一种碳纤维热压预浸的控制方法、系统、设备、介质与流程

本发明涉及碳纤维预浸，具体涉及一种碳纤维热压预浸的控制方法、系统、设备、介质。

背景技术：

1、碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能，广泛应用在航空航天、国防工业、高端体育用品、压力容器等领域，其作为增强材料的复合材料，生产方式有很多种，预浸料铺贴是其中一种重要的方式，碳纤维制作成预浸料的性能关系着最终成品的性能，因此为了规避大批量生产后的产品性能不够优良不符合应用需求的问题，在大批量生产前，先以预设加工工艺，生产小幅宽的预浸料实验样品进行性能测试，在性能测试良好以后再以该预设加工工艺投入大批量生产。

2、由于预浸料实验样品幅宽较小，使用生产型预浸机生产预浸料试验样品的过程中，设备调试又会产生料头（开始铺展纤维调试设备时出来的预浸料，存在缺陷，不能作为预浸料实验样品），为了保证实验准确性，需要将料头切掉报废，造成了人力、设备、材料等成本的浪费，因此考虑将传统方式中的热压预浸分为两步，先使用缠绕辊制备单膜预浸料，再通过热压辊向单膜预浸料上贴附另一层胶膜，得到双膜预浸料，但在此过程中，如果缠绕辊上的碳纤维未充分浸渍树脂就将热压辊压在缠绕辊上，进行另一层胶膜的贴附，会导致单膜预浸料浸渍不充分的区域跟其他区域预浸程度不一致，造成生产出的碳纤维预浸料性能不均匀。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种碳纤维热压预浸的控制方法、系统、设备、介质。

2、本发明第一方面提供一种碳纤维热压预浸的控制方法，用于控制碳纤维预浸装置，所述碳纤维预浸装置至少包括：

3、缠绕辊，所述缠绕辊上贴附有树脂面朝外的第一胶膜，所述缠绕辊沿其轴向转动，以使所述第一胶膜的树脂面上均匀缠绕有若干圈相邻的碳纤维，得到单面碳纤维预浸料；

4、热压组件，所述热压组件至少包括设于所述缠绕辊正下方的热压辊，所述热压辊靠近所述缠绕辊侧顶有树脂面朝外的第二胶膜，所述热压辊具有预备状态和热压状态，所述预备状态下，所述热压辊远离所述缠绕辊，所述热压状态下，所述热压辊压在所述缠绕辊上，所述热压辊上的所述第二胶膜的树脂面贴附于碳纤维远离所述第一胶膜侧；

5、驱动元件，所述驱动元件用于驱动所述热压辊在所述预备状态和所述热压状态之间切换；

6、该控制方法包括以下步骤：

7、获取预浸图像，所述预浸图像包括若干个第一区域；所述预浸图像为所述缠绕辊上的所述单面碳纤维预浸料沿周向被扫描整圈得到的热成像图像；

8、遍历所述预浸图像的所有所述第一区域，得到每个所述第一区域对应的颜色编码，进而得到每个所述颜色编码对应的成像温度；

9、判断所有所述第一区域的所述成像温度与标准成像温度的偏差均小于第一预设阈值时，控制所述热压辊由所述预备状态切换至所述热压状态，所述标准成像温度为符合加工工艺的标准单面碳纤维预浸料的热成像图像对应的温度。

10、根据本发明提供的技术方案，所述碳纤维预浸装置还包括设于所述缠绕辊径向一侧的调温组件，所述调温组件具有朝所述缠绕辊吹风的出风口，所述出风口的延伸长度与所述缠绕辊的轴向长度相同；

11、所述得到每个所述颜色编码对应的成像温度之后，还包括以下步骤：

12、若有任意一个所述第一区域的所述成像温度与所述标准成像温度的偏差大于所述第一预设阈值时，将该所述第一区域标定为预浸不充分区域；

13、控制所述缠绕辊转动，并在所述预浸不充分区域转动至对准所述出风口时，控制所述出风口朝所述缠绕辊吹热风，以使所述预浸不充分区域的所述成像温度趋近于所述标准成像温度。

14、根据本发明提供的技术方案，所述驱动元件还用于控制所述热压辊压在所述缠绕辊上的压力；

15、该控制方法还包括以下步骤：

16、获取所述第二胶膜的预浸参数，所述预浸参数至少包括树脂面的树脂类型和树脂厚度；

17、基于所述预浸参数，得到所述热压辊的预热温度；

18、所述控制所述热压辊由所述预备状态切换至所述热压状态，至少包括以下步骤：

19、控制所述热压辊上的温度达到所述预热温度后，控制所述缠绕辊停止转动，将所述热压辊由所述预备状态切换至所述热压状态；

20、在所述控制所述热压辊由所述预备状态切换至所述热压状态之后，还包括以下步骤：

21、判断所述热压辊压在所述缠绕辊上时，获取初始热压区域的热压信息，所述初始热压区域为切换时刻下、所述热压辊与所述缠绕辊初始接触的区域；所述热压信息至少包括初始压力和区域分界线的方向，所述初始压力为所述热压辊在所述初始热压区域内对所述缠绕辊的压力，所述区域分界线包括两条轴向分界线和两条径向分界线；

