CN114996884B - 一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法 - Google Patents

一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法 Download PDF

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CN114996884B CN202210842710.3A CN202210842710A CN114996884B CN 114996884 B CN114996884 B CN 114996884B CN 202210842710 A CN202210842710 A CN 202210842710A CN 114996884 B CN114996884 B CN 114996884B
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Abstract

本发明涉及预浸丝束自动铺放成型技术领域，公开了一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，采用法向优先角度和位置优先角度来定义定位器的运动角度边界，根据位置/法向优先权重计算定位器的运动角度初始解；根据定位器的运动角度初始解，过程中运用固定位置、多项式插值、线性插值、动态求解四种求解策略，依次对定位器的运动角度解进行优化求解，有助于定位器参数的合理设置，有助于有效控制铺丝头和工装的运动特性，避免铺丝设备运动过程的干涉，提高铺丝设备的可达性、灵活性和稳定性，保障铺丝过程中运动的连续性、光顺性、稳定性，同时有助于提高铺丝效率和铺放质量。

Description

一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法
技术领域
本发明涉及预浸丝束自动铺放成型技术领域，具体的说，是一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法。
背景技术
复合材料因为具有高比强度、高比刚度以及抗疲劳性能良好等优点，被广泛应用于航空、航天领域，以自动铺丝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各领域的应用。自动铺丝技术是通过多轴联动的铺放头将多束预浸丝通过送料、加热、铺叠、压实、切割等动作，按照工艺规划的路径集束成一条宽度可变的预浸窄带后，在被加热的模具表面进行铺放的技术。
为保证铺放头按照规划的位置和姿态相对于模具运动，铺丝头需具备六个以上的自由度。同时，为提高自动铺丝过程的灵活性，安装模具的工装一般配置有驱动工装转动至指定位置的定位器，这为铺丝系统引入了冗余自由度，使得铺丝设备的运动学逆解存在不确定性，增加了设备运行风险。如何快速有效地根据铺放路径数据计算工装定位器的运动角度，是确定铺丝系统运动学逆解的重要前提，也是提高设备运动灵活性、降低设备运行风险的核心技术。
目前工程上常用的定位运动角度生成方法按照特点分为两种：等高度法和等角度法。等高度法是首先通过定位器旋转将铺丝轨迹点旋转至指定高度，然后根据旋转后的铺丝轨迹点计算对应的铺丝头位置和姿态。等角度法是通过定位器旋转将铺丝轨迹点处的法向量旋转至与水平面呈一个固定的角度，然后根据旋转后的铺丝轨迹点计算对应的铺丝头位置和姿态。该方法只限制铺丝头的施压角度，适用于一些形状复杂只能采用特定角度铺放的工装。等高度法和等角度法均使用某一固定参数确定定位器的旋转角度，在铺放形状复杂的零件时，定位器频繁变速和反向，甚至造成铺丝头与工装的干涉，既影响了铺放过程稳定性，又降低了设备运动的灵活性。
随着复材零部件结构形状日趋复杂，定位器的运动角度求解也变得更加困难。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法；该方法通过合理的参数设置，可以有效地控制铺丝头和工装的运动特性，避免铺丝设备运动过程的干涉，提高铺丝设备运动的可达性和灵活性，最大可能保证了定位器在铺丝过程中运动的连续性和光顺性，提高铺丝过程的稳定性，提升铺丝效率和铺丝质量。
本发明通过下述技术方案实现：
首先，本发明提供了一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，用于自动铺丝设备在自动铺丝轨迹后置处理过程中生成定位器的运动角度；该方法首先从铺丝路径上离散出包括铺丝路径起点、铺丝路径终点的N个轨迹点，获取每个轨迹点对应的位置信息、法向信息以及铺丝路径长度，并获取定位器初始位置信息；接着设置定位器的起始角度、终止角度、位置/法向优先权重，并根据位置/法向优先权重计算定位器的运动角度初始解；然后根据运动角度初始解依次通过固定位置策略、多项式插值策略、线性插值策略、动态求解策略求解得到最终的定位器的运动角度。
