CN117238414A - 曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法及其存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法，属于复合材料自动铺丝成型领域。本发明方法包括：获取纤维铺放模具的曲面参数与铺层参数；确定每一层铺层的参考坐标系和起始点，生成基准轨迹，参考坐标系基于容许变换定理和一阶标架场的定义生成；基于曲面变曲率参数使用变带宽密铺优化算法生成密铺的轨迹，以及进行宽窄带密铺规划；将最终生成的轨迹规划方案生成铺放机器人的系统语言，用于控制机器人进行铺放工作。本发明解决了传统自由曲面铺丝路径规划受到曲面形状限制而存在较大间隙或重叠等缺陷的问题，能够实现多种曲面结构的满铺铺丝路径规划，并确保了纤维自动铺丝的精确性。

Description

曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法及其存储介质

技术领域

本发明属于复合材料自动铺丝成型领域，涉及复合材料自动铺丝技术成型过程中的路径规划，具体涉及一种变曲率曲面的变宽度碳纤维丝束轨迹规划设计方法及其存储介质。

背景技术

自动铺丝技术是美国波音公司针对飞机制造需求而提出的一种高精度高效率成型制造方法，目前已广泛实现商业化生产。自动铺丝技术采用比自动铺带宽度更窄的纤维丝束，因此可以实现更加复杂曲面的复合材料产品的制造，为高性能复合材料结构的高效高精度制造提供了技术支持，使复杂的轻质结构形式得以制造，拓展了轻质结构的结构形式，进一步扩大了复合材料轻质结构的应用范围。

在自动铺丝过程中，基于铺放芯模的表面结构，针对不同的铺放材料性能，设计完全覆盖曲面的铺丝轨迹，并在铺放过程中通过加热和压实辊对预浸丝束进行压实定型，整个铺放过程完全由机器人上位机控制和协调完成。自动铺丝技术不仅可以铺放标准的可展曲面和回转体曲面，也可以铺放复杂的双曲率构件和自由曲面构件，并根据铺层设计的边界条件，对铺层进行局部剪裁以实现零件结构的加厚、铺层高度递减和开口铺层等需要。自动铺丝轨迹规划技术则是针对铺丝机器人在加工过程中，对机器人铺丝头走向轨迹进行算法设计，基于曲面构件的几何参数信息，生成能够完全覆盖整个曲面铺层的纤维铺放轨迹，包括基准轨迹的生成算法和轨迹的密铺算法两部分。

目前，针对自由曲面自动铺丝轨迹规划技术的设计多采用平面近似和轨迹点偏移的算法，平面近似求解轨迹从轨迹起点到终点的过程中，存在大量平面的累加计算，近似结果具有较大的误差；而对基准轨迹的轨迹点进行等距偏移算法，在不规则的自由曲面上，因为曲率变化而导致偏移后的轨迹点往往不存在一条光顺的轨迹上，基于轨迹点生成的样条曲线与初始基准轨迹往往存在较大的角度偏差，且频繁的角度变化在铺放过程中也容易引起丝束的变形等缺陷问题，从而导致铺放产品的性能因为角度变化而降低，产品性能无法满足设计需要，很难应用于实际工程使用。

因此，需要一种能够针对自由曲面模具结构表面的铺丝轨迹规划设计算法，实现机器人在不规则曲面结构上的高精度铺放加工。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法及其存储介质，并基于此方法开发了一种铺丝机器人曲面轨迹规划算法软件程序，采用本发明方法实现当前数字模型自由曲面表面的轨迹生成，以实现机器人在不规则曲面结构上的高精度铺放加工。

