[发明专利]一种复合材料筒体结构成型模具的标定校验方法及装置

说明书

本发明公开一种复合材料筒体结构成型模具的标定校验方法及装置，本发明采用定位变换操作，先将零件成型模具的旋转轴变换到与零件成型模具的设计坐标系的X轴重合，且将零件成型模具安装轴的端面圆心变换到与零件成型模具的设计坐标系的原点重合。使得采用跟随零件成型模具一起经过定位变换的靶标点进行零件成型模具的位置和姿态标定时，沿加工坐标系X、Y、Z三个方向的平移量中有两个数值为零，且绕加工坐标系X、Y、Z三个方向的旋转量中有两个数值为零。当对零件成型模具的位置和姿态标定完成时，可直接根据标定结果判断模具标定是否准确，大大提高了对零件成型模具标定校验的效率，且有利于进一步分析标定误差。

技术领域

本发明属复合材料成型技术，特别是涉及复合材料筒体结构自动铺丝成型模具的标定校验方法。

背景技术

先进复合材料具有比强度高、比模量高、可设计性强、抗疲劳性、耐腐蚀性高，以及便于大面积整体化成型等优点，在航空航天、风电叶片、汽车等领域有着非常广阔的应用前景。自动铺丝是在已有纤维缠绕和自动铺带技术基础上发展起来的一种复合材料自动化制造技术，自动铺丝技术继承了纤维缠绕和自动铺带技术的优点，为复杂构件的自动化制造提供了可能。

在复合材料筒体结构自动铺丝成型过程中，首先需要将复合材料筒体结构的成型模具安装到自动铺丝设备的模具旋转轴上，并对模具安装的位置和姿态进行标定，建立模具设计坐标系和自动铺丝设备加工坐标系之间的变换关系，从而建立模具表面铺丝轨迹和铺丝设备加工坐标系之间的映射关系。

通常，由设计提供的复合材料零件数模和其成型模具具有相同的设计坐标系，该设计坐标系为飞机坐标系，沿航向为零件的0°纤维方向。因此，对于距离飞机坐标系航向和原点较远的零件，直接采用飞机坐标系进行零件成型模具的标定时，模具设计坐标系和自动铺丝设备加工坐标系之间的变换关系由沿加工坐标系X、Y、Z三个方向的平移量及绕加工坐标系X、Y、Z三个方向的旋转量组成，且该变换关系中的六个数的数值非零，没有任何特征。在零件的成型模具尺寸较大、刚性不足、挠度较大，存在变形的情况时，采用飞机坐标系进行零件成型模具的标定获得的结果将无法快速判断其是否准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料筒体结构自动铺丝成型模具的标定校验方法，在保证复合材料自动铺丝成型模具准确标定的同时提高模具标定校验的效率。

为实现上述目的，本发明提出以下技术方案。

第一方面，本发明提供一种复合材料筒体结构成型模具的标定校验方法，包括以下步骤：

步骤一、在三维建模软件下打开筒体成型模具，分别取筒体成型模具旋转轴端面的圆心，并将圆心连成直线；

步骤二、以安装端的端面圆心为原点、以两端圆心连成的直线为X轴，建立坐标系，坐标系的X轴正方向由所述安装端一端的圆心指向另一端的圆心；

步骤三、将筒体成型模具及其上面加工的靶标点，以建立的坐标系为参考坐标系、以模具的设计坐标系为目标坐标系，进行定位变换操作；

步骤四、使用定位变换之后的靶标点坐标值进行模具位置和姿态的标定，获得沿加工坐标系X、Y、Z三个方向的平移量及绕加工坐标系X、Y、Z三个方向的旋转量。

进一步，该方法还包括：

步骤五、根据模具位置和姿态的标定结果判断模具标定是否准确。

第二方面，本发明提供一种复合材料筒体结构成型模具的标定校验装置，包括：

圆心连线模块，用于在三维建模软件下打开筒体成型模具，分别取筒体成型模具旋转轴端面的圆心，并将圆心连成直线；

坐标系建立模块，用于以安装端的端面圆心为原点、以两端圆心连成的直线为X轴，建立坐标系，坐标系的X轴正方向由所述安装端一端的圆心指向另一端的圆心；