本申請(qǐng)屬于智能制造，具體涉及一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法。
背景技術(shù)：
1、自動(dòng)鋪絲技術(shù)是通過(guò)多軸聯(lián)動(dòng)的鋪放頭將多束預(yù)浸絲束通過(guò)送料、加熱、鋪疊、壓實(shí)、切割、重啟等功能，按照工藝規(guī)劃的路徑集束成一條寬度可變的預(yù)浸窄帶后，在被加熱機(jī)構(gòu)加熱的模具表面進(jìn)行鋪放的技術(shù)。
2、但是隨著復(fù)合材料技術(shù)及其加工技術(shù)和檢測(cè)維修技術(shù)的飛速發(fā)展，復(fù)合材料在軍民用飛行器上的用量正大幅提高，以自動(dòng)鋪絲為代表的復(fù)合材料自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用需求也明顯提升。在自動(dòng)鋪絲過(guò)程中，對(duì)于具有斜坡、轉(zhuǎn)角r區(qū)、蜂窩芯等特征結(jié)構(gòu)件，由于曲面變化大，壓輥不可無(wú)限制變形的特性，常出現(xiàn)壓輥壓不實(shí)，材料受力不均的情況，傳統(tǒng)的解決方法是直接采用人工干預(yù)，生產(chǎn)效率低，零件質(zhì)量差。因此，提出一種鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法迫在眉睫。
3、現(xiàn)有技術(shù)如專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為cn107234817a，名稱(chēng)為“一種可精密實(shí)時(shí)可控的鋪絲壓實(shí)裝置”的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，其公開(kāi)了：本發(fā)明公開(kāi)一種可精密實(shí)時(shí)可控的壓實(shí)裝置，具有由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠傳動(dòng)前后移動(dòng)的壓實(shí)輥；同時(shí)壓實(shí)輥通過(guò)彈簧作用，實(shí)現(xiàn)前后方向上的被動(dòng)移動(dòng)。當(dāng)碳纖維由碳纖維復(fù)合材料鋪絲頭經(jīng)壓實(shí)輥下方傳送至模具表面后，控制壓實(shí)輥與模具表面接觸，由壓實(shí)輥將預(yù)浸紗與模具貼合固化。壓實(shí)輥的壓實(shí)力由彈簧變形量得到，通過(guò)激光式位移傳感器測(cè)量彈簧變形量，反饋至控制器，通過(guò)pid單位負(fù)反饋控制方法控制，控制壓實(shí)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量，壓實(shí)輥輸出恒定壓實(shí)力。但是上述專(zhuān)利沒(méi)有解決針對(duì)斜坡、轉(zhuǎn)角r區(qū)、蜂窩芯等特征區(qū)域由于壓輥壓不實(shí)的問(wèn)題，仍然存在鋪放纖維與工裝粘接效果不好，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致缺失漏絲等現(xiàn)象，需要人工干預(yù)，極大影響生產(chǎn)效率；同時(shí)，由于材料所受壓力不夠，可能導(dǎo)致零件質(zhì)量下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，針對(duì)斜坡、轉(zhuǎn)角r區(qū)、蜂窩芯等特征區(qū)域，通過(guò)控制鋪絲軌跡點(diǎn)位姿，從而最大限度的增加實(shí)際條帶位置處，壓輥與工裝模具表面之間的接觸面，實(shí)現(xiàn)鋪放纖維壓實(shí)。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
3、一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，包括如下步驟：
4、步驟s1：讀取鋪絲初始路徑信息，離散獲得的軌跡點(diǎn)pi；
5、步驟s2：讀取鋪絲條帶信息；
6、步驟s3：獲得工裝模型信息；
7、步驟s4：計(jì)算最小絲束號(hào)ia路徑信息：計(jì)算軌跡點(diǎn)pi對(duì)應(yīng)絲束號(hào)ia路徑上的位置點(diǎn)pia在工裝坐標(biāo)系{p}下的位置坐標(biāo)量；
8、步驟s5：計(jì)算最大絲束號(hào)ib路徑信息：計(jì)算軌跡點(diǎn)pi對(duì)應(yīng)絲束號(hào)ib路徑上的位置點(diǎn)pib在工裝坐標(biāo)系{p}下的位置坐標(biāo)量；
9、步驟s6：求解優(yōu)化后的軌跡點(diǎn)pi'(xi',yi',zi',γi',βi',αi')
10、步驟s7：以pi'(xi',yi',zi',γi+θ,βi,αi)為最終軌跡點(diǎn)。
11、進(jìn)一步地，在所述步驟s1中，讀取鋪絲初始路徑信息并離散為一系列軌跡點(diǎn)(p0,p1,…,pn-1)，其中n為軌跡點(diǎn)個(gè)數(shù)，計(jì)算第i個(gè)鋪絲軌跡點(diǎn)pi在工裝坐標(biāo)系{p}下的位姿信息pi(xi,yi,zi,γi,βi,αi)，其中xi,yi,zi是第i個(gè)軌跡點(diǎn)的位置坐標(biāo)量，γi,βi,αi是第i個(gè)軌跡點(diǎn)的姿態(tài)量，γi為繞x軸旋轉(zhuǎn)量，βi為繞y軸旋轉(zhuǎn)量，αi為繞z軸旋轉(zhuǎn)量；記軌跡點(diǎn)pi的次法線方向向量為切線方向向量為主法線方向向量為
