CN114454518B - 一种圆管结构纤维自动铺放方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆管结构纤维自动铺放方法及系统，方法包括：获取复合材料圆管结构的尺寸；根据所述复合材料圆管结构的尺寸确定参考路径的始点位置坐标和终点位置坐标；根据所述参考路径确定纤维铺放的参数；根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度；根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量；根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维。本发明的方法对变刚度复合材料圆管结构的设计制造具有重要的工程实用价值。

Description

一种圆管结构纤维自动铺放方法及系统

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料构件的设计与制造领域，特别是涉及一种圆管结构纤维自动铺放方法及系统。

背景技术

纤维增强复合材料是将增强体与基体用物理和化学方法在宏观尺度上组合而成的功能材料，在高比刚度、高比强度、高比模量和可设计性方面具有独特的优势。自动铺丝技术可以通过规划丝束路径来改变结构刚度，从而实现变刚度复合材料结构，可以有效地布置结构传力路径、优化应力分布，充分发挥复合材料可设计性的优势，使纤维增强复合材料在工程上的广泛应用成为可能。

变刚度碳纤维复合材料的设计和制造中，纤维曲线路径的规划和加工工艺是实现纤维自动铺放的关键。纤维自动铺放过程中，为了保证纤维连续性工艺条件，必须根据结构的尺寸和纤维丝带的宽度，对纤维路径进行合理规划，并根据规划路径确定加工工艺，以提高构件的加工质量和生产效率。

对于变刚度碳纤维复合材料广泛采用的预浸带丝束，可根据纤维丝束的数量，形成多种宽度的纤维丝带。丝带宽度的增加可以提高纤维自动铺放的效率，但容易使复合材料结构在制造过程中产生的间隙或重叠的缺陷。研究表明，采用Bezier曲线定义纤维铺放参考路径来实现连续丝带的剪切变换，可以减少在纤维铺放过程中出现的间隙或者重叠问题，以代替线性变角度的纤维路径。

对于二次Bezier曲线构建的参考路径，常根据三个控制点，即曲线始点和终点，及其切线相交的中间点坐标共同确定曲线的表达式，但中间控制点在纤维自动铺放中无实际的物理意义，也难以在自动铺放工艺中得以实现，实用性不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆管结构纤维自动铺放方法及系统，以解决现有技术中的纤维自动铺放方法实用性不强的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种圆管结构纤维自动铺放方法，包括：

获取复合材料圆管结构的尺寸；所述复合材料圆管结构的尺寸包括圆管结构截面直径、圆管结构长度以及圆管结构截面周长；

根据所述复合材料圆管结构的尺寸确定参考路径的始点位置坐标和终点位置坐标；

根据所述参考路径确定纤维铺放的参数；所述参数包括参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长；

根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度；

根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量；

根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维。

可选的，所述始点位置坐标为(0，0)，所述终点位置坐标为(a，b)；其中，a＝l，0≤b≤πd，a为终点位置坐标的横坐标，b为终点位置坐标的纵坐标，l为圆管结构长度，d为圆管结构截面直径。

可选的，所述根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度，具体包括：

利用公式

和/>

确定所述相对位置坐标；式中，x为相对位置坐标的横坐标，y为相对位置坐标的纵坐标；α₀为参考路径始点处纤维铺放的角度；α₁为参考路径终点处纤维铺放的角度；t为控制步长，t＝0，1/m，…，m-1/m，1，m为控制步长参数；

利用公式

确定所述纤维丝带铺放角度；式中，θ为纤维丝带铺放角度。

可选的，所述根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量，具体包括：

利用公式n＝cπd/h确定铺设所需的丝带数量；式中，n为铺设所需的丝带数量；c为铺放的层数；πd为圆管结构截面周长；h为单条纤维丝带的宽度。

可选的，所述根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维，具体包括：

根据所述相对位置坐标的横坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述参考路径对纤维丝带进行铺放并记录铺放次数；

