[发明专利]双头铺放后处理方法

说明书

本发明公开了双头铺放后处理方法，先对轨迹数据进行预处理，建立主轴坐标系，使得各轴指向与机器人基坐标系保持一致，坐标原点在模具回转轴线上，将包络模型转化到主轴坐标系下表示，对轨迹信息中的所有数据点沿法向外延即可获得铺丝腕点位置信息,从轨迹数据中提取法向信息单位向量，对每一条轨迹中的腕点数据沿轴向z方向提取特征点，定义提取方法，将轨迹所有的特征点都提取出来；对于不同两条轨迹中的两个特征点沿法向延伸处理得到控制点并通过插点为轨迹点协调。本发明将两个机器人之间的协调动作解耦，从而降低后置处理难度。

技术领域

本发明属于复合材料自动铺放领域，涉及一种双机器人同步铺丝的后置处理算法。

背景技术

双工位铺放系统主要由双机器人、旋转主轴、双扩展平移导轨和双末端执行器组成，其中旋转主轴水平架设，以辅助完成回转体模具的铺放；平移底座的平移方向平行于主轴方向，用于解决大型构件铺放作业时机器人行程不足的问题；双末端执行器集成8丝束铺丝头，从而完成两侧同时铺放并提升铺放效率。根据铺放任务的特定需求，铺放设备通常采用柔性压辊和气缸作为压辊压实力的执行末端。压辊压实力的大小除了受气缸内气压大小影响外，还与气缸的施压方向有关。因此，为了防止因模具曲面变化而产生的施压方向的变化引起铺放压力的变化，铺丝执行机构必须始终沿铺放点所处曲面的法向量进行施压。由于这一特殊的末端姿态约束条件，在工作时必须保证实时铺放轨迹点法向姿态延伸面同时位于两侧机器人腕点的可达包络空间内。

伴随着飞机设计和加工工艺的不断改进，对复材结构件的生产也提出了一些新的要求。特别是一些大量使用碳纤维结构件的宽体飞机面世，使得一些主流的飞机制造单位和设备供货商需要不断的更新机床和加工工艺。而复合材料铺放过程中面临着设备铺放效率较低和预浸料使用周期限制的矛盾，为使制造复材构件复杂度与高铺放生产率两者得到兼顾，双工位铺放设备便成了现代复材产品的制造研究热点。针对本文类转体构件的双机器人协调铺放系统，如何协调两个机器人之间的铺丝运动将会是一个难点。发明根据回转体模具的结构特征进行铺放轨迹的合理分配、并通过两个机器人纵向进给速率的配合以及操作空间的限制约束完成双头的同步铺放。

发明内容

本发明的目的在于提供双头铺放后处理方法，本发明将两个机器人之间的协调动作解耦，从而降低后置处理难度。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

(1)先对轨迹数据进行预处理，建立主轴坐标系B，使得各轴指向与机器人基坐标系保持一致，坐标原点在模具回转轴线上，将包络模型转化到主轴坐标系下表示，设模具信息变换矩阵为对于空间某点(x，y，z)^I，该点在主轴坐标系下的坐标为：

(2)对轨迹信息中的所有数据点沿法向外延900mm即可获得铺丝腕点位置信息,从轨迹数据中提取法向信息单位向量Normal(x_n，y_n，z_n)，对于模具上某点(x_m，y_m，z_m)，获得外延后的腕点信息(x_w，y_w，z_w),将其写成分量形式为：

(3)对每一条轨迹中的腕点数据沿轴向z方向提取特征点，定义提取方法，对于轨迹1，从边界点a1开始逐点判断下一个点沿z与a1的差值是否大于某一个设定的值，记为列宽ξ，如果大于ξ，将此点记为a2，如此类推，将所有的特征点都提取出来；

(4)对于不同两条轨迹中的两个特征点T1i、T2i沿法向延伸处理得到控制点ki、mi，将其绕主轴旋转分别与两侧包络曲线上下限相交得到ki'、mi'、ki”、mi”；