ES2345622T3 - Procedimiento y aparato de programacion de maquina de aplicacion de material compuesto de multiples cabezales. - Google Patents
Procedimiento y aparato de programacion de maquina de aplicacion de material compuesto de multiples cabezales. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2345622T3 ES2345622T3 ES06023214T ES06023214T ES2345622T3 ES 2345622 T3 ES2345622 T3 ES 2345622T3 ES 06023214 T ES06023214 T ES 06023214T ES 06023214 T ES06023214 T ES 06023214T ES 2345622 T3 ES2345622 T3 ES 2345622T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- composite material
- machine
- composite
- heads
- tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
- B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/188—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by special applications and not provided for in the relevant subclasses, (e.g. making dies, filament winding)
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
- G05B19/4069—Simulating machining process on screen
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45238—Tape, fiber, glue, material dispensing in layers, beads, filling, sealing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Robotics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)
Abstract
Procedimiento implementado por ordenador de programación de una máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, que comprende: recibir una definición de pieza de material compuesto para una pieza de material compuesto; generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza, siendo dichas trayectorias independientes de la máquina; asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta; y asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, estando dispuestos los cabezales en una configuración de constelación fija en un carro de herramienta, pudiéndose mover cada cabezal con relación a la constelación fija dentro de un alcance limitado.
Description
Procedimiento y aparato de programación de
máquina de aplicación de material compuesto de múltiples
cabezales.
La presente invención se refiere en general a la
fabricación de piezas de material compuesto. Más particularmente,
la presente invención se refiere a la programación de máquinas de
colocación de fibra y laminación de cinta de material compuesto,
controladas numéricamente por ordenador, de múltiples cabezales.
Los materiales compuestos se han usado cada vez
más en una variedad de industrias, incluyendo las industrias
automotriz, marina y aeroespacial. En algunos casos, pueden formarse
piezas de material compuesto usando máquinas automatizadas de
aplicación de material compuesto, tales como máquinas de laminación
de cinta de material compuesto o máquinas de colocación de fibra de
material compuesto.
Algunas máquinas de aplicación de material
compuesto existentes, por ejemplo, una máquina de laminación de
cinta plana (FTLM) o una máquina de laminación de cinta contorneada
(CTLM), pueden producir piezas de material compuesto planas o
suavemente contorneadas disponiendo tiras relativamente anchas de
cinta de material compuesto sobre superficies de mecanizado
generalmente horizontales o verticales, tales como un mandril. Otras
máquinas de aplicación de material compuesto existentes, por
ejemplo, una máquina de colocación de fibra automatizada (AFP),
puede producir piezas de material compuesto generalmente cilíndricas
o tubulares envolviendo tiras de cinta de material compuesto
relativamente estrechas, o cables de filamentos, alrededor de una
herramienta de fabricación rotatoria, tal como un mandril.
Generalmente, las máquinas de aplicación de
material compuesto automatizadas existentes tienen un único cabezal
de aplicación de material compuesto. De manera correspondiente, los
sistemas de programación de las máquinas de aplicación de material
compuesto existentes generalmente pueden producir un programa de
control numérico (NC) o control numérico por ordenador (CNC)
diseñado para controlar una única máquina de aplicación de material
compuesto que tiene un único cabezal de aplicación de material
compuesto.
Con el fin de producir de manera más eficaz
piezas de material compuesto relativamente grandes, incluyendo
secciones de fuselaje de aviones, se ha concebido una máquina de
aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, de alta
velocidad, tal como se da a conocer en el documento WO 2006/118692.
Tal como se concibió, la máquina de aplicación de material
compuesto de múltiples cabezales debe poder fabricar una amplia
variedad de piezas de material compuesto, tales como largueros
planos, cargas de refuerzo, revestimientos de alas y secciones del
cuerpo del fuselaje, así como piezas de material compuesto en otras
industrias, tales como las industrias automotriz, marina, de
vehículos industriales y de estructuras arquitectónicas
prefabricadas.
Sin embargo, los sistemas de programación de
piezas de material compuesto existentes no tienen la capacidad de
programar de manera eficaz una máquina de aplicación de material
compuesto con múltiples cabezales de aplicación de material
compuesto para formar una variedad de piezas de material compuesto.
Por consiguiente, se desea proporcionar un procedimiento y aparato
que puedan producir de manera eficaz un programa para piezas de
material compuesto para una máquina de aplicación de material
compuesto de alta velocidad con múltiples cabezales de aplicación
de material compuesto para formar una variedad de piezas de material
compuesto sin requerir una excesiva programación manual.
Se satisfacen las necesidades anteriores, en
gran medida, mediante la presente invención, en la que en un
aspecto se proporciona un aparato que en ciertas realizaciones puede
producir de manera eficaz un programa para piezas de material
compuesto para una máquina de aplicación de material compuesto de
alta velocidad con múltiples cabezales de aplicación de material
compuesto para formar una variedad de piezas de material
compuesto.
Según un aspecto de la presente invención, un
procedimiento implementado por ordenador de programación de una
máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales
puede incluir recibir una definición de pieza de material compuesto
para una pieza de material compuesto y generar una pluralidad de
trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos
de un material compuesto para formar la pieza basándose en la
definición de pieza. El procedimiento también puede incluir asociar
una pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias
a un paso de carro de herramienta y asignar cada una de las
trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de
aplicación de material compuesto en la máquina de aplicación de
material compuesto de múltiples cabezales.
Según otro aspecto de la presente invención, un
producto de programa informático para programar una máquina de
aplicación de material compuesto de múltiples cabezales, incluyendo
un medio legible por ordenador codificado con instrucciones
configuradas para ejecutarse por un procesador con el fin de
realizar operaciones predeterminadas, que puede incluir recibir una
definición de pieza de material compuesto para una pieza de material
compuesto y generar una pluralidad de trayectorias configuradas
para ubicar una pluralidad de segmentos de un material compuesto
para formar la pieza basándose en la definición de pieza. Las
operaciones predeterminadas pueden incluir además asociar una
pluralidad de trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un
paso de carro de herramienta y asignar cada una de las trayectorias
asociadas a uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de
material compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto
de múltiples cabezales.
Según aún otro aspecto de la presente invención,
el generador de programas para piezas de material compuesto para
programar una máquina de aplicación de material compuesto de
múltiples cabezales puede incluir una interfaz de diseño asistida
por ordenador configurada para recibir una definición de pieza de
material compuesto para una pieza de material compuesto y un
generador de trayectorias configurado para generar una pluralidad de
trayectorias configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos
de un material compuesto para formar la pieza basándose en la
definición de pieza. El generador de programas para piezas de
material compuesto puede incluir además un sistema de gestión de
recorrido de cabezales configurado para asociar una pluralidad de
trayectorias asociadas de entre las trayectorias a un paso de carro
de herramienta, asociar una pluralidad de trayectorias asociadas de
entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta, y asignar
cada una de las trayectorias asociadas a uno de una pluralidad de
cabezales de aplicación de material compuesto en la máquina de
aplicación de material compuesto de múltiples cabezales.
Por tanto, se ha expuesto, de manera bastante
amplia, determinadas realizaciones de la invención con el fin de
que la descripción detallada de la misma en el presente documento
pueda entenderse mejor, y con el fin de que la presente
contribución a la técnica pueda apreciarse mejor. Naturalmente,
existen realizaciones adicionales de la invención que se
describirán a continuación y que formarán el contenido de las
reivindicaciones adjuntas a la misma.
A este respecto, antes de explicar al menos una
realización de la invención en detalle, ha de entenderse que la
invención no está limitada en su aplicación a los detalles de
construcción ni a las disposiciones del conjunto de componentes
expuesto en la siguiente descripción o ilustrado en los dibujos. La
invención puede proporcionar realizaciones además de las descritas
y puede ponerse en práctica y llevarse a cabo de diversas maneras.
Además, ha de entenderse que la fraseología y terminología
empleadas en el presente documento, así como el resumen, tiene un
fin descriptivo y no deben considerarse como limitativas.
Como tal, los expertos en la técnica apreciarán
que la concepción en la que se basa esta descripción puede
utilizarse fácilmente como base para el diseño de otras estructuras,
procedimientos y sistemas para llevar a cabo los fines varios de la
presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra un generador de programas para piezas de material compuesto
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 de material compuesto grande, generalmente
cilíndrica que muestra trayectorias de aplicación de material
compuesto designadas y recorridos de cinta que pueden programarse
mediante una realización preferida de la invención.
La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
etapas que pueden seguirse para generar un programa para piezas de
material compuesto según una realización del procedimiento o
proceso.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
etapas que pueden seguirse para generar trayectorias independientes
de la máquina en el procedimiento la figura 3.
La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra
etapas que pueden seguirse para generar trayectorias específicas de
la máquina en el procedimiento de la figura 3.
\vskip1.000000\baselineskip
Una realización según la presente invención
proporciona un generador de programas para piezas de material
compuesto, que puede incluir una interfaz de sistema de diseño
asistido por ordenador (CAD), un generador de trayectorias, un
sistema de gestión de recorrido de cabezales, un postprocesador y un
simulador de máquina. El generador de programas para piezas de
material compuesto puede producir programas para piezas de material
compuesto para una amplia variedad de piezas de material compuesto
grandes, complejas, incluyendo piezas de material compuesto
relativamente planas, contorneadas o generalmente cilíndricas. Este
procedimiento de programación puede reducir el trabajo requerido
para producir un programa para piezas de material compuesto para una
máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales
en un orden de magnitud con respecto a los procedimientos de
programación manuales o automatizados existentes.
El generador de programas para piezas de
material compuesto puede producir, por ejemplo, programas para
piezas de material compuesto para su uso con máquinas de aplicación
de material compuesto con control numérico por ordenador (CNC) que
tienen un único cabezal de aplicación de material compuesto, tal
como las máquinas de disposición de cinta de material compuesto y
máquinas de colocación de fibra automatizadas existentes. Además,
el generador de programas para piezas de material compuesto puede
producir programas para piezas de material compuesto para su uso
con máquinas de aplicación de material compuesto con CNC de
múltiples cabezales, así como equipo de fabricación de material
compuesto de múltiples máquinas.
La interfaz CAD puede recibir una definición de
diseño de pieza de material compuesto desde un sistema CAD y
convertir los datos en una definición de superficie de herramienta
de fabricación y múltiples definiciones de lámina de material
compuesto. El generador de trayectorias puede producir trayectorias
de aplicación de material compuesto independientes de la máquina
basándose en la definición de superficie de herramienta de
fabricación y múltiples definiciones de lámina de material
compuesto. Además, el sistema de gestión de recorrido de cabezales
puede asignar trayectorias independientes de la máquina a cabezales
de aplicación de material compuesto específicos de un tipo
específico de máquina de aplicación de material compuesto para
producir trayectorias específicas de la máquina.
