CN115358040A - 用于复合结构体的编程表面质量的计算机分析的方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于复合结构体的编程表面质量的计算机分析的方法。一种用于复合层压件的编程表面的质量的计算机分析的方法。基于编程的板层定义和工具表面定义来生成表示编程的顶表面的第一数据集。此后，生成表示在编程的顶表面上的第一网格的点的坐标的第二数据集，其形成第一网格。然后，生成表示在定义的工具表面上的第二网格的点的坐标的第三数据集。然后计算第一网格的每个网格元相对于第二网格的对应网格元的相应角度。将每个角度与可接受角度的阈值进行比较。响应于可接受数量的角度超过可接受角度的阈值，可对丝束放置机进行编程，以使用编程的板层定义来制造复合结构体。

Description

用于复合结构体的编程表面质量的计算机分析的方法

技术领域

本公开涉及用于设计和制造复合结构体和部件的方法，并且具体地，涉及复合层压件的表面质量的计算机分析。

背景技术

复合结构体和部件被广泛地用于飞机、航空航天以及其中具有高强度重量比的材料是必要的其他应用中。复合结构体可手动地或使用自动化设备渐进地构建具有薄复合带或丝束的多个层(即，预浸渍有热固性树脂材料(诸如环氧树脂)的连续长丝(诸如碳或石墨纤维)的未加捻的束)的结构来制造，所述多个层铺设在另一层上并层压在一起。这些层通常被称为部分或整个板层。对于超过可用材料宽度的大结构或可极大地受益于单向应力路径的设计，每个板层通常由材料的多个带条(在下文中“丝束”)组成，该材料的多个带条彼此相邻地放置或边缘与边缘彼此抵接或者在一定程度上重叠。纤维增强复合层压件通常由具有恒定纤维取向的板层构造。通过落差和添加板层逐个面板改变层压件刚度。

先进的纤维铺放(也称为“丝束铺放技术”)是用于生产复合层压件的全自动化工艺，其结合了长丝卷绕的差分支出能力和自动化带材铺设的压实和切割重启能力。存在可以沉积不同种类的材料的各种机器：纤维增强的热固性预浸体(预浸渍)材料、纤维增强的热塑性材料、或干纤维。预浸渍有热固性树脂的碳纤维最常用于航空航天工业中，因此本文中所描述的纤维放置工艺(在下文中“丝束放置工艺”)采用热固性材料系统。

大多数丝束放置系统具有七个运动轴并且是计算机控制的。运动的轴线，即，三个位置轴线、三个旋转轴线和旋转工作心轴的轴线，提供丝束放置机灵活性，以将丝束放置头定位在部件表面上，使得能够生产复杂的复合部件。在丝束放置过程期间，将缝隙预浸带的丝束以平行纤维的带的方式放置在表面上，称为道线(即，每个道线由多个平行丝束组成)。该技术允许纤维弯曲，并且丝束被单独地切割和重新开始，使得可以制造接近其最终形状的部件，从而降低切屑量。丝束放置机的丝束切割和重新开始能力还使得能够改变道线宽度，其可用于消除由几何形状和转向的纤维道线引起的相邻道线之间的间隙或重叠。

先进的丝束放置增加了制造复合层压件的能力，但它也具有许多限制。例如，丝束切割/重新开始相对于相邻道线的边界或板层边界的精确位置由覆盖参数确定。垂直于纤维方向切割丝束，导致不光滑的道线边界和小的三角形重叠或间隙。

用于设计、制造和检验复合部件的一个过程缺少用于预测材料的准确放置的稳健方法或工具。当所希望的材料形式是宽带，并且该带通过机器人材料放置装置在原地被切割时，所得到的材料具有未被工程部件定义完全定义的切割位置。通常，这些切割位置中的许多位置彼此紧邻。在制造的部件中，存在许多位置，在许多位置中，这些切割位置非常接近，使得所得层压件具有比工程部件定义中所示的显著更陡的斜坡角度。

发明内容

以下公开的主题旨在一种用于使用宽带材料构造复合部件的方法，该方法导致袋侧表面比使用现有技术方法可实现的平滑度更平滑。还公开了一种分析方法，其可用于在制造之前预测袋侧(顶部)表面的轮廓。这些构造和分析技术的应用使得能够生产部件，诸如飞机机翼蒙皮，其中，能够更容易地验证复合层压件的表面质量，从而减少部件检验时间。

本文中公开的构造方法致力于通过将大的实际角度减小为更接近如由工程部件定义限定的标称角度来改善复合层压件，特别是在陡坡(板层落差)区域中。在此提出的工具可以用于：(1)捕获工程和制造部件定义；(2)模拟将由机器人放置设备执行的放置；以及(3)产生所得模拟袋侧(顶部)表面并分析该模拟表面的局部轮廓。

在部件的检验期间出现的由于制造细节引起的任何问题将可能影响遵循生产顺序的每个部件。修正工程部件定义或制造定义是昂贵且耗时的。在没有分析方法的情况下，没有办法证实任何工程修正改善检验质量。本公开中描述的分析方法预测局部表面轮廓，使得结果可以用于迭代用在部件设计上以及在制造之前和独立于制造而产生的表面质量。

如在本文中使用的，复合层压件的术语“袋侧表面”和“顶表面”同义地用于意指复合层压件的与工具侧表面相对的表面，该工具侧表面与工具表面接触。例如，假设相对于平坦的工具表面固定的参考坐标系，具有相同X和Y坐标的袋侧和工具侧表面上的成对点在Z方向上分开等于层压件厚度的距离。如果该工具的表面是非平面的，则可以改变X-Y-Z坐标系的取向和位置以符合该工具表面轮廓，例如，通过在每个点处对准垂直于该工具表面的Z轴。如在本文中使用的，术语“设计的顶表面”是指表示由工程部件定义限定的模拟顶表面的数据(在板层边界处不呈现锯齿状的板层边缘)。此外，如本文中使用的，术语“编程的顶表面”是指表示由制造部件定义限定的模拟顶表面的数据(其在板层边界处呈现锯齿状的板层边缘)。

