(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 202210926068.7 (22)申请日 2022.08.03 (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 唐建波　徐剑　王君　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 30/20(2020.01)G06Q 10/04(2012.01) G06T 19/00(2011.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径 生成方法与系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于外轮廓扩张效应的 三维缠绕路径 生成方法与系统， 涉及自动化加工 技术领域， 包括步骤： 获取当前采样面上的初始 缠绕路径； 通过对初始缠绕路径进行预设宽度和 预设高度下的偏移处理， 获取扩张缠绕路径； 根 据扩张缠绕路径投影纱带至当前采样面， 并根据 几何投影关系获取被纱带覆 盖的采样点； 根据预 设高度叠加并更新被纱带覆盖的采样点的高度 信息， 并根据高度更新后的采样点集获取更新后 的采样面； 根据最终获得的整体扩张缠绕路径输 出所对应的程序代码。 本发明充分考虑到了纱带 自身宽度和高度对于缠绕效果的影 响， 进行采样 面更新下的扩张缠绕路径获取， 从而能够有效避 免由于外轮廓扩张导 致的落纱偏移。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115438464 A 2022.12.06 CN 115438464 A 1.一种基于外轮廓扩 张效应的三维缠绕路径生成方法， 其特征在于， 未缠绕状态下， 芯 模表面设有由均匀布置的采样点组成的采样面， 具体包括 步骤： S1： 根据初始滑移系数和微分几何理论， 在缠绕力学稳定性条件下获取当前采样面上 的初始缠绕路径； S2： 通过对初始缠绕路径进行 预设宽度和预设高度下的偏移处 理， 获取扩张缠绕路径； S3： 根据扩张缠绕路径投影纱带至当前采样面， 并根据几何投影关系获取被纱带覆盖 的采样点； S4： 根据预设高度叠加并更新被纱带覆盖的采样点的高度信息， 并根据高度更新后的 采样点集获取更新后的采样面； S5： 判断当前缠绕路径的缠绕层 数是否达到预设层数， 若是， 进入S6步骤， 若否， 缠绕层 数加一并返回S1步骤； S6： 根据最终获得的整体扩张缠绕路径获取实际滑移系数， 并判断是否大于芯模表面 最大静摩擦系数， 若是， 调整初始滑移系数并返回S1步骤， 若否， 输出整体扩张缠绕路径所 对应的程序代码。 2.如权利要求1所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法， 其特征在 于， 所述S1步骤中， 缠绕力学 稳定性条件 包括纱带缠绕过程中无架桥、 无滑 移和全覆盖 。 3.如权利要求1所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法， 其特征在 于， 所述S2步骤中， 预设宽度为 纱带展平后的宽度， 预设高度为 纱带展平后的高度。 4.如权利要求1所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法， 其特征在 于， 所述S2步骤中， 扩张缠绕路径以离散点集表示， 各离散点之间以预设行列间隔等距排 列。 5.如权利要求4所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成方法， 其特征在 于， 所述S4 步骤之后还 包括步骤： S41： 基于凸包算法， 从离散点集中筛选出由若干离散点组成的可以包围所有离散点的 多边体； S42： 根据筛 选出的若干 离散点对更新后的采样面进行光 顺处理。 6.一种基于外轮廓扩 张效应的三维缠绕路径生成系统， 其特征在于， 未缠绕状态下， 芯 模表面设有由均匀布置的采样点组成的采样面， 具体包括： 路径规划模块， 用于根据初始滑移系数和微分几何理论， 在缠绕力学稳定性条件下获 取当前采样面上的初始缠绕路径； 路径扩张模块， 用于通过对初始缠绕路径进行预设宽度和预设高度下的偏移处理， 获 取扩张缠绕路径； 覆盖统计模块， 用于根据扩张缠绕路径投影纱带至当前采样面， 并根据几何投影关系 获取被纱带覆盖的采样点； 采样面更新模块， 用于根据预设高度叠加并更新被纱带覆盖的采样点的高度信息， 并 根据高度更新后的采样点 集获取更新后的采样面； 滑移判定模块， 用于在缠绕层数达到预设层数时根据最终获得的整体扩 张缠绕路径获 取实际滑移系数， 并在其大于 芯模表面最大静摩擦系数时通过调整初始滑移系数重新获取 整体扩张缠绕路径， 在其小于等于 芯模表面最大静摩擦系数时输出整体扩张缠绕路径所对权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438464 A 2应的程序代码。 7.如权利要求6所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统， 其特征在 于， 所述路径规划模块中， 缠绕力学稳定性条件包括纱带 缠绕过程中无架桥、 无滑移和全覆 盖。 8.如权利要求6所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统， 其特征在 于， 所述路径扩张模块中， 预设宽度为 纱带展平后的宽度， 预设高度为 纱带展平后的高度。 9.如权利要求6所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统， 其特征在 于， 所述路径扩张模块中， 扩张缠绕路径以离散点集表示， 各离散点之间以预设行列间隔等 距排列。 10.如权利要求9所述的一种基于外轮廓扩张效应的三维缠绕路径生成系统， 其特征在 于， 所述采样面更新模块中， 还 包括： 光顺处理单元， 用于根据凸包算法， 从离散点集中筛选出由若干离散点组成的可以包 围所有离 散点的多边体， 并根据筛 选出的若干 离散点对更新后的采样面进行光 顺处理。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438464 A 3