CN112035974B - 一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法及装置，所述样板生成方法包括：从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据；在电子表格中利用所述基础数据确定每层样板相应的四角和基准线的坐标；将每层样板相应的四角和基准线的坐标返回到CAD图形文件中；从CAD图形文件中以多段线的方式画出每层样板。

Description

一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法及装置
技术领域
本发明涉及蒙皮下料样板的生成领域，特别是涉及一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法及装置。
背景技术
随着对产品轻量化的要求，越来越多的导弹、飞机等飞行器采用了复合材料结构，其中许多蒙皮采用纤维增强预浸料铺叠的方式加温加压成型，这些铺层的下料样板在展向和弦向都会随着铺层序号的不同而变化，传统下料样板的生成使用CAD中样条长度的测量逐层绘制，现代下料样板的生成可使用UG等软件来实现，前者效率较低，后者对计算机硬件、软件和人员的要求均较高，如何利用常见的软硬件实现下料样板的快速精确生成是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法及装置，实现下料样板的快速绘制、方便修改。
本发明公开了一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法，包括：从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据；
在电子表格中利用所述基础数据确定每层样板相应的四角和基准线的坐标；
将每层样板相应的四角和基准线的坐标返回到CAD图形文件中；
从CAD图形文件中以多段线的方式画出每层样板。
优选地，从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据包括：
以基准线作为展开和铺层的基准，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线，以所述基准线垂直于弦平面做基准平面，把每层曲面的铺层沿基准平面与曲面的相交线展开为平面，通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据。
优选地，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线包括：
由标准翼型表生成标准翼型坐标；所述标准翼型表中存储各个翼面控点的坐标信息；
通过标准翼型坐标画出CAD标准翼型曲线；
由标准翼型结合翼根和翼尖两端的弦长生成两端的翼型，将翼根和翼尖翼型最高点连接，形成基准线。
优选地，所述下料样板的相关数据包括以下至少之一：
翼根至翼尖两端的整条弧长、前缘端弧线弧长、各个翼面控点的坐标数据。
优选地，通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据包括：
以外轮廓线为基准，生成各层弧线，再以弦平面为基准修剪掉多余部分；
生成各层弧线的长度，再以基准线为基准修剪掉后缘部分，测量前缘端弧线长度；
以翼根基准点为原点，展向为X轴，弦向为Y轴，以所述前缘端弧线长度、展长P、翼尖基准点的坐标，计算出四角的坐标。
优选地，从CAD图形文件中以多段线的方式画出每层样板包括：
用多段线生成各层样板；通过增加铺层标示，生成最终的各层下料样板；所述铺层标示包括：纤维方向和铺层序号。
第二方面，本发明还提供一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成装置，包括：
采样模块，设置为从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据；
转换模块，设置为在电子表格中利用所述基础数据确定每层样板相应的四角和基准线的坐标；
返回模块，设置为将每层样板相应的四角和基准线的坐标返回到CAD图形文件中；
生成模块，设置为CAD图形文件以多段线的方式画出每层样板。
优选地，所述采样模块从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据包括：
以基准线作为展开和铺层的基准，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线，以所述基准线垂直于弦平面做基准平面，把每层曲面的铺层沿基准平面与曲面的相交线展开为平面，通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据。
优选地，所述采样模块以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线包括：
由标准翼型表生成标准翼型坐标；所述标准翼型表中存储各个翼面控点的坐标信息；