为实现上述技术目的，本发明所提供的曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法，包括以下步骤：

S1：建立纤维铺放模具的数据模型并读取模型参数，获取三维模型中存储的模具表面的曲面参数与铺层参数；

S2：确定每一层铺层的参考坐标系和起始点，生成基准轨迹；

S3：在每一层铺层，基于曲面变曲率参数变化建立变带宽密铺优化算法，生成密铺轨迹；

S4：基于曲面参数和铺放算法，进行变带宽密铺的宽窄带轨迹规划；

S5：将轨迹规划方案生成铺放机器人的系统语言，用于控制机器人进行铺放工作。

所述的步骤S1中，获取的铺层参数包括铺层的边界信息、铺层的设计顺序、以及每一层铺层的铺放角度。

所述的步骤S2中，对每一层铺层，从该铺层的铺放方向和模具表面曲面相交的边界上选取起始点；在起始点建立自然标架场，对自然标架场单位化，再基于容许变换定理确定参考坐标系，参考坐标系中除法向量外，一个单位方向指向铺层方向，另一个单位方向为轨迹密化方向；将起始点作为基准轨迹的起点，向对侧边界生成基准轨迹，生成基准轨迹的方向与铺放方向一致。

所述的步骤S3中，采用变带宽密铺优化算法，从基准轨迹开始，重复下面轨迹生成过程，直到所生成的轨迹到达铺层的边界；所述轨迹生成过程为：根据曲面参数计算曲面位置点的曲率参数，将当前轨迹根据曲率参数变化幅度划分为不等间距的离散点；计算每一个离散点沿轨迹密化方向在曲面上的偏移间距，设其中最大偏移间距对应的偏移前后的两个离散点分别为P_max和P_max’，将离散点P_max’作为下一条轨迹的起始点，沿铺层方向生成下一条轨迹。

所述的步骤S3中，将轨迹偏移区域模具表面近似为以离散点的曲率半径为半径的圆弧，圆弧长度即为丝束铺放宽度；确定离散点的单位正交标架场，计算给定铺层方向的法曲率，有唯一的曲率半径对应，结合法曲率半径确定离散点沿轨迹密化方向在曲面上的偏移间距，其中法曲率最小点对应为偏移间距最大的情况。

所述的步骤S4中，对于相邻两条轨迹，将基于变带宽密铺优化算法获得第一条轨迹的最大偏移间距d_max作为宽丝束铺放宽度，以第一条轨迹的离散点P_max为基准沿法曲率方向进行宽度d_max丝束的偏移；对两条轨迹之间的空隙，根据间隙许可要求选取匹配的窄丝束进行密铺。

进一步地，本发明还实现一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明的一种曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法，该程序采用G代码作为存储代码；执行该程序，用于操控机器人进行铺丝工作。

本发明方法的优点在于：

(1)本发明方法及存储介质中的程序基于曲面变曲率参数变化建立变带宽密铺优化算法，通过变宽度铺放的创新，解决了传统自由曲面铺丝路径规划受到曲面形状限制而存在较大间隙或重叠等缺陷的问题，能够实现多种曲面结构的满铺铺丝路径规划，并确保了纤维自动铺丝的精确性。

(2)本发明方法基于微分几何的数学方法，实现了在自由曲面上基准轨迹的生成，而且基于曲面标架的旋转不变性，对任意起始点均可以求解，有效提高了轨迹规划的效率和便捷性。

(3)本发明方法及存储介质中程序基于标准三维建模文件格式设计，能够匹配并被多种工业软件识别模型，有效提高了设备的应用性。

(4)本发明方法对应实现为一套铺丝机器人曲面变宽度铺放轨迹规划算法软件，能够实现在自由曲面上密铺的铺丝轨迹规划设计，且易于算法的进一步升级和程序优化。

附图说明

图1为本发明的曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法的一个流程图；

图2为本发明采用的模具数字模型样例模型示意图；

图3为本发明方法中选取起始点、建立参考坐标系及生成基准轨迹的示意图；

图4为本发明方法的轨迹密铺时初始点一次偏移的示意图；

图5为本发明方法使用变带宽密铺优化算法生成密铺轨迹的一个示意图；

图6为本发明方法使用变带宽密铺优化算法进行宽窄带轨迹规划的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，下述的针对曲面模型的具体实施方式仅用于说明本发明流程而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供的一种曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法，下面分五个步骤来说明。

