一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术公开一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法及测量系统，涉及复合材料成型工艺测试领域，测量方法包括：首先，对目标纤维丝束上的多个定位点进行扫描，得到扫描文件；然后将扫描文件导入工程软件，并根据所述工程软件中建立的三维坐标系，得到多个所述定位点的三维坐标；再根据所述三维坐标，计算相邻两个所述定位点与原点连线的夹角；根据所述夹角以及所述缠绕芯模的筒身半径，计算所述目标纤维丝束的实际缠绕角；最后根据所述实际缠绕角和理论缠绕角，计算复合材料壳体缠绕轨迹的精度。本发明专利技术为复合材料壳体缠绕实际缠绕轨迹精度测量提供一种简洁易行的方法，同时也为纤维缠绕成型工艺提供技术支持。缠绕成型工艺提供技术支持。缠绕成型工艺提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法及测量系统


[0001]本专利技术涉及复合材料成型工艺检测领域，特别是涉及一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法及测量系统。

技术介绍

[0002]纤维复合材料缠绕成型壳体具有比强度、比刚度和性能好等一系列特点，使其在在车载储氢气瓶和航空航天发动机壳体等回转体类关键结构件上均有广泛应用。通过非测地线缠绕理论可以充分提高线型设计的自由度，并同时得出筒身理论缠绕角。然而实际缠绕过程中，由于机器本身存在的误差及人为误差，导致实际缠绕的缠绕角与理论设计的缠绕角有一定的偏差，对后续纤维复合材料缠绕构体的仿真计算及实际性能产生无法预测的影响。因此，线型缠绕轨迹角的精度测量，成为了影响复合材料缠绕成型制品精确仿真计算的重要影响影响因素，是一个亟需解决的技术难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法及测量系统，可为复合材料壳体缠绕实际缠绕轨迹精度测量提供一种简洁易行得方法，同时也为纤维缠绕成型工艺提供技术支持。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法，包括：
[0006]对目标纤维丝束上的多个定位点进行扫描，得到扫描文件；所述目标纤维丝束缠绕于缠绕芯模上；
[0007]将扫描文件导入工程软件，并根据所述工程软件中建立的三维坐标系，得到多个所述定位点的三维坐标；所述三维坐标系中的一个坐标轴与所述缠绕芯模的芯轴平行；
[0008]根据所述三维坐标，计算相邻两个所述定位点与原点连线的夹角；所述相邻两个定位点为同一条所述目标纤维丝束中相邻的两个定位点；
[0009]根据所述夹角以及所述缠绕芯模的筒身半径，计算所述目标纤维丝束的实际缠绕角；
[0010]根据所述实际缠绕角和理论缠绕角，计算复合材料壳体缠绕轨迹的精度；所述理论缠绕角由缠绕软件生成。
[0011]可选的，所述根据所述三维坐标，计算相邻两个所述定位点与原点连线的夹角，具体包括：
[0012]将所述三维坐标投影到目标平面上，得到所述定位点的定位角度；所述目标平面为所述三维坐标系中与所述芯轴垂直的平面，所述定位角度为所述目标平面上的一个坐标轴与定
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原连线之间的夹角，所述定
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原连线为所述定位点和所述原点的连线；
[0013]根据所述定位角度，计算相邻两个所述定位点与原点连线的夹角。
[0014]可选的，所述目标纤维丝束为多条，分别位于所述缠绕芯模的n个区域中；n个所述
区域是利用与芯轴相交的若干条直径对所述缠绕芯模进行划分得到的。
[0015]可选的，所述根据所述夹角以及所述缠绕芯模的筒身半径，计算所述目标纤维丝束的实际缠绕角，具体包括：
[0016]根据所述夹角以及所述缠绕芯模的筒身半径，计算相邻两个定位点之间的第一缠绕角；
[0017]根据若干个所述第一缠绕角，采用平均值法，计算单根所述目标纤维丝束的实际缠绕角。
[0018]可选的，所述根据所述实际缠绕角和理论缠绕角，计算复合材料壳体缠绕轨迹的精度，具体包括：
[0019]根据单根所述目标纤维丝束的实际缠绕角和所述理论缠绕角，计算单根所述目标纤维丝束的缠绕轨迹精度；
[0020]根据多个所述缠绕轨迹精度，计算复合材料壳体缠绕轨迹的精度。
[0021]可选的，在所述对目标纤维丝束上的多个定位点进行扫描，得到扫描文件之前，还包括：
[0022]采用缠绕软件，生成初始筒段的理论缠绕角。
[0023]可选的，在所述对目标纤维丝束上的多个定位点进行扫描，得到扫描文件之前，在采用缠绕软件，生成初始筒段的理论缠绕角之后，还包括：
[0024]根据所述理论缠绕角，将所述目标纤维丝束，在所述缠绕芯模上缠绕预设圈数。
[0025]可选的，在所述根据所述理论缠绕角，将所述目标纤维丝束，在所述缠绕芯模上缠绕预设圈数之后，在所述对目标纤维丝束上的多个定位点进行扫描，得到扫描文件之前，还包括：
[0026]采用显色剂，对所述目标纤维丝束进行喷涂。
[0027]可选的，所述缠绕芯模包括等极孔芯模和不等极孔芯模。
[0028]本专利技术还提供一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量系统，包括：
[0029]扫描模块，用于对目标纤维丝束上的多个定位点进行扫描，得到扫描文件；所述目标纤维丝束缠绕于缠绕芯模上；
