(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210947587.1 (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 中国科学院宁波材 料技术与工程研 究所 地址 315200 浙江省宁波市镇海区中官西 路1219号中国科学院宁波 材料技术与 工程研究所 申请人 宁波杭州湾新材 料研究院 (72)发明人 王君　徐剑　唐建波　严威　赵刚　 冯亚杰　 (74)专利代理 机构 宁波市鄞州盛飞专利代理事 务所(特殊普通 合伙) 33243 专利代理师 龙洋 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设 计方法与系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于网格进行缠绕角度 优化的路径设计方法与系统， 涉及自动化加工技 术领域， 包括步骤： 据缠绕模式将芯模表面离散 为由若干网格组成的多个三角面片； 在位于螺旋 缠绕区时， 根据同步缠绕的纱束条数和纱束宽 度， 基于当前路径点所处截面周长获取动态缠绕 角度， 根据动态缠绕角度获取当前路径点在该角 度方向上， 与当前路径点所处三角面片的边线交 点为下一路径； 在位于回转区时， 通过延长上一 路径点与当前路径点的连线， 并提取延长线与当 前路径点所处三角面片的边线交点为测地路径 点， 根据测地路径点在目标滑移系数约束下获取 在相同边线上的准测地路径点为下一路径点。 本 发明无需依赖于芯模参数方程即可进行缠绕路 径的设计 。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115455578 A 2022.12.09 CN 115455578 A 1.一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计方法， 其特征在于， 将芯模顺序划分为 第一回转区、 螺 旋缠绕区和第二回转区， 具体包括 步骤： S1： 根据缠绕模式将芯模表面离 散为由若干网格组成的多个三角面片； S2： 判断当前位于三角面片边线上的路径点是否进入回转区， 若是， 进入S31步骤， 若 否， 进入S41步骤； S31： 通过延长上一路径点与当前路径点的连线， 并提取延长线与当前路径点所处三角 面片的边线交点 为测地路径点； S32： 根据测地路径点在目标滑移系数约束下获取在相同边线上的准测地路径点为下 一路径点并返回S2步骤； S41： 根据同步缠绕的纱束条数和纱束宽度， 基于当前路径点所处截面周长获取动态缠 绕角度； S42： 根据动态缠绕角度获取当前路径点在该角度方向上， 与当前路径点所处三角面片 的边线交点 为下一路径点并返回S2步骤。 2.如权利要求1所述的一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计方法， 其特征在于， 所述S32步骤中， 准测地路径点 通过如下公式获取： 式中， ds为当前路径点与测地路径点之间在三角面片上的距离， dT为当前路径点与测 地路径点在芯模上所对应缠绕路径的切向量的微分， N为当前路径点在芯模上 的外法线向 量， B为根据切向量和外法线向量获得的副法向量， kn为法曲率， kg为测地曲率， λ＝kg/kn为 目标滑移系数。 3.如权利要求1所述的一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计方法， 其特征在于， 所述S41步骤中， 动态缠绕角度通过如下公式获取： 式中， α为动态缠绕角度， M为同步缠绕的纱束条数， w为纱束宽度,L为当前路径点所处 截面周长 。 4.如权利要求1所述的一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计方法， 其特征在于， 当纱束从螺旋缠绕区进入任意回转区时， 纱束在目标滑移系 数约束下,缠绕旋 向逐步反转 并再次进入螺 旋缠绕区。 5.如权利要求1所述的一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计方法， 其特征在于， 所述S42步骤在返回S2步骤前， 还 包括步骤： S43： 获取边线 交点处的滑移系数， 并判断其是否大于摩擦系数阈值， 若是， 调整动态缠 绕角度并返回S42步骤， 若否， 则返回S2步骤。 6.如权利要求1所述的一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计方法， 其特征在于， 所述S41步骤中， 纱束条 数根据实际缠绕 需求由缠绕模式求取获得。 7.一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计系统， 其特征在于， 将芯模顺序划分为 第一回转区、 螺 旋缠绕区和第二回转区， 具体包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455578 A 2芯模离散模块， 用于根据缠绕模式将芯模表面离散为由若干网格组成的多个三角面 片； 路径跟随单元， 用于判定当前位于三角面片上的路径点所处的区块； 测地点获取单元， 用于在路径点处于回转区时， 通过延长上一路径点与当前路径点的 连线， 并提取延长线与当前路径点所处三角面片的边线交点 为测地路径点， 回转区路径设计单元， 用于根据测地路径点在目标滑移系数约束下获取在相同边线上 的准测地路径点 为下一路径点； 缠绕角度更新单元， 用于在路径点处于缠绕区时， 根据同步缠绕的纱束条数和纱束宽 度， 基于当前路径点所处截面周长获取动态缠绕角度； 缠绕区路径设计单元， 用于根据动态缠绕角度获取当前路径点在该角度方向上， 与当 前路径点所处三角面片的边线交点 为下一路径点。 8.如权利要求7所述的一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计系统， 其特征在于， 所述回转区路径设计单 元中， 准测地路径点 通过如下公式获取： 式中， ds为当前路径点与测地路径点之间在三角面片上的距离， dT为当前路径点与测 地路径点在芯模上所对应缠绕路径的切向量的微分， N为当前路径点在芯模上 的外法线向 量， B为根据切向量和外法线向量获得的副法向量， kn为法曲率， kg为测地曲率， λ＝kg/kn为 目标滑移系数。 9.如权利要求7所述的一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计系统， 其特征在于， 所述缠绕角度更新单 元中， 动态缠绕角度通过如下公式获取： 式中， α为动态缠绕角度， M为同步缠绕的纱束条数， w为纱束宽度,L为当前路径点所处 截面周长 。 10.如权利要求7所述的一种基于网格进行缠绕角度优化的路径设计系统， 其特征在 于， 所述缠绕区路径设计单 元中， 还包括： 滑移判定单元， 用于获取边线交点处的滑移系数， 并在其大于摩擦系数阈值时调整动 态缠绕角度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455578 A 3