S1：读取实际用于铺放复合材料的模具的数据模型，确定铺放模具表面与铺层的参数信息。

使用CATIA建模软件建立铺放模具的数字几何模型如图2所示，数字模型采用标准CAD文件形式，曲面表面精度根据采用的文件存储方式决定。本发明实施例中，将铺放模具的三维数字模型保存为三维模型软件通用的IGS或STP等格式，并导入基于本发明方法编写的铺丝机器人曲面轨迹规划算法软件中进行模型处理，所开发的轨迹规划算法软件程序内嵌的模块函数可以对模具数字模型中的几何信息识别和存储，识别的信息包括铺放曲面和铺层参数数据。铺层参数包括铺层的边界信息，铺层的设计顺序，以及每一层铺层的轨迹铺放方向等。识别的铺放曲面数据包括曲面各位置点的坐标和法向量的信息储存数组。

为实现算法针对不同的铺丝设备和丝束材料的适应情况，在软件中提供了设定丝束参数数据的输入端口，可以同时适应多种宽度的丝束材料，从而进行多种丝束变带宽的轨迹规划设计，实现适应复杂曲面模具结构的轨迹规划。需要预先设置碳纤维复合材料的材料数据应当包括预浸料树脂种类，丝束宽度，丝束厚度等数据信息。

S2：确定每一层铺层的参考坐标系和起始位置，对铺层生成基准轨迹。

根据步骤S1中获取的模具表面曲面参数，可以选取曲面模型的基座坐标系，即零件坐标系；根据步骤S1获取的铺层参数可以确定每一层铺层在曲面上实际铺放区域的设计边界和扩展边界；根据铺放角度可以确定起始点位置，并建立铺层的参考坐标系，生成曲面铺放的基准轨迹。

基于微分几何中正交参数曲线网存在性定理：

正则参数曲面S：r＝r(u,v)上的每一个点p∈S，必有点p的一个邻域以及U上的新参数系/>使得在参数系/>下的曲线切向量是彼此正交的，即参数系/>是曲面S在U上的正交参数系。

可以保证在任意一点都可以选取的任何参数系方向的向量标架场，只存在模量的不同，则可以对曲面模具任意一对正交参数系建立坐标方程。

对正交参数系建立的自然标架场模量是任意的，在和地面坐标系进行转化时存在困难，所以需要进行单位化处理，从而方便在多个参考系之间参数进行描述和转化。

设欧式空间E³内曲面S的参数方程为r＝r(u,v)，相应的自然标架场是：{r；r₁,r₂,n}；其中，n为曲面法向量。

设曲面S采用高斯记号描述的第一基本形式为：I＝E(du)²+2Fdudv+G(dv)²；其中，高斯度量参数E＝r₁·r₁，F＝r₁·r₂，G＝r₂·r₂，则从{r₁,r₂}经过施密特正交化，得到：

e₃＝e₁×e₂＝n；

将曲面S配方得：记W₁，W₂为配方两个项括号内的式子，则对曲面的自然标架场，有dr＝W₁e₁+W₂e₂，I＝dr·dr，则称曲面S上的单位正交标架场{r；e₁,e₂,e₃}中的e₁,e₂是曲面S的切向量，则称这样的标架场为曲面S的一阶标架场，此时e₃与法向量n线性相关，即dr·e₃＝0，标架绕e₃的旋转有任意性，可以实现面向任意铺丝方向建立一阶标架场。

可以保证任意一点选取的任意方向参数系可以被确定为单位正交参数系。即曲面上在任意一点，根据铺层的设计角度，可以作为选取参数系的方向向量场，随后根据上面定理，建立曲面和世界坐标系相关联的一阶标架场，从而实现在曲面上的铺放位姿信息的描述表达。本发明方法根据铺层设计中铺放的角度数据，从而确定曲面轨迹规划方向，铺放的默认固定角度为0°，±45°，90°。同时，因为初始自然标架的选取方向上具有多组解，表现为在一阶标架场上一个绕e₃轴的转动，因此在默认角度之外，只要进行对应的转动矩阵求解，可以获得任意角度的标架信息，即该标架系也适用于任意设计的铺层角度信息。