[0030]三维坐标获取模块，用于将扫描文件导入工程软件，并根据所述工程软件中建立的三维坐标系，得到多个所述定位点的三维坐标；所述三维坐标系中的一个坐标轴与所述缠绕芯模的芯轴平行；
[0031]夹角计算模块，用于根据所述三维坐标，计算相邻两个所述定位点与原点连线的夹角；所述相邻两个定位点为同一所述目标纤维丝束中相邻的两个定位点；
[0032]实际缠绕角计算模块，用于根据所述夹角以及所述缠绕芯模的筒身半径，计算所述目标纤维丝束的实际缠绕角；
[0033]缠绕精度计算模块，用于根据所述实际缠绕角和理论缠绕角，计算复合材料壳体缠绕轨迹的精度；所述理论缠绕角由缠绕软件生成。
[0034]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0035]本专利技术提供一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法及测量系统，通过对目标纤维丝束以及位于目标纤维丝束上的定位点进行扫描，实现了对实际缠绕的线型的轮廓点的精确选取，将扫描后的文件导入工程软件计算出定位点的三维坐标，进而根据三维坐标
计算出实际缠绕角保证了实际缠绕角计算的精确性，根据精确计算的实际缠绕角和理论缠绕角得出缠绕轨迹精度，确保了缠绕精度计算的准确性，为纤维缠绕成型工艺提供技术支持。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术实施例提供的一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法流程图；
[0038]图2为本专利技术实施例提供的缠绕轨迹精度折线图；
[0039]图3为本专利技术实施例提供的局部立体结构示意图；
[0040]图4为本专利技术实施例提供的纤维定位角度示意图；
[0041]图5为本专利技术实施例提供的纤维中心转角示意图；
[0042]图6为本专利技术实施例提供的立体结构示意图。
[0043]符号说明：
[0044]数控缠绕机
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1.1；丝嘴装置
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1.2，纤维丝束
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1.3；缠绕芯模
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1.4；三维扫描仪
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1.5；笔记本电脑
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1.6；缠绕精度折线图
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1.7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料壳体缠绕轨迹精度的测量方法，其特征在于，包括：对目标纤维丝束上的多个定位点进行扫描，得到扫描文件；所述目标纤维丝束缠绕于缠绕芯模上；将扫描文件导入工程软件，并根据所述工程软件中建立的三维坐标系，得到多个所述定位点的三维坐标；所述三维坐标系中的一个坐标轴与所述缠绕芯模的芯轴平行；根据所述三维坐标，计算相邻两个所述定位点与原点连线的夹角；所述相邻两个定位点为同一条所述目标纤维丝束中相邻的两个定位点；根据所述夹角以及所述缠绕芯模的筒身半径，计算所述目标纤维丝束的实际缠绕角；根据所述实际缠绕角和理论缠绕角，计算复合材料壳体缠绕轨迹的精度；所述理论缠绕角由缠绕软件生成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维坐标，计算相邻两个所述定位点与原点连线的夹角，具体包括：将所述三维坐标投影到目标平面上，得到所述定位点的定位角度；所述目标平面为所述三维坐标系中与所述芯轴垂直的平面，所述定位角度为所述目标平面上的一个坐标轴与定
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原连线之间的夹角，所述定
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原连线为所述定位点和所述原点的连线；根据所述定位角度，计算相邻两个所述定位点与原点连线的夹角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标纤维丝束为多条，分别位于所述缠绕芯模的n个区域中；n个所述区域是利用与芯轴相交的若干条直径对所述缠绕芯模进行划分得到的。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述夹角以及所述缠绕芯模的筒身半径，计算所述目标纤维丝束的实际缠绕角，具体包括：根据所述夹角以及所述缠绕芯模的筒身半径，计算相邻两个定位点之间的第一缠绕角；根据若干个所述第一缠绕角，采用平均值法，计算单根所述目标纤维丝束的实际缠绕角。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际缠绕角和理论缠绕角，计算复合材料壳体缠绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿洪波，祖磊，扶建辉，张骞，张桂明，郭二翔，张鹏飞，颜勇，陈世军，吴乔国，周立川，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：