为了更好的实现本发明，更进一步地，通过调整位置/法向优先权重的值可以设置位置优先或法向优先两种计算定位器的运动角度初始解的方式。
为了更好的实现本发明，更进一步地，所述方法包括以下具体步骤：
步骤S1：将铺丝路径离散为N个轨迹点，获取每个轨迹点对应的位置信息、法向信息以及铺丝路径长度，N个轨迹点中包括铺丝路径起点和铺丝路径终点；同时获取定位器初始位置信息；
步骤S2：根据定位器初始位置信息、铺丝路径起点的位置信息、铺丝路径的法向信息、铺丝路径终点的位置信息、铺丝路径终点的法向信息，设置定位器的起始角度、终止角度、位置/法向优先权重，计算定位器的运动角度初始解；
步骤S3：根据定位器的运动角度初始解，采用固定位置策略生成定位器的运动角度，若运动角度对于任意的轨迹点可行，则输出该定位器的运动角度，否则执行步骤S4；
步骤S4：根据定位器的运动角度初始解，采用多项式插值策略生成定位器的运动角度，若运动角度对于任意的轨迹点可行，则输出该定位器的运动角度，否则执行步骤S5；
步骤S5：根据定位器的运动角度初始解，采用线性插值策略生成定位器的运动角度，若运动角度对于任意的轨迹点可行，则输出该定位器的运动角度，否则执行步骤S6；
步骤S6：根据定位器的运动角度初始解，采用动态求解策略生成定位器的运动角度，若运动角度对于任意的轨迹点可行，则输出该定位器的运动角度，否则判定当前求解参数下定位器的运动角度无可行解，结束。
为了更好的实现本发明，更进一步地，所述步骤S2具体是指：根据定位器初始位置信息、铺丝路径起点的位置信息、铺丝路径起点的法向信息、铺丝路径起点的法向信息、铺丝路径终点的位置信息、铺丝路径终点的法向信息，设置定位器的起始角度
Figure 564630DEST_PATH_IMAGE001
、终止角度
Figure 242736DEST_PATH_IMAGE002
、位置/法向优先权重
Figure 473997DEST_PATH_IMAGE003
；逐点计算每个轨迹点处法向优先角度
Figure 921159DEST_PATH_IMAGE004
和位置优先角度
Figure 438728DEST_PATH_IMAGE005
；再依据位置/法向优先权重
Figure 604130DEST_PATH_IMAGE003
逐点计算每个轨迹点处定位器的运动角度初始解
Figure 373503DEST_PATH_IMAGE006
。
为了更好的实现本发明，更进一步地，所述步骤S3具体是指：根据定位器的运动角度初始解
Figure 268647DEST_PATH_IMAGE006
，采用固定位置策略生成定位器的运动角度
Figure 894800DEST_PATH_IMAGE007
，若运动角度
Figure 485182DEST_PATH_IMAGE007
对于任意的轨迹点
Figure 854983DEST_PATH_IMAGE008
可行，则运动角度
Figure 11158DEST_PATH_IMAGE007
作为定位器的运动角度最终解
Figure 136109DEST_PATH_IMAGE009
输出，否则执行步骤S4。
为了更好的实现本发明，更进一步地，所述步骤S4具体是指：根据定位器的运动角度初始解
Figure 10524DEST_PATH_IMAGE006
中最小值
Figure 387279DEST_PATH_IMAGE010
和最大值
Figure 397960DEST_PATH_IMAGE011
采用多项式插值策略生成定位器的运动角度
Figure 631495DEST_PATH_IMAGE012
，若运动角度
Figure 727627DEST_PATH_IMAGE012
对于任意的轨迹点
Figure 767127DEST_PATH_IMAGE008
可行，则运动角度
Figure 897894DEST_PATH_IMAGE012
作为定位器的运动角度最终解
Figure 36752DEST_PATH_IMAGE009
输出，否则执行步骤S5。
为了更好的实现本发明，更进一步地，所述步骤S5具体是指：根据定位器的运动角度初始解
Figure 823442DEST_PATH_IMAGE006
中起点初始解
Figure 338737DEST_PATH_IMAGE013
和终点初始解
Figure 324011DEST_PATH_IMAGE014
采用线性插值策略生成定位器的运动角度
Figure 961665DEST_PATH_IMAGE015
，若运动角度
Figure 297969DEST_PATH_IMAGE015
对于任意的轨迹点
Figure 351375DEST_PATH_IMAGE008
可行，则运动角度
Figure 394418DEST_PATH_IMAGE015
作为定位器的运动角度最终解
Figure 140657DEST_PATH_IMAGE009
输出，否则执行步骤S6。
为了更好的实现本发明，更进一步地，所述步骤S6具体是指：根据定位器的运动角度初始解
Figure 433098DEST_PATH_IMAGE006