判断所述铺放次数是否大于铺设所需的丝带数量，得到判断结果；

若所述判断结果为所述铺放次数大于铺设所需的丝带数量，则结束铺放；若所述判断结果为所述铺放次数小于或者等于铺设所需的丝带数量，则继续铺放。

可选的，所述根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维，之前还包括：

将模具两端固定，并在模具表面涂脱模剂；

将铺丝头预热，并达到预定纤维丝带铺放温度。

一种圆管结构纤维自动铺放系统，包括：

尺寸获取模块，用于获取复合材料圆管结构的尺寸；所述复合材料圆管结构的尺寸包括圆管结构截面直径、圆管结构长度以及圆管结构截面周长；

位置坐标确定模块，用于根据所述复合材料圆管结构的尺寸确定参考路径的始点位置坐标和终点位置坐标；

纤维铺放参数确定模块，用于根据所述参考路径确定纤维铺放的参数；所述参数包括参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长；

相对位置和角度确定模块，用于根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度；

丝带数量确定模块，用于根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量；

纤维铺放模块，用于根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维。

可选的，所述相对位置和角度确定模块，包括：

位置确定单元，用于利用公式

和/>

确定所述相对位置坐标；式中，a为终点位置坐标的横坐标；b为终点位置坐标的纵坐标；x为相对位置坐标的横坐标，y为相对位置坐标的纵坐标；α₀为参考路径始点处纤维铺放的角度；α₁为参考路径终点处纤维铺放的角度；t为控制步长，t＝0,1/m,…,m-1/m,1，m为控制步长参数；

角度确定单元，用于利用公式

确定所述纤维丝带铺放角度；式中，θ为纤维丝带铺放角度。

可选的，所述丝带数量确定模块，包括：

丝带数量确定单元，用于利用公式n＝cπd/h确定铺设所需的丝带数量；式中，n为铺设所需的丝带数量；c为铺放的层数；πd为圆管结构截面周长；h为单条纤维丝带的宽度。

可选的，所述纤维铺放模块，包括：

铺放单元，用于根据所述相对位置坐标的横坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述参考路径对纤维丝带进行铺放并记录铺放次数；

判断单元，用于判断所述铺放次数是否大于铺设所需的丝带数量，得到判断结果；

判断结果执行单元，用于若所述判断结果为所述铺放次数大于铺设所需的丝带数量，则结束铺放；若所述判断结果为所述铺放次数小于或者等于铺设所需的丝带数量，则继续铺放。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明根据所述复合材料圆管结构的尺寸确定参考路径的始点位置坐标和终点位置坐标；根据所述参考路径确定纤维铺放的参数；根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标以及所述纤维铺放的参数确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度；最后根据铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度进行纤维铺设。本发明中通过铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度进行纤维铺设，避免了使用中间控制点，便于铺丝头和模具的运动控制，优化纤维自动铺放的工艺路线，提高纤维自动铺放效率，提升加工构件的质量，对变刚度复合材料圆管结构的设计制造具有重要的工程实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种圆管结构纤维自动铺放方法的流程图；

图2为本发明提供的二次Bezier曲线参考路径；

图3为本发明提供的一种圆管结构纤维自动铺放系统的结构图。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种圆管结构纤维自动铺放方法及系统，以解决现有技术中的纤维自动铺放方法实用性不强的问题。

本发明基于变刚度复合材料纤维自动铺放工艺需求，公开了一种基于Bezier曲线的圆管结构纤维自动铺放方法，便于铺丝头和模具的运动控制，优化纤维自动铺放的工艺路线，提高纤维自动铺放效率，提升加工构件的质量，对变刚度复合材料圆管结构的设计制造具有重要的工程实用价值。

本发明针对中间控制点难以在自动铺放工艺过程中应用的实际问题，采用始点P₀和终点P₁位置的斜率角，即始点和终点纤维铺放的角度，来替代中间控制点P₂的位置坐标，构建纤维铺放的二次Bezier参考路径，便于自动铺放技术的实现。

本发明基于纤维自动铺放的工艺特点和需求，采用根据始点和终点的位置及其角度来表征参考路径的方法，设计圆管结构纤维自动铺放工艺流程，使参考路径中的参数物理意义清晰，容易在自动铺放工艺中实现，具有很强的实用性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的一种圆管结构纤维自动铺放方法的流程图，如图1所示，包括：

