CN113608500A - 一种自动铺丝程序运行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于预浸丝束自动铺放成型技术领域，具体涉及一种自动铺丝程序运行控制方法，包括规划复合材料自动铺丝轨迹，为每个铺层生成若干条带，每个条带均包含自动铺丝设备完成该条带铺放所必须经过的铺放路径；建立铺放模型和自动铺丝设备模型之间的相对位置关系，在设备坐标系下设置一个固定点作为铺放安全泊点；针对每一个条带，分别生成三条互无干涉的运动路径；设置NC程序并于NC程序进行自动铺丝零件铺放。相对于现有技术，本技术方案将实现安全的、自动的回到铺放安全泊点，进而实现自动铺丝铺放问题自动回程、快速重新铺放等功能，提高铺放效率，进一步降低了铺放过程的人工参与量，并且降低了设备运行风险。

Description

一种自动铺丝程序运行控制方法
技术领域
本发明属于预浸丝束自动铺放成型技术领域，具体涉及一种自动铺丝程序运行控制方法。
背景技术
随着复合材料技术及其加工技术和检测维修技术的飞速发展，复合材料在军民用飞行器上的用量正大幅提高，以自动铺带和丝束铺放为代表的复合材料自动化生产工艺大幅提升了复合材料在飞机结构上的应用。自动铺丝技术是通过多轴联动的铺放头将多束预浸丝束通过送料、加热、铺叠、压实、切割、重启等功能，按照工艺规划的路径集束成一条宽度可变的预浸窄带后，在被加热机构加热的模具表面进行铺放的技术。自动铺丝的特点在于一条铺丝路径包含多束预浸料的铺放，每束预浸料通道均有电机进行单独控制，故在丝束铺放过程中，由于设备和材料等因素，使得铺放过程经常出现堵头、送不出料等缺丝问题，以及纤维在送料管道中出现褶皱、扭转等缺陷。但基于传统的数控程序运行控制方法，仅包含铺放路径和连接路径，对于铺放问题、缺陷丝束的定位和重铺仅可通过人工干预，手动停止并运行至缺陷丝束的铺放起点进行铺放，或直接依靠设备自身解算自动运行至缺陷丝束的铺放起点进行重铺，这样不仅增加了设备操作人员的难度，降低铺放效率，而且大大增加了设备的运行风险，无法适应自动铺丝的特点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出的自动铺丝程序运行控制方法能够实现安全的、自动的回到铺放安全泊点，进而实现自动铺丝铺放问题自动回程、快速重新铺放等功能，提高铺放效率，进一步实现了铺放过程无人干预，降低了设备运行风险。
具体通过以下技术方案实现：
一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：规划复合材料自动铺丝轨迹，为每个铺层生成若干条带，每个条带均包含自动铺丝设备完成该条带铺放所必须经过的铺放路径；
步骤S2：建立铺放模型和自动铺丝设备模型之间的相对位置关系，在设备坐标系下设置一个固定点作为铺放安全泊点；
步骤S3：针对每一个条带，分别生成三条互无干涉的运动路径；
步骤S4：基于步骤S1中的铺放路径、步骤S2中的铺放安全泊点和步骤S3中的运动路径铺设置NC程序；
步骤S5：基于NC程序进行自动铺丝零件铺放，并在出现问题时进行必要的人工干预。
优选的，所述铺放铺放安全泊点远离铺放模型。
优选的，所述步骤S3中，三条互无干涉的运动路径分别为：去程路径，铺放安全泊点到铺放路径起点间的运动路径；回程路径，铺放路径终点到铺放安全泊点间的运动路径；过渡路径，当前条带铺放路径终点至下一条带铺放路径起点间的连接路径。
优选的，所述步骤S4中，所述设置NC程序包括设置铺丝程序，设置铺丝程序包括以下步骤：
步骤S41-1，基于所述铺放路径、铺放安全泊点和运动路径编辑NC代码，包括设备运行到铺放安全泊点的代码、跳转到指定条带的逻辑控制代码、跳转到去程路径的逻辑控制代码、条带去程路径程序段代码、跳转到铺放路径的逻辑控制代码、条带铺放路径程序段代码、跳转到过渡路径的逻辑控制代码、条带过渡路径程序段代码；
步骤S41-2，基于NC代码设置条带去程路径程序段起点标记、条带过渡路径程序段起点标记、条带铺放路径程序段起点标记和结束标志点；
步骤S41-3，依次运行设备运行到铺放安全泊点的代码和跳转到指定条带的逻辑控制代码；
步骤S41-4，运行跳转到去程路径的逻辑控制代码，基于条带去程路径程序段起点标记，进入并运行去程路径程序段代码；
