CN112883533A - 复合材料c型梁铺丝方法、系统、铺丝机及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种复合材料C型梁铺丝方法、系统、铺丝机及存储介质，属于复合材料加工技术领域。其中，该方法包括：S1、判断C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内，若是，则跳转至步骤S2，若否，则跳转至步骤S3；S2、将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度，以使悬空一侧的线束在牵引力作用下敷贴于C型梁上；S3、将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断，以使待断送丝束不进入C型梁的R角区域，或超出C型梁的R角区域。本发明避免了铺丝完成后在R角区域处人工检查丝束端头，铺丝效率高，同时避免了人工按压等非机械操作所带来的不可控因素对铺丝质量的影响，保证了C型梁的自动化成型质量。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料加工技术领域，尤其涉及一种复合材料C型梁铺丝方法、系统、铺丝机及存储介质。
背景技术
自动铺丝成型技术因其高质量、高效率、适应性强的特点已经被广泛地应用于具有复杂外形的先进复合材料构件的自动化成型过程中。目前自动铺丝成型技术广泛应用于大型飞机制造，C型梁是飞机机翼的大型主承力构件，采用自动铺丝技术成形复合材料C型梁能够实现C型梁的成型自动化。
自动铺丝机铺放C型梁时，丝束按照±45°、90°、0°方向逐层铺叠到C型梁上。纤维丝束在单压辊的作用下敷贴到C型梁上，如图1所示，当对C型梁100进行±45°方向铺丝时，当行进到C型梁100的R角区域101处沿着基准线进行铺放时，该过程中单压辊200的一侧与R角区域101能够完全接触，此时该侧的预浸丝束在单压辊200的压力作用下敷贴到C型梁100上；单压辊200另一侧处于悬空状态，此时这一侧的预浸丝束在丝束的牵引力作用下敷贴到C型梁100上。
当所设计的丝束路径在R角处有丝束切断或重送的情况时，由于铺放头只有一侧与C型梁的R角完全接触，另一侧处于悬空状态，由于单压辊铺丝机多条丝束共用一个压辊，当铺丝机在该位置送丝或断丝时，单压辊不能给到丝束足够的作用力与C型梁接触，可能会导致丝束翘起、扭折或褶皱，影响铺放质量。
当铺放到C型梁两端的R角区域位置时，若单压辊上的丝束的数量较多，此时丝束受到的牵引力比较大，可能会导致丝束翘起，影响铺放质量。
为提高铺放质量，传统方法会引入人工检查端头、按压等非机械式操作(引入了一定的不可控因素)，解决在R角区域处丝束的翘起、扭折或褶皱，但是这样做一方面会影响铺放的效率，另一方面会削弱C型梁的自动化成型。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合材料C型梁铺丝方法、系统、铺丝机及存储介质，能够避免丝束翘起、扭折或褶皱，提高铺丝效率，保证铺丝质量。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种复合材料C型梁铺丝方法，包括以下步骤：
S1、判断C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内，若是，则跳转至步骤S2，若否，则跳转至步骤S3；
S2、将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度，以使悬空一侧的线束在牵引力作用下敷贴于C型梁上；
S3、将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断，以使待断送丝束不进入C型梁的R角区域，或超出C型梁的R角区域。
进一步地，还包括以下步骤：
S4、判断当前铺丝位置是否位于C型梁的两端R角区域，若是，则跳转至步骤S5，若否，则跳转至步骤S6；
S5、减少丝束数量，以优化铺丝条带的初始模型，并跳转至步骤S6；
S6、进行仿真，输出铺丝条带的目标模型。
进一步地，在步骤S1之前，进行以下步骤：对待铺丝C型梁进行建模，并设置参数生成铺丝条带的初始模型。
进一步地，待断送丝束的端头为送丝始端或断丝末端。
进一步地，在步骤S1中，通过数学计算的方式直接计算出C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内。
进一步地，在步骤S1中，通过数形结合的方式直观判断出C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内。
第二方面，本发明还提供了一种复合材料C型梁铺丝系统，包括：
延伸模块，用于将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度；
切断模块，用于将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断。
进一步地，所述延伸模块和所述切断模块分别为工业机械手。
