一种集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法及系统与流程

本发明涉及复合材料在线无损检测，具体为一种集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法及系统。

背景技术：

1、预浸料是由增强纤维或织物经树脂体系浸渍并保持在一定固化状态下形成的复合材料中间材料，通常以带状形式连续制造和输送。预浸料的介电常数、介电损耗和厚度能够从不同方面反映材料的组成及状态。对于介电参数，可以向预浸料施加射频或微波检测信号，根据透射、反射、谐振频移或幅相变化获得介电响应，并据此确定介电常数和介电损耗；对于厚度，可以通过非接触式厚度传感器获取预浸料上、下表面位置并计算厚度。为对连续生产中的预浸料进行联合表征，需要在保留厚度测试结果的同时，使介电常数、介电损耗和厚度对应于预浸料的同一实际区域。

2、现有公开技术已经形成了相应的检测基础。例如，cn120907474a公开了一种基于毫米波技术的塑料管壁厚检测方法，通过反射信号反演介电常数和损耗角正切，并结合时延信息计算真实厚度；cn115060745b公开了一种微波阵列式传感器，通过不同阵列单元获得待测物不同位置的微波散射参数，以表征相应位置的表面形态、厚度和介电特性；对于预浸带的在线测厚，cn111609781a公开了可沿预浸带前进方向和宽度方向移动的厚度测量装置，用于在线测量预浸带不同位置的厚度。由此，现有技术已经能够分别或基于同类响应实现材料介电特性检测、厚度检测以及不同位置的参数表征。

3、然而，在连续走带预浸料的在线测试中，介电检测装置和厚度检测装置可能受安装空间及检测方式限制而沿走带方向间隔设置，同一实际区域会在不同时刻依次经过两个检测位置。现有公开技术虽能够测量材料介电特性或厚度，或者利用同一微波响应联合表征材料参数，但未见其针对独立设置的介电检测位置和厚度检测位置，将不同时刻采集的两类数据按照连续走带位置对应至同一实际区域。同时，介电响应不仅与材料介电状态有关，也会随预浸料厚度发生变化，若未结合相应区域的厚度结果进行区分，厚度变化对应的响应容易参与介电参数反演。基于此，如何在预浸料连续走带过程中实现介电响应与厚度结果的同区对应，并在保留厚度测试结果的基础上获得介电常数和介电损耗的同区测试结果，是需要解决的技术问题

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法及系统。

2、本技术实施例的第一方面，提供了一种集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法，包括：获取同区测量数据，根据同区测量数据对预浸料进行在线测试，并输出测试结果。

3、其中，所述获取同区测量数据包括：在预浸料连续走带过程中确定测量窗口，分别采集预浸料经过介电检测位置时的介电响应信号和经过厚度检测位置时的厚度响应信号，根据所述介电检测位置与所述厚度检测位置沿走带方向的间隔以及走带位置数据，对所述厚度响应信号对应的走带位置进行补偿配准，将所述介电响应信号与补偿配准后的厚度响应信号按走带坐标绑定，生成同区测量数据。

4、所述进行在线测试，并输出测试结果包括：基于同区测量数据中的厚度测量值对介电响应信号进行厚度补偿反演，得到介电常数、介电损耗和厚度的在线测试结果，输出对应的三参数质量图谱。

5、通过采用上述技术方案，使介电响应信号与厚度响应信号在统一走带坐标下形成对应关系，并以同区厚度测量值作为介电参数反演的补偿依据，从而在保留厚度测试结果的同时，获得介电常数和介电损耗的同区测试结果，为三项参数的联合表征及异常区域定位提供数据基础。

6、作为本发明所述的集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法的一种优选方案，其中：所述确定测量窗口包括：根据预浸料走带速度、采样周期和横向扫描位置确定，为每一测量窗口分配纵向位置标识和横向位置标识，使介电响应信号和厚度响应信号写入同一坐标单元。

7、通过采用上述技术方案，能够将连续走带过程中的时间采样信息和横向扫描信息转换为统一的二维走带坐标，使不同检测位置采集的介电响应信号和厚度响应信号写入同一测量窗口，便于后续按照空间位置进行配准、补偿和结果追溯。

8、作为本发明所述的集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法的一种优选方案，其中：所述采集测量窗口的介电响应信号包括：向测量窗口施加射频或微波检测信号，获取透射信号、反射信号、谐振频移或幅相变化量中的至少两种。

9、剔除与走带边缘、接头区域或张力突变区域对应的异常响应。

10、通过采用上述技术方案，可利用透射、反射、谐振频移或幅相变化量从不同响应维度表征预浸料的介电状态；通过选取至少两种响应并剔除与走带边缘、接头区域或张力突变区域对应的异常响应，有利于形成有效的介电响应输入，减少非稳定工况信号对后续反演过程的影响。

11、作为本发明所述的集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法的一种优选方案，其中：采集测量窗口的厚度响应信号包括：通过非接触式厚度传感器获取测量窗口的上表面位置和下表面位置。

12、根据介电检测位置与厚度检测位置沿走带方向的间隔以及走带编码数据，对厚度响应信号对应的纵向位置进行补偿，并将补偿后的厚度响应信号与介电响应信号按照纵向位置标识和横向位置标识进行配准。

13、通过采用上述技术方案，可非接触地获取预浸料的上表面位置和下表面位置并计算厚度测量值，适用于预浸料连续走带过程；结合采样时延补偿配准，可将沿走带方向间隔布置的厚度检测位置与介电检测位置对应到同一测量窗口，为厚度补偿反演提供同区厚度测量值。

14、作为本发明所述的集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法的一种优选方案，其中：所述厚度补偿反演包括：调用与预浸料树脂体系、增强材料类型和含胶量区间对应的厚度、介电响应标定关系。

