值和缺失值处理等。

2. 特征工程特征工程是机器学习中一个重要的环节，它能够将原始数据转化为适合机器学习算法处理的特征。

在复合材料自动铺带工艺中，特征可以包括铺带路径的形状特征、工艺参数的统计特征和质量数据的频谱特征等。

自动铺带技术对复合材料构件性能的影响研究自动铺带技术是一种应用于复合材料制造工艺中的先进技术。

它通过使用机器人或自动化系统来精确地铺设纤维材料，从而实现复合材料构件的生产。

本文将探讨自动铺带技术对复合材料构件性能的影响，并分析其在强度、耐久性和成本等方面的优势。

首先，自动铺带技术在提高复合材料构件强度方面发挥着重要作用。

相比传统的手工铺设方法，自动铺带技术能够更准确地控制纤维材料的排布和分布密度。

这样一来，每一块纤维都能够按照设计要求被正确地定位和安装，从而最大程度地发挥复合材料的强度潜力。

此外，自动铺带技术还能够降低纤维布料的错位和重叠现象，提高纤维层间的粘结力，进一步增强了构件的强度。

其次，自动铺带技术对构件的耐久性有着显著影响。

由于自动铺带技术能够准确地控制纤维材料的排布，可以使纤维以最佳的角度和方式进行铺设。

这种定制化的铺设方式能够最大限度地提高构件的强度和刚度，并且减少因纤维排布不合理而引起的应力集中和构件疲劳的可能性。

此外，自动铺带技术还可以实现纤维材料在构件表面的无缝铺设，减少了结构中的潜在损伤点，从而提高了构件的耐久性和使用寿命。

另外，自动铺带技术在复合材料构件制造过程中具有显著的经济效益。

相比传统的手工铺设方法，自动铺带技术能够大大减少人力成本和生产周期。

通过机器人或自动化系统的精确控制，可以快速、高效地完成铺设工作，大大提高了生产效率。

此外，自动铺带技术还可以减少材料浪费，优化材料使用，降低了制造成本。

这一系列的经济优势使得自动铺带技术在复合材料构件的大规模生产中具有巨大的潜力和应用前景。

除了上述优势，自动铺带技术还具有一些辅助性的影响。

例如，自动铺带技术能够实现对纤维材料的自动切割和粘接，减少了人工操作的繁琐程度，提高了生产效率。

同时，自动铺带技术还能够在铺设过程中实时监测和调节纤维材料的张力和排布，避免了因人为因素引起的误差，提高了构件的一致性和准确性。

这些辅助性的特点进一步加强了自动铺带技术在复合材料构件制造领域的竞争力和应用优势。

自动铺带技术研究现状From: /art_33753.html在航空航天领域，面对较高的燃油价格和越来越严格的污染物排放标准，复合材料轻质、高强度的优势，能使航空航天器减重，在构件结构轻量化进程中发挥着突出的作用。

先进复合材料用于航空航天结构上，可相应减重20%～30%,美国 NASA的Langley研究中心在航空航天用先进复合材料的发展报告中指出，复合材料机翼机身和气动剪裁技术可相应减重24.3%，且相对于其他减重措施，减重效果最为明显。

目前，复合材料在飞机上的用量日益增多，其应用范围也从次承力结构（舱门、整流罩、安定面等）扩展到主承力结构（机翼、机身等），结构重量比已达到50%。

复合材料在A380、波音787、A350、A400M的大规模应用使复合材料在航空领域展现再度“起飞”的态势，而国内大型飞机研制重大科技专项的立项必将加快国内飞机结构复合材料化的进程，促进国内复合材料产业的跨越式发展。

复合材料低成本制造技术是目前国际复合材料技术领域的核心问题之一，包括材料技术低成本、设计技术低成本和制造技术低成本；涉及多种复合材料成型技术，如缠绕成型、自动铺放成型（铺带、铺丝）、拉挤、编织、缝合和RTM等等。

自1985年至今，降低成本的结构设计/材料/制造一体化技术和成形工艺技术一直是复合材料低成本制造技术的研究重点，而自动化成型技术是将结构设计、材料和制造连为一体的纽带和桥梁，实现CAD/CAM/CAE技术在复合材料制造领域的应用和发展，并为复合材料构件制造系统的整体优化奠定了基础。

在复合材料成型过程中采用自动化技术，不仅大大提高了复合材料构件的生产效率，降低了生产成本，而且通过对成型工艺参数和技术指标的精确控制，极大提高复合材料构件质量的可靠性和稳定性。

自动铺带技术是复合材料成型自动化的典型代表，集机电装备技术、CAD/CAM软件技术和材料工艺技术于一体，包括自动铺放装备技术、预浸料切割技术、铺放CAD/CAM技术、自动铺放工艺技术、铺放质量监控、模具技术、成本分析等。

航空复合材料零件自动铺带技术研究航空航天复合材料由于其高强度、高比刚度、良好的疲劳性能和设计而被广泛用于航空航天工程，例如飞机材料。

随着科学技术的发展，航空复合材料制造技术逐渐趋于一体化、自动化、成本化，复合材料的质量逐渐成为各大飞机制造商竞争的重要举措。

因此航空航天复合材料的研发和应用是非常重要的。

标签：航空复合材料;设计与制造;发展趋势引言在我国，航空航天复合材料于20世纪60年代引入，并且越来越广泛地被广泛使用。

空间科学技术的发展促进了飞机在高空、高速、智能化方向和成本方向上的不断发展，航空航天复合材料的发展，实现了制造技术和材料特性的突破。

我国航天复合材料的研究时间较晚，复合材料的设计和制造不足，复合材料的种类较少。

并且整体性能较差，因此要进行有效生产，必须付出很大的努力来提高设计和制造水平。

一、当前的发展趋势目前大型外国军用、民用飞机复合部件的份额迅速上升，波音787客机使用超过50%的复合部件结构，A350复合部件将占结构重量的52%，俄罗斯MC21的发展，复合材料量也將是结构重量的40%至45%。

A400 M军用输送机上的复合材料数量已达到结构重量的35%。

国产复合材料在ARJ21并未广泛使用，大型零件仅在舵上使用复合材料。

大型飞机正在开发中，考虑到目前和飞机制造与国际先进水平存在差距，相对于国外A380、波音787、A350、A400 M、MC21和其他大型飞机落后至少7-8年。

以及国内设计能力、试验能力、生产设备和技术水平条件有限，对大型飞机复合构件的核算至少不小于25%（重量），采用机翼或水平舵复合结构。

同时对于复合材料零件的生产，自动铺带技术是目前最有效的制造工艺。

二、自动铺带技术的发展所谓的自动铺带技术，是利用数控设备帘布层，通过数字化，复合预浸料的自动化手段，连续自动切割和自动胶带放置。

主要工艺：复合预浸料卷安装在贴装头中，预浸材料由一组辊组成，由压辊按压机构或保形层制成或在工具上平面化。

复合材料研究进展和应用现状随着科技的发展，越来越多的新材料被开发出来并应用于各个领域。

复合材料便是其中之一，它是指两种或以上的不同材料在某一方面有协同作用的新材料。

复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损、隔热性能好等优点，因此在航空、航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域都有广泛的应用。

