一种复杂曲面的偏移轨迹曲率修正方法

技术特征：
1.一种复杂曲面的偏移轨迹曲率修正方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将等距偏移后的轨迹曲线l按步长d离散为一系列轨迹点集{a
i
}(i＝1～n)，其中n为轨迹点个数，通过将中心轨迹点a
i
两侧轨迹点(a
i-1
与a
i 1
)投影到中心点切平面m上，得到投影点a
i-1
与a
i 1
，过三点(a
i-1
、a
i 1
与a
i
)作圆o来检测各个轨迹点处的曲率半径r，获取曲率半径小于1500mm的轨迹点与其位置；s2、找到第一个不符合曲率半径要求(小于1500mm)的轨迹点a
k 1
，在a
k
点位置将曲线分割开，留下轨迹点曲率均大于1500mm的曲线部分c；s3、将分割后的曲线c重新离散为一系列轨迹点集{b
j
}(j＝1～k),从最后两个轨迹点b
k-1
和b
k
开始，利用变角度算法生成余下的轨迹点；s4、将各个轨迹点拟合成样条线，并将其投影曲面上，得到完整铺放轨迹线。s5、对轨迹线进行微调，微调方式为：改变设计角度与曲率半径r，设计角度的可调控范围不超过
±
15
°
，曲率半径大于1500mm，重复所述步骤3，对轨迹线进一步迭代优化，保证优化后的轨迹线满足曲率半径要求，同时最大程度保证设计角度。当所述优化后的轨迹线k修补部分与原轨迹线l在某段距离内(小于等于修补部分长度)的法向最大间距小于2mm时，曲率优化完毕。s6、检测优化后的轨迹设计角度是否满足设计要求，若不满足，则在角度不满足要求的轨迹点将曲线分割，重复所述步骤3，多次迭代，直至优化轨迹线修补部分与原轨迹线的法向最大距离小于2mm时结束，该轨迹线即为最终铺放轨迹线。2.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的偏移轨迹曲率修正方法，其特征在于，所述s3具体方法如下：设计角度为θ，范围在-90～90
°
，不包括
±
90
°
，参考线为p，过b
k
点做曲面的切平面m，将b
k-1
点投影到切平面m上获得点b
k-1
，连接b
k-1
与b
k
两点得到直线x1，过b
k
点做参考线p的法平面n，将法平面n与切平面m相交得到交线x(该交线即为角度参考线)，作与交线x成一定角度的直线x2，测量直线x1与直线x2之间的夹角α，并根据公式将曲率半径转化为偏差角度得到β，若夹角α与设计角度θ差值在偏差角度
±
β范围内，则取直线x2端点为b
k 1
，若超出偏差范围，则过b
k-1
和b
k
两点和曲率半径r作圆o，在圆上取与b
k
点距离为步长d的点b
k 1
，过b
k 1
点做切平面m的法线与曲面相交获得点b
k 1
，即为下一个轨迹点，以此类推获得余下所有轨迹点集{b
r
}(r＝k 1～m)，m为整个铺放轨迹点个数。3.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的偏移轨迹曲率修正方法，其特征在于，所述s2：第一个曲率不满足要求的轨迹点处分割曲线，并在分割后曲线的最后两个离散点处重新生成余下轨迹点。4.根据权利要求1所述的一种复杂曲面的偏移轨迹曲率修正方法，其特征在于：通过改变变角度算法的曲率半径与设计角度，对初步修正后的轨迹进行多次迭代优化，在满足曲率与铺放角度的同时，获得与原轨迹线的法向最大间距小于2mm的最终铺放轨迹。

技术总结
本发明公开了一种复杂曲面的偏移轨迹曲率修正方法，涉及复合材料自动铺丝成型领域。计算偏移轨迹线各离散点处的曲率半径，判断轨迹线曲率是否按满足要求；在第一个不满足要求的轨迹点处将线段分割，重新离散点；利用变角度算法，在满足曲率约束的前提下重新生成余下各轨迹点，并将各点拟合成一条完整轨迹线；改变曲率半径与设计角度，对该轨迹线进一步迭代优化，当优化后轨迹线与原轨迹线法向最大间距不超过2mm时，即为最终铺放轨迹。此算法操作简单，易于编程实现，在满足结构设计性与铺放工艺性的同时，提高了轨迹设计的效率与精度，减少铺放时丝束之间的间隙与搭接。少铺放时丝束之间的间隙与搭接。少铺放时丝束之间的间隙与搭接。


技术研发人员：王显峰 王梦悦 高天成 刘琛
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.04.13
技术公布日：2022/7/29