[发明专利]一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法与系统

权利要求书

1.一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法，其特征在于，未缠绕状态下，芯模表面设有由均匀布置的采样点组成的采样面，具体包括步骤：

S1：根据初始滑移系数和微分几何理论，在缠绕力学稳定性条件下获取当前采样面上的初始缠绕路径；

S2：通过对初始缠绕路径进行预设宽度和预设高度下的偏移处理，获取扩张缠绕路径；

S3：根据扩张缠绕路径投影纱带至当前采样面，并根据几何投影关系获取被纱带覆盖的采样点；

S4：根据预设高度叠加并更新被纱带覆盖的采样点的高度信息，并根据高度更新后的采样点集获取更新后的采样面；

S5：判断当前缠绕路径的缠绕层数是否达到预设层数，若是，进入S6步骤，若否，缠绕层数加一并返回S1步骤；

S6：根据最终获得的整体扩张缠绕路径获取实际滑移系数，并判断是否大于芯模表面最大静摩擦系数，若是，调整初始滑移系数并返回S1步骤，若否，输出整体扩张缠绕路径所对应的程序代码。

2.如权利要求1所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法，其特征在于，所述S1步骤中，缠绕力学稳定性条件包括纱带缠绕过程中无架桥、无滑移和全覆盖。

3.如权利要求1所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法，其特征在于，所述S2步骤中，预设宽度为纱带展平后的宽度，预设高度为纱带展平后的高度。

4.如权利要求1所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法，其特征在于，所述S2步骤中，扩张缠绕路径以离散点集表示，各离散点之间以预设行列间隔等距排列。

5.如权利要求4所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法，其特征在于，所述S4步骤之后还包括步骤：

S41：基于凸包算法，从离散点集中筛选出由若干离散点组成的可以包围所有离散点的多边体；

S42：根据筛选出的若干离散点对更新后的采样面进行光顺处理。

6.一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统，其特征在于，未缠绕状态下，芯模表面设有由均匀布置的采样点组成的采样面，具体包括：

路径规划模块，用于根据初始滑移系数和微分几何理论，在缠绕力学稳定性条件下获取当前采样面上的初始缠绕路径；

路径扩张模块，用于通过对初始缠绕路径进行预设宽度和预设高度下的偏移处理，获取扩张缠绕路径；

覆盖统计模块，用于根据扩张缠绕路径投影纱带至当前采样面，并根据几何投影关系获取被纱带覆盖的采样点；

采样面更新模块，用于根据预设高度叠加并更新被纱带覆盖的采样点的高度信息，并根据高度更新后的采样点集获取更新后的采样面；

滑移判定模块，用于在缠绕层数达到预设层数时根据最终获得的整体扩张缠绕路径获取实际滑移系数，并在其大于芯模表面最大静摩擦系数时通过调整初始滑移系数重新获取整体扩张缠绕路径，在其小于等于芯模表面最大静摩擦系数时输出整体扩张缠绕路径所对应的程序代码。

7.如权利要求6所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统，其特征在于，所述路径规划模块中，缠绕力学稳定性条件包括纱带缠绕过程中无架桥、无滑移和全覆盖。

8.如权利要求6所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统，其特征在于，所述路径扩张模块中，预设宽度为纱带展平后的宽度，预设高度为纱带展平后的高度。

9.如权利要求6所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统，其特征在于，所述路径扩张模块中，扩张缠绕路径以离散点集表示，各离散点之间以预设行列间隔等距排列。

10.如权利要求9所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统，其特征在于，所述采样面更新模块中，还包括：

光顺处理单元，用于根据凸包算法，从离散点集中筛选出由若干离散点组成的可以包围所有离散点的多边体，并根据筛选出的若干离散点对更新后的采样面进行光顺处理。