本文将从复合材料的种类、应用领域、研究进展等方面介绍复合材料的发展现状。

一、种类复合材料广泛存在于我们生活中，既有自然产生的复合材料，如树木、贝壳等，也有人工合成的复合材料。

人工合成的复合材料多为高分子复合材料和无机复合材料。

1.高分子复合材料高分子复合材料是指由高分子基体和增强相组成的复合材料，在高分子基体中嵌入了颗粒、纤维、薄膜等增强相，形成了具有一定力学性能的材料。

常见的高分子复合材料有玻璃纤维增强聚酯树脂、碳纤维增强聚酰亚胺材料等。

2.无机复合材料无机复合材料是指由无机基体和增强相组成的复合材料，无机基体可以为金属、陶瓷或玻璃等，增强相可以为颗粒、纤维、薄膜等。

常见的无机复合材料有碳化硅增强铝基复合材料、碳化硅增强氮化硅基复合材料等。

二、应用领域1.航空航天航空航天是复合材料最早应用的领域之一，航空器和航天器必须具备高度的轻量化和高性能的要求。

复合材料的轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损、耐高温等优点，使其成为替代金属材料的理想选择。

航空器和航天器中常用的复合材料有碳纤维增强聚酰亚胺材料、玻璃纤维增强聚酯树脂、环氧树脂基复合材料等。

2.汽车近年来，汽车行业对复合材料的需求越来越高，主要是为了减轻车身重量，降低燃油消耗和排放。

复合材料的轻质、高强度、抗冲击、耐腐蚀、隔热性能好等优点，使其成为汽车制造的理想材料。

汽车中常用的复合材料有碳纤维增强聚酰亚胺材料、玻璃纤维增强聚酯树脂、环氧树脂基复合材料等。

3.建筑复合材料在建筑领域的应用越来越广泛。

随着建筑设计对于材料轻量化、材料强度、材料可塑性及设计细节方面的要求越来越高，复合材料得到了越来越多的应用。

196研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2019.06 (上)在航空领域方面，先进复合材料以其自身的综合性能获得了广泛应用。

近年来，大型复合材料整体组件尺寸及数量在飞机机体结构方面的运用不断增加，在一定程度上是受复合材料自动铺放技术快速发展的作用，例如B787复合材料用量达到50％，其中80％为自动铺放。

复合材料自动铺放技术其实质是一种低成本的先进复合材料构件制造技术，其能有效发挥出复合材料本身所具有的组件质量稳定、可设计性好和易整体成型的优点。

大型复合材料构件的结构设计从初始设计开始，就要考虑自动化带来的效益，结构设计理念必须考虑材料和制造的实施，目前该技术是国外航空领域中大型复合材料构件的主要制造方法，国内处于发展阶段。

1 概述由于先进复合材料与金属材料的成本相比较高，因而各个发达国家都将大量人力、物力运用于复合材料的低成本技术研究之中。

目前，先进复合材料的低成本制造技术重点分为以下两点：（1）依据液体成型的VARTM 和RTM 等技术；（2）依据预浸带（丝）成型的拉挤成型技术、纤维缠绕技术及自动铺放技术，当中复合材料自动铺放技术是提高复合材料用量、增强效率、确保产品质量及减少成本的一项重要技术。

复合材料自动铺放是利用铺放机器采用计算机自动控制技术取代手工铺叠，由机器的压实系统把预浸带（丝）铺放在模具表面，通过达到纤维分布和方向的按需布局，能够给出精确的自动铺放控制参数，这些参数对于产品的性能和质量具有重要影响，并能大幅降低制造成本。

复合材料自动铺放技术方法包括单向带缠绕（AFW）、自动铺带（AWL）以及自动铺丝（AFP）等，本文重点介绍自动铺带和自动铺丝技术的特点及其在大型飞机结构上的应用。

复合材料自动铺放技术研究王娆（航空工业西安飞机工业（集团）有限责任公司西飞设计院，陕西 西安 710089）摘要：先进复合材料自动铺放技术，突破了大型符合材料组件无法手工成型的问题，具有成本低、质量高、效率高、精度高及可靠性高的优势，是一种自动化和数字化制造技术。

