用于使用超聲來(lái)檢驗(yàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于在整個(gè)制造過(guò)程中監(jiān)測(cè)由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的制造品質(zhì)的儀 器裝置的一般領(lǐng)域。具體涉及實(shí)施傳感器、換能器以及超聲以執(zhí)行該監(jiān)測(cè)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了在整個(gè)制造過(guò)程期間檢測(cè)由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的制造品質(zhì)，已知的做法 是，使用實(shí)施超聲換能器的測(cè)量裝置，其功能是在制造期間發(fā)射超聲波穿過(guò)結(jié)構(gòu)并且收取 穿過(guò)該結(jié)構(gòu)的波，這些換能器以已知的方式通過(guò)透射或反射來(lái)操作。因此，通常經(jīng)由超聲傳 感器、壓電換能器來(lái)執(zhí)行通過(guò)超聲對(duì)制造過(guò)程的監(jiān)測(cè)，壓電換能器支持在該過(guò)程中施加的 烘焙溫度。
[0003] 然而，這些設(shè)備通常引入制造工具本身中，使得所使用的換能器相對(duì)于當(dāng)前被制 造的結(jié)構(gòu)的表面通常占據(jù)固定、預(yù)定的位置。這些傳感器持久性地布置在用于制造的工具 和模具上。這些傳感器通常膠合在這些工具的與當(dāng)前被制造的結(jié)構(gòu)接觸的元件上，或者，替 選地，被插入到這些相同的元件中，然后，這些相同的元件經(jīng)歷使它們能夠結(jié)合這些傳感器 的加工。
[0004] 現(xiàn)在，尤其在用于制造由復(fù)合材料制成的這些結(jié)構(gòu)的方法的開發(fā)階段期間，特別 是在實(shí)施LRI (液體樹脂注入）技術(shù)的制造方法的情況下，超聲儀器的使用提供了很有價(jià)值 的幫助。然而，目前該幫助受下述事實(shí)所限制：使用位置在工具中不可以容易地更改的超聲 傳感器，這樣的更改必然導(dǎo)致對(duì)制造裝置本身進(jìn)行更改。
[0005] 然而，看起來(lái)特別有利的是，如果必要，通過(guò)增加例如所關(guān)注區(qū)域中的測(cè)量路徑的 數(shù)量并在觀察所需要的時(shí)間內(nèi)這樣做，能夠更加準(zhǔn)確地觀察要制造的結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域而不 是另一區(qū)域，然后，能夠恢復(fù)為更加標(biāo)準(zhǔn)的傳感器配置，其中傳感器是例如面向當(dāng)前被制造 的結(jié)構(gòu)而均勾分布的。對(duì)于這一切，僅在對(duì)傳感器的分布的重構(gòu)的實(shí)施既不冗長(zhǎng)，制造設(shè)備 或過(guò)程的成本也不高昂的情況下，這樣的可能性是真正有利的，而當(dāng)前使用的超聲測(cè)量設(shè) 備并非如此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提出下述解決方案：具有包括多個(gè)超聲傳感器的測(cè)量裝置， 旨在在由復(fù)合材料制成的部件的整個(gè)制造過(guò)程中對(duì)這些部件執(zhí)行超聲測(cè)量，超聲傳感器定 位在被分析的部件的表面的水平處，該裝置可以用不同傳感器布置來(lái)簡(jiǎn)單地和廉價(jià)地執(zhí)行 測(cè)量。
[0007] 本發(fā)明的另一目的是提出一種超聲測(cè)量裝置，雖然其與用于制造在整個(gè)制造過(guò)程 中要檢驗(yàn)的復(fù)合材料制成的部件的裝置相配合，但該超聲測(cè)量裝置不同于這些裝置。
[0008] 換言之，本發(fā)明的一個(gè)目的在于找到下述解決方案：具有可以容易地被重構(gòu)和更 改的儀器，以優(yōu)化本身旨在優(yōu)化制造過(guò)程的超聲測(cè)量。
[0009] 為此，本發(fā)明的主題是一種用于在由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的制造期間檢驗(yàn)該結(jié)構(gòu) 的設(shè)備，所述結(jié)構(gòu)制造于由第一形體的內(nèi)面和由第二形體的內(nèi)面限制的空間中，所述設(shè)備 包括多個(gè)超聲傳感器，多個(gè)超聲傳感器布置在該結(jié)構(gòu)的附近使得每個(gè)超聲傳感器可以將超 聲波發(fā)射到該結(jié)構(gòu)中并且收取由該結(jié)構(gòu)返回的回波。該設(shè)備包括壓電材料層和電絕緣柔性 材料膜，壓電材料層的內(nèi)面布置在第二形體的外面上，電絕緣柔性材料膜布置為壓靠壓電 材料層的外面。所述柔性材料膜在其與壓電材料層接觸的面上包括多個(gè)電極，每個(gè)電極可 以由經(jīng)由導(dǎo)體傳輸?shù)目刂菩盘?hào)單獨(dú)地激發(fā)。電極中的每個(gè)的導(dǎo)電表面布置為接觸壓電材 料層的表面，使得每個(gè)電極與壓電材料層的面對(duì)每個(gè)電極設(shè)置的區(qū)域形成獨(dú)立的超聲傳感 器。
[0010] 根據(jù)可能結(jié)合使用的各種布置和性能，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還可以呈現(xiàn)附加的特 征。
[0011] 因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，壓電材料層通過(guò)實(shí)施溶膠凝膠型方法直接形成在第二 形體的外面上。
[0012] 根據(jù)另一實(shí)施方案，用聚酰亞胺類型的聚合材料來(lái)制造電絕緣柔性材料膜。