步骤S41-5，运行跳转到铺放路径的逻辑控制代码，基于条带铺放路径程序段起点标记，进入并运行条带铺放路径程序段代码；
步骤S41-6，判断是否为最后一个条带；若是最后一个条带，则基于结束标志点结束程序运行；若不是最后一个条带，则进入步骤S41-7；
步骤S41-7，运行跳转到过渡路径的逻辑控制代码，基于条带过渡路径程序段起点标记，进入并运行条带过渡路径程序段代码，然后回到步骤S41-4中。
优选的，所述设置NC程序还包括设置故障复位程序，设置故障复位程序包括以下步骤：
步骤S42-1，基于铺放安全泊点和运动路径编辑NC代码，包括跳转到回程路径程的逻辑控制代码、条带回程路径程序段代码和中断程序代码 ；
步骤S42-2，基于NC代码设置条带回程路径程序段起点标记。
优选的，所述步骤S5中，基于NC程序进行自动铺丝零件铺放包括：启动铺丝程序，并在运行铺丝程序的过程中实时判断是否出现铺丝故障；若没有出现铺丝故障，则继续运行铺丝程序；若出现铺丝故障，则触发中断程序代码，暂停运行铺丝程序，同时运行跳转到回程路径程的逻辑控制代码，并基于条带回程路径程序段起点标记，进入并运行条带回程路径程序段代码，以使设备回到铺放安全泊点。
优选的，所述铺丝故障包括由设备检测到的堵丝情况、缺料情况和超温情况。
优选的，所述步骤S5中，在出现问题时进行必要的人工干预，是当发现铺丝质量问题时，通过手动暂停，以触发中断程序代码，使铺丝程序暂停运行，同时运行跳转到回程路径程的逻辑控制代码，并基于条带回程路径程序段起点标记，进入并运行条带回程路径程序段代码，以使设备回到铺放安全泊点。
本技术方案带来的有益效果：
相对于现有技术，本技术方案将一个条带的完整运动路径分为“一点四部分”，一点为铺放安全泊点，四部分分别包括铺放路径和三条互无干涉的运动路径。自动铺丝程序必须从铺放安全泊点开始运行，当铺放过程出现铺放问题或其他情况时，则自动经过回程路径回到铺放安全泊点，待铺放问题排除后继续进行后续铺放，直至完成全部条带铺放回到铺放安全泊点，由此一来，自动铺丝程序运行控制方法能够实现安全的、自动的回到铺放安全泊点，进而实现自动铺丝铺放问题自动回程、快速重新铺放等功能，提高铺放效率，进一步降低了铺放过程的人工参与量，并且降低了设备运行风险。
附图说明
图1为一种基本的控制方法流程图；
图2为路径布设结构示意图；
图中：
1、铺放路径；2、去程路径；3、过度路径；4、回程路径；5、条带；6、安全泊点。
具体实施方式
为使本发明的目的、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，所描述的实施例是为了解释本发明而非对本发明的限定。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1
本实施例公开了一种自动铺丝程序运行控制方法，作为本发明一种基本的实施方案，包括以下步骤：
步骤S1：规划复合材料自动铺丝轨迹，为每个铺层生成若干条带5，如图2所示，设置4个条带5，每个条带5均包含自动铺丝设备完成该条带5铺放所必须经过的铺放路径1；
步骤S2：建立铺放模型和自动铺丝设备模型之间的相对位置关系，在设备坐标系下设置一个固定点作为铺放安全泊点6；
步骤S3：针对每一个条带5，分别生成三条互无干涉的运动路径；
步骤S4：基于步骤S1中的铺放路径1、步骤S2中的铺放安全泊点6和步骤S3中的运动路径铺设置NC程序；
步骤S5：基于NC程序进行自动铺丝零件铺放，并在出现问题时进行必要的人工干预。
相对于现有技术，本技术方案将一个条带5的完整运动路径分为“一点四部分”，一点为铺放安全泊点6，四部分分别包括铺放路径1和三条互无干涉的运动路径。自动铺丝程序必须从铺放安全泊点6开始运行，当铺放过程出现铺放问题或其他情况时，则自动经过回程路径4回到铺放安全泊点6，待铺放问题排除后继续进行后续铺放，直至完成全部条带5铺放回到铺放安全泊点6，由此一来，自动铺丝程序运行控制方法能够实现安全的、自动的回到铺放安全泊点6，进而实现自动铺丝铺放问题自动回程、快速重新铺放等功能，提高铺放效率，进一步降低了铺放过程的人工参与量，并且降低了设备运行风险。
实施例2