尽管下面将详细描述用于计算机分析复合结构体的编程表面的质量的方法的各种实施例，但是这些实施例中的一个或多个可以以下方面中的一个或多个为特征。

以下详细公开的主题的一个方面是一种用于复合结构体的编程表面的质量的计算机分析的方法，该方法包括：(a)基于多个初始编程的板层定义和表示定义的工具表面的工具表面定义来生成表示复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集；(b)生成表示第一编程的顶表面上的多个点的坐标的第二数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第一网格；(c)生成表示在定义的工具表面上的多个点的坐标的第三数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第二网格；(d)计算所述第一网格的每个网格元相对于所述第二网格的对应网格元的相应角度；以及(e)将步骤(d)中计算的每个角度与可接受角度的阈值进行比较。根据一个实施例，该方法还包括控制显示屏显示指示角度超过可接受角度的阈值的符号指示。根据另实施例，该方法还包括：响应于步骤(e)中可接受数量的角度超过可接受角度的阈值，对丝束放置机进行编程，以根据多个初始编程的板层定义来制造复合结构体。

以下详细公开的主题的另一方面是一种计算机系统，该计算机系统包括处理器和存储可执行代码的非暂时性有形计算机可读存储介质，该可执行代码被配置为使得处理器能够执行数据处理操作，该数据处理操作执行在前一段落中描述的方法的步骤(a)至(e)。

以下详细公开的主题的另一方面是一种用于复合结构的编程表面的质量的计算机分析的方法，该方法包括：(a)获得表示定义的工具表面的数据；(b)从工程源获得针对复合结构的设计的几何板层定义，每个板层定义包括纤维取向数据和板层边缘数据；(c)使用设计的几何板层定义来生成包含每个板层的每个丝束的中心线数据和形状定义的工具路径定义；(d)使用工具路径定义和形状定义生成针对每个板层的多个初始编程的板层定义；(e)基于多个初始编程的板层定义和工具表面的定义生成表示复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集；(f)生成第二数据集，所述第二数据集表示所述第一编程的顶表面上的多个点的坐标，所述多个点被排列为形成包括多个网格元的第一网格；(g)计算所述第一网格的每个网格元相对于定义的工具表面的相应角度；以及(h)将步骤(g)中计算的每个角度与可接受角度的阈值进行比较。

根据一个实施例，在前面段落中描述的方法还包括：(i)响应于角度超过可接受角度的阈值而生成多个修正的编程的板层定义；(j)基于多个修正的编程的板层定义和工具表面的定义生成表示复合结构体的第二编程的顶表面的第三数据集；(k)生成表示所述第二编程的顶表面上的多个点的坐标的第四数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第二网格；(l)计算第二网格的每个网格元相对于定义的工具表面的相应角度；以及(m)将步骤(1)中计算的每个角度与可接受角度的阈值进行比较。

以下公开了用于复合结构体的编程表面的质量的计算机分析的方法的其他方面。

附图说明

前述部分中讨论的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现，或者可以在其他实施例中组合。为了说明上述和其他方面的目的，在下文中将参考附图描述各种实施方式。所有图不是按比例绘制的。

图1是示出了设计的板层落差(drop或者drop off)方案和复合层压件的截面图之间的关系的示图，复合层压件在外部具有斜坡并且在内部具有板层落差区域，板层落差区域由根据设计的板层落差方案定位和间隔开的板层落差组成。该图示出了具有如下纤维取向(相对于参照系)的板层的边缘：0°(---)；90°(----)；45°(-)；以及-45°(----)。

图2和图3是并列图，示出了图1所示的设计的板层落差方案(见图2)和编程的板层落差方案(见图3)之间的关系，图3示出了由材料形状和制造设备产生的锯齿状板层边缘。具有图2和图3所示边缘的板层的纤维取向由与图1中所用的虚线和实线相同的方案表示。

图4为示出复合层压件中的斜坡的一个实例的设计的板层落差方案的示图，复合层压件通过板层落差区域24从具有N层的第一恒定厚度区域34a过渡到具有N-19层的第二恒定厚度区域34b，意味着板层落差区域包括19层落差。例如，板层数量N可以等于81，如在图1中所描绘的实例中所见。具有图4所示的边缘的板层的纤维取向由与图1中使用的虚线和实线相同的方案表示。在图4所示的实例中，所需落差率为20：1。在每一板层的厚度为0.0076英寸的情况下，那么设计的边缘之间的间距为20*0.0076＝0.152英寸。

图5A为表示由自动丝束放置机(又称铺带机)铺设和切割的二十个丝束组成的单个道线的俯视图的示图。在丝束中心线与示例设计的板层边界相交的位置处对每根丝束进行切割。虚拟板层边界具有直形边缘，而道线包括从直板层边缘的相对端延伸的两个锯齿状板层边缘。

图5B是表示由具有切割的丝束组成的板层的一部分的俯视图的示图，该切割相对于由虚线矩形指示的设计的板层边界限定过度填充区域和欠填充区域。

图6是示出图3所示的编程的板层落差方案的更大扩展区域的示图。在该示例中，一个恒定厚度区域中的板层的数量N＝81，并且斜坡包括19个板层落差。

图7是示出了编程的板层落差方案的示图，该板层落差方案已被调整成使得锯齿状板层边缘有意地相对于彼此隔开，以避免其中多个板层边缘非常接近地交叉的区域。

图8A和图8B是示出了根据一个提出的实现方式的使用计算机分析模拟复合结构体的板层落差区域的方法的步骤的流程图的各个部分。

图9是示出了由计算机执行以用于计算第一网格的每个网格元相对于第二网格的对应网格元的相应角度的算法的步骤的流程图，第一网格包括在编程的顶表面上的多个点，并且第二网格包括在定义的工具表面上的多个点。

图10A为表示根据一个提出的实现方式的网格的示图，该网格包括布置成等边三角形阵列的多个点(顶点)，每个点在X-Y-Z坐标系中具有相应X和Y坐标。在该实例中，对于所有点，Z坐标(图10A中未示出)等于零。

图10B是表示三角形网格元和三角形网格元的法线向量的示图。

图11是示出了适于执行本文公开的自动化数据处理功能的计算机系统的部件的框图。

在下文中，将参考附图，其中，不同附图中的类似元件具有相同的参考标号。

具体实施方式

下面更详细地描述用于计算机分析复合结构体的编程表面的质量的方法的示例性实施例。然而，在本说明书中没有描述实际实现的所有特征。本领域技术人员将认识到，在任何这种实施例的开发中，必须做出许多实现方式特定的决定，以实现开发者的特定目标，例如，遵守与系统相关的和与商业相关的约束，这些约束将因实现方式而异。此外，应当理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说仍然是常规任务。

