Método de generación de pasos de cinta y aparato para programar una máquina de estratificación de cinta compuesta.

Un método implementado por ordenador para definir un paso de cinta compuesta para formar al menos unaporción de una capa de una pieza compuesta,

que comprende:

aproximar una superficie (46) contorneada real con un plano (48) paramétrico de referencia;correlacionar un límite (106) de capa de la superficie contorneada con un límite (112) de capa de referenciaen el plano de referencia;

correlacionar un límite de cinta de la superficie contorneada con un límite (110) de cinta de referencia en elplano de referencia; y

definir un borde de cinta basándose al menos en parte en una intersección de referencia del límite de capa dereferencia y el límite de cinta de referencia, caracterizado por:

seleccionar una superficie de referencia tridimensional para aproximar la superficie contorneada;

definir una primera función (g) para correlacionar un primer punto de la superficie contorneada con unprimer punto intermedio de la superficie de referencia;

seleccionar el plano de referencia para aproximar la superficie de referencia; y

definir una segunda función (f) para correlacionar el primer punto intermedio con un punto de referenciaen el plano de referencia.

Método de generación de pasos de cinta y aparato para programar una máquina de estratificación de cinta compuesta La presente invención se refiere en general a la fabricación de piezas compuestas. Más particularmente, la presente invención se refiere a la generación de definiciones de pasos de cinta para su uso en programas de piezas compuestas por control numérico por ordenador para máquinas de estratificación de cinta compuesta.

Los materiales compuestos se han utilizado cada vez más en una variedad de industrias, incluyendo las industrias de la automoción, marinas y aeroespacial. En algunos casos, se pueden formar piezas compuestas utilizando máquinas de aplicación de materiales compuestos automatizadas, como máquinas de estratificación de cinta compuesta o máquinas de colocación de fibras compuestas.

Algunas máquinas de aplicación de material compuesto existentes, por ejemplo una máquina de estratificación de cinta plana (FTLM, Flat Tape Lamination Machine) o una máquina de estratificación de cinta contorneada (CTLM, Contoured Tape Lamination Machine) puede ser capaz de producir piezas compuestas planas o cuidadosamente contorneadas aplicando tiras relativamente anchas de cinta compuesta sobre superficies de herramienta generalmente horizontales o verticales, como por ejemplo un mandril. Además, algunas máquinas de estratificación de cinta pueden ser capaces de aplicar tiras relativamente delgadas, o "estopas", de cinta compuesta sobre una superficie contorneada más compleja, incluyendo superficies generalmente cilíndricas o esféricas.

Para producir de manera más eficiente piezas compuestas relativamente grandes, incluyendo secciones del fuselaje de aviones, se ha concebido una máquina de aplicación de material compuesto multi-cabezal de alta velocidad. Tal como se ha concebido, la máquina de aplicación de material compuesto multi-cabezal debería ser capaz de fabricar una amplia variedad de piezas compuestas, como mástiles planos, cargas para largueros, revestimiento para las alas y secciones del fuselaje, así como piezas compuestas en otras industrias, como las industriales de la automoción, marina, de vehículos industriales y de estructuras arquitectónicas prefabricadas.

El documento US-A-4, 760, 965 describe un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, según la reivindicación 1 se proporciona un método implementado por ordenador para definir un paso de cinta compuesta para formar al menos una porción de una capa de una pieza compuesta puede incluir aproximar una superficie contorneada con un plano de referencia, establecer una correlación entre el límite de una capa de la superficie contorneada y un límite de capa de referencia en el plano de referencia y establecer una correlación con un límite de cinta de referencia en el plano de referencia.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, producto de programa de ordenador para definir un paso de cinta compuesta para formar al menos una porción de una capa de pieza compuesta, que incluye medios legibles por ordenador codificados con instrucciones configuradas para ser ejecutadas por un procesador para llevar a cabo unas operaciones predeterminadas, que pueden incluir aproximar una superficie contorneada con un plano de referencia, establecer una correlación entre el límite de una capa de la superficie contorneada y un límite de capa de referencia en el plano de referencia, y establecer una correlación entre un límite de cinta de la superficie contorneada y un límite de cinta de referencia en el plano de referencia. Además, las operaciones predeterminadas pueden incluir definir un borde de cinta basándose al menos en parte en una intersección de referencia del límite de capa de referencia y el límite de cinta de referencia.

