本公開總體涉及復(fù)合材料，并且更具體地涉及用于制造離軸單向纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)材料的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料部件的制造可能涉及到層壓由纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)材料制成的多個層片或?qū)?。每個層均可由單向纖維形成。纖維可預(yù)浸有樹脂(例如，預(yù)浸料)，以簡化制造過程。復(fù)合材料部件的每個層中的纖維可相對于其它層的纖維取向定向?yàn)樘囟ǖ慕嵌?，作為?yōu)化復(fù)合材料部件的強(qiáng)度和剛度性能的手段。單向預(yù)浸料在0°材料卷中是可用的，其中大多數(shù)纖維平行于材料的縱向方向定向。0°材料卷可用在不同的寬度中，供自動化鋪放設(shè)備中使用。例如，0°預(yù)浸料帶可設(shè)置在寬達(dá)12英寸以上的寬度中，供自動鋪帶(ATL)機(jī)器中使用。

為了制造具有某些幾何形狀的復(fù)合材料部件，可期望鋪放具有相對于材料的縱向方向非平行或離軸定向的纖維的單向預(yù)浸料帶。使用0°預(yù)浸料帶來鋪放相對狹長寬度的復(fù)合材料部件的交叉層片(例如，45°層片、90°層片，等等)可能在交叉層片沿著該部件的長度鋪放時需要ATL機(jī)器橫動該部件無數(shù)次。不幸的是，ATL機(jī)器為了將交叉層片鋪放在狹長寬度部件上所需要的多次停止和啟動增加了完成該鋪放過程所需要的時間量。

在減少為了鋪放單向預(yù)浸料的交叉層片所需要的時間量的嘗試中，已制造離軸單向預(yù)浸料材料卷。然而，用于制造離軸單向預(yù)浸料的本方法是耗時的，并且需要高技能的勞動力來實(shí)現(xiàn)離軸預(yù)浸料材料卷所需要的質(zhì)量水平。另外，使用常規(guī)方法來制造離軸單向預(yù)浸料材料的輸出速率可小于為了提供足夠體積的材料來支撐自動化鋪放所需要的輸出速率。

如可以看到的，在本領(lǐng)域中存在對以高的生產(chǎn)速度和高的質(zhì)量度來制造離軸單向預(yù)浸料材料的系統(tǒng)及方法的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

與制造離軸單向預(yù)浸料材料關(guān)聯(lián)的上述需要由本公開專門處理并緩解，在一個實(shí)施方式中，本公開提供了一種離軸預(yù)浸料材料制造機(jī)器。所述機(jī)器可包括機(jī)器人，所述機(jī)器人被構(gòu)造成將預(yù)浸料件定位成鄰近預(yù)浸料層的端部。所述機(jī)器可另外包括對準(zhǔn)系統(tǒng)，所述對準(zhǔn)系統(tǒng)被構(gòu)造成感測所述預(yù)浸料件相對于所述預(yù)浸料層的位置并且生成代表所述位置的位置信號。所述機(jī)器還可包括控制器，所述控制器被構(gòu)造成接收所述位置信號并且致使所述機(jī)器人調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的位置，使得所述預(yù)浸料件的端部邊緣和所述預(yù)浸料層的端部邊緣大致抵接。所述機(jī)器可另外包括焊接系統(tǒng)，所述焊接系統(tǒng)具有一個或多個焊靴(welding shoe)，所述焊靴被構(gòu)造成將熱和壓力施加到所述預(yù)浸料件與預(yù)浸料層的抵靠端部邊緣，以形成焊縫將所述預(yù)浸料件結(jié)合到所述預(yù)浸料層。

還公開了一種制造離軸熱塑性預(yù)浸料材料卷的方法。所述方法可包括：使用機(jī)器人將預(yù)浸料件定位成鄰近預(yù)浸料層的端部。所述方法可另外包括：使用對準(zhǔn)系統(tǒng)感測所述預(yù)浸料件相對于所述預(yù)浸料層的位置，以及生成代表所述位置的位置信號。另外，所述方法可包括：在控制器處接收來自所述對準(zhǔn)系統(tǒng)的所述位置信號。所述方法可進(jìn)一步包括：在所述控制器的命令下使用所述機(jī)器人來調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的位置，使得所述預(yù)浸料件的端部邊緣和所述預(yù)浸料層的端部邊緣在形成焊縫將所述預(yù)浸料件結(jié)合到所述預(yù)浸料層之前大致抵接。

已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)可以在本公開的各種實(shí)施方式中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或者可組合在其它實(shí)施方式中，其進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以參考以下描述和下面的附圖看到。

附圖說明

本公開的這些及其它特征將在參考附圖時變得更明顯，其中相同的附圖標(biāo)記通篇指代相似的部件，并且其中：

圖1是用于制造離軸單向熱塑性預(yù)浸料材料卷的機(jī)器的實(shí)例的框圖；

圖2是離軸單向預(yù)浸料材料制造機(jī)器的實(shí)例的立體圖；

圖3是圖2的機(jī)器的俯視圖；

圖4是圖2的機(jī)器的側(cè)視圖；

圖5是機(jī)器的焊接系統(tǒng)的實(shí)例的立體圖；

圖5A是真空頭以及將預(yù)浸料件夾緊就位的上游夾緊桿的放大立體圖；

圖6是0°材料卷的俯視立體圖，并且說明了相對于0°材料卷的縱向方向以90°定向的預(yù)浸料切割線；

圖7是從圖6的0°材料卷切割并旋轉(zhuǎn)90°的預(yù)浸料件的俯視圖；

圖8是通過使用本文中公開的機(jī)器和方法將圖7的多個預(yù)浸料件焊接在一起而形成的90°材料卷的俯視立體圖；

圖9是0°材料卷的俯視立體圖，示出了相對于0°材料卷的縱向方向以45°定向的預(yù)浸料切割線；

圖10是從圖9的0°材料卷切割并旋轉(zhuǎn)45°的預(yù)浸料件的俯視圖；

圖11是通過使用本文中公開的機(jī)器和方法將圖10的多個預(yù)浸料件焊接在一起而形成的45°材料卷的俯視立體圖；

圖12是將預(yù)浸料件定位成鄰近預(yù)浸料層的端部的機(jī)器人的示意圖；

圖13是沿著圖12的線13-13截取的截面圖，并且說明了包括發(fā)出光束的光學(xué)傳感器的對準(zhǔn)系統(tǒng)，所述光學(xué)傳感器用于在將預(yù)浸料件的端部邊緣和預(yù)浸料層的端部邊緣焊接在一起之前測量所述端部邊緣之間的間隙；

圖14是沿著圖12的線14-14截取的截面圖，并且說明了由用于測量預(yù)浸料件的側(cè)邊緣和對應(yīng)于預(yù)浸料層的側(cè)邊緣的指標(biāo)特征之間的間隙的光學(xué)傳感器發(fā)出的光束；

圖15是具有用于測量預(yù)浸料件相對于預(yù)浸料層的地點(diǎn)和取向的第一對光學(xué)傳感器和第二對光學(xué)傳感器的對準(zhǔn)系統(tǒng)的俯視圖；

圖16示出了預(yù)浸料件的旋轉(zhuǎn)，在控制器的控制下使用機(jī)器人并且基于由第一對光學(xué)傳感器和第二對光學(xué)傳感器提供給控制器的間隙測量數(shù)據(jù)，使得預(yù)浸料件的端部邊緣和側(cè)邊緣與預(yù)浸料層的相應(yīng)端部邊緣和側(cè)邊緣(經(jīng)由指標(biāo)特征)定向?yàn)榇笾缕叫嘘P(guān)系；

圖17示出了在控制器的控制下使用機(jī)器人并且基于由第二對光學(xué)傳感器提供給控制器的間隙測量數(shù)據(jù)將預(yù)浸料件的側(cè)邊緣平移成與指標(biāo)特征大致抵接；

圖18示出了使用機(jī)器人基于由第一對光學(xué)傳感器提供給控制器的間隙測量數(shù)據(jù)將預(yù)浸料件的端部邊緣平移成與預(yù)浸料層的端部邊緣大致抵接；

圖19是包括第一對光學(xué)傳感器和第二對光學(xué)傳感器并且進(jìn)一步包括用于測量預(yù)浸料件的長度的額外光學(xué)傳感器的對準(zhǔn)系統(tǒng)的另一實(shí)例的俯視圖；

圖20是使用包括用于測量預(yù)浸料件的側(cè)邊緣相對于指標(biāo)特征的位置的單個光學(xué)傳感器的對準(zhǔn)系統(tǒng)來定位預(yù)浸料件的另一實(shí)例的俯視圖；

圖21示出了預(yù)浸料件的旋轉(zhuǎn)，使用機(jī)器人基于由第二對光學(xué)傳感器提供給控制器的間隙測量數(shù)據(jù)，使得端部邊緣的定向?yàn)槠叫杏陬A(yù)浸料層的端部邊緣；

圖22示出了將預(yù)浸料件的側(cè)邊緣平移成與指標(biāo)特征抵接；

圖23示出了使用由第二對光學(xué)傳感器提供的間隙測量數(shù)據(jù)將預(yù)浸料件的端部邊緣平移成與預(yù)浸料層的端部邊緣抵接；

圖24是位于檢查站處的間隙探測器的俯視圖，用于沿著將預(yù)浸料件的端部邊緣結(jié)合到預(yù)浸料層的端部邊緣的焊縫的長度來探測間隙的存在；

圖25是構(gòu)造為光纖傳感器的間隙探測器的實(shí)例的截面圖，其包括用于接收由光纖傳感器發(fā)出的掃描器射束的接收器，并且進(jìn)一步說明了構(gòu)造成探測焊縫的重疊是否存在的重疊傳感器；

圖26是焊接站的立體圖，并說明了構(gòu)造成能沿著形成在臺面中的焊接槽平移的激光測微計，并且其中激光測微計可部署成在其初始對準(zhǔn)期間測量預(yù)浸料件的端部邊緣和預(yù)浸料層的端部邊緣之間的間隙；

圖27是在使預(yù)浸料件對準(zhǔn)之后的焊接站的立體圖，并且示出了激光測微計的收縮以及一對焊靴在上游夾緊桿和下游夾緊桿之間中的向下延伸；

圖28是焊靴的立體圖，其延伸成沿著預(yù)浸料件與預(yù)浸料層的抵靠端部邊緣滑動并接觸所述抵靠端部邊緣，以形成用于結(jié)合所述抵靠端部邊緣的焊縫；

圖29是沿著圖26的線29-29截取的焊接系統(tǒng)的截面圖，并且說明了可部署的激光測微計以使發(fā)射器和接收器分別位于臺面的上面及下面并由連桿聯(lián)接，以可旋轉(zhuǎn)的方式將發(fā)射器和接收器部署到位用以測量預(yù)浸料件的和預(yù)浸料層的端部邊緣之間的間隙；

圖30是圖29的激光測微計的發(fā)射器和接收器的立體圖，并且示出了聯(lián)接到傳感器導(dǎo)軌的連桿用以調(diào)節(jié)激光測微計相對于待焊接在一起的預(yù)浸料件的側(cè)邊緣和預(yù)浸料層的橫向地點(diǎn)；

圖31是沿著圖28的線31-31截取的焊接系統(tǒng)的截面圖，并且說明了發(fā)射器和接收器旋轉(zhuǎn)進(jìn)入收縮位置，以允許將支持砧安裝在臺面下方而延伸穿過臺面中的焊接槽且支撐預(yù)浸料件和預(yù)浸料層的下側(cè)，從而抵抗在形成焊縫期間由焊靴沿著抵靠端部邊 緣施加的向下壓力；

圖32是檢查焊縫是否存在全厚度間隙的檢查系統(tǒng)的實(shí)例的俯視立體圖；

圖33是檢查系統(tǒng)的另一立體圖，示出了臺面的下側(cè)并且示出了用于使分別安裝在臺面的上面及下面用以檢查焊縫的全厚度間隙的光纖傳感器和接收器的同步移動的滑輪系統(tǒng)；

圖34是示出材料推進(jìn)器實(shí)例的機(jī)器的臺面的俯視立體圖，所述材料推進(jìn)器具有用于在形成焊縫之后推進(jìn)預(yù)浸料層的上推進(jìn)器桿；

圖35是示出下推進(jìn)器桿的臺面的下側(cè)的仰視立體圖，所述下推進(jìn)器桿可操作地聯(lián)接到上推進(jìn)器桿用以推進(jìn)預(yù)浸料層；