本文提出的创新性方法可结合用于各种应用的复合结构体和部件的设计和制造使用，包括但不限于飞机、航天器、船舶、军用飞行器、汽车、卡车、公共汽车、船舶、桥、用于飞机的旋翼桨叶、用于发电，诸如风力发电的旋翼桨叶以及其他合适的结构和部件。因此，本领域普通技术人员将认识并理解，本公开的方法可用于涉及复合结构体和部件的设计和制造的任何数量的应用中。

如前所述，当通过机器人材料放置设备在原地切割带时，所得材料具有未被工程部件定义完全定义的切割位置。通常，这些切割位置中的许多位置彼此紧邻。在制造的部件中，存在许多位置，其中，这些切割位置非常接近，使得所得层压件具有比工程部件定义中所示的显著更陡的斜坡角度。

限定复合部件板层边界的典型方法以类似方式处理每个取向。这种类型的定义的一个特征是这些板层的修整独立于所使用的复合材料中的纤维取向。当前的制造设备以垂直于纤维方向切割材料的约束来操作。排除该制造要求导致工程部件定义不同于所制造的部件，特别是在板层落差的区域。在这些落差区域中分隔板层的当前方法旨在产生从厚区域到薄区域的平滑过渡。名义上，期望的最陡坡具有20：1的落差率，该值由两个相邻板层边缘之间的距离为材料厚度的20倍来定义。这相当于2.87度。然而，当增加制造切割时，所得过渡包括更陡的区域以及具有低于指定陡度的陡度的区域。例如，在这些过渡中可以存在多个区域，这些区域被估计具有等于大约5度的坡度角、或10：1-几乎所设计的两倍陡度的落差率。这些陡峭区域可能是有问题的，因为过度陡峭区域掩盖由超声波部件检验设备收集的数据，使得数据处理不能验证层压质量是足够的。因此，在检验过程期间需要额外的时间来验证局部陡峭区域中的层压质量。在没有任何陡峭区域的情况下通常花费几个小时进行扫描，包括陡峭区域的示例部件会花费额外的小时进行扫描以便验证所有位置中的层压质量。

尽管期望改进复合部件的可检验性，但当前方法不提供所需的数据来这样做。为了改善现有技术中的部件可检验性，必须制造和检验第一制品。仅通过评估检验数据并且通过空间位置将任何指示关联到工程部件定义，可以识别需要改进的区域。使该过程进一步复杂化是诸如复合机翼蒙皮的部件的强度、刚度和耐用性的重要性。在当前过程中，在制造第一制品机翼蒙皮之后，将其与结构部件的其余部分组装一起，并且经历许多验证测试，通常涉及部件故障。进行这种测试的一个原因是验证制造的部件具有与设计的部件非常相似的性能，从而确立工程部件定义和制造的部件之间的差异无关紧要。

本文所提出的创新方法使用计算机系统来分析复合结构的编程表面的质量。丝束放置机被编程为制造复合结构体，其中调整(修改)板层边界处(板层落差区域中)的过度填充和欠填充，以使超过可接受角度的阈值的袋侧表面的所得局部角度最小化。如在本公开中所提出的，板层边界的修改并不表现为对工程部件定义的改变，而是改变制造的部件。

在不验证所制造部件的新结构性能的情况下继续这样的修改将在预测不足的部件性能方面存在显著的风险。执行附加的结构测试以验证性能是昂贵且耗时的。因此，将明显希望不改变会使测试无效的工程或制造过程的任何部分。

在此提出了一种用于计算机分析复合层压件的编程表面的质量的方法，该方法涉及模拟复合层压件的袋侧表面并且计算在袋侧表面上的多个点处的相应局部角度。通过改进斜坡区域，实现明显更接近平均角度的最大角度，本文提出的方法旨在减少检验给定部件所需的时间。假定这些斜坡由于它们与工程部件定义的不同而在结构验证测试中是关注区域，对部件的结构性能可能存在一些额外的益处。由于更平滑的斜坡，可能潜在地改进了抗应变或损坏特性。斜坡区域的分析是在当前设计过程中不存在的能力。通过生成该附加信息并在任何部件制造之前将该信息反馈到部件设计过程中，可以通过迭代分析过程来执行通过修整斜坡来改进部件的设计，从而减少部件制造要求。

图1是示出根据实例模拟下设计的板层落差方案30与设计的复合层压件22的截面图之间的关系的示图，该设计的复合层压件22具有在外部的斜坡28和在内部的层落差区域24。设计的复合层压件22包括板层26的叠层。层落差区域24中的板层26具有根据设计的板层落差方案30定位和间隔开的相应板层落差32。该示图示出了设计的复合层压件22的每个板层26具有由取向在0°的相应直的(非锯齿状)边缘形成的板层边界。更具体地，相对于参照系具有0°的纤维取向的板层的落差是由交替的长短虚线(----)表示的直形边缘2a；并且相对于参照系具有90°的纤维取向的板层的落差是由短划线(----)表示的直形边缘4a；相对于参照系具有45°的纤维取向的板层的落差是由实线(-)表示的直形边缘6a并且相对于参照系具有-45°的纤维取向的板层的落差是由中等长度短划线(----)表示的直形边缘8a。再次，重复认为这些板层落差都被模拟为具有0度取向和规则间距的相应直形边缘。

图1所示的示例设计的复合层压件22包括具有第一厚度的第一恒定厚度区域34a和具有大于第一厚度的第二厚度的第二恒定厚度区域34b。设计的复合层压件22的中间部分将第一恒定厚度区域34a连接到第二恒定厚度区域34b，该中间部分包括板层落差区域24。中间部分包括外部的斜坡28和内部的板层落差区域24。在图1所示的示例中，第一恒定厚度区域34a包括62个板层，第二恒定厚度区域34b包括81个板层，并且板层落差区域24包括19个板层落差(82-19＝62)。

图2是示出了仅包括直形板层边缘的设计的板层落差方案30的示图，而图3是示出了包括直形板层边缘和锯齿状板层边缘两者的编程的板层落差方案40的示图。锯齿状板层边缘由材料形状和制造设备的类型产生。图2和图3是并列地示出设计的板层落差方案30和编程的板层落差方案40之间的关系。图2中描绘的具有直形边缘的板层的纤维取向由与图1中使用的虚线和实线相同的方案指示。

图3仅示出编程的复合层压件的小区域中的相应板层的模拟部分。一些板层边界具有直形边缘2b和4b；其他板层边界具有锯齿状的边缘6b和8b。更具体地，具有0°纤维取向的板层的落差是具有0°取向的直形边缘2b；具有90°纤维取向的板层的落差是具有0°取向的直形边缘4b；纤维取向为45°的板层的落差为锯齿状的边缘6b；并且具有-45°的纤维取向的板层的落差为锯齿状边缘8b。