Además, el postprocesador puede definir una ruta
de herramienta de fabricación, computar posiciones de eje de
máquina, y componer un programa para piezas de material compuesto
que puede usarse para controlar la máquina de aplicación de
material compuesto y guiar los cabezales de aplicación de material
compuesto a lo largo de las trayectorias. Además, el simulador de
máquina puede simular el tipo específico de máquina de aplicación
de material compuesto y controladores asociados para verificar la
función correcta del programa para piezas de material compuesto.
Por tanto, el generador de programas para piezas de material
compuesto puede asistir a un programador para evitar conflictos de
la máquina o el cabezal de aplicación de material compuesto, tales
como colisiones.
El generador de programas para piezas de
material compuesto puede facilitar la asignación eficaz respecto al
rendimiento de las máquinas o los cabezales de aplicación de
material compuesto a las trayectorias de aplicación de material
compuesto y secuencias de láminas. Además, el generador de programas
para piezas de material compuesto puede producir programas para
piezas de material compuesto para controlar un mayor número de ejes
de máquina que el permitido por el máximo tamaño de grupo de
interpolación de algunos controladores CNC existentes. Por ejemplo,
algunos procedimientos de programación de material compuesto
existentes se limitan a un aplicador de material compuesto, o
cabezal de suministro, mientras que el procedimiento dado a conocer
en el presente documento se ha demostrado con configuraciones de
cuatro cabezales y ocho cabezales que tienen hasta 50 ejes de
máquina en un carro de herramienta móvil, común y una herramienta de
fabricación rotatoria correspondiente. Además, este procedimiento
puede ajustarse a escala para su uso con máquinas que tienen al
menos dieciséis cabezales de suministro o sistemas que tienen al
menos dieciséis máquinas de cabezal único.
La invención se describirá a continuación con
referencia a las figuras del dibujo, en las que a lo largo de las
mismas los números de referencia similares se refieren a partes
similares. Una realización según la presente invención proporciona
un generador de programas para piezas de material compuesto 10 para
producir un programa para piezas de material compuesto que puede
controlar una máquina de aplicación de material compuesto con CNC
de cabezal único o múltiples cabezales. La figura 1 ilustra una
realización de una realización representativa de un generador de
programas para piezas de material compuesto 10, que incluye un
procesador 12, una memoria 14, una interfaz CAD 16, un generador de
trayectorias 18, un sistema de gestión de recorrido de cabezales
20, un postprocesador 22, un simulador de máquina 24 y un
dispositivo de entrada/salida (E/S) 26, estando todos
interconectados mediante un enlace de datos 27.
El procesador 12, la memoria 14 y el dispositivo
de entrada/salida 26 pueden formar parte de un ordenador general,
tal como un ordenador personal (PC), una estación de trabajo UNIX,
un servidor, un ordenador central, un asistente digital personal
(PDA) o alguna combinación de estos. Los componentes restantes
pueden incluir código de programación, tal como código fuente,
código objeto o código ejecutable, almacenado en un medio legible
por ordenador que puede cargarse en la memoria 14 y procesarse
mediante el procesador 12 con el fin de realizar las funciones
deseadas del generador de programas para piezas de material
compuesto 10.
La interfaz CAD 16 puede recibir una definición
de pieza de material compuesto de un sistema CAD, tal como AutoCAD,
fabricado por Autodesk, Inc. de San Rafael, California;
Pro/Engineer, fabricado por Parametric Technology Corp. de Needham,
Massachusetts; Microstation, fabricado por Bentley Systems de Exton,
Pensilvania; SolidWorks, fabricado por SoliWorks Corp. de Concord,
Massachusetts; o CATIA, fabricado por Dassault Systèmes S.A. de
Suresnes, Francia. La definición de pieza de material compuesto
puede recibirse en cualquier formato de archivo de datos adecuado,
incluyendo un formato de gráficos vectoriales, tales como los
formatos de archivos .dwg o .dxf (usados por AutoCAD) y el formato
de archivo .dgn (usado por Microstation); un formato de
representación de límites, tal como el formato de archivo
B-REP (usado por CATIA V4) basado en límites
topológicos geométricos; o un formato basado en características de
superficie/sólido paramétrico (usado por CATIA V5).
La definición de pieza de material compuesto
puede consistir en secuencias que contienen láminas. Las secuencias
representan generalmente capas de un material compuesto que forman
la pieza de material compuesto, y las láminas representan
generalmente una región de una capa de material compuesto. En el
formato de datos de CAD, por ejemplo, cada lámina puede modelarse
como un límite en una superficie compleja, con material asociado y
propiedades de orientación.
La interfaz CAD 16 puede convertir el formato de
datos de definición de pieza de material compuesto recibida, que
puede ser única para el sistema CAD específico, a un formato que es
compatible con el generador de trayectorias 18. Por ejemplo, la
interfaz CAD 16 puede crear dos archivos de datos. El primer archivo
puede contener la definición de superficie completa de la pieza de
material compuesto, o de una herramienta de fabricación, tal como
un mandril, con la que la pieza de material compuesto va a formarse.
Este primer archivo puede contener datos que definen cada región de
superficie de la pieza de material compuesto, por ejemplo, en un
formato B-Spline. El primer archivo puede definir
también las curvas límite para cada región de superficie. Además,
el primer archivo puede contener las diversas relaciones entre las
curvas límite para cada región de superficie de componente, que
describen cómo las diversas regiones de superficie se ajustan entre
sí.
El segundo archivo puede contener definiciones
de lámina para las diversas láminas que forman la pieza de material
compuesto. Las definiciones de lámina pueden incluir, por ejemplo,
datos de límite de lámina, datos de material de lámina y datos de
orientación de lámina. Además, cada lámina puede especificar un
"punto semilla", es decir, un punto asociado con la lámina que
define una ubicación a través de la cual debe pasar la línea
central del primer segmento de material compuesto para esa
lámina.
Basándose en la definición de superficie de
pieza de material compuesto y las definiciones de lámina, el
generador de programas para piezas de material compuesto 10 puede
generar trayectorias, que los cabezales de aplicación de material
compuesto pueden seguir para aplicar el material compuesto sobre la
superficie de herramienta de fabricación, o sobre una superficie de
lámina previa, con el fin de formar la pieza de material compuesto.
Por ejemplo, la figura 2 ilustra una herramienta de fabricación 28,
o mandril, para una pieza de material compuesto grande,
generalmente cilíndrica con ocho trayectorias de aplicación de
material compuesto 30 representativas designadas en una dirección
generalmente horizontal a través de la superficie de la herramienta
de fabricación 28.
La figura 2 ilustra además un primer límite de
lámina 32 y un segundo límite de lámina 34. Ocho segmentos de
material compuesto contiguos, en este caso recorridos de cinta 36,
que corresponden a las trayectorias de aplicación de material
compuesto 30, se trazan dentro del primer límite de lámina 32.
Asimismo, siete recorridos de cinta de material compuesto 38
contiguos se trazan dentro del segundo límite de lámina 34,
incluyendo un recorrido de cinta 40 no estándar que tiene una
anchura que es sustancialmente inferior a la distancia entre cada
uno de los pares adyacentes de trayectorias 30, o la anchura nominal
de cinta de material compuesto.
Como ejemplo, una máquina de disposición de
cinta de material compuesto puede tener uno o más cabezales de
aplicación de material compuesto acoplados a un carro de herramienta
y configurados para aplicar cinta de material compuesto que tiene
una anchura estándar o nominal de tres pulgadas, seis pulgadas o
cualquier otra anchura adecuada. La máquina de disposición de cinta
de material compuesto puede incluir además un cabezal de aplicación
de material compuesto que aplica una tira o múltiples tiras de cinta
de material compuesto que tienen una anchura no estándar. Por
ejemplo, una máquina de disposición cinta de material compuesto de
múltiples cabezales representativa puede incluir uno o más
cabezales estándar que aplican tiras de cinta de material compuesto
con una anchura nominal de tres pulgadas, así como uno o más
cabezales especializados que aplican tiras de cinta de material
compuesto de anchura no estándar, tal como tiras de una anchura de
un octavo de pulgada o un cuarto de pulgada, o "cables de
filamentos". Además, un cabezal especializado puede tener la
capacidad de aplicar múltiples tiras no estándar de hasta una
anchura agregada igual a la anchura nominal de cinta, por ejemplo,
cables de filamentos de cinta de material compuesto de hasta
veinticuatro octavos de pulgada en una máquina que tiene una
anchura nominal de cinta estándar de tres pulgadas.
Aunque las trayectorias de aplicación de
material compuesto 30 y los recorridos de cinta 36, 38 mostrados en
la figura 2 son generalmente horizontales, o paralelos con respecto
al eje de la herramienta de fabricación 28 (para referencia en este
ejemplo, la orientación de las fibras a cero grados), láminas
adicionales pueden tener otras orientaciones de fibras, tales como
noventa grados o cuarenta y cinco grados, o cualquier orientación
de fibras adecuada para satisfacer los requisitos de diseño de la
pieza de material compuesto. Además, se establecen normas para
fijar límites en el tamaño de los huecos entre o el solapamiento de
segmentos de material compuesto adyacentes.
Refiriéndose de nuevo a la figura 1, las
trayectorias de aplicación de material compuesto 30 pueden definirse
mediante el generador de trayectorias 18. En una realización del
generador de programas para piezas de material compuesto 10, el
generador de trayectorias 18 puede implementar un sistema de
coordenadas cartesianas, por ejemplo, para producir piezas
generalmente planas o contorneadas. En otras realizaciones, el
generador de trayectorias 18 puede implementar cualquier sistema de
coordenadas adecuado, por ejemplo, un sistema de coordenadas
polares, tal como un sistema de referencia angular, por ejemplo,
para producir piezas generalmente cilíndricas sobre una herramienta
de fabricación giratoria 28, un sistema de coordenadas circulares,
un sistema de coordenadas esféricas; un sistema de coordenadas
curvilíneas; o similar.
El generador de trayectorias 18 puede usar las
definiciones de límite de lámina creadas por la interfaz CAD 16,
que describen las zonas en las que el material compuesto va a
aplicarse para formar las secuencias, o capas, de la pieza de
material compuesto, y la definición de superficie de herramienta de
fabricación creada por la interfaz CAD 16, que describe la
superficie sobre la que la pieza de material compuesto va a
formarse, para generar las trayectorias de aplicación de material
compuesto 30. Si el punto semilla para una lámina no está
especificado en la definición de pieza, el generador de trayectorias
puede seleccionar un "punto semilla", por ejemplo, el
centroide de la lámina, como punto de inicio en el que comenzar la
generación de la trayectoria para una lámina dada.
