导读:本文包含了铺丝仿真论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:七轴铺丝机,运动学模型,加减速控制,拐点光顺
铺丝仿真论文文献综述
李宁[1]（2019）在《基于拐点光顺的大型龙门式自动铺丝机插补方法仿真研究》一文中研究指出碳纤维复合材料因其具备比重小、比强度高和比模量大等优异特点而被大量应用于航空航天等领域,而自动铺丝技术作为生产复杂型面复合材料构件的关键技术,受到国内外的广泛关注。为了满足我国大型航空复合材料构件制造要求,浙江大学飞机数字化装配团队自主研制了大型龙门式自动铺丝机,本文在七轴龙门式自动铺丝机的结构基础上,对机床插补过程的速度柔性控制和拐点光顺问题进行理论研究。论文主要研究工作及成果如下:(1)为了实现对七轴龙门式铺丝机末端执行器的精确控制,根据七轴铺丝机的结构特点,构建了所需要的运动学模型,其中,在一个直角坐标系中表示X轴、Y轴、Z轴的运动关系,然后分别建立剩余四个旋转轴的杆件坐标系,且利用D-H方法给出旋转轴之间的变换关系,最后,按照七轴铺丝机运动链顺序,推导出末端执行器位姿变换矩阵,利用最小位移法确定七轴龙门式铺丝机的运动学正反解。(2)在进行七轴龙门式铺丝机速度规划时,首先介绍了多种机床加减速控制方法,并且对比了它们的优缺点,然后确定叁次多项式加减速控制方法用于七轴铺丝机的速度规划,其中,针对叁次多项式加减速控制存在的计算量比较大的问题,利用等效加速度简化计算,最后对基于等效加速度的叁次加减速控制方法进行详细的介绍。(3)当铺丝机在铺放路径上进行运动时,由于采用连续短线段的描述方式将路径控制点连接成铺放目标路径,在相邻线段拐点处会出现切向不连续的问题,这样会导致各轴速度在拐点处产生波动,因此在加减速控制方法的基础上提出两种拐点局部光顺的插补方法:一种是在前瞻加减速插补运算之后,对拐点过渡范围内各轴速度重新进行多项式加减速规划,用于保证各轴速度连续;另一种是利用改进的叁次Bernstein-Bezier曲线作为拐点光顺过渡曲线,该曲线具有切向连续、曲率连续等性质,光顺后的轨迹同时包括直线段与过渡曲线段,在柔性加减速控制方法的基础上对混合轨迹进行插补运算。(4)在MATLAB软件中分别对七轴龙门式铺丝机的速度规划方法和插补运算方法进行仿真分析,计算出在相邻直线路径和曲线形路径上运动时的插补点位姿信息以及各轴速度曲线,并且观察运动过程中各轴的铺放速度以及铺放平稳性,对比这两种拐点局部光顺插补方法的共同点与不同点,分析出它们的优点和不足之处。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-04-01）
叶子恒[2]（2018）在《自动铺丝加工轨迹光顺优化及其仿真研究》一文中研究指出自动铺丝技术是复合材料自动化制造的代表,加工轨迹优化作为自动铺丝CAD/CAM软件系统中重要的功能之一,可以针对加工轨迹进行优化提高制造精度和效率。本文在前人的研究基础上,结合自动铺丝实际工程经验,提出了针对CAD轨迹的曲率光顺算法以及针对NC代码的加工姿态优化算法,并分别开发了机床运动仿真模块以及加工轨迹显示仿真模块。首先,提出了一种CAD加工轨迹的曲率光顺优化算法。复杂型面模具铺放是自动铺丝技术要克服的难题之一,在芯模曲面曲率变化率剧烈的区域,加工轨迹通常有较大的曲率,这种情况会造成预浸纱发生屈曲变形并影响构件质量。为了提高复杂模具铺放质量,本文分析了预浸纱屈曲变形的机理,并提出了一种加工轨迹能量法曲率光顺方法,并以叁次B样条曲线为插值曲线,对加工CAD轨迹曲线的曲率指标进行了光顺处理,旨在降低纤维屈曲变形程度提高构件质量。