本实施例公开了一种自动铺丝程序运行控制方法，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1中，铺放铺放安全泊点6远离铺放模型，以保证自动铺丝设备在铺放安全泊点6运动时与铺放模型之间不发生干涉；步骤S3中，三条互无干涉的运动路径分别为：去程路径2，铺放安全泊点6到铺放路径1起点间的运动路径；回程路径4，铺放路径1终点到铺放安全泊点6间的运动路径；过渡路径，当前条带5铺放路径1终点至下一条带5铺放路径1起点间的连接路径，如图2所示。
进一步的，步骤S4中，所述设置NC程序包括设置铺丝程序，设置铺丝程序包括以下步骤：
步骤S41-1，基于所述铺放路径1、铺放安全泊点6和运动路径编辑NC代码，包括设备运行到铺放安全泊点6的代码、跳转到指定条带5的逻辑控制代码、跳转到去程路径2的逻辑控制代码、条带5去程路径2程序段代码、跳转到铺放路径1的逻辑控制代码、条带5铺放路径1程序段代码、跳转到过渡路径的逻辑控制代码、条带5过渡路径程序段代码；
步骤S41-2，基于NC代码设置条带5去程路径2程序段起点标记、条带5过渡路径程序段起点标记、条带5铺放路径1程序段起点标记和结束标志点；
步骤S41-3，依次运行设备运行到铺放安全泊点6的代码和跳转到指定条带5的逻辑控制代码；
步骤S41-4，运行跳转到去程路径2的逻辑控制代码，基于条带5去程路径2程序段起点标记，进入并运行去程路径2程序段代码；
步骤S41-5，运行跳转到铺放路径1的逻辑控制代码，基于条带5铺放路径1程序段起点标记，进入并运行条带5铺放路径1程序段代码；
步骤S41-6，判断是否为最后一个条带5；若是最后一个条带5，则基于结束标志点结束程序运行；若不是最后一个条带5，则进入步骤S41-7；
步骤S41-7，运行跳转到过渡路径的逻辑控制代码，基于条带5过渡路径程序段起点标记，进入并运行条带5过渡路径程序段代码，然后回到步骤S41-4中。
本技术方案轻松实现了各路径之间的互不干扰，为实现基于程序自动控制的铺丝工作打下了良好的基础。
实施例3
本实施例公开了一种自动铺丝程序运行控制方法，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例2中，设置NC程序还包括设置故障复位程序，设置故障复位程序包括以下步骤：
步骤S42-1，基于铺放安全泊点6和运动路径编辑NC代码，包括跳转到回程路径4程的逻辑控制代码、条带5回程路径4程序段代码和中断程序代码 ；
步骤S42-2，基于NC代码设置条带5回程路径4程序段起点标记。
进一步的，步骤S5中，基于NC程序进行自动铺丝零件铺放包括：启动铺丝程序，并在运行铺丝程序的过程中实时判断是否出现铺丝故障，其中，包括由设备检测到的堵丝情况、缺料情况和超温情况；若没有出现铺丝故障，则继续运行铺丝程序；若出现铺丝故障，则触发中断程序代码，暂停运行铺丝程序，同时运行跳转到回程路径4程的逻辑控制代码，并基于条带5回程路径4程序段起点标记，进入并运行条带5回程路径4程序段代码，以使设备回到铺放安全泊点6。
进一步的，步骤S5中，在出现问题时进行必要的人工干预，是当发现铺丝质量问题时，通过手动暂停，以触发中断程序代码，使铺丝程序暂停运行，同时运行跳转到回程路径4程的逻辑控制代码，并基于条带5回程路径4程序段起点标记，进入并运行条带5回程路径4程序段代码，以使设备回到铺放安全泊点6。
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。

Claims (8)

1.一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：规划复合材料自动铺丝轨迹，为每个铺层生成若干条带（5），每个条带（5）均包含自动铺丝设备完成该条带（5）铺放所必须经过的铺放路径（1）；
步骤S2：建立铺放模型和自动铺丝设备模型之间的相对位置关系，在设备坐标系下设置一个固定点作为铺放安全泊点（6）；
步骤S3：针对每一个条带（5），分别生成三条互无干涉的运动路径；
步骤S4：基于步骤S1中的铺放路径（1）、步骤S2中的铺放安全泊点（6）和步骤S3中的运动路径铺设置NC程序；