因此，每个直角表示以±45°取向的相应丝束的端部截面的相交边和切割边缘，其中串联连接的直角表示作为相同板层的一部分的相邻丝束的切割端部截面。相反，没有直角的直线表示由以0°取向的一个丝束的侧边形成的直形边缘2b或者由以90°取向的多个相互平行的板层的切割边形成的直形板层边缘4b。图3中的粗体圆勾勒出过度填充区域(OFA)，其中两个直形边缘2b和两个锯齿状边缘8b交叉，丝束边缘的堆叠形成可能过于陡峭的斜坡角度。

图4为示出了针对复合层压件中的斜坡的一个实例的设计的板层落差方案30的示图，复合层压件通过板层落差区域从具有N层的第一恒定厚度区域过渡到具有N-19层的第二恒定厚度区域，意味着板层落差区域包括19层落差。具有图4所示的边缘的板层的纤维取向由与图1中使用的虚线和实线相同的方案表示。

图5A是表示由平行铺设并且由自动丝束放置(带材铺设)机切割的二十根丝束10组成的单个道线(course)20的俯视图的示图。起始点18是定义制造部件定义的原点。板层边界内的任一点可以用作起始点。从起始点18，在材料定义的取向上在两个方向上投影一条线直到板层边界。该线是板层中心线12。对每一相邻丝束画出平行线，以完成板层边界上的材料覆盖。

在图5A所示的示例中，设计的(虚拟的)板层边界16具有三个直形边缘，而制造的板层边界包括从直形边缘的相对端延伸的两个锯齿状边缘。每个丝束10具有相应的中心线12(图5A中仅示出一个中心线以避免混乱)。在丝束中心线12与设计的板层边界16相交的位置14处对每根丝束10进行切割。与纤维方向垂直(横过)切割丝束。对于其中纤维取向是±45°的道线，横向切割引起锯齿状板层边界和小三角形重叠或间隙(在下文中，分别地，“过度填充”和“欠填充”)。在图5A中描绘的示例中，结果是道线20的中心部分中的八根丝束10具有形成直形边缘的对准的切割，而邻近中心部分且位于中心部分的相对侧上的相应丝束10组具有形成相应锯齿状边缘的切割。

图5B是表示由具有切割的丝束10组成的板层26的一部分的俯视图的示图，该切割相对于由虚线矩形指示的设计的板层边界16限定过度填充区域和欠填充区域。板层边界16限定板层26的边缘。板层26包括多个丝束10，其相对于板层边界16的线以Θ＝45°取向。板层26还包括设置在相邻丝束10之间的多个丝束界面。丝束10通常包括前缘46和后缘48。在图5B所示的示例中，前缘46和后缘48的部分延伸超过板层边界16。

如图5B所示，丝束10包括中心线12。根据一个实施方式，丝束10被定位成使得中心线12、板层边界16、以及前缘46或后缘48会聚或相交。因此，丝束10的一部分或拐角延伸至板层边界16的任一侧，导致过度填充52和欠填充54。在相对于板层边界16以45°施加丝束10的特定实例中，丝束10具有宽度56(W)，并且过度填充52具有高度58(h)，该高度可使用以下等式计算：

例如，给定3英寸(7.62cm)的宽度56，高度58大约等于1.06英寸(2.69cm)。类似地，欠填充54的高度60基本上等于高度58。

图6是示出图3所示的编程的板层落差方案40的更大扩展区域的示图。在该示例中，第二恒定厚度区域34b中的板层的数量N＝81，并且斜坡包括19个板层落差。第一恒定厚度区域34a包括62个板层。在图6所示的实例中，丝束宽度加上(相邻丝束之间的)间隙的总和等于1.508英寸，而具有45°纤维取向的两个板层的相邻锯齿状边缘6b之间的交错为0.421英寸。如图4所示，板层落差之间的间隔是0.152英寸。

使用本文中提出的方法，可以调整图6中描绘的配置以消除编程的复合层压件中的过度陡峭的位置。这样的过度陡峭位置在制造的部件中产生超声可能高度衰减的区域，使得超声检验更困难且昂贵。根据一个提出的策略，具有锯齿状边缘的板层可以对准，使得它们产生具有降低的陡度的平滑过渡。

图7是示出了编程的板层落差方案40的示图，该板层落差方案40已被调整成使得锯齿状边缘6b和8b相对于彼此有意地间隔开以避免多个板层边缘在单个位置处交叉的区域。例如，根据一个模拟，(与图6所示的板层落差区域24相比)，图7所示的板层落差区域24的设计的局部斜坡率减小，以使板层落差之间的间距从0.152英寸增加至0.304英寸，而两个45°板层的相邻锯齿状边缘之间的交错从0.421英寸增加至0.969英寸。如图7所示，45°和-45°板层的锯齿状边缘被隔开，使得锯齿状边缘的过度填充和欠填充对准(在下文中称为“对准”)。根据备选解决方案，在没有严格对准的情况下，对锯齿状边缘的峰和谷的位置的调整可以被优化。作为这种调整的结果，丝束放置机可被编程为制造复合结构体，其中板层落差区域中的过度填充和欠填充被布置成使超过可接受角度的阈值的所得坡度角最小化。

图8A和图8B是示出了根据一个提出的实现方式的使用计算机分析模拟复合结构体的板层落差区域的方法100的步骤的流程图的相应部分。参考图8A，设计者获得表示定义的工具表面的数据并且将该数据加载到计算机系统中的非暂时性有形计算机可读存储介质中(步骤102)。此外，设计者从工程源获得用于复合结构的设计的几何板层定义(在下文中“设计的板层定义”)(步骤104)。可以使用商用现货(COTS)复合材料设计软件来定义设计的板层定义。这样的软件可以从例如Dassault Systèmes(CATIA--计算机辅助三维互动应用；复合工作台)，马萨诸塞州沃尔瑟姆的Vistagy公司、，美国UGS公司的(FiberSim)(PACKS)或其他合适的源来获得。