通过数据分析和铺放试验验证了算法的曲率光顺效果。另一方面,提出了一种针对NC代码优化的法向加工姿态优化算法。自动铺丝加工过程中,由于加工法向姿态的不光顺,转轴电机会频繁进行加减速来调整姿态,从而限制了铺放加工的速率。为了进一步提高制造效率,以铺放头柔性压辊为应用基础,建立了自动铺放刀尖坐标系下的允许偏转空间,并详细分析了不同旋转方向对该空间形态的影响。在该约束空间范围内,对加工轨迹的转轴运动曲线进行了滤波以及最优化处理,使整个加工过程中姿态变化更为连续,降低转轴运动负荷,最终实现加工效率的提升。通过数据分析以及铺放试验验证了算法的姿态优化效果。最后,开发了自动铺放仿真模块,主要包括机床运动仿真模块和轨迹显示仿真模块。首先以典型卧式铺丝机结构为例,分析了自动铺丝机械连杆结构,并建立了运动模型。针对该机床运动模型,以OpenGL图形库为基础,开发了机床运动系统。通过OpenGL标准变换函数,完成了多轴自动铺放设备的虚拟装配以及机床运动功能,建立了以NC代码为输入数据的机床运动仿真模块。另一方面,分析了自动铺丝CAD轨迹格式以及关键点信息,以此为理论基础开发了基于OpenGL的加工轨迹动态仿真模块,实现了自动铺丝轨迹静态以及动态显示功能。机床运动仿真模块和轨迹显示模块共同组成了自动铺丝加工仿真的基础功能,为二叁两章算法提供基础仿真模块。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2018-02-01）
万建平,朱春生,马军,李燕银[3]（2016）在《环形复杂曲面自动铺丝成型模具的形变来源与数值仿真》一文中研究指出本文论述了环形复杂曲面自动铺丝成型时,模具形变的机理及其影响,并通过有限元法加以分析。在总结仿真结果的基础上,提出了相应的形变控制策略。(本文来源于《电子技术与软件工程》期刊2016年09期）
黄威[4]（2016）在《复合材料自动铺丝运动仿真及验证》一文中研究指出自动铺丝运动仿真作为复合材料自动铺丝CAD/CAM技术的重要组成部分,对验证轨迹规划的正确性、后置处理的有效性具有重要的工程实践意义。本文以自动铺丝运动仿真为研究对象,旨在建立自动铺丝仿真软件框架,解决自动铺丝各个设计阶段的可视化难题。首先,通过分析自动铺丝编程的一般流程,将自动铺丝编程分为数模处理、轨迹规划、后置处理和运动仿真四个步骤。提出建立自动铺丝编程的可视化仿真界面,对自动铺丝编程的每一个设计步骤及其结果进行仿真验证,从而提高自动铺丝编程的可靠性和效率。根据本软件系统的功能设计要求进行了自动铺丝编程的模块划分和相应的软件界面设计,使自动铺丝编程的各个设计阶段及其结果均以可视化界面呈现,具有良好的人机交互效果。其次,对铺丝轨迹信息进行总结,编写了基于特定轨迹点数据格式的轨迹仿真软件模块,可独立于叁维建模软件实现自动铺丝中心轨迹和多丝束轨迹的静态和动态等多种组合的验证,丰富了轨迹规划的验证方法,使轨迹的线形仿真更加生动地反映自动铺丝的真实情况。运动仿真首先分析了铺丝机构的运动学问题及其对运动仿真的作用,并根据仿真数据的来源对基于轨迹点数据、基于NC数据和基于轨迹点、NC数据的叁种运动仿真实现方法进行研究,实现了自动铺丝轨迹绘制与铺丝设备联动的仿真效果,可模拟真实的自动铺丝成型过程,有效地提高了对自动铺丝NC数据的验证力度。最后,为实现所提出的自动铺丝仿真设计,利用Microsoft Visual C++开发平台进行了仿真软件的开发,通过对锥壳环向自动铺丝、球形镜面经线与纬线自动铺丝和平面曲线自动铺丝的轨迹规划、后置处理进行仿真,并结合具体铺放实验对比仿真结果,验证了本文自动铺丝仿真软件的可靠性和适用性。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2016-03-01）