De acuerdo con otro aspecto más de la presente invención, el generador de pasos de cinta para definir un paso de cinta compuesta para formar al menos una porción de una capa de pieza compuesta puede incluir un parametrizador de superficie de referencia configurado para aproximar una superficie contorneada con una superficie de referencia, establecer una correlación entre un límite de capa de la superficie contorneada y un límite de capa intermedia en la superficie de referencia, y establecer una correlación entre un límite de cinta de la superficie compuesta y un límite de cinta intermedia de la superficie de referencia. El generador de pasos de cinta puede incluir además un instanciador de plano de referencia configurado para aproximar la superficie de referencia con un plano de referencia, establecer una correlación entre el límite de capa intermedia y un límite de capa de referencia en el plano de referencia, y establecer una correlación entre el límite de cinta intermedia y un límite de cinta de referencia en el plano de referencia. Además, el generador de pasos de cinta puede incluir un delimitador de pasos de cinta configurado para definir un borde de cinta basándose al menos en parte en una intersección de referencia del límite de capa de referencia y el límite de cinta de referencia.

Se han remarcado de un modo bastante amplio ciertas realizaciones de la invención para que la descripción detallada de las mismas del presente documento pueda comprenderse mejor, y para que la presente contribución al estado de la técnica se pueda apreciar mejor. Existen, por supuesto, realizaciones adicionales de la invención que se describirán más abajo y que forman la materia de las reivindicaciones adjuntas.

A este respecto, antes de explicar al menos una realización de la invención con detalle, se debe entender que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y a las disposiciones de los componentes establecidas en las siguiente descripción o ilustradas en las figuras. La invención admite realizaciones adicionales a aquellas descritas y ser llevada a la práctica de diferentes modos. También, se debe entender que la fraseología y la terminología utilizada en el presente documento, así como en el resumen, son para la descripción y no deben interpretarse como limitantes.

Así, aquellos expertos en la materia apreciarán que la concepción en la que se basa esta descripción se podría utilizar como una base para el diseño de otras estructuras, métodos y sistemas para llevar a cabo los diferentes propósitos de la presente invención. Es importante, por tanto, que las reivindicaciones se consideren como incluyentes de tales construcciones equivalentes siempre que éstas no se aparte del ámbito de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La FIGURA 1 es un diagrama de bloques que ilustra un generador de pasos de cinta de un tipo adecuado para llevar a cabo las funciones de una realización de la invención.

La FIGURA 2 es una vista en perspectiva que ilustra una pieza compuesta grande y generalmente cilíndrica que presente pasos de cinta que pueden ser definidas por una realización preferida de la invención.

La FIGURA 3 es una representación esquemática de funciones de correlación entre una superficie contorneada y un plano de referencia.

La FIGURA 4 es una representación esquemática de funciones de correlación entre una superficie contorneada, una superficie de referencia y un plano de referencia.

La FIGURA 5 es una vista en sección transversal de una superficie contorneada que comprende dos superficies parciales superpuestas sobre una superficie de referencia.

La FIGURA 6 es una representación esquemática funciones de correlación entre una superficie contorneada y

un plano de referencia que incluye singularidades.

La FIGURA 7 es una vista en perspectiva que ilustra una pieza compuesta grande y generalmente cilíndrica que presenta un límite de capa compuesto y un límite de cinta compuesto a lo largo de un camino de herramienta.