计算机系统然后使用设计的板层定义来生成工具路径定义(步骤106)，工具路径定义包含每个板层的每个丝束的中心线数据和形状定义。更具体地，几何板层定义可被输入到计算机辅助制造(CAM)软件程序，以生成包含每个丝束的中心线数据以及每个丝束在每个中心线位置处的相关落差或激活(activation)状态的数字编码的工具路径定义。数字编码的工具路径定义包含覆盖间隙内的几何板层形状和所使用的制造规格的重叠界限所需的每个丝束的数据。设计的板层定义可以通过由机床开发商诸如Ingersoll、CincinnatiLamb、ElectoImpact和其他来源开发的已知软件转换成数字编码的工具路径定义。计算机系统然后使用工具路径定义和形状定义生成针对每个板层的多个初始编程的板层定义(步骤108)。

仍参考图8A，计算机系统进一步被配置为生成表示要制造的复合结构体的初始编程的顶表面的第一数据集(步骤110)。此后，计算机系统生成表示多个点的坐标的第二数据集以在第一(例如，初始的)编程的顶表面上形成第一网格(步骤112)，并且生成表示多个点的坐标的第三数据集以在定义的工具表面上形成第二网格(步骤114)。第一网格和第二网格需要彼此对准以用于后续分析。

图10A为表示根据一个提出的实现方式的网格50的示图，该网格50包括以等边三角形阵列布置的多个点42(顶点)。每个点42在X-Y-Z坐标系中具有对应的X和Y坐标。在该实例中，对于所有点42，Z坐标(图10A中未示出)等于零。在该示例中，网格50包括被布置为形成三角形网格元44的多个点42。这些三角形可以是等边的。更具体地，每个三角形网格元44的顶点由一组彼此相邻的三个点42形成。网格元尺寸是关键方面：太大的网格元将不会示出足够的细节；太小的网格元将不能很好地表现覆盖的材料。计算软件包括称为自适应网格化的过程，该过程被配置为在期望更精细细节的情况下优化元尺寸。

在已经生成并对准第一网格和第二网格之后，计算机系统计算第一网格的每个网格元相对于第二网格的对应网格元的相应角度(步骤116)。可选地，计算机系统还将角度转换成斜坡坡率。计算机系统被进一步配置为将每个角度与可接受角度的阈值进行比较(步骤118)。计算机系统包括用于控制显示设备的显示屏的图形处理器。图形处理器被配置成显示指示超过可接受角度的阈值的任何角度的符号(供设计者观看)(步骤120)。

现在参考图8B，方法100继续到决策框122。设计者确定过度陡峭的角度数量是否可接受(步骤122)。一方面，如果在步骤122中确定过度陡峭的角度的数量是可接受的，则方法100可继续对丝束放置机进行编程，以根据多个编程的板层定义制造复合结构体(步骤136)。通常将数据发送到定制的数字编码控制器，以驱动丝束放置机。

另一方面，如果在步骤122中确定过度陡峭的角度的数量是不可接受的，则设计者向计算机系统输入命令和数据以便响应于一个或多个过度角度而生成多个修正的编程的板层定义(步骤124)。仍参考图8B，计算机系统进一步被配置为生成表示要制造的复合结构体的下一个编程的顶表面的新(例如，第四)数据集(步骤126)。表示下一个编程的顶表面的数据不同于表示初始编程的顶表面的数据，这些差异取决于设计者输入的调整数据。调整数据表示用于减少编程的复合层压件的斜坡部分中过度陡峭的角度的数量的改变。此后，计算机系统生成表示多个点的坐标的新的(例如，第五)数据集，以在下一编程的顶表面上形成第三网格(步骤128)。第三网格与第二网格对准，以实现后续分析。

在已经生成第三网格并与第二网格对准之后，计算机系统计算第三网格的每个网格元相对于第二网格的对应网格元的相应角度(步骤130)。计算机系统被进一步配置为将每个计算的角度与可接受角度的阈值进行比较(步骤132)。如前所述，计算机系统被配置为显示指示超过可接受角度的阈值的任何角度的符号(步骤134)。

仍参考图8B，方法100返回到步骤122。一方面，如果在步骤122中确定过度陡峭角度的数量是可接受的，则方法100前进到步骤136。另一方面，如果在步骤122中确定过度陡峭角度的数量是不可接受的，则设计者向计算机系统输入命令和数据以用于生成多个进一步修正的编程的板层定义(步骤124)等。对于每次迭代，顺序执行步骤124至134。执行连续迭代，直到在步骤122中过度陡峭的角度的数量变得可接受为止。

图9是示出由计算机执行以计算第一网格的每个网格元相对于第二网格的对应网格元的相应角度的算法150的步骤的流程图，第一网格包括在编程的顶表面上的多个点，并且第二网格包括在定义的工具表面上的多个点。图10B是表示具有由点42a-42c形成的三个顶点的三角形网格元44的示图。首先，计算机系统计算对应于第一网格的三角形网格元44的第一边和第二边的第一向量V1和第二向量V2(见图10B)(步骤152)。接下来，计算机系统计算垂直于第一向量V1和第二向量V2的第三向量V3(参见图10B)(步骤154)。更具体地，基于相关联的网格点对的(X，Y，Z)坐标来计算每个向量；通过计算两个向量的叉积来计算法向向量。

以类似的方式，计算机系统计算垂直于第二网格的对应网格元的第四向量，第四向量包括定义的工具表面上的多个点。首先，计算机系统计算对应于第二网格的三角形网格元44的第一边和第二边的第五向量和第六向量(步骤156)。接下来，计算机系统计算垂直于第五和第六向量的第四向量(步骤158)。计算机系统然后计算两个法线(第三和第四)向量之间的角度(步骤160)。更具体而言，通过计算两个法向向量的点积来计算角度。

可选地，该计算机系统然后将计算出的角度转换成在该定义的工具表面的参考系中的对应的X-Y位置处的斜坡坡率(步骤162)。也可以计算每个三角形的中心点的坐标。如果所定义的工具表面是平面的，则第四(法线)向量总是相同的，例如在Z方向上是直的，在这种情况下，导出第五和第六向量的网格计算是不必要的。

根据一个提出的实施方式，小于2.87°的斜坡角度是可接受的，而大于5.75°的角度是不可接受的。根据特定复合层压制品的工程规格，可以进行模拟以确定可接受角度的阈值的适当值T，其中2.87°<T<5.75°。显示结果可以绘制在顶表面网格上和/或数值表示。

图11是示出了适于执行本文公开的自动化数据处理功能的计算机系统200的部件的框图。根据一个实施例，计算机系统200包括存储器装置202(例如，非暂时性有形计算机可读存储介质)以及耦接到存储器装置202以用于执行指令的处理器204。更具体地，计算机系统200可配置为通过编程存储器装置202和/或处理器204来执行本文描述的一个或多个操作。例如，处理器204可以通过将操作编码为一个或多个可执行指令和通过在存储器装置202中提供可执行指令而被编程。