En diversas realizaciones del generador de
programas para piezas de material compuesto 10, el generador de
trayectorias 18 puede analizar la superficie de herramienta de
fabricación y las definiciones de lámina para generar las
trayectorias de aplicación de material compuesto 30, al tiempo que
garantiza que cualquier hueco o solapamiento de trayectorias
adyacentes cumpla con la especificación o la norma de huecos. Las
trayectorias pueden optimizarse según la forma de la superficie
global, así como regiones locales de la superficie. En una
realización preferida, el generador de trayectorias 18 puede
realizar un análisis tridimensional (3-D) para
generar las trayectorias 30. Sin embargo, en una realización
alternativa, el generador de trayectorias 18 puede realizar un
análisis bidimensional (2-D) para generar las
trayectorias 30. Por tanto, el generador de trayectorias 18 puede
llenar el área de superficie de cada lámina con trayectorias que
están separadas por la anchura nominal de un segmento de material
compuesto estándar, tal como un recorrido de cinta, dentro de una
tolerancia que cumpla con las especificaciones de hueco o
solapamiento.
El generador de trayectorias 18 puede definir
además los segmentos de material compuesto individuales. Por
ejemplo, en a realización preferida de la invención, el generador de
trayectorias 18 puede seleccionar una superficie de referencia de
2-D apropiada para representar la superficie de
herramienta de fabricación, o la superficie de pieza de material
compuesto, y disponer inicialmente los segmentos de material
compuesto sobre la superficie de referencia de 2-D.
Por ejemplo, el generador de trayectorias 18 puede seleccionar una
superficie simplificada, tal como un cilindro, una esfera o un cono,
que puede modelarse fácilmente mediante una función matemática o un
conjunto de funciones matemáticas, proyectar la herramienta de
fabricación o la superficie de pieza de material compuesto sobre la
superficie simplificada y "desenrollar" o desarrollar la
superficie simplificada para crear una superficie de referencia
plana sobre la que disponer los segmentos de material
compuesto.
En el caso de una máquina de laminación de
cinta, el generador de trayectorias 18 puede definir los recorridos
de cinta individuales 36, 38 basándose en las intersecciones de las
trayectorias 30 con los límites de lámina 32, 34. Estas
intersecciones pueden definir los patrones de corte de cinta
requeridos para formar los recorridos de cinta. En una realización
del generador de programas para piezas de material compuesto 10, los
patrones de corte de cinta pueden definirse como cortes de tope
normales con respecto a la línea central de los recorridos de cinta
36, 38, mientras que en otras realizaciones los patrones de corte de
cinta pueden definirse como patrones más complejos que consisten,
por ejemplo, en una combinación de segmentos de línea.
Tras disponer los segmentos de material
compuesto sobre la superficie de referencia, el generador de
trayectorias 18 puede transformar o redefinir los segmentos de
material compuesto en cuanto a la herramienta de fabricación de
3-D real o la superficie de pieza de material
compuesto. Esta transformación puede lograrse, por ejemplo,
aplicando una función inversa a los datos de recorrido de cinta de
2-D basándose en la función, o funciones, usadas
para crear la superficie de referencia a partir de la herramienta de
fabricación real 28 o la superficie de la pieza de material
compuesto. Además, para cada secuencia de láminas, el generador de
trayectorias 18 puede actualizar la definición de superficie para
añadir el espesor del material compuesto sobre cada área de lámina
de la secuencia.
Las trayectorias 30 definidas por el generador
de trayectorias 18 pueden ser independientes de cualquier máquina
de aplicación de material compuesto. Posteriormente, las
trayectorias independientes de la máquina 30 pueden asignarse a
cabezales de suministro específicos de un tipo específico de máquina
de aplicación de material compuesto mediante el sistema de gestión
de recorrido de cabezales 20 para generar trayectorias específicas
de máquina.
El sistema de gestión de recorrido de cabezales
20 puede recibir la geometría tridimensional (3-D)
relativamente compleja de las trayectorias de aplicación de
material compuesto 30 definidas por el generador de trayectorias 18
y comprobar las trayectorias 30 para detectar errores, tales como
puntos redundantes o similares. Si se identifican errores, el
sistema de gestión de recorrido de cabezales 20 puede corregir los
errores, por ejemplo, eliminando puntos redundantes. Además, el
sistema de gestión de recorrido de cabezales 20 puede analizar la
geometría de 3-D de cada una de las trayectorias 30
para determinar si es necesario asignar alguna de las trayectorias
30 a cabezales de suministro especializados, y cuál de ellas.
Además, el sistema de gestión de recorrido de
cabezales 20 puede llevar a cabo un algoritmo de optimización
específico de la máquina para determinar las asignaciones de cabezal
de aplicación de material compuesto a trayectoria más eficaces, es
decir, las asignaciones que darán como resultado el tiempo de
producción más corto requerido para fabricar la pieza de material
compuesto. Por ejemplo, el sistema de gestión de recorrido de
cabezales 20 puede asignar las trayectorias a cabezales de
aplicación de material compuesto específicos y pasos específicos
del carro de herramienta en una de dos formas.
En primer lugar, para máquinas con todos los
cabezales estándar, el sistema de gestión de recorrido de cabezales
20 puede disponer los cabezales en una configuración de constelación
fija sobre el carro de herramienta, que puede moverse sobre la
superficie. En este caso, se requieren diseños de constelación
distintos para cada combinación de orientación de lámina y
dirección de desplazamiento de herramienta-carro a
lo largo de las trayectorias 30. Además, puede dejarse que cada
cabezal se mueva respecto a la constelación dentro de un intervalo
limitado para seguir la geometría de 3-D precisa de
la trayectoria 30 correspondiente sobre la superficie. Además, las
limitaciones o tolerancias en el movimiento de los cabezales de
aplicación de material compuesto individuales dentro de la
constelación pueden evitar colisiones entre los cabezales de
aplicación de material compuesto, o entre los cabezales de
aplicación de material compuesto y otra estructura de la
máquina.
En segundo lugar, para máquinas que tienen uno o
más cabezales de aplicación de material compuesto especializados,
el sistema de gestión de recorrido de cabezales 20 puede usar una
"optimización obsesiva" para asignar eficazmente las
trayectorias 30 a los cabezales de aplicación de material compuesto.
Es decir, para cada paso del carro de herramienta, se asigna un
número máximo posible de trayectorias 30 a ese paso, sujeto a dos
condiciones: en primer lugar, si es posible, a cada cabezal
especial puede asignarse una trayectoria 30 que requiera ese
cabezal; en segundo lugar, siempre que sea posible, se asigna un
grupo de trayectorias contiguas 30 a todos los cabezales de
aplicación de material compuesto, de modo que no se dejan
trayectorias sin asignar. En algunos casos, la falta de
disponibilidad de cabezales especializados suficientes puede
requerir que una trayectoria 30 que requiera un cabezal
especializado permanezca sin asignarse entre trayectorias asignadas.
Sin embargo, cuando sea posible, se evita esto debido a la
dificultad de rellenar eficazmente una trayectoria omitida en un
paso posterior.
En algunas realizaciones del generador de
programas para piezas de material compuesto 10, el sistema de
gestión de recorrido de cabezales 20 puede construir una
representación de 2-D basándose en la geometría de
3-D de las trayectorias 30 para crear un conjunto
ordenado de trayectorias lógicas, y realizar el análisis de la
asignación cabezal a trayectoria en el entorno de
2-D. En estas realizaciones, el sistema de gestión
de recorrido de cabezales 20 puede asociar posteriormente las
trayectorias de 3-D con el respectivo cabezal de
aplicación de material compuesto de 2-D y las
asignaciones de paso de carro de herramienta. En otras
realizaciones, el sistema de gestión de recorrido de cabezales 20
puede realizar el análisis de la asignación de cabezal a trayectoria
en el entorno de 3-D. Además, el sistema de gestión
de recorrido de cabezales 20 puede realizar diversas tareas de
limpieza para organizar los datos resultantes.
Los datos de asignación de cabezal y trayectoria
resultantes puede usarlos el postprocesador 22 para generar
programas para piezas con CNC en formato de código de máquina que
pueden ejecutarse en una máquina de aplicación de material
compuesto de múltiples cabezales, así como en una máquina de
aplicación de material compuesto de cabezal único convencional. El
postprocesador 22 puede proporcionar la capacidad de
postprocesamiento al programador para gestionar la dinámica del
cabezal de aplicación de material compuesto, tal como aproximar o
separar la herramienta de fabricación o la superficie de la pieza de
material compuesto, y comenzar, detener y cortar el material
compuesto. El postprocesador 22 también permite al programador
controlar las aceleraciones y velocidades del eje de la máquina, de
modo que se mejora u optimiza una tasa de aplicación de material
compuesto global.
Inicialmente, el postprocesador 22 puede recibir
los datos de trayectoria, incluyendo las definiciones de
trayectoria así como las asignaciones de paso de carro y trayectoria
a cabezal. El postprocesador 22 puede añadir datos de control del
movimiento del eje de la máquina para aproximar los cabezales de
aplicación de material compuesto a la herramienta de fabricación o
superficie de la pieza de material compuesto al comienzo de cada
paso de carro de herramienta o segmento de material compuesto y
separar los cabezales de aplicación de material compuesto de la
superficie al final de cada paso o segmento. Es decir, para cada
cabezal de aplicación de material compuesto que tenga una
trayectoria asignada sobre un paso de carro de herramienta dado, el
postprocesador 22 puede añadir una definición de aproximación a
superficie, o perfil de movimiento, y una definición de separación
de la superficie, o perfil de movimiento. En algunas realizaciones
del generador de programas para piezas de material compuesto 10, el
postprocesador 22 puede añadir un perfil de aproximación de los
cabezales y un perfil de separación para cada trayectoria de
aplicación de material compuesto 30. En otras realizaciones, el
postprocesador 22 puede añadir un perfil de aproximación de
cabezales y un perfil de separación para cada segmento de material
compuesto a lo largo de cada una de las trayectorias 30.
Por tanto, para cada aplicación de trayectoria
de material compuesto 30, o para cada segmento de material
compuesto a lo largo de cada trayectoria 30, el postprocesador 22
puede añadir datos de control del movimiento del eje de la máquina
para acelerar de antemano el cabezal correspondiente, decelerando
entonces momentáneamente el cabezal, cortando un extremo de
material compuesto, comenzando una alimentación de material
compuesto y acelerando el cabezal para la recolocación del cabezal
en una posición nominal respecto al carro de herramienta o
constelación y coincidir con la velocidad del carro de herramienta.
Este proceso, denominado "adición sobre la marcha", puede
sincronizarse de modo que el extremo de material compuesto se coloca
en una ubicación precisa. Por ejemplo, en una máquina de
disposición de cinta, el proceso de "adición sobre la marcha"
puede sincronizarse de manera que el extremo de la cinta pasa bajo
un dispositivo de compactación de cabezales correspondiente de
manera precisa en la ubicación especificada por la definición de
segmento de material compuesto, es decir, en cumplimiento de una
tolerancia de colocación del extremo de material compuesto
especificada.
