一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法技术

本发明专利技术提出了一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法，用于解决索网结构成型效率和精度较低的问题，实现步骤为：设置待成型的索网结构；确定辅助织网盘上圆柱状凸体的数量和布局；确定连接节点的结构并安装；计算辅助织网盘中每个落线孔的落线长度S

An automatic forming method of cable net structure for supporting convergence surface

【技术实现步骤摘要】
一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法
本专利技术属于索网结构
，具体涉及一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法。
技术介绍
索网结构具有质量轻、材料廉价、造型多样化等优势，广泛应用在土木建筑工程、渔业生产和索网反射面等领域。传统的索网结构的成型多以人工进行绳索拼接为主,通过人工裁剪每个相邻连接节点的绳索长度，再将每段绳索与连接节点固定起来，逐步拼接成设计的索网结构，当索网结构尺寸较大时存在制作复杂、难度高、周期长等缺陷。为了提高索网结构的成型效率，研发人员提出了一种通过人工辅助实现索网结构成型的方法，如授权公告为CN104444534B，名称为“一种索网天线裁线机”的专利技术专利，公开了一种半自动索网结构成型方法，先通过驱动电机带动滚动丝杠转动，随着丝杠转动滑块到达目标位置并停止运动，然后采用精调手柄精调张力，裁剪出处于不同工作拉力时的线长，完成绳索的裁剪，再将裁剪的每段绳索通过人工将其与连接节点进行连接并固定。该专利技术在一定程度上提高了索网结构成型精度及效率，但其存在的缺陷在于绳索连接时仍是通过手工去将每根裁剪的绳索与连接节点进行连接并固定，自动化程度依然很低。再如华中科技大学的罗清于2017年在题目为索段精密测控与自动连接设备的设计与分析的硕士论文中公开了一种自动化程度较高的索网结构成型方法，首先将索段两端分别穿过节点零件的对应孔，通过档杆变向将两根索段分离，经过索段压接与切断装置，一端与线轴连接，另一端固定于定滑轮上，节点零件通过可更换装夹件装夹在装夹平台上，通过压接电机带动压接与切断装置下压，实现夹套的压扁与索段的切断。该方法将绳索裁剪与连接在一个过程中完成，解决了索网结构成型索段裁剪与连接时工作量巨大的问题，而且实现了对各索段长度与张力较好控制。但其存在两个问题，第一，在进行索网结构成型时一次只能针对一对节点进行连接，当遇到口径较大、分环数较多时，其成型效率仍然不高，第二，该方法中进行绳索裁剪与连接时需要用到的设备结构复杂，成型成本过高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法，用于解决现有技术中存在的索网结构成型效率和精度较低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法，是通过自动成型装置实现的，包括辅助织网盘和织网平台；所述辅助织网盘采用外形为规整几何形状的板状结构，其一个侧面上设置有多个用于安装连接节点的圆柱状凸体，相邻圆柱状凸体连线的中间位置设置有贯穿辅助织网盘两个侧面的落线孔；所述织网平台包括X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、可编程控制器和织网喷头；所述X方向运动机构，用于带动织网喷头沿X轴方向移动；所述Y方向运动机构，用于带动X方向运动机构沿Y轴方向移动；所述Z方向运动机构，用于带动辅助织网盘沿Z轴方向移动；所述织网喷头，用于输送绳索和黏合剂；所述可编程控制器，用于实现对X、Y、Z方向运动机构运动的控制，同时实现对织网喷头所输送的绳索和黏合剂输送量的控制；具体成型方法包括如下步骤：(1)设置待成型的索网结构：设置包括M个投影为准测地线网格节点分布或三向网格节点分布的连接节点、相邻连接节点之间通过绳索连接且分环数为n待成型的索网结构，M＝3n2+3n+1，n取正整数；(2)确定辅助织网盘上圆柱状凸体的数量和布局：设定辅助织网盘一个侧面上设置的圆柱状凸体的数量与待成型的索网结构中连接节点的数量M相等，M个圆柱状凸体为三向网格节点