第４９卷第３期２０２１年３月塑料工业ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹ先进复合材料自动铺带技术∗王雨思１ꎬ张㊀磊２ꎬ王㊀瑛１ꎬ李㊀茂３ꎬ吴嘉栋４ꎬ张崇印４ꎬ高㊀缘１ꎬ石姗姗１ꎬ吴新锋１ꎬ４ꎬ∗∗(１.上海海事大学海洋科学与工程学院ꎬ上海２０１３０６ꎻ２.中广核俊尔新材料有限公司ꎬ浙江温州３２５０１１ꎻ３.上海宇航系统工程研究所ꎬ上海２０１１０９ꎻ４.上海航天设备制造总厂有限公司ꎬ上海航天特种环境高分子功能材料工程技术研究中心ꎬ上海２００２４５)㊀㊀摘要:人类社会的发展ꎬ科技的进步都让复合材料登上了工业制造的舞台中央ꎮ自动铺带技术是一种自动化数控制造技术ꎬ如今凭借其成本低㊁效率高等明显优势成为了制造大型复杂组件的不二选择ꎮ概述了自动铺带技术在全球的发展情况ꎬ详细介绍了自动铺带技术的应用领域和技术工艺方法ꎬ在此基础上展望了自动铺带技术在我国的发展前景ꎮ关键词:先进复合材料ꎻ自动铺带ꎻ预浸料中图分类号:ＴＪ４３０ ４㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００５－５７７０(２０２１)０３－００２３－０４ｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １００５－５７７０ ２０２１ ０３ ００５开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):ＡｕｔｏｍａｔｅｄＴａｐｅＬａｙｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓＷＡＮＧＹｕ￣ｓｉ１ꎬＺＨＡＮＧＬｅｉ２ꎬＷＡＮＧＹｉｎｇ１ꎬＬＩＭａｏ３ꎬＷＵＪｉａ￣ｄｏｎｇ４ꎬＺＨＡＮＧＣｈｏｎｇ￣ｙｉｎ４ꎬＧＡＯＹｕａｎ１ꎬＳＨＩＳｈａｎ￣ｓｈａｎ１ꎬＷＵＸｉｎ￣ｆｅｎｇ１ꎬ４(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＯｃｅａｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｈａｎｇｈａｉＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１３０６ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣＧＮＪｕｎｅｒＮｅｗＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＷｅｎｚｈｏｕ３２５０１１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＳｈａｎｇｈａｉＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１１０９ꎬＣｈｉｎａꎻ４.ＳｈａｎｇｈａｉＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔｓＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＳｈａｎｇｈａｉＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＳｐｅｃｉａｌｉｚｅｄＰｏｌｙｍｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅꎬＳｈａｎｇｈａｉ２００２５６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｕｍａｎｓｏｃｉｅｔｙａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｄｂｒｏｕｇｈｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｔｏｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｓｔａｇｅ.Ａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｌａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓａｋｉｎｄｏｆａｕｔｏｍａｔｅｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ｎｏｗａｄａｙｓꎬｗｉｔｈｉｔｓｏｂｖｉｏｕｓａｄｖａｎｔａｇｅｓꎬｓｕｃｈａｓꎬｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｉｔｈａｄｂｅｃｏｍｅｔｈｅｂｅｓｔｃｈｏｉｃｅｆｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｌａｒｇｅａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ.Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｌａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄꎬａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｌａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.ＯｎｔｈｉｓｂａｓｉｓꎬｉｔｆｏｒｅｃａｓｔｅｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｌａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＡｄｖａｎｃｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎻＡｕｔｏｍａｔｅｄＴａｐｅＬａｙｉｎｇꎻＰｒｅｐｒｅｇ１㊀自动铺带技术概述１ １㊀简㊀介图１㊀自动铺带技术流程Ｆｉｇ１㊀Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｔａｐｅｌａｙｉｎｇ自动铺带(ＡＴＬ)技术是一种优秀的复合材料快速高效率自动成型工艺ꎬ该技术不仅可以将定位精度提高至少两个量级ꎬ而且铺叠速度几乎是手工铺叠速度的１０倍ꎬ在生产过程中材料利用率高㊁废品产出少ꎬ得到的复合材料质量稳定ꎬ成本低廉ꎮ从图１可以看出ꎬ该技术的主要工艺流程是:调整多轴机械臂ꎬ使其自动控制材料的合适的铺放位置ꎬ并预先设定好切割机的运行轨迹ꎬ铺放头中填充好复合材料预浸带ꎬ并将预浸带使用滚轮导出ꎬ预浸带经加热辊加热后有序铺叠到工装或铺放好的上一层材料上ꎬ与此同时再次使用滚轮回收背衬材料ꎬ切割机切断预浸带ꎬ使材料按照所需工装的外形铺放完毕ꎮ１ ２㊀全球最新发展情况概述Ｓｌａｎｇｅ等[１]提出了一种工艺路线ꎬ重点是快速铺叠ꎬ而３２ ∗中国博士后科学基金(２０１７Ｍ６１１７５７)ꎬ上海市科技人才计划项目(１９ＱＢ１４０２２００)ꎬ上海市科委 科技创新行动计划地方院校能力建设项目(１９０４０５０１８００)∗∗通信联系人:吴新锋ꎬ男ꎬ１９８２年生ꎬ副教授ꎬ主要从事高分子复合材料的研究ꎮｘｆｗｕ＠ｓｈｍｔｕ ｅｄｕ ｃｎ作者简介:王雨思ꎬ女ꎬ２０００年生ꎬ本科ꎬ主要从事高分子复合材料的研究ꎮ８１４４６６９１１＠ｑｑ ｃｏｍ塑㊀料㊀工㊀业２０２１年㊀㊀不是现场固结ꎬ而最终固结质量和形状是通过模压成型来实现的ꎻ针对预浸带可能重叠的问题ꎬＺｈａｎｇ等[２]提出了一种新的用于自动胶带放置的轨迹规划方法ꎬ该方法利用复合带的允许平面内变形能力来优化连续带之间的关系ꎬ同时还规定了复合带的变形以防止起皱ꎻＳｃｈｕｌｚ等[３]提出了一种超声波切割台的方案ꎬ以研究超声波切割工艺的参数ꎬ分析功能需求ꎬ完成胶带铺设过程时能够准确㊁迅速地将预浸料带切割成指定形状ꎻＣｌａｎｃｙ等[４]将自动铺带技术用于加工可变角度拖曳(ＶＡＴ)层压板ꎬ从而可以修改层压板内的载荷路径ꎬ产生更有利的应力分布并改善层压板性能ꎬ可以得到铺放速度和转向半径对缺陷频率和结合强度的影响ꎻＳｃｈｕｇ等[５]研究了形成碳纤维增强聚酰胺６铺层的无需进行任何预备的固结的方法ꎬ并使用热成像㊁显微切片㊁空隙含量和纤维体积分数测量查验了成型零件的质量ꎻ为了改善玻璃钢内部和外部手动执行的高成本和低效率ꎬＬｅｅ等[６]使用自动铺带机开发了管根ꎬ以改善玻璃钢(ＧＲＰ)管内部的黏合过程ꎻＫｕｄｒｉｎ等[７]开发了一种适用于自动铺带技术预浸料的ＭＡＧＶｉｐｅｒ１２００系统ꎬ具有进一步高压灭菌成型的预浸料技术(预浸料是用未固化的聚合物黏合剂浸渍的碳纤维或玻璃纸)ꎻＢｕｄｅｌｍａｎｎ等[８]试图使用建模方法来指导预浸料的黏性表征ꎬ有望通过提高处理层压板缺陷和机器故障的稳健性来实现铺带速度或材料存储方面的工艺改进ꎬ提高生产效率ꎮ２㊀自动铺带技术应用２ １㊀生产碳纤维胶带在国外的研究进展中ꎬ科学家们已经提出了一种将自动铺带机应用于制造由长回收碳纤维(ＬｒＣＦ)制成的新零件的工艺链ꎬ该工艺链的核心要素之一是使用有着良好的内聚力和含有的黏合剂材料的自动铺带机ꎬ图２ａ是该机器通过用黏结剂网状材料包裹来从条状原料中生产ＬｒＣＦ黏结剂带并在成型工艺中进一步处理这些黏合带ꎮ在施加黏合剂期间ꎬ已经实现了薄片的进一步拉伸以及使用黏合剂材料将该状态冻结ꎮ图２ｂ是对纤维进行拉伸实验ꎬ力学性能表明ꎬ与随机原始纤维毡材料相比ꎬ利用各向异性效应能够更有效地利用纤维特性ꎮａｂ图２㊀自动铺带机生产由ＬｒＣＦ制成的新零件(ａ)和纤维拉伸性能试验(ｂ)[９]Ｆｉｇ２㊀ＡｕｔｏｍａｔｉｃｔａｐｅｌａｙｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｐｒｏｄｕｃｅｓｎｅｗｐａｒｔｓｍａｄｅｏｆＬｒＣＦ[９](ａ)ａｎｄｆｉｂｅｒｔｅｎｓｉｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔ[９](ｂ)２ ２㊀生产金属纤维层压板由玻璃纤维预浸料和薄铝板制成的金属纤维层压板是飞机机身的替代材料ꎮＵｃａｎ[１０]和Ｓｃｈｅｌｌｅｒｂ等[１１]认为已被确定为航空航天应用的上乘材料的金属纤维层压板ＦＭＬ(尤其是ＧＬＡＲＥ)具有成为下一代单通道飞机的基准材料的潜力ꎮ同时ＰｒｅｍｉｕｍＡＥＲＯＴＥＣ公司的Ｈｉｌｍａｒ[１２]和Ｕｃａｎ[１３]提出用于自动化和减少当前供应链的解决方案ꎬ为以高生产率引入纤维金属层压板奠定了基础ꎮ图３是ＰｒｅｍｉｕｍＡＥＲＯＴＥＣ公司已经研制出的能够铺设４６０ｍｍ宽度的自动铺带机铺带头ꎬ铺带头固定在标准机器人上ꎬ预浸料通过输送头送入ꎬ并通过具有可调压力的悬垂单元铺设在固化单元中ꎮ然后ꎬ在铺设过程之后ꎬ将用于固定预浸料的背纸作为单独的卷剥离ꎮ最后将带有玻璃纤维预浸料的完整卷插入末端执行器中ꎮ同时末端执行器连接到机器人上以便灵活部署ꎮ此原理可用于生产任何所需的几何形状ꎬ从而构成了以高生产率在飞机上生产金属纤维层压板的基础施工ꎮ图３㊀自动铺带机生产金属纤维层压板[１２]Ｆｉｇ３㊀Ａｕｔｏｍａｔｉｃｔａｐｅｌａｙｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｐｒｏｄｕｃｅｓｍｅｔａｌｆｉｂｅｒｌａｍｉｎａｔｅ[１２]２ ３㊀制造望远镜ＳＩＭＯＮＳ天文台针对大口径望远镜(ＳＯＬＡＴ)以及具有相同镜面支撑结构的其他望远镜一直有大量的需求ꎮＣＣＡＴ￣ｐｒｉｍｅ是直径６ｍ的望远镜ꎬ表面精度为１０μｍꎬ工作在亚毫米至毫米的波长下ꎬ位于智利北部阿塔卡马沙漠中的塞罗查南托的５６００ｍ高处ꎮ望远镜的两个主镜由大型碳纤维增强复合材料(ＣＦＰＲ)结构支撑ꎬ其结构设计使热膨胀接近于零ꎬ且由于重力效应其变形最小ꎮ对于这两种望远镜ꎬ总共将处理１９０００ｍ２或１２６ｋｍ的超低色散的预浸带(ＵＤ预浸带)ꎮＡｉｒｂｏｒｎｅ将自动铺带机与机器人的铺放过程结合在一起ꎮ机械手安装的ＡＴＬ末端执行器用于创建大型基础层压板ꎮ然后使用机器人安装的超声波刀将层压板切成较小的坯料ꎮ最后ꎬ使用带有真空夹具的自动安装的Ｐ＆Ｐ末端执行器ꎬ将各个坯料拾起并放置在所需的位置ꎬ以制成桁架结构ꎮ２ ４㊀灌注制造风叶片采用激光辅助自动铺带技术ꎬ图４展示了将干纤维带转变为稳定的网状干纤维预制体ꎬ再注入液态树脂制备复合材料层压板ꎮ采用两种不同的水基黏结剂对碳纤维基复合材料进行浸涂加固时ꎬ一方面ꎬ自动预成型提高纤维体积分数高达９％ꎬ与手工预成型相比ꎬ自动预成型使层压板的总厚度减少了１７％~２０％ꎻ另一方面ꎬ弯曲强度相对于基线有２％的边际改善ꎮ除此之外ꎬ在所有情况下黏结剂的存在都会降低弯曲模量ꎮ自动化预制件的表现优于手动预制件的６％ꎮ总体而言ꎬ自动铺带技术可以自动化生产稳定的网状干４２第４９卷第３期王雨思ꎬ等:先进复合材料自动铺带技术纤维预制件ꎬ这是兼容的液体树脂输液过程ꎮ这种用于预制件制造的自动化方法对于通过液体树脂灌注制造大型厚构件具有巨大的潜力ꎬ如船舶船体㊁风叶片以及需要自动沉积干纤维以减少生产时间的零部件ꎬ也有助于避免在高生产率环境中预制件瓶颈ꎮ图４㊀预制棒制备[１２]Ｆｉｇ４㊀Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｆｏｒｍ[１２]３㊀自动铺带技术工艺方法３ １㊀原位电子束固化将高能束固化技术应用于自动铺带成型工艺ꎬ不仅省去了制造大型复杂材料所需的热压罐固化程序ꎬ而且无需再使用高成本的抽真空环境ꎬ这在实际的生产过程中可以有效地节约资金ꎬ尤其是针对大型的航空航天制造商以及交通运输制造商ꎬ原位电子束固化与自动铺带技术的结合能将构件的制造成本降低最多６０％ꎮ为了开发用于高级聚合物复合材料的非高压釜制造工艺ꎬＡｂｌｉｚ[１５]探索了一种将自动胶带放置与低能电子束辐射固化相结合的新工艺ꎬ在胶带放置的过程中实现对先进复合材料进行原位电子束逐层固化ꎮ通过调整预浸料中的电子束剂量深度分布优化辐照过程以实现均匀固化ꎮ图５描述的放置过程是用低能ＥＢ发射器辐照到一定剂量后ꎬ立即用胶带贴装机将辐照过的ＥＢ固化预浸料压实在模具表面上ꎮ图５㊀低能量ＥＢ固化胶带放置过程Ｆｉｇ５㊀ＬｏｗｅｎｅｒｇｙＥＢｃｕｒｉｎｇｔａｐｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ３ ２㊀红外线铺带技术ＦｒａｕｎｈｏｆｅｒＩＰＴ[１７]开发了一种基于红外(ＩＲ)的热塑性塑料原位铺带工艺ꎬ该工艺引起了业界的广泛关注ꎮ设计和优化生产除了优化工艺参数外ꎬ机器设计以及包括几何形状和毛坯设计都涉及到工艺引起的影响ꎮ由ＦｒａｕｎｈｏｆｅｒＩＰＴ开发的ＰｒｅＰｒｏ®２Ｄ系统已用于生产热塑性ＵＤ胶带制成的定制复合材料坯料ꎮ它基于连接到龙门系统的胶带铺设头和加热的旋转工作台ꎮ旋转台根据所需的纤维方向旋转ꎬ并且还负责胶带铺设的方向和速度ꎮ胶带铺设头负责胶带在转盘上的位置和长度ꎮ由图６可见ꎬＰｒｅＰｒｏ®２Ｄ机器基于坚固的加固辊而不是钢带ꎮ固结辊由单个温度控制单元加热ꎬ其压力由Ｆｅｓｔｏ压力控制阀控制ꎮ系统中集成了用于验证的Ｈｅｉｔｒｏｎｉｘ高温计和ＤＩＡＳ红外热像仪ꎮ由于红外辐射会干扰高温计的波长ꎬ以及磁带铺设头的现有空间ꎬ因此这两个测量系统都分别位于夹持点或合并辊之后ꎮ通过实施这种方法ꎬ可以优化工艺参数并调整胶带铺放系统ꎮ图６㊀ＰｒｅＰｒｏ®２Ｄ磁带铺设系统[１７]Ｆｉｇ６㊀ＰｒｅＰｒｏ®２Ｄｔａｐｅｌａｙｉｎｇｓｙｓｔｅｍ[１７]３ ３㊀逆光学模型优化激光辅助胶带成型ＦｒａｎｋＳｅｂａｓｔｉａａｎ[１７]提出一种激光辅助胶带缠绕/放置(ＬＡＴＷ/Ｐ)过程ꎬ其中纤维增强的热塑性预浸料坯由激光源加热并通过压实辊原位固结ꎮ为了将加工温度分布保持在期望的条件下ꎬ图７的流程图展示了一种用于激光功率分布的新的工艺优化方法ꎮ在优化方案中考虑了具有可变功率分布的激光源ꎬ该激光源可以通过实现所需的恒定咬合点温度分布来提高最终产品的黏合质量ꎮ垂直腔表面发射激光器(ＶＣＳＥＬ)技术实际上可以实现可变的激光功率分布ꎮ在直接光学模型中ꎬ已知激光功率分布以及输出的热通量分布ꎮ在逆热模型中使用给定的温度曲线来计算相同热节点上所需的热通量分布ꎮ根据预浸带和基材上的表面温度分布ꎬ计算出理想的激光功率分布ꎮ基于两个不同的输入温度曲线ꎬ即逐步和线性斜坡曲线ꎬ进行了两个不同的优化研究ꎮ首先ꎬ逆热模型用于计算所需的热通量分布ꎬ并将其作为逆光学模型的输入ꎮ使用射线追踪方法的光学模型ꎬ将获得的热通量分布转换为激光功率分布ꎮ将使用逆光学模型获得的激光功率分布与计算出的激光功率分布进行比较ꎬ作为已开发的光热模型的输入ꎮ图７㊀完整模型方法的流程图Ｆｉｇ７㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｍｏｄｅｌｍｅｔｈｏｄ３ ４㊀多层刀片 生产薄壁ＣＦＲＰ结构多层刀片 (ＭＬＩ)项目为薄壁ＣＦＲＰ结构中使用的刀片提出了新的设计ꎮ多层刀片由多个薄金属板组成ꎬ在内在杂交过程中与层压板同时积聚ꎬ消除了耗时的后处理步骤ꎮ此外ꎬ与传统刀片相比ꎬ在同等重量下ꎬ这种刀片可大大增加金属和ＣＦＲＰ之间的黏合面积ꎮ５２Ｇｒｏβ[１８]目前正在开发这样一个全自动化的生产工艺ꎬ以实现刀片的同步构建ꎮ两者均将单个金属板的放置过程和相应的切割工艺集成到ＡＴＬ工艺中ꎬ以形成预层中的切口ꎮ在保持高铺设速度的同时可以将刀片放置集成到ＡＴＬ流程中ꎮ为了满足基于生产的限制以及机械原因ꎬ刀片被集成到双层层压板中(见图８)ꎮ这意味着ꎬ层压板由具有相同方向的层对组成ꎮ这种铺面可确保黏合曲面独立于相邻双层的取向和角度差ꎮ因此ꎬ对于所有双层ꎬ金属板与光纤方向的方向可以相同ꎮ这大大简化了金属板的铺设ꎬ因为它们的放置方向相对于铺设方向恒定ꎮ从机械的角度来看ꎬ这种设计增加了可用的黏合面积ꎬ并确保负载传输到至少一个具有相同的光纤方向的相邻层ꎮ图８㊀双层层压板Ｆｉｇ８㊀Ｄｏｕｂｌｅ￣ｌａｙｅｒｌａｍｉｎａｔｅ４㊀前景展望自动铺带技术已经经过了半个世纪的发展与更新ꎬ随着复合材料大型构件的应用领域越来越广泛ꎬ生产需求的数量㊁质量和性能也越来越高ꎬ复合材料成型自动化是未来复合材料制造技术发展的必然结果ꎮ尽管国内的先进复合材料成型工艺仍以手工铺带为主ꎬ自动铺带机仍然无法进行大规模流水线的生产ꎬ但我国一直重视自动铺带技术ꎬ积极吸取先进经验和技术ꎬ努力推动其向自动化㊁数字化㊁标准化方向发展ꎮ与此同时ꎬ本文提到的许多先进的自动铺带技术成型工艺以及自动铺带技术能运用的新领域也亟待我国的科研人员去挖掘和探索ꎮ相信抓住复合材料成型自动化这个机遇ꎬ一定能够实现我国自主研发高精尖成型设备和技术并将其投入相应的制造领域的美好愿景ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]ＳＬＡＮＧＥＴＫꎬＧＲＯＵＶＥＷＪＢꎬＷＡＲＮＥＴＬＬꎬｅｔａｌ.Ｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍａｔｅｄｌａｙ￣ｕｐａｎｄｓｔａｍｐｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｏｆｔａｉｌｏｒｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ[Ｊ].ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎬＰａｒｔＡ:ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭａｎｕｆａｃ￣ｔｕｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ１１９:１６５－１７５.[２]ＺＨＡＮＧＰꎬＺＨＯＵＺＨꎬＣＨＥＮＧＢꎬｅｔａｌ.Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｌａｙ￣ｕｐｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｔａｐｅｓｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｇｅｏｄｅｓｉｃｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓꎬＰａｒｔＣ.ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１８ꎬ２３２(２２):４０８４－４０９７.[３]ＨＯＰＭＡＮＮＣꎬＯＰＨＶＬＳＭꎬＳＣＨＵＬＺＭꎬｅｔａｌ.Ｉｎｄｉ￣ｖｉｄｕａｌｉｚｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒ￣ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｈｙｂｒｉｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ[Ｊ].ＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＤｅｓｉｇｎＷｏｒｌｄｗｉｄｅꎬ２０１９ꎬ１２(４):６４－７１.[４]ＣＬＡＮＣＹＧꎬＰＥＥＴＥＲＳＤꎬＯＬＩＶＥＲＩＶꎬｅｔａｌ.Ａｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｓｔｅｅｒｉｎｇｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｒｅ/ＰＥＥＫｔａｐｅｓｕｓｉｎｇｌａｓｅｒ￣ａｓｓｉｓｔｅｄｔａｐｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ[Ｊ].Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎬ２０１９ꎬ１６３(ＡＰＲ.１５):２４３－２５１.[５]ＳＣＨＵＧＡꎬＲＩＮＫＥＲＤꎬＨＩＮＴＥＲＨＯＥＬＺＬＲꎬｅｔａｌ.Ｅ￣ｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｆｏｒｍｉｎｇｓｐｏｔ￣ｗｅｌｄｅｄｌａｙｕｐｓｏｕｔｏｆｆｉｂｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｔａｐｅｗｉｔｈｏｕｔｐｒｅｖｉｏｕｓｃｏｎｓｏｌｉ￣ｄａｔｉｏｎ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＦｏｒｍｉｎｇꎬ２０１９ꎬ１２(２):２７９－２９３.