De manera similar, para cada aplicación de
trayectoria de material compuesto 30, o para cada segmento de
material compuesto a lo largo de cada trayectoria 30, el
postprocesador 22 puede añadir datos de control del movimiento del
eje de la máquina para acelerar el cabezal correspondiente de
antemano, decelerando entonces el cabezal para coincidir
momentáneamente con la velocidad de la superficie de herramienta de
fabricación, cortando un extremo del material compuesto, deteniendo
la alimentación de material compuesto y acelerando el cabezal para
la recolocación del cabezal en una posición nominal respecto al
carro de herramienta o constelación. Este proceso, denominado
"corte sobre la marcha", también puede sincronizarse de modo
que el extremo de material compuesto se coloca en una ubicación
precisa. Por ejemplo, en una máquina de disposición de cinta, el
proceso de "corte sobre la marcha" puede sincronizarse de
manera que el extremo de la cinta pasa bajo el dispositivo de
compactación de cabezales correspondiente de manera precisa en la
ubicación especificada por la definición de segmento de material
compuesto, es decir, en cumplimiento de una tolerancia de colocación
del extremo de material compuesto especificada. Además, el proceso
de "corte sobre la marcha" puede incluir la deceleración del
cabezal para mantener momentáneamente una posición fija con respecto
a la herramienta de fabricación o superficie de la pieza de
material compuesto para dejar tiempo para que el material compuesto
se corte en su sitio.
Los perfiles de movimiento de "adición sobre
la marcha" y "corte sobre la marcha", así como los perfiles
de movimiento de aproximación a la superficie y separación de la
superficie, pueden ser dinámicos, es decir, los perfiles de
movimiento pueden variar dependiendo de la longitud de los segmentos
de material compuesto individuales y las distancias respectivas
entre los segmentos de material compuesto. Por tanto, el
postprocesador 22 puede verificar adicionalmente que los perfiles
de movimiento de aproximación y separación de los cabezales de
aplicación de material compuesto, así como los perfiles de
movimiento de "adición sobre la marcha" y "corte sobre la
marcha", en todos los puntos, definen un movimiento de los
cabezales continuo y suave, con respecto a la posición absoluta del
cabezal de aplicación de material compuesto correspondiente así como
la posición relativa del cabezal con respecto a la posición del
carro de herramienta. Además, el postprocesador 22 puede verificar
que los perfiles de movimiento de aproximación, separación,
"adición sobre la marcha" y "corte sobre la marcha" no
violan ningún requisito ni especificación referentes a la dinámica
de la máquina de aplicación de material compuesto.
En algunas realizaciones del generador de
programas para piezas de material compuesto 10, el postprocesador
22 puede incluir en la definición de aproximación a superficie una
ubicación especificada en la que va a activarse un dispositivo de
compactación de aplicador de material compuesto, o ubicación de
"compactación activada". Asimismo, el postprocesador 22 puede
incluir en la definición de separación de la superficie una
ubicación especificada en la que va a desactivarse el dispositivo
de compactación de aplicador de material compuesto, o ubicación de
"compactación desactivada". En otras realizaciones, el
postprocesador 22 puede especificar una ubicación de
"compactación activada" y una ubicación de "compactación
desactivada" para cada segmento de material compuesto a lo largo
de cada una de las trayectorias 30, por ejemplo, en el caso de una
máquina de disposición de cinta de material compuesto, para cada
recorrido de cinta a lo largo de cada trayectoria 30.
Además, el postprocesador 22 puede definir un
trayecto de constelación, o una secuencia de trayectos de
constelación. Es decir, el postprocesador 22 puede evaluar un grupo
de trayectorias de aplicación de material 30 asignadas a un único
paso de carro de herramienta y determinar un trayecto medio en
relación con el grupo de trayectorias 30. Por ejemplo, el
postprocesador 22 puede determinar un trayecto de constelación ideal
con respecto a cada cabezal de aplicación de material compuesto que
tiene una trayectoria asignada para el paso de carro de herramienta,
y basándose en el conjunto de trayectorias ideales determina un
trayecto de constelación medio. El postprocesador puede verificar
adicionalmente que cada uno de los cabezales puede alcanzar todos
los puntos de las ubicaciones de trayectoria correspondientes
basándose en el trayecto de constelación.
Adicionalmente, el postprocesador 22 puede
extender el trayecto medio y definir los puntos de inicio y final
de la constelación para el paso, es decir, el postprocesador 22
puede especificar una ubicación en la que los cabezales de
aplicación de material compuesto pueden situarse o colocarse en una
configuración de constelación específica, y una ubicación en la que
los cabezales de aplicación de material compuesto pueden resituarse
o recolocarse en una configuración de constelación diferente. El
postprocesador 22 puede conectar adicionalmente las rutas de
constelación secuenciales en una cadena continua de trayectos
direccionales, o un único trayecto continuo.
Además, basándose en las trayectorias 30 y el
trayecto de constelación correspondiente, el postprocesador 22
puede definir una trayectoria relativa para cada cabezal de
aplicación de material compuesto que tiene una trayectoria
asignada. Las trayectorias relativas relacionan las trayectorias
individuales 30 con el trayecto de constelación. Por consiguiente,
el postprocesador puede determinar soluciones del eje de la máquina
para controlar los movimientos de cabezales individuales con
respecto al carro de herramienta basándose en las trayectorias
relativas. Por ejemplo, el postprocesador 22 puede implementar
lógica cinemática de máquina clásica para generar soluciones de la
posición de eje de máquina basándose en los puntos de trayecto de
constelación, los puntos de trayectoria individual y la superficie
de herramienta de fabricación o los datos normales de superficie
actualizados. Las soluciones de eje de máquina pueden usarse para
controlar los movimientos de la máquina de aplicación de material
compuesto por medio de servomotores, o cualquier actuador adecuado
para producir el movimiento del cabezal de aplicación de material
compuesto, el carro de herramienta o la herramienta de
fabricación.
Puesto que siempre hay al menos una dirección de
movimiento de eje de máquina común compartida entre todos los
cabezales de aplicación de material compuesto, todos los ejes de
máquina de cabezales se interpolan como grupo. Sin embargo, los
controladores CNC existentes no tienen la capacidad de interpolar un
número relativamente grande de ejes en un único grupo de
interpolación. Por tanto, con el fin de superar las limitaciones de
los controladores CNC existentes en el recuento de ejes, el
postprocesador 22, en vez del controlador CNC, puede calcular la
posición, velocidad, aceleración y deformación o sobrecarga de eje
de máquina individual en todos los puntos. El postprocesador 22
puede verificar además que las soluciones de eje de máquina no
violan las limitaciones o especificaciones de la máquina y realizan
ajustes menores en las soluciones de eje de máquina para producir
transiciones físicas suaves, al tiempo que se mantienen trayectorias
de aplicación de material compuesto precisas. Por tanto, el
postprocesador puede sincronizar estrechamente las soluciones de eje
de máquina de cabezales de aplicación de material compuesto.
Basándose en el trayecto de constelación, el
postprocesador 22 puede definir una ruta de carro de herramienta y
una ruta de herramienta de fabricación, o mandril. Por ejemplo, el
postprocesador 22 puede determinar una secuencia de pasos
direccionales del carro de herramienta a través de la superficie de
la herramienta de fabricación o pieza de material compuesto, y una
secuencia de movimientos giratorios o angulares para un mandril
giratorio o movimientos de traslación para un mandril plano o
contorneado. Puesto que el movimiento de los cabezales de
aplicación de material compuesto sobre la herramienta de fabricación
o superficie de pieza de material compuesto dependen de la posición
relacional del carro de herramienta con respecto a la herramienta de
fabricación, algunos movimientos de los cabezales de aplicación de
material compuesto sobre la herramienta de fabricación o superficie
de pieza de material compuesto pueden determinarse mediante cambios
en la posición del carro de herramienta, la posición de la
herramienta de fabricación o ambas. Por tanto, la ruta de
herramienta de fabricación y la ruta de carro de herramienta pueden
ser interdependientes.
Por consiguiente, el postprocesador 22 puede
sincronizar la ruta de herramienta de fabricación con la ruta de
carro de herramienta para determinar una combinación eficaz u óptima
de los movimientos de la herramienta de fabricación y el carro de
herramienta para obtener las posiciones relacionales requeridas
basándose en el trayecto de constelación. Es decir, el
postprocesador 22 puede implementar lógica cinemática de máquina
clásica para generar simultáneamente soluciones de eje de máquina
para el carro de herramienta y para la herramienta de fabricación
con el fin de efectuar el trayecto de constelación. Además, el
postprocesador 22 puede sincronizar estrechamente las soluciones de
eje de máquina de cabezal individual con las soluciones de eje de
máquina de herramienta de fabricación y carro de herramienta con el
fin de mantener un control preciso de cabezal de aplicación de
material compuesto.
En una realización preferida del generador de
programas para piezas de material compuesto 10, puede adaptarse una
relación de eje maestro-esclavo a través de
múltiples controladores CNC distribuidos para gestionar el número
relativamente grande de ejes de máquina coordinados. Por ejemplo, la
máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales
puede controlarse mediante un controlador CNC maestro y múltiples
controladores CNC esclavos. El controlador maestro y los
controladores esclavos pueden conectarse en red entre sí a través
de un enlace de alta velocidad que puede facilitar el intercambio de
datos pertinentes entre los diversos controladores durante cada
ciclo de interpolación. Por tanto, el controlador maestro puede
coordinar los ciclos de interpolación con CNC individuales.
Por ejemplo, cada uno de los controladores CNC
puede configurarse con tres canales de proceso, cada uno de los
cuales puede tener un programa para piezas permanentes que se
ejecuta cíclicamente durante las actividades de aplicación de
material compuesto. Los programas de parte permanente pueden usarse,
por ejemplo, para coordinar el movimiento de cabezales individuales
cuando el cabezal no está adyacente a la herramienta de fabricación
o superficie de la pieza de material compuesto. Además, el programa
para piezas permanentes puede usarse para coordinar la carga de
fondo incremental de datos de tablas de curvas en la memoria del
controlador individual y controlar la secuencia de acoplamiento de
tablas de curvas con los servoejes y las corrientes de datos de
código auxiliares.
Además, con el fin de aumentar la tasa de
aplicación de material compuesto global, el postprocesador 22 puede
fijar una tasa de constelación, o la tasa de movimiento de un eje
maestro que puede corresponderse, por ejemplo, con el movimiento de
carro de herramienta, con el movimiento de la herramienta de
fabricación o con una combinación del movimiento del carro de
herramienta y la herramienta de fabricación, a una de varias tasas
predeterminadas que se corresponden con diversas operaciones de la
máquina de aplicación de material compuesto para cada paso de carro
de herramienta. Por ejemplo, en una realización preferida, la tasa
de constelación puede ajustarse a una de tres tasas básicas, que se
corresponden con las operaciones de máquina de "adición",
"disposición" y "corte" de material compuesto.
Generalmente, la tasa de constelación puede verse limitada por la
dinámica más desfavorable de cualquier cabezal de aplicación de
material compuesto activo en cualquier momento de un paso de carro
de herramienta, permitiendo un tiempo de aceleración y
deceleración.
