一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法技术

本发明专利技术公开了一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法，通过获取铺丝条带两侧的轮廓线，沿着铺丝方向判定铺丝转角区域，然后判断两侧的轮廓线进入铺丝转角区域的顺序关系，根据铺丝条带的宽度以及铺丝丝束的宽度对先进入铺丝转角区域的轮廓线进行偏移优化得到偏移铺丝路径，然后根据偏移铺丝路径以及后进入铺丝转角区域的轮廓线求得条带中心线的铺丝路径即为最终优化的铺丝运动路径，使得沿着优化后的铺丝运动路径铺丝形成的复材零件在铺丝转角区域具有更佳的表面质量，能有效的控制复材零件在铺丝转角区域的屈曲、滑移等缺陷。陷。陷。

【技术实现步骤摘要】
一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法


[0001]本专利技术属于复材预浸丝束铺丝成型的
，具体涉及一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法。

技术介绍

[0002]铺丝路径由铺丝轨迹和设备运动路径两部分组成，铺丝轨迹是由设计人员或工艺人员在铺丝角度和转弯半径等约束条线下，使用CAD/CAM软件设计出的每一根丝束铺放模具上的理论铺放位置路径，这些路径是理论轨迹；而使用自动化铺丝装备将丝束铺放到模具上需要装备按一定的数控程序精准执行，数控程序中将给定自动铺丝装备在每一个位置的位姿，包括刀具中心点TCP和铺丝头的姿态，这些位姿是在保证铺放质量的前提下对理论铺丝轨迹进行近似处理，还包括为了保证铺放质量对这些位姿进行特殊处理。
[0003]随着工艺制造技术的提高，复材构件的形状从传统的开曲面到封闭曲面、从壁板类到转角结构，在发展的过程中对铺丝运动路径的要求也越来越高。在转角结构零件自动铺丝成型过程中，合理的铺丝运动路径对保证可制造性及铺贴质量至关重要。如何规划转角结构零件在转角区域的铺丝运动路径是自动铺丝技术用于工程化批量生产的关键问题。但基于现有的技术设计出的铺丝运动路径，在铺放转角结构零件过转角区域时，常出现屈曲和滑移等缺陷，成型表面质量差，无法没满足工艺质量要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法，根据铺丝条带两侧的轮廓线与铺丝转角区域的位置关系，对铺丝转角区域中的铺丝运动路径的进行优化，使得沿着优化后的铺丝运动路径铺丝形成的复材零件在铺丝转角区域具有更佳的表面质量，能有效的控制复材零件在铺丝转角区域的屈曲、滑移等缺陷。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法，获取铺丝条带两侧的轮廓线，沿着铺丝方向判定铺丝转角区域，然后判断两侧的轮廓线进入铺丝转角区域的顺序关系，根据铺丝条带的宽度以及铺丝丝束的宽度对先进入铺丝转角区域的轮廓线进行偏移优化得到偏移铺丝路径，然后根据偏移铺丝路径以及后进入铺丝转角区域的轮廓线求得条带中心线的铺丝路径即为最终优化的铺丝运动路径。
[0006]为了保证铺丝形成的复材零件的成型质量，同时防止复材零件中相邻的铺丝层之间发生滑移，因此铺丝方向与铺丝转角区域之间存在移动的倾斜角度。这就造成铺丝条带两侧的轮廓线进入铺丝转角区域存在先后顺序，同时位于两侧轮廓线之间的区域的轮廓线进入铺丝转角区域也存在先后顺序。铺丝条带一侧的轮廓线最先进入铺丝转角区域，另一侧的轮廓线最后进入铺丝转角区域，位于两侧轮廓线之间的若干轮廓线进入铺丝转角区域的顺序依次增加。这就导致铺丝头沿着铺丝轮廓在铺丝转角区域中进行铺丝时会存在顺序差与行程差，这就极易造成最终成型的复材零件在铺丝转角区域中会出现屈曲、滑移等表
面缺陷，进而影响复材零件在铺丝转角区域中的表面成型质量。
[0007]由于条带中心线距离两侧的轮廓线的距离相等，且条带中心线进入铺丝转角区域的顺序也居中，因此针对条带中心线的铺丝路径进行优化以得到最终优化的铺丝运动路径。同时，铺丝精度还受到铺丝条带的宽度以及铺丝丝束的宽度的影响，因此还需要结合铺丝条带的宽度以及铺丝丝束的宽度对铺丝运动路径进行修正，以进一步减少铺丝误差。
[0008]为了更好的实现本专利技术，进一步地，根据铺丝条带的宽度以及铺丝丝束的宽度对先进入铺丝转角区域的轮廓线进行偏移优化得到偏移铺丝路径具体包括以下步骤：步骤S1、判断先进入铺丝转角区域的轮廓线L1，后进入铺丝转角区域的轮廓线L2，确定轮廓线L1进入铺丝转角区域形成的交点A1，以交点A1为起点向轮廓线L2做垂线并与轮廓线L2相交于交点B1；步骤S2、沿交点B1的切线方向同步延长轮廓线L1与轮廓线L2，直到延长轮廓线L2进入铺丝转角区域形成交点B2，此时记轮廓线L1的延长终点为A2，连接交点A1与延长终点A2得到第一修正线；步骤S3、继续延长轮廓线L2，直到轮廓线L2离开铺丝转角区域并形成交点B3，连接交点B2和交点B3形成线段B
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，并将在线段B
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上离散化得到若干基准轨迹点；步骤S4、将轮廓线L2朝向条带中心线的方向平移获得轮廓线L3，并将基准轨迹点按照平移方向与距离移动进而得到轮廓线L3上与基准轨迹点一一对应的若干平移轨迹点；步骤S5、将对应的基准轨迹点与平移轨迹点连接并等距延长得到若干延长轨迹点；步骤S6、按照顺序依次平滑连接若干延长轨迹点得到第二修正线，然后平滑连接第一修正线与第二修正线得到偏移铺丝路径。
