Исследование геометрических вопросов повышения эффективности процесса намотки с использованием технического зрения

• Автор: Тармаев, Олег Алексеевич
• Шифр специальности: 05.01.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ТОЧНОСТЬ ПРОЦЕССА НАМОТКИ
1.1. Погрешности, связанные с математическим моделированием процесса намотки
1.1.1. Моделирование поверхности оправки
1.1.2. Моделирование кривой намотки на поверхности оправки
1.1.3. Математические модели укладки армирующей ленты
на поверхность оправки
1.1.4. Расчет параметров процесса намотки
1.1.5. Формирование управляющей программы для намоточного
станка
1.2. Погрешности, связанные с намоточным оборудованием
1.3. Управление раскладчиком ленты намоточного станка
1.4. Обоснование выбора системы технического зрения в качестве
средства обратной связи
1.5. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ НАМОТКИ НА БАЗЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ
2.1. Обзор способов калибровки регистрирующей камеры
2.2. Реконструкция сцены процесса намотки
2.3. Калибровка камер для решения задачи намотки
2.4. Определение фактической траектории укладки армирующей ленты
на поверхность оправки по видеоинформации
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАЗРАБОТАННЫХ
АЛГОРИТМОВ
ЗЛ. Описание экспериментальной установки адаптивного намоточного робота с системой технического зрения
3.2. Методика проведения эксперимента
3.3. Оценка результатов намотки кругового конуса
3.4. Оценка результатов намотки лонжерона
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Процесс намотки широко используется в производстве изделий из композиционных материалов (КМ). Изделия, полученные таким способом, обладают целым рядом ценных физико-механических свойств, причем в таких сочетаниях, которые не встречаются в других материалах: легкость, прочность, технологичность, антикоррозийность, кислотостойкость [1-6]. Особенно эффективно применение указанной технологии для создания баллонов минимальной массы, способных выдерживать высокие внутренние давления [7-10].
Намотка изделий производится на специальных станках с числовым программным управлением (ЧПУ). На них изготавливают преимущественно цельномотанные оболочки цилиндрической формы с выпуклыми днищами. Получают также и сложнопрофильные изделия, в том числе, трубопроводы, оболочки с вогнутыми фрагментами поверхности, раструбы и др. [11].
Важнейшим звеном системы автоматизированного программирования намоточных станков (САП НС) является программа намотки (или управляющая программа). С помощью нее выполняется управление движениями исполнительных органов станка, ведется непрерывная укладка армирующей ленты, предварительно пропитанной связующим веществом, на поверхность вращающейся оправки, имеющей форму внутренней поверхности изделия. После достижения требуемой толщины и схемы армирования оболочки производится отверждение связующего вещества и удаление оправки [12]. Эксплуатационные характеристики и прочность изделия определяются формой оправки и схемой укладки ленты на ее поверхности. Схема укладки ленты для данной формы оправки должна быть выполнима с технологической точки зрения на конкретном намоточном оборудовании. Точность получения изделия

определяется, исходя из прочностных расчетов проектируемой конструкции. Угол намотки является важнейшим параметров процесса намотки, так как от точности его расчета зависит прочностные характеристики изделия.
При расчете угла намотки в работах различных авторов [9, 25, 77] лента отождествляется с нитью или со средней нитью ленты, которая укладывается по кривой намотки. В «нитевой» модели все нити ленты по ее ширине имеют одинаковую геометрическую форму, т.е. все они имеют одинаковые углы намотки в поперечном сечении.
Под углом намотки ленты на поверхности оправки, как правило, понимается угол, образованный в данной точке направлением кривой, по которой укладывается нить или средняя нить ленты, и некоторым характерным направлением на поверхности. Различным точкам поверхности оправки в общем случае соответствуют характерные различные направления. Например, для оправок, имеющих форму поверхности вращения угол намотки /3- это угол между кривой и меридианом поверхности, проходящим через данную точку кривой. Для оправок с формой цилиндрической поверхности - угол кривой с образующей, проходящей через данную точку кривой. Кроме того, для некоторых поверхностей оправок, например, для поверхности вращения обычно вводят дополнительные характеристики: угол откоса а, угол между кривой и осью вращения, и угол сдвига г, центральный угол дуги, получающейся при пересечении ленты и плоскости, перпендикулярной оси вращения.
В «нитевой» модели характерное направление в произвольной точке М поверхности можно задать единичным вектором 1 = 1 (М).
Если задано уравнение кривой намотки тк(?) = г(щ(*),уа(г)), то можно определить угол намотки @к = /Зк{ик{{),%(/)) в произвольной точке кривой намотки или, что-то же самое, соответствующей средней нити ленты (рис. 1.5):