通过标准翼型坐标画出CAD标准翼型曲线；
由标准翼型结合翼根和翼尖两端的弦长生成两端的翼型，将翼根和翼尖翼型最高点连接，形成基准线。
优选地，所述采样模块通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据包括：
以外轮廓线为基准，生成各层弧线，再以弦平面为基准修剪掉多余部分；
生成各层弧线的长度，再以基准线为基准修剪掉后缘部分，测量前缘端弧线长度；
以翼根基准点为原点，展向为X轴，弦向为Y轴，以所述前缘端弧线长度、展长P、翼尖基准点的坐标，计算出四角的坐标。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明利用电子表格(如Excel)计算能力强的特点，高效处理CAD基础数据，实现下料样板的快速绘制、方便修改等功能要求。本发明将为翼面类下料样板的精确快速生成提供路径，也可以扩展到其它有类似需求的应用领域。
本发明利用蒙皮产品的结构特点生成下料样板，在保证下料样板精确的前提下，将简便易行、精确作为主要的特点，实现了低成本和高效率。
本发明利用CAD和电子表格(如Excel)经过铺层角度的筛选操作，可以快捷生成精确的下料样板；可用于纸质等实物下料样板和电子下料样板，也可用于生成其它相似结构产品的下料样板。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是根据本申请一个实施例的基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法的流程图；
图2是根据本申请另一个实施例的蒙皮下料样板示意图；
图3是根据本申请另一个实施例的左上蒙皮下料样板示意图；
图4是根据本申请另一个实施例的基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成装置的结构示意图；
图5是根据本申请另一个实施例的蒙皮下料样板生成过程流程图；
图6是根据本申请另一个实施例的计算设备结构图；
图7是根据本申请另一个实施例的计算机可读存储介质结构图；
图8是根据本申请另一个实施例的蒙皮标准翼型示意图；
图9是根据本申请另一个实施例的蒙皮两端翼型示意图；
图10是根据本申请另一个实施例的翼根端蒙皮两端样板弧形示意图；
图11是根据本申请另一个实施例的下蒙皮两端样板弧长测量示意图；
图12是根据本申请另一个实施例的坐标转换示意图；
图13是根据本申请另一个实施例的样板生成示意图；
图14是根据本申请另一个实施例的样板生成扩大示意图；
图15是根据本申请另一个实施例的样板生成扩大示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法，可以包括步骤S101至步骤S104：
S101、从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据；
S102、在电子表格中利用所述基础数据确定每层样板相应的四角和基准线的坐标；
S103、将每层样板相应的四角和基准线的坐标返回到CAD图形文件中；
S104、从CAD图形文件中以多段线的方式画出每层样板。
本发明实施例中，步骤S101从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据包括：
以基准线作为展开和铺层的基准，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线，以所述基准线垂直于弦平面做基准平面，把每层曲面的铺层沿基准平面与曲面的相交线展开为平面，通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据。
本发明实施例中，所述下料样板的相关数据包括以下至少之一：
翼根至翼尖两端的整条弧长、前缘端弧线弧长、各个翼面控点的坐标数据。
具体地，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线包括：
由标准翼型表生成标准翼型坐标；所述标准翼型表中存储各个翼面控点的坐标信息；
通过标准翼型坐标画出CAD标准翼型曲线；
由标准翼型结合翼根和翼尖两端的弦长生成两端的翼型，将翼根和翼尖翼型最高点连接，形成基准线。
其中，控点的坐标信息的定义如下：以前缘0点为坐标原点，前缘0点与后缘0点相连线为X轴(X轴方向为前缘→后缘)，通过坐标原点，垂直于X轴，指向上翼面为Y轴，标准翼型是指以X轴弦长为100％确定的翼型，弦平面以上为正，弦平面以下为负。
通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据包括：
以外轮廓线为基准，生成各层弧线，再以弦平面为基准修剪掉多余部分；
生成各层弧线的长度，再以基准线为基准修剪掉后缘部分，测量前缘端弧线长度；
以翼根基准点为原点，展向为X轴，弦向为Y轴，以所述前缘端弧线长度、展长P、翼尖基准点的坐标，计算出四角的坐标。