La FIGURA 8 es una representación esquemática de una imagen de un límite de capa y un límite de cinta en un plano de referencia.

La FIGURA 9 es una representación esquemática de una imagen de un paso de cinta en un plano de referencia.

La FIGURA 10 es un diagrama de flujo que ilustra pasos que pueden seguirse para generar pasos de cinta de acuerdo con una realización del método o proceso.

La FIGURA 11 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos que se pueden seguir para parametrizar una superficie en el método de la FIGURA 10.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Una realización de acuerdo con la presente invención proporciona un generador de paso de cinta compuesta que puede producir definiciones de paso de cinta para su uso en la programación de una máquina e aplicación... [Seguir leyendo]

1. Un método implementado por ordenador para definir un paso de cinta compuesta para formar al menos una porción de una capa de una pieza compuesta, que comprende:

aproximar una superficie (46) contorneada real con un plano (48) paramétrico de referencia; correlacionar un límite (106) de capa de la superficie contorneada con un límite (112) de capa de referencia en el plano de referencia; correlacionar un límite de cinta de la superficie contorneada con un límite (110) de cinta de referencia en el plano de referencia; y definir un borde de cinta basándose al menos en parte en una intersección de referencia del límite de capa de referencia y el límite de cinta de referencia, caracterizado por:

seleccionar una superficie de referencia tridimensional para aproximar la superficie contorneada; definir una primera función (g) para correlacionar un primer punto de la superficie contorneada con un primer punto intermedio de la superficie de referencia; seleccionar el plano de referencia para aproximar la superficie de referencia; y definir una segunda función (f) para correlacionar el primer punto intermedio con un punto de referencia en el plano de referencia.

2. El método implementado por ordenador de la reivindicación 1, que además comprende definir una función de referencia basándose en la primera función y en la segunda función para correlacionar el primer punto de la superficie de referencia con el punto de referencia en el plano de referencia.

3. El método implementado por ordenador de la reivindicación 1 o 2, donde la primera función es definida para ser continua sobre la superficie de referencia y la segunda función es definida para ser continua sobre el plano de referencia excepto en uno o más límites del plano de referencia.

4. El método implementado por ordenador de la reivindicación 3, donde definir la primera función además comprende:

interpolar entre al menos un segundo punto de la superficie contorneada y un tercer punto de la superficie contorneada para definir un punto interpolado; y correlacionar el punto interpolado con un segundo punto intermedio sobre la superficie de referencia utilizando la segunda función, donde la superficie contorneada no se define entre el segundo punto y el tercer punto.

5. El método implementado por ordenador de cualquiera de las reivindicaciones 2-4, donde el paso de definir la primera función comprende establecer una correspondencia uno-a-uno entre la superficie contorneada y la superficie de referencia.

6. El método implementado por ordenador de la reivindicación 5, donde el paso de definir la primera función incluye además desambiguar el primer punto, donde la primera función por el contrario correlacionaría al menos un segundo punto sobre la superficie contorneada y un tercer punto sobre la superficie contorneada con el primer punto intermedio.

7. El método implementado por ordenador de la reivindicación 6, donde desambiguar el primer punto incluye calcular una media ponderada basándose al menos en parte en el segundo punto y en el tercer punto.

8. El método implementado por ordenador de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que además comprende:

definir una primera función inversa basándose en la primera función para correlacionar el punto de referencia con el primer punto intermedio; y definir una segunda función inversa basándose en la segunda función para correlacionar el primer punto intermedio con el primer punto sobre la superficie contorneada.

9. El método implementado por ordenador de la reivindicación 8, que además comprende definir una función de referencia inversa basándose en la primera función inversa y en la segunda función inversa para correlacionar el punto de referencia del plano de referencia con el primer punto de la superficie contorneada.

10. El método implementado por ordenador de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde la superficie de referencia incluye al menos una superficie paramétrica.