坐标轴的选取生成，在软件中给出了能够实现坐标轴拾取功能的操作界面，通过拾取确定原点和两个坐标轴方向即可构建零件的坐标系，同时也能够根据读取数据，沿用原模型参考系；根据步骤2中建立一阶标架场的方式，计算零件坐标系和曲面铺放区域的标架场容许变换关系，针对设定的铺层方向建立对应的轨迹规划一阶标架场，将模型的位姿信息转化为轨迹的位姿信息。同时，将模具曲面的模型参数系和一阶标架场综合计算，生成曲面的初始铺放区域，给出铺放区域边界在模型参数系中的参数范围。通过修改参数范围，能够针对不同铺层变化的铺层边界对铺放范围进行修正，保证根据铺层设计中每一层铺层的区域大小情况，灵活绘制铺放区域，进一步提高了分层变区域铺放的轨迹规划性能。

基于三维曲面模型的数据存储原理，本发明的模具表面曲面上任意点的信息储存数据组为点的坐标信息和法向量信息，可以获得曲面上所选点位置的曲率数据信息，并表示为平均曲率和高斯曲率形式进行表达。则根据铺层参数和铺放起始点信息，取起始点以铺层角度方向的切向量与曲面的投影曲线作为初始路径。

如图3所示，基于步骤S1中给出的铺放方向，从该铺层的铺放方向和模具表面曲面相交的边界上任一位置选取起始点。本发明实施例，在相交边界的中心位置区域内任意选取一点，将该点定义为P₀，将P₀作为基准轨迹的起点，向对侧边界生成基准轨迹，生成基准轨迹的方向与铺放方向一致；根据模具的参数标架场，可以确定P₀的自然标架场，曲面法向量n和参数曲线u，v方向向量r_u，r_v可以确定唯一构成该曲面在该位置曲面标架，标架中n和r_u构成的截面，与曲面的交线则构成了在铺放的基准轨迹。

为实现轨迹密铺整个铺层的方案，以上述步骤生成的基准轨迹为基础，基于S2中给出的一阶标架场定义，基于自然标架场参数，结合高斯度量系数E，F，G可以将P₀处自然标架场单位化，得到{r；e₁,e₂,e₃}，基于容许变换定理：根据曲面一阶标架场的定义，曲面S的一阶标架场{r；e₁,e₂,e₃}绕e₃转动任意角度仍然是曲面S的一阶标架场，对一阶标架场进行绕轴旋转，则可以获得变换公式：

其中λ为旋转角度，则对新的参考一阶标架场可以表示为通过转动角度λ使得标架的一个单位方向指向铺层方向。此时，标架的一个方向为铺层方向，e₃为法向量方向，第三个单位方向则为轨迹密化方向。

S3：在每一层铺层，基于曲面变曲率参数变化建立变带宽密铺优化算法，生成密铺轨迹。

在模具表面曲面进行轨迹规划过程主要分为两步，第一步，生成曲面铺放的基准轨迹，在上面步骤S2中已经说明；第二步，将生成的基准轨迹密铺满整个曲面结构，下面具体说明。

根据铺丝机器人的铺丝轨迹识别精度要求，在基准轨迹从P₀开始划分离散点P₁，P₂…，直到轨迹终点P_n，随后以每一个离散点为基准，求解偏移轨迹上对应的离散点位置信息。基准轨迹根据曲面曲率参数的变化幅度，被划分为不等间距的曲面离散点。根据各离散点的平均曲率和高斯曲率，可以确定曲面结构在各离散点的主曲率，并确定以主曲率方向为基准的正交标架方向。进一步的，可以将局部曲面微分处理来确定丝束铺放宽度，在局部范围内，曲面可以被拟合为以曲率半径为半径的圆弧部分，圆弧长度即为丝束铺放宽度。对属于同一轨迹的所有离散点，对比法曲率大小，法曲率最小点为生成下一轨迹的基准。本发明中，基于微分曲面圆弧和偏移的公式求解离散点偏移距离的大小，确定曲率半径为偏移的主要影响因素，基于根据步骤S3确定的法曲率，有唯一的曲率半径对应，进而获得离散点偏移间距。