第三方面，本发明还提供了一种铺丝机，所述铺丝机包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的复合材料C型梁铺丝方法。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序该程序被处理器执行时实现如上所述的复合材料C型梁铺丝方法。
与现有技术相比，本发明提供的复合材料C型梁铺丝方法、系统、铺丝机及存储介质中，适用于单压辊铺丝机对复合材料C型梁进行自动铺丝，通过判断C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内，若是，则将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度，以使悬空一侧的线束在牵引力作用下敷贴于C型梁上，若否，则将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断，以使待断送丝束不进入C型梁的R角区域，或超出C型梁的R角区域。本发明能够避免丝束翘起、扭折或褶皱，提高了铺丝效率，保证了铺丝质量，避免了铺丝完成后在R角区域处人工检查丝束端头，铺丝效率高，同时避免了人工按压等非机械操作所带来的不可控因素对铺丝质量的影响，保证了C型梁的自动化成型质量。
附图说明
图1为现有技术中复合材料C型梁铺丝方法的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的复合材料C型梁铺丝方法的流程图。
100-C型梁；101-R角区域；200-单压辊。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例一
图2为本实施例提供的复合材料C型梁铺丝方法的流程图，该复合材料C型梁铺丝方法可以用于单压辊铺丝机对复合材料C型梁进行自动铺丝，尤其适用于进行±45°方向的铺丝。
如图2所示，该复合材料C型梁铺丝方法包括如下步骤：
S1、判断C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内，若是，则跳转至步骤S2，若否，则跳转至步骤S3；
S2、将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度，以使悬空一侧的线束在牵引力作用下敷贴于C型梁上；
S3、将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断，以使待断送丝束不进入C型梁的R角区域，或超出C型梁的R角区域。
将C型梁进行±45°的方向铺丝时，在R角区域处产生翘起、褶皱分为两种情况：一种是切断或重送的位置处于加工余量边界内时，另一种是切断或重送的位置处于零件内部。
当丝束的切断或重送的位置处于加工余量边界内时，可以通过延伸丝束的方式进行处理，将丝束在余量边界内延伸一定的距离，使悬空一侧的丝束在牵引力的作用下敷贴到C型梁上。
当切断或重送的位置处于零件内部时，于腹板或缘条平面处切断或重送时，若仍采用延伸的方法进行处理会导致在零件的净边界内多一段丝束，影响C型梁的力学性能，针对这种情况将丝束于腹板或缘条平面处切断，使丝束不进入R角区或超出R角区。
进一步地，在步骤S1之前，进行以下步骤：对待铺丝C型梁进行建模，并设置参数生成铺丝条带的初始模型。进一步地，待断送丝束的端头为送丝始端或断丝末端。
进一步地，在步骤S1中，通过数学计算的方式直接计算出C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内。这种数学计算方法属于现有技术，在此不再赘述。
进一步地，在步骤S1中，通过数形结合的方式直观判断出C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内。具体做法是通过编程实现铺丝条带和C型梁的可视化模型，能够直观地反映出丝束端头是否在余量边界内。
进一步地，该复合材料C型梁铺丝方法还包括以下步骤：
S4、判断当前铺丝位置是否位于C型梁的两端R角区域，若是，则跳转至步骤S5，若否，则跳转至步骤S6；
S5、减少丝束数量，以优化铺丝条带的初始模型，并跳转至步骤S6；
S6、进行仿真，输出铺丝条带的目标模型。
同时，当铺放到C型梁两端的R角区域位置时，减少丝束的数量，降低断送丝处于悬空一侧的概率，使丝束能够更好的敷贴到C型梁表面，提高铺放质量。进一步地，判断当前铺丝位置是否位于C型梁的两端R角区域可以采用数学计算直接得到，也可以通过数形结合直观判断。
本实施例提供的复合材料C型梁铺丝方法，能够避免丝束翘起、扭折或褶皱，提高了铺丝效率，保证了铺丝质量，避免了铺丝完成后在R角区域处人工检查丝束端头，铺丝效率高，同时避免了人工按压等非机械操作所带来的不可控因素对铺丝质量的影响，保证了C型梁的自动化成型质量。
实施例二
本实施例提供一种复合材料C型梁铺丝系统，可适用于单压辊铺丝机对复合材料C型梁进行自动铺丝。本发明实施例提供的复合材料C型梁铺丝系统可执行本发明实施例所提供的复合材料C型梁铺丝方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
该复合材料C型梁铺丝系统包括：
延伸模块，用于将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度；