本发明实施例中，翼面蒙皮下料样板的生成主要是针对该类产品大部分展向各截面属于相似形的特点，以两端四个点(参见图2)来确定每一个下料样板，以基准线作为展开和铺层的基准。以标准翼型的最高点确定该等百分线作为最终下料样板铺层的基准线，以该基准线垂直于弦平面做基准平面，把每层曲面的铺层沿基准平面与曲面的相交线展开为平面，通过CAD命令采集两端各下料样板的相关数据，在Excel生成四个控点坐标，回传CAD生成下料样板(参见图3)。
本发明实施例，步骤S104中从CAD图形文件中以多段线的方式画出每层样板包括：
用多段线生成各层样板；通过增加铺层标示，生成最终的各层下料样板；所述铺层标示包括：纤维方向和铺层序号。
实施例二
如图4所示，本发明实施例还提供一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成装置，包括：
采样模块100，设置为从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据；
转换模块200，设置为在电子表格中利用所述基础数据确定每层样板相应的四角和基准线的坐标；
返回模块300，设置为将每层样板相应的四角和基准线的坐标返回到CAD图形文件中；
生成模块400，设置为CAD图形文件以多段线的方式画出每层样板。
本发明实施例，所述采样模块100从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据包括：
以基准线作为展开和铺层的基准，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线，以所述基准线垂直于弦平面做基准平面，把每层曲面的铺层沿基准平面与曲面的相交线展开为平面，通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据。
本发明实施例，所述采样模块100以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线包括：
由标准翼型表生成标准翼型坐标；所述标准翼型表中存储各个翼面控点的坐标信息；
通过标准翼型坐标画出CAD标准翼型曲线；
由标准翼型结合翼根和翼尖两端的弦长生成两端的翼型，将翼根和翼尖翼型最高点连接，形成基准线。
本发明实施例，所述采样模块100通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据包括：
以外轮廓线为基准，生成各层弧线，再以弦平面为基准修剪掉多余部分；
生成各层弧线的长度，再以基准线为基准修剪掉后缘部分，测量前缘端弧线长度；
以翼根基准点为原点，展向为X轴，弦向为Y轴，以所述前缘端弧线长度、展长P、翼尖基准点的坐标，计算出四角的坐标。
本发明实施例，所述生成模块400从CAD图形文件中以多段线的方式画出每层样板包括：
用多段线生成各层样板；通过增加铺层标示，生成最终的各层下料样板；所述铺层标示包括：纤维方向和铺层序号。
实施例三
本发明实施例说明蒙皮下料样本生成过程，参见图5。
首先，将标准翼型转化为两端翼型；
然后，对最外层上下翼型曲线按照单层预浸料厚度(0.125mm)进行偏置(OFFSET)，以弦平面为界限对偏置曲线进行修剪(TRIM)；获取整条偏置曲线弧长数据(LIST)；在修剪命令中，以基准点垂直弦平面的直线点选偏置曲线的后缘部分，修剪整条偏置曲线(TRIM)；获取前缘侧曲线弧长(LIST)；
第三、电子表格采集相关数据；生成样版坐标；
最后、CAD按铺层角度分类生成下料样板；添加补充说明信息，形成最终下料样板成品。
实施例四
本申请实施例还提供了一种计算设备，参照图6，该计算设备包括存储器1120、处理器1110和存储在所述存储器1120内并能由所述处理器1110运行的计算机程序，该计算机程序存储于存储器1120中的用于程序代码的空间1130，该计算机程序在由处理器1110执行时实现用于执行任一项根据本发明的方法步骤1131。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。参照图7，该计算机可读存储介质包括用于程序代码的存储单元，该存储单元设置有用于执行根据本发明的方法步骤的程序1131′，该程序被处理器执行。
实施例五
以某下蒙皮下料样板的生成为例，具体步骤如下：
1)由标准翼型表生成标准翼型坐标
由CAD版本表格转化为Excel表格，并通过字符运算符“&”生成标准翼型坐标。
表1蒙皮标准翼型坐标的生成
Figure BDA0002653240330000091
Figure BDA0002653240330000101
2)通过标准翼型坐标画出CAD标准翼型曲线
如图8所示，通过拷贝上下标准翼型坐标，再在CAD中用PLINE(多段线)命令生成标准翼型曲线。
3)由标准翼型结合翼根和翼尖两端的弦长生成两端的翼型
如图9所示，由缩放命令(SCALE)生成两端的翼型，翼根和翼尖翼型最高点连接，形成基准线。
4)生成两端各层的样板弧线
如图10所示，以外轮廓线为基准，用偏移(OFFSET)命令生成各层弧线，再以弦平面为基准修剪(TRIM)掉多余部分。
5)测量样板弧线和前缘端弧线的长度