如图4所示，将初始点P₀沿轨迹密化方向在曲面上偏移，在一次偏移中，因偏移距离远小于模具尺寸，可以将轨迹偏移区域模具表面近似为以起始偏移点曲率半径为半径的圆弧，则可以根据矢量计算原理，获得偏移间距d如下：

d＝Rsin(θ+β)-Rsinβ；

θ＝ω/R；

根据欧拉公式，得到法曲率k如下：

其中，θ为从P₀处偏移间距d到下一点所旋转的角度，ω为一次偏移过程中偏移的间距大小，ω为预先设置的偏移距离值；R为起始偏移点曲率半径，如图4所示，β为P₀投影到零件坐标系平面上的投影线与曲率半径的夹角；k₁，k₂分别为e₁，e₂两个方向的主曲率，为法曲率k与主曲率k₁的夹角，v₁是对应k₁的主曲率方向向量，从而可以计算出在该点的法曲率半径R：

β的值根据P₀坐标和等价圆弧的圆心坐标决定，在模型坐标系下，两点都是唯一确定的，因此对一个坐标确定的P₀点，存在确定的β值，即可以求得偏移间距d。

如图5所示，获得第二条轨迹上的一个基准点，包括：对P₀，P₁，P₂…P_n离散点采用上面计算偏移间距d相同的计算过程，求得各点的标架场和第二条轨迹的基准点P₀’，P₁’，P₂’…P_n’，对比各离散点P_i和P_i’(i＝0,1,2,…n)之间的偏移间距d₀，d₁，d₂…d_n，设其中最大偏移间距d_max对应的两轨迹的离散点分别为P_max和P_max’，将最大偏移间距d_max对应的离散点P_max’作为第二条轨迹的起始点。然后沿铺层方向生成第二条轨迹，并如基准轨迹一样的步骤选取离散点，在离散点处重复上述轨迹偏移算法，确定第三条轨迹，重复计算至达到模具边界条件。相邻两轨迹之间的丝束铺放宽度即为所计算的相应的最大偏移间距。n为正整数，用于标记轨迹被划分的段数。

S4：基于曲面参数和变带宽密铺优化算法，进行变带宽密铺的宽窄带轨迹规划。

基于步骤S3的偏移间距求解公式，对单一轨迹的全部离散点，确定偏移距离最小的离散点，以该点为基准，沿法曲率方向进行宽丝束铺放宽度的偏移，对偏移距离最大的离散点，计算其与偏移距离最小的离散点存在的偏移距离差，根据间隙许可要求选取匹配的窄丝束进行密铺补满整个铺层。

根据步骤S3生成的密铺轨迹进行宽丝束铺放宽度的偏移，对于相邻两轨迹，由第一条轨迹的离散点计算的最大偏移间距d_max为宽丝束铺放宽度，生成的轨迹为铺放的宽丝束的中心线，中心线两侧d_max/2是该条丝束的边界，也就是间隙边界；需要对两相邻轨迹的间隙进行窄丝束密铺。

如图6所示，对于相邻两轨迹，基于上述步骤计算的偏移间距d_i,i＝0,1,2,…n，比较各离散点的间距d_i和采用的最大间距d_max的差值△d_i的分布情况，△d_i＝d_max-d_i，求得差值△d_i的分布规律，设在离散点P_i计算的偏移间距为d_i，对应偏移后的离散点为P_i’，在间距d_i的中点位置，即离散点P_i与P_i’的中点，定义为铺放离散点Q_i(i＝0,1,2,3…n)，向中点Q_i两侧求得间距差值△d_i/2的两个端点，两个端点之间为离散点之间的变宽度间隙间距△s_i(i＝0,1,2,3…n)。铺放离散点Q_i,i＝0,1,2,3…n形成了窄丝轨迹。