，采用动态求解策略生成定位器的运动角度，若定位器的运动角度初始解
Figure 618092DEST_PATH_IMAGE006
对于任意的轨迹点
Figure 577957DEST_PATH_IMAGE008
可行，则定位器的运动角度初始解
Figure 229519DEST_PATH_IMAGE006
直接作为定位器的运动角度最终解
Figure 478097DEST_PATH_IMAGE009
输出，否则判定当前求解参数下定位器的运动角度无可行解，结束。
其次，本发明还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法。
此外，本发明还提供一种电子设备，包括处理器、存储器；所述存储器用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法。
有益效果：本发明公开的技术方案对自动铺丝设备定位器的运动角度求解，过程中运用固定位置、多项式插值、线性插值、动态求解四种求解策略，依次对定位器的运动角度解进行优化求解，有助于定位器参数的合理设置，有助于有效控制铺丝头和工装的运动特性，避免铺丝设备运动过程的干涉，提高铺丝设备的可达性、灵活性和稳定性，保障铺丝过程中运动的连续性、光顺性、稳定性，同时有助于提高铺丝效率和铺放质量。
附图说明
下面将结合附图对技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本发明提供的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法的流程图；
图2为本发明法向优先角度示意图；
图3为本发明位置优先角度示意图；
图4为本发明定位器的运动角度初始解的流程图；
图5为本发明定位器多项式插值策略的流程图；
图6为本发明定位器的运动角度各求解策略结果对比图。
附图标记说明：1、定位器；2、工装；3、工件；4、铺丝头。
具体实施方式
以下结合实施例的具体实施方式，对本发明创造的上述内容再做进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段作出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
以下实施例中，使用的铺丝设备如图2、图3所示，定位器1用于驱动工装2转动到合适的角度，工装2上固定有用于承载工件2的模具，铺丝头4将丝束铺放在模具表面并固化形成工件2。
本发明的实施例中，N和i的取值均为整数。
实施例1：
本实施例提供了一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，如图1所示，通过步骤S1：将铺丝路径信息离散为N个轨迹点
Figure 138886DEST_PATH_IMAGE008
，获取每个轨迹点
Figure 687679DEST_PATH_IMAGE008
对应的位置信息、法向信息以及铺丝路径长度
Figure 103617DEST_PATH_IMAGE016
，N个轨迹点中包括铺丝路径起点和铺丝路径终点，其中：i、N均为整数，N≥2且i∈[0，N-1]；同时获取定位器初始位置信息，该初始位置信息包括了各定位器未发生运动时的初始位置和初始角度；
步骤S2：根据定位器初始位置信息、铺丝路径起点的位置信息、铺丝路径起点的法向信息、铺丝路径终点的位置信息、铺丝路径终点的法向信息，设置定位器的起始角度
Figure 636229DEST_PATH_IMAGE001
、终止角度
Figure 835129DEST_PATH_IMAGE002
、位置/法向优先权重
Figure 441691DEST_PATH_IMAGE003
；逐点计算每个轨迹点
Figure 966213DEST_PATH_IMAGE008
处法向优先角度
Figure 720543DEST_PATH_IMAGE004
和位置优先角度
Figure 785451DEST_PATH_IMAGE005
；再依据位置/法向优先权重
Figure 574415DEST_PATH_IMAGE003
逐点计算每个轨迹点
Figure 4259DEST_PATH_IMAGE008
处定位器的运动角度初始解
Figure 183568DEST_PATH_IMAGE006
；起始角度、终止角度分别对应定位器运动到铺丝路径起点、铺丝路径终点处的角度；
步骤S3：根据定位器的运动角度初始解
Figure 724271DEST_PATH_IMAGE006
，采用固定位置策略生成定位器的运动角度
Figure 633321DEST_PATH_IMAGE007
，若运动角度
Figure 296384DEST_PATH_IMAGE007
对于任意的轨迹点
Figure 290884DEST_PATH_IMAGE008
可行，则运动角度
Figure 369699DEST_PATH_IMAGE007
作为定位器的运动角度最终解
Figure 70939DEST_PATH_IMAGE009