杨帆[5]（2013）在《基于CATIA的自动铺丝机运动仿真系统开发》一文中研究指出自动铺丝技术是一种新型复合材料自动化加工技术，由于其所生产的产品具有比传统材料更高的力学性能和使用性能，因此在航空航天领域应用广泛。龙门式自动铺丝机是一种常用的自动铺丝机结构形式。运动仿真技术是是纤维铺放成型CAD/CAM系统的重要组成部分，能够提高产品研发速度、降低开发成本、防止运动干涉、减少设计错误等。因此，对自动铺丝机运动仿真系统的开发，具有重要的理论意义和实用价值。首先，本文研究了自动铺丝纤维铺放轨迹的规划方法。利用等铺放角法，生成了初始轨迹。确定了生成初始轨迹过程中，曲率和步长的计算方法，同时分析了判断初始轨迹是否到达芯模曲面边界的方法。生成初始轨迹后，通过将初始轨迹通过偏移，实现了整个芯模曲面铺放轨迹的密化。并且，对偏移过程中，丝束根数和间隙与重迭面积的计算方法进行了分析。通过CATIA二次开发的方法，对所研究的轨迹规划算法进行了验证。其次，针对7自由度龙门式自动铺丝设备进行了后置处理算法的研究。将该后置处理问题转化为7自由度冗余度机器人的运动学求解问题。采用位姿分离法，对于主轴和机械臂，分别建立相应的坐标系，分析了其后置处理方法。研究了在后置处理实际计算中，某些运动控制变量计算结果产生突变的原因和解决方案。并对后置处理中所要注意的速度控制、丝束剪切等过程进行了讨论。最后，利用CATIA二次开发的方法，开发了龙门式自动铺丝设备的运动仿真系统。该系统可以实现对于指定芯模的轨迹规划，基于龙门式自动铺丝设备的后置处理和运动仿真等功能。针对圆锥形芯模，开展了纤维铺放运动仿真实验，并且对仿真结果进行了速度分析，仿真结果验证了前面所研究算法的合理性和正确性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2013-07-01）
任立宇[6]（2012）在《纤维铺丝机手腕结构设计和运动分析及仿真》一文中研究指出在航空航天、国防军事以及各种民用领域，先进复合材料对比于传统材料以其优异的综合性能正得到越来越广泛的应用。纤维铺丝成型工艺是在纤维缠绕工艺的基础上发展起来的，铺放头代替了绕丝头，它解决了纤维缠绕工艺不能凹曲面缠绕、局部增厚加筋和开窗口的问题，继承了纤维缠绕和自动铺带的优点，对待铺放构件的适应性更强。纤维铺丝机通过前期路径规划铺放轨迹以实现构件的铺放成型。因其具有能够对复合材料进行变角度铺放、改变纤维丝束铺放宽度和在凹面铺放成型等特点，它非常适用于对具有相对复杂形状的非回转体表面进行铺放。本课题研究的七自由度纤维铺丝机由2个直线坐标、5个旋转坐标以及铺放头组成。相对于实验室原有的一台实验用铺丝机，运用一个大角度俯仰坐标代替了Y轴直线坐标，并且进行了手腕部件的结构设计。手腕部件是纤维铺丝机的重要组成部分，其两端分别与纤维铺丝机中的伸臂和铺放头相连接，在调整铺放头姿态方面起主要作用，它决定着铺放头的运动范围。手腕部件结构设计及其运动、力学性能是本论文的主要研究对象。运动学分析是后续静力学分析、动力学分析、工作空间分析以及控制铺放轨迹实现等的基础，是研究手腕部件甚至整个铺丝机结构运动、力学性能不可缺少的一个环节。