[发明专利]一种用于复合材料加工的曲面轨迹规划方法及装置

说明书

本发明涉及一种用于复合材料加工的曲面轨迹规划方法及装置，所述方法包括：获取曲面信息；根据曲面信息将曲面分片规划成若干个平面片；从若干个平面片中获取相邻的第一面片和第二面片；根据所述第一面片和所述第二面片确定出第一轨迹方向；根据所述第一面片和所述第二面片得到切平面；根据所述第一轨迹方向和所述切平面Γ确定出切平面变角度轨迹方向；将切平面变角度轨迹方向投影至所述第二面片上得到第二变角度轨迹方向；根据第二变角度轨迹方向得到第二变角度轨迹点。通过提出新的变角度轨迹算法，实现了复杂曲面结构上相邻面片内任意方向角度轨迹的生成；解决了现有技术中材料加工过程中存在较大方向误差、降低构件性能的问题。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种用于复合材料加工的曲面轨迹规划方法及装置。

背景技术

执行器末端的轨迹规划技术是数控加工技术的关键技术之一，是实现零件数字化成型的基础，例如金属材料的机械加工、复合材料的自动铺丝、3D打印技术中，轨迹规划及其生成对零件设计和成型具有绝对的决定性作用。而基于网格化曲面轨迹规划，在网格划分精度得到保证的前提下不但计算精度高，而且能适应各种复杂形状。原理是将曲面网格离散化，通过有限元的思想运用于轨迹规划，将求解域看成是由许多的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。总体来说，基于网格化曲面轨迹规划具有如下优点：(1)适用范围广，不受曲面类型的限制；(2)可以将在自由曲面上求取曲线轨迹的问题转化为在微小平面上求取直线轨迹的问题，大大简化轨迹实现的难度；(3)网格化曲面轨迹规划的另一特点是轨迹规划自由度大，可以根据工艺上或构件结构上的某些特殊要求完成可解析类轨迹或现有软件难以实现的轨迹线，如近测地线和基于构件应力分布的轨迹线等。

特别地，复合材料设计过程独特而复杂，不同于其它材料，其构件涉及到不同的材料、形状、纤维方向和位置，因此其轨迹规划技术具备特殊的要求。通用的算法，例如测地线算法、固定角算法和参考线算法等已广泛见于文献报告和一些实例的应用中，但现有技术中的算法对复合材料进行轨迹设计后得到的轨迹和按照材料结构设计得到的轨迹往往相差很大，会造成较大的方向误差，导致材料加工过程后不满足构件要求的力学性能，影响了复合材料的质量。

因此，需要提供一种按照设计要求精确布置轨迹并且提高构件性能并且能提高计算效率的曲面轨迹规划方法来解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于复合材料加工的曲面轨迹规划方法。解决了现有技术中材料加工过程中存在较大方向误差、降低构件性能的问题，提高了制造效率和结构强度。

本发明的技术效果通过如下实现的：

一方面提供了一种用于复合材料加工的曲面轨迹规划方法，所述方法包括：

获取曲面信息；

根据曲面信息将曲面分片规划成若干个平面片；

从若干个平面片中获取第一面片和第二面片，所述第一面片和所述第二面片相邻；

根据所述第一面片和所述第二面片确定出第一轨迹方向；

根据所述第一面片和所述第二面片得到切平面；

根据所述第一轨迹方向和所述切平面确定出切平面变角度轨迹方向；

将切平面变角度轨迹方向投影至所述第二面片上得到第二变角度轨迹方向；

根据第二变角度轨迹方向得到第二变角度轨迹点。

进一步地，根据所述第一轨迹方向和所述切平面确定出切平面变角度轨迹方向，包括：

对曲面信息进行处理得到轨迹规划信息，以确定所述第一轨迹方向的偏转角度；

根据所述偏转角度得到切平面偏转角度；