输出，否则执行步骤S4；
步骤S4：根据定位器的运动角度初始解
Figure 577006DEST_PATH_IMAGE006
中最小值
Figure 58803DEST_PATH_IMAGE010
和最大值
Figure 269205DEST_PATH_IMAGE011
采用多项式插值策略生成定位器的运动角度
Figure 621689DEST_PATH_IMAGE012
，若运动角度
Figure 829816DEST_PATH_IMAGE012
对于任意的轨迹点
Figure 471013DEST_PATH_IMAGE008
可行，则运动角度
Figure 891630DEST_PATH_IMAGE012
作为定位器的运动角度最终解
Figure 629779DEST_PATH_IMAGE009
输出，否则执行步骤S5；
步骤S5：根据定位器的运动角度初始解
Figure 477649DEST_PATH_IMAGE006
中起点初始解
Figure 730776DEST_PATH_IMAGE013
和终点初始解
Figure 220663DEST_PATH_IMAGE014
采用线性插值策略生成定位器的运动角度
Figure 547739DEST_PATH_IMAGE015
，若运动角度
Figure 35352DEST_PATH_IMAGE015
对于任意的轨迹点
Figure 447879DEST_PATH_IMAGE008
可行，则运动角度
Figure 475878DEST_PATH_IMAGE015
作为定位器的运动角度最终解
Figure 985357DEST_PATH_IMAGE009
输出，否则执行步骤S6；
步骤S6：根据定位器的运动角度初始解
Figure 440609DEST_PATH_IMAGE006
，采用动态求解策略生成定位器的运动角度，若定位器的运动角度初始解
Figure 606011DEST_PATH_IMAGE006
对于任意的轨迹点
Figure 172122DEST_PATH_IMAGE008
可行，则定位器的运动角度初始解
Figure 411473DEST_PATH_IMAGE006
直接作为定位器的运动角度最终解
Figure 303206DEST_PATH_IMAGE009
输出，否则判定当前求解参数下定位器的运动角度无可行解，结束。
更具体实施步骤如下：
S1：获取铺丝轨迹信息、定位器初始位置信息
获取铺丝路径数据并离散为N个轨迹点
Figure 690325DEST_PATH_IMAGE017
；获取第i个轨迹点的铺丝路径长度
Figure 122443DEST_PATH_IMAGE018
，其中i∈[0，N-1]；获取定位器初始位置信息，所述初始位置信息包括定位器未发生运动时的初始位置和初始角度；
S2：计算定位器的运动角度初始解
根据定位器初始位置信息、铺丝路径起点和终点信息，所述铺丝路径起点和终点信息包括二者的位置和法向信息，设置起始角度
Figure 544197DEST_PATH_IMAGE001
、终止角度
Figure 341252DEST_PATH_IMAGE019
，逐点计算每个轨迹点处法向优先角度
Figure 153350DEST_PATH_IMAGE020
和位置优先角度
Figure 326842DEST_PATH_IMAGE005
；并设置位置/法向权重
Figure 603103DEST_PATH_IMAGE021
，再依据位置/法向优先权重
Figure 910674DEST_PATH_IMAGE021
逐点计算定位器在每个轨迹点的运动角度初始解
Figure 272385DEST_PATH_IMAGE022
；
具体的，如图4所示，采用线性插值和加权平均的方式计算定位器的运动角度初始解，计算步骤如下：
S21：设置起始角度
Figure 921672DEST_PATH_IMAGE001
、终止角度
Figure 52439DEST_PATH_IMAGE002
、位置/法向优先权重
Figure 456876DEST_PATH_IMAGE003
；
S22：置
Figure 368200DEST_PATH_IMAGE023
；
S23：请参阅图2，计算第
Figure 617916DEST_PATH_IMAGE024
个铺丝轨迹点
Figure 868768DEST_PATH_IMAGE025
在工装坐标系{P}下的法向矢量
Figure 381789DEST_PATH_IMAGE026
与
Figure 452514DEST_PATH_IMAGE027
轴的夹角，即法向角度
Figure 771499DEST_PATH_IMAGE029
，工装坐标系{P}中点
Figure 611279DEST_PATH_IMAGE030
为坐标原点、点
Figure 419835DEST_PATH_IMAGE031
为法向矢量
Figure 977856DEST_PATH_IMAGE026
与