圖36是具有相對于預(yù)浸料層的縱向方向以45°角度定向以形成45°材料卷的焊接系統(tǒng)的機(jī)器實(shí)例的俯視圖；

圖37是用于將焊接系統(tǒng)相對于預(yù)浸料層的縱向方向的樞轉(zhuǎn)進(jìn)入到多個取向中的任一個取向的一對弧形導(dǎo)軌的立體圖；

圖38是具有用于形成兩個離軸材料卷的單個機(jī)器人和兩個焊接站的離軸材料卷制造機(jī)器的實(shí)例的立體圖；

圖39是具有可包括在制造離軸單向熱塑性預(yù)浸料材料卷的方法中的一個或多個操作的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照附圖，其中示出內(nèi)容出于說明本公開的各種實(shí)施方式的目的，圖1示出的是用于制造離軸單向熱塑性預(yù)浸料材料卷的機(jī)器100的實(shí)例的框圖。單向熱塑性預(yù)浸料材料可包括預(yù)浸有熱塑性基質(zhì)材料162(圖8)的多個增強(qiáng)纖維160(圖8)。機(jī)器100可通過縫焊單向熱塑性預(yù)浸料件172的端對端串聯(lián)來制造離軸單向熱塑性預(yù)浸料材料的長度。預(yù)浸料件172可初始由具有單向纖維160的0°單向熱塑性預(yù)浸料材料卷(圖9)切割而成，大多數(shù)單向纖維160可平行于0°材料的縱向方向188(圖2)定向。預(yù)浸料件172可由期望大小和幾何形狀的供應(yīng)器提供。

由本文中公開的機(jī)器和方法制造的離軸材料卷(例如，參見圖8和圖11)可包括與材料的縱向方向188不平行定向的纖維160(圖8)。有利地，這樣的離軸材料卷可允許熱塑性復(fù)合材料部件的自動化制造。例如，離軸材料卷可裝載到自動鋪帶設(shè)備(未 示出)中，諸如用于分配離軸材料以形成帶有期望的層片堆疊順序的復(fù)合鋪放件的自動鋪帶(ATL)機(jī)器。本文中公開的機(jī)器和方法有利地以相對較高速率并以高精度水平及操作參數(shù)的可控性來執(zhí)行熱塑性預(yù)浸料件172的縫焊。所述機(jī)器和方法可包括用于檢查焊縫166以維持最終離軸預(yù)浸料材料的高質(zhì)量水平的一個或多個檢查操作。雖然在通過使用材料卷繞器480將已焊接的預(yù)浸料層180卷繞到芯部482(圖4)上而形成材料卷的背景下進(jìn)行描述，但是所述機(jī)器和方法還可針對形成離軸單向熱塑性預(yù)浸料材料的未卷起長度(未示出)進(jìn)行實(shí)施。

在圖1中，機(jī)器100可包括機(jī)器人120，機(jī)器人120可由控制器192控制，用于將預(yù)浸料件172相對于已存在的預(yù)浸料層180的端部182(圖12)定位并對準(zhǔn)。在啟動形成離軸預(yù)浸料材料的過程時，已存在的預(yù)浸料層180可包括第一預(yù)浸料件172，第二預(yù)浸料件172可使用本文中公開的機(jī)器和方法縫焊到第一預(yù)浸料件172。機(jī)器人120可包括一個或多個臂124、126(圖2)，用于將預(yù)浸料件172定位成鄰近已存在的預(yù)浸料層180的端部邊緣184。在這方面，控制器192可控制機(jī)器人120：從輸入料斗136的預(yù)浸料堆疊170(圖4)拾取最上面的預(yù)浸料件172，并且將預(yù)浸料件172定位成鄰近預(yù)浸料層180的端部182。

機(jī)器100可包括對準(zhǔn)系統(tǒng)200，對準(zhǔn)系統(tǒng)200可包括視覺系統(tǒng)202，視覺系統(tǒng)202包括一個或多個光學(xué)傳感器204(圖4)。在一個實(shí)例中，視覺系統(tǒng)202可包括一個或多個激光測微計210，該激光測微計210被構(gòu)造成測量每個新的預(yù)浸料件172的端部邊緣174(圖12)與已存在的預(yù)浸料層180的端部邊緣184(圖12)之間的間隙或距離。在一些實(shí)例中，對準(zhǔn)系統(tǒng)200還可包括一個或多個光學(xué)傳感器204，該光學(xué)傳感器204用于測量新的預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176(圖15)與已存在的預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186(圖15)或代表預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186的指標(biāo)特征112(圖12)之間的間隙或距離。雖然在激光測微計210的背景下描述對準(zhǔn)系統(tǒng)200的光學(xué)傳感器204，但是光學(xué)傳感器204可設(shè)置在任何類型的構(gòu)造中，包括靜態(tài)相機(jī)和/或視頻相機(jī)、光纖傳感器以及用于測量兩個對象之間的間隙的任何其它類型的傳感器。

在圖1中，機(jī)器100可包括焊接系統(tǒng)318，焊接系統(tǒng)318被構(gòu)造成形成將每個新的預(yù)浸料件172的端部邊緣174結(jié)合到已存在的預(yù)浸料層180的端部邊緣184的焊縫166。焊接系統(tǒng)318可包括一個或多個焊靴328，焊靴328被構(gòu)造成沿著預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的抵靠端部邊緣174、184施加熱。焊靴328可加熱，使得當(dāng)放置成 與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180接觸達(dá)到預(yù)定的時間段時，預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的固體熱塑性基質(zhì)可能暫時熔化或者減小焊靴328與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180相接觸的地點(diǎn)處的粘度。抵靠端部邊緣174、184的熔化或粘度減小的熱塑性材料可至少部分地混雜，使得當(dāng)焊靴328被從抵靠端部邊緣174、184去除時，熱塑性基質(zhì)可冷卻并重新固化，以形成可將預(yù)浸料件172永久地粘結(jié)到預(yù)浸料層180的焊縫166。

機(jī)器100還可包括檢查系統(tǒng)402，檢查系統(tǒng)402可位于焊接系統(tǒng)318的下游。檢查系統(tǒng)402可被構(gòu)造成掃描新形成的焊縫166，以確認(rèn)不存在沿著焊縫166的長度的全厚度間隙。機(jī)器100可另外包括材料推進(jìn)器450，材料推進(jìn)器450被構(gòu)造成在形成每個焊縫166之后定期推進(jìn)預(yù)浸料層180，使得預(yù)浸料層180的端部邊緣184在預(yù)浸料件172的端部邊緣174以前可移動成與焊接站300對準(zhǔn)。機(jī)器100還可包括材料卷繞器480，材料卷繞器480被構(gòu)造成當(dāng)新的預(yù)浸料件172連續(xù)地焊接到預(yù)浸料層180的端部邊緣184時將已焊接的預(yù)浸料層180卷繞到卷軸或芯部482上。預(yù)浸料層180可卷繞到芯部上，以形成可諸如通過從自動鋪帶(ATL)機(jī)器分配離軸材料而在復(fù)合鋪放件過程中使用的離軸材料卷。

圖2是離軸預(yù)浸料材料卷制造機(jī)器100的實(shí)例的立體圖，示出了可包括在機(jī)器100中的部件的布置。圖3和圖4是圖2的機(jī)器100的相應(yīng)俯視圖和側(cè)視圖。機(jī)器人120示出為具有基座122，基座122可安裝到機(jī)器100的臺面104。臺面104可支撐在框架上，該框架可支撐在制造設(shè)施的地板上。在未示出的實(shí)例中，機(jī)器人120可替代地安裝到車間或除臺面104之外的固定物。

仍參照圖2至圖4，機(jī)器人120可構(gòu)造為具有基座122和至少一個臂124、126的拾取和放置設(shè)備。在示出的實(shí)例中，機(jī)器人120包括以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到基座122的第一臂124，并且包括以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到第一臂124的第二臂126。然而，機(jī)器人120可非限制性地設(shè)置成任何構(gòu)造，并不限于圖中示出的布置。機(jī)器人120的臂126可包括真空頭128，真空頭128被構(gòu)造成從輸入料斗136拾取預(yù)浸料件172，并且將預(yù)浸料件172放置成鄰近已存在的預(yù)浸料層180的端部182。輸入料斗136可位于機(jī)器100的裝載站134處并且可構(gòu)造成支撐包含任何數(shù)量的預(yù)浸料件172的預(yù)浸料堆疊170。預(yù)浸料件172可由0°單向熱塑性預(yù)浸料材料卷切割成期望的構(gòu)造，并且可手動地或自動地裝載到輸入料斗136中。

輸入料斗136可包括用于包含預(yù)浸料件172的一個或多個導(dǎo)板138。導(dǎo)板138可安裝到臺面104并且可大致豎直定向且由相對剛性的金屬和/或非金屬材料形成。導(dǎo)板138可構(gòu)造成當(dāng)預(yù)浸料件172在輸入料斗136中彼此上下堆疊時提供用于指示預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176和/或端部邊緣174的特征。導(dǎo)板138是可調(diào)節(jié)的，用以容納任何大小和幾何形狀的預(yù)浸料件172。

機(jī)器人120能以通信方式(communicatively)聯(lián)接(例如，硬連線和/或無線地聯(lián)接)到控制器192?？刂破?92可安置在控制柜194內(nèi)。然而，控制器192或控制器192的各種子部件可并入機(jī)器100的一個或多個部件中。例如，機(jī)器人120可包括專用控制器192，專用控制器192能以通信方式聯(lián)接到用于與由機(jī)器人120的專用控制器192對機(jī)器人120的控制同步地控制機(jī)器100的其它部件(例如，焊接系統(tǒng)318、檢查系統(tǒng)402、材料推進(jìn)器450、材料卷繞器480，等等)的控制系統(tǒng)。

在一個實(shí)施方式中，控制器192可以是構(gòu)造成控制機(jī)器人120的可編程邏輯控制器192。在一些實(shí)例中，用于控制機(jī)器人120的控制器192還可構(gòu)造成控制機(jī)器100的其它部件和/或系統(tǒng)，諸如預(yù)焊接對準(zhǔn)系統(tǒng)200、焊接系統(tǒng)318、焊后檢查系統(tǒng)402、材料推進(jìn)器450和材料卷繞器480?？刂破?92可包括操作界面196，操作界面196被構(gòu)造成允許監(jiān)測和/或調(diào)節(jié)機(jī)器100的部件和/或系統(tǒng)的一個或多個操作參數(shù)。在示出的實(shí)例中，操作界面196可整合到顯示屏198中，顯示屏198可構(gòu)造為觸摸屏。替代地或另外地，操作界面196可包括鍵盤或任何數(shù)量的開關(guān)、旋鈕、控制桿、轉(zhuǎn)盤或允許調(diào)節(jié)機(jī)器100的一個或多個操作參數(shù)的其它調(diào)節(jié)裝置。顯示屏198可顯示機(jī)器100的部件和/或系統(tǒng)的操作參數(shù)的圖形和/或數(shù)字表示。例如，顯示屏198可顯示：預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之間的預(yù)焊接對準(zhǔn)間隙的尺寸；預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176相對于預(yù)浸料層180的平行度；以及如由對準(zhǔn)系統(tǒng)200探測并測量的代表預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180的位置和取向的其它值。

顯示屏198還可顯示指示與焊接系統(tǒng)318的操作關(guān)聯(lián)的一個或多個焊接參數(shù)(例如，操作參數(shù))的狀態(tài)的圖形和/或數(shù)字表示，包括但不限于：焊靴溫度、焊靴壓力、焊靴停留周期、焊靴速度及諸如可收縮的支持砧330的位置和溫度的其它焊接參數(shù)，支持砧330可沿著抵靠端部邊緣剛好在預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180下延伸到位，以對抗在形成焊縫166期間由焊靴328施加到預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180上的壓力而提供支持表面。焊接系統(tǒng)318能以通信方式聯(lián)接到控制器192用以控制焊靴328和支 持砧330的操作，并且可進(jìn)一步以通信方式聯(lián)接到檢查系統(tǒng)402。顯示屏198還可顯示在檢查每個焊縫166的過程中代表檢查系統(tǒng)402的操作的一個或多個參數(shù)。例如，在由檢查系統(tǒng)402探測焊縫166中的間隙時，顯示屏198可生成數(shù)字、圖形和/或聽覺警報。顯示屏198還可顯示指示沿著焊縫166的間隙的地點(diǎn)的信息。

