一种含障碍物容器缠绕轨迹确定方法、系统及电子设备

本发明涉及纤维缠绕，特别是涉及一种含障碍物容器缠绕轨迹确定方法、系统及电子设备。

背景技术：

1、由于复合材料具有高强度、轻量化和出色的耐腐蚀性能，在航空航天、化工、电力和汽车等行业广泛应用。特别是近年来，汽车工业对于储存高密度氢气的轻量化容器的需求，推动了复合材料行业的创新和应用。

2、纤维缠绕成型技术是一种用于制造高强度、轻质、复杂形状的复合材料构件的先进制造技术。该技术利用计算机控制的自动化纤维缠绕机，将预先设计的纤维材料沿着预定路径缠绕在模具上，形成所需形状。缠绕时还可以控制纤维的角度和层数，从而实现不同的强度和刚度要求。缠绕后，将环氧树脂等树脂浸润到纤维中，经过热固化等工艺处理，最终形成具有优异力学性能的复合材料构件。

3、纤维缠绕技术的发展离不开软件的支持，特别是缠绕仿真设计软件的应用，可以提高产品研发效率，节约设计开发成本，降低生产成本和风险。目前，中国以外的纤维缠绕cad/cam软件已经相对成熟，可以实现非轴对称体缠绕制品的线型设计和仿真，可以更好地满足不同形状和尺寸的复合材料构件的制造需求。然而，相比之下，中国的纤维缠绕cad/cam软件研究开发相对较少，目前主要涵盖圆形截面的轴对称回转型体缠绕制品。对于异型件线型设计功能，还需要进行进一步的研究和开发。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种含障碍物容器缠绕轨迹确定方法、系统及电子设备，能够确定含障碍物容器的纤维缠绕轨迹，提高生产效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种含障碍物容器缠绕轨迹确定方法，包括：

4、建立待制备含障碍物容器的芯模模型，并获取初始缠绕参数；所述初始缠绕参数包括初始滑移系数和纱宽；所述初始滑移系数包括初始前封头滑移系数和初始后封头滑移系数；

5、根据所述初始缠绕参数，确定待制备含障碍物容器的缠绕轨迹参数；所述缠绕轨迹参数包括切点数、级数和小车往返一次的中心转角；

6、根据所述缠绕轨迹参数确定待制备含障碍物容器的初始缠绕轨迹；所述初始缠绕轨迹包括多个来回程轨迹；所述来回程轨迹包括前封头去程轨迹、筒身后封头去程轨迹、后封头筒身回程轨迹和前封头回程轨迹；

7、对所述初始缠绕轨迹进行筛选和排列，确定最终缠绕轨迹；所述最终缠绕轨迹为删除前封头去程轨迹与障碍物发生干涉时的前封头去程轨迹和筒身后封头去程轨迹以及前封头回程轨迹与障碍物发生干涉时的后封头筒身回程轨迹和前封头回程轨迹后排列好的缠绕轨迹；

8、根据所述最终缠绕轨迹，对所述芯模模型进行缠绕，得到含障碍物容器。

9、可选地，根据所述初始缠绕参数，确定待制备含障碍物容器的缠绕轨迹参数，具体包括：

10、根据所述初始滑移系数，确定初始缠绕角和初始中心转角；

11、根据所述初始中心转角和偏差转角，确定小车一个来回程芯轴圈数的范围；

12、根据所述纱宽，确定以纱带宽度为尺度等分大圆周长的数目；

13、根据所述小车一个来回程芯轴圈数的范围、所述以纱带宽度为尺度等分大圆周长的数目和小车一个来回程芯轴转过的整数圈数，确定跨距；

14、根据所述以纱带宽度为尺度等分大圆周长的数目和所述跨距确定切点数和理论中心转角。

15、可选地，根据所述初始滑移系数，确定初始缠绕角，具体包括：

16、根据所述初始前封头滑移系数，确定前封头缠绕角；

17、根据所述初始后封头滑移系数，确定后封头缠绕角；

18、判断所述前封头缠绕角与待制备含障碍物容器的前封头赤道是否相交，和/或所述后封头缠绕角与待制备含障碍物容器的后封头赤道是否相交；所述前封头赤道为待制备含障碍物容器的前封头与筒身的交界；所述后封头赤道为待制备含障碍物容器的后封头与筒身的交界；