22、获取热压条件，判断所述初始热压区域的所述热压信息符合所述热压条件时，控制所述缠绕辊继续转动。

23、根据本发明提供的技术方案，所述初始热压区域内沿所述缠绕辊的轴向依次排布有若干个压力监测位；

24、所述获取初始热压区域的热压信息，至少包括以下步骤：

25、获取各所述压力监测位的点位压力；

26、判断任意两个所述压力监测位的所述点位压力之间的差值绝对值均小于第三预设阈值时，将所有所述压力监测位的所述点位压力的平均值作为所述初始热压区域的初始压力。

27、根据本发明提供的技术方案，所述基于所述预浸参数，得到所述热压辊的预热温度之后，还包括以下步骤：

28、获取所述单面碳纤维预浸料的第一规格参数以及所述热压辊的第二规格参数，得到所述热压辊的目标压力，所述第一规格参数至少包括碳纤维型号、碳纤维占比，所述第二规格参数至少包括热压辊的硬度；

29、基于所述第一规格参数以及所述第二规格参数，得到所述热压辊的目标压力；

30、所述判断所述初始热压区域的所述热压信息符合所述热压条件时，控制所述缠绕辊继续转动，至少包括以下步骤：

31、判断所述初始压力与所述目标压力的差值绝对值小于第二预设阈值、且所述轴向分界线与所述缠绕辊的轴线平行、所述径向分界线与所述缠绕辊的母线平行、且任意两个所述压力监测位的所述点位压力之间的差值绝对值均小于所述第三预设阈值时，控制所述缠绕辊继续转动。

32、根据本发明提供的技术方案，所述初始热压区域沿所述热压辊的轴向包括三个分区域，每个所述分区域中具有数量相同的所述压力监测位；

33、所述获取热压条件之后，还包括以下步骤：

34、判断至少一侧所述轴向分界线与所述缠绕辊的轴线不平行时，获取各所述分区域的区域压力，所述区域压力为处于相同分区域的各所述压力监测位处的所述点位压力的平均值；

35、当处于两端的所述分区域的所述区域压力小于中间的所述分区域的所述区域压力时，控制所述热压辊由所述热压状态切换回所述预备状态；

36、对所述热压辊的延伸方向进行校正，以使所述热压辊的轴线与所述缠绕辊的轴线平行。

37、根据本发明提供的技术方案，所述获取各所述分区域的区域压力之后，还包括以下步骤：

38、当两端的所述分区域的所述区域压力不同时，控制所述热压辊由所述热压状态切换回所述预备状态；

39、对所述热压辊的两端高度进行校正，以使所述热压辊的两端高度一致。

40、本发明第二方面提供一种碳纤维热压预浸的控制系统，用于执行如上述所述的碳纤维热压预浸的控制方法，该控制系统包括：

41、采集模块，所述采集模块配置用于获取预浸图像，所述预浸图像包括若干个第一区域；所述预浸图像为所述缠绕辊上的所述单面碳纤维预浸料沿周向被扫描整圈得到的热成像图像；

42、成像模块，所述成像模块配置用于遍历所述预浸图像的所有所述第一区域，得到每个所述第一区域对应的颜色编码，进而得到每个所述颜色编码对应的成像温度；

43、判断模块，所述判断模块配置用于判断所有所述第一区域的所述成像温度与标准成像温度的偏差均小于第一预设阈值时，控制所述热压辊由所述预备状态切换至所述热压状态，所述标准成像温度为符合加工工艺的标准单面碳纤维预浸料的热成像图像对应的温度。

44、本发明第三方面提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的碳纤维热压预浸的控制方法的步骤。

45、本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的碳纤维热压预浸的控制方法的步骤。

46、本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明在缠绕辊的第一胶膜上缠绕碳纤维预浸得到单面碳纤维预浸料后，通过热成像仪对单面碳纤维预浸料扫描一周，得到单面碳纤维预浸料的整个热成像图像，并根据热成像图像上各个区域的成像温度判断单面碳纤维预浸料是否浸渍均匀且完全，在保证单面碳纤维预浸料浸渍均匀且完全的基础上，才驱动热压辊压在单面碳纤维预浸料上，以向单面碳纤维预浸料贴附第二胶膜，得到最终碳纤维预浸料产品，该方案将传统热压预浸工艺分为缠绕辊制备单膜预浸料和使用热压辊在单膜预浸料上贴附另一层胶膜制备双膜预浸料，解决了使用生产型预浸机生产小幅宽预浸料实验样品造成的人员、场地、材料和设备的浪费，在此基础上，该方案还确保热压辊热压时，单面碳纤维预浸料已浸渍均匀完全，规避了由于单面碳纤维预浸料未浸渍完全就又进行热压造成的部分区域缺陷和薄弱，降低出现分层、气等不良现象的风险，同时也可以保证最终成品的一致性和稳定性。