仍參照圖2至圖4，對準(zhǔn)系統(tǒng)200可鄰近焊接系統(tǒng)318定位。在示出的實(shí)例中，對準(zhǔn)系統(tǒng)200可安裝到臺面104并且可包括視覺系統(tǒng)202(圖13)，視覺系統(tǒng)202包括光學(xué)傳感器204，光學(xué)傳感器204被構(gòu)造成探測并測量預(yù)浸料件172的端部邊緣174和/或側(cè)邊緣176相對于預(yù)浸料層180的端部邊緣184和/或側(cè)邊緣186的地點(diǎn)和取向。對準(zhǔn)系統(tǒng)200可生成代表預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的相對位置的位置信號?？刂破?92可接收所述位置信號，并且可計算預(yù)浸料件172的對準(zhǔn)位置?？刂破?92可命令機(jī)器人120將預(yù)浸料件172平移和/或重新定向到對準(zhǔn)位置中，使得預(yù)浸料件172的端部邊緣174和預(yù)浸料層180的端部邊緣184被放置成在致動焊靴328(圖5)而形成焊縫166(圖5)以結(jié)合抵靠端部邊緣174、184之前沿著抵靠端部邊緣174、184的長度的相當(dāng)一部分(例如，沿著長度的至少50％)抵接或在至少0.030英寸內(nèi)。另外，由機(jī)器人120將預(yù)浸料件172移入對準(zhǔn)位置還可導(dǎo)致預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176平行于(例如，在0.05°內(nèi))和/或?qū)?zhǔn)(例如，在0.030英寸內(nèi))預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186(可由指標(biāo)特征112(例如，指標(biāo)射束或柵欄)代表，預(yù)浸料層側(cè)邊緣186可抵靠所述指標(biāo)特征)而定向。

在示出的實(shí)例中，焊接系統(tǒng)318可支撐在可移動的橋312上，橋312可安裝到位于橋312的相反兩端處的一對橋?qū)к?14。橋?qū)к?14(圖26)可聯(lián)接到臺面104。在將新的預(yù)浸料件172對準(zhǔn)到預(yù)浸料層180并使可部署的光學(xué)傳感器204收縮以測量待結(jié)合的端部邊緣174、184之間的間隙之后，控制器192可命令一個或多個橋驅(qū)動電機(jī)316使橋312沿著平行于預(yù)浸料層180的縱向方向188的方向平移，以在抵靠端部邊緣174、184上將焊靴328放置到位，此后，焊靴328可向下延伸成與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180接觸，從而形成焊縫166以結(jié)合端部邊緣174、184。

檢查系統(tǒng)402也可安裝到可移動的橋312。如下面更詳細(xì)描述的，檢查系統(tǒng)402可包括一個或多個光學(xué)傳感器204(例如，參見圖13、圖15、圖26)，諸如光纖傳感器408，用于在由材料推進(jìn)器450推進(jìn)預(yù)浸料層180以將最新形成的焊縫166從焊接站300移向檢查站400之后掃描每個焊縫166的長度。檢查系統(tǒng)402的光學(xué)傳感器 204可安裝到橋312，使得當(dāng)橋312處于收縮位置時(例如，在將新的預(yù)浸料件172與預(yù)浸料層180對準(zhǔn)期間)，光學(xué)傳感器204可定位在最新形成的焊縫166上，以允許光學(xué)傳感器204檢查焊縫166的長度以檢查間隙，這在下面描述。

材料推進(jìn)器450可位于焊接系統(tǒng)318的下游和/或檢查系統(tǒng)402的下游。在示出的實(shí)例中，材料推進(jìn)器450可構(gòu)造成暫時夾緊預(yù)浸料層180并沿著預(yù)浸料層180的縱向方向188拉動預(yù)浸料層180。材料推進(jìn)器450可包括上推進(jìn)器桿452(圖34)和下推進(jìn)器桿454(圖35)，上推進(jìn)器桿452和下推進(jìn)器桿454被構(gòu)造成在形成每個焊縫166之后橫跨預(yù)浸料層180的寬度夾緊。上推進(jìn)器桿452和下推進(jìn)器桿454可將預(yù)浸料層180拉向材料卷繞器480，使得預(yù)浸料層180的端部邊緣184在焊接系統(tǒng)處移動到位，準(zhǔn)備將新的預(yù)浸料件172對準(zhǔn)并焊接到預(yù)浸料層180的端部邊緣184。

在圖2至圖4中，材料卷繞器480可包括芯部，該芯部可由芯部驅(qū)動電機(jī)484驅(qū)動，用以將預(yù)浸料層180定期卷繞到芯部482上。芯部驅(qū)動電機(jī)484可與材料推進(jìn)器450的操作同步進(jìn)行操作。在接到控制器192的命令時，芯部驅(qū)動電機(jī)484可使芯部482旋轉(zhuǎn)，用以在將每個新的預(yù)浸料件172焊接到已存在的預(yù)浸料層180之后與預(yù)浸料層180的推進(jìn)同步地卷繞已焊接的預(yù)浸料層180。材料卷繞器480可包括一個或多個輥486，以便于將預(yù)浸料層180卷繞到芯部482上。例如，輥486可安裝到臺面104的端部，以朝向另一輥486向下引導(dǎo)預(yù)浸料層180，另一輥486被構(gòu)造成在預(yù)浸料層180中施加預(yù)定的張緊量，以便于卷繞到芯部482上。

圖5是機(jī)器100的焊接系統(tǒng)318和對準(zhǔn)系統(tǒng)200的實(shí)例的立體圖。如上面指示的，對準(zhǔn)系統(tǒng)200可包括一個或多個光學(xué)傳感器204(圖13)。在示出的實(shí)例中，一個或多個光學(xué)傳感器204可安裝到一個或多個傳感器支撐件224(例如，參見圖26)，傳感器支撐件224可固定地聯(lián)接到臺子102。光學(xué)傳感器204可包括發(fā)射器212(圖13)，發(fā)射器212被構(gòu)造成將光束220向下發(fā)送到預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184和/或側(cè)邊緣176、186上。如下面描述的，每個光束220均可具有已知的光束寬度222(圖13)并可穿過形成在臺面104中的對準(zhǔn)槽106。在示出的實(shí)例中，每個發(fā)射器212均可定位在臺面104的上方，并且接收器214(圖13)可定位在臺面104的下方。然而，發(fā)射器212可位于臺面104下方，并且接收器214可位于臺面104的上方。

在示出的實(shí)例中，臺面104可包括對準(zhǔn)槽106(例如，參見圖14和圖26)，對準(zhǔn) 槽106平行于預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186定向，以允許由一個或多個光學(xué)傳感器204的發(fā)射器212發(fā)出的一個或多個光束220穿過，用以測量預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176與預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186的對準(zhǔn)。臺面104也可包括對準(zhǔn)槽106(例如，參見圖5A、圖13和圖26)，對準(zhǔn)槽106平行于預(yù)浸料層180的端部邊緣184定向，以允許一個或多個光束220穿過，用以測量預(yù)浸料件172的端部邊緣174與預(yù)浸料層180的端部邊緣184的對準(zhǔn)。每個激光測微計210的每個發(fā)射器212均可包括接收器214，接收器214安裝在臺面104的與發(fā)射器212(例如，安裝在臺面104的上方)相反的那一側(cè)(例如，安裝在臺面104的下面)并被構(gòu)造成接收由發(fā)射器212發(fā)出的光束220。如下面更詳細(xì)描述的，照在接收器214上的光束220的光束寬度222可指示預(yù)浸料件172的端部邊緣174(或側(cè)邊緣176)相對于預(yù)浸料層180的相應(yīng)端部邊緣184(或側(cè)邊緣186)之間的間隙的大小。間隙測量數(shù)據(jù)被提供給控制器192，用以控制機(jī)器人120來調(diào)節(jié)預(yù)浸料件172的位置和取向，直到預(yù)浸料件172的端部邊緣174基本抵靠(例如，在0.030英寸內(nèi))預(yù)浸料層180的端部邊緣184，并且使得預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176以預(yù)定的公差(例如，在0.5°內(nèi)，并且更優(yōu)選地，在0.05°內(nèi))對準(zhǔn)(例如，在0.030英寸內(nèi))且平行于預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186。

圖5、圖5A和圖26還示出了用于在對準(zhǔn)操作期間和/或在焊接操作期間將預(yù)浸料件172和/或預(yù)浸料層180保持就位的一個或多個機(jī)構(gòu)。在示出的實(shí)例中，下游夾緊桿306可在對準(zhǔn)并定位新的預(yù)浸料件172期間抵著臺面104將預(yù)浸料層180夾緊就位。上游夾緊桿302可在將預(yù)浸料件172與預(yù)浸料層180對準(zhǔn)之后抵著臺面104將預(yù)浸料件172夾緊就位。上游夾緊桿302和下游夾緊桿306可在焊接抵靠端部邊緣174、184期間繼續(xù)將相應(yīng)的預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180夾緊到臺面104。

圖5A是真空頭128以及將預(yù)浸料件172夾緊就位的上游夾緊桿302的放大視圖。還示出了安裝在連桿216上的一個激光測微計210，連桿216穿過對準(zhǔn)槽106。激光測微計210示出為以可旋轉(zhuǎn)的方式部署到位，用以測量每個新的預(yù)浸料件172的端部邊緣174(圖12)和已存在的預(yù)浸料層180的端部邊緣184(圖12)之間的間隙，這在下面更詳細(xì)描述。圖5A還示出了上游夾緊桿302，上游夾緊桿302可包括構(gòu)造成與多個間隔開的指132配合的多個間隔開的腳304，指132可包括在真空頭128的一個或多個側(cè)面上。這樣的布置可允許真空頭128在上游夾緊桿302下方插入預(yù)浸料件172的端部邊緣174，直到預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184大致抵接。 上游夾緊桿302然后可向下延伸，直到上游夾緊桿302的腳304向下移入真空頭128的指132之間的間隙中，以將預(yù)浸料件172夾緊到臺面104，此后通向真空頭128的真空壓力可停止作用(deactivate)，從而允許真空頭128釋放預(yù)浸料件172。雖然未示出，但是上游夾緊桿302的一個或多個腳304的底表面可包括防護(hù)(例如，橡膠或其它粘彈性材料)墊，以保護(hù)預(yù)浸料件172防止出現(xiàn)壓痕或標(biāo)記斷開。

上游夾緊桿302和/或下游夾緊桿306可諸如通過使用可由控制器192控制的一個或多個氣缸(未示出)以氣動方式致動。氣缸可位于臺面104下方并且可定位在夾緊桿302、306中的每個的相反兩端上。機(jī)器100可包括氣動系統(tǒng)(未示出)，所述氣動系統(tǒng)可包括壓縮空氣罐或蓄能器。所述氣動系統(tǒng)可構(gòu)造成提供空氣壓力，用以操作一個或多個氣動致動器，諸如用以致動焊靴328、夾緊桿302、306、材料推進(jìn)器450及其它部件，和/或用以將真空壓力提供給機(jī)器人120的真空頭128來拾取預(yù)浸料件172。在夾緊桿302、306的替代中，預(yù)浸料層180和/或預(yù)浸料件172可使用真空壓力在臺面104上固定就位。例如，臺面104可包括多個真空孔(未示出)，用以在對準(zhǔn)操作、焊接操作和/或檢查操作期間將預(yù)浸料層180和/或預(yù)浸料件172抽吸到臺面104。

圖6是0°材料卷150的俯視立體圖，由此預(yù)浸料件172可在分離過程中諸如由供應(yīng)器沿著預(yù)浸料切割線164切割而形成單獨(dú)的預(yù)浸料件172(圖7)。在圖6中，預(yù)浸料切割線164相對于0°材料卷150的縱向方向188以90°定向。如上面指示的，0°單向熱塑性預(yù)浸料包括預(yù)浸有熱塑性基質(zhì)材料的單向纖維。大多數(shù)纖維160平行于0°材料的縱向方向188定向。纖維160可由以下材料中的任一種形成：芳綸、聚烯烴、金屬、玻璃、碳、硼、陶瓷、礦物以及各種其它材料或材料組合中的任一種。熱塑性基質(zhì)162可提供在以下材料成分中的至少一種中：丙烯酸樹脂、碳氟化合物、聚酰胺(PA)、諸如聚對苯二甲酸乙酯(PET)的聚乙烯(PE)、聚酯、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酰亞胺(PEI)及其它材料成分。0°材料卷150以及因此預(yù)浸料件172可設(shè)置成任何厚度，諸如從0.0025到0.0175英寸以上。

圖7說明了可沿著圖6的預(yù)浸料切割線164通過供應(yīng)器由0°材料卷150切割并旋轉(zhuǎn)90°而形成的預(yù)浸料件172。0°材料卷150可設(shè)置成0°卷寬度152。預(yù)浸料切割線164之間的距離決定了每個預(yù)浸料件172的離軸卷寬度158。預(yù)浸料件172可由供 應(yīng)器設(shè)置成期望的0°卷寬度152、離軸卷寬度158和幾何形狀(例如，矩形、方形、梯形)，并設(shè)置在纖維160和基質(zhì)162的期望的材料系統(tǒng)中。多個預(yù)浸料件172可手動地或自動地裝載到機(jī)器100的輸入料斗136中(圖2至圖4)。