11. El método implementado por ordenador de la reivindicación 10, donde la superficie paramétrica comprende al menos una seleccionada de entre las siguientes: un cilindro, una esfera, un hemisferio, un cono, un poliedro, un toro,

una esferoide, una elipsoide, un paraboloide, una hiperboloide, una superficie barrida y una superficie de listel general.

12. El método implementado por ordenador de cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que además comprende definir una curva virtual que conecta un primer punto de límite de referencia sobre un primer límite correspondiente del plano de referencia con un segundo punto de límite de referencia sobre un segundo borde correspondiente del plano de referencia, donde los primer y segundo bordes correspondientes se correlacionan ambos con una junta sobre la superficie de referencia y los primer y segundo puntos de límite de referencia se correlacionan ambos con un único punto de límite intermedio sobre la junta.

13. El método implementado por ordenador de la reivindicación 12, que además comprende:

marcar la curva virtual para identificar la curva virtual; e ignorar la curva virtual cuando se traza un límite de referencia correspondiente.

14. El método implementado por ordenador de la reivindicación 12 o 13, que además comprende:

marcar la curva virtual para identificar la curva virtual; e ignorar la curva virtual cuando se realizan pruebas para la intersección de un límite de referencia correspondiente y una línea en el plano de referencia.

15. El método implementado por ordenador de cualquiera de las reivindicaciones 1-14, que además comprende determinar una ubicación de la intersección del límite de capa de referencia y el límite de cinta de referencia.

16. El método implementado por ordenador de cualquiera de las reivindicaciones 1-15, que además comprende definir un corte de cinta basándose al menos en parte en el borde de cinta definido.

17. El método implementado por ordenador de cualquiera de las reivindicaciones 1-16, que además comprende definir una ubicación de accionamiento del cabezal de aplicación de material compuesto basándose al menos en parte en el borde de cinta definido.

18. El método implementado por ordenador de cualquiera de las reivindicaciones 1-17, que además comprende:

lanzar un rayo en una dirección predeterminada desde un punto de referencia en el plano de referencia, donde la dirección predeterminada asegura que el rayo corta un borde real del plano de referencia que no se correlaciona con una junta de la superficie de referencia; cuantificar un número de intersecciones del rayo y una curva cerrada en el plano de referencia; y determinar si el punto de referencia está contenido dentro de la curva cerrada basándose en el número de intersecciones.

19. Un producto de programa de ordenador para definir un paso de cinta compuesta para formar al menos una porción de una capa de pieza compuesta, incluyendo un medio legible por ordenador codificado con instrucciones configuradas para ser ejecutadas por un procesador para llevar a cabo operaciones predeterminadas que comprende los pasos del método de cualquiera de las reivindicaciones 1-18.

20. El producto de programa de ordenador de la reivindicación 19, donde las operaciones predeterminadas comprenden además cualquiera de los pasos de cualquiera de las reivindicaciones 1-19.

21. Un generador de pasos de cinta para definir un paso de cinta compuesta para formar al menos una porción de una capa de pieza compuesta, que comprende:

un parametrizador de superficie de referencia configurado para aproximar una superficie contorneada n una superficie de referencia, correlacionar un límite de capa desde la superficie contorneada con un límite de capa intermedio de la superficie de referencia, y correlacionar un límite de cinta desde la superficie contorneada con un límite de cinta intermedio sobre la superficie de referencia; un instanciador de plano de referencia configurado para aproximar la superficie de referencia con un plano de referencia, correlacionar el límite de capa intermedia con un límite de capa de referencia en el plano de referencia, y correlacionar el límite de cinta intermedia con un límite de cinta de referencia en el plano de referencia; y un delimitador de paso de referencia configurado para definir un borde de cinta basándose al menos en parte en una intersección de referencia del límite de capa de referencia y el límite de cinta de referencia, donde el método de cualquiera de las reivindicaciones 1-18 es utilizado para definir el paso de cinta compuesta.