Figure 834953DEST_PATH_IMAGE027
轴交点、
Figure 732502DEST_PATH_IMAGE032
轴和
Figure 384063DEST_PATH_IMAGE027
轴为坐标轴，
Figure 694959DEST_PATH_IMAGE033
轴和
Figure 418064DEST_PATH_IMAGE034
轴分别对应表示
Figure 966857DEST_PATH_IMAGE023
时
Figure 320478DEST_PATH_IMAGE032
轴和
Figure 790774DEST_PATH_IMAGE027
轴位置、；请参阅图3，计算第
Figure 724095DEST_PATH_IMAGE024
个铺丝轨迹点
Figure 658553DEST_PATH_IMAGE025
在工装坐标系{P}下的法向矢量
Figure 917496DEST_PATH_IMAGE035
与
Figure 734142DEST_PATH_IMAGE027
轴的夹角，即位置角度
Figure 2312DEST_PATH_IMAGE036
，如图3所示；
S24：以设定的起始角度
Figure 525698DEST_PATH_IMAGE001
和终止角度
Figure 893225DEST_PATH_IMAGE002
为端点函数值，以各轨迹点的铺丝路径长度
Figure 400430DEST_PATH_IMAGE037
为插值节点进行线性插值，以插值结果作为当前轨迹点在工装初始坐标系{P0}下的法向角度
Figure 941133DEST_PATH_IMAGE038
和位置角度
Figure 646920DEST_PATH_IMAGE039
=
Figure 247666DEST_PATH_IMAGE040
，即
Figure 976588DEST_PATH_IMAGE041
，
Figure 524244DEST_PATH_IMAGE042
；法向角度
Figure 22221DEST_PATH_IMAGE043
参阅图2、位置角度
Figure 793868DEST_PATH_IMAGE039
参阅图3
S25：根据法向角度
Figure 337982DEST_PATH_IMAGE043
和位置角度
Figure 220487DEST_PATH_IMAGE039
，分别计算对应定位器法向优先角度
Figure 838550DEST_PATH_IMAGE004
和定位器位置优先角度
Figure 515519DEST_PATH_IMAGE005
，即
Figure 156716DEST_PATH_IMAGE044
和
Figure 108492DEST_PATH_IMAGE045
；
S26：利用位置/法向优先权重对法向角度和位置角度进行加权求和，得到定位器的运动角度初始解
Figure 315482DEST_PATH_IMAGE046
；
S27：置
Figure 756828DEST_PATH_IMAGE047
；
S28：如果
Figure 947638DEST_PATH_IMAGE048
，则转至步骤S23，否则结束。
在S2中，采用法向优先角度和位置优先角度定义了自动铺丝设备上旋转铺丝工装定位器的运动角度解的边界，根据位置/法向优先权重计算定位器的运动角度初始解。当位置/法向优先权重设置为法向优先时，铺丝过程中铺丝头和工件的相对运动主要通过铺丝头的运动实现，适用于大型零件、曲面法向变化平缓的复合材料零件的铺放；当位置/法向优先权重设置为位置优先时，铺丝过程中铺丝头和工件的相对运动主要通过工装的运动实现，适用于中小型零件、曲面法向变化剧烈的复合材料零件的铺放。通过合理设置位置/法向优先权重，可以控制铺丝头和工装的运动特性，避免铺丝设备运动过程的干涉，提高铺丝设备运动的可达性和灵活性。
S3：采用固定位置策略求解定位器的运动角度最终解
获取定位器在铺丝轨迹起点、终点处分别对应的运动角度起始解
Figure 171946DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 702284DEST_PATH_IMAGE014
，求得二者平均值
Figure 986635DEST_PATH_IMAGE049
；若
Figure 399162DEST_PATH_IMAGE050
对于所有轨迹点均为可行解，则
Figure 427161DEST_PATH_IMAGE050
为定位器的运动角度最终解
Figure 936639DEST_PATH_IMAGE051
，即
Figure 657471DEST_PATH_IMAGE052
；若否，则执行S4；
固定位置策略是根据定位器的运动角度初始解计算一个固定值作为定位器的运动角度解，在铺放开始前，定位器运动至该固定位置，并且在铺放铺放过程中保持不动。
S4：采用多项式插值策略求解定位器的运动角度最终解
以定位器的运动角度初始解的最小值
Figure 557293DEST_PATH_IMAGE053