圖8是90°材料卷156的實(shí)例的俯視立體圖。通過以端對端關(guān)系將如圖7所示構(gòu)造的一系列預(yù)浸料件172焊接在一起，90°材料卷156可使用本文中公開的機(jī)器100和方法形成。90°材料卷156具有由在0°材料卷150上的預(yù)浸料切割線164之間的距離決定的離軸卷寬度158。

圖9是具有預(yù)浸料切割線164的0°材料卷150的俯視立體圖，預(yù)浸料切割線164相對于0°材料卷150的縱向方向188以45°定向。圖10說明了預(yù)浸料件172，預(yù)浸料件172可沿著圖9的預(yù)浸料切割線164通過材料供應(yīng)器從0°材料卷150切割而成，并且在圖10中顯示為旋轉(zhuǎn)45°。預(yù)浸料件172具有離軸卷寬度158，離軸卷寬度158由預(yù)浸料切割線164之間的法向距離限定。如上面指示的，預(yù)浸料件172可在離線過程中由材料供應(yīng)器提供。0°材料卷150可被提供為剛開始為3至24英寸以上的0°卷寬度152且0.0025至0.0175英寸以上的厚度。

圖11是45°材料卷154的實(shí)例的俯視立體圖，其可使用本文中公開的機(jī)器100和方法通過以端對端關(guān)系將圖10的一系列預(yù)浸料件172焊接在一起而形成。離軸卷寬度158可處于從2至40英寸以上的范圍內(nèi)。如下面更詳細(xì)描述的，機(jī)器100可包括材料卷繞器480，材料卷繞器480被構(gòu)造成將預(yù)浸料層180卷繞到芯部上以實(shí)現(xiàn)從3至12英寸以上的最終材料卷直徑。

如可認(rèn)識到的，具有除45°和90°之外的纖維角度(例如，15°、22.5°、30°、60°、75°，等等)的離軸材料卷還可使用本文中公開的系統(tǒng)及方法通過將適當(dāng)幾何形狀和纖維取向的預(yù)浸料件172裝載到機(jī)器100的輸入料斗136中以及調(diào)節(jié)焊接系統(tǒng)318的取向以對應(yīng)于預(yù)浸料件172的纖維角度而形成。在這方面，在圖36至圖38中示出并在下面描述的可選實(shí)施方式中，機(jī)器100可包括將焊接系統(tǒng)樞轉(zhuǎn)到期望取向的能力。

圖12是機(jī)器人120的臂的實(shí)例的示意圖，其將預(yù)浸料件172定位成鄰近預(yù)浸料層180的端部182?？刂破?92可初始命令機(jī)器人120將真空頭128定位在包含于輸入料斗136中的預(yù)浸料堆疊170的上方，然后降低真空頭128使之接觸預(yù)浸料堆疊170的頂部預(yù)浸料件172。真空頭128可包括真空板，所述真空板被構(gòu)造成提供為了準(zhǔn)確放置預(yù)浸料件172而防止彎曲的相對剛性表面。所述真空板可具有不粘涂層，并 且可包括以下陣列：真空孔、真空端口130或可流體聯(lián)接到真空源(例如，真空泵，未示出)的真空杯。在一些實(shí)例中，真空頭128可包括真空歧管(未示出)，所述真空歧管可允許選擇真空端口130中的某一些，以接收與將由真空頭128處理的預(yù)浸料件172的大小對應(yīng)的真空壓力。

當(dāng)真空壓力施加到真空頭128時，抽吸力可提起預(yù)浸料件172并將預(yù)浸料件172保持在真空板上。當(dāng)去除真空壓力時，真空頭128可諸如在預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180被定位并且在啟動焊接操作之前被夾緊到臺面104之后釋放預(yù)浸料件172。真空頭128的大小被確定并構(gòu)造成與輸入料斗136中的預(yù)浸料件172的大小和形狀互補(bǔ)。真空頭128可包括快換接頭(未示出)，以便于將一種大小和/或形狀的真空頭128快速手動或自動(例如，通過控制器的命令)地?fù)Q為另一種大小和/或形狀的真空頭128。雖然本公開描述的是使用真空來拾取并放置預(yù)浸料件172，但是各種其它技術(shù)中的任一種都可實(shí)施來相對于預(yù)浸料層180將預(yù)浸料件172拾取并放置到位。例如，雖然未示出，但是機(jī)器人120可包括頭，所述頭被構(gòu)造成機(jī)械地接合(例如，拾取并釋放)預(yù)浸料件172而無需使用真空壓力。

圖12還說明了對準(zhǔn)系統(tǒng)200的多個光學(xué)傳感器204。光學(xué)傳感器204可探測或感測新的預(yù)浸料件172相對于已存在的預(yù)浸料層180的地點(diǎn)和/或取向，并且可生成代表預(yù)浸料件172的相對地點(diǎn)和/或取向的位置信號。所述位置信號可在周期性基礎(chǔ)或連續(xù)基礎(chǔ)(例如，實(shí)時)上發(fā)射到控制器192。在這方面，控制器192可使用來自光學(xué)傳感器204的反饋(例如，連續(xù)位置信號)，用以在預(yù)浸料層180的端部邊緣184和/或側(cè)邊緣186的預(yù)定公差內(nèi)定位預(yù)浸料件172的端部邊緣174和/或側(cè)邊緣176。如下面更詳細(xì)描述的，控制器192可命令機(jī)器人120在沿著抵靠端部邊緣174、184的一個或多個地點(diǎn)處將預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184移動成大致抵接(例如，在0.030英寸內(nèi))，并且不會產(chǎn)生端部邊緣174、184之間的重疊420。

預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186可定位成與指標(biāo)特征112(諸如指標(biāo)射束或柵欄)大致抵接，指標(biāo)特征112可附于機(jī)器100的臺面104。指標(biāo)特征112可延伸經(jīng)過預(yù)浸料層180的端部邊緣184，并且可提供使預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣186可基于由對準(zhǔn)系統(tǒng)200的一個或多個光學(xué)傳感器204提供的間隙測量數(shù)據(jù)來對準(zhǔn)并定位成大致抵接的表面。通過將預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176與指標(biāo)特征112對準(zhǔn)，預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣可對準(zhǔn)且筆直，當(dāng)卷繞在芯部482(例如，圖8和圖11)上時，這可有利 地導(dǎo)致成品材料卷的側(cè)面平坦。

圖13是構(gòu)造為激光測微計210的光學(xué)傳感器204的截面圖，其可包括在對準(zhǔn)系統(tǒng)200中用以測量預(yù)浸料件172的端部邊緣174和預(yù)浸料層180的端部邊緣184之間的間隙226。對準(zhǔn)系統(tǒng)200可包括一對光學(xué)傳感器204(例如，第二對208激光測微計210，參見圖15)，用以測量預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之間的間隙226。如下面描述的，第一對206激光測微計210可測量預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣176、186之間的間隙228。

在圖13中，一個激光測微計210可在指標(biāo)特征112附近定位成鄰近預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186。另一激光測微計210可定位在預(yù)浸料層180的相反側(cè)邊緣186附近。這一對激光測微計210可測量預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之間的間隙226。來自激光測微計210的間隙測量可提供給控制器192，控制器192可計算由機(jī)器人120將預(yù)浸料件172的端部邊緣174定位成與預(yù)浸料層180的端部邊緣184大致抵接(例如，在0.05英寸內(nèi))所需要的平移量。另外，來自這一對激光測微計210的間隙測量可由控制器192用于計算由機(jī)器人120將預(yù)浸料件172的端部邊緣174定向?yàn)榕c預(yù)浸料層180的端部邊緣184平行對準(zhǔn)(例如，對準(zhǔn)到0.5°內(nèi)，并且更優(yōu)選地，對準(zhǔn)到0.05°內(nèi))所需要的旋轉(zhuǎn)量。

如圖13所示，每個激光測微計210均可包括用于發(fā)出光束220的發(fā)射器212，光束220可由與發(fā)射器相反定位的接收器214接收。發(fā)射器212可定位在臺面104的上面的某一地點(diǎn)處，使得光束220與預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186重疊。當(dāng)機(jī)器人120將預(yù)浸料件172移動得足夠接近預(yù)浸料層180的端部邊緣184(例如，在1英寸內(nèi)，并且更優(yōu)選地，在0.25英寸內(nèi))時，光束220還可照在預(yù)浸料件172的端部邊緣174上。光束220的未被預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184阻擋的部分可穿過對準(zhǔn)槽106并照在位于臺面104下方的接收器214上。照在接收器214上的光束220的光束寬度222可代表預(yù)浸料層180的端部邊緣184和預(yù)浸料件172的端部邊緣174之間的間隙大小。激光測微計210可向控制器192發(fā)射代表所述間隙測量的位置信號?？刂破?92可基于所述間隙測量來計算預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180的對準(zhǔn)位置，并且可命令機(jī)器人120將預(yù)浸料件172移動到(例如，平移和/或旋轉(zhuǎn))對準(zhǔn)位置，使得預(yù)浸料件172的端部邊緣174和預(yù)浸料層180的端部邊緣184沿著端部邊緣174、184的長度的相當(dāng)一部分大致抵接。

圖14是激光測微計210的截面圖，其可包括在對準(zhǔn)系統(tǒng)200中，用以測量預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176和指標(biāo)特征112(對應(yīng)于預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186)之間的間隙228。如上面指出的，指標(biāo)特征112可包括附于臺面104的指標(biāo)射束或柵欄。替代地，指標(biāo)特征112可包括標(biāo)記(未示出)(例如，臺面104上的蝕刻標(biāo)志或圖形標(biāo)記)，所述標(biāo)記可由光學(xué)傳感器204探測。預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186可定位成與指標(biāo)特征112大致抵接或?qū)?zhǔn)。對準(zhǔn)系統(tǒng)200可包括第二對208光學(xué)傳感器204，諸如第二對208激光測微計210(例如，參見圖5和圖15)，用以測量預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176和指標(biāo)特征112之間的間隙228。每個激光測微計210均可發(fā)出光束220，光束220可被指標(biāo)特征112和預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176局部地阻擋。光束220的剩余部分可穿過對準(zhǔn)槽106并照在接收器214上以生成間隙測量。來自第二對208激光測微計210的間隙測量可提供給控制器192，控制器192可計算將預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176定位成與指標(biāo)特征112大致抵接所需要的平移量和旋轉(zhuǎn)量，并且使得預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176在預(yù)定的角度公差內(nèi)(例如，大約0.05°)平行于指標(biāo)特征112的側(cè)邊緣186。

圖15是對準(zhǔn)系統(tǒng)200的俯視圖，其具有第一對206光學(xué)傳感器204和第二對208光學(xué)傳感器204(例如，激光測微計210)，用以測量預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180的地點(diǎn)和取向。機(jī)器人120可被編程來初始定位每個預(yù)浸料件172，使得預(yù)浸料件172的端部邊緣174和側(cè)面位于預(yù)浸料層180的相應(yīng)端部邊緣184和側(cè)邊緣186的預(yù)定距離內(nèi)且位于預(yù)定的平行度內(nèi)。機(jī)器人120相對于預(yù)浸料層180來初始定位預(yù)浸料件172的接近度可取決于由激光測微計210發(fā)出的光束220的標(biāo)稱光束寬度222。例如，針對大約1英寸的標(biāo)稱光束寬度222，機(jī)器人120可被預(yù)先編程來初始定位預(yù)浸料件172，使得預(yù)浸料件172的端部邊緣174和側(cè)邊緣176距預(yù)浸料層180的相應(yīng)端部邊緣184和側(cè)邊緣186(經(jīng)由指標(biāo)特征112)0.5英寸內(nèi)。光束220的更寬的光束寬度222(例如，2英寸)可允許更大的公差(例如，在1英寸內(nèi))來進(jìn)行預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180的初始定位。

圖16示出了在控制器192的命令下由機(jī)器人120使預(yù)浸料件172旋轉(zhuǎn)?；谟傻谝粚?06和第二對208激光測微計210提供的間隙測量數(shù)據(jù)，控制器192可計算機(jī)器人120使預(yù)浸料件172取向的修正角度和旋轉(zhuǎn)方向，使得預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176在預(yù)定公差內(nèi)平行于預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186(經(jīng)由指標(biāo)特征112)。例如，預(yù)浸料件172的端部邊緣174和側(cè)邊緣176可定向?yàn)榕c預(yù)浸料層180的相應(yīng)端部邊緣184 和側(cè)邊緣186大約成0.05°內(nèi)。控制器192可構(gòu)造成倘若超過角度公差(例如，0.05°)則生成提醒或警報來通知操作者。警報可以是聽覺警報或可顯示在控制柜194的顯示屏198上的視覺警報。

