航空航天领域对先进复合材料（碳纤维增强复合材料、玻纤增强复合材料等）的依赖度持续提升，这类材料凭借轻量化、高比强度的优势，成为机身结构件、机翼、发动机叶片、航天器壳体等核心构件的核心选材。但航空航天复材的服役环境极端（高温、高压、强振动、强辐射），内部微小缺陷（如纤维分层、树脂气泡、孔隙、纤维铺层偏移）会直接引发结构失效，威胁装备安全与飞行安全。传统无损检测技术存在检测精度低、非原位检测、无法捕捉微米级缺陷、效率低下等瓶颈，难以满足航空航天复材 “高精度、高可靠性、规模化” 的检测需求。
双机器人光栅扫描层析成像技术，以双机器人协同联动、光栅扫描精准控场、层析成像三维重构为核心，构建微米级原位无损检测体系，实现航空航天复材内部缺陷的实时、精准、无损检测，为航空航天复材的质量管控与性能升级提供核心技术支撑。
一、航空航天复材无损检测的核心痛点与技术瓶颈
航空航天复材的缺陷检测直接决定装备的服役安全，当前行业检测面临诸多痛点，核心集中在检测精度不足、检测方式非原位、效率低下、缺陷识别滞后四大方面，严重制约了复材的规模化、高质量应用。
（一）检测精度不足，微米级缺陷难以识别
航空航天复材的核心缺陷（如层间微裂纹、树脂气泡、纤维团聚）尺寸多在微米级，传统检测技术（如超声检测、X 射线检测）的分辨率仅能达到亚毫米级，无法捕捉微米级缺陷，导致大量隐性缺陷被遗漏，成为装备飞行安全的重大隐患。例如，碳纤维复合材料内部微米级的纤维铺层偏移，会导致构件力学性能衰减 20% 以上，传统检测技术难以提前识别，最终引发结构失效。
（二）检测方式非原位，破坏构件完整性
传统检测多采用 “构件成型后拆解检测” 的模式，需将构件从装备上拆解，不仅增加了检测成本与周期，还可能对构件造成二次损伤；同时，拆解检测无法反映构件在服役状态下的真实缺陷，与原位检测的需求存在显著差距，难以满足航空航天复材的全生命周期质量管控要求。
（三）检测效率低下，难以适配规模化生产
传统检测工艺多为 “人工操作 + 离线检测”，检测周期长达数小时 / 件，单台设备单日仅能检测 10-20 件小型构件，难以适配航空航天复材年产百万级的规模化生产需求。同时，人工操作误差大，检测结果的一致性偏差≥±10%，进一步增加了后续检测与返工成本。
（四）缺陷预警滞后，废品率偏高
传统检测手段缺乏实时监测与闭环调控能力，无法提前识别缺陷的产生与发展趋势，只能在构件成型后检测发现缺陷，导致废品率高达 8%-15%。废品的返工、重铸不仅增加了原材料消耗，更额外消耗 20%-30% 的能耗，进一步削弱了复材轻量化的价值。
二、双机器人光栅扫描层析成像技术核心突破 实现微米级原位无损检测
针对航空航天复材检测的核心痛点，双机器人光栅扫描层析成像技术以双机器人协同联动、光栅扫描精准控场、层析成像三维重构为核心，构建微米级原位无损检测体系，破解传统检测的瓶颈，实现 “高精度、原位化、高效率、高稳定性” 的检测目标。
（一）核心技术创新：双机器人光栅扫描层析成像系统
双机器人光栅扫描层析成像系统是实现微米级原位无损检测的核心装备，其创新在于通过双机器人的协同联动，实现光栅扫描的精准控制与层析成像的实时重构，核心技术突破体现在三方面。
双机器人协同联动 实现微米级扫描定位
摒弃传统单机器人检测的精度局限，双机器人光栅扫描层析成像系统采用 “主机器人 + 从机器人” 的协同设计，主机器人负责控制光栅扫描模块的运动轨迹，从机器人负责带动检测探头的精准移动，二者通过高精度运动控制系统联动，实现扫描精度提升至 ±0.1μm，扫描范围覆盖毫米级至米级构件，适配不同尺寸的航空航天复材构件。
主机器人采用高精度伺服电机驱动，运动精度达 ±0.01mm，可实现光栅扫描的线性、旋转、往复等多种运动模式；从机器人搭载光栅扫描探头，实现探头与构件的精准贴合，避免因运动偏差导致的扫描盲区，确保检测覆盖构件的全表面与全深度。
光栅扫描精准控场 实现微米级缺陷捕捉
光栅扫描技术是实现微米级检测的核心，系统采用线性光栅扫描 + 角度光栅扫描的复合扫描模式，通过光栅尺实时反馈扫描参数，实现扫描精度的精准控制：
线性光栅扫描：通过光栅尺实时监测扫描步长，步长控制在 0.1-1μm，避免扫描步长过大导致的缺陷遗漏；