形式排布，并将最外侧6个顶点处的圆柱状凸体沿顺时针方向依次记为A1、A2、A3、A4、A5和A6；(3)确定连接节点的结构并安装：(3a)连接节点采用中心设置有直径与辅助织网盘上圆柱状凸体直径尺寸相等的通孔的盘状结构，其一个侧面上设置有两个相互嵌套的圆环形凸起，该两个圆环形凸起与盘状结构上的通孔同心，其中外圆环形凸起上设置有呈周向均匀排布且正对圆心的6个矩形槽口；所述矩形槽口的宽度，以及外圆环形凸起内壁的半径与内圆环凸起外壁的半径的差与绳索的直径相等；(3b)将连接节点通过盘状结构上的通孔固定在辅助织网盘上的圆柱状凸体，盘状结构上的两个圆环形凸起的一侧指向Y轴的正方向，且外圆环形凸起上设置的6个矩形槽口中的任意一个与固定连接节点的圆柱凸体邻近的任意一个落线孔对齐；(4)计算辅助织网盘中每个落线孔的落线长度Si：(4a)采用静态找形方法计算所成型的索网结构各连接节点之间的绳索拉力Fi和每根绳索的长度Li，并根据Fi和Li计算索网结构松弛状态下每根绳索的长度Li原：其中，E为绳索的弹性模量，A为绳索的横截面积，i＝1，2，...,18·n-6；(4b)通过索网结构松弛状态下每根绳索的长度Li原、相邻圆柱状凸体之间的距离u和落线孔的直径d，计算辅助织网盘中每个落线孔的落线长度Si：Si＝Li原-(u-d)；(5)规划织网喷头的织网路径：(5a)以圆柱状凸体A1为扫描起点，沿以A1→A2的方向为正方向逐行正反扫描a次，得到扫描终点为圆柱状凸体A4的A1→A2方向的扫描路径，再以A4为扫描起点，沿以A4→A3的方向为正方向逐行正反扫描a次，得到扫描终点为A1，且与A1→A2方向的扫描路径逆时针成60度的A4→A3方向的扫描路径，然后将扫描点从A1点移动至A2点,以A2为扫描起点,沿以A2→A3的方向为正方向逐行正反扫描a次，得到扫描终点为A5,且与A1→A2方向的扫描路径逆时针成120度的A4→A3方向的扫描路径，并将上述三个方向的扫描路径作为织网喷头的扫描路径，其中，三个方向的扫描路径中每次扫描所经过的圆柱状凸体个数均为b，a＝2n+1，(5b)通过辅助织网盘中每个圆柱状凸体上所固定的连接节点的内圆环形凸起与外圆环形凸起之间的半圆弧路径，替换织网喷头的扫描路径中两个相对的矩形槽口之间的扫描路径，得到织网喷头的织网路径；(6)编写控制程序并导入可编程控制器：(6a)将织网喷头的织网路径离散为c个坐标点Hc(xc,yc,zc)，并将两相邻落线孔之间路径上的离散点的个数记为w，c取正整数；(6b)按照织网路径上的落线孔从前到后的顺序，对每个落线孔的落线长度Si进行排序，并将其依次记为Ui；(6c)根据Hc(xc,yc,zc)、w和Ui的值，计算织网喷头织网过程中每个坐标点的送线长度Kc：(6d)按照织网路径上c个坐标点Hc(xc,yc,zc)从前到后的顺序，对Hc(xc,yc,zc)及其对应的送线长度Kc进行排序，得到控制数据信息，并按照G代码格式将控制数据信息导入可编程控制器中；(7)获取索网结构的成型结果：(7a)X、Y、Z方向运动机构通过可编程控制器的控制，将织网喷头的出线嘴移动至A1位置连接节点；(7b)织网喷头通过可编程控制器的控制，按照织网路径，将绳索喷入连接节点驶入端的矩形槽口与驶出端的矩形槽口之间的圆弧形卡槽内，实现绕线；再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法，其特征在于，是通过自动成型装置实现的，包括辅助织网盘和织网平台；所述辅助织网盘采用外形为规整几何形状的板状结构，其一个侧面上设置有多个用于安装连接节点的圆柱状凸体，相邻圆柱状凸体连线的中间位置设置有贯穿辅助织网盘两个侧面的落线孔；所述织网平台包括X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、可编程控制器和织网喷头；所述X方向运动机构，用于带动织网喷头沿X轴方向移动；所述Y方向运动机构，用于带动X方向运动机构沿Y轴方向移动；所述Z方向运动机构，用于带动辅助织网盘沿Z轴方向移动；所述织网喷头，用于输送绳索和黏合剂；所述可编程控制器，用于实现对X、Y、Z方向运动机构运动的控制，同时实现对织网喷头所输送的绳索和黏合剂输送量的控制；具体成型方法包括如下步骤：/n(1)设置待成型的索网结构：/n设置包括M个投影为准测地线网格节点分布或三向网格节点分布的连接节点、相邻连接节点之间通过绳索连接且分环数为n待成型的索网结构，M＝3n