处理器204可以包括一个或多个处理单元(例如，在多核配置中)。如本文所使用的，术语“处理器”不限于在本领域中称为计算机的集成电路，而是广泛地指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器、专用集成电路、现场可编程门阵列、和其他可编程电路。

在示例性实施例中，存储器装置202包括使诸如可执行指令的信息和/或其他数据能够被选择性地存储和检索的一个或多个设备(未示出)。在示例性实施例中，此类数据可以包括但不限于金属和复合材料的材料特性、超声波的特性、建模数据、成像数据、校准曲线、操作数据、和/或控制算法。在示例性实施例中，计算机系统200被配置为模拟顶表面，在模拟的顶表面上形成网格，并且然后执行产生作为位置的函数的斜坡角度的分析。可替代地，计算机系统200可使用能够使方法和系统如本文所述起作用的任何算法和/或方法。存储器装置202还可以包括一个或多个非瞬态有形计算机可读存储介质，诸如但不限于动态随机存取存储器、静态随机存取存储器、固态盘、和/或硬盘。

在该示例性实施例中，计算机系统200还包括显示器接口206，其耦接到处理器204以用于向用户呈现信息。例如，显示器接口206可以包括显示适配器(未示出)，该显示适配器可以耦接到显示装置208，例如但不限于阴极射线管、液晶显示器、发光二极管(LED)显示器、有机LED显示器、“电子墨水”显示器和/或打印机。

在该示例性实施例中，计算机系统200进一步包括用于接收来自用户的输入的输入接口212。例如，在示例性实施例中，输入接口212从适用于本文描述的方法的输入设备210接收信息。输入接口212耦接到处理器204和输入设备210，输入设备210可包括例如操纵杆、键盘、定点设备、鼠标、指示笔、触敏面板(例如，触摸板或触摸屏)和/或位置检测器。

在示例性实施例中，计算机系统200还包括耦接到处理器204的通信接口214。在示例性实施例中，通信接口214与至少一个远程设备，例如，收发器216通信。例如，通信接口214可以使用但不限于有线网络适配器、无线网络适配器和/或移动电信适配器。用于将计算机系统200耦接到远程设备的网络(未示出)可以包括但不限于互联网、局域网(LAN)、广域网、无线LAN、网状网络和/或虚拟专用网络或其他合适的通信装置。

在示例性实施例中，计算机系统200进一步包括使至少一些方法和系统能够如本文所述起作用的模拟软件。在一个提出的实现方式中，模拟软件包括顶表面生成模块218、网格化模块220和分析模块222。这些模块可以采取由处理器204执行的代码的形式。在示例性实施例中，顶表面生成模块218被配置为生成具有斜坡或其他超声散射结构的复合部件的编程顶表面的3-D模型；网格化模块220被配置为生成和处理如上文所述的网格；以及分析模块222被配置为执行斜坡角度计算和斜坡角度数据的分析以确定每个斜坡角度是否超过可接受角度的阈值。处理器204被配置为控制显示装置208的显示屏以显示指示超过可接受角度的阈值的任何角度的符号。

在以下段落中描述了根据本公开的进一步的说明性和非排他性实例：

在根据本公开的示例中，一种用于复合结构体的编程的表面的质量的计算机分析的方法(100)，该方法包括：(a)基于初始多个编程的板层定义和表示定义的工具表面的工具表面定义，生成表示复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集(110)；(b)生成表示所述第一编程的顶表面(112)上的多个点(42)的坐标的第二数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元(44)的第一网格(50)；(c)生成表示定义的工具表面(114)上的多个点的坐标的第三数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第二网格；(d)计算所述第一网格的每个网格元相对于所述第二网格的对应网格元的相应角度(116)；以及(e)将步骤(d)中计算的每个角度与可接受角度的阈值(118)进行比较。

可选地，之前段落的方法还包括控制显示屏显示指示角度超过可接受角度的阈值的符号(120)。

可选地，前述段落之一的方法还包括响应于步骤(e)中可接受数量的角度超过可接受角度的阈值，对丝束放置机进行编程以根据初始多个编程的板层定义来制造复合结构体(136)。

可选地，在前面段落之一的方法中，第一网格的每个网格元是具有三个边的三角形网格元，除了沿着第一网格的边界，三个边的每个由相应的相邻三角形网格元共享。

可选地，在前面段落之一的方法中，步骤(d)包括：计算与第一网格的三角形网格元的第一边和第二边对应的第一向量和第二向量(152)；计算垂直于所述第一向量和所述第二向量的第三向量(154)；计算垂直于所述定义的工具表面(158)的第四向量；以及计算所述第三向量与所述第四向量之间的角度(160)。

可选地，前面段落之一的方法进一步包括将第三向量与第四向量之间的角度转换成斜坡坡率(162)。

可选地，在前面段落之一所述的方法中，所述第二网格的每个网格元是具有三个边的三角形网格元，除了沿着所述第一网格的边界之外，所述三个边中的每个边由对应的相邻三角形网格元共享，并且步骤(d)进一步包括计算对应于所述第二网格的所述三角形网格元的第一边和第二边的第五向量和第六向量(156)，其中所述第四向量与所述第五向量和所述第六向量正交。

可选地，前面段落之一的方法还包括(f)响应于角度超过可接受角度的阈值而生成多个修正的编程的板层定义(124)；(g)基于多个修正的编程的板层定义和工具表面定义生成表示复合结构体的第二编程的顶表面的第四数据集(126)；(h)生成表示所述第二编程的顶表面(128)上的多个点的坐标的第五数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第三网格；(i)计算所述第三网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面的相应角度(130)；以及(j)比较在步骤(i)中计算的每个角度与可接受角度的阈值(132)。

可选地，前面段落之一的方法还包括响应于步骤(j)中可接受数量的角度超过可接受角度的阈值，对丝束放置机进行编程以根据多个修正的编程的板层定义制造复合结构体(136)。