角度光栅扫描：通过角度编码器控制扫描角度，角度精度达 ±0.01°，实现构件内部不同方向缺陷的精准捕捉；
光栅扫描的高分辨率特性，可捕捉构件内部微米级的纤维分层、树脂气泡、孔隙等缺陷，检测分辨率提升至 0.1μm，远优于传统检测技术。
层析成像三维重构 实现原位无损检测
双机器人联动扫描采集的光栅数据，通过层析成像算法进行三维重构，实现构件内部缺陷的可视化、量化分析：
层析成像算法融合了超声检测、光学成像、X 射线成像的多模态数据，实现缺陷的精准识别与定位；
重构后的三维模型可清晰呈现构件内部的纤维铺层分布、树脂浸润程度、缺陷的尺寸与位置，缺陷识别精度达微米级，无需拆解构件即可完成原位检测；
系统支持实时成像与数据反馈，可直接输出缺陷的三维坐标、尺寸、类型等数据，为工艺优化提供精准依据。
（二）关键支撑：原位检测闭环调控 实现质量全流程管控
双机器人光栅扫描层析成像技术的高效、精准运行，核心依赖于多维度在线监测系统的闭环调控。系统通过实时捕捉检测过程中的关键参数，联动工艺控制系统自动调整参数，实现 “实时监测 - 精准调控 - 缺陷预警 - 数据追溯” 的全流程闭环，从根源上解决参数滞后、检测精度低、废品率高的问题。
原位检测全流程参数监测与调控
系统覆盖检测的 “扫描 - 成像 - 分析” 全流程，聚焦 4 大核心监测维度，采用高精度传感器、机器视觉、数据可视化等技术，实现参数的实时捕捉与精准反馈：
扫描参数监测：采用光栅尺、编码器实时监测扫描步长、角度、速度，捕捉参数波动，自动调整扫描策略，避免因参数偏差导致的检测盲区；
成像参数监测：采用红外测温仪、嵌入式压力传感器，实时监测检测环境的温度、压力，避免环境因素影响成像质量；
缺陷识别监测：采用机器学习算法，实时识别构件内部的缺陷类型，精准判断缺陷的严重程度，提前发出预警；
数据追溯监测：自动记录检测过程中的所有数据，形成全流程数据台账，通过大数据分析优化检测参数，持续提升检测精度。
原位检测的核心价值 实现质量与效率双提升
双机器人光栅扫描层析成像技术通过与航空航天复材成型工艺的深度联动，实现闭环调控，其核心价值体现在四方面，量化成效显著：
精准检测，降低缺陷漏检率：将航空航天复材构件的缺陷漏检率从传统工艺的 8%-15% 降至 0.5% 以下，微米级缺陷识别率提升至 99% 以上，大幅提升构件的质量稳定性；
原位检测，减少二次损伤：无需拆解构件即可完成检测，避免了拆解过程中的二次损伤，构件的全生命周期质量管控能力提升 60% 以上；
提升检测效率，适配规模化生产：单构件检测周期从传统工艺的数小时缩短至 5-10 分钟，单台设备日检测量提升 2-3 倍，适配航空航天复材的规模化生产需求；
优化工艺，降低制造成本：通过检测数据优化成型工艺参数，减少废品率与返工能耗，制造成本降低 15%-20%，进一步提升产业竞争力。
三、检测成效：微米级精度与原位无损检测的双重突破
经第三方权威检测与规模化应用验证，双机器人光栅扫描层析成像技术实现了航空航天复材检测的 “高精度、原位化、高效率” 三重提升，核心性能与量化成效契合航空航天产业的严苛要求。
（一）检测精度大幅提升，满足微米级检测需求
双机器人光栅扫描层析成像技术的检测分辨率达 0.1μm，可精准捕捉构件内部微米级的纤维分层、树脂气泡、孔隙等缺陷，缺陷识别精度较传统检测技术提升 10 倍以上；检测深度达毫米级，可覆盖构件的全厚度，实现构件内部缺陷的全面检测，远优于传统检测技术的亚毫米级精度。
（二）检测效率显著提升，适配规模化生产
先进技术的一体化、自动化设计，搭配在线监测的闭环调控，实现了检测效率的大幅提升：单构件检测周期较传统工艺缩短 50%-70%，单台设备日检测量提升 2-3 倍，其中航空航天复材机身结构件的日检测量可达 50-80 件，适配航空航天复材的规模化生产需求。
（三）构件质量大幅提升，推动复材应用升级
双机器人光栅扫描层析成像技术的应用，推动航空航天复材构件的质量稳定性大幅提升，构件的力学性能一致性偏差≤±3%，远优于传统工艺制品；同时，构件的服役寿命延长 30% 以上，在高温、高压的极端环境下，性能衰减幅度≤5%，大幅提升航空航天装备的可靠性与安全性。
