基于间隙预测模型的自动铺带轨迹优化方法

自动铺带技术是一种先进复合材料低成本制造技术。轨迹规划是其关键环节,直接影响铺放过程的精度、效率以及最终产品的质量。由于缺乏铺放间隙的预测模型,现有的自动铺带轨迹规划方法通常需要多次迭代才能得到满足间隙要求的铺放轨迹,这一过程计算量较大且无法得到较优解。有鉴于此,提出一种基于间隙预测模型的自动铺带轨迹优化方法。建立铺放间隙的预测模型,反映初始铺放条件、模具曲面几何特征、铺放路径测地曲率等因素对间隙大小的影响。基于间隙预测模型提出两种铺放轨迹优化策略,将自动铺带轨迹规划问题转化为求解线性规划问题,得到典型模具曲面上较优的铺带轨迹。试验结果表明,在所有算例中,预测间隙与真实间隙之间的最大偏差在15%以内,且大多数情况中预测间隙对真实间隙的吻合程度远优于此值。所提出的轨迹优化方法在防止铺放褶皱的前提下,得到满足间隙约束的较优铺放路径,同时避免繁琐的迭代过程,对开发高性能自动铺带软件具有指导意义。