一种无人机复合材料损伤结构件等密度修复方法、设备及介质

本技术涉及无人机结构，特别是涉及一种无人机复合材料损伤结构件等密度修复方法、设备及介质。

背景技术：

1、随着对无人机重视程度的日益提升，大批量、高频度使用无人机成为工业生产和训练的发展趋势。随之而来的是无人机机翼、着陆架、壳体、桨叶等结构件容易出现的断裂、变形、缺损等损伤失效的问题，目前无人机维修主要采用换件维修和返厂维修两种方式，换件维修需大量备件，耗时耗力耗资，返厂维修存在很多不便。

2、3d打印技术，又叫增材制造技术，是一种以数字模型文件为基础，运用丝材或粉末等粘合材料，通过逐层打印的方式成型制造的技术。在无人机结构件应用中，增材再造修复方法是一种有效的技术途径。据统计，目前世界上各种先进无人机的复合材料用量一般占机体结构总重的60％-80％，复合材料的总用量可达90％以上，和传统金属材料相比，复合材料具有比强度和比刚度高、热膨胀系数小、抗疲劳能力和抗振能力强以及可设计性强、易于整体成型等特点，适合增材制造技术的应用,但是，无人机结构件增材修复中存在因再造件密度与原件密度不一致导致无人机飞行不平稳的问题，如何实现修复部位(或再造件)与原件等密度是增材制造技术引入无人机结构件损伤修复领域必须解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种无人机复合材料损伤结构件等密度修复方法、设备及介质，以解决无人机结构件增材修复中存在因再造件密度与原件密度不一致导致的无人机飞行不平稳的问题。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种无人机复合材料损伤结构件等密度修复方法，包括：

4、对无人机损伤结构原件进行检测，确定无人机损伤结构原件的待修复区域和材料组成；

5、对所述无人机损伤结构原件进行数字化建模，得到无人机损伤结构原件三维模型；

6、基于所述待修复区域和所述无人机损伤结构原件三维模型，确定待修复区域的三维模型；

7、对所述待修复区域的三维模型进行缺陷分析，确定对应的修复方法；所述修复方法包括原位3d打印修复方法和原件3d打印再造方法；

8、基于所述无人机损伤结构原件的材料组成，确定3d打印材料的类型；

9、基于3d打印材料的类型确定3d打印材料的密度，并当所述3d打印材料的密度大于无人机损伤结构原件的密度时，在所述待修复区域三维模型中加入镂空结构，得到无人机损伤结构修复/再造件的三维模型；所述镂空结构根据所述无人机损伤结构原件的密度和所述3d打印材料的密度确定；所述无人机损伤结构修复/再造件的三维模型中的无人机损伤结构修复/再造件的密度与所述无人机损伤结构原件的密度满足预设密度匹配要求；

10、确定3d打印工艺，并基于所述无人机损伤结构修复/再造件的三维模型，实施增材修复或增材再造作业，得到无人机损伤结构修复/再造件，完成对所述无人机损伤结构件的等密度修复。

11、可选地，对无人机损伤结构原件进行检测，确定无人机损伤结构原件的待修复区域和材料组成，具体包括：

12、检测所述无人机损伤结构原件是否存在缺陷；所述缺陷包括可见类型缺陷和隐性类型缺陷；所述可见类型缺陷为无人机损伤结构原件表面缺陷；所述隐性类型缺陷为无人机损伤结构原件内部缺陷；

13、当所述无人机损伤结构原件存在缺陷时，确定无人机损伤结构原件的待修复区域；

14、对确定待修复区域后的无人机损伤结构原件进行材料组成分析，得到无人机损伤结构原件的材料组成；所述材料组成包括组成成分、强度和硬度。

15、可选地，采用目视检查方式对无人机损伤结构原件是否存在可见类型缺陷进行检测；采用超声波检测、磁粉检测、x射线检测或热成像检测方式对无人机损伤结构原件是否存在隐性类型缺陷进行检测。