圖17示出了由機(jī)器人120使預(yù)浸料件172平移，以將預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176定位成與指標(biāo)特征112大致抵接?？刂破?92可基于由第一對206激光測微計210提供給控制器192的位置信號的間隙測量數(shù)據(jù)來命令機(jī)器人120的操作。在一些實(shí)例中，激光測微計210可包括放大器，所述放大器用于在機(jī)器人120為了使側(cè)邊緣176接觸指標(biāo)特征112而將預(yù)浸料件172平移計算出的間隙距離時向控制器192提供關(guān)于當(dāng)前間隙測量的實(shí)時反饋。

圖18示出了由機(jī)器人120使預(yù)浸料件172平移，以將預(yù)浸料件172的端部邊緣174定位成與預(yù)浸料層180的端部邊緣大致抵接。機(jī)器人120可基于由第一對206光學(xué)傳感器204提供給控制器192的間隙測量數(shù)據(jù)使預(yù)浸料件172平移。在本文中公開的任一個實(shí)例中，用于定位預(yù)浸料件172的光學(xué)傳感器204可將實(shí)時(例如，連續(xù))間隙測量數(shù)據(jù)提供給控制器192，以允許控制器192基于實(shí)時間隙測量數(shù)據(jù)來動態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)器人120的運(yùn)動。另外，預(yù)浸料件172的端部邊緣174和/或側(cè)邊緣176可定位在預(yù)浸料層180的相應(yīng)端部邊緣184和/或側(cè)邊緣186的預(yù)定公差內(nèi)(例如，在0.030英寸內(nèi))，并且可能不必要放置成與預(yù)浸料層180的相應(yīng)端部邊緣184和/或側(cè)邊緣186大致抵接。在一些實(shí)例中，控制器192可構(gòu)造成倘若超過間隙公差(例如，0.030英寸)則生成警報來通知操作者。

預(yù)浸料件172的定位準(zhǔn)確性可至少部分地取決于激光測微計210的分辨率和機(jī)器人120的運(yùn)動分辨率(優(yōu)選地彼此匹配)。例如，激光測微計210可限于測量不小于0.005英寸的間隙，并且機(jī)器人120可限于將預(yù)浸料件172定位到由控制器192計算的位置的0.005英寸內(nèi)。利用這樣的公差，預(yù)浸料件172的端部邊緣174和/或側(cè)邊緣176可定位在預(yù)浸料層180的相應(yīng)端部邊緣184和/或側(cè)邊緣186的0.005英寸內(nèi)。如可認(rèn)識到的，激光測微計210和機(jī)器人120的更小分辨率可允許相對于預(yù)浸料層180更準(zhǔn)確地定位預(yù)浸料件172，對離軸預(yù)浸料的生產(chǎn)速率有潛在影響。

圖19是對準(zhǔn)系統(tǒng)200的另一實(shí)例的俯視圖，其包括第一對206和第二對208光學(xué)傳感器204并包括額外光學(xué)傳感器204以實(shí)現(xiàn)預(yù)浸料件172的離軸卷寬度158(例如，參見圖7)的測量。額外光學(xué)傳感器204可構(gòu)造為具有發(fā)射器212的激光測微計 210，發(fā)射器212可將光束220向下發(fā)送到與由第二對208激光測微計210測量的側(cè)邊緣176相反的側(cè)邊緣176上。光束220可穿過形成在臺面104中的額外對準(zhǔn)槽106(未示出)并且可照在接收器214上，然后可根據(jù)相反的側(cè)邊緣176的激光測微計210基于額外激光測微計210的已知距離來生成長度測量?？刂破?92可構(gòu)造成倘若預(yù)浸料件172的離軸卷寬度158超過已存在的預(yù)浸料層180的離軸卷寬度158達(dá)到預(yù)定量(例如，多于0.050英寸)則生成警報來通知操作者。

圖20是對準(zhǔn)系統(tǒng)200的另一實(shí)例的俯視圖，其包括單個光學(xué)傳感器204用于測量預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176相對于指標(biāo)特征112的位置，并包括第一對206光學(xué)傳感器204用于測量預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之間的間隙。機(jī)器人120可被預(yù)先編程，以在輸入料斗136處從預(yù)浸料堆疊170拾取預(yù)浸料件172，并且在預(yù)浸料層180的自由端處預(yù)先定位預(yù)浸料件172。圖20中的光學(xué)傳感器204可構(gòu)造為激光測微計210或能夠生成間隙測量并向控制器192發(fā)射位置信號的其它類型的光學(xué)傳感器204。

圖21示出了預(yù)浸料件172的由機(jī)器人120進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)，使得預(yù)浸料件172的端部邊緣174平行于預(yù)浸料層180的端部邊緣184定向。旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)方向可基于由第一對206光學(xué)傳感器204提供給控制器192的間隙測量數(shù)據(jù)而由控制器192計算。

圖22示出了預(yù)浸料件172的由機(jī)器人120朝向指標(biāo)特征112的平移，使得預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176移動成與指標(biāo)特征112大致抵接。如上面指出的，指標(biāo)特征112代表可抵靠指標(biāo)特征112的預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186。光學(xué)傳感器204可將間隙測量的連續(xù)反饋提供給控制器192，以允許控制器192在指標(biāo)特征112附近的那一側(cè)調(diào)節(jié)機(jī)器人120的運(yùn)動。

圖23示出了預(yù)浸料件172的由機(jī)器人120朝向預(yù)浸料層180的平移，使得預(yù)浸料件172的端部邊緣174移動成與預(yù)浸料層180的端部邊緣184大致抵接。機(jī)器人120的平移可使用提供在由第一對206光學(xué)傳感器204發(fā)射到控制器192的位置信號中的間隙測量數(shù)據(jù)由控制器192進(jìn)行計算。在一個實(shí)例中，機(jī)器人120可構(gòu)造成將預(yù)浸料件172的端部邊緣174定位到預(yù)浸料層180的端部邊緣184的大約0.030英寸內(nèi)，但是預(yù)浸料件172可定位成使得預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184間隔開大于0.030英寸的間隙。

圖24是間隙探測器404的俯視圖，其可位于機(jī)器100的檢查站400處。在形成 每個焊縫166之后，預(yù)浸料層180可沿著臺面104被推進(jìn)，以將最新形成的焊縫166定位在可形成在臺面104中的檢查槽110(圖25)上。檢查槽110可橫向于預(yù)浸料層180的縱向方向188或平行于焊縫166的取向定向。

圖25是構(gòu)造為光纖傳感器408的間隙探測器404的實(shí)例的截面圖，光纖傳感器408包括掃描器接收器410，掃描器接收器410用于接收由光纖傳感器408發(fā)出的掃描器射束412。間隙探測器404可定位在臺面104之上以及焊縫166之上。掃描器接收器410可位于臺面104下方并且定位在光纖傳感器408正下方。當(dāng)光纖傳感器408將掃描器射束412向下連續(xù)發(fā)送到焊縫166上時，光纖傳感器408和掃描器接收器410可沿著每個新產(chǎn)生的焊縫166的長度一致地平移。掃描器射束412可沿著其中預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184彼此抵靠的地點(diǎn)被引導(dǎo)。在一些實(shí)例中，掃描器射束412可具有小于1英寸的寬度。然而，光纖傳感器408可構(gòu)造成非限制性地發(fā)出任何寬度的掃描器射束412。

全厚度間隙(未示出)可在掃描器射束412穿過焊縫166和檢查槽110并照在掃描器接收器410上的任何地點(diǎn)處在焊縫166中被檢測到。掃描器接收器410可記錄掃描器射束412照射并生成一信號，該信號可發(fā)射到控制器192以生成警報來提醒操作者。警報可以是聽覺的和/或視覺的，諸如警告燈。在接收到警報時，操作者可停止離軸預(yù)浸料材料制造過程，以允許手動地檢查全厚度間隙。在一些實(shí)例中，所述信號可包括指示沿著焊縫166的全厚度間隙的地點(diǎn)的信息。間隙探測器404可構(gòu)造成在將新的預(yù)浸料件172與預(yù)浸料層180對準(zhǔn)的同時掃描最新形成的焊縫166。

圖25另外說明了至少一個重疊傳感器416，其可包括在用于探測最新形成的焊縫166中是否存在重疊420的檢查系統(tǒng)402中。在示出的實(shí)例中，一個或多個重疊傳感器416可位于焊接站300和檢查站400之間。然而，重疊傳感器416可定位在沿著預(yù)浸料層180的長度的任何地點(diǎn)處(包括從檢查站400起的下游)。當(dāng)預(yù)浸料層180沿著臺面104被推進(jìn)以將最新形成的焊縫166定位成與間隙探測器404對準(zhǔn)時，重疊傳感器416可測量預(yù)浸料層180的厚度。在一個實(shí)例中，重疊傳感器416可構(gòu)造為有能力測量降至2微米(例如，大約0.0001英寸)的厚度改變的高精度數(shù)字接觸傳感器。在一些實(shí)例中，機(jī)器100可包括鄰近預(yù)浸料層180的每個側(cè)邊緣186的重疊傳感器416。每個重疊傳感器416均可從預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186起在內(nèi)側(cè)達(dá)數(shù)英寸定位。然而，任何數(shù)量的重疊傳感器416都可定位在沿著預(yù)浸料層180的寬度的任何地點(diǎn)處。

重疊傳感器416均可包括末端418，末端418可定位在預(yù)浸料層180的頂表面正上方。末端418可定位成與預(yù)浸料層180的頂表面處于接觸關(guān)系或者在預(yù)浸料層180的頂表面上方0.001英寸內(nèi)。如果重疊420存在于焊縫166中，則當(dāng)由材料推進(jìn)器450使預(yù)浸料層180沿著臺面104推進(jìn)時，預(yù)浸料層180的局部厚度增加(例如，由于重疊420)可接觸到末端418。局部厚度增加可觸發(fā)重疊傳感器416向控制器192發(fā)出信號，用以生成警報來提醒機(jī)器操作者。可選地，所述信號可包括指示沿著焊縫166的重疊420的地點(diǎn)的信息，并且可顯示在顯示屏198上。在接收到警報時，操作者可停止機(jī)器100，以允許手動地檢查重疊420。

圖26至圖28說明了使用一對焊靴328形成焊縫166以將預(yù)浸料件172結(jié)合到預(yù)浸料層180的工藝的實(shí)例。雖然示出了一對焊靴328，但是焊接系統(tǒng)318可包括任何數(shù)量的焊靴328，包括用于形成焊縫166的單個焊靴328。在一個實(shí)例中，焊接系統(tǒng)318可包括可容納不同焊縫166長度的多個靴。焊靴328可設(shè)置在這樣的長度中，即該長度可在為滿足從啟動對準(zhǔn)工藝到結(jié)束焊接工藝的期望周期時間所需要的時間量內(nèi)允許焊靴328沿著焊縫166的長度滑動。在未示出的另一實(shí)例中，焊接系統(tǒng)318可包括這樣的單個焊靴328，即該單個焊靴328可限于豎直運(yùn)動以將焊靴328放置成與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的頂表面接觸。這樣的單個焊靴328可設(shè)置在等于待形成焊縫的寬度的長度中，使得不需要焊靴328沿著焊縫166平移。

圖26示出了安裝在橋312上的焊接系統(tǒng)的焊靴328，橋312能在橋312的相反兩端沿著橋?qū)к?14平移，如上所述。橋312示出為處于收縮位置。一個激光測微計210示出為處于部署位置，以允許在對準(zhǔn)過程中測量預(yù)浸料層180和預(yù)浸料件172的端部邊緣174、184之間的間隙。如上所述，對準(zhǔn)系統(tǒng)200可包括第一對206激光測微計210，其中每個激光測微計210均可定位成鄰近預(yù)浸料層180的側(cè)邊緣186，用以測量預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之間的間隙。

在圖26中，在啟動離軸材料形成過程之前，預(yù)浸料層180可由下游夾緊桿306抵著臺面104夾緊就位。一個激光測微計210(例如，圖26中最左邊的激光測微計210)的位置可沿著對準(zhǔn)槽106調(diào)節(jié)，使得連桿216位于預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176外側(cè)。利用在對準(zhǔn)過程中收縮的橋312，激光測微計210可通過使圖29所示且在下面更詳細(xì)描述的連桿216旋轉(zhuǎn)而部署到示出的位置中。在將預(yù)浸料件172與預(yù)浸料層180對準(zhǔn)的過程之后，上游夾緊桿302可致動為抵著夾緊臺子將預(yù)浸料件172夾緊到位。