和最大值
Figure 326666DEST_PATH_IMAGE054
为插值区间端点函数值，以函数值落在二者之间的各轨迹点所对应的铺丝路径长度
Figure 628335DEST_PATH_IMAGE055
为插值节点，依次进行多项式插值；若当i∈[1，N-1]时，插值结果
Figure 254488DEST_PATH_IMAGE056
对应任意第i个轨迹点为可行解，则定位器的运动角度最终解
Figure 703924DEST_PATH_IMAGE057
，结束；否，则执行S5；
具体的，如图5所示，可以以三次多项式插值的方式进行计算定位器角度，包括以下具体步骤：
S41：搜索定位器的运动角度初始解最小值
Figure 73725DEST_PATH_IMAGE053
及其索引值
Figure 495480DEST_PATH_IMAGE058
；
S42：搜索定位器的运动角度初始解最大值
Figure 495797DEST_PATH_IMAGE054
及其索引值
Figure 104632DEST_PATH_IMAGE059
；
S43：如果
Figure 278125DEST_PATH_IMAGE060
，转至步骤S44，否则转至步骤S45；
S44：引入定位器的运动角度初始解特定值
Figure 616702DEST_PATH_IMAGE061
及其索引值
Figure 584658DEST_PATH_IMAGE062
；令
Figure 946369DEST_PATH_IMAGE063
；
Figure 657974DEST_PATH_IMAGE064
；
Figure 992003DEST_PATH_IMAGE065
以构造拟合；后转至步骤S46；
S45：置
Figure 396439DEST_PATH_IMAGE023
；
S46：如果
Figure 714288DEST_PATH_IMAGE066
，则
Figure 557479DEST_PATH_IMAGE067
，并转到步骤S49，否则转到步骤S47；
S47：如果
Figure 808332DEST_PATH_IMAGE068
，则
Figure 118091DEST_PATH_IMAGE069
，并转到步骤S49，否则转到步骤S48；
S48：以定位器的运动角度初始解的最小值
Figure 126498DEST_PATH_IMAGE053
和最大值
Figure 445484DEST_PATH_IMAGE054
为端点函数值，以定位器的运动角度初始解的最小值
Figure 285264DEST_PATH_IMAGE053
与最大值
Figure 93820DEST_PATH_IMAGE054
之间各轨迹点的铺丝路径长度
Figure 917419DEST_PATH_IMAGE055
为插值节点，进行三次多项式插值，即
Figure 508938DEST_PATH_IMAGE070
；其中
Figure 672066DEST_PATH_IMAGE071
为插值参数，多项式插值求得的定位器的运动角度最终解
Figure 323627DEST_PATH_IMAGE072
以
Figure 368944DEST_PATH_IMAGE073
的形式表示以示区分，即
Figure 92049DEST_PATH_IMAGE074
；
S49：
Figure 906421DEST_PATH_IMAGE047
；
S410：如果
Figure 994463DEST_PATH_IMAGE048
，则转至步骤S46，否则结束。
多项式插值策略是在初始解的最小值和最大值之间进行多项式插值，以插值结果作为定位器的运动角度最终解。以多项式插值的方式计算定位器的运动角度，保证了定位器在铺放过程中运动的连续性和光顺性。
S5：采用线性插值策略求解定位器的运动角度最终解
线性插值策略是初始解的起始值和终止值之间进行线性插值，以插值结果作为定位器的运动角度解。以定位器在铺丝轨迹起点和终点对应的运动角度初始解
Figure 261496DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 663659DEST_PATH_IMAGE014
为插值区间端点函数值，以各轨迹点对应的铺丝路径长度
Figure 598117DEST_PATH_IMAGE018
作为插值节点，依次进行线性插值，计算出插值结果
Figure 591480DEST_PATH_IMAGE075
；若当i∈[1，N-1]时，插值结果
Figure 673706DEST_PATH_IMAGE015
对应任意第i个轨迹点为可行解，则定位器的运动角度最终解
Figure 941876DEST_PATH_IMAGE076
，结束；否，则执行S6；
S6：采用动态策略求解定位器的运动角度最终解
若当i∈[1，N-1]时，定位器的运动角度初始解
Figure 465261DEST_PATH_IMAGE022
对应任意第i个轨迹点为可行解，则定位器的运动角度最终解为
