·计算材料学·
利用分段G插值方法构造铺丝路径
朱丽君
王小平
李燕元
（南京航空航天大学机电学院，南京210016）
文摘提出了复合材料铺丝路径的规刘方法，其中铺丝基准路线是通过对给定数据点的切方向及曲率向量或测地曲率值，C连续地插值曲面上点列的方法得到。利用正则参数曲面上一点的切空间与其参数平面对应点的切空间同构原理。将曲面上曲线的插值问题转化为其参数平面上类似的曲线插值问题。该方法能够用显式方程来表示曲面上的G连续插值曲线。由于引入了若干控制参数，可对曲线进行局部或整体的交互修改。利用该方法进行铺丝路径规划可以反映芯模面的曲率信息，改变纤维的局部走向，使其最终的结果更好地满足丝束铺放要求和构件几何性能的要求。实验证明该方法简单可行，还可用于计算机辅助设计、计算机图形学等领域。
关键词
Hermite插值，连续，参数曲面，铺丝路径
ConstructingFiberPlacementPathsWithPiecewiseGInterpolation
Zhulijun
WangXiaoping
Li Yanyuan
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016)
AbstractThis paper presents a method for path planning of robotic fiber placement, where the initial path is created with curvature continuous (G） interpolation of data points on surface with specified tangent direction and cur-vature vector at every point. Making use of some conclusions deduced from the isomorphic relations between tangent spaces ofboth surface and its parametric domain at corresponding pointswe convert the problem of curveinterpola-tion on a parametric surface to a similar one on its parametric plane. The method enables us to express G interpolation curve of an arbitrary sequence of points on a parametric surface explicitly in parametric form. For introducing several free parameters into the method, we can modify the curve's shape locally or globally. Moreover, the resulted place ment path can reflect the curvature of the mould surface and change the fiber's direction locally so as to satisfy better the demand of both fiber placement and surface geometry. Experiments demonstrate the method is simple, feasible and also applicable to computer aided design and computer graphics, etc.
Key words Hermite interpolation, G continuity,Parametric surface,Fiber placement path
0引言
纤维增强复合材料构件广泛应用于航空、航天等先进高科技领域，纤维铺放成形是一种新型的复合材料构件自动化制造技术。自动铺丝束成形技术是一种先进的快速成形制造技术，该技术涉及到机械、材料以及控制等诸多学科，其关键技术包括铺丝轨迹规划、铺丝机器人的驱动及控制技术等。而铺丝轨迹规
收稿日期：20090925
基金项日：国家自然科学基金（Nos.60673026&50475041）
划的目的是求取芯模表面铺丝路径的过程，使铺丝头沿芯模表面的铺丝路径完成规定的铺丝动作，为后续过程中机器人的驱动以及控制指令的求取提供必要的数据信息，因而是铺丝工艺过程的核心研究内容。
针对开边自由形铺丝面，Shirinzadeh给出了基于平截线、等距的铺丝路径规划方法，该方法先用平面去截铺丝面得到一条曲线作为初始路径，然后再等
作者篇介：朱丽君，1983年出生，硕士研究生，主要从事CAD/CAM方面的研究T.作。E-mail：lijun5477@163.con
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万方数据
htp://www.yhclgy.com宇航材料工艺2010年第3期