如图11所示，用列表(LIST)命令生成各层弧线的长度(翼根LG，翼尖LJ)，再以基准线为基准修剪(TRIM)掉后缘部分，测量前缘端弧线长度(翼根LGQ，翼尖LJQ)。
6)生成样板四个控点的坐标
以翼根基准点为原点，展向为X轴，弦向为Y轴，以4)中的弧长、展长1530、翼尖基准点A6的坐标(1530，Y6)，计算出各控点的坐标A1(0，LGQ)、A2(1530，LJQ-Y6)、A3(1530，-LJ+LJQ-Y6)、A4(0，-LG+LGQ)，参见图2。
7)对所有样板坐标进行转换
如图12所示，对样板坐标进行转换，经过复制→选择性粘贴(数值)→复制→选择性粘贴(转置)的过程，图12中，左侧数据为原始的四点坐标数据，右侧数据为选择性粘贴的四点坐标数据，下部为转置的四点坐标数据。
8)生成样板
如图13至15所示，用多段线(PLINE)生成各下料样板。通过增加纤维方向、铺层序号等铺层标示，生成最终的样板。
本领域普通技术人员可以理解，上本发明实施例中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (4)

1.一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成方法，其特征在于，包括：
从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据；
在电子表格中利用所述基础数据确定每层样板相应的四角和基准线的坐标；
将每层样板相应的四角和基准线的坐标返回到CAD图形文件中；
从CAD图形文件中以多段线的方式画出每层样板；
从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据包括：
以基准线作为展开和铺层的基准，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线，以所述基准线垂直于弦平面做基准平面，把每层曲面的铺层沿基准平面与曲面的相交线展开为平面，通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据；
其中，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线包括：
由标准翼型表生成标准翼型坐标；所述标准翼型表中存储各个翼面控点的坐标信息；
通过标准翼型坐标画出CAD标准翼型曲线；
由标准翼型结合翼根和翼尖两端的弦长生成两端的翼型，将翼根和翼尖翼型最高点连接，形成基准线；
通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据包括：
以外轮廓线为基准，生成各层弧线，再以弦平面为基准修剪掉多余部分；
生成各层弧线的长度，再以基准线为基准修剪掉后缘部分，测量前缘端弧线长度；
以翼根基准点为原点，展向为X轴，弦向为Y轴，以所述前缘端弧线长度、展长P、翼尖基准点的坐标，计算出四角的坐标。
2.根据权利要求1所述的样板生成方法，其特征在于，所述下料样板的相关数据包括以下至少之一：
翼根至翼尖两端的整条弧长、前缘端弧线弧长、各个翼面控点的坐标数据。
3.根据权利要求1所述的样板生成方法，其特征在于，从CAD图形文件中以多段线的方式画出每层样板包括：
用多段线生成各层样板；通过增加铺层标示，生成最终的各层下料样板；所述铺层标示包括：纤维方向和铺层序号。
4.一种基于电子表格的翼面蒙皮下料样板生成装置，其特征在于，包括：
采样模块，设置为从CAD图形文件中采集每层样板两端的基础数据，包括：以基准线作为展开和铺层的基准，以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线，以所述基准线垂直于弦平面做基准平面，把每层曲面的铺层沿基准平面与曲面的相交线展开为平面，通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据；
其中，所述采样模块以标准翼型的最高点确定等百分线作为下料样板铺层的基准线包括：
由标准翼型表生成标准翼型坐标；所述标准翼型表中存储各个翼面控点的坐标信息；
通过标准翼型坐标画出CAD标准翼型曲线；
由标准翼型结合翼根和翼尖两端的弦长生成两端的翼型，将翼根和翼尖翼型最高点连接，形成基准线；
所述采样模块通过CAD图形文件中的命令采集两端各个下料样板的相关数据包括：
以外轮廓线为基准，生成各层弧线，再以弦平面为基准修剪掉多余部分；
生成各层弧线的长度，再以基准线为基准修剪掉后缘部分，测量前缘端弧线长度；
以翼根基准点为原点，展向为X轴，弦向为Y轴，以所述前缘端弧线长度、展长P、翼尖基准点的坐标，计算出四角的坐标；
转换模块，设置为在电子表格中利用所述基础数据确定每层样板相应的四角和基准线的坐标；
返回模块，设置为将每层样板相应的四角和基准线的坐标返回到CAD图形文件中；
生成模块，设置为CAD图形文件以多段线的方式画出每层样板。
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