Figure 832789DEST_PATH_IMAGE022
，结束；否，则确定当前求解参数下定位器的运动角度无可行解，结束。动态求解策略直接以定位器的运动角度初始解作为定位器的运动角度最终解，求解过程简单。
对于同一算例，分别采用固定位置、多项式插值、线性插值及动态求解策略求解的定位器的运动角度如图6所示；本实施例中公开的技术方案对自动铺丝设备上旋转铺丝工装定位器的运动角度求解，过程中运用固定位置、多项式插值、线性插值、动态求解四种求解策略，依次对定位器的运动角度解进行优化求解，采用固定位置策略求得的定位器的运动角度为固定值，在铺丝过程中定位器保持不动，保证了铺放过程的稳定性；采用多项式插值策略求得的定位器角度为三次多项式曲线，保证了定位器运动的连续性和光顺性，有利于实现稳定铺放；采用线性插值策略求得的定位器角度为直线，在铺放过程中定位器运动连续，但是在铺放起点和终点处运动并不光顺；采用动态求解策略直接以定位器的运动角度初始解为定位器的运动角度最终解，其连续性和光顺性相对较差。可见在求解时，依次采用固定位置、多项式插值、线性插值、动态求解四种求解策略，可以最大可能保证定位器在铺丝过程中运动的连续性和光顺性。
最终有助于定位器参数的合理设置，有助于有效控制铺丝头和工装的运动特性，避免铺丝设备运动过程的干涉，提高铺丝设备的可达性、灵活性和稳定性，保障铺丝过程中运动的连续性、光顺性、稳定性，同时有助于提高铺丝效率和铺放质量。
为了更好地实现本是实施例，进一步地，所述轨迹点数据包括特征数据、位置向量和法向量。
为了更好地实现本是实施例，进一步地，所述特征数据包括轨迹索引号、点索引号、丝束索引号、关键点标识、开孔边界点。
实施例2：
本实施例提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法。
实施例3：
本实施例提供一种电子设备，包括处理器、存储器；所述存储器用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法。
实施例4：
本实施例提供了一种铺丝方法，在丝过程中需要对定位器运动角度进行规划，以完成曲面工件的铺丝成型，在对定位器运动角度的规划过程中采用实施例1所提供的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法生成运动角度，并将生成的运动角度运用到铺丝设备的定位器角度调节过程中。
有益效果：本发明公开的技术方案对自动铺丝设备上旋转铺丝工装定位器的运动角度求解，过程中运用固定位置、多项式插值、线性插值、动态求解四种求解策略，依次对定位器的运动角度解进行优化求解，有助于定位器参数的合理设置，有助于有效控制铺丝头和工装的运动特性，避免铺丝设备运动过程的干涉，提高铺丝设备的可达性、灵活性和稳定性，保障铺丝过程中运动的连续性、光顺性、稳定性，同时有助于提高铺丝效率和铺放质量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，用于自动铺丝设备在自动铺丝轨迹后置处理过程中生成定位器的运动角度，其特征在于，先从铺丝路径上离散出包括铺丝路径起点、铺丝路径终点的N个轨迹点，获取每个轨迹点对应的位置信息、法向信息以及铺丝路径长度，并获取定位器初始位置信息；接着设置定位器的起始角度、终止角度、位置/法向优先权重，并根据位置/法向优先权重计算定位器的运动角度初始解；然后根据运动角度初始解依次通过固定位置策略、多项式插值策略、线性插值策略、动态求解策略求解得到最终的定位器的运动角度；
所述方法包括以下具体步骤：
步骤S1：将铺丝路径离散为N个轨迹点，获取每个轨迹点对应的位置信息、法向信息以及铺丝路径长度，N个轨迹点中包括铺丝路径起点和铺丝路径终点；同时获取定位器初始位置信息；
步骤S2：根据定位器初始位置信息、铺丝路径起点的位置信息、铺丝路径的法向信息、铺丝路径终点的位置信息、铺丝路径终点的法向信息，设置定位器的起始角度、终止角度、位置/法向优先权重，计算定位器的运动角度初始解；
步骤S3：根据定位器的运动角度初始解，采用固定位置策略生成定位器的运动角度，若运动角度对于任意的轨迹点可行，则输出该定位器的运动角度，否则执行步骤S4；
步骤S4：根据定位器的运动角度初始解，采用多项式插值策略生成定位器的运动角度，若运动角度对于任意的轨迹点可行，则输出该定位器的运动角度，否则执行步骤S5；
步骤S5：根据定位器的运动角度初始解，采用线性插值策略生成定位器的运动角度，若运动角度对于任意的轨迹点可行，则输出该定位器的运动角度，否则执行步骤S6；
步骤S6：根据定位器的运动角度初始解，采用动态求解策略生成定位器的运动角度，若运动角度对于任意的轨迹点可行，则输出该定位器的运动角度，否则判定当前求解参数下定位器的运动角度无可行解，结束；
其中：轨迹点记为
Figure 304514DEST_PATH_IMAGE002
；i、N均为整数，N≥2且i∈[0，N-1]。