可选地，在前面段落之一的方法中，丝束放置机被编程为制造复合结构体，其中板层落差区域(24)中的过度填充和欠填充被布置成使超过阈值的所得角度最小化。

在根据本公开的另一实例中，一种计算机系统(200)，包括处理器(204)和非暂时性有形计算机可读存储介质(202)，其存储被配置为使处理器执行数据处理操作的可执行代码，数据处理操作包括：(a)基于多个初始编程的板层定义和表示定义的工具表面(110)的工具表面定义生成表示复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集；(b)生成表示所述第一编程的顶表面(112)上的多个点(42)的坐标的第二数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元(44)的第一网格(50)；(c)生成表示在定义的工具表面(114)上的多个点的坐标的第三数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第二网格；(d)计算所述第一网格的每个网格元相对于所述第二网格的对应网格元的相应角度(116)；以及(e)将步骤(d)中计算的每个角度与可接受角度的阈值(118)进行比较。

可选地，前面段落的计算机系统还包括显示屏(208)，其中所述可执行代码进一步被配置为使所述处理器能够控制所述显示屏幕显示指示角度超过所述可接受角度的阈值的符号(120)。

可选地，在前面段落之一的计算机系统中，第一网格的每个网格元是具有三个边的三角形网格元，除了沿着第一网格的边界，三个边的每个由相应的相邻三角形网格元共享。

可选地，在前面段落之一的计算机系统中，操作(d)包括：计算与第一网格的三角形网格元的第一边和第二边相对应的第一向量和第二向量(152)；计算垂直于所述第一向量和所述第二向量的第三向量(154)；计算垂直于所述定义的工具表面(158)的第四向量；以及计算所述第三向量与所述第四向量之间的角度(160)。

可选地，在前面段落之一的计算机系统中，可执行代码进一步被配置为使处理器能够将第三向量与第四向量之间的角度转换成斜坡坡率(162)。

可选地，在前面段落之一所述的计算机系统中，所述第二网格的每个网格元是具有三个边的三角形网格元，除了沿着所述第一网格的边界之外，所述三个边中的每个边由对应的相邻三角形网格元共享，并且操作(d)还包括计算对应于所述第二网格的所述三角形网格元的第一边和第二边的第五向量和第六向量(156)，其中所述第四向量与所述第五向量和所述第六向量正交。

可选地，在前面段落之一的计算机系统中，可执行代码还被配置为使处理器执行的数据处理操作包括：(f)响应于角度超过可接受角度的阈值而生成多个修正的编程的板层定义(124)；(g)基于多个修正的编程的板层定义和工具表面定义生成表示复合结构体的第二编程的顶表面的第四数据集(126)；(h)生成表示所述第二编程的顶表面上的多个点的坐标的第五数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第三网格(128)；(i)计算所述第三网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面(130)的相应角度；以及(j)比较在步骤(i)中计算的每个角度与可接受角度的阈值(132)。

在根据本公开的另一实例中，一种用于复合结构体的编程的表面的质量的计算机分析的方法(100)，该方法包括：(a)获得表示定义的工具表面的数据(102)；(b)从工程源获得复合结构体的设计的几何板层定义(104)，每个板层定义包括纤维取向数据和板层边缘数据；(c)使用所述设计的几何板层定义生成包含每个板层的每个丝束的中心线数据和形状定义的工具路径定义(106)；(d)使用工具路径定义和形状定义生成针对每个板层的多个初始编程的板层定义(108)；(e)基于多个初始编程的板层定义和工具表面定义(110)生成表示复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集；(f)生成表示所述第一编程的顶表面(112)上的多个点(42)的坐标的第二数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元(44)的第一网格(50)；(g)计算所述第一网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面(116)的相应角度；以及(h)将步骤(g)中计算的每个角度与可接受角度的阈值(118)进行比较。

可选地，前面段落的方法还包括：(i)响应于角度超过可接受角度的阈值，生成多个修正的编程的板层定义(124)；(j)基于多个修正的编程的板层定义和工具表面定义生成表示复合结构体的第二编程的顶表面的第三数据集(126)；(k)生成表示所述第二编程的顶表面(128)上的多个点的坐标的第四数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第二网格；(l)计算所述第二网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面(130)的相应角度；以及(m)将步骤(1)中计算的每个角度与可接受角度的阈值(132)进行比较。

可选地，前述段落之一的方法还包括：响应于步骤(m)中可接受数量的角度超过可接受角度的阈值，对丝束放置机进行编程以根据多个修正的编程的板层定义来制造复合结构体(136)。

可选地，在前面段落之一的方法中，丝束放置机被编程为制造复合结构体，其中板层落差区域(24)中的过度填充和欠填充被布置成使超过阈值的所得角度最小化。

在根据本公开的另一实例中，一种计算机系统(200)，包括处理器(204)和存储可执行代码的非暂时性有形计算机可读存储介质(202)，所述可执行代码被配置为使所述处理器能够执行数据处理操作，数据处理操作包括：(a)获得表示定义的工具表面(102)的数据；(b)从工程源(104)获得复合结构体的设计的几何板层定义，每个板层定义包括纤维取向数据和板层边缘数据；(c)使用设计的几何板层定义(106)生成包含每个板层的每个丝束的中心线数据和形状定义的工具路径定义；(d)使用工具路径定义和形状定义生成针对每个板层的多个初始编程的板层定义(108)；(e)基于多个初始编程的板层定义和工具表面定义(110)生成表示复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集；(f)生成表示所述第一编程的顶表面(112)上的多个点(42)的坐标的第二数据集，所述多个点被布置为形成包括多个网格元(44)的第一网格(50)；(g)计算所述第一网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面(116)的相应角度；以及(h)将在操作(g)中计算的每个角度与可接受角度的阈值(118)进行比较。

不同描述的实施例中的流程图和框图示出了说明性实施例中的设备和方法的一些可能实现的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个方框可以表示模块、部分、功能和/或操作或步骤的一部分。例如，一个或多个框可以被实现为程序代码、硬件、或程序代码和硬件的组合。当以硬件实现时，硬件可例如采取被制造或配置成执行流程图或框图中的一个或多个操作的集成电路的形式。

本文描述的方法可以被编码为在非暂时性有形计算机可读存储介质中体现的可执行指令，计算机可读存储介质包括但不限于存储设备和/或存储器装置。这样的指令，当由处理或计算系统执行时，使得系统设备执行本文描述的方法的至少一部分。

虽然已经参考各种实施方式描述了用于复合结构体的编程表面的质量的计算机分析的方法，但是本领域技术人员将理解，在不背离本文中教导的范围的情况下，可做出各种变化并且等同物可替代其元件。此外，在不背离其范围的情况下，可以做出许多修改以使本文中的教导适配于特定情况。因此，意图是，权利要求不限于本文公开的特定实施例。