步骤101：获取复合材料圆管结构的尺寸。所述复合材料圆管结构的尺寸包括圆管结构截面直径、圆管结构长度以及圆管结构截面周长。

步骤102：根据所述复合材料圆管结构的尺寸确定参考路径的始点位置坐标和终点位置坐标。在实际应用中，基于二次Bezier曲线构建纤维丝带的参考路径。

在一个具体实施方式中，所述始点位置坐标为(0，0)，所述终点位置坐标为(a，b)。其中，a＝l，0≤b≤πd，a为终点位置坐标的横坐标，b为终点位置坐标的纵坐标，l为圆管结构长度，d为圆管结构截面直径。

步骤103：根据所述参考路径确定纤维铺放的参数。所述参数包括参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长。在实际应用中，设置参考路径始点处纤维铺放的角度α₀和终点处纤维铺放的角度α₁；设置控制步长参数m(如10～100等)，计算控制参数t＝0，1/m，…，m-1/m，1。始点和终点处纤维铺放的角度是人为设置的，需根据所要铺放纤维的参考路径提前设计。由不同始点和终点的角度所设计出的二次Bezier曲线形状有所不同，最终复合材料圆管结构的力学性能也有差异。

步骤104：根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度。

在一个具体实施方式中，所述步骤104，具体包括：

利用公式

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确定所述相对位置坐标。式中，x为相对位置坐标的横坐标，y为相对位置坐标的纵坐标；α₀为参考路径始点处纤维铺放的角度；α₁为参考路径终点处纤维铺放的角度；t为控制步长，t＝0，1/m，…，m-1/m，1，m为控制步长参数。

利用公式

确定所述纤维丝带铺放角度；式中，θ为纤维丝带铺放角度。

在实际应用中，计算铺丝头在控制参数为t时的相对位置坐标(x,y)和纤维丝带铺放角度。

步骤105：根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量。

在一个具体实施方式中，所述步骤105，具体包括：

利用公式n＝cπd/h确定铺设所需的丝带数量；式中，n为铺设所需的丝带数量；c为铺放的层数；πd为圆管结构截面周长；h为单条纤维丝带的宽度；在实际应用中，n进位圆整。

步骤106：根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维。

在一个具体实施方式中，所述步骤106，具体包括：

根据所述相对位置坐标的横坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述参考路径对纤维丝带进行铺放并记录铺放次数。

判断所述铺放次数是否大于铺设所需的丝带数量，得到判断结果。

若所述判断结果为所述铺放次数大于铺设所需的丝带数量，则结束铺放；若所述判断结果为所述铺放次数小于或者等于铺设所需的丝带数量，则继续铺放。

在实际应用中，铺丝头按相对位置坐标x沿轴向移动，模具按相对位置坐标y绕轴向旋转角度γ＝360°y/πd，控制铺丝头的纤维丝带铺放角度θ，按参考路径进行纤维丝带铺放。

铺丝头在参考路径结束位置切断纤维丝带，记录丝带铺放次数i。

判断纤维丝带铺放次数i>n，若是，则铺放结束；若否，则继续铺放。

单条纤维丝带铺放结束后，需要在结束位置旋转模具到下条丝带铺放的位置，两条丝带紧紧相邻且间距为0，这样模具旋转进给一圈后纤维丝带能够全部覆盖模具的表面。

在一个具体实施方式中，所述步骤106，之前还包括：

将模具两端固定，并在模具表面涂脱模剂。

将铺丝头预热，并达到预定纤维丝带铺放温度。

在实际应用中，当铺丝头温度达到预定的铺放温度后可以开始铺放纤维丝带，全部铺放完成待室温冷却后，再进行脱模，因此要在铺放前涂脱模剂。

在变刚度复合材料圆管结构的设计制造过程中，曲线纤维参考路径规划是纤维自动铺放的前提和基础。由二次Bezier曲线构建的纤维参考路径，如图2所示。二次Bezier曲线从P₀点开始，到P₁点结束，在P₀和P₁点处的斜率角分别是α₀和α₁，P₀和P₁的切线相交于P₂点。一般图形设计应用中，可通过P₀、P₁和P₂三个控制点的坐标，确定二次Bezier曲线表达式。在纤维自动铺放的应用中，采用可连续变化的参数t作为铺丝头和模具运动的控制参数，并根据参考路径的始点位置坐标、终点位置坐标和斜率角，实现基于二次Bezier曲线的纤维参考路径的规划。

