[发明专利]一种面向复合材料铺层单元数控下料工序的展开轮廓线修正方法

摘要

本发明提出了一种面向复合材料铺层单元数控下料工序的展开轮廓线修正方法，该方法的处理对象是铺层单元展开轮廓。首先对展开轮廓中不封闭的端点用直线段连接进行闭合，并对轮廓中圆弧段和样条线进行离散，同时分别用直线段首位连接离散点，得到只有直线段组成的铺层单元展开轮廓；其次删除展开轮廓中在一条直线段上的点，大幅度减少直线段多次拼接的线段数；最后删除展开轮廓中所有的凹点，得到全凸多边形，得到的展开轮廓用于后续的组合排样和数控下料。通过本发明的方法能够实现在保证展开单元轮廓几何形状基本不变的情况下快速减少轮廓线段数，相比于现有技术，本发明不仅仅能够快速判别并去除凹点，而且能够快速判别并去除轮廓中同一条直线上的点。

主权项

一种面向复合材料铺层单元数控下料工序的展开轮廓线修正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：通过以下步骤1.a对不闭合的铺层单元SP展开轮廓CU进行封闭化处理，得到封闭的展开轮廓CC，所述封闭的展开轮廓CC由直线段LL、圆弧段LC和样条线LS组成；并通过以下步骤1.b对展开轮廓CC中圆弧段LC和样条线LS进行离散，分别用直线段连接相邻离散点，得到只由直线段组成的封闭展开轮廓步骤1.a：铺层单元SP经CAD展开软件展开得到展开轮廓CU，对于展开轮廓CU中所有不闭合处的两个线段端点，均采用直线段连接相应的两个线段端点，得到新的展开轮廓CC；步骤1.b：对展开轮廓CC中圆弧段LC和样条线LS进行离散，得到圆弧段LC和样条线LS离散点分别为用直线段分别连接圆弧段LC和样条线LS中的相邻离散点，分别得到近似逼近圆弧段LC和样条线LS的多边形LPC、LPS与展开轮廓CC中直线段LL共同构成新的展开轮廓步骤2：采用以下步骤2.a和步骤2.b删除展开轮廓线中在同一直线段上的点，得到新的展开轮廓线步骤2.a：以展开轮廓线CLU中任一连接点Pi(i＝3,4…I)为开始点，沿同一方向对展开轮廓CLU进行搜索，判断搜索方向上连接点Pi(3≤i≤I)到线段Pi‑2Pi‑1的距离是否满足条件DPi-2Pi-1=(yi-2-yi-1)xi-(xi-2-xi-1)yi+xi-2yi-1-xi-1yi-2(yi-2-yi-1)2+(xi-2-xi-1)2+(xi-2yi-1-xi-1yi-2)2=0]]>公式中对应点坐标为Pi(xi,yi)、Pi‑1(xi‑1,yi‑1)、Pi‑2(xi‑2,yi‑2)；满足上述条件的连接点Pi为无效连接点PiN，不满足上述条件的连接点Pi为有效连接点PiP；步骤2.b：若连接点Pi为无效连接点PiN，则将线段Pi‑1Pi的终点Pi(xi,yi)设置为线段Pi‑2Pi‑1的终点Pi‑1(xi‑1,yi‑1)，采用线段Pi‑2Pi替换原展开轮廓CLU中的线段Pi‑2Pi‑1和Pi‑1Pi；若连接点Pi为有效连接点PiP，则将Pi+1(i≤I)作为新的开始点，重复步骤2.a、2.b继续进行判断，直到i＝I为止，此时得到新的展开轮廓为CNU；步骤3采用以下步骤3.a和步骤3.b判断步骤2得到的新的展开轮廓线中连接点Pj(2≤j≤J)的凹凸性，删除展开轮廓CNU中所有凹点，得到新的展开轮廓步骤3.a；以展开轮廓线CNU中任一连接点Pj(j＝2,3,…,J)为开始点进行搜索，开始点两个相邻边分别为Pj‑1Pj、PjPj+1，方向向量分别为其中对应点坐标为Pj(xj,yj)、Pj+1(xj+1,yj+1)、Pj‑1(xj‑1,yj‑1)，与之间的夹角为θ，同时垂直于和的向量为则有当搜索方向为沿轮廓线顺时针方向Dc时，若sinθ＞0，则连接点Pj为凸点，若sinθ＜0，则连接点Pj为凹点；当搜索方向为沿轮廓线逆时针方向Dac时，若sinθ＞0，则连接点Pj为凹点，若sinθ＜0，则连接点Pj为凸点；步骤3.b：如果开始点Pj为凸点，判断连接点Pj+1的凸凹性，若Pj+1为凸点，则将Pj+1作为新的开始点，若Pj+1为凹点，则将线段Pj+1Pj+2的终点Pj+2(xj+2,yj+2)设置为线段PjPj+1的终点Pj+1(xj+1,yj+1)，采用线段PjPj+2替换原展开轮廓CNU中的线段PjPj+1和Pj+1Pj+2，将Pj+2作为新的开始点继续搜索判断剩余点；如果开始点Pj为凹点，则舍弃当前连接点Pj，重新选择开始点Pj+1并进行凹凸性判断，直到判断的开始点为凸点为止，后续的处理方法与前述开始点为凸点的处理方法相同；得到处理后的展开轮廓为