纤维铺放运动是铺放头压辊接触点运动和芯模主轴回转运动的合成，因此把铺丝机运动分解成机械手臂和芯模主轴两部分单独进行研究，避免了冗余机构运动学问题。继而运用D-H法对机械臂部分进行运动学分析，建立其运动学方程，推算出方程正逆解；再利用矢量积法直接构建机械臂结构的雅可比矩阵。分别基于CATIA和ADAMS对铺丝机结构进行运动学和动力学仿真，重点分析手腕部分仿真结果，验证其运动、力学性能。根据动力学仿真结果，验证各坐标伺服电机的能否满足驱动要求，并对重要零部件进行ABAQUS有限元分析，校核其强度与刚度，证明结构参数合理，能满足设计要求。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2012-07-01）
许斌,安鲁陵,肖军,周来水[7]（2005）在《自动铺丝机运动控制信息的生成与仿真》一文中研究指出针对复合材料自动铺丝机的运动问题,在已知芯模外形和纤维铺放路径的基础上,运用机器人学原理建立了铺丝机构杆件坐标系,解算了空间机构运动学逆问题,实现了铺丝机构各运动关节控制信息的自动生成。基于 CATIA 开发平台CAA,在 CATIA中实现了某复合材料进气道零件的铺丝仿真。(本文来源于《制造业自动化》期刊2005年01期）
钱钧,肖军,赵东标,刘圣[8]（2004）在《复合材料构架式卫星接头自动铺丝成型仿真研究》一文中研究指出在七轴自动铺丝机器人加工单元上以构架式卫星接头为对象研究了自动铺丝的加工成形仿真,设计了接头的形状和自动铺丝基本线型;根据D H法建立机器人的各坐标系,应用OpenGL编程接口和VisualC++集成开发环境,设计了0°、90°和±45°叁个角度的仿真模块,开发了包括芯模设计、铺丝线型仿真和七轴机器人成形运动仿真等功能的SimJoint系统软件;为深入研究自动铺丝技术提供了一个基本研究平台。(本文来源于《宇航学报》期刊2004年06期）
钱钧[9]（2003）在《构架式卫星接头自动铺丝仿真技术研究》一文中研究指出自动铺丝技术是一种新型复合材料低成本自动化制造技术，它是通过压辊传递一定的正压力将纤维铺设在芯模曲面上形成复合材料壳体结构。该技术特别适用于复杂形体复合材料零件的加工，具有加工成本低、速度快、成品质量高、强度高等特点，在发达国家已广泛应用于航空航天领域。目前，对该项技术的研究在国内刚刚处于起步阶段。 本文以构架式卫星结构的接头零件为研究对象，并以高性能的自动铺丝技术硬件专用设备——七轴自动铺丝机器人为工作单元，结合复合材料结构设计的特点，开展了接头零件的几何建模、线型设计和仿真等研究工作，完成了SimJoint仿真软件。该软件具有以下功能：1) 设计构架式卫星接头的芯模形状：2) 设计和计算不同角度铺丝的纤维路径；3) 计算用于七轴机器人加工的机器路径；4) 实现线型仿真和机器人运动学仿真。 本文简要概况自动铺丝技术，阐述了研究构架式卫星接头自动铺丝仿真技术的重要意义。详尽描述了构架式卫星接头的几何建模过程，针对所研究对象的特点，提出了用于变截面曲面之间过渡的渐进圆角过渡曲面的概念，并建立了相应的数学模型；针对构架式卫星接头设计了90°、0°和±45°等不同角度对应的纤维路径和铺丝线型仿真模块。根据机器人运动学，完成了构架式卫星接头自动铺丝轨迹的生成和加工仿真，介绍了自行开发、集成有以上诸多功能的自动铺丝加工仿真软件——SimJoint系统的总体设计过程。通过对现有结果的分析讨论，提出了进一步的改进方向和优化设计方案，为下一步的深入研究奠定了基础。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2003-03-01）