圖27示出了通過使連桿216旋轉(zhuǎn)而使可部署的激光測微計210收縮。還示出了將橋312沿著縱向方向188平移，以將焊靴328定位在預(yù)浸料層180和預(yù)浸料件172的抵靠端部邊緣174、184上。所述抵靠端部邊緣可位于上游夾緊桿302和下游夾緊桿306之間。在示出的實(shí)例中，控制器192可調(diào)節(jié)焊靴328的橫向位置，使得焊靴328位于預(yù)浸料層180的寬度的大致中點(diǎn)處。然后，焊靴328可向下延伸到上游夾緊桿302和下游夾緊桿306之間的空間中，直到焊靴328沿著抵靠端部邊緣174、184接觸預(yù)浸料層180和預(yù)浸料件172的頂表面。

圖28示出的是，焊靴328與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180接觸，并且沿著抵靠端部邊緣174、184的頂表面從預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的寬度的中點(diǎn)朝向預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的相對的側(cè)邊緣176、186平移(例如，被牽引)。當(dāng)橫跨頂表面滑動時，焊靴328可將預(yù)定量的壓力施加到預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180。由焊靴328施加的壓力可由可收縮的支持砧330(例如，參見圖31)來抵抗，支持砧330可經(jīng)由形成在臺面104中的焊接槽108延伸到位，這在下面更詳細(xì)描述。然而，在其它實(shí)例中，可省略支持砧330。例如，預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180可由臺面104支撐在以下地點(diǎn)的下方：在該地點(diǎn)，焊靴328沿著抵靠端部邊緣174、184的長度將向下壓力施加到預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180上。

焊靴328可被加熱，使得當(dāng)放置成與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180接觸足夠的時間周期(例如，停留周期)時，預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的固體熱塑性基質(zhì)的粘度可在焊靴328與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的接觸地點(diǎn)處暫時減小。沿著抵靠端部邊緣174、184的粘度減小的熱塑性材料可至少部分地混雜，使得當(dāng)焊靴328被去除時，熱塑性基質(zhì)可冷卻并重新固化而形成可將預(yù)浸料件172粘結(jié)到預(yù)浸料層180的焊縫166。

圖29是可部署的激光測微計210的實(shí)例的截面圖，其用于在對準(zhǔn)預(yù)浸料件172期間進(jìn)行間隙測量。如上面指示的，激光測微計210可包括分別位于臺面104的上方和下方并由連桿216聯(lián)接的發(fā)射器212和接收器214。連桿216可旋轉(zhuǎn)(例如，90°)，以將激光測微計210的發(fā)射器212和接收器214放置到位(例如，如圖29所示)，從而在將焊靴328移動到位以形成焊縫166之前的對準(zhǔn)過程中允許激光測微計210測量預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之間的間隙?？刹渴鸬募す鉁y微計210可旋轉(zhuǎn)回(例如，參見圖31)到收縮位置中，為焊靴328騰出空間以由可移動的 橋312平移到位，從而啟動焊接過程。

圖30示出了聯(lián)接到傳感器導(dǎo)軌218的連桿216，傳感器導(dǎo)軌218安裝到臺面104的下側(cè)。在啟動形成離軸材料卷的過程之前，連桿216的地點(diǎn)以及因此激光測微計210的地點(diǎn)可通過激活伺服電機(jī)(未示出)以使連桿216沿著傳感器導(dǎo)軌移動而調(diào)節(jié)成與預(yù)浸料層180的寬度互補(bǔ)。激光測微計210的位置可調(diào)節(jié)成使得連桿216被定位成緊鄰新的預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176，而不干擾機(jī)器人120對預(yù)浸料件172的定位。激光測微計210優(yōu)選地沿著側(cè)邊緣176定位，使得當(dāng)使連桿216旋轉(zhuǎn)以將激光測微計210部署到位進(jìn)行間隙測量時，由激光測微計210發(fā)出的光束220將照在預(yù)浸料層180的端部邊緣184以及預(yù)浸料件172上。

返回參照圖29，示出了可收縮的支持砧330，支持砧330可安裝在臺面104下方并示出為處于收縮位置。支持砧330可沿著砧導(dǎo)軌332延伸和收縮，砧導(dǎo)軌332可相對于臺面104以一定角度定向。在示出的實(shí)例中，支持砧330可構(gòu)造成向左下移動遠(yuǎn)離焊接槽108而進(jìn)入圖29所示的收縮位置，以避免阻礙可部署的激光測微計210的間隙測量。在完成間隙測量過程之后，可部署的激光測微計210可通過使連桿216旋轉(zhuǎn)而收縮。支持砧330可沿著砧導(dǎo)軌332向右上延伸而進(jìn)入焊接槽108，直到支持砧330的上表面與臺面104齊平，以支撐預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180抵抗由焊靴328施加的向下壓力。

圖29還示出了用于將焊靴328聯(lián)接到橋312的布置的實(shí)例。每個焊靴328均可使用焊靴致動器326致動(例如，豎直延伸和收縮)成與預(yù)浸料層180和預(yù)浸料件172的頂表面接觸。如上面指出的，焊靴致動器326能以氣動方式被驅(qū)動，用以將焊靴328放置成與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的頂表面接觸并且用以在形成焊縫166期間對著預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180施加壓力。然而，可實(shí)施其它手段來延伸并收縮焊靴328。例如，焊靴致動器326可使用一個或多個電動機(jī)(未示出)的布置進(jìn)行機(jī)電致動(例如，延伸和收縮)。

每一個焊靴致動器326還可聯(lián)接到焊靴安裝塊320的一個或多個焊靴導(dǎo)軌324。在示出的實(shí)例中，每一個焊靴致動器326均可諸如借助伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)螺旋千斤頂(未示出)(焊靴致動器326可聯(lián)接至該螺旋千斤頂)彼此協(xié)調(diào)地獨(dú)立移動。在焊靴328已被放置成與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180接觸之后，伺服電機(jī)可被致動成使每個焊靴328沿著一個或多個焊靴導(dǎo)軌324水平平移(例如，牽引)。在示出的實(shí)例中，每一個 焊靴328均可被初始定位在預(yù)浸料層寬度的大致中點(diǎn)處并且被朝向側(cè)邊緣186牽引而形成焊縫166。

仍參照圖29，焊靴安裝塊320可經(jīng)由一個或多個安裝塊導(dǎo)軌322聯(lián)接到橋312。安裝塊導(dǎo)軌322提供用于容納不同寬度的預(yù)浸料層180的手段，使得焊靴328可被初始定位在預(yù)浸料層寬度的中點(diǎn)。在示出的實(shí)例中，一對焊靴328可被初始定位成彼此緊鄰。為了基于預(yù)浸料層180的新寬度來調(diào)節(jié)焊靴328的初始定位，一個或多個伺服電機(jī)(未示出)可由控制器192啟動，從而將焊靴328定位在預(yù)浸料層寬度的大致中點(diǎn)處。

圖31是焊接系統(tǒng)318的截面圖，示出激光測微計210的發(fā)射器212和接收器214被旋轉(zhuǎn)進(jìn)入收縮位置，為焊靴328和支持砧330騰出空間。支持砧330示出為延伸穿過形成在臺面104中的焊接槽108。支持砧330支撐預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的下側(cè)，抵抗在形成焊縫166期間由焊靴328沿著抵靠端部邊緣174、184施加的向下壓力。

每個焊靴328均可設(shè)置于跨在預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的抵靠端部邊緣174、184上的寬度中。在一個實(shí)例中，每個焊靴328均可具有以下寬度：小于大約1英寸，并且更優(yōu)選地，小于大約0.5英寸。當(dāng)被豎直致動到位時，每個焊靴328的寬度優(yōu)選地在預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180之間被等分。每一個焊靴328的底表面可呈大致矩形形狀并且可具有斜角或圓角，以防止熱塑性材料的標(biāo)記斷開。

每個焊靴328均可沿著預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的頂表面平移并且可同時將壓力施加到抵靠端部邊緣上。每一個焊靴328均可至少沿著焊靴的底表面被加熱。在一個實(shí)例中，每個焊靴328均可設(shè)置有帶加熱器，所述帶加熱器可沿著焊靴328的長度延伸以均勻加熱焊靴328的表面。所述帶加熱器可以是可聯(lián)接到焊靴或與焊靴合并的電阻型加熱元件。替代地，可實(shí)施其它手段來加熱焊靴328，包括但不限于感應(yīng)加熱。在其它實(shí)例中，焊接過程可涉及：在焊靴328沿著抵靠端部邊緣174、184移動時直接加熱熱塑性材料，諸如通過紅外加熱(例如，經(jīng)由紅外燈)或輻射加熱以在每個焊靴328的前緣的前面局部地熔化熱塑性材料，焊靴328對著支持砧330將向下壓力施加到抵靠端部邊緣174、184上，以便于混雜端部邊緣174、184的熔化的熱塑性材料，從而將預(yù)浸料件172結(jié)合到預(yù)浸料層180。

焊靴328的與熱塑性材料接觸的部分優(yōu)選地由具有相對較高導(dǎo)熱性和較低摩擦 系數(shù)的材料形成。在一個實(shí)例中，焊靴328可由青銅、銅和/或黃銅或用于將熱傳導(dǎo)到熱塑性材料中的其它合適的金屬和/或非金屬材料形成。在一些實(shí)例中，涂層可施加到焊靴328以防止殘留物積聚并提高焊靴接觸表面的耐久性而減少磨料磨損。焊靴材料和加熱器可構(gòu)造成允許焊靴在相對較窄的溫度公差帶內(nèi)的相對精確加熱控制。焊靴和加熱器的構(gòu)造優(yōu)選地使得預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的熱塑性材料被局部地熔化(即，粘度降低)并且在相對較短的周期時間(例如，若干秒)內(nèi)被重新固化，以減少形成每個焊縫的周期時間。

在一些實(shí)例中，支持砧330的與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180接觸的部分還可由金屬材料(例如，青銅、銅和/或黃銅)和/或具有相對較高導(dǎo)熱性的非金屬材料形成，并且可加熱以輔助焊靴328來形成焊縫166。在一些實(shí)例中，在系統(tǒng)焊接過程中，支持砧330可包括加熱裝置，諸如電阻型加熱元件或感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)。在本文中公開的任何實(shí)例中，焊靴328和/或支持砧330可整合有液體冷卻系統(tǒng)(未示出)，以便于冷卻焊靴328。例如，每個焊靴328的后緣部可主動冷卻，以便于重新固化預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的熔化的熱塑性材料，作為一種手段來減少焊接過程的周期時間。雖然未示出，但是一個或多個焊靴328可包括構(gòu)造成感測由焊靴328施加到熱塑性材料上的壓力的量值的一個或多個壓力傳感器。代表焊靴328壓力的信號可實(shí)時發(fā)送到控制器192，以允許監(jiān)測并調(diào)整由焊靴328施加的壓力。

圖32是檢查系統(tǒng)402的實(shí)例的立體圖，其用于檢查焊縫166是否存在全厚度間隙(未示出)。圖33是臺面104的下側(cè)的立體圖，示出的滑輪系統(tǒng)414用于同步移動位于臺面104上方的光纖傳感器408和位于臺面104下方的掃描器接收器410。光纖傳感器408和/或掃描器接收器410可聯(lián)接到檢查導(dǎo)軌406，檢查導(dǎo)軌406可安裝到橋312。光纖傳感器408可由沿著橋312的長度延伸的導(dǎo)桿來穩(wěn)定以抵抗側(cè)向運(yùn)動。在光纖傳感器408發(fā)出掃描器射束412時，伺服電機(jī)(未示出)可使光纖傳感器408在焊縫166上平移?；喯到y(tǒng)414可構(gòu)造成當(dāng)光纖傳感器408沿著焊縫166平移時使得掃描器接收器410保持定位在光纖掃描器正下方。如上面指出的，光纖傳感器408可在檢查過程中將掃描器射束412向下連續(xù)發(fā)送到焊縫166上。如果掃描器射束412穿過焊縫166中的任何全厚度間隙(未示出)，則掃描器射束412將照在掃描器接收器410上，并且可觸發(fā)掃描器接收器410以生成信號并將信號發(fā)送到控制器192。在接收到來自掃描器接收器410的信號時，控制器192可生成聽覺和/或視覺警報來提醒操作 者，使得可以手動地檢查全厚度間隙。

圖34至圖35示出了材料推進(jìn)器450的實(shí)例，其用于在形成每個焊縫166之后推進(jìn)預(yù)浸料層180。材料推進(jìn)器450可位于檢查站400的下游和/或焊接站300的下游。材料推進(jìn)器450可定期沿著臺面104平移或拉動預(yù)浸料層180，直到預(yù)浸料層180的端部邊緣184定位在焊接站300處。預(yù)浸料層180的推進(jìn)可將最新形成的焊縫166從焊接站300移向焊接站300下游的檢查站400。

