[发明专利]一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法

权利要求书

1.一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法，其特征在于，是通过自动成型装置实现的，包括辅助织网盘和织网平台；所述辅助织网盘采用外形为规整几何形状的板状结构，其一个侧面上设置有多个用于安装连接节点的圆柱状凸体，相邻圆柱状凸体连线的中间位置设置有贯穿辅助织网盘两个侧面的落线孔；所述织网平台包括X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构、可编程控制器和织网喷头；所述X方向运动机构，用于带动织网喷头沿X轴方向移动；所述Y方向运动机构，用于带动X方向运动机构沿Y轴方向移动；所述Z方向运动机构，用于带动辅助织网盘沿Z轴方向移动；所述织网喷头，用于输送绳索和黏合剂；所述可编程控制器，用于实现对X、Y、Z方向运动机构运动的控制，同时实现对织网喷头所输送的绳索和黏合剂输送量的控制；具体成型方法包括如下步骤：

(1)设置待成型的索网结构：

设置包括M个投影为准测地线网格节点分布或三向网格节点分布的连接节点、相邻连接节点之间通过绳索连接且分环数为n待成型的索网结构，M＝3n²+3n+1，n取正整数；

(2)确定辅助织网盘上圆柱状凸体的数量和布局：

设定辅助织网盘一个侧面上设置的圆柱状凸体的数量与待成型的索网结构中连接节点的数量M相等，M个圆柱状凸体为三向网格节点形式排布，并将最外侧6个顶点处的圆柱状凸体沿顺时针方向依次记为A1、A2、A3、A4、A5和A6；

(3)确定连接节点的结构并安装：

(3a)连接节点采用中心设置有直径与辅助织网盘上圆柱状凸体直径尺寸相等的通孔的盘状结构，其一个侧面上设置有两个相互嵌套的圆环形凸起，该两个圆环形凸起与盘状结构上的通孔同心，其中外圆环形凸起上设置有呈周向均匀排布且正对圆心的6个矩形槽口；所述矩形槽口的宽度，以及外圆环形凸起内壁的半径与内圆环形凸起外壁的半径的差与绳索的直径相等；

(3b)将连接节点通过盘状结构上的通孔固定在辅助织网盘上的圆柱状凸体，盘状结构上的两个圆环形凸起的一侧指向Y轴的正方向，且外圆环形凸起上设置的6个矩形槽口中的任意一个与固定连接节点的圆柱状凸体邻近的任意一个落线孔对齐；

(4)计算辅助织网盘中每个落线孔的落线长度S_i：

(4a)采用静态找形方法计算所成型的索网结构各连接节点之间的绳索拉力F_i和每根绳索的长度L_i，并根据F_i和L_i计算索网结构松弛状态下每根绳索的长度L_i原：

其中，E为绳索的弹性模量，A为绳索的横截面积，i＝1，2，...,18·n-6；

(4b)通过索网结构松弛状态下每根绳索的长度L_i原、相邻圆柱状凸体之间的距离u和落线孔的直径d，计算辅助织网盘中每个落线孔的落线长度S_i：

S_i＝L_i原-(u-d)；

(5)规划织网喷头的织网路径：

(5a)以圆柱状凸体A1为扫描起点，沿以A1→A2的方向为正方向逐行正反扫描a次，得到扫描终点为圆柱状凸体A4的A1→A2方向的扫描路径，再以A4为扫描起点，沿以A4→A3的方向为正方向逐行正反扫描a次，得到扫描终点为A1，且与A1→A2方向的扫描路径逆时针成60度的A4→A3方向的扫描路径，然后将扫描点从A1点移动至A2点,以A2为扫描起点,沿以A2→A3的方向为正方向逐行正反扫描a次，得到扫描终点为A5,且与A1→A2方向的扫描路径逆时针成120度的A2→A3方向的扫描路径，并将上述三个方向的扫描路径作为织网喷头的扫描路径，其中，三个方向的扫描路径中每次扫描所经过的圆柱状凸体个数均为b，a＝2n+1，

(5b)通过辅助织网盘中每个圆柱状凸体上所固定的连接节点的内圆环形凸起与外圆环形凸起之间的半圆弧路径，替换织网喷头的扫描路径中两个相对的矩形槽口之间的扫描路径，得到织网喷头的织网路径；

(6)编写控制程序并导入可编程控制器：

(6a)将织网喷头的织网路径离散为c个坐标点H_c(x_c,y_c,z_c)，并将两相邻落线孔之间路径上的离散点的个数记为w，c取正整数；

(6b)按照织网路径上的落线孔从前到后的顺序，对每个落线孔的落线长度S_i进行排序，并将其依次记为U_i；

(6c)根据H_c(x_c,y_c,z_c)、w和U_i的值，计算织网喷头织网过程中每个坐标点的送线长度K_c：

(6d)按照织网路径上c个坐标点H_c(x_c,y_c,z_c)从前到后的顺序，对H_c(x_c,y_c,z_c)及其对应的送线长度K_c进行排序，得到控制数据信息，并按照G代码格式将控制数据信息导入可编程控制器中；

(7)获取索网结构的成型结果：

(7a)X、Y、Z方向运动机构通过可编程控制器的控制，将织网喷头的出线嘴移动至A1位置连接节点；

(7b)织网喷头通过可编程控制器的控制，按照织网路径，将绳索喷入连接节点驶入端的矩形槽口与驶出端的矩形槽口之间的圆弧形卡槽内，实现绕线；再将出线嘴移动至织网路径的第一个落线孔位置，实现第一次走线；然后将S_i长度的绳索喷入第一个落线孔，实现落线；最后移动至织网路径上与A1位置相邻的连接节点处，实现第二次走线；

(7c)按照步骤(7b)，依次类推，实现从织网路径上与A1位置相邻的连接节点处到A5位置连接节点的绕线、第一次走线、落线和第二次走线，实现织网过程；

(7d)X、Y、Z方向运动机构通过可编程控制器的控制，将织网喷头的出胶嘴移动至A1位置连接节点，并按照织网路径，将黏合剂喷涂到每个连接节点圆弧形卡槽内，实现连接节点与绳索的固定；

(7e)将每个连接节点从辅助织网盘上的圆柱状凸体上取下，得到所成型的索网结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于支撑汇聚面的索网结构的自动成型方法，其特征在于，步骤(7c)中所述的织网过程，当完成A4→A3方向的织网后，织网喷头的出线嘴从A1位置连接节点移动至A2位置连接节点的过程，只进行A1至A2的走线过程。