[６]ＬＥＥＪＹꎬＪＵＮＧＭＳꎬＳＨＩＮＫＢꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｕｔｏｍａｔｅｄｌａｙ￣ｕｐｒｏｂｏｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｊｏｉｎｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆＧＲＰｐｉｐｅｓ[Ｊ].ＭｏｄｅｒｎＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓＢꎬ２０２０ꎬ３４(０７ｎ０９):２５７－２６３.[７]ＫＵＤＲＩＮＡＭꎬＫＡＲＡＥＶＡＯＡꎬＧＡＢＲＩＥＬ ＳＫＳꎬｅｔａｌ.Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆａｄａｐｔａｔｉｏｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｓｙｓｔｅｍｓｏｆａｕ￣ｔｏｍａｔｅｄｌａｙｉｎｇｏｆＰＣＭｓｆｏｒａｖｉａｔｉｏｎｐｕｒｐｏｓｅｓ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅＳｅｒｉｅｓＤꎬ２０１９ꎬ１２(３):３３６－３４０.[８]ＢＵＤＥＬＭＡＮＮＤꎬＳＣＨＭＩＤＴＣꎬＭＥＲＩＮＥＲＳＤꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐｒｅｇｔａｃｋ:Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍｓꎬｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎬａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎬ２０２０ꎬ４１(９):１－１９.[９]ＯＬＩＶＥＲＲꎬＤＡＶＩＤＭꎬＣＨＲＩＳＴＩＡＮＧꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐ￣ｍｅｎｔａｎｄｖａｌｉｄａｔｉｏｎｏｆｒｅｃｙｃｌｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ￣ｂａｓｅｄｂｉｎｄｅｒｔａｐｅｓｆｏｒａｕｔｏｍａｔｅｄｔａｐｅｌａｙｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１９ꎬ５３(２３):１－１２[１０]ＵＣＡＮＨꎬＡＰＭＡＮＮＨꎬＧＲＡ＆ＳＺＬＩＧＬＧꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｍａｄｅｆｒｏｍｆｉｂｒｅ￣ｍｅｔａｌｌａｍｉｎａｔｅｓｉｎａｉｒｃｒａｆｔｆｕｓｅｌａｇｅｓ[Ｊ].ＣＥＡＳＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１９ꎬ１０(２):４７９－４８９[１１]ＳＣＨＥＬＬＥＲＪꎬＤＩＥＣＫＨＯＦＦＳꎬＳＴＡＮＤＦＵβＪꎬｅｔａｌ.Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｔｈｅａｕｔｏｍａｔｅｄｆｉｂｅｒｍｅｔａｌｌａｍｉｎａｔｅｓｐｒｏ￣ｄｕｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＤｅｓｉｇｎＷｏｒｌｄｗｉｄｅꎬ２０１９ꎬ１２(２):５０－５７.[１２]ＨＩＬＭＡＲＡꎬＭＡＴＴＨＩＡＳＢꎬＤＵＪＹꎬｅｔａｌ.Ａｕｔｏｍａｔｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｆｉｂｒｅｍｅｔａｌｌａｍｉｎａｔｅｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｈｉｇｈｒａｔｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＤｅｓｉｇｎｗｏｒｌｄｗｉｄｅꎬ２０１７ꎬ１０(４):２８－３３[１３]ＵＣＡＮＨꎬＳＣＨＥＬＬＥＲＪꎬＮＧＵＹＥＮＣꎬｅｔａｌ.Ａｕｔｏｍａ￣ｔｅｄꎬｑｕａｌｉｔｙａｓｓｕｒｅｄａｎｄｈｉｇｈｖｏｌｕｍｅｏｒｉｅｎｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒｍｅｔａｌｌａｍｉｎａｔｅｓ(ＦＭＬ)ｆｏｒｔｈｅｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｐａｓｓｅｎｇｅｒａｉｒｃｒａｆｔｆｕｓｅｌａｇｅｓｈｅｌｌｓ[Ｊ].ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１９ꎬ２６(１):５０２－５０８.(下转第５８页)现象ꎮ这种薄壁ＰＰ配方技术ꎬ在基本保证注塑部件功能不低于普通注塑部件性能的基础上ꎬ可以明显减轻制件质量和成型周期ꎬ并具翘曲小ꎬ平直度高ꎬ没有缩水ꎬ尺寸稳定ꎮ可用于设计多功能㊁形状复杂㊁大型薄壁化产品ꎬ在生产过程中可缩短加工周期ꎬ降低加工温度ꎬ降低注射压力和能耗ꎬ具有加工性好ꎬ优良的充模性等优点ꎮ从而较传统ＰＰ成型部件成型技术更为充分地实现了减重㊁高效㊁低成本的生产ꎮ对于进一步提高资源利用率㊁减轻汽车质量㊁降低能源消耗具有重要意义ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]张云ꎬ葛骞.薄壁注塑聚丙烯综述[Ｊ].当代化工ꎬ２０１８ꎬ４７(３):６００－６０６.ＺＨＡＮＧＹꎬＧＥＱ.ＡｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｔｈｅＴＷＩＭｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌ￣ｅｎｅ[Ｊ].ＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１８ꎬ４７(３):６００－６０６.[２]陈廷勇ꎬ方鹤ꎬ夏俊ꎬ等.薄壁注塑专用高熔体流动速率ＰＰ的开发进展[Ｊ].合成树脂及塑料ꎬ２０１８ꎬ３５(４):８５－８８.ＣＨＥＮＴＹꎬＦＡＮＧＨꎬＸＩＡＪꎬｅｔａｌ.ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｈｉｇｈＭＦＲＰＰｆｏｒｔｈｉｎｗａｌｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＳｙｎｔｈｅｔｉｃＲｅｓｉｎａｎｄＰｌａｓｔｉｃｓꎬ２０１８ꎬ３５(４):８５－８８.[３]ＡＲＩＥＬ.青岛炼化携手美利肯开发含Ｈｙｐｅｒｆｏｒｍ®成核剂的薄壁注塑专用聚丙烯树脂[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０１４(２):８８.ＡＲＩＥＬ.