[发明专利]一种自动铺丝轨迹全局曲率光顺算法

说明书

本发明公开了一种自动铺丝轨迹全局曲率光顺算法，输入待优化的铺丝轨迹点，其格式为工件坐标系下的轨迹信息，将初始轨迹点插值为三次B样条曲线，输入各类参数，控制光顺算法效果；通过上述全局光顺算法，对目标曲线进行光顺处理，通过控制各参数来调控光顺效果，最终求得光顺后的新控制顶点，求得光顺后曲线的控制顶点后，带入参数矢量反求光顺后的型值点信息，以控制顶点为基础求解通过德布尔算法求解光顺后曲线上的新数据点，判断光顺后数据点与初始点之间的偏差大小是否超过设置最大误差值，输出满足要求的光顺后的轨迹信息。本发明的有益效果是提高了自动铺放加工的工艺性，降低了纤维屈曲缺陷的程度。

技术领域

本发明属于纺织技术领域，涉及一种自动铺丝轨迹全局曲率光顺算法。

背景技术

可铺性是自动铺丝加工轨迹的重要设计准则之一，可铺性是指预浸纤维在铺放过程中不发生严重工艺缺陷(屈曲、搭接、撕裂等)以及机械碰撞。由于铺丝加工使用的是预浸料窄带，对于加工轨迹曲线的曲率较为敏感，因此在轨迹设计时铺放工艺性是一个重要参考指标。典型的自动铺丝成型构件件如战斗机S弯进气道等，有着较为复杂的形状变化，芯模曲率较大且变化剧烈，应用CAD轨迹规划软件所生成的固定角轨迹曲率较大，实际铺放产生屈曲缺陷较多；另一方面，以离散化STL模型为基础生成的加工轨迹引入了误差和畸变三角面片，导致加工轨迹与预期发生了偏离，降低了铺放工艺性。针对上述影响铺放工艺性的问题，本发明以B样条理论为基础，针对CAD离散轨迹点，通过全局能量光顺的方法优化轨迹曲线的曲率特性，最终光顺加工轨迹并改善可铺性降低屈曲缺陷程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动铺丝轨迹全局曲率光顺算法，本发明的有益效果是提高了自动铺放加工的工艺性，降低了纤维屈曲缺陷的程度。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

1)输入待优化的铺丝轨迹点，其格式为工件坐标系下的轨迹信息，包括每个轨迹点的坐标、法向矢量以及关键点、序号信息；

2)将初始轨迹点{Q_i0}插值为三次B样条曲线，包括节点矢量参数化以及求解光顺后B样条曲线的控制顶点两个步骤；

3)输入各类参数，控制光顺算法效果；

4)通过上述全局光顺算法，对目标曲线进行光顺处理，通过控制各参数来调控光顺效果，最终求得光顺后的新控制顶点{b_i}；

5)求得光顺后曲线的控制顶点后，带入参数矢量t反求光顺后的型值点信息，以控制顶点为基础求解通过德布尔算法求解光顺后曲线上的新数据点{Q_i}；

6)判断光顺后数据点与初始点之间的偏差大小是否超过设置最大误差值，若大于设置的最大误差值则令其中控制顶点的最大偏转量为ε，d＝b_i-b_i0，并返回第4)步重新计算；

7)输出满足要求的光顺后的轨迹信息。

进一步，步骤1)中铺丝轨迹点格式如下：

序列及关键点信息；

轨迹点空间坐标X，Y，Z坐标；

轨迹点在该曲面上法向矢量nx，ny，nz信息。

进一步，步骤2)中

a)节点矢量参数化：

其中l_j＝|Q_j-1Q_j|是相邻两轨迹点间的弧长，t是B样条曲线的节点矢量参数，由于铺丝轨迹多为开曲线形式，因此三次B样条曲线节点矢量首尾都取4重节点，这种情况下首末顶点就分别与首末形值点相重合，因此对于三次B样条曲线来说实际定义域为