基于△s_i数据分布情况与铺层设计方案，修正采用的窄丝束宽度范围变为ω′，使得基于ω′宽度丝束铺放后，覆盖率满足设计要求，并且最小间隙满足设计要求。ω′取值大于0且不大于△d_i中的最大值a，且满足间隙许可要求。进行窄丝束密铺时，筛选间距差△s_i中进行铺放宽度ω′丝束的位置点Q_j(j∈{0,1,2,3…n})，筛选标准是满足不发生堆叠现象，即△s_i在[ω′,a]范围内的位置点。由铺放离散点Q_j沿法曲率方向向两侧在所述两端点内密铺窄丝束。

由上获得了宽窄丝束密铺轨迹规划，从而可实现对整个曲面模具的变宽度密铺方法。

S5：将铺放轨迹方案生成机器人控制语言，用于操控机器人进行铺放工作。

本发明方法生成的轨迹规划设计方法实现为机器人可识别的G代码文件。基于上述步骤获得的轨迹规划方案，获得曲面上所有轨迹顺序和几何参数信息，根据机器人编程语言，将参数信息转化为G代码等机器人控制语言，控制机器人进行铺丝工作。

进一步的，本发明实现一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的一种曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法，该程序采用G代码作为存储代码，基于机器人读取文件大小上限，生成一个或多个储存的文档文件。

综上所述，本发明在碳纤维自动铺丝机器人轨迹规划方面提出了一种曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法及其存储介质，突破了传统轨迹规划受曲面结构的限制，无法实现轨迹铺放或者是铺放过程与曲面结构不完全重合产生变形从而导致缺陷等问题，并确保了纤维自动铺丝的精确性，同时，本发明可实现基于标准三维数字模型程序的轨迹规划方法的软件，能够被各种软件读取识别，满足多种规格的纤维丝束和不同规格的铺丝头进行轨迹规划设计。本发明存储介质中的铺丝机器人曲面轨迹规划算法软件程序，能够实现生成曲面轨迹规划的路径数据，并且进一步转化为的机械语言的输出方案，同时能够在不同丝束宽度和厚度以及不同规格的铺丝头型号的情况下进行机器人曲面铺丝轨迹规划设计，为实际机器人铺放优化方案提供技术指导。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。本发明省略了对公知组件和公知技术的描述，以避免赘述和不必要地限制本发明。上述实施例中所描述的实施方式也并不代表与本申请相一致的所有实施方式，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对铺放模具建立数字模型，获取模具表面的曲面参数，以及铺层参数；所获取的铺层参数包括铺层的设计顺序、铺层的边界信息、以及每一层铺层的铺放角度；

S2：确定每一层铺层的参考坐标系和起始点，生成基准轨迹；

对每一层铺层，从该铺层的铺放方向和模具表面曲面相交的边界上选取起始点；在起始点建立自然标架场，对自然标架场单位化，再基于容许变换定理确定参考坐标系，参考坐标系中除法向量外，一个单位方向指向铺层方向，另一个单位方向为轨迹密化方向；将起始点作为基准轨迹的起点，向对侧边界生成基准轨迹，生成基准轨迹的方向与铺放方向一致；

S3：在每一层铺层，采用基于曲面变曲率参数变化的变带宽密铺优化算法生成密铺轨迹；

所述的变带宽密铺优化算法中，从基准轨迹开始，重复轨迹生成过程，直到所生成的轨迹到达铺层的边界；所述轨迹生成过程为：根据曲面参数计算曲面位置点的曲率参数，将当前轨迹根据曲率参数变化幅度划分为不等间距的离散点；计算每一个离散点沿轨迹密化方向在曲面上的偏移间距，设其中最大偏移间距d_max对应的偏移前后的离散点分别为P_max和P_max’，将离散点P_max’作为下一条轨迹的起始点，沿铺层方向生成下一条轨迹；