【技术特征摘要】
1.一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法，其特征在于，是通过自动成型装置实现的，包括辅助织网盘和织网平台；所述辅助织网盘采用外形为规整几何形状的板状结构，其一个侧面上设置有多个用于安装连接节点的圆柱状凸体，相邻圆柱状凸体连线的中间位置设置有贯穿辅助织网盘两个侧面的落线孔；所述织网平台包括X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、可编程控制器和织网喷头；所述X方向运动机构，用于带动织网喷头沿X轴方向移动；所述Y方向运动机构，用于带动X方向运动机构沿Y轴方向移动；所述Z方向运动机构，用于带动辅助织网盘沿Z轴方向移动；所述织网喷头，用于输送绳索和黏合剂；所述可编程控制器，用于实现对X、Y、Z方向运动机构运动的控制，同时实现对织网喷头所输送的绳索和黏合剂输送量的控制；具体成型方法包括如下步骤：
(1)设置待成型的索网结构：
设置包括M个投影为准测地线网格节点分布或三向网格节点分布的连接节点、相邻连接节点之间通过绳索连接且分环数为n待成型的索网结构，M＝3n2+3n+1，n取正整数；
(2)确定辅助织网盘上圆柱状凸体的数量和布局：
设定辅助织网盘一个侧面上设置的圆柱状凸体的数量与待成型的索网结构中连接节点的数量M相等，M个圆柱状凸体为三向网格节点形式排布，并将最外侧6个顶点处的圆柱状凸体沿顺时针方向依次记为A1、A2、A3、A4、A5和A6；
(3)确定连接节点的结构并安装：
(3a)连接节点采用中心设置有直径与辅助织网盘上圆柱状凸体直径尺寸相等的通孔的盘状结构，其一个侧面上设置有两个相互嵌套的圆环形凸起，该两个圆环形凸起与盘状结构上的通孔同心，其中外圆环形凸起上设置有呈周向均匀排布且正对圆心的6个矩形槽口；所述矩形槽口的宽度，以及外圆环形凸起内壁的半径与内圆环凸起外壁的半径的差与绳索的直径相等；
(3b)将连接节点通过盘状结构上的通孔固定在辅助织网盘上的圆柱状凸体，盘状结构上的两个圆环形凸起的一侧指向Y轴的正方向，且外圆环形凸起上设置的6个矩形槽口中的任意一个与固定连接节点的圆柱凸体邻近的任意一个落线孔对齐；
(4)计算辅助织网盘中每个落线孔的落线长度Si：
(4a)采用静态找形方法计算所成型的索网结构各连接节点之间的绳索拉力Fi和每根绳索的长度Li，并根据Fi和Li计算索网结构松弛状态下每根绳索的长度Li原：



其中，E为绳索的弹性模量，A为绳索的横截面积，i＝1，2，...,18·n-6；
(4b)通过索网结构松弛状态下每根绳索的长度Li原、相邻圆柱状凸体之间的距离u和落线孔的直径d，计算辅助织网盘中每个落线孔的落线长度Si：
Si＝Li原-(u-d)；
(5)规划织网喷头的织网路径：
(5a)以圆柱状凸体A1为扫描起点，沿以A1→A2的方向为正方向逐行正反扫描a次，得到扫描终点为圆柱状凸体A4的A1→...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑飞，张锋斌，牛魁，郑涛，芮喜，颜立德，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61