ＱｉｎｇｄａｏＲｅｆｉｎｅｒｙａｎｄＭｉｌｌｉｋｅｎｊｏｉｎｔｌｙｄｅｖｅｌｏｐｐｏｌ￣ｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｒｅｓｉｎｆｏｒｔｈｉｎ￣ｗａｌｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＨｙｐｅｒｆｏｒｍ®ｎｕｃｌｅａｔｉｎｇａｇｅｎｔ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｌａｓｔｉｃｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１４(２):８８.[４]孟永智ꎬ胡琳ꎬ曾祥国ꎬ等.高熔薄壁注塑聚丙烯新产品１０４０ＴＥ开发与应用[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１９ꎬ４７(１):５２－５４.ＭＥＮＧＹＺꎬＨＵＬꎬＺＥＮＧＸＧꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｍｅｌｔｉｎｇｔｈｉｎ￣ｗａｌｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔ１０４０ＴＥ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１９ꎬ４７(１):５２－５４.[５]袁莹莹.基于Ｍｏｌｄｆｌｏｗ技术汽车保险杠翘曲变形分析与优化[Ｄ].杭州:浙江工业大学ꎬ２０１３.ＹＵＡＮＹＹ.Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｗａｒｐａｇｅｏｆａｕｔｏ￣ｍｏｂｉｌｅｂｕｍｐｅｒｂａｓｅｄｏｎｍｏｌｄｆｌｏｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｄ].Ｈａｎｇ￣ｚｈｏｕ:ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１３. [６]周陆腾ꎬ蒋炳炎ꎬ楚纯朋ꎬ等.界面传热对薄壁注塑成型质量的影响[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１４ꎬ４２(３):６７－７９.ＺＨＯＵＬＴꎬＪＩＡＮＧＢＹꎬＣＨＵＣＰꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｎｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｉｎ￣ｗａｌｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１４ꎬ４２(３):６７－７９. [７]许冰ꎬ黄宗斌ꎬ韦超忠.长玻纤增强聚丙烯注塑成型薄壁制件的结构和性能研究[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１８ꎬ４６(３):９７－１００.ＸＵＢꎬＨＵＡＮＧＺＢꎬＷＥＩＣＺ.Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ￣ｗａｌｌｅｄｆｏｒｍｅｄｐａｒｔｓｗｉｔｈｌｏｎｇｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｌａｓｔｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１８ꎬ４６(３):９７－１００. [８]ＡＺＡＭＡＮＭＤꎬＳＡＰＵＡＳＭꎬＳＵＬＡＩＭＡＮＳꎬｅｔａｌ.Ｓｈｒｉｎｋａｇｅｓａｎｄｗａｒｐａｇｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｏｏｄ￣ｆｉｌｌｅｄｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｔｈｉｎ￣ｗａｌｌｅｄｐａｒｔｓｆｏｒｍｅｄｂｙｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＤｅｓｉｇｎꎬ２０１３(５２):１０１８－１０２６.(本文于２０２０－１１－２４收到)㊀(上接第２６页)[１４]ＫＡＤＩＹＡＬＡＡＫꎬＰＯＲＴＥＬＡＡꎬＤＥＶＬＩＮＫꎬｅｔａｌ.Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｕｓｉｎｇａｕｔｏｍａｔｅｄｄｒｙｆｉｂｒｅｔａｐｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｌｉｑｕｉｄｒｅｓｉｎｉｎｆｕｓｉｏｎ[Ｊ/ＯＬ].ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２１ꎬ２０１:１０８５１２.[１５]ＡＢＬＩＺＤꎬＤＵＡＮＹꎬＺＨＡＯＸꎬｅｔａｌ.Ｌｏｗ￣ｅｎｅｒｇｙｅ￣ｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｃｕｒｅｄｔａｐｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｏｒｏｕｔ￣ｏｆ￣ａｕｔｏｃｌａｖｅｆａｂ￣ｒｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓꎬＰａｒｔＡ:ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ２０１４ꎬ６５:７３－８２.[１６]ＳＣＨＵＬＺＭꎬＪＡＮＳＳＥＮＨꎬＢＲＥＣＨＥＲＣꎬｅｔａｌ.Ａｄｉｇｉｔａｌｓｈａｄｏｗｆｏｒｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄ￣ｂａｓｅｄｔａｐｅｌａｙｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔａｉｌｏｒｅｄｂｌａｎｋｓｏｕｔｏｆｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｔａｐｅ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｄｉａＣＩＲＰꎬ２０１９ꎬ８５:２２４－２２９.[１７]ＥＳＳＥＬＩＮＫＦＳꎬＡＭＩＮＨＳＭꎬＢＡＲＡＮＩꎬｅｔａｌ.Ｏｐｔｉ￣ｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒ￣ａｓｓｉｓｔｅｄｔａｐｅｗｉｎｄｉｎｇ/ｐｌａｃｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｕｓｉｎｇｉｎｖｅｒｓｅｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ[Ｊ].ＰｒｏｃｅｄｉａＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ４７:１８２－１８９.[１８]ＧＲＯβＬꎬＨＥＲＷＩＧＡꎬＢＥＲＧＤＣꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ￣ｂａｓｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆａｈｙｂｒｉｄｌｏａｄｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｉｎ￣ｗａｌｌｅｄＣＦＲＰＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ１２(１):１－８.(本文于２０２０－１２－１４收到)。