圖34是具有上推進(jìn)器桿452的材料推進(jìn)器450的立體圖。圖35是臺面104的下側(cè)的立體圖，示出了可操作地聯(lián)接到上推進(jìn)器桿452的下推進(jìn)器桿454。在形成焊縫166之后，上推進(jìn)器桿452可由位于上推進(jìn)器桿452的相反兩端上的一對推進(jìn)器致動器462豎直向下致動，以抵著臺面104夾緊預(yù)浸料層180，壓力量足以防止預(yù)浸料層180相對于上推進(jìn)器桿452的滑移。

在示出的實(shí)例中，上推進(jìn)器桿452可包括推進(jìn)器桿腳456，推進(jìn)器桿腳456至少部分地延伸穿過形成在臺面104中的多個對應(yīng)的推進(jìn)器桿槽458，以夾緊預(yù)浸料層180。替代地，下推進(jìn)器桿454可包括向上延伸的推進(jìn)器桿腳456(未示出)，用以將預(yù)浸料層180夾緊到上推進(jìn)器桿452。在一些實(shí)例中，一個或多個推進(jìn)器桿腳456的端部可至少部分地覆蓋有相對較軟材料，諸如位于腳的端部上的粘彈性或彈性順應(yīng)性墊，以避免在夾緊期間預(yù)浸料層180的標(biāo)記斷開。下推進(jìn)器桿454可聯(lián)接到推進(jìn)器導(dǎo)軌460，推進(jìn)器導(dǎo)軌460可由推進(jìn)器電機(jī)464驅(qū)動以移動上推進(jìn)器桿452和下推進(jìn)器桿454。推進(jìn)器致動器462和推進(jìn)器電機(jī)464可由控制器192致動，以分別夾緊預(yù)浸料層180并推進(jìn)預(yù)浸料層180，從而將最新形成的焊縫166移出焊接站300并將預(yù)浸料層180的新的端部邊緣184(在預(yù)浸料件172的端部邊緣174前面)定位在焊接站300處。

圖36是制造機(jī)器100的實(shí)例的俯視圖，其具有相對于預(yù)浸料層180的縱向方向188以45°角度定向的焊接系統(tǒng)318，用以形成45°材料卷154。檢查系統(tǒng)402還可包括焊接系統(tǒng)318并且可支撐在橋312上并以與焊接系統(tǒng)318相同的角度定向。輸入料斗136的導(dǎo)板138可構(gòu)造成接收預(yù)浸料件172的預(yù)浸料堆疊170，具有45°纖維取向(例如，參見圖10)。焊接系統(tǒng)318可支撐在弧形導(dǎo)軌308上，以允許將焊接系統(tǒng)318樞轉(zhuǎn)并鎖定到與待縫焊的預(yù)浸料件172的構(gòu)造和幾何形狀對應(yīng)的取向中。

圖37是機(jī)器100的實(shí)例的立體圖，其中臺面104的一部分被去除以說明用于使 焊接系統(tǒng)318樞轉(zhuǎn)的一對弧形導(dǎo)軌308。在這方面，將焊接系統(tǒng)318樞轉(zhuǎn)到各種取向的任一個中提供了這樣的手段，即以不同角度形成焊縫166來端對端地焊接預(yù)浸料件172，從而在各種纖維取向(例如，22.5°、30°、45°、60°、75°，等等)的任一個取向上形成離軸材料卷。樞轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)318可安裝在一個或多個焊接系統(tǒng)318的支撐柱310上，支撐柱310又可安裝至接合到弧形導(dǎo)軌308的配件。焊接系統(tǒng)318的臺面104可模塊化，使得臺面104的部分可被去除和/或安裝，使得在制造過程中提供連續(xù)表面來支撐預(yù)浸料層180，而不管焊接系統(tǒng)318的取向。

圖38是材料卷制造機(jī)器100的實(shí)例的立體圖，其具有單個機(jī)器人120和兩個(2)焊接系統(tǒng)318，以相對較高的速率同時制造兩個(2)離軸材料卷。每一個焊接系統(tǒng)318均示出為相對于預(yù)浸料層180的縱向方向188以非垂直角度定向，以便生產(chǎn)使纖維160與預(yù)浸料層180的縱向方向188非垂直定向的離軸材料卷。例如，每一個焊接系統(tǒng)318均可相對于預(yù)浸料層180的縱向方向188以45°定向，用以生產(chǎn)45°材料卷154(例如，參見圖11)。機(jī)器人120和焊接系統(tǒng)318可由控制器192控制，如檢查系統(tǒng)402、材料推進(jìn)器450和材料卷繞器480。

圖39是具有一個或多個操作的流程圖，其可包括在制造離軸熱塑性預(yù)浸料材料卷的方法500中。方法的步驟502可包括：使用真空頭128諸如從定位在輸入料斗136中的預(yù)浸料堆疊170頂部拾取最上面的預(yù)浸料件172。如上面指出的，機(jī)器人120的操作可由控制器192命令，控制器192還可控制將真空施加到真空頭128，用以從輸入料斗136拾取預(yù)浸料件172。

在一些實(shí)例中，輸入料斗136可包括在由真空頭128拾取之前檢查預(yù)浸料件172的能力。例如，輸入料斗136可包括一個或多個傳感器(未示出)，用于在真空頭128拾取預(yù)浸料件172之前測量輸入料斗136中的最上面的預(yù)浸料件172的幾何形狀和尺寸。一個或多個傳感器可檢查頂部預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176和端部邊緣174的平行度和直線度，和/或可檢查預(yù)浸料件172的角部角度的精度。如果任何測量都在預(yù)定的公差帶之外，則信號可在預(yù)浸料件172被焊接到已存在的預(yù)浸料層180之前被發(fā)送到控制器192，以生成聽覺或視覺警報來提醒操作者。

方法500的步驟504可包括：使用機(jī)器人120將預(yù)浸料件172定位成鄰近預(yù)浸料層180的端部182。如上面指出的，機(jī)器人120可定位預(yù)浸料件172，使得預(yù)浸料件172的端部邊緣174距預(yù)浸料層180的端部邊緣184位于預(yù)定距離內(nèi)。另外，機(jī)器人 120可使預(yù)浸料件172定向?yàn)槭沟妙A(yù)浸料件172的端部邊緣174和/或側(cè)邊緣176大致平行(例如，在0.5°內(nèi))于預(yù)浸料層180的端部邊緣184和/或側(cè)邊緣186。

在一些實(shí)例中，所述方法可包括：在探測并調(diào)節(jié)預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180的位置的同時，使用可移動的橋312使焊靴328收縮以遠(yuǎn)離抵靠端部邊緣174、184的地點(diǎn)。如上面指出的，可移動的橋312可位于焊接站300處并且可構(gòu)造成支撐焊接系統(tǒng)318和檢查系統(tǒng)402。一旦預(yù)浸料件172與預(yù)浸料層180對準(zhǔn)，則橋312可沿著預(yù)浸料層180的縱向方向188以可調(diào)節(jié)的方式平移，以在焊接操作之前和期間將焊靴328定位在抵靠端部邊緣174、184之上。在完成焊接操作之后，橋312可收縮以遠(yuǎn)離焊接區(qū)的地點(diǎn)，為對準(zhǔn)系統(tǒng)200騰出空間來測量新的預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之間的間隙。

方法500的步驟506可包括：使用對準(zhǔn)系統(tǒng)200感測預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180的位置(例如，地點(diǎn)和/或取向)；以及生成代表所述位置的位置信號。如上面指出的，對準(zhǔn)系統(tǒng)200可包括一個或多個光學(xué)傳感器204，光學(xué)傳感器204可構(gòu)造為如圖12至圖14所示的激光測微計210。激光測微計210可向控制器192發(fā)射代表間隙測量的位置信號。

方法500的步驟508可包括：在控制器192處接收位置信號；以及確定預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180的對準(zhǔn)位置?？刂破?92可基于所述間隙測量來計算預(yù)浸料件172相對于預(yù)浸料層180的對準(zhǔn)位置。例如，控制器192可使用由第一對206光學(xué)傳感器204(例如，參見圖15)提供的間隙測量數(shù)據(jù)，以確定預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176相對于其它機(jī)器100的指標(biāo)特征112的距離和取向。控制器192可使用由第二對208光學(xué)傳感器204提供的間隙測量數(shù)據(jù)，以確定預(yù)浸料件172的端部邊緣174相對于預(yù)浸料層180的端部邊緣184的距離和取向。

方法500的步驟510可包括：使用機(jī)器人120將預(yù)浸料件172調(diào)節(jié)或移動(例如，平移和/或旋轉(zhuǎn)或重新定向)到對準(zhǔn)位置中，使得預(yù)浸料件172的端部邊緣174和預(yù)浸料層180的端部邊緣184大致抵接(例如，在0.030英寸內(nèi))。在機(jī)器人120將預(yù)浸料件172移入對準(zhǔn)位置時，光學(xué)傳感器204可連續(xù)生成代表間隙測量的位置信號，并且向控制器192提供采取連續(xù)位置信號形式的連續(xù)反饋?？刂破?92可基于位置信號調(diào)節(jié)預(yù)浸料件172的地點(diǎn)和取向，直到預(yù)浸料件172的端部邊緣174和側(cè)邊緣176距預(yù)浸料層180的端部邊緣184和側(cè)邊緣186在預(yù)定距離內(nèi)(例如，在0.010英寸內(nèi))和/或 在預(yù)定的平行公差內(nèi)(例如，在0.05°內(nèi))。

所述方法可進(jìn)一步包括：在預(yù)浸料件172與預(yù)浸料層180成一線之前使用至少一個夾緊桿將預(yù)浸料層180夾緊就位。例如，如上面指出的，預(yù)浸料層180可使用如圖26所示的下游夾緊桿306被夾緊到臺面104。一旦預(yù)浸料件172與預(yù)浸料層180對準(zhǔn)，所述方法就可另外包括：在焊接預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之前和期間使用上游夾緊桿302將預(yù)浸料層180夾緊就位。

方法500的步驟512可包括：形成焊縫166，將預(yù)浸料件172的端部邊緣174結(jié)合到預(yù)浸料層180的端部邊緣184。如上面指出的，橋312可使焊靴328在預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的抵靠端部邊緣174、184正上方平移到位。焊靴致動器326可將焊靴328延伸成與預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的頂表面接觸。在一些實(shí)例中，所述方法可包括：將支持砧330從臺面104下方延伸到形成在臺面104中的焊接槽108中。如上面指出的，支持砧330可構(gòu)造成當(dāng)焊靴328將向下壓力施加到預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的頂表面上(形成焊縫166時)時支撐預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的底表面。在完成焊縫166之后，支持砧330可收縮以離開焊接槽108，騰出空間來部署一個或多個激光測微計210，以測量新的預(yù)浸料件172的端部邊緣174和預(yù)浸料層180的端部邊緣184之間的間隙。

形成焊縫166的工藝可包括：在抵靠端部邊緣174、184的地點(diǎn)處將至少一個焊靴328施加于預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的頂表面上，使得焊靴328跨在抵靠端部邊緣174、184上。所述方法可包括：使一對焊靴328沿著頂表面滑動，諸如從預(yù)浸料層寬度的中點(diǎn)滑向預(yù)浸料層180的相對側(cè)邊緣(例如，參見圖27至圖28)。所述方法可另外包括：使用焊靴328將局部熱和壓力施加到預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180，致使在使焊靴328沿著預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的頂表面滑動的同時使預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的熱塑性基質(zhì)材料沿著抵靠端部邊緣174、184至少部分熔化以及混雜。所述方法可進(jìn)一步包括：允許預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的至少部分熔化的熱塑性基質(zhì)材料固化并形成焊縫166。

所述方法可包括：沿著或垂直于預(yù)浸料層180的縱向方向188或不垂直于預(yù)浸料層180的縱向方向188的方向形成焊縫166。例如，圖2至圖8和圖12至圖32涉及通過將焊接系統(tǒng)318和焊靴328定向?yàn)榇怪庇陬A(yù)浸料層180的縱向方向188來生產(chǎn)90°材料卷156(例如，參見圖8)。圖36至圖38說明了這樣的布置，其中焊接系統(tǒng)318 相對于預(yù)浸料層180的縱向方向188以45°角度定向，用以形成45°焊縫166來生產(chǎn)45°材料卷154(例如，參見圖11)。

