(57)【要約】【課題】ヘッド経路データをチェックする方法を提供する。【解決手段】圧縮力によって圧縮軸に沿ってツールに対してバイアスされるアプリケーターヘッドのアプリケーターローラーによって、繊維強化材料がツール上に適用される積層オペレーションのためのヘッド経路データを、チェックするためのコンピューターで実行される方法である。前記方法は、ツールに対するアプリケーターヘッドのベースラインヘッド経路位置を定義しているベースラインヘッド経路データを受信すること、および、圧縮力と繊維強化材料を介する反力との間の平衡条件に対応する圧縮軸に沿ったヘッド変位を決定すること、を有する。また、前記方法は、繊維強化材料の非圧縮部位と、アプリケーターヘッドと障害物との交差と、の少なくとも１つをチェックすること、をさらに有する。【選択図】図６
2018094921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮力によって圧縮軸に沿ってツールに対してバイアスされるアプリケーターヘッドのアプリケーターローラーによって、繊維強化材料が前記ツール上に適用される積層オペレーションのためのヘッド経路データを、チェックするためのコンピューターで実行される方法であって、
前記アプリケーターローラーによって繊維強化材料を基材表面上へ適用するために、前記ツールに対する前記アプリケーターヘッドのベースラインヘッド経路位置を定義しているベースラインヘッド経路データを受信すること、
前記圧縮力と前記アプリケーターローラーによって適用される前記繊維強化材料を介する反力との間の平衡条件に対応する前記圧縮軸に沿ったヘッド変位を決定すること、および、
前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの変形プロファイルに基づく前記アプリケーターローラーの横方向範囲に沿った繊維強化材料の非圧縮部位と、前記ヘッド変位距離に基づく前記アプリケーターヘッドと障害物との交差と、の少なくとも１つをチェックすること、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ベースラインヘッド経路位置にある前記アプリケーターヘッドと障害物との交差を決定すること、前記交差を避けるため、前記ベースラインヘッド経路位置からオフセットされるオフセットヘッド経路位置を定義すること、および、前記オフセットヘッド経路位置を含んでいる積層オペレーションのための生産ヘッド経路データを定義すること、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルに基づいて繊維強化材料の非圧縮部位を決定すること、前記アプリケーターローラーのセンターを、前記非圧縮部位に対応する前記基材表面上の位置から横方向にオフセットするため、前記非圧縮部位の前記ロケーションに基づいて前記ベースラインヘッド経路位置からオフセットしているオフセットヘッド経路位置を定義すること、および、前記オフセットヘッド経路位置を含んでいる積層オペレーションのための生産ヘッド経路データを定義すること、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
繊維強化材料の非圧縮部位、および／又は、前記オフセットヘッド経路位置における前記アプリケーターヘッドと障害物との交差を、チェックすることを繰り返すことを、さらに有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルに基づいて繊維強化材料の非圧縮部位を決定すること、および、
前記ベースラインヘッド経路位置を含んでいる積層オペレーションのための生産ヘッド経路データを定義すること、をさらに有し、
前記生産ヘッド経路データは、前記非圧縮部位を除外するため、前記ベースラインヘッド経路位置において適用される繊維強化材料の縮小された横方向範囲を定義することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記生産ヘッド経路データは、横方向に隣接する複数のトウが前記アプリケーターローラーによって適用される積層オペレーションのために定義され、
少なくとも１つのトウは、前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルに基づいて、圧縮されていないと決定され、そして、
前記生産ヘッド経路データは、前記ベースラインヘッド経路位置において少なくとも１つのトウを除外するために、定義されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルの対応部位が、非実体的である場合、あるいは、前記変形プロファイルの前記対応部位を介する反力が、所定の閾値未満である場合、非圧縮部位は、決定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記平衡条件における前記変形プロファイルは、前記アプリケーターローラーの横方向プロファイルを、前記基材表面にマッピングすることによって、決定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ヘッド変位を決定する前記平衡条件は、前記変形プロファイルの関数として前記繊維強化材料を介する前記反力を決定することによって、解かれることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記繊維強化材料を介する反力は、前記アプリケーターローラーの前記横方向範囲に沿って、前記アプリケーターローラーによって前記繊維強化材料の圧縮の領域を定義している反復調整圧縮プロファイルに基づいて決定され、そして、前記圧縮プロファイルは、前記繊維強化材料を圧縮するため、前記アプリケーターローラーの非実体的な変形の領域を除外するように反復調整されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記繊維強化材料を介する前記反力は、前記アプリケーターローラーの変形と、前記アプリケーターローラーに沿って横方向に変化する前記反力と、の間の相関に基づいて決定されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ヘッド経路データを定義する方法であって、
前記ヘッド経路データは、アプリケーターヘッドのアプリケーターローラーによって基材表面上へ繊維強化材料を適用するツールに対する前記アプリケーターヘッドの相対的移動のヘッド経路を定義している複数のヘッド経路位置を含んでおり、そして、
前記ヘッド経路位置の少なくとも１つのための前記ヘッド経路データは、請求項５又は請求項６に基づいて、チェックおよび定義されており、適用される繊維強化材料の横方向範囲は、前記ヘッド経路に沿って変化することを特徴とする方法。
【請求項１３】
プロセッサーによって実行される場合、請求項１〜１２のいずれかに基づく方法の動作を引き起こすコンピューター読み取り可能な命令を有する非一時的コンピューター読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１４】
プロセッサーによって実行される場合、請求項１〜１２のいずれかに基づく方法の動作を引き起こすコンピューター読み取り可能な命令を有する信号。
【請求項１５】
コンピューターによって読み取られる場合、請求項１〜１２のいずれかに基づく方法の動作を引き起こすコンピュータープログラム。
【請求項１６】
少なくとも１つのプロセッサー、および、
コンピューター読み取り可能な命令を有する少なくとも１つのメモリーを有し、
前記少なくとも１つのプロセッサーは、前記コンピューター読み取り可能な命令を読み取り、請求項１〜１２のいずれかに基づく方法の動作を引き起こすように構成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層（ｌａｙｕｐ）プロシージャー（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）のためのヘッド経路データをチェックする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化材料を適用するように構成されたアプリケーターヘッドを制御し、ツールを相対的に移動させ、ツール上へ繊維強化材料を適用することによって、複合材料コンポーネントの製造の積層プロシージャーを実施することは、知られている。
【０００３】
積層プロシージャーのこれまで考慮された例においては、積層プロシージャーのためのヘッド経路は、ツールの表面上の一連のポイントを有し、また、アプリケーターヘッドは、制御されて、ツールを相対的に移動させることにより、アプリケーターヘッドのアプリケーターローラーは、ヘッド経路を定義しているポイントをたどる。
【発明の概要】
【０００４】
第１様相によれば、圧縮（ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）力によって圧縮軸に沿ってツールに対してバイアスされるアプリケーターヘッドのアプリケーターローラーによって、繊維強化材料が前記ツール上に適用される積層オペレーションのためのヘッド経路データを、チェックするためのコンピューターで実行される方法が、提供される。この方法は、前記アプリケーターローラーによって繊維強化材料を基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）表面上へ適用するために、前記ツールに対する前記アプリケーターヘッドのベースラインヘッド