16、可选地，对所述无人机损伤结构原件进行数字化建模，得到无人机损伤结构原件三维模型，具体包括：

17、对所述无人机损伤结构原件进行三维扫描，得到无人机损伤结构原件的三维点云模型；

18、将所述无人机损伤结构原件表面的纹理信息和颜色信息纹理映射到所述无人机损伤结构原件的三维点云模型中，得到纹理映射后的无人机损伤结构原件的三维点云模型；

19、对纹理映射后的无人机损伤结构原件的三维点云模型进行预处理，得到预处理后的无人机损伤结构原件的三维点云模型；预处理方法包括去除噪声和填补漏洞；

20、对预处理后的无人机损伤结构原件的三维点云模型进行曲面重建，得到曲面重建后的无人机损伤结构原件的三维点云模型；

21、对所述曲面重建后的无人机损伤结构原件的三维点云模型进行模型编辑，调整所述曲面重建后的无人机损伤结构原件的三维点云模型的形状、边缘和曲率，得到无人机损伤结构原件三维点云模型。

22、可选地，对所述待修复区域的三维模型进行缺陷分析，确定对应的修复方法，具体包括：

23、对所述待修复区域的三维模型进行表面缺陷检测，确定缺陷的类型和位置，得到第一检测结果；

24、对待修复区域的三维模型进行孔洞和空隙检测，确定孔洞和空隙的位置，得到第二检测结果；

25、对待修复区域的三维模型进行裂纹检测，确定裂纹的长度信息、深度信息和方向信息，得到第三检测结果；

26、对待修复区域的三维模型进行材料缺陷检测，确定无人机损伤结构原件的三维模型的材料分布情况，得到第四检测结果；

27、对待修复区域的三维模型进行局部形变分析，判定无人机损伤结构原件是否出现异常的变形或扭曲，得到第五检测结果；

28、基于所述第一检测结果、第二检测结果、第三检测结果、第四检测结果和第五检测结果，得到综合检测结果，并根据所述综合检测结果确定对应的修复方法；其中，当根据所述综合检测结果表示无人机损伤结构原件出现体积损伤且修复后满足使用要求时，选择原位3d打印修复方法；当根据所述综合检测结果表示无人机损伤结构原件出现损伤无法修复时，选择原件3d打印再造方法。

29、可选地，所述镂空结构根据所述无人机损伤结构原件的密度和所述3d打印材料的密度确定，具体包括：

30、根据所述无人机损伤结构原件的密度与所述3d打印材料的密度，计算所述无人机损伤结构修复/再造件的镂空空间占比；

31、根据所述无人机损伤结构修复/再造件的镂空空间占比，确定与所述无人机损伤结构修复/再造件的镂空空间占比匹配的镂空结构。

32、可选地，在完成对所述无人机损伤结构件的等密度修复之后，还包括：对所述无人机损伤结构修复/再造件进行质量检测，具体包括：

33、对所述无人机损伤结构修复/再造件进行层间粘附检测、非破坏性检测以及表面质量评估。

34、可选地，在对无人机损伤结构修复/再造件进行质量检测之后，还包括：对所述无人机损伤结构修复/再造件进行表面处理，具体包括：

35、对无人机损伤结构修复/再造件进行抛光和研磨、去除支撑结构以及进行表面涂层。

36、第二方面，本技术提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在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以实现上述中任一项所述的无人机复合材料损伤结构件等密度修复方法。

37、第三方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的无人机复合材料损伤结构件等密度修复方法。

38、根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：

39、本技术提供了一种无人机复合材料损伤结构件等密度修复方法、设备及介质，采用3d打印设备及打印丝材对无人机复合材料损伤结构原件进行修复或再造，通过在构建的待修复区域的三维模型中加入镂空结构，控制修复/再造件密度与原件密度满足预设密度要求，满足了无人机飞行平衡的需要，从而实现复合材料损伤结构件快速修复或换件再造。本技术具有修复速度快、丝材选择广、性价比高、工艺简单等优势，可用于无人机机翼、壳体、起落架等受损树脂基复合材料结构件的快速修复或再造。