步骤S5：基于NC程序进行自动铺丝零件铺放，并在出现问题时进行必要的人工干预。
2.如权利要求1所述一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于：所述铺放铺放安全泊点（6）远离铺放模型。
3.如权利要求1所述一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，三条互无干涉的运动路径分别为：
去程路径（2），铺放安全泊点（6）到铺放路径（1）起点间的运动路径；
回程路径（4），铺放路径（1）终点到铺放安全泊点（6）间的运动路径；
过渡路径，当前条带（5）铺放路径（1）终点至下一条带（5）铺放路径（1）起点间的连接路径。
4.如权利要求3所述一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述设置NC程序包括设置铺丝程序，设置铺丝程序包括以下步骤：
步骤S41-1，基于所述铺放路径（1）、铺放安全泊点（6）和运动路径编辑NC代码，包括设备运行到铺放安全泊点（6）的代码、跳转到指定条带（5）的逻辑控制代码、跳转到去程路径（2）的逻辑控制代码、条带（5）去程路径（2）程序段代码、跳转到铺放路径（1）的逻辑控制代码、条带（5）铺放路径（1）程序段代码、跳转到过渡路径的逻辑控制代码、条带（5）过渡路径程序段代码；
步骤S41-2，基于NC代码设置条带（5）去程路径（2）程序段起点标记、条带（5）过渡路径程序段起点标记、条带（5）铺放路径（1）程序段起点标记和结束标志点；
步骤S41-3，依次运行设备运行到铺放安全泊点（6）的代码和跳转到指定条带（5）的逻辑控制代码；
步骤S41-4，运行跳转到去程路径（2）的逻辑控制代码，基于条带（5）去程路径（2）程序段起点标记，进入并运行去程路径（2）程序段代码；
步骤S41-5，运行跳转到铺放路径（1）的逻辑控制代码，基于条带（5）铺放路径（1）程序段起点标记，进入并运行条带（5）铺放路径（1）程序段代码；
步骤S41-6，判断是否为最后一个条带（5）；若是最后一个条带（5），则基于结束标志点结束程序运行；若不是最后一个条带（5），则进入步骤S41-7；
步骤S41-7，运行跳转到过渡路径的逻辑控制代码，基于条带（5）过渡路径程序段起点标记，进入并运行条带（5）过渡路径程序段代码，然后回到步骤S41-4中。
5.如权利要求4所述一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于：所述设置NC程序还包括设置故障复位程序，设置故障复位程序包括以下步骤：
步骤S42-1，基于铺放安全泊点（6）和运动路径编辑NC代码，包括跳转到回程路径（4）程的逻辑控制代码、条带（5）回程路径（4）程序段代码和中断程序代码 ；
步骤S42-2，基于NC代码设置条带（5）回程路径（4）程序段起点标记。
6.如权利要求5所述一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，基于NC程序进行自动铺丝零件铺放包括：启动铺丝程序，并在运行铺丝程序的过程中实时判断是否出现铺丝故障；若没有出现铺丝故障，则继续运行铺丝程序；若出现铺丝故障，则触发中断程序代码，暂停运行铺丝程序，同时运行跳转到回程路径（4）程的逻辑控制代码，并基于条带（5）回程路径（4）程序段起点标记，进入并运行条带（5）回程路径（4）程序段代码，以使设备回到铺放安全泊点（6）。
7.如权利要求6所述一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于：所述铺丝故障包括由设备检测到的堵丝情况、缺料情况和超温情况。
8.如权利要求6所述一种自动铺丝程序运行控制方法，其特征在于：所述步骤S5中，在出现问题时进行必要的人工干预，是当发现铺丝质量问题时，通过手动暂停，以触发中断程序代码，使铺丝程序暂停运行，同时运行跳转到回程路径（4）程的逻辑控制代码，并基于条带（5）回程路径（4）程序段起点标记，进入并运行条带（5）回程路径（4）程序段代码，以使设备回到铺放安全泊点（6）。
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