12、進(jìn)一步地，所述步驟s2中，讀取鋪絲條帶信息獲得條帶絲束的總數(shù)量n，單條絲束寬度d，將條帶絲束總數(shù)量從1開(kāi)始排序，則條帶實(shí)際使用的絲束號(hào)中包含使用的最小絲束號(hào)ia和最大絲束號(hào)ib。
13、進(jìn)一步地，所述步驟s4具體步驟為：
14、步驟s41：在工裝模型上，將鋪絲初始路徑采用等距平行法獲得最小絲束號(hào)ia路徑，平行距離若距離為正，向最小絲束號(hào)方向平行，反之則向最大絲束號(hào)方向平行；
15、步驟s42：最小絲束號(hào)ia路徑與軌跡點(diǎn)pi處的法平面vi求交，獲得交點(diǎn)pia，計(jì)算pia在工裝坐標(biāo)系{p}下的位置坐標(biāo)量
16、進(jìn)一步地，所述步驟s5具體步驟為：
17、步驟s51：在工裝模型上，將鋪絲初始路徑采用等距平行法獲得最大絲束號(hào)ib路徑，平行距離若距離為正，向最小絲束號(hào)方向平行，反之則向最大絲束號(hào)方向平行；
18、步驟s52：最大絲束號(hào)ib路徑與軌跡點(diǎn)pi處的法平面vi求交，獲得交點(diǎn)pib，計(jì)算pib在工裝坐標(biāo)系{p}下的位置坐標(biāo)量
19、進(jìn)一步地，所述步驟s6包括：
20、步驟s61：求解軌跡點(diǎn)pi'姿態(tài)量；
21、步驟s62：求解軌跡點(diǎn)pi'位置坐標(biāo)量。
22、再進(jìn)一步地，所述步驟s61的具體步驟為：
23、根據(jù)實(shí)際條帶寬度，優(yōu)化鋪絲初始路徑的姿態(tài)：
24、步驟s61-1：計(jì)算向量
25、步驟s61-2：判定與之間的方向，使其保持一致，若則優(yōu)化后的次法線方向向量若則向量
26、步驟s61-3：計(jì)算末端執(zhí)行器主法線優(yōu)化角度
27、步驟s61-4：優(yōu)化后的γi'＝γi+θ。
28、再進(jìn)一步地，所述步驟s62的具體步驟為：
29、若距離da×db＜0，則軌跡點(diǎn)pi'位置坐標(biāo)量(xi'，yi'，zi')＝(xi,yi,zi)，若da×db≥0，則通過(guò)沿方向平移pib點(diǎn)db距離，獲得軌跡點(diǎn)pi'位置坐標(biāo)量(xi',yi',zi')。
30、更進(jìn)一步地，其中
31、
32、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
33、1、本發(fā)明提出了一種適用于斜坡、轉(zhuǎn)角r區(qū)和蜂窩芯等結(jié)構(gòu)的自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，通過(guò)該方法可以最大限度增加壓輥和鋪放材料之間的接觸面，提高壓輥壓實(shí)情況，提高鋪放質(zhì)量，同時(shí)，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率。特別的，對(duì)于纖維起始端在轉(zhuǎn)角r區(qū)等特殊情況，還可通過(guò)該方法減少缺絲漏絲情況。
34、2、本發(fā)明提出了一種適用于斜坡、轉(zhuǎn)角r區(qū)和蜂窩芯等結(jié)構(gòu)的自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，通過(guò)該方法可以最大限度增加壓輥和鋪放材料之間的接觸面，提高壓輥壓實(shí)情況，提高鋪放質(zhì)量，同時(shí)，減少缺絲漏絲情況，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率。
1.一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，在所述步驟s1中，讀取鋪絲初始路徑信息并離散為一系列軌跡點(diǎn)(p0,p1,…,pn-1)，其中n為軌跡點(diǎn)個(gè)數(shù)，計(jì)算第i個(gè)鋪絲軌跡點(diǎn)pi在工裝坐標(biāo)系{p}下的位姿信息pi(xi,yi,zi,γi,βi,αi)，其中xi,yi,zi是第i個(gè)軌跡點(diǎn)的位置坐標(biāo)量，γi,βi,αi是第i個(gè)軌跡點(diǎn)的姿態(tài)量，γi為繞x軸旋轉(zhuǎn)量，βi為繞y軸旋轉(zhuǎn)量，αi為繞z軸旋轉(zhuǎn)量；記軌跡點(diǎn)pi的次法線方向向量為切線方向向量為主法線方向向量為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，所述步驟s2中，讀取鋪絲條帶信息獲得條帶絲束的總數(shù)量n，單條絲束寬度d，將條帶絲束總數(shù)量從1開(kāi)始排序，則條帶實(shí)際使用的絲束號(hào)中包含使用的最小絲束號(hào)ia和最大絲束號(hào)ib。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，所述步驟s4具體步驟為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，所述步驟s5具體步驟為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，所述步驟s6包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，所述步驟s61的具體步驟為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，所述步驟s62的具體步驟為：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自動(dòng)鋪絲壓輥壓實(shí)控制方法，其特征在于，其中