[0013] 根據(jù)另一實(shí)施方案，在所述膜的接觸壓電材料層的面上，通過(guò)布置在所述表面的 導(dǎo)電焊盤來(lái)形成電極，經(jīng)由導(dǎo)電元件對(duì)每個(gè)電極加電，導(dǎo)電元件包括布置在膜的相反面上 或者布置在膜的厚度中的導(dǎo)電跡線。
[0014] 根據(jù)前述實(shí)施方案的變型，對(duì)不同的電極加電的導(dǎo)電跡線在導(dǎo)電跡線的末端處設(shè) 置有連接器系統(tǒng)，使得能夠?qū)γ總€(gè)電極施加激發(fā)電壓。
[0015] 根據(jù)另一實(shí)施方案，每個(gè)電極由單個(gè)導(dǎo)電焊盤構(gòu)成，單個(gè)導(dǎo)電焊盤的尺寸限定為 使得由該電極和壓電材料層形成的超聲傳感器發(fā)射基本平面超聲波。
[0016] 根據(jù)可替代前述實(shí)施方案的另一實(shí)施方案，每個(gè)電極由多個(gè)個(gè)體焊盤形成的導(dǎo)電 焊盤構(gòu)成，多個(gè)個(gè)體焊盤的尺寸限定為使得由個(gè)體焊盤和壓電材料層形成的超聲傳感器發(fā) 射基本球面超聲波或基本柱面超聲波；個(gè)體焊盤配置為使得可以單獨(dú)地被控制。
[0017] 根據(jù)前述實(shí)施方案的變型，個(gè)體焊盤相對(duì)于彼此布置為使得它們能夠被激發(fā)以構(gòu) 成單一超聲傳感器。
[0018] 根據(jù)另一實(shí)施方案，針對(duì)每個(gè)電極，在所述電極與由第二形體構(gòu)成的公共接地之 間施加激發(fā)電壓。
[0019] 根據(jù)另一實(shí)施方案，沉積在第二形體的外面上的壓電材料層具有大約數(shù)十微米的 厚度e2。
[0020] 根據(jù)另一實(shí)施方案，柔性材料膜具有大約數(shù)百微米的厚度ei。
[0021] 此外，本發(fā)明的一個(gè)主題是一種用于實(shí)施LRI方法來(lái)制造復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的 工具，所述工具包括第一元件或模具、以及面向第一元件的第二元件或墊板，該結(jié)構(gòu)被置于 這兩個(gè)元件的內(nèi)面之間來(lái)制造。該工具包括根據(jù)本發(fā)明的超聲檢驗(yàn)設(shè)備，在墊板的外面上 形成有超聲檢驗(yàn)設(shè)備的壓電材料層，柔性材料膜就其本身而言被壓靠在所述層上。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 根據(jù)下面的描述將會(huì)更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，所述描述基于附圖，附圖 呈現(xiàn)了 ：
[0023] 圖1，在通過(guò)LRI方法的制造的上下文中，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于通過(guò)超聲來(lái)檢驗(yàn)復(fù) 合材料結(jié)構(gòu)的制造的設(shè)備的示意圖；
[0024] 圖2,在通過(guò)LRI方法的制造的上下文中，根據(jù)本發(fā)明的用于通過(guò)超聲來(lái)檢驗(yàn)復(fù)合 材料結(jié)構(gòu)的制造的設(shè)備的示意圖；
[0025] 圖3,結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的、用于通過(guò)LRI方法來(lái)制造結(jié)構(gòu)的工具的部分示 意圖；
[0026] 圖4,根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方案的示意圖；
[0027] 圖5,圖4的實(shí)施方案中的設(shè)備的操作原理的圖解；
[0028] 圖6,根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一實(shí)施方案的示意圖；
[0029] 圖7,圖6的實(shí)施方案中的設(shè)備的操作原理的圖解。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為了清楚起見，下文通過(guò)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在用于實(shí)施LRI (液體樹脂注入）方 法來(lái)制造復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的工具的上下文中的應(yīng)用的描述來(lái)呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。 該示例性實(shí)施方案當(dāng)然絕不限制本發(fā)明的范圍或主題，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠被實(shí)施以及 引入用于制造復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的任何類型的工具中，只要這些工具包括與根據(jù)本發(fā)明 的設(shè)備相配合的元件即可。
[0031] 圖1尤其示意性地呈現(xiàn)了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在用于實(shí)施LRI方法來(lái)制造復(fù)合材料制 成的結(jié)構(gòu)的工具的上下文中通過(guò)超聲來(lái)檢驗(yàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制造的設(shè)備。
[0032] 已知的是，該制造工具具體包括：元件12,被稱為模具，用于形成要被制造的復(fù)合 材料制成的結(jié)構(gòu)11的樹脂被注入到元件12中；以及元件13,被稱為墊板或"蓋板"，元件13 確保了要被注入的結(jié)構(gòu)11在