19、若是，则确定所述前封头缠绕角和所述后封头缠绕角的平均值为所述初始缠绕角。

20、可选地，对所述初始缠绕轨迹进行筛选和排列，确定最终缠绕轨迹，具体包括：

21、确定所述前封头去程轨迹上每点到障碍物中心轴的第一距离；

22、判断所述第一距离是否小于障碍物半径；

23、若是，则确定前封头去程轨迹与障碍物发生干涉，删除前封头去程轨迹和筒身后封头去程轨迹；

24、确定所述前封头回程轨迹上每点到障碍物中心轴的第二距离；

25、判断所述第二距离是否小于障碍物半径；

26、若是，则确定前封头回程轨迹与障碍物发生干涉，删除后封头筒身回程轨迹和前封头回程轨迹；

27、确定筛选后的缠绕轨迹；

28、对所述筛选后的缠绕轨迹进行排列，得到最终缠绕轨迹。

29、一种含障碍物容器缠绕轨迹确定系统，包括：

30、参数获取模块，用于建立待制备含障碍物容器的芯模模型，并获取初始缠绕参数；所述初始缠绕参数包括初始滑移系数和纱宽；所述初始滑移系数包括初始前封头滑移系数和初始后封头滑移系数；

31、缠绕轨迹参数确定模块，用于根据所述初始缠绕参数，确定待制备含障碍物容器的缠绕轨迹参数；所述缠绕轨迹参数包括切点数、循环圈数和小车往返一次的中心转角；

32、初始缠绕轨迹确定模块，用于根据所述缠绕轨迹参数确定待制备含障碍物容器的初始缠绕轨迹；所述初始缠绕轨迹包括多个来回程轨迹；所述来回程轨迹包括前封头去程轨迹、筒身后封头去程轨迹、后封头筒身回程轨迹和前封头回程轨迹；

33、最终缠绕轨迹确定模块，用于对所述初始缠绕轨迹进行筛选和排列，确定最终缠绕轨迹；所述最终缠绕轨迹为删除前封头去程轨迹与障碍物发生干涉时的前封头去程轨迹和筒身后封头去程轨迹以及前封头回程轨迹与障碍物发生干涉时的后封头筒身回程轨迹和前封头回程轨迹后排列好的缠绕轨迹；

34、制备模块，用于根据所述最终缠绕轨迹，对所述芯模模型进行缠绕，得到含障碍物容器。

35、一种电子设备，包括：存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的含障碍物容器缠绕轨迹确定方法。

36、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的含障碍物容器缠绕轨迹确定方法。

37、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

38、本发明的一种含障碍物容器缠绕轨迹确定方法、系统及电子设备，首先建立待制备含障碍物容器的芯模模型，并获取初始缠绕参数；根据初始缠绕参数，确定待制备含障碍物容器的缠绕轨迹参数，从而确定初始缠绕轨迹；根据障碍物中心轴，对初始缠绕轨迹进行筛选和排列，确定最终缠绕轨迹；根据最终缠绕轨迹，对芯模模型进行缠绕，得到含障碍物容器。本发明的方法能够对含障碍物容器的缠绕轨迹进行设计，提高了含障碍物容器的生产效率。

技术特征：

1.一种含障碍物容器缠绕轨迹确定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的含障碍物容器缠绕轨迹确定方法，其特征在于，根据所述初始缠绕参数，确定待制备含障碍物容器的缠绕轨迹参数，具体包括：

3.根据权利要求2所述的含障碍物容器缠绕轨迹确定方法，其特征在于，根据所述初始滑移系数，确定初始缠绕角，具体包括：

4.根据权利要求1所述的含障碍物容器缠绕轨迹确定方法，其特征在于，对所述初始缠绕轨迹进行筛选和排列，确定最终缠绕轨迹，具体包括：

5.一种含障碍物容器缠绕轨迹确定系统，其特征在于，包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行权利要求1-4任一项所述的含障碍物容器缠绕轨迹确定方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的含障碍物容器缠绕轨迹确定方法。

技术总结
本发明公开一种含障碍物容器缠绕轨迹确定方法、系统及电子设备，涉及纤维缠绕技术领域。首先建立待制备含障碍物容器的芯模模型，并获取初始缠绕参数；根据初始缠绕参数，确定待制备含障碍物容器的缠绕轨迹参数，从而确定初始缠绕轨迹；根据障碍物中心轴，对初始缠绕轨迹进行筛选和排列，确定最终缠绕轨迹；根据最终缠绕轨迹，对芯模模型进行缠绕，得到含障碍物容器。本发明的方法能够对含障碍物容器的缠绕轨迹进行设计，提高了含障碍物容器的生产效率。

技术研发人员：扶建辉,祖磊,郭坷坷,耿洪波,王立强,张骞,张桂明,何景轩
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15