法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2019-10-11
授权
授权
2017-11-28
实质审查的生效 IPC(主分类):B29C70/38 申请日:20170609
实质审查的生效
2017-11-03
公开
公开
技术领域
本发明涉及复合材料自动铺丝成型领域,尤其涉及一种基于曲面上两点之 间测地线的铺丝方法。
背景技术
先进复合材料自动铺丝轨迹规划的方法有很多种,相对于可展曲面而言, 按自然路径的轨迹规划可使铺放更为简便,其中,自然路径即为测地线。目前, 自动铺丝轨迹规划中还涉及两点之间测地线的求解的方法,因为一般自由曲面 难以用具体表达式表达,其中两点之间测地线也很难实现基于解析算法进行求 解。因此,现有的铺丝方法过程复杂,不利于程序编写和软件开发,铺丝效率 不高。
发明内容
本发明提供一种基于曲面上两点之间测地线的铺丝方法,通过易于实现的 解析算法求出曲面上两点之间的测地线,再沿着测地线完成铺丝,方法简单, 铺丝效率高。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于曲面上两点之间测地线的铺丝方法,包括:
S1、A点和B点在待铺丝曲面上,所述A点和所述B点是待铺丝的两端点,在 空间中连接所述A点和所述B点得到直线AB,将所述直线AB均分为4段,过等分点 做所述直线AB的垂面,所述垂面将所述待测曲面均分为四个分割曲面,在曲率变 化最大的所述分割曲面与所述直线AB对应的片段上任选一点O’点,将所述O’ 点正交投影到所述待铺丝曲面上得到点O;
S2、将所述直线AB投影到所述待铺丝曲面上得到曲线AB,所述曲线AB在所 述A点的切向量为ta,法向量为na,过所述切向量ta和所述法向量na做平面S;所>b,法向量为nb,过所述切向量tb和所述法向量nb做平面S’;将所述待测曲面网格化,得到若干面片,所述平面S和所述面片相交>1,所述交线l1和所述O点负法向量的交点为P,所述平面S’和所述面>2,所述交线l2和所述O点负法向量的交点为Q;
S3、以所述A点作为旋转中心,所述切向量ta为初始方向,将所述切向量ta向靠近所述Q点的方向旋转角度θ1n,n=1,2,3…,2θ1n=θ1n-1,θ11的范围为1°~5°;>b为初始方向,向靠近所述P点的方向旋转,>b旋转角度θ2n,n=1,2,3…,2θ2n=θ2n-1,θ21的范围为1°~5°;
S4、重复所述S3,当所述P点和所述Q点之间的距离小于0.001mm时,所述A 点、所述P点、所述Q点、所述B点连成的线段APQB即为曲面上所述A点和所述B点 之间的测地线;
S5、沿着所述线段APQB在所述待铺丝面上进行铺丝。
进一步的,所述P和所述Q点分布在所述O点同侧或异侧的副法向量方向上。
进一步的,在所述S2中,所述曲面网格化采用弦长0.2mm进行,将所述待测 曲面分割为若干个的三角面片。
本发明提供的一种基于曲面上两点之间测地线的铺丝方法,建立了一般自 由曲面的离散数模进行点间测地轨迹求取算法,简化了曲面上两点之间的测地 线算法,提高了铺丝效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要 使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一 些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还 可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明曲面上A点和B点的示意图;
图2为本发明平面S和平面S’的示意图;
图3为本发明平面S和屏幕S’与面片的交线的示意图;
图4为本发明P点Q点分别在O点异侧或同侧的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体 实施方式对本发明作进一步详细描述。
一种基于曲面上两点之间测地线的铺丝方法,包括:
S1、A点和B点在待铺丝曲面上,所述A点和所述B点是待铺丝的两端点,在 空间中连接所述A点和所述B点得到直线AB,将所述直线AB均分为4段,过等分点 做所述直线AB的垂面,所述垂面将所述待测曲面均分为四个分割曲面,在曲率变 化最大的所述分割曲面与所述直线AB对应的片段上任选一点O’点,将所述O’ 点正交投影到所述待铺丝曲面上得到点O;
S2、将所述直线AB投影到所述待铺丝曲面上得到曲线AB,所述曲线AB在所 述A点的切向量为ta,法向量为na,过所述切向量ta和所述法向量na做平面S;所>b,法向量为nb,过所述切向量tb和所述法向量nb做平面S’,如图2所示;将所述待测曲面采用弦长0.2mm进行网格化,得到若干>1,所述交线l1和所述O点负法向>1,所述平面S’和所述面片相交得到交线l2,所述交线l2和所述O点>1,如图3所示,P1和Q1可位于O点同侧或异侧,如图4所示,本>1和Q1位于O点两侧;
S3、以所述A点作为旋转中心,所述切向量ta为初始方向,将所述切向量ta向靠近所述Q点的方向旋转角度θ11,θ11的范围为1°~5°,P1点移动至P2点,;以所>b为初始方向,向靠近所述P点的方向旋转,所>b旋转角度θ21,θ21的范围为1°~5°,Q1点移动至Q2点;
S4、重复所述S3,其中,每一次旋转角度是上一次旋转角度的一般,即2θ 1n=θ1n-1,2θ2n=θ2n-1,n=1,2,3…,旋转n次后得到Pn点和Qn点,当所述Pn点和所>n点之间的距离小于0.001mm时,所述A点、所述Pn点、所述Qn点、所述B点连成>nQnB即为曲面上所述A点和所述B点之间的测地线;
S5、沿着所述线段APnQnB在所述待铺丝面上进行铺丝。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于 此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到 的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围 应该以权利要求的保护范围为准。
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