40航空制造技术·2011 年第 15 期FORUM复合材料自动铺带技术研究与应用中航工业北京航空制造工程研究所　周晓芹　曹正华　郑广强　薛向晨　梁宪珠　王永贵随着我国新型飞机项目的立项启动，复合材料用量以及大型整体构件的数量和尺寸不断增加，国内复合材料自动铺带技术得到迅速发展。

目前，北京航空制造工程研究所率先完成了我国首台大型复合材料构件自动铺带机的研制，并在此基础上深入开展了自动铺带技术研究。

周晓芹复合材料专业硕士研究生，工程师，主要从事复合材料自动铺带技术和纤维丝束自动铺放技术等方面的研究工作。

Research and Application of Automated Tape Laying Technology ofComposites坐标铺带头、高速移动横梁、高架桥式定位平台等组成，如图1所示。

除了传统数控机床X ，Y ，Z 三坐标定位以外，还有绕Z 轴方向的转动轴C 轴和绕X 轴方向摆动的A 轴，五轴联动以满足曲面铺带的基本运动要求。

● 自动铺带机联动坐标及行程范围：X ：20000mm；Y：6500 mm。

● 自动铺带机坐标速度：X 、Y ：60000 mm/min。

整机技术水平和性能指标达到了国外同类设备水平，能够满足新型飞机研制中大型复合材料构件的研制需求。

经过四十多年不断的发展与完善，自动铺带设备和技术在美国和欧洲已经成熟，并大规模应用于航空复合材料结构件的制造，如波音777飞机尾翼、水平和垂直安定面蒙皮，波音787翼面蒙皮，A340尾翼、水平安定面蒙皮，A380的安定面蒙皮和中央翼盒等。

自动铺带技术已经成为发达国家复合材料翼面类结构的典型制造技术之一。

随着我国新型飞机项目的立项启动，复合材料用量以及大型整体构件的数量和尺寸不断增加，国内复合材料自动铺带技术得到迅速发展。

目前，北京航空制造工程研究所率先完成了大型复合材料构件自动铺带机的研制，并在此基础上深入开展了自动铺带技术研究。

基于机器视觉的复合材料自动铺带过程质量控制技术研究摘要：随着复合材料工业的快速发展，对于复合材料自动铺带过程的质量控制需求日益增加。

传统的质量控制方法受制于人工操作和主观因素，效率低且容易出错。

为了提高质量控制水平，机器视觉技术逐渐应用于复合材料自动铺带过程中。

本文通过综述相关研究成果，介绍了基于机器视觉的复合材料自动铺带过程质量控制技术的研究现状、关键技术以及存在的挑战和解决方法，并展望了未来发展的方向。

1. 引言近年来，复合材料作为一种新型材料，被广泛应用于航空、汽车、船舶、建筑等领域。

在复合材料的制造过程中，自动铺带是一种常见的工艺，其质量控制直接关系到最终产品的性能和使用寿命。

传统的质量控制方法往往由人工操作和主观因素决定，存在效率低下和易出错的问题，为了提高质量控制水平，引入机器视觉技术成为必要的选择。

2. 机器视觉技术在复合材料自动铺带过程中的应用研究现状目前，机器视觉技术在复合材料自动铺带过程中的应用已经取得了一些研究成果。

首先，在图像处理方面，研究者利用机器视觉算法对复合材料铺带过程中的图像进行分割和识别，从而实现对铺带质量的控制和评估。

其次，在控制系统方面，利用机器视觉技术实现对机器人铺带过程参数的测量与调整，提高铺带的准确性和一致性。

此外，还有一些研究者通过机器视觉技术实现对铺带过程中的缺陷和瑕疵的自动检测和分类，为后续的质量控制和修复提供依据。

3. 基于机器视觉的复合材料自动铺带过程质量控制技术的关键技术基于机器视觉的复合材料自动铺带过程质量控制技术的关键技术主要包括图像处理算法、模型建立和识别技术以及控制系统设计。

首先，图像处理算法是实现铺带过程图像分割、特征提取和缺陷检测的基础，需要具备高效、准确、稳定的性能。

其次，模型建立和识别技术用于实现对铺带过程中各种材料、工艺参数及特征的建模和识别，为质量控制提供判定依据。

最后，控制系统设计将机器视觉技术与机器人控制相结合，实现对复合材料自动铺带过程中各个参数的测量和调整。

基于机器视觉的复合材料自动铺带技术发展现状及前景复合材料自动铺带技术是基于机器视觉技术的一种先进技术，它通过利用计算机视觉系统自动识别工作场景和复合材料构件形状，并通过机器人系统实现自动化的复合材料铺带工艺。

随着制造业的快速发展，复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域的应用越来越广泛，自动铺带技术的发展势在必行。

本文将从技术发展现状、应用领域和前景三个方面对基于机器视觉的复合材料自动铺带技术进行详细探讨。

首先，让我们来看一下基于机器视觉的复合材料自动铺带技术的发展现状。

目前，该技术已经取得了显著的进展。

传统的手工复合材料铺带工艺存在人工操作强度大、作业效率低等问题，而基于机器视觉的自动铺带技术可以实现高效、精准的复合材料铺带过程。

通过计算机视觉系统对复合材料构件的形状、尺寸和姿态进行三维成像和识别，再结合机器人系统的自动化操作，可以实现精确的铺带路径规划和操作，提高生产效率和质量。

目前，一些企业和研究机构已经成功开发了一些基于机器视觉的复合材料自动铺带系统，并在实际生产中取得了良好的效果。

其次，基于机器视觉的复合材料自动铺带技术在各个领域有广泛的应用。

航空航天是复合材料应用的重要领域之一，利用自动铺带技术可以实现飞机部件复合材料覆盖层的高效铺设和质量控制，提高飞机的性能和安全性。

汽车行业也是复合材料的重要应用领域，通过自动铺带技术可以实现汽车车身和零部件的轻量化设计，提升汽车的燃油经济性和碰撞安全性。

此外，建筑、船舶、电子等行业也都有复合材料的广泛应用，基于机器视觉的自动铺带技术能够为这些领域提供更加高效、精准的生产工艺。

最后，基于机器视觉的复合材料自动铺带技术有着广阔的发展前景。

随着复合材料应用的日益普及和工艺技术的不断进步，自动铺带技术将成为未来复合材料加工的主流方法之一。

随着计算机视觉和机器人技术的不断发展，自动铺带系统的成本将逐渐降低，性能将不断提高，为复合材料行业带来更多的可能性。

此外，自动铺带技术还可以与其他智能化技术相结合，如人工智能、物联网等，实现更加智能、高效的复合材料生产线。