Además, el postprocesador 22 puede comprobar los
límites de eje de máquina para todos los ejes de cabezal, de carro
de herramienta y máquina de herramienta de fabricación de aplicación
de material compuesto, para verificar que los límites de eje de
máquina no se superan en ningún momento. Además, el postprocesador
22 puede comprobar todas las posiciones de cabezales de aplicación
de material compuesto para garantizar que las trayectorias de
movimiento de cabezal de aplicación de material compuesto no
colisionan. Además, el postprocesador 22 puede calcular y notificar
el uso total de material compuesto para el programa para piezas de
material compuesto.
Finalmente, el postprocesador 22 puede crear un
archivo de salida, o un conjunto de archivos de salida, que
contiene los resultados de las soluciones de eje de máquina en un
formato de datos que es compatible con el controlador CNC usado
junto con la máquina de aplicación de material compuesto específica.
Por ejemplo, en una realización preferida del generador de
programas para piezas de material compuesto 10, el archivo de salida
puede escribirse en un formato de tabla de curvas única que es
compatible con la familia de controladores CNC Siemens 840D. En
algunas realizaciones, puede crearse un archivo de salida o un
conjunto de archivos de salida para cada paso de carro de
herramienta definido por el programa para piezas de material
compuesto.
Por ejemplo, para cada paso de carro de
herramienta, el postprocesador 22 puede producir un archivo de tabla
de curvas para cada eje de máquina para proporcionar datos de
posición, tales como pares de punto-coordenada de
interpolación lineales o definiciones de funciones polinómicas,
incluyendo las relaciones maestro-esclavo
necesarias. Además, para cada paso de carro de herramienta, el
postprocesador 22 puede producir un archivo de tabla de curvas
adicional para cada cabezal de aplicación de material compuesto para
proporcionar definiciones de código auxiliares, tales como datos de
control de alimentación de material compuesto, datos de control de
la cortadora y así sucesivamente. Por tanto, el postprocesador 22
puede crear múltiples programas concurrentes para piezas de
material compuesto para su uso con un controlador CNC y una máquina
de aplicación de material compuesto, tal como una máquina de
laminación de cinta de material compuesto o una máquina de
colocación de fibra automatizada (AFP) para fabricar una pieza de
material compuesto.
En algunas realizaciones, el formato de datos de
archivo de salida puede ser compatible con un esquema de control
CNC maestro-esclavo, tal como el dado a conocer en
el presente documento. Por ejemplo, en una realización preferida,
el formato de tabla de curvas Siemens 840D puede implementar las
relaciones de eje maestro-esclavo de la máquina de
aplicación de material compuesto de múltiples cabezales. Esto es
posible debido a que la tabla de curvas puede proporcionar una
definición matemática entre una variable principal y una variable
esclava que puede aplicarse a ambos pares de ejes de máquina,
además de variables de control CNC convencionales aplicadas a cada
eje de máquina.
En una realización preferida de la invención, el
postprocesador 22 puede crear un archivo de salida complementario,
o un conjunto de archivos de salida complementarios, en un formato
de datos que es compatible con el simulador de máquina 24. Por
ejemplo, el postprocesador 22 puede producir un archivo de salida
que contiene un muestreo temporal de los datos de posición del eje
de máquina para su uso por el simulador de máquina 24, que puede no
poder interpretar el programa para piezas de material compuesto, por
ejemplo, en el formato de tabla de curvas Siemens 840D.
El simulador de máquina 24 puede recibir el
archivo de salida o el archivo de salida complementario y simular
las operaciones de la máquina de aplicación de material compuesto,
incluyendo múltiples cabezales de aplicación de material compuesto
con múltiples ejes de máquina. Por ejemplo, el simulador de máquina
24 puede modelar la máquina física, replicar las funciones del
controlador CNC y producir información en ciclos con el fin de
facilitar que se eviten colisiones de la máquina y la mejora del
proceso. Por tanto, el simulador de máquina 24 puede eliminar
residuos y aumentar el valor económico del proceso de fabricación
con CNC.
Durante el desarrollo de un programa para piezas
de material compuesto, antes de ejecutar el programa en una máquina
de aplicación de material compuesto real, el programa para piezas de
material compuesto, o el equivalente complementario, puede
simularse por el simulador de máquina 24 para verificar que el
programa para piezas de material compuesto no contiene errores, en
particular, errores de posición que podrían dañar potencialmente a
la máquina, tales como colisiones entre los cabezales de aplicación
de material compuesto o entre un cabezal de aplicación de material
compuesto individual y otras estructuras de la máquina.
El simulador de máquina 24 puede proporcionar
realimentación al usuario, por ejemplo, por medio de una
visualización gráfica o mediante mensajes de advertencia. El
simulador de máquina 24 puede funcionar como un entorno de
simulación de 3-D interactivo. Por tanto, el
simulador de máquina 24 puede proporcionar la visualización y el
análisis de la funcionalidad, por ejemplo, un proceso de eliminación
o aplicación de material compuesto, de la máquina física,
incluyendo un controlador CNC. El simulador de máquina 24 puede
permitir al usuario mejorar la calidad o eficacia del programa para
piezas de material compuesto, eliminar errores catastróficos del
programa y optimizar procesos de mecanizado.
Por ejemplo, en una realización preferida de la
invención, el simulador de máquina 24 puede basarse en el sistema
de simulación DELMIA VNC, fabricado por Dassault Systèmes S.A. de
Suresnes, Francia. Sin embargo, una versión existente de DELMIA VNC
se limita a simular dieciocho ejes de movimiento de la máquina, o
menos, en un modo de simulación sincronizado. Con el fin de
soportar la simulación de un mayor número de ejes, cada cabezal de
aplicación de material compuesto puede definirse como un dispositivo
separado, o independiente, que tiene cinco ejes. Los cabezales de
aplicación de material compuesto individuales pueden sincronizarse
en la simulación simulando señales de comunicación digitales (E/S)
entre los dispositivos. Este proceso de simulación puede permitir
la simulación sincronizada de un mayor número de ejes; por ejemplo,
se ha simulado una máquina con cuarenta y dos ejes en modo
sincronizado usando este proceso.
La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
una secuencia de etapas que puede realizarse con el fin de generar
un programa para piezas de material compuesto. El proceso puede
comenzar avanzando hasta la etapa número 42, "recibir datos de
CAD", en el que un generador de programas para piezas de material
compuesto puede recibir una definición de pieza de material
compuesto de un sistema CAD y convertir el formato de datos de
definición de pieza de material compuesto, que puede ser único para
el sistema CAD específico, a un formato que es compatible con un
generador de trayectorias. Por ejemplo, tal como se explicó
anteriormente, en la etapa 44, "crear definición de
superficie", el generador de programas para piezas de material
compuesto puede crear un primer archivo de datos que contiene la
definición de superficie completa de una herramienta de fabricación
o de una pieza de material compuesto, y en la etapa 46, "crear
definiciones de lámina", el generador de programas para piezas
de material compuesto puede crear un segundo archivo de datos que
contiene definiciones de lámina para las diversas láminas que
forman la pieza de material compuesto.
El proceso puede continuar entonces hasta la
etapa 48, "generar trayectorias independientes de la máquina",
en la que el generador de programas para piezas de material
compuesto puede definir trayectorias, tal como se describió
anteriormente, que los cabezales de aplicación de material compuesto
asociados con una máquina de aplicación de material compuesto
pueden seguir para aplicar un material compuesto sobre la superficie
de herramienta de fabricación, o sobre una superficie de lámina
previa, con el fin de formar la pieza de material compuesto. Tal
como se describió además anteriormente, el generador de programas
para piezas de material compuesto puede usar la superficie de
herramienta de fabricación y las definiciones de límite de lámina
creadas en las etapas 44 y 46 para generar las trayectorias.
Además, tal como se explicó anteriormente, en el caso de una
máquina de disposición de cinta, pueden definirse recorridos de
cinta individuales basándose en las intersecciones de las
trayectorias con los límites de
lámina.
lámina.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
una secuencia de etapas de detalle que pueden realizarse con el fin
de generar trayectorias independientes de la máquina en la etapa 48.
Basándose en la definición de superficie de herramienta de
fabricación, en la etapa 50, "seleccionar punto semilla de
lámina", el generador de programas para piezas de material
compuesto puede seleccionar un punto de inicio apropiado dentro de
un límite de lámina en la superficie de 2-D en el
que comenzar la generación de la trayectoria para una lámina dada.
Esta selección puede realizarse para cada lámina definida de una
secuencia.
A continuación, en la etapa 52, "disponer
trayectorias", basándose en la definición de superficie y las
definiciones de lámina, el generador de programas para piezas de
material compuesto puede disponer trayectorias paralelas sobre la
superficie de referencia para cubrir toda la superficie basándose en
una anchura nominal del material compuesto, teniendo en cuenta
cualquier hueco deseado entre las piezas de material. Tal como se
explicó anteriormente, el generador de programas para piezas de
material compuesto puede analizar las definiciones de lámina y
superficie de herramienta de fabricación para generar las
trayectorias de aplicación de material compuesto, al tiempo que se
garantiza que cualquier hueco entre o solapamiento de trayectorias
adyacentes cumpla con la especificación o norma de huecos. Las
trayectorias pueden optimizarse adicionalmente según la forma de la
superficie.
Entonces, en la etapa 54, "seleccionar
superficie de referencia de 2-D", el generador de
programas para piezas de material compuesto puede determinar una
superficie de referencia bidimensional apropiada para representar
la superficie de herramienta de fabricación o la superficie de pieza
de material compuesto. Por ejemplo, el generador de programas para
piezas de material compuesto puede seleccionar una superficie
simplificada que puede modelarse fácilmente mediante una función
matemática o un conjunto de funciones matemáticas para representar
una herramienta de fabricación más compleja de la superficie de
pieza de material compuesto. En este caso, la herramienta de
fabricación o superficie de pieza de material compuesto puede
proyectarse sobre la superficie simplificada, y la superficie
simplificada puede "desenrollarse" o desarrollarse para crear
una superficie de 2-D representativa sobre la que
disponer inicialmente las trayectorias.
En el caso de un programa de máquina de
laminación de cinta de material compuesto, basándose en las
intersecciones entre los límites de lámina y las trayectorias, en
la etapa 56, "trazar recorridos de cinta de
2-D", el generador de programas para piezas de
material compuesto puede trazar recorridos bidimensionales
correspondientes a cada trayectoria dentro de los límites de cada
lámina de la secuencia. En la etapa 58, "definir cortes de cinta
de 2-D", el generador de programas para piezas de
material compuesto puede delimitar además los patrones de corte de
cinta exactos para formar los recorridos de cinta individuales
basándose en las intersecciones de los limites de lámina y las
trayectorias.