在变刚度复合材料圆管结构设计制造中，每条纤维丝带的路径根据曲线纤维参考路径通过平移的方式来确定。对于圆管结构复合材料构件的路径规划，从圆管结构一端的圆周上确定始点，而在另一端圆周上确定终点，每条纤维丝带的铺设路径曲线形状与参考路径完全一致，在减少纤维自动铺放缺陷产生的同时，可以自由实现多种曲线路径的规划。

铺丝头沿圆管结构周长方向的进给量根据纤维丝带的宽度来设定，通过截面的周长与纤维丝带的宽度的比值，并进位圆整，确定单层铺放纤维丝带的数量，从而实现纤维丝带全部覆盖整个复合材料圆管结构。

在单条纤维丝带达到曲线端点位置后，保持铺丝头的角度不变，在经过平移进给后，从新的位置开始沿参考路径继续铺放纤维丝带，从而实现铺丝头连续铺放，最大程度地提高铺丝效率。

图3为本发明提供的一种圆管结构纤维自动铺放系统的结构图，如图3所示，包括：

尺寸获取模块301，用于获取复合材料圆管结构的尺寸。所述复合材料圆管结构的尺寸包括圆管结构截面直径、圆管结构长度以及圆管结构截面周长。

位置坐标确定模块302，用于根据所述复合材料圆管结构的尺寸确定参考路径的始点位置坐标和终点位置坐标。

纤维铺放参数确定模块303，用于根据所述参考路径确定纤维铺放的参数。所述参数包括参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长。

相对位置和角度确定模块304，用于根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度。

丝带数量确定模块305，用于根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量。

纤维铺放模块306，用于根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维。

在一个具体实施方式中，所述相对位置和角度确定模块304，包括：

位置确定单元，用于利用公式

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确定所述相对位置坐标；式中，a为终点位置坐标的横坐标；b为终点位置坐标的纵坐标；x为相对位置坐标的横坐标，y为相对位置坐标的纵坐标；α₀为参考路径始点处纤维铺放的角度；α₁为参考路径终点处纤维铺放的角度；t为控制步长，t＝0,1/m,…,m-1/m,1，m为控制步长参数。

角度确定单元，用于利用公式

确定所述纤维丝带铺放角度；式中，θ为纤维丝带铺放角度。

在一个具体实施方式中，所述丝带数量确定模块305，包括：

丝带数量确定单元，用于利用公式n＝cπd/h确定铺设所需的丝带数量；式中，n为铺设所需的丝带数量；c为铺放的层数；πd为圆管结构截面周长；h为单条纤维丝带的宽度。

在一个具体实施方式中，所述纤维铺放模块306，包括：

铺放单元，用于根据所述相对位置坐标的横坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述参考路径对纤维丝带进行铺放并记录铺放次数。

判断单元，用于判断所述铺放次数是否大于铺设所需的丝带数量，得到判断结果。

判断结果执行单元，用于若所述判断结果为所述铺放次数大于铺设所需的丝带数量，则结束铺放；若所述判断结果为所述铺放次数小于或者等于铺设所需的丝带数量，则继续铺放。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种圆管结构纤维自动铺放方法，其特征在于，包括：

获取复合材料圆管结构的尺寸；所述复合材料圆管结构的尺寸包括圆管结构截面直径、圆管结构长度以及圆管结构截面周长；

根据所述复合材料圆管结构的尺寸确定参考路径的始点位置坐标和终点位置坐标；

根据所述参考路径确定纤维铺放的参数；所述参数包括参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长；所述参考路径始点处纤维铺放的角度为参考路径始点位置的斜率角；所述参考路径终点处纤维铺放的角度为参考路径终点位置的斜率角；

根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度；

所述根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度，具体包括：

利用公式

和/>

确定所述相对位置坐标；式中，a为终点位置坐标的横坐标；b为终点位置坐标的纵坐标；x为相对位置坐标的横坐标，y为相对位置坐标的纵坐标；α₀为参考路径始点处纤维铺放的角度；α₁为参考路径终点处纤维铺放的角度；t为控制步长，t＝0，1/m，…，m-1/m，1，m为控制步长参数；