在一些實(shí)例中，所述方法可包括：使用控制器192監(jiān)測和/或調(diào)整一個或多個焊接參數(shù)，包括但不限于：一個或多個焊靴328的壓力、溫度、速度和/或停留時間。在這方面，機(jī)器100可包括一個或多個溫度傳感器(未示出)，其被構(gòu)造成監(jiān)測焊靴328的溫度和/或監(jiān)測預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的溫度(在抵靠端部邊緣的地點(diǎn)處)。這樣的溫度數(shù)據(jù)可發(fā)射到控制器192。

控制器192可調(diào)整焊靴328的操作，以將焊接參數(shù)維持在某些范圍內(nèi)。例如，在一個實(shí)施方式中，焊靴328的操作可使得在焊接期間，在沿著抵靠端部邊緣174、184的任何給定地點(diǎn)處將熱施加到熱塑性材料，最多持續(xù)二十(20)秒。在另一實(shí)例中，熱塑性控制的溫度可維持在大約390至450℃(734至842°F)內(nèi)。在又一實(shí)例中，由焊靴328沿著抵靠端部邊緣174、184施加的壓力大小可維持在2至6巴(29至87psi)內(nèi)。

所述方法可包括：使用操作界面196(例如，顯示屏198或觸摸屏)調(diào)節(jié)機(jī)器100的一個或多個操作參數(shù)。例如，可調(diào)節(jié)的所述操作參數(shù)包括：焊靴328的溫度、壓力、停留周期和/或靴速度。可使用操作界面196調(diào)節(jié)的額外操作參數(shù)可包括：預(yù)浸料件172和預(yù)浸料層180的端部邊緣174、184之間的間隙的預(yù)焊接對準(zhǔn)公差；預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176距指標(biāo)特征112的間隙公差；預(yù)浸料件172的側(cè)邊緣176相對于指標(biāo)特征112的平行度；焊縫166的焊后檢查，諸如全厚度間隙的最大可允許大??；以及其它操作參數(shù)。

方法500的步驟514可包括：使用間隙探測器404(例如，光纖掃描器)檢查焊縫166是否存在全厚度間隙。在這方面，所述方法可包括：使間隙探測器404沿著焊縫166的長度平移，以探測是否存在全厚度間隙。在探測到焊縫166中的全厚度間隙時，所述方法可包括：將信號發(fā)送到控制器192，以生成警報來提醒操作者。所述信號可包括關(guān)于沿著焊縫166長度的間隙地點(diǎn)的信息，用于諸如顯示在顯示屏198上。

所述方法可另外包括：掃描預(yù)浸料層180，在最新形成的焊縫166中是否存在任何重疊420。在這方面，所述方法可包括：使用重疊傳感器416測量預(yù)浸料層180在沿著焊縫166的橫向方向190的一個或多個地點(diǎn)處的厚度。在焊縫166已形成且移向檢查槽之后，在預(yù)浸料層180沿著臺面104推進(jìn)時，可測量預(yù)浸料層180的厚度。

所述方法還可包括：在形成焊縫166之后使用材料推進(jìn)器450來推進(jìn)預(yù)浸料層 180，使得預(yù)浸料層180的新的端部邊緣184(在預(yù)浸料件172的端部邊緣174前面)移向焊接站300，準(zhǔn)備使新的預(yù)浸料件172對準(zhǔn)并焊接到預(yù)浸料層180的端部邊緣184。推進(jìn)預(yù)浸料層180還可將最新形成的焊縫166從焊接站300移向位于焊接站300下游的檢查站400(例如，檢查槽)。材料推進(jìn)器450能以半連續(xù)的方式推進(jìn)預(yù)浸料層180，其中在預(yù)浸料層180的新的端部邊緣184移向焊接站300時，新形成的焊縫166從焊接站300移向檢查站400。

所述方法可另外包括：使用材料卷繞器480將預(yù)浸料層180卷繞到芯部482上。在一些實(shí)例中，預(yù)浸料層180的卷繞可與由材料推進(jìn)器450對預(yù)浸料層180的上述推進(jìn)協(xié)調(diào)地執(zhí)行。在這方面，控制器192可將用于材料卷繞器480的芯部驅(qū)動電機(jī)484的致動與用于材料推進(jìn)器450的伺服電機(jī)的致動協(xié)調(diào)。

條款1、一種離軸預(yù)浸料材料制造機(jī)器，所述離軸預(yù)浸料材料制造機(jī)器包括：

機(jī)器人，所述機(jī)器人被構(gòu)造成將預(yù)浸料件定位成鄰近預(yù)浸料層的端部；

對準(zhǔn)系統(tǒng)，所述對準(zhǔn)系統(tǒng)被構(gòu)造成感測所述預(yù)浸料件相對于所述預(yù)浸料層的位置并且生成代表所述位置的位置信號；以及

控制器，所述控制器被構(gòu)造成接收所述位置信號并且致使所述機(jī)器人調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的所述位置，使得所述預(yù)浸料件的端部邊緣和所述預(yù)浸料層的端部邊緣大致抵接。

條款2、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，其中：

所述對準(zhǔn)系統(tǒng)包括視覺系統(tǒng)，所述視覺系統(tǒng)被構(gòu)造成探測所述預(yù)浸料件的所述端部邊緣相對于所述預(yù)浸料層的所述端部邊緣的地點(diǎn)和取向。

條款3、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，其中：

所述對準(zhǔn)系統(tǒng)包括視覺系統(tǒng)，所述視覺系統(tǒng)被構(gòu)造成探測所述預(yù)浸料件的側(cè)邊緣相對于所述預(yù)浸料層的所述側(cè)邊緣的地點(diǎn)和取向。

條款4、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，其中：

所述對準(zhǔn)系統(tǒng)包括構(gòu)造成測量所述預(yù)浸料件的所述端部邊緣和預(yù)浸料層的所述端部邊緣相對于彼此的位置的第一對激光測微計，并且包括構(gòu)造成測量所述預(yù)浸料件的側(cè)邊緣和預(yù)浸料層的側(cè)邊緣相對于彼此的位置的第二對激光測微計。

條款5、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，所述機(jī)器進(jìn)一步包括：

輸入料斗，所述輸入料斗被構(gòu)造成支撐預(yù)浸料件的預(yù)浸料堆疊以由所述機(jī)器人拾 取。

條款6、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，其中：

所述機(jī)器人包括真空頭，所述真空頭被構(gòu)造成使用抽吸力抵著所述真空頭來提起并保持所述預(yù)浸料件。

條款7、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，所述機(jī)器進(jìn)一步包括：

至少一個焊靴，所述焊靴被構(gòu)造成將熱施加到所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層的抵靠端部邊緣并且形成焊縫以將所述預(yù)浸料件結(jié)合到所述預(yù)浸料層。

條款8、根據(jù)條款7所述的機(jī)器，所述機(jī)器進(jìn)一步包括：

支持砧，所述支持砧被構(gòu)造成在形成所述焊縫期間支撐所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層，以抵抗由至少一個焊靴施加到所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層上的壓力。

條款9、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，所述機(jī)器進(jìn)一步包括：

橋，所述橋被構(gòu)造成支撐所述至少一個焊靴并且能沿著所述預(yù)浸料層的縱向方向以可調(diào)節(jié)的方式平移，以將所述焊靴定位在所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層的抵靠端部邊緣上。

條款10、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，其中：

焊接系統(tǒng)的取向能相對于所述預(yù)浸料層的縱向方向調(diào)節(jié)。

條款11、根據(jù)條款1所述的機(jī)器，所述機(jī)器進(jìn)一步包括：

檢查系統(tǒng)，所述檢查系統(tǒng)包括以下中的至少一個：

間隙探測器，所述間隙探測器被構(gòu)造成探測位于將所述預(yù)浸料件結(jié)合到所述預(yù)浸料層的焊縫中的全厚度間隙；以及

重疊傳感器，所述重疊傳感器被構(gòu)造成探測所述焊縫的重疊。

條款12、一種離軸預(yù)浸料材料制造機(jī)器，所述離軸預(yù)浸料材料制造機(jī)器包括：

機(jī)器人，所述機(jī)器人被構(gòu)造成將預(yù)浸料件定位成鄰近預(yù)浸料層的端部；

對準(zhǔn)系統(tǒng)，所述對準(zhǔn)系統(tǒng)被構(gòu)造成感測所述預(yù)浸料件相對于所述預(yù)浸料層的位置并且生成代表所述位置的位置信號；以及

控制器，所述控制器被構(gòu)造成接收所述位置信號并且致使所述機(jī)器人調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的所述位置，使得所述預(yù)浸料件的端部邊緣和所述預(yù)浸料層的端部邊緣大致抵接；和

焊接系統(tǒng)，所述焊接系統(tǒng)具有一個或多個焊靴，所述焊靴被構(gòu)造成將熱和壓力施 加到所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層的抵靠端部邊緣并且形成焊縫以將所述預(yù)浸料件結(jié)合到所述預(yù)浸料層。

條款13、一種制造離軸熱塑性預(yù)浸料材料卷的方法，所述方法包括以下步驟：

使用機(jī)器人將預(yù)浸料件定位成鄰近預(yù)浸料層的端部；

使用對準(zhǔn)系統(tǒng)感測所述預(yù)浸料件相對于所述預(yù)浸料層的位置并且生成代表所述位置的位置信號；

在控制器處接收來自所述對準(zhǔn)系統(tǒng)的所述位置信號；以及

在所述控制器的命令下使用所述機(jī)器人調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的所述位置，使得在形成焊縫以將所述預(yù)浸料件結(jié)合到所述預(yù)浸料層之前使所述預(yù)浸料件的端部邊緣和所述預(yù)浸料層的端部邊緣大致抵接。

條款14、根據(jù)條款13所述的方法，其中，感測以及調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的位置的步驟包括：

使用視覺系統(tǒng)探測所述預(yù)浸料件的端部邊緣相對于所述預(yù)浸料層的端部邊緣的地點(diǎn)和取向并且生成代表所述地點(diǎn)和取向的所述位置信號；以及

使用所述機(jī)器人調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的所述地點(diǎn)和取向，使得所述預(yù)浸料件的所述端部邊緣和預(yù)浸料層的所述端部邊緣大致抵接。

條款15、根據(jù)條款13所述的方法，其中，感測以及調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的位置的步驟包括：

使用視覺系統(tǒng)探測所述預(yù)浸料件的側(cè)邊緣相對于所述預(yù)浸料層的側(cè)邊緣的地點(diǎn)和取向并且生成代表所述地點(diǎn)和取向的所述位置信號；以及

使用所述機(jī)器人調(diào)節(jié)所述預(yù)浸料件的所述地點(diǎn)和取向，使得所述預(yù)浸料件的所述側(cè)邊緣和預(yù)浸料層的所述側(cè)邊緣被對準(zhǔn)。

條款16、根據(jù)條款13所述的方法，其中：

所述對準(zhǔn)系統(tǒng)包括激光測微計，所述激光測微計被構(gòu)造成測量所述預(yù)浸料件的所述端部邊緣和/或側(cè)邊緣相對于所述預(yù)浸料層的相應(yīng)端部邊緣和/或側(cè)邊緣的對準(zhǔn)。

條款17、根據(jù)條款13所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：

使用所述機(jī)器人的真空頭從輸入料斗中的預(yù)浸料堆疊拾取最上面的預(yù)浸料件。

條款18、根據(jù)條款13所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：

在抵靠端部邊緣的地點(diǎn)處將至少一個焊靴施加于所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層上；以 及

由于將所述至少一個焊靴施加于所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層上，形成將所述預(yù)浸料件的所述端部邊緣結(jié)合到所述預(yù)浸料層的所述端部邊緣的所述焊縫。

條款19、根據(jù)條款18所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：

在形成所述焊縫期間使用支持砧支撐所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層，以抵抗由所述焊靴施加到所述預(yù)浸料件和預(yù)浸料層上的壓力。

條款20、根據(jù)條款13所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：

在焊接所述預(yù)浸料件的所述端部邊緣和所述預(yù)浸料層的所述端部邊緣期間使用至少一個夾緊桿夾緊所述預(yù)浸料件和所述預(yù)浸料層中的至少一個。

條款21、根據(jù)條款13所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括：

檢查焊縫的以下至少一個參數(shù)：

所述焊縫的全厚度間隙；以及

所述焊縫的重疊。

條款22、根據(jù)條款13所述的方法，其中，形成所述焊縫的步驟包括：

沿著非垂直于所述預(yù)浸料層和預(yù)浸料件的縱向方向的方向形成焊縫。

本公開的另外修改和改進(jìn)可能對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。由此，本文中描述和說明的部分的特定組合意在僅代表本公開的某些實(shí)施方式，并非意在用來限制本公開的精神和范圍內(nèi)的替代實(shí)施方式或裝置。