封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统及缝合方法与流程

技术特征：
1.一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于，包括：预制体支架，其包括用于套设预制体的架体，所述架体呈筒形，在所述架体的周向上间隔设有多个缝合槽，所述缝合槽贯穿所述架体，所述架体设置在旋转底盘，且能够随所述旋转底盘转动；推出结构，设置在所述架体内，其包括伸缩推杆、推杆滑轨和推杆滑块，所述推杆滑轨沿所述架体轴向设置，且一端与所述旋转底盘连接，所述推杆滑块可滑动的设置在所述推杆滑轨，所述伸缩推杆的固定端与所述推杆滑块连接，推出端具有缝针通过空间，所述伸缩推杆能够沿垂直所述架体轴线方向伸缩，使所述推出端能够通过所述缝合槽伸出所述架体外，并撑起所述预制体的待缝合处；缝合结构，包括缝合针和两个执行部，所述执行部包括夹持部、连接杆、角度调节部、执行部伸缩杆和执行部滑块，每个所述执行部均通过所述执行部滑块可滑动的设置在执行部滑轨，且均能够沿所述执行部滑轨滑动，所述执行部滑轨沿所述架体的轴向设置，所述执行部伸缩杆的一端与所述执行部滑块连接，另一端通过所述角度调节部与所述连接杆的一端连接，通过所述角度调节部能够调节所述连接杆的轴线与所述执行部伸缩杆的轴钱之间的夹角，所述连接杆的另一端与所述夹持部连接，两个所述执行部的所述夹持部呈对应设置，所述缝合针能够夹持于所述夹持部，并随所述夹持部移动；定位部，每个所述执行部对应设有一定位部，所述定位部包括用于确定所述缝合针空间位置的位置定位单元以及用确定所述缝合针姿态的位姿定位单元；以及控制部，其与所述旋转底盘的驱动部、伸缩推杆的驱动部、推杆滑块的驱动部、执行部滑块的驱动部和执行部伸缩杆的驱动部、角度调节部的驱动部、位置定位单元和位姿定位单元信号连接，能够根据位置定位单元和位姿定位单元所反馈的信息，控制相应的所述预制体支架的驱动部、伸缩推杆的驱动部、推杆滑块的驱动部、执行部滑块的驱动部和执行部伸缩杆的驱动部和角度调节部的驱动部工作，相对应的调节所述旋转底盘、伸缩推杆、推杆滑块、执行部滑块、执行部伸缩杆和角度调节部。2.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述位置定位单元包括x轴位置探测器、y轴位置探测器、z轴位置探测器和三个激光源，所述x轴位置探测器、y轴位置探测器和z轴位置探测器设置在探测器支架，且分布在所述夹持部的x向、y向和z向上，所述三个激光源分别设置在所述夹持部的x向一侧、y向一侧和z向一侧，分别与所述x轴位置探测器、y轴位置探测器和z轴位置探测器一一对应，所述探测器支架与所述执行部伸缩杆的伸缩部连接。3.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述位姿定位单元包括至少四个距离测定器，所述至少四个距离测定器呈两列设置在所述夹持部靠近所述预制体的一侧，且两列所述距离测定器对称分布地预设缝合轨迹的两侧，用于所述夹持部与所述预制体之间的距离测量。4.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述伸缩推杆的推出端的端部具有弹性材料。5.根据权利要求1或4所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述伸缩推杆的推出端的端部为u形结构、c形结构或v型结构。6.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：
所述伸缩推杆在任一处撑起的所述预制体的最高点距离未撑起前此处切面的距离均相等。7.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述角度调节部包括第一连接板、第二连接板和多个位姿变化单元，所述多个位姿变化单元呈多列均匀分布在所述第一连接板和第二连接板之间，每列至少有两个所述位姿变化单元，每个所述位姿变化单元的一端通过所述第一连接板与执行部伸缩杆连接，另一端通过所述第二连接板与所述连接杆连接；所述位姿变化单元为弹性高气密性膜制成，其内侧设有轻质颗粒，所述轻质颗粒占所述位姿变化单元体积的60％-90％，每个所述位姿变化单元分别与一真空泵和一充气泵连接，且所述位姿变化单元与所述真空泵和所述充气泵之间分别设有一透气阻拦部，用于透气并阻止所述轻质颗粒流出所述位姿变化单元。8.根据权利要求7所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：两所述透气阻拦部分别设置在所述位姿变化单元的两端部，且在所述透气阻拦部的外侧设有一固定盖，所述固定盖与所述位姿变化单元密封连接，在所述固定盖远离所述位姿变化单元的一端设有连接管，两个所述固定盖的连接管分别用于与所述真空泵和所述充气泵连接。9.根据权利要求1所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，其特征在于：所述执行部滑轨的上端和下端分别与一支撑圆环连接，两个所述支撑圆环之间还设有至少一个两端分别与两个支撑圆环连接的支撑杆，所述支撑圆环与所述旋转底盘同轴；位于上侧的所述支撑圆环内设有过该支撑圆环中心的支撑梁，所述推杆滑轨的另一端与所述支撑梁连接。10.一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合方法，其特征在于：使用如权利要求1-9任一项所述的封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统进行缝合，包括以下步骤：(1)准备步骤将封闭截面式柔性曲面复材预制体的预制体套装在所述架体，使各列待缝合处分别与一个所述缝合槽相对应，所述缝合针夹持在其中一个所述执行部的夹持部；(2)定位步骤根据预设缝合起始点的位置以及所述定位部的定位信息反馈，所述控制部控制所述推出结构以及两个所述执行部滑动到所需位置，并调整夹持部姿态使所述缝合针与所述预制体待缝合处的外型面具有相同的倾斜度；(3)缝合步骤：所述伸缩推杆的推出端通过所述缝合槽伸出所述架体将所述预制体的待缝合处撑起，夹持所述缝合针的所述执行部向另一个所述执行部移动，所述缝合针从所述撑起处穿过被另一个所述执行部夹持，并随该执行部移动，带动所述缝合针整体穿过所述撑起处，所述伸缩推杆收缩，被撑起的所述预制体恢复原状，所述缝合针递给初始夹持所述缝合针的所述执行部，所述伸缩推杆、两个执行部移动至下一处预设缝合点所对应位置重复缝合步骤，直至该缝合槽处所对应的所述预制体完成缝合，所述旋转底盘转动带动所述架体同步转动，使所述伸缩推杆对应下一个所述缝合槽，重复上一个所述缝合槽处的缝合步骤，然后继续转动所述旋转底盘直至完成所述预制体预设的缝合；在缝合过程中，若所述预制体的曲率发生变化，则通过所述角度调节部调整姿态使所
述缝合针与所述预制体待缝合处的外型面具有相同的倾斜度。

技术总结
本发明涉及一种封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统及缝合方法。该单边缝合系统，包括预制体支架、推出结构、缝合结构、定位部和控制部，实现待缝合预制体的固定，推出结构、缝合结构、定位部和控制部相互配合，实现封闭截面式柔性曲面复材预制体的自动化单边缝合，不但结构相对简单、体积小且能够降低定位难度、提高缝合效率。通过封闭截面式柔性曲面复材预制体单边缝合系统，随形运动控制及底座系统的旋转完成实现自动化分列单边缝合，在缝合过程中，缝合线能够基本保持直线状态，避免弯折，降低缝合线断裂风险。降低缝合线断裂风险。降低缝合线断裂风险。


技术研发人员：李少敏 彭海春 丁超 徐允恒 杨杰
受保护的技术使用者：航天特种材料及工艺技术研究所
技术研发日：2022.04.02
技术公布日：2022/7/1