利用公式

确定所述纤维丝带铺放角度；式中，θ为纤维丝带铺放角度；

根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量；

根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维。

2.根据权利要求1所述的圆管结构纤维自动铺放方法，其特征在于，所述始点位置坐标为(0，0)，所述终点位置坐标为(a，b)；其中，a＝l，0≤b≤πd，l为圆管结构长度，d为圆管结构截面直径。

3.根据权利要求1所述的圆管结构纤维自动铺放方法，其特征在于，所述根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量，具体包括：

利用公式n＝cπd/h确定铺设所需的丝带数量；式中，n为铺设所需的丝带数量；c为铺放的层数；πd为圆管结构截面周长；h为单条纤维丝带的宽度。

4.根据权利要求3所述的圆管结构纤维自动铺放方法，其特征在于，所述根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维，具体包括：

根据所述相对位置坐标的横坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述参考路径对纤维丝带进行铺放并记录铺放次数；

判断所述铺放次数是否大于铺设所需的丝带数量，得到判断结果；

若所述判断结果为所述铺放次数大于铺设所需的丝带数量，则结束铺放；若所述判断结果为所述铺放次数小于或者等于铺设所需的丝带数量，则继续铺放。

5.根据权利要求4所述的圆管结构纤维自动铺放方法，其特征在于，所述根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维，之前还包括：

将模具两端固定，并在模具表面涂脱模剂；

将铺丝头预热，并达到预定纤维丝带铺放温度。

6.一种圆管结构纤维自动铺放系统，其特征在于，包括：

尺寸获取模块，用于获取复合材料圆管结构的尺寸；所述复合材料圆管结构的尺寸包括圆管结构截面直径、圆管结构长度以及圆管结构截面周长；

位置坐标确定模块，用于根据所述复合材料圆管结构的尺寸确定参考路径的始点位置坐标和终点位置坐标；

纤维铺放参数确定模块，用于根据所述参考路径确定纤维铺放的参数；所述参数包括参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长；所述参考路径始点处纤维铺放的角度为参考路径始点位置的斜率角；所述参考路径终点处纤维铺放的角度为参考路径终点位置的斜率角；

相对位置和角度确定模块，用于根据所述始点位置坐标、所述终点位置坐标、参考路径始点处纤维铺放的角度、参考路径终点处纤维铺放的角度、控制步长参数以及控制步长确定铺丝头的相对位置坐标和纤维丝带铺放角度；

所述相对位置和角度确定模块，包括：

位置确定单元，用于利用公式

和/>

确定所述相对位置坐标；式中，a为终点位置坐标的横坐标；b为终点位置坐标的纵坐标；x为相对位置坐标的横坐标，y为相对位置坐标的纵坐标；α₀为参考路径始点处纤维铺放的角度；α₁为参考路径终点处纤维铺放的角度；t为控制步长，t＝0，1/m，…，m-1/m，1，m为控制步长参数；

角度确定单元，用于利用公式

确定所述纤维丝带铺放角度；式中，θ为纤维丝带铺放角度；

丝带数量确定模块，用于根据所述圆管结构截面周长、单条纤维丝带的宽度和铺放的层数确定铺设所需的丝带数量；

纤维铺放模块，用于根据所述相对位置坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述铺设所需的丝带数量铺放纤维。

7.根据权利要求6所述的圆管结构纤维自动铺放系统，其特征在于，所述丝带数量确定模块，包括：

丝带数量确定单元，用于利用公式n＝cπd/h确定铺设所需的丝带数量；式中，n为铺设所需的丝带数量；c为铺放的层数；πd为圆管结构截面周长；h为单条纤维丝带的宽度。

8.根据权利要求7所述的圆管结构纤维自动铺放系统，其特征在于，所述纤维铺放模块，包括：

铺放单元，用于根据所述相对位置坐标的横坐标、所述纤维丝带铺放角度以及所述参考路径对纤维丝带进行铺放并记录铺放次数；

判断单元，用于判断所述铺放次数是否大于铺设所需的丝带数量，得到判断结果；

判断结果执行单元，用于若所述判断结果为所述铺放次数大于铺设所需的丝带数量，则结束铺放；若所述判断结果为所述铺放次数小于或者等于铺设所需的丝带数量，则继续铺放。

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