在所附的方法权利要求中，步骤的任何字母顺序仅仅是为了使随后的对先行步骤的短手引用成为可能，而不是为了将权利要求的范围限制为要求按照字母顺序来执行方法步骤。

如在权利要求中使用的，术语“可接受的数量”可以等于正整数或零。在后一种情况下，计算结果指示没有角度超过可接受角度的阈值。

Claims (15)

1.一种用于复合结构体的编程表面的质量的计算机分析的方法(100)，所述方法包括以下步骤：

(a)基于多个初始编程的板层定义和表示定义的工具表面的工具表面定义，生成表示所述复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集(110)；

(b)生成表示所述第一编程的顶表面上的多个点(42)的坐标的第二数据集(112)，所述多个点被布置为形成包括多个网格元(44)的第一网格(50)；

(c)生成表示在所述定义的工具表面上的多个点的坐标的第三数据集(114)，在所述定义的工具表面上的所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第二网格；

(d)计算所述第一网格的每个网格元相对于所述第二网格的对应网格元的相应角度(116)；以及

(e)将步骤(d)中计算的每个角度与可接受角度的阈值进行比较(118)。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括控制显示屏显示指示角度超过所述可接受角度的阈值的符号(120)。

3.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括响应于步骤(e)中可接受数量的角度超过所述可接受角度的阈值，对丝束放置机进行编程，以根据所述多个初始编程的板层定义制造复合结构体(136)。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一网格的每个网格元是具有三个边的三角形网格元，除了沿着所述第一网格的边界之外，所述三个边中的每个边由各自的相邻三角形网格元共享。

5.如权利要求4所述的方法，其中，步骤(d)包括：

计算与所述第一网格的所述三角形网格元的第一边和第二边相对应的第一向量和第二向量(152)；

计算垂直于所述第一向量和所述第二向量的第三向量(154)；

计算垂直于所述定义的工具表面的第四向量(158)；以及

计算所述第三向量与所述第四向量之间的角度(160)。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括将所述第三向量与所述第四向量之间的所述角度转换成斜坡坡率(162)。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中，所述第二网格的每个网格元是具有三个边的三角形网格元，除了沿着所述第二网格的边界之外，所述第二网格的三角形网格元的所述三个边中的每个边由各自的相邻的三角形网格元共享，并且步骤(d)进一步包括计算对应于所述第二网格的所述三角形网格元的第一边和第二边的第五向量和第六向量(156)，其中所述第四向量与所述第五向量和所述第六向量正交。

8.如权利要求1、2、5或6中任一项所述的方法，进一步包括：

(f)响应于角度超过所述可接受角度的阈值，生成多个修正的编程的板层定义(124)；

(g)基于所述多个修正的编程的板层定义和所述工具表面定义生成表示所述复合结构体的第二编程的顶表面的第四数据集(126)；

(h)生成表示所述第二编程的顶表面上的多个点的坐标的第五数据集(128)，所述第二编程的顶表面上的所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第三网格；

(i)计算所述第三网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面的相应角度(130)；以及

(j)比较在步骤(i)中计算的每个角度与所述可接受角度的阈值(132)。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包括：响应于步骤(j)中可接受数量的角度超过所述可接受角度的阈值，对丝束放置机进行编程以根据所述多个修正的编程的板层定义来制造所述复合结构体(136)。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述丝束放置机被编程为制造板层落差区域(24)中的过度填充和欠填充被布置为最小化超过所述阈值的所得角度的所述复合结构体。

11.一种用于复合结构体的编程表面的质量的计算机分析的方法(100)，所述方法包括：

(a)获得表示定义的工具表面的数据(102)；

(b)从工程源获得所述复合结构体的设计的几何板层定义(104)，每个板层定义包括纤维取向数据和板层边缘数据；

(c)使用所述设计的几何板层定义生成包含每个板层的每个丝束的中心线数据和形状定义的工具路径定义(106)；

(d)使用所述工具路径定义和所述形状定义生成每个板层的多个初始编程的板层定义(108)；

(e)基于所述多个初始编程的板层定义和工具表面定义生成表示所述复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集(110)；

(f)生成表示所述第一编程的顶表面上的多个点(42)的坐标的第二数据集(112)，所述多个点被布置为形成包括多个网格元(44)的第一网格(50)；

(g)计算所述第一网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面的相应角度(116)；以及

(h)将步骤(g)中计算的每个角度与可接受角度的阈值进行比较(118)。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：

(i)响应于所述角度超过所述可接受角度的阈值，生成多个修正的编程的板层定义(124)；

(j)基于所述多个修正的编程的板层定义和所述工具表面定义生成表示所述复合结构体的第二编程的顶表面的第三数据集(126)；

(k)生成表示所述第二编程的顶表面上的多个点的坐标的第四数据集(128)，所述第二编程的顶表面上的所述多个点被布置为形成包括多个网格元的第二网格；

(l)计算所述第二网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面的相应角度(130)；以及

(m)比较在步骤(l)中计算的每个角度与所述可接受角度的阈值(132)。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括响应于步骤(m)中可接受数量的角度超过所述可接受角度的阈值，对丝束放置机进行编程以根据所述多个修正的编程的板层定义来制造复合结构体(136)。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述丝束放置机被编程为制造其中板层落差区域(24)中的过度填充和欠填充被布置为最小化超过所述阈值的所得角度的所述复合结构体。

15.一种计算机系统(200)，包括处理器(204)和存储可执行代码的非暂时性有形计算机可读存储介质(202)，所述可执行代码被配置成使所述处理器能够执行数据处理操作，所述数据处理操作包括以下步骤：

(a)获得表示定义的工具表面的数据(102)；

(b)从工程源获得复合结构体的设计的几何板层定义(104)，每个几何板层定义包括纤维取向数据和板层边缘数据；

(c)使用所述设计的几何板层定义生成包含每个板层的每个丝束的中心线数据和形状定义的工具路径定义(106)；

(d)使用所述工具路径定义和所述形状定义生成每个板层的多个初始编程的板层定义(108)；

(e)基于所述多个初始编程的板层定义和工具表面定义生成表示所述复合结构体的第一编程的顶表面的第一数据集(110)；

(f)生成表示所述第一编程的顶表面上的多个点(42)的坐标的第二数据集(112)，所述多个点被布置为形成包括多个网格元(44)的第一网格(50)；

(g)计算所述第一网格的每个网格元相对于所述定义的工具表面的相应角度(116)；以及

(h)将在操作(g)中计算的每个角度与可接受角度的阈值(118)进行比较。

Images