本發(fā)明涉及復合材料自動鋪絲成型領域，尤其涉及一種基于曲面上兩點之間測地線的鋪絲方法。

背景技術：

先進復合材料自動鋪絲軌跡規(guī)劃的方法有很多種，相對于可展曲面而言，按自然路徑的軌跡規(guī)劃可使鋪放更為簡便，其中，自然路徑即為測地線。目前,自動鋪絲軌跡規(guī)劃中還涉及兩點之間測地線的求解的方法,因為一般自由曲面難以用具體表達式表達，其中兩點之間測地線也很難實現(xiàn)基于解析算法進行求解。因此，現(xiàn)有的鋪絲方法過程復雜，不利于程序編寫和軟件開發(fā)，鋪絲效率不高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于曲面上兩點之間測地線的鋪絲方法，通過易于實現(xiàn)的解析算法求出曲面上兩點之間的測地線，再沿著測地線完成鋪絲，方法簡單，鋪絲效率高。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于曲面上兩點之間測地線的鋪絲方法，包括：

s1、a點和b點在待鋪絲曲面上，所述a點和所述b點是待鋪絲的兩端點，在空間中連接所述a點和所述b點得到直線ab，將所述直線ab均分為4段，過等分點做所述直線ab的垂面,所述垂面將所述待測曲面均分為四個分割曲面，在曲率變化最大的所述分割曲面與所述直線ab對應的片段上任選一點o’點，將所述o’點正交投影到所述待鋪絲曲面上得到點o；

s2、將所述直線ab投影到所述待鋪絲曲面上得到曲線ab，所述曲線ab在所述a點的切向量為ta，法向量為na，過所述切向量ta和所述法向量na做平面s；所述曲線ab在所述b點的切向量為tb，法向量為nb，過所述切向量tb和所述法向量nb做平面s’；將所述待測曲面網格化，得到若干面片，所述平面s和所述面片相交得到交線l1，所述交線l1和所述o點負法向量的交點為p，所述平面s’和所述面片相交得到交線l2，所述交線l2和所述o點負法向量的交點為q；

s3、以所述a點作為旋轉中心，所述切向量ta為初始方向，將所述切向量ta向靠近所述q點的方向旋轉角度θ1n，n＝1,2,3…，2θ1n＝θ1n-1，θ11的范圍為1°～5°；以所述b點作為旋轉中心，所述切向量tb為初始方向，向靠近所述p點的方向旋轉，所述切向量tb旋轉角度θ2n，n＝1,2,3…，2θ2n＝θ2n-1，θ21的范圍為1°～5°；

s4、重復所述s3，當所述p點和所述q點之間的距離小于0.001mm時，所述a點、所述p點、所述q點、所述b點連成的線段apqb即為曲面上所述a點和所述b點之間的測地線；

s5、沿著所述線段apqb在所述待鋪絲面上進行鋪絲。

進一步的，所述p和所述q點分布在所述o點同側或異側的副法向量方向上。

進一步的，在所述s2中，所述曲面網格化采用弦長0.2mm進行，將所述待測曲面分割為若干個的三角面片。

本發(fā)明提供的一種基于曲面上兩點之間測地線的鋪絲方法，建立了一般自由曲面的離散數(shù)模進行點間測地軌跡求取算法，簡化了曲面上兩點之間的測地線算法，提高了鋪絲效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明曲面上a點和b點的示意圖；

圖2為本發(fā)明平面s和平面s’的示意圖；

圖3為本發(fā)明平面s和屏幕s’與面片的交線的示意圖；

圖4為本發(fā)明p點q點分別在o點異側或同側的示意圖。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

一種基于曲面上兩點之間測地線的鋪絲方法，包括：

s1、a點和b點在待鋪絲曲面上，所述a點和所述b點是待鋪絲的兩端點，在空間中連接所述a點和所述b點得到直線ab，將所述直線ab均分為4段，過等分點做所述直線ab的垂面,所述垂面將所述待測曲面均分為四個分割曲面，在曲率變化最大的所述分割曲面與所述直線ab對應的片段上任選一點o’點，將所述o’點正交投影到所述待鋪絲曲面上得到點o；

s2、將所述直線ab投影到所述待鋪絲曲面上得到曲線ab，所述曲線ab在所述a點的切向量為ta，法向量為na，過所述切向量ta和所述法向量na做平面s；所述曲線ab在所述b點的切向量為tb，法向量為nb，過所述切向量tb和所述法向量nb做平面s’,如圖2所示；將所述待測曲面采用弦長0.2mm進行網格化，得到若干三角面片，所述平面s和所述面片相交得到交線l1，所述交線l1和所述o點負法向量的交點為p1，所述平面s’和所述面片相交得到交線l2，所述交線l2和所述o點負法向量的交點為q1，如圖3所示，p1和q1可位于o點同側或異側，如圖4所示，本實施例中，p1和q1位于o點兩側；

s3、以所述a點作為旋轉中心，所述切向量ta為初始方向，將所述切向量ta向靠近所述q點的方向旋轉角度θ11，θ11的范圍為1°～5°，p1點移動至p2點，；以所述b點作為旋轉中心，所述切向量tb為初始方向，向靠近所述p點的方向旋轉，所述切向量tb旋轉角度θ21，θ21的范圍為1°～5°，q1點移動至q2點；

s4、重復所述s3，其中，每一次旋轉角度是上一次旋轉角度的一般，即2θ1n＝θ1n-1，2θ2n＝θ2n-1，n＝1,2,3…，旋轉n次后得到pn點和qn點，當所述pn點和所述qn點之間的距離小于0.001mm時，所述a點、所述pn點、所述qn點、所述b點連成的線段apnqnb即為曲面上所述a點和所述b點之間的測地線；

s5、沿著所述線段apnqnb在所述待鋪絲面上進行鋪絲。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于曲面上兩點之間測地線的鋪絲方法，涉及復合材料自動鋪絲成型領域，本發(fā)明在待鋪絲曲面上選取兩點，通過建立一般自由曲面的離散數(shù)模進行點間測地軌跡求取算法，獲得待鋪絲曲面上兩點間的測地線，再沿著測地線軌跡進行鋪絲，簡化了曲面上兩點之間的測地線算法，提高了鋪絲效率。

技術研發(fā)人員：王顯峰;馬成;文立偉;肖軍;李勇;齊俊偉;還大軍;王躍全
受保護的技術使用者：南京航空航天大學
技術研發(fā)日：2017.06.09
技術公布日：2017.11.03