Tras disponer los recorridos de
2-D, en la etapa 60, "transformar en superficie de
3-D", el generador de programas para piezas de
material compuesto puede redefinir las trayectorias en cuanto a la
superficie de pieza de material compuesto o herramienta de
fabricación de 3-D real. Tal como se explicó
anteriormente, esta transformación puede lograrse, por ejemplo,
aplicando una función inversa a los datos de 2-D
basándose en la función usada para crear la superficie de
referencia. Finalmente, en la etapa 62, "actualizar
superficie", el generador de programas para piezas de material
compuesto puede actualizar la definición de superficie para añadir
el espesor del material compuesto añadido a cada área de lámina de
la secuencia, de modo que las trayectorias de 3-D y
los recorridos de cinta definidos por la secuencia posterior pueden
ubicarse sobre la superficie de la secuencia actual.
Refiriéndose de nuevo a la figura 3, tras
haberse generado trayectorias independientes de la máquina en la
etapa 48, el control puede pasar a la etapa 64, "generar
trayectorias específicas de la máquina", en la que el generador
de programas para piezas de material compuesto puede asignar las
trayectorias independientes de la máquina a cabezales de suministro
específicos asociados con pasos de carro de herramienta específicos
de un tipo específico de máquina de aplicación de material compuesto
para generar trayectorias específicas de la máquina. Tal como se
describió anteriormente, el generador de programas para piezas de
material compuesto puede realizar una optimización específica de la
máquina para determinar las asignaciones de cabezal de aplicación
de material compuesto a trayectoria más eficaces.
La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra
una secuencia de etapas de detalle que puede realizarse con el fin
de generar trayectorias específicas de la máquina en la etapa 64.
Basándose en las orientaciones de lámina definidas y las
direcciones de desplazamiento del carro de herramienta respecto a la
superficie de herramienta de fabricación (en cada una de dos
direcciones a lo largo de las trayectorias correspondientes), en la
etapa 66, "resolver configuraciones de constelación", el
generador de programas para piezas de material compuesto puede
definir configuraciones de constelación de cabezales de aplicación
de material compuesto correspondientes a cada combinación de
orientación de lámina, u orientación de fibras, y dirección de
desplazamiento de carro de herramienta.
Entonces, en la etapa 68, "analizar
trayectorias de 3-D", el generador de programas
para piezas de material compuesto puede analizar la geometría de
3-D de cada una de las trayectorias independientes
de la máquina para determinar si alguna de las trayectorias
requiere una función especial de un cabezal de suministro
especializado y cuál de ellas. A continuación, tal como se
describió además anteriormente, en la etapa 70, "crear
trayectorias lógicas de 2-D", el generador de
programas para piezas de material compuesto puede construir una
representación de 2-D basándose en la geometría de
3-D de las trayectorias para crear un conjunto
ordenado de trayectorias lógicas con igual separación.
Posteriormente, en la etapa 72, "asignar
trayectorias de cabezales especializados", el generador de
programas para piezas de material compuesto puede realizar una
optimización específica de la máquina para determinar las
asignaciones de cabezal de aplicación de material compuesto a
trayectoria más deficientes, y asignar las trayectorias que
requieren funciones de cabezales de aplicación de material compuesto
especiales a cabezales especializados específicos de pasos
específicos del carro de herramienta. Tal como se describió
anteriormente, el generador de programas para piezas de material
compuesto puede aplicar una "optimización obsesiva" para
determinar la asignación más eficaz de los cabezales
especializados.
Entonces, en la etapa 74, "asignar
trayectorias de cabezales estándar", el generador de programas
para piezas de material compuesto puede realizar una optimización
específica de la máquina adicional y asignar trayectorias a los
cabezales de aplicación de material compuesto estándar. A
continuación, en la etapa 76, "asociar trayectorias a pasos de
carro de herramienta", el generador de programas para piezas de
material compuesto puede asignar, o asociar, cada una de las
trayectorias a un paso de carro de herramienta específico sobre la
superficie de herramienta de fabricación. En algunas realizaciones,
las etapas 72, 74 y 76 pueden sincronizarse, por ejemplo, mediante
una repetición iterativa de las etapas individuales, para producir
la asignación global más eficaz de los cabezales de aplicación de
material compuesto. Tras determinar las asignaciones de cabezal a
trayectoria, en la etapa 78, "asociar trayectorias de
3-D", el generador de programas para piezas de
material compuesto puede asociar las trayectorias de
3-D con las respectivas asignaciones de cabezal de
aplicación de material compuesto de 2-D y paso de
carro de herramienta.
Posteriormente, en la etapa 80, "trazar
trayectos de constelación", el generador de programas para piezas
de material compuesto puede trazar un trayecto de constelación. Por
ejemplo, tal como se explicó anteriormente, el generador de
programas para piezas de material compuesto puede determinar un
trayecto de constelación ideal con respecto a cada cabezal de
aplicación de material compuesto que tiene una trayectoria asignada
para el paso de carro de herramienta, y basándose en el conjunto de
trayectorias ideales determinar un trayecto de constelación medio,
y conectar los trayectos de constelación resultantes en una cadena
continua de trayecto direccional, o trayecto continuo único.
Entonces, en la etapa 82, "determinar trayectorias relativas de
cabezal", el generador de programas para piezas de material
compuesto puede definir una trayectoria relativa para cada cabezal
de aplicación de material compuesto que relaciona las trayectorias
individuales con el trayecto de constelación.
En referencia de nuevo a la figura 3, el control
pasa a la etapa 84, "computar posiciones de eje de máquina",
en la que el generador de programas para piezas de material
compuesto puede determinar soluciones de eje de máquina para
controlar los movimientos de cabezal individual con respecto al
carro de herramienta basándose en las trayectorias relativas, para
controlar los movimientos del carro de herramienta, y para controlar
los movimientos de la herramienta de fabricación. Por ejemplo, tal
como se describió anteriormente, el generador de programas para
piezas de material compuesto puede implementar lógica cinemática de
máquina clásica para generar soluciones de posición de eje de
máquina de cabezal de aplicación de material compuesto basándose en
los puntos de trayecto de constelación, los puntos de trayectoria
individual y los datos normales de superficie actualizados o la
superficie de herramienta de fabricación. Por tanto, tal como se
explicó anteriormente, las soluciones de eje de máquina para el
cabezal de aplicación de material compuesto, el carro de herramienta
y la herramienta de fabricación pueden sincronizarse estrechamente.
Además, el generador de programas para piezas de material compuesto
puede verificar que los límites de eje de máquina no se superan en
ningún momento, y comprobar todas las posiciones de cabezal de
aplicación de material compuesto para garantizar que las
trayectorias de movimiento de los cabezales no colisionan.
A continuación, en la etapa 86, "escribir
archivo de salida de CNC," tal como se explicó anteriormente, el
generador de programas para piezas de material compuesto puede crear
un programa para piezas de material compuesto que comprende un
conjunto de archivos de salida que contienen los resultados de las
soluciones de eje de máquina en un formato de datos que es
compatible con el controlador CNC usado junto con la máquina de
aplicación de material compuesto específica, por ejemplo, en el
formato de tabla de curvas Siemens 840D. A continuación, en la
etapa 88, "escribir archivo de salida de simulación", el
generador de programas para piezas de material compuesto puede
crear opcionalmente un conjunto de archivos de salida
complementarios que contienen un muestreo temporal de los datos de
posición de eje de máquina en un formato de datos de simulación.
Más tarde, en la etapa 90, "simular
máquina", el generador de programas para piezas de material
compuesto puede simular las operaciones de la máquina de aplicación
de material compuesto, incluyendo múltiples cabezales de aplicación
de material compuesto con múltiples ejes de máquina. Por ejemplo,
tal como se describió anteriormente, el generador de programas para
piezas de material compuesto puede modelar la máquina física,
replicar las funciones del controlador CNC y producir información
en ciclos con el fin de facilitar que se eviten colisiones de la
máquina y la mejora del proceso.
Las figuras 1, 3, 4 y 5 son diagramas de bloque
y diagramas de flujo de procedimientos, aparatos y productos de
programa informático según diversas realizaciones de la presente
invención. Se entenderá que cada bloque o etapa del diagrama de
bloques, diagrama de flujo e ilustraciones de flujo de control, y
las combinaciones de bloques en el diagrama de bloques, diagrama de
flujo e ilustraciones de flujo de control, puede implementarse
mediante instrucciones de programa informático u otros medios.
Aunque se comentan las instrucciones de programa informático, un
aparato según la presente invención puede incluir otros medios,
tales como hardware o alguna combinación de hardware y software,
incluyendo uno o más procesadores o controladores, para realizar las
funciones dadas a conocer.
A este respecto, la figura 1 representa el
aparato de una realización que incluye varios de los componentes
clave de un ordenador de propósito general mediante el cual puede
implementarse una realización de la presente invención. Los
expertos en la técnica apreciarán que un ordenador puede incluir
muchos más componentes que los mostrados en la figura 1. Sin
embargo, no es necesario mostrar todos estos componentes
generalmente convencionales con el fin de dar a conocer una
realización ilustrativa para poner en práctica la invención. El
ordenador de uso general puede incluir una unidad de procesamiento
12 y una memoria de sistema 14, que puede incluir una memoria de
acceso aleatorio (RAM) y una memoria de sólo lectura (ROM). El
ordenador también puede incluir una memoria de almacenamiento no
volátil, tal como una unidad de disco duro, en la que pueden
almacenarse datos adicionales.
Una realización de la presente invención también
puede incluir uno o más dispositivos de entrada o salida 26, tal
como un ratón, un teclado, un monitor y similares. Puede
proporcionarse una pantalla para ver texto y datos gráficos, así
como una interfaz de usuario para permitir al usuario solicitar
operaciones específicas. Además, una realización de la presente
invención puede estar conectada a uno o más ordenadores remotos a
través de una interfaz de red. La conexión puede ser a través de
una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN), y puede
incluir todos los circuitos necesarios para una conexión de este
tipo. En una realización de la presente invención, la colección de
documentos incluye documentos recibidos a través de Internet. Otras
realizaciones son posibles, incluyendo: una colección de documentos
local, es decir, todos los documentos en un ordenador, documentos
almacenados en un servidor o un cliente en un entorno de red,
etc.
Normalmente, las instrucciones de programa
informático pueden cargarse en el ordenador u otra máquina
programable de propósito general para producir una máquina
especializada, de manera que las instrucciones que se ejecutan en
el ordenador u otra máquina programable crean medios para
implementar las funciones especificadas en el diagrama de bloques,
diagramas esquemáticos o diagramas de flujo. Tales instrucciones de
programa informático pueden almacenarse también en un medio legible
por ordenador que cuando se descarga en un ordenador u otra máquina
programable puede dirigir la máquina para que funcione de una manera
particular, de manera que las instrucciones almacenadas en el medio
legible por ordenador producen un artículo de fabricación incluyendo
medios de instrucción que implementan la función especificada en
los diagramas de bloque, diagramas esquemáticos y diagramas de
flujo.