15、根据厚度测量值计算介电响应信号中的第一厚度贡献量，根据至少两个检测频点下的介电响应差值计算厚度残差贡献量。

16、将第一厚度贡献量和厚度残差贡献量共同作为厚度补偿量，从介电响应信号中扣除或归一化厚度补偿量后，分别反演介电常数和介电损耗。

17、当扣除或归一化后的介电响应残差超过预设残差范围时，输出低置信度测试标识。

18、通过采用上述技术方案，可针对预浸料的树脂体系、增强材料类型和含胶量区间调用相应标定关系，并将实测厚度对应的第一厚度贡献量与双频响应差值对应的厚度残差贡献量共同用于修正，分别处理基准厚度偏差和频间剩余响应；同时根据介电响应残差输出置信度标识，便于区分可直接采用和需要进一步复核的测试结果。

19、作为本发明所述的集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法的一种优选方案，其中：所述厚度、介电响应标定关系通过标定样片获得。

20、所述标定样片包括：不同厚度、不同含胶量和不同树脂固化状态的预浸料样片。

21、当在线测试结果中的厚度测量值、介电常数或介电损耗与标定样片对应区间不匹配时，切换至相邻标定关系，或根据复测样本更新厚度、介电响应标定关系。

22、通过采用上述技术方案，可由不同厚度、不同含胶量和不同树脂固化状态的标定样片形成覆盖多个材料状态的标定区间，使在线数据在相应材料条件下完成厚度补偿和介电参数反演；当在线测试结果与当前标定区间不匹配时，通过切换相邻标定关系或利用有效复测样本进行更新，有利于保持标定关系与实际材料状态的对应性。

23、作为本发明所述的集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法的一种优选方案，其中：所述输出对应的三参数质量图谱包括：将每一测量窗口对应的介电常数、介电损耗和厚度分别写入同一走带坐标网格，形成介电常数通道、介电损耗通道和厚度通道。

24、根据三个通道在相邻坐标单元中的连续变化量生成局部质量状态量，基于局部质量状态量确定异常区域的起止坐标、横向宽度和持续长度。

25、通过采用上述技术方案，可将介电常数、介电损耗和厚度写入相同走带坐标网格，在统一空间基准下观察三个通道的参数变化；结合相邻坐标单元的连续变化量生成局部质量状态量，可由离散测量结果确定连续异常区域，并输出异常区域的起止坐标、横向宽度和持续长度。

26、作为本发明所述的集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法的一种优选方案，其中：所述输出对应的三参数质量图谱还包括：当厚度通道异常且介电常数通道、介电损耗通道随厚度通道同步偏移时，判定为厚度耦合异常。

27、当厚度通道正常且介电损耗通道异常时，判定为浸润或固化异常。

28、当介电常数通道、介电损耗通道和厚度通道均异常时，判定为复合质量异常。

29、根据异常类型输出分切标记、复测指令或产线工艺调整指令。

30、通过采用上述技术方案，可根据三个参数通道的异常状态及同步变化关系，对厚度耦合异常、浸润或固化异常以及复合质量异常进行分类表达，并将不同异常类型分别与分切标记、复测指令或产线工艺调整指令对应，为后续质量处置提供明确的数据输入。

31、本技术实施例的第二方面，提供了一种集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试系统，包括：测量窗口确定模块、介电响应采集模块、厚度响应采集模块、坐标绑定模块、厚度补偿反演模块、质量图谱输出模块。

32、测量窗口确定模块，用于在预浸料连续走带过程中确定测量窗口。

33、介电响应采集模块，用于采集测量窗口的介电响应信号。

34、厚度响应采集模块，用于采集厚度检测位置处的厚度响应信号，并根据介电检测位置与厚度检测位置沿走带方向的间隔以及走带位置数据，对厚度响应信号对应的走带位置进行补偿。

35、坐标绑定模块，用于将介电响应信号与位置补偿后的厚度响应信号按走带坐标进行配准和绑定，生成同区测量数据。

36、厚度补偿反演模块，用于基于厚度测量值对介电响应信号进行厚度补偿反演。

37、质量图谱输出模块，用于输出介电常数、介电损耗和厚度的在线测试结果及三参数质量图谱。

38、通过采用上述技术方案，使测量窗口、介电响应信号、厚度响应信号、同区测量数据、厚度补偿反演结果及三参数质量图谱按照统一数据链路传递，各模块围绕测量窗口编号和走带坐标保持关联，便于将在线测试结果定位至预浸料的具体区域，并为异常分析及产线联动提供调用基础。

39、作为本发明所述的集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试系统的一种优选方案，其中：还包括产线联动模块，产线联动模块与质量图谱输出模块连接。

40、用于接收异常区域的起止坐标、横向宽度、持续长度和异常类型。

41、根据异常类型向分切装置、复测装置或产线控制器输出对应的分切标记、复测指令或工艺调整指令。

42、通过采用上述技术方案，可将异常区域的空间位置、范围和异常类型转换为分切装置、复测装置或产线控制器能够接收的分切标记、复测指令或工艺调整指令，使检测结果能够沿走带坐标传递至对应执行位置，形成检测、判定和执行之间的数据闭环。

43、本技术实施例提供的一种集成介电常数、介电损耗、厚度测量的预浸料在线测试方法及系统的有益效果在于：通过将介电响应信号与厚度响应信号按走带坐标绑定，提高了多参数测量区域的一致性；通过利用厚度测量值对介电响应进行补偿反演，降低了厚度变化对介电参数测试结果的干扰；通过生成介电常数、介电损耗和厚度的三参数质量图谱，实现异常区域定位、异常类型区分及处置指令输出。因此，本发明在多参数协同测量、介电参数反演准确性以及预浸料质量异常追溯方面均取得了良好的效果。