一种基于CAD引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法

本发明属于轨迹规划领域，具体涉及一种基于cad引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法。

背景技术：

1、铺放轨迹规划是指预先规划铺放路径以控制铺放头在铺放表面上的运动，测地线轨迹为常用的轨迹类型之一。在自由曲面上生成测地线轨迹，一般采用基于自由曲面的参数方程，用微分方程求解的方法逐点获得该轨迹。

2、cad引擎具有模型显示、布尔运算和投影等接口，适用于轨迹生成；常用的cad引擎如opencascade、acis等源码均为c++版本，而c++在处理微分方程求解问题时算法复杂；同时，cad引擎也无法直接输出自由曲面的参数方程。

3、综上，现有测地线轨迹生成方法与cad引擎可提供的功能适配性不高，不利于软件开发。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明设计了一种基于cad引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法，可通过cad引擎提供的接口生成测地线轨迹，达到了两者超高的功能匹配性。

2、所述基于cad引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法，具体步骤如下：

3、步骤一、将铺放模具的模型文件导入cad软件，用鼠标拾取需进行铺放成型的自由曲面s；

4、步骤二、取自由曲面s的中点作为初始点p1，计算该初始点对应的切向量

5、所述切向量的计算公式为：

6、其中，θ为初始点p1处的轨迹方向与参考轴方向的夹角；和为中间变量；

7、步骤三、设定步长len，从初始点p1开始逐点生成测地线轨迹；

8、针对第k点pk得到k+1点pk+1的步骤为：

9、k初始值为1；

10、步骤s301：将当前点pk沿其切向量平移一个步长len，得到切向点p′k+1：

11、

12、为当前点pk对应的切向向量；

13、步骤s302：将切向点p′k+1向铺放曲面投影获得k+1点pk+1；

14、步骤s303：判断点pk+1是否在自由曲面s边界范围内，如果是，则将点pk+1计入轨迹数组，进入步骤s304；否则，进入步骤307；

15、步骤s304：调用类函数查询k+1点pk+1的面法向量

16、步骤s305：根据法向量结合切向量计算k+1点的切向量

17、

18、为中间变量。

19、步骤s306：将k+1点pk+1沿其切向量平移一个步长len，得到切向点并向铺放曲面投影得到下一点，返回步骤s303继续判断；

20、步骤s307:当pk为边界范围内的点，下一点pk+1为边界范围外的点，通过二分法不断细分，最终得到边界上的点p边，将该点加入轨迹点数组，结束。

21、步骤四、将初始点对应的切向量取反向，重复逐点生成另一方向上的测地线轨迹点数组。

22、步骤五、从正向轨迹点数组的最后一个轨迹点开始，依次倒向拼接，直至到达反向轨迹点数组的最后一个轨迹点，即为整条测地线轨迹。

23、本发明的优点在于：

24、本发明规避的微分方程求解，更适配cad引擎提供的接口，适用于铺丝轨迹生成软件的实现。

技术特征：

1.一种基于cad引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.如权利要求1所述的一种基于cad引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤二中，中间变量和的具体计算如下：

3.如权利要求1所述的一种基于cad引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤s302中，投影调用opencascade引擎的“geomapi_projectpointonsurf”类实现。

4.如权利要求1所述的一种基于cad引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法，其特征在于，所述步骤s304中，查询点pk+1的面法向量调用opencascade引擎的brepadaptor_surface类的d1函数实现。

5.如权利要求1所述的一种基于cad引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法，其特征在于，所述整条测地线轨迹中，当用户认为轨迹点大于设定的阈值，将轨迹点先拟合为曲线，然后再离散为轨迹点，即可在保证精度的前提下，减少轨迹点的数量。

技术总结本发明公开了一种基于CAD引擎的自由曲面上测地线轨迹生成方法，属于轨迹规划领域；首先，将铺放模具的模型文件导入CAD软件，用鼠标拾取需进行铺放成型的自由曲面S；选取自由曲面S的中点作为初始点P<subgt;1</subgt;，计算该初始点对应的切向量然后，设定步长Len，从初始点P<subgt;1</subgt;开始逐点生成测地线轨迹；接着，将初始点对应的切向量取反向，重复逐点生成另一方向上的测地线轨迹点数组。最后，从正向轨迹点数组的最后一个轨迹点开始，依次倒向拼接，直至到达反向轨迹点数组的最后一个轨迹点，即为整条测地线轨迹。本发明规避的微分方程求解，更适配CAD引擎提供的接口，适用于铺丝轨迹生成软件的实现。技术研发人员：张武翔,张家瑞,田麦祎,丁希仑,刘斐受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14