Además, las instrucciones de programa
informático pueden descargarse en un ordenador u otra máquina
programable para provocar que el ordenador u otra máquina
programable realice una serie de etapas de funcionamiento para
producir un proceso implementado por ordenador, de manera que las
instrucciones que se ejecutan en el ordenador u otra máquina
programable proporcionan etapas para implementar las funciones
especificadas en el bloque o la etapa del diagrama de bloques,
diagrama esquemático o diagrama de flujo.
Por consiguiente, los bloques o las etapas del
diagrama de bloques, diagrama de flujo o ilustraciones de flujo de
control soportan combinaciones de medios para realizar las funciones
especificadas, combinaciones de etapas para realizar las funciones
especificadas y medios de instrucción de programa para realizar las
funciones especificadas. Se entenderá también que cada bloque o
etapa de los diagramas de bloque, diagramas esquemáticos o
diagramas de flujo, así como combinaciones de bloques o etapas,
puede implementarse mediante sistemas informáticos basados en
hardware especializado, o combinaciones de hardware especializado e
instrucciones informáticas, que realizan las etapas o funciones
especificadas.
Como ejemplo, proporcionado sólo con fines
ilustrativos, una herramienta de software de entrada de datos de
una aplicación de motor de búsqueda puede ser un medio
representativo para recibir una consulta que incluya uno o más
términos de búsqueda. Herramientas de aplicaciones de software
similares, o implementaciones de realizaciones de la presente
invención, pueden ser medios para realizar las funciones
especificadas. Por ejemplo, una realización de la presente
invención puede incluir software informático para interconectar un
elemento de procesamiento con un dispositivo de entrada controlado
por el usuario, tal como un ratón, teclado, pantalla táctil,
escáner o similares. De manera similar, una salida de una
realización de la presente invención puede incluir, por ejemplo,
una combinación de software de visualización, hardware de tarjeta de
vídeo y hardware de visualización. Un elemento de procesamiento
puede incluir, por ejemplo, un controlador o microprocesador, tal
como una unidad central de procesamiento (CPU), unidad lógica
aritmética (ALU) o unidad de control.
Las muchas características y ventajas de la
invención resultan evidentes a partir de la memoria descriptiva
detallada y, por tanto, las reivindicaciones adjuntas pretenden
cubrir todas las características y ventajas de este tipo de la
invención. Además, puesto que a los expertos en la técnica se les
ocurrirán fácilmente numerosas modificaciones y variaciones, no se
desea limitar la invención a la construcción y el funcionamiento
exactos ilustrados y descritos y, por consiguiente, puede recurrirse
a todos los equivalentes y modificaciones adecuados, que se
encuentren dentro del alcance de la invención, definida por las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (16)
1. Procedimiento implementado por ordenador de
programación de una máquina de aplicación de material compuesto de
múltiples cabezales, que comprende:
recibir una definición de pieza de material
compuesto para una pieza de material compuesto;
generar una pluralidad de trayectorias
configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material
compuesto para formar la pieza basándose en la definición de pieza,
siendo dichas trayectorias independientes de la máquina;
asociar una pluralidad de trayectorias asociadas
de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta; y
asignar cada una de las trayectorias asociadas a
uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material
compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de
múltiples cabezales, estando dispuestos los cabezales en una
configuración de constelación fija en un carro de herramienta,
pudiéndose mover cada cabezal con relación a la constelación fija
dentro de un alcance limitado.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento implementado por ordenador
según la reivindicación 1, que comprende además convertir la
definición de pieza de un formato de diseño asistido por ordenador
en una definición de superficie de herramienta de fabricación y una
pluralidad de definiciones de lámina, en el que la definición de
pieza se recibe en el formato de diseño asistido por ordenador.
3. Procedimiento implementado por ordenador
según la reivindicación 2, que comprende además delimitar una
definición de recorrido de cinta de material compuesto basándose en
la definición de superficie de herramienta de fabricación, una de
las definiciones de lámina y una de las trayectorias.
4. Procedimiento implementado por ordenador
según la reivindicación 1, 2 ó 3, que comprende además:
analizar cada una de las trayectorias para
determinar si alguna de las trayectorias requiere un cabezal de
aplicación de material compuesto especializado; y
asignar cualquiera de las trayectorias que
requiera el cabezal de aplicación de material compuesto
especializado a un cabezal de aplicación de material compuesto
especializado correspondiente en la máquina de aplicación de
material compuesto de múltiples cabezales.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Procedimiento implementado por ordenador
según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que
comprende además realizar una optimización específica de la máquina
para determinar las asociaciones y asignaciones más eficaces de las
trayectorias.
6. Procedimiento implementado por ordenador
según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que
comprende además resolver una configuración de constelación de los
cabezales de aplicación de material compuesto basándose en una
orientación de lámina y una dirección de desplazamiento del carro de
herramienta.
7. Procedimiento implementado por ordenador
según la reivindicación 6, que comprende además definir un trayecto
de constelación basándose en la configuración de constelación y las
trayectorias asociadas.
8. Procedimiento implementado por ordenador
según la reivindicación 7, que comprende además:
trazar una ruta de carro de herramienta
basándose en el trayecto de constelación; y
trazar una ruta de herramienta de fabricación
basada en el trayecto de constelación, en el que la ruta de carro
de herramienta y la ruta de herramienta de fabricación son
interdependientes.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Procedimiento implementado por ordenador
según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que
comprende además computar una pluralidad de soluciones de posición
de eje de máquina para controlar al menos uno seleccionado de los
siguientes: el carro de herramienta, la herramienta de fabricación y
los cabezales de aplicación de material compuesto; en el que las
soluciones de posición de eje de máquina se basan al menos en parte
en uno seleccionado de los siguientes: la ruta de carro de
herramienta, la ruta de herramienta de fabricación, la
configuración de constelación, las trayectorias, la asociación de
las trayectorias y la asignación de las trayectorias.
10. Procedimiento implementado por ordenador
según la reivindicación 9, que comprende además escribir un archivo
de datos de salida de control numérico por ordenador basándose en
las soluciones de posición de eje de máquina.
11. Procedimiento implementado por ordenador
según la reivindicación 9 ó 10, que comprende además escribir un
archivo de datos de salida basándose en las soluciones de posición
de eje de máquina, en el que el archivo de datos de salida es
compatible con un simulador.
12. Procedimiento implementado por ordenador
según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que
comprende además simular la máquina de aplicación de material
compuesto de múltiples cabezales, un controlador de máquina, y una
herramienta de fabricación para verificar que se evitan las
colisiones y para facilitar la mejora del proceso manual.
13. Procedimiento implementado por ordenador
según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en el
que la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples
cabezales comprende una pluralidad de cabezales de disposición de
cinta de material compuesto.
14. Procedimiento implementado por ordenador
según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el
que la máquina de aplicación de material compuesto de múltiples
cabezales comprende una pluralidad de cabezales de colocación de
fibra de material compuesto.
15. Producto de programa informático para
programar una máquina de aplicación de material compuesto de
múltiples cabezales según el procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1-14, que incluye un medio legible
por ordenador codificado con instrucciones configuradas para
ejecutarse por un procesador con el fin de realizar operaciones
predeterminadas que comprenden:
recibir una definición de pieza de material
compuesto para una pieza de material compuesto;
generar una pluralidad de trayectorias
configuradas para ubicar una pluralidad de segmentos de un material
compuesto para formar la pieza basándose en la definición de
pieza;
asociar una pluralidad de trayectorias asociadas
de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta; y
asignar cada una de las trayectorias asociadas a
uno de una pluralidad de cabezales de aplicación de material
compuesto en la máquina de aplicación de material compuesto de
múltiples cabezales.