四、规模化应用场景与实践验证
目前，双机器人光栅扫描层析成像技术已实现规模化产业化落地，应用于航空航天复材的全流程质量检测，覆盖机身结构件、机翼、发动机叶片、航天器壳体等核心场景，形成了多个成熟实践案例，验证了技术的可行性与高效性。
（一）核心应用场景
航空航天复材机身结构件：应用于主流机型的机身框架、机翼、尾翼等核心承力构件，实现构件内部缺陷的微米级检测，检测精度达 ±0.1μm，检测效率提升 3 倍以上，构件废品率降至 0.5% 以下，大幅提升机身结构的安全等级；
航空发动机叶片：应用于航空发动机叶片的复合材料叶片，实现叶片内部纤维分布、树脂浸润程度的精准检测，避免因微米级缺陷导致的叶片失效，叶片的疲劳寿命延长至 20 年以上，适配航空发动机的复杂服役环境；
航天器壳体：应用于航天器壳体的复合材料构件，实现原位无损检测，无需拆解构件即可完成缺陷检测，保障航天器在太空极端环境下的服役安全，检测精度达微米级，满足航天器的严苛要求。
（二）典型实践案例
采用双机器人光栅扫描层析成像系统，生产高端航空航天复材构件，实现构件内部微米级缺陷的精准检测，缺陷识别率达 99% 以上，检测效率提升 3 倍，构件废品率降至 0.5% 以下，单条产线日检测量可达 60 件以上，大幅提升规模化生产效率；
自主研发的双机器人光栅扫描层析成像系统，应用于航天器壳体的规模化生产，实现构件内部缺陷的实时监测与预警，构件的质量稳定性提升 60% 以上，检测精度达 0.1μm，满足航天器的严苛要求。
五、技术发展趋势与未来展望
随着航空航天产业向 “轻量化极致化、高精度化、智能化” 方向发展，以及先进复合材料技术的持续迭代，未来双机器人光栅扫描层析成像技术将朝着 “更精准、更智能、更高效、更廉价” 的方向升级，进一步拓展应用边界，推动航空航天复材检测水平持续提升。
（一）核心技术发展趋势
检测智能化升级：融合 AI 算法、数字孪生技术，构建航空航天复材检测的数字孪生模型，实现 “虚拟仿真 - 实时监测 - 精准调控 - 预测维护” 的全流程智能化；通过 AI 算法分析检测数据，提前预判缺陷的产生与发展趋势，实现主动调控，进一步降低检测成本；
多模态检测融合：推动 “光栅扫描 + 超声检测 + 红外检测” 的多模态检测融合，实现缺陷的精准识别与量化分析，检测精度提升至 ±0.05μm、±0.005°，进一步拓展应用边界；
低成本化与规模化升级：优化双机器人光栅扫描层析成像系统的生产流程，降低设备制造成本；开发连续化、规模化生产装备，单条产线年检测量突破 10 万件，进一步降低单位构件的检测成本，推动技术从高端领域向中端领域普及；
多功能一体化检测：开发 “检测 + 分析 + 优化” 多功能一体化检测系统，实现构件缺陷的实时分析与工艺参数优化，实现一系统多功能，简化生产工序，进一步提升检测效率与质量。
（二）未来展望
未来，双机器人光栅扫描层析成像技术将逐步成为航空航天复材检测的主流技术，推动航空航天复材的质量管控水平大幅提升，构件的缺陷识别率提升至 99.9% 以上，检测精度提升至 0.05μm 以下，检测效率提升 4 倍以上。同时，随着技术的低成本化、规模化发展，双机器人光栅扫描层析成像技术将全面覆盖航空航天复材的全场景，不仅破解航空航天装备的安全隐患，更推动航空航天复材产业实现高质量发展，为全球高端装备制造的升级贡献核心技术力量。
双机器人光栅扫描层析成像技术的突破，结合多维度在线监测系统的闭环调控，彻底破解了传统航空航天复材检测工艺 “精度低、非原位、效率低、缺陷漏检率高” 的核心瓶颈，实现了航空航天复材 “微米级精度、原位无损、高效稳定” 的检测目标，为航空航天复材产业的高质量发展提供了核心技术支撑。
双机器人的协同联动、光栅扫描的精准控场、层析成像的三维重构，搭配在线监测的闭环调控，推动航空航天复材检测的精度与效率实现双重跃升，其核心优势已在航空航天复材的规模化生产中得到充分验证。未来，随着技术的持续迭代与产业化升级，双机器人光栅扫描层析成像技术将逐步成为行业主流技术，为全球航空航天复材产业的安全、高质量发展贡献核心力量。