2.根据权利要求1所述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，其特征在于，通过调整位置/法向优先权重的值设置位置优先或法向优先两种计算定位器的运动角度初始解的方式。
3.根据权利要求1述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，其特征在于，所述步骤S2具体是指：根据定位器初始位置信息、铺丝路径起点的位置信息、铺丝路径起点的法向信息、铺丝路径终点的位置信息、铺丝路径终点的法向信息，设置定位器的起始角度
Figure 571547DEST_PATH_IMAGE004
、终止角度
Figure 36026DEST_PATH_IMAGE006
、位置/法向优先权重
Figure 704905DEST_PATH_IMAGE008
；逐点计算每个轨迹点处法向优先角度
Figure 229427DEST_PATH_IMAGE010
和位置优先角度
Figure 983757DEST_PATH_IMAGE012
；再依据位置/法向优先权重
Figure 986348DEST_PATH_IMAGE008
逐点计算每个轨迹点处定位器的运动角度初始解
Figure 775312DEST_PATH_IMAGE014
。
4.根据权利要求3述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，其特征在于，所述步骤S3具体是指：根据定位器的运动角度初始解
Figure 205157DEST_PATH_IMAGE014
，采用固定位置策略生成定位器的运动角度
Figure 446782DEST_PATH_IMAGE016
，若运动角度
Figure 253064DEST_PATH_IMAGE016
对于任意的轨迹点
Figure 162114DEST_PATH_IMAGE002
可行，则运动角度
Figure 497281DEST_PATH_IMAGE016
作为定位器的运动角度最终解
Figure 491782DEST_PATH_IMAGE018
输出，否则执行步骤S4。
5.根据权利要求3述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，其特征在于，所述步骤S4具体是指：根据定位器的运动角度初始解
Figure 836175DEST_PATH_IMAGE014
中最小值
Figure 599732DEST_PATH_IMAGE020
和最大值
Figure 105800DEST_PATH_IMAGE022
采用多项式插值策略生成定位器的运动角度
Figure 587596DEST_PATH_IMAGE024
，若运动角度
Figure 735681DEST_PATH_IMAGE024
对于任意的轨迹点
Figure 88165DEST_PATH_IMAGE002
可行，则运动角度
Figure 296292DEST_PATH_IMAGE024
作为定位器的运动角度最终解
Figure 999806DEST_PATH_IMAGE018
输出，否则执行步骤S5。
6.根据权利要求3述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，其特征在于，所述步骤S5具体是指：根据定位器的运动角度初始解
Figure 686002DEST_PATH_IMAGE014
中起点初始解
Figure 158572DEST_PATH_IMAGE026
和终点初始解
Figure 272022DEST_PATH_IMAGE028
采用线性插值策略生成定位器的运动角度
Figure 462832DEST_PATH_IMAGE030
，若运动角度
Figure 687140DEST_PATH_IMAGE030
对于任意的轨迹点
Figure 279795DEST_PATH_IMAGE002
可行，则运动角度
Figure 653944DEST_PATH_IMAGE030
作为定位器的运动角度最终解
Figure 332050DEST_PATH_IMAGE018
输出，否则执行步骤S6。
7.根据权利要求3述的一种自动铺丝设备旋转工装定位器运动角度求解方法，其特征在于，所述步骤S6具体是指：根据定位器的运动角度初始解
Figure 94469DEST_PATH_IMAGE014
，采用动态求解策略生成定位器的运动角度，若定位器的运动角度初始解
Figure 541631DEST_PATH_IMAGE014
对于任意的轨迹点
Figure 262462DEST_PATH_IMAGE002
可行，则定位器的运动角度初始解
Figure 427865DEST_PATH_IMAGE014
直接作为定位器的运动角度最终解
Figure 993975DEST_PATH_IMAGE018
输出，否则判定当前求解参数下定位器的运动角度无可行解，结束。
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