\vskip1.000000\baselineskip
16. Generador de programas para piezas de
material compuesto para programar una máquina de aplicación de
material compuesto de múltiples cabezales, que comprende:
una interfaz de diseño asistida por ordenador
configurada para recibir una definición de pieza de material
compuesto para una pieza de material compuesto;
un generador de trayectorias configurado para
generar una pluralidad de trayectorias configuradas para ubicar una
pluralidad de segmentos de un material compuesto para formar la
pieza basándose en la definición de pieza;
un sistema de gestión de recorrido de cabezales
configurado para asociar una pluralidad de trayectorias asociadas
de entre las trayectorias a un paso de carro de herramienta, y
asignar cada una de las trayectorias asociadas a uno de una
pluralidad de cabezales de aplicación de material compuesto en la
máquina de aplicación de material compuesto de múltiples cabezales,
en el que se usa el procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1-14.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US269905 | 2005-11-09 | ||
| US11/269,905 US7376480B2 (en) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | Multihead composite material application machine programming method and apparatus for manufacturing composite structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2345622T3 true ES2345622T3 (es) | 2010-09-28 |
Family
ID=37575102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES06023214T Active ES2345622T3 (es) | 2005-11-09 | 2006-11-08 | Procedimiento y aparato de programacion de maquina de aplicacion de material compuesto de multiples cabezales. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7376480B2 (es) |
| EP (1) | EP1785261B1 (es) |
| JP (1) | JP5063083B2 (es) |
| AT (1) | ATE466721T1 (es) |
| DE (1) | DE602006014077D1 (es) |
| ES (1) | ES2345622T3 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2400131R1 (es) * | 2011-05-27 | 2013-06-17 | Airbus Operations Sl | Metodo de apilado para componentes no planos de material compuesto |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7643970B2 (en) * | 2005-11-09 | 2010-01-05 | The Boeing Company | Tape course generation method and apparatus for programming a composite tape lamination machine |
| US7536235B2 (en) * | 2005-12-22 | 2009-05-19 | The Boeing Company | Multihead composite material application machine post-processor method and apparatus for manufacturing composite structures |
| US7769481B2 (en) * | 2005-12-23 | 2010-08-03 | The Boeing Company | Head assignment system and method |
| US7747421B2 (en) * | 2005-12-23 | 2010-06-29 | The Boeing Company | Head assignment modeling and simulation |
| EP1921502B1 (de) * | 2006-11-08 | 2011-02-02 | Integrated Dynamics Engineering GmbH | Kombiniertes Motion-Control-System |
| WO2008096847A1 (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Mori Seiki Co., Ltd. | 自動プログラミング方法及び自動プログラミング装置 |
| US8029642B2 (en) | 2007-07-27 | 2011-10-04 | The Boeing Company | Tape removal apparatus and process |
| US7809454B2 (en) * | 2007-09-17 | 2010-10-05 | The Boeing Company | Method and apparatus for simulating composite panel manufacturing |
| US7720561B2 (en) * | 2007-09-21 | 2010-05-18 | The Boeing Company | Optimizing non-productive part motion in an automated tape laydown machine |
| US8345269B2 (en) | 2007-09-22 | 2013-01-01 | The Boeing Company | Method and apparatus for measuring the width of composite tape |
| US8005559B2 (en) * | 2007-09-26 | 2011-08-23 | The Boeing Company | Optimizing task assignments for multi-head tape laydown |
| US20090084486A1 (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | The Boeing Company | Optimized ordering of doubler plies in composite structures |
| US8285407B2 (en) * | 2007-10-25 | 2012-10-09 | The Boeing Company | Method and apparatus for composite part data extraction |
| US8321180B2 (en) * | 2007-10-25 | 2012-11-27 | The Boeing Company | Method and apparatus for composite part data extraction |
| US8442804B2 (en) * | 2007-10-25 | 2013-05-14 | The Boeing Company | Method and apparatus for composite part data extraction |
| EP2058717B1 (de) * | 2007-11-12 | 2011-07-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Werkzeugmaschine |
| US7922856B2 (en) | 2008-01-02 | 2011-04-12 | The Boeing Company | Graphite tape supply and backing paper take-up apparatus |
| US8557074B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-10-15 | The Boeing Company | Reduced complexity automatic fiber placement apparatus and method |
| JP4503659B2 (ja) | 2008-06-11 | 2010-07-14 | ファナック株式会社 | 座標変換工具位相制御用数値制御装置 |
| US8986482B2 (en) | 2008-07-08 | 2015-03-24 | The Boeing Company | Method and apparatus for producing composite structures |
| US8688258B2 (en) * | 2008-09-11 | 2014-04-01 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method of controlling a machine tool |
| US8108058B2 (en) * | 2009-02-09 | 2012-01-31 | The Boeing Company | Method of analyzing composite structures |
| US8308101B2 (en) | 2009-03-09 | 2012-11-13 | The Boeing Company | Simplified fiber tensioning for automated fiber placement machines |
| US8454788B2 (en) | 2009-03-13 | 2013-06-04 | The Boeing Company | Method and apparatus for placing short courses of composite tape |
| US8538574B2 (en) * | 2009-04-02 | 2013-09-17 | Dmg Electronics Gmbh | Method and apparatus for generating control data for controlling a tool on a machine tool |
| US8620627B2 (en) * | 2009-10-13 | 2013-12-31 | The Boeing Company | Composite information display for a part |
| EP2526501A4 (en) | 2010-01-21 | 2017-09-20 | Firehole Technologies | Automated method to determine composite material constituent properties |
| EP2536552B1 (en) | 2010-02-19 | 2014-05-21 | Vestas Wind Systems A/S | Multi-head fiber placement apparatus |
| US8652606B2 (en) | 2010-08-17 | 2014-02-18 | The Boeing Company | Composite structures having composite-to-metal joints and method for making the same |
| US8993084B2 (en) | 2010-08-17 | 2015-03-31 | The Boeing Company | Multi-layer metallic structure and composite-to-metal joint methods |
| US9522512B2 (en) | 2010-08-17 | 2016-12-20 | The Boeing Company | Methods for making composite structures having composite-to-metal joints |
| US20130018499A1 (en) * | 2011-07-12 | 2013-01-17 | The Boeing Company | Producibility analysis during engineering design of composite parts |
| US10265940B2 (en) | 2012-12-21 | 2019-04-23 | Short Brothers Plc | Fabric handling apparatus |
| US20150051729A1 (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-19 | Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. | Ramp structures in composite parts |
| US9545759B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-01-17 | CGTech | Automated fiber placement with course trajectory compensation |
| US10279928B2 (en) | 2015-08-26 | 2019-05-07 | The Boeing Company | Delta offset based surface modeling |
| US9827688B2 (en) * | 2016-01-12 | 2017-11-28 | The Boeing Company | Patch fabrication system |
| EP3411219B1 (en) * | 2016-02-01 | 2021-07-07 | LM WP Patent Holding A/S | A method and system for manufacturing a wind turbine blade component |
| US10489525B2 (en) * | 2016-02-17 | 2019-11-26 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Systems and methods for composite thermal interface material microstructure property prediction |
| US10583287B2 (en) | 2016-05-23 | 2020-03-10 | Btl Medical Technologies S.R.O. | Systems and methods for tissue treatment |
| GB2557336A (en) * | 2016-12-07 | 2018-06-20 | Composite Tech And Applications Limited | A method of checking headpath data |
| JP6805028B2 (ja) * | 2017-03-07 | 2020-12-23 | 東京エレクトロン株式会社 | 液滴吐出装置、液滴吐出方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 |
| US10867082B2 (en) * | 2018-03-16 | 2020-12-15 | The Boeing Company | Panel-based local optimization of ply sequencing |
| US11806948B2 (en) | 2019-12-12 | 2023-11-07 | The Boeing Company | Method of forming flyaway stringer end caps |
| US11718047B2 (en) | 2019-12-12 | 2023-08-08 | The Boeing Company | Flyaway stringer end caps |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4696707A (en) * | 1987-08-18 | 1987-09-29 | The Ingersoll Milling Machine Company | Composite tape placement apparatus with natural path generation means |
| US4750965A (en) * | 1986-03-28 | 1988-06-14 | The Ingersoll Milling Machine Company | Adaptive control for tape laying head having natural path generation |
| US5117348A (en) * | 1986-03-28 | 1992-05-26 | The Ingersoll Milling Machine Company | Method for alignment of a representative surface to an actual surface for a tape laying machine |
| US4867834A (en) * | 1986-04-07 | 1989-09-19 | Hercules | Filament winding system |
| US5006990A (en) * | 1987-04-10 | 1991-04-09 | The Boeing Company | Method and apparatus for the design and construction of composite parts |
| US5038291A (en) * | 1989-04-03 | 1991-08-06 | General Electric Company | Computerized ply pattern generation |
| FR2705655B1 (fr) * | 1993-05-26 | 1995-08-25 | Aerospatiale | Machine pour le bobinage-déposé au contact simultané d'une pluralité de fils individuels. |
| US7010472B1 (en) * | 1997-05-12 | 2006-03-07 | Mcdonnell Douglas Corporation | Knowledge driven composite design optimization process and system therefor |
| US6073670A (en) * | 1997-10-31 | 2000-06-13 | Isogrid Composites, Inc. | Multiple fiber placement head arrangement for placing fibers into channels of a mold |
| US6799081B1 (en) * | 2000-11-15 | 2004-09-28 | Mcdonnell Douglas Corporation | Fiber placement and fiber steering systems and corresponding software for composite structures |
| US6934600B2 (en) * | 2002-03-14 | 2005-08-23 | Auburn University | Nanotube fiber reinforced composite materials and method of producing fiber reinforced composites |
| US7137182B2 (en) * | 2002-11-22 | 2006-11-21 | The Boeing Company | Parallel configuration composite material fabricator |
| US7080441B2 (en) * | 2003-07-28 | 2006-07-25 | The Boeing Company | Composite fuselage machine and method of automated composite lay up |
| US7282107B2 (en) * | 2003-08-22 | 2007-10-16 | The Boeing Company | Multiple head automated composite laminating machine for the fabrication of large barrel section components |
| US7048024B2 (en) * | 2003-08-22 | 2006-05-23 | The Boeing Company | Unidirectional, multi-head fiber placement |
| WO2005105641A2 (en) * | 2004-04-21 | 2005-11-10 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Automated fiber placement using multiple placement heads, replaceable creels, and replaceable placement heads |
| US7766063B2 (en) * | 2005-04-28 | 2010-08-03 | The Boeing Company | Machine assisted laminator and method |
-
2005
- 2005-11-09 US US11/269,905 patent/US7376480B2/en active Active
-
2006
- 2006-11-08 DE DE602006014077T patent/DE602006014077D1/de active Active
- 2006-11-08 EP EP06023214A patent/EP1785261B1/en active Active
- 2006-11-08 AT AT06023214T patent/ATE466721T1/de not_active IP Right Cessation
- 2006-11-08 JP JP2006302699A patent/JP5063083B2/ja active Active
- 2006-11-08 ES ES06023214T patent/ES2345622T3/es active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2400131R1 (es) * | 2011-05-27 | 2013-06-17 | Airbus Operations Sl | Metodo de apilado para componentes no planos de material compuesto |
| US8649897B2 (en) | 2011-05-27 | 2014-02-11 | Airbus Operations S.L. | Laying-up method for non-planar composite components |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007133880A (ja) | 2007-05-31 |
| EP1785261B1 (en) | 2010-05-05 |
| EP1785261A1 (en) | 2007-05-16 |
| US20070106418A1 (en) | 2007-05-10 |
| ATE466721T1 (de) | 2010-05-15 |
| US7376480B2 (en) | 2008-05-20 |
| DE602006014077D1 (de) | 2010-06-17 |
| JP5063083B2 (ja) | 2012-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2345622T3 (es) | Procedimiento y aparato de programacion de maquina de aplicacion de material compuesto de multiples cabezales. | |
| ES2322093T3 (es) | Metodo de modelado y simulacion de asignacion de cabezales para una maquina de laminacion de cabezales multiples. | |
| US7769481B2 (en) | Head assignment system and method | |
| US11086295B2 (en) | Multi-tool additive manufacturing system with seam locations determined by print time | |
| Zhao et al. | Nonplanar slicing and path generation methods for robotic additive manufacturing | |
| ES2764392T3 (es) | Método de postprocesador de máquina de aplicación de material compuesto de cabezales múltiples y aparato para fabricar estructuras compuestas | |
| Weinert et al. | Swept volume generation for the simulation of machining processes | |
| US8040345B2 (en) | Systems for hybrid geometric/volumetric representation of 3D objects | |
| Brell-Cokcan et al. | A new parametric design tool for robot milling | |
| US20190302738A1 (en) | Beam tool pathing for 3d compound contours using machining path surfaces to maintain a single solid representation of objects | |
| JPH05197412A (ja) | 部品製造方法 | |
| Ishak et al. | MotoMaker: a robot FDM platform for multi-plane and 3D lattice structure printing | |
| US20030045965A1 (en) | Evaluating excessive tolerances in NC parts programs | |
| Brown et al. | Development of a stereolithography (STL) input and computer numerical control (CNC) output algorithm for an entry-level 3-D printer | |
| US6956567B2 (en) | Differential visualization of countoured surfaces | |
| Gunpinar | Curvature and feature-aware print-paths from hexahedral meshes for additive manufacturing | |
| Bolaños et al. | A topological-free method for three-axis tool path planning for generalized radiused end milled cutting of a triangular mesh surface | |
| Tam et al. | Iso-planar interpolation for the machining of implicit surfaces | |
| Chan et al. | Assessing Component Machinability Using Voxelized Solid Models | |
| Tuli | Path planning and simulation of 3D printer machine tool for development of prototypes | |
| Tuli | Path planning and simulation for prototyping bio-inspired complex shapes | |
| JP2023033825A (ja) | 歯車研削加工シミュレーション方法および装置 | |
| Arbab et al. | Toward CAM-Oriented CAD | |
| Liu | Towards smart and competitive sustainable machining | |
| Petousis et al. | A virtual reality system for the determination of critical machining-process parameters |