切断模块，用于将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断。
为方便自动化操作，进一步地，延伸模块和切断模块分别为工业机械手。
本实施例提供的复合材料C型梁铺丝系统，能够避免丝束翘起、扭折或褶皱，提高了铺丝效率，保证了铺丝质量，避免了铺丝完成后在R角区域处人工检查丝束端头，铺丝效率高，同时避免了人工按压等非机械操作所带来的不可控因素对铺丝质量的影响，保证了C型梁的自动化成型质量。
实施例三
本实施例提供一种铺丝机，可适用于实现如本发明实施例所提供的复合材料C型梁铺丝方法，该方法包括：
S1、判断C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内，若是，则跳转至步骤S2，若否，则跳转至步骤S3；
S2、将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度，以使悬空一侧的线束在牵引力作用下敷贴于C型梁上；
S3、将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断，以使待断送丝束不进入C型梁的R角区域，或超出C型梁的R角区域。
本实施例提供的铺丝机，能够避免丝束翘起、扭折或褶皱，提高了铺丝效率，保证了铺丝质量，避免了铺丝完成后在R角区域处人工检查丝束端头，铺丝效率高，同时避免了人工按压等非机械操作所带来的不可控因素对铺丝质量的影响，保证了C型梁的自动化成型质量。
实施例四
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所提供的复合材料C型梁铺丝方法，该方法包括：
S1、判断C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内，若是，则跳转至步骤S2，若否，则跳转至步骤S3；
S2、将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度，以使悬空一侧的线束在牵引力作用下敷贴于C型梁上；
S3、将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断，以使待断送丝束不进入C型梁的R角区域，或超出C型梁的R角区域。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种复合材料C型梁铺丝方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、判断C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内，若是，则跳转至步骤S2，若否，则跳转至步骤S3；
S2、将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度，以使悬空一侧的线束在牵引力作用下敷贴于C型梁上；
S3、将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断，以使待断送丝束不进入C型梁的R角区域，或超出C型梁的R角区域。
2.根据权利要求1所述的复合材料C型梁铺丝方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S4、判断当前铺丝位置是否位于C型梁的两端R角区域，若是，则跳转至步骤S5，若否，则跳转至步骤S6；
S5、减少丝束数量，以优化铺丝条带的初始模型，并跳转至步骤S6；
S6、进行仿真，输出铺丝条带的目标模型。
3.根据权利要求1所述的复合材料C型梁铺丝方法，其特征在于，在步骤S1之前，进行以下步骤：对待铺丝C型梁进行建模，并设置参数生成铺丝条带的初始模型。
4.根据权利要求1所述的复合材料C型梁铺丝方法，其特征在于，待断送丝束的端头为送丝始端或断丝末端。
5.根据权利要求1所述的复合材料C型梁铺丝方法，其特征在于，在步骤S1中，通过数学计算的方式直接计算出C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内。
6.根据权利要求1所述的复合材料C型梁铺丝方法，其特征在于，在步骤S1中，通过数形结合的方式直观判断出C型梁的R角区域处的待断送丝束的端头是否在C型梁的加工余量边界内。
7.一种复合材料C型梁铺丝系统，其特征在于，包括：
延伸模块，用于将待断送丝束在C型梁的加工余量边界内延伸预设长度；
切断模块，用于将待断送丝束于C型梁的腹板或缘条平面处切断。
8.根据权利要求7所述的复合材料C型梁铺丝系统，其特征在于，所述延伸模块和所述切断模块分别为工业机械手。
9.一种铺丝机，其特征在于，所述铺丝机包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一项所述的复合材料C型梁铺丝方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的复合材料C型梁铺丝方法。
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