S4：基于变带宽密铺优化算法进行宽窄带轨迹规划；

对于相邻两条轨迹，将基于变带宽密铺优化算法获得第一条轨迹的最大偏移间距d_max作为宽丝束铺放宽度，以第一条轨迹的离散点P_max为基准沿法曲率方向进行宽度d_max丝束的偏移；对两条轨迹之间的空隙，根据间隙许可要求选取匹配的窄丝束进行密铺。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S1中，还预先设置丝束材料数据，包括预浸料树脂种类、丝束宽度和丝束厚度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2中，起始点从所述的相交的边界的中心位置区域内选取。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2中，设对当前铺层，选取的起始点为P₀，根据模具表面曲面S的参数标架场r(u,v)确定在P₀的自然标架场{r；r₁,r₂,n}，其中，n为曲面法向量；

结合高斯度量系数E、F、G将P₀处的自然标架场单位化，得到{r；e₁,e₂,e₃}；其中，E＝r₁·r₁，F＝r₁·r₂，G＝r₂·r₂，e₃＝e₁×e₂＝n；单位正交标架场{r；e₁,e₂,e₃}中的e₁,e₂是曲面S的切向量，称单位正交标架场为曲面S的一阶标架场；

基于容许变换定理：曲面S的一阶标架场{r；e₁,e₂,e₃}绕e₃转动任意角度仍然是曲面S的一阶标架场；则将一阶标架场绕e₃旋转角度λ，得到新的一阶标架场此时，/>和中的一个单位方向指向铺层方向，另一个单位方向为轨迹密化方向；获得的新的一阶标架场就是为当前铺层建立的参考坐标系。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述的步骤S3中，计算离散点的偏移间距的方式如下：

设某离散点P₀沿轨迹密化方向在曲面上偏移，将轨迹偏移区域模具表面近似为以离散点P₀的曲率半径为半径的圆弧，圆弧长度为丝束铺放宽度；根据P₀的坐标和法向量计算曲率参数，确定P₀处的单位正交标架场{r；e₁,e₂,e₃}及主曲率，设对应e₁,e₂的主曲率分别为k₁,k₂，对应法向量e₃的法曲率为k，如下：

其中，为法曲率k与主曲率k₁的夹角，v₁是对应k₁的主曲率方向向量；

则计算出在P₀处的法曲率半径

进一步获得离散点P₀沿轨迹密化方向在曲面上的偏移间距d如下：

d＝Rsin(θ+β)-Rsinβ；

θ＝ω/R；

其中，θ为从P₀处偏移间距d到下一点所旋转的角度，ω为预设的偏移距离值，β为P₀投影到零件坐标系平面上的投影线与曲率半径的夹角。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S4，相邻两条轨迹在使用宽丝束铺放后，对两条轨迹之间的空隙，根据如下方式进行窄丝束密铺：

设相邻两条轨迹中第一条轨迹的离散点P_i计算的偏移间距为d_i，计算d_i和其中最大偏移间距d_max的差值△d_i，i＝0,1,2,…n，离散点数量为n+1；获取离散点P_i偏移间距d_i/2的位置，定义为铺放离散点Q_i，i＝0,1,2,…n；由铺放离散点Q_i沿法曲率方向向两侧获取间距差值△d_i/2的两个端点，两端点之间的空隙需要窄丝束密铺，i＝0,1,2,…n；选取窄丝束宽度ω′，ω′取值大于0且不大于△d_i中的最大值，且满足间隙许可要求；从铺放离散点Q_i中筛选出差值△d_i不小于ω′的离散点Q_j,j∈{0,1,2,3…n}，由铺放离散点Q_j沿法曲率方向向两侧在所述两端点内密铺窄丝束。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法将生成的铺放轨迹规划方案生成铺放机器人的系统语言，用于操控机器人进行铺丝工作。

8.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4、6任一所述的一种曲面变带宽自动铺丝成型轨迹规划设计方法，该程序采用G代码作为存储代码。