[0009]为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述步骤S3中在线段B
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上离散化得到若干基准轨迹点具体包括以下步骤：步骤S3.1、确定线段B
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的法矢变化量；步骤S3.2、确定线段B
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的点离散步长；步骤3.3、沿法矢变化量的方向根据点离散步长将线段B
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离散化得到若干基准轨迹点。
[0010]为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述步骤S4中轮廓线L2朝向条带中心线的方向平移的距离为d，d为铺丝丝束的宽度。
[0011]为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述步骤S5中等距延长的距离为W，且W=D
‑
d，其中D为铺丝条带的宽度，d为铺丝丝束的宽度。
[0012]为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述铺丝条带的宽度D=d
×
k，其中d为铺丝丝束的宽度，k为丝束的数目。
[0013]为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述丝束的数目k小于等于铺丝头的数目。
[0014]为了更好的实现本专利技术，进一步地，根据偏移铺丝路径以及后进入铺丝转角区域的轮廓线求得条带中心线的铺丝路径即为最终优化的铺丝运动路径具体包括以下步骤：步骤T1、以条带中心线为基准建立铺丝条带的中位面；步骤T2、对偏移铺丝路径离散化得到若干参考基准点，将若干参考基准点沿铺丝方向依次投影至铺丝条带的中位面上得到若干投影基准点；同理，偏移铺丝路径对应铺丝
转角区域曲率变化越大的位置，其离散化的步长越小，即得到更多的参考基准点，进而减少曲率变化带来的误差。
[0015]步骤T3、沿铺丝方向依次平滑连接若干投影基准点即得到最终优化的铺丝运动路径。
[0016]为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述最终优化的铺丝运动路径为铺丝装置的铺丝中心TCP点的运动路径。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本专利技术根据铺丝条带两侧的轮廓线进入铺丝转角区域的顺序关系，引入铺丝条带宽度与铺丝丝束宽度对先进入铺丝转件区域的轮廓线进行偏移优化得到偏移铺丝路径，进而减少两侧轮廓线进入铺丝转角区域的先后顺序带来的最终铺丝误差；然后根据偏移铺丝路径与后进入铺丝转角区域的轮廓线解算得到条带中心线的铺丝路径，由于条带中心线与两侧的轮廓线间距一致，因此以条带中心线的铺丝路径作为最终优化的铺丝运动路径进行铺丝，进一步降低在铺丝转角区域中铺丝成型的复材零件表面的屈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法，其特征在于，获取铺丝条带两侧的轮廓线，沿着铺丝方向判定铺丝转角区域，然后判断两侧的轮廓线进入铺丝转角区域的顺序关系，根据铺丝条带的宽度以及铺丝丝束的宽度对先进入铺丝转角区域的轮廓线进行偏移优化得到偏移铺丝路径，然后根据偏移铺丝路径以及后进入铺丝转角区域的轮廓线求得条带中心线的铺丝路径即为最终优化的铺丝运动路径。2.根据权利要求1所述的一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法，其特征在于，根据铺丝条带的宽度以及铺丝丝束的宽度对先进入铺丝转角区域的轮廓线进行偏移优化得到偏移铺丝路径具体包括以下步骤：步骤S1、判断先进入铺丝转角区域的轮廓线L1，后进入铺丝转角区域的轮廓线L2，确定轮廓线L1进入铺丝转角区域形成的交点A1，以交点A1为起点向轮廓线L2做垂线并与轮廓线L2相交于交点B1；步骤S2、沿交点B1的切线方向同步延长轮廓线L1与轮廓线L2，直到延长轮廓线L2进入铺丝转角区域形成交点B2，此时记轮廓线L1的延长终点为A2，连接交点A1与延长终点A2得到第一修正线；步骤S3、继续延长轮廓线L2，直到轮廓线L2离开铺丝转角区域并形成交点B3，连接交点B2和交点B3形成线段B
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，并将在线段B
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上离散化得到若干基准轨迹点；步骤S4、将轮廓线L2朝向条带中心线的方向平移获得轮廓线L3，并将基准轨迹点按照平移方向与距离移动进而得到轮廓线L3上与基准轨迹点一一对应的若干平移轨迹点；步骤S5、将对应的基准轨迹点与平移轨迹点连接并等距延长得到若干延长轨迹点；步骤S6、按照顺序依次平滑连接若干延长轨迹点得到第二修正线，然后平滑连接第一修正线与第二修正线得到偏移铺丝路径。3.根据权利要求2所述的一种用于转角结构的自动铺丝运动路径优化方法，其特征在于，所述步骤S3中在线段B
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢林杉，聂海平，陈浩然，蔡豫晋，崔博，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：