铺丝仿真论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
自动铺丝技术是复合材料自动化制造的代表,加工轨迹优化作为自动铺丝CAD/CAM软件系统中重要的功能之一,可以针对加工轨迹进行优化提高制造精度和效率。本文在前人的研究基础上,结合自动铺丝实际工程经验,提出了针对CAD轨迹的曲率光顺算法以及针对NC代码的加工姿态优化算法,并分别开发了机床运动仿真模块以及加工轨迹显示仿真模块。首先,提出了一种CAD加工轨迹的曲率光顺优化算法。复杂型面模具铺放是自动铺丝技术要克服的难题之一,在芯模曲面曲率变化率剧烈的区域,加工轨迹通常有较大的曲率,这种情况会造成预浸纱发生屈曲变形并影响构件质量。为了提高复杂模具铺放质量,本文分析了预浸纱屈曲变形的机理,并提出了一种加工轨迹能量法曲率光顺方法,并以叁次B样条曲线为插值曲线,对加工CAD轨迹曲线的曲率指标进行了光顺处理,旨在降低纤维屈曲变形程度提高构件质量。通过数据分析和铺放试验验证了算法的曲率光顺效果。另一方面,提出了一种针对NC代码优化的法向加工姿态优化算法。自动铺丝加工过程中,由于加工法向姿态的不光顺,转轴电机会频繁进行加减速来调整姿态,从而限制了铺放加工的速率。为了进一步提高制造效率,以铺放头柔性压辊为应用基础,建立了自动铺放刀尖坐标系下的允许偏转空间,并详细分析了不同旋转方向对该空间形态的影响。在该约束空间范围内,对加工轨迹的转轴运动曲线进行了滤波以及最优化处理,使整个加工过程中姿态变化更为连续,降低转轴运动负荷,最终实现加工效率的提升。通过数据分析以及铺放试验验证了算法的姿态优化效果。最后,开发了自动铺放仿真模块,主要包括机床运动仿真模块和轨迹显示仿真模块。首先以典型卧式铺丝机结构为例,分析了自动铺丝机械连杆结构,并建立了运动模型。针对该机床运动模型,以OpenGL图形库为基础,开发了机床运动系统。通过OpenGL标准变换函数,完成了多轴自动铺放设备的虚拟装配以及机床运动功能,建立了以NC代码为输入数据的机床运动仿真模块。另一方面,分析了自动铺丝CAD轨迹格式以及关键点信息,以此为理论基础开发了基于OpenGL的加工轨迹动态仿真模块,实现了自动铺丝轨迹静态以及动态显示功能。机床运动仿真模块和轨迹显示模块共同组成了自动铺丝加工仿真的基础功能,为二叁两章算法提供基础仿真模块。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
铺丝仿真论文参考文献
[1].李宁.基于拐点光顺的大型龙门式自动铺丝机插补方法仿真研究[D].浙江大学.2019
[2].叶子恒.自动铺丝加工轨迹光顺优化及其仿真研究[D].南京航空航天大学.2018
[3].万建平,朱春生,马军,李燕银.环形复杂曲面自动铺丝成型模具的形变来源与数值仿真[J].电子技术与软件工程.2016
[4].黄威.复合材料自动铺丝运动仿真及验证[D].南京航空航天大学.2016
[5].杨帆.基于CATIA的自动铺丝机运动仿真系统开发[D].哈尔滨工业大学.2013
[6].任立宇.纤维铺丝机手腕结构设计和运动分析及仿真[D].哈尔滨工业大学.2012
[7].许斌,安鲁陵,肖军,周来水.自动铺丝机运动控制信息的生成与仿真[J].制造业自动化.2005
[8].钱钧,肖军,赵东标,刘圣.复合材料构架式卫星接头自动铺丝成型仿真研究[J].宇航学报.2004
[9].钱钧.构架式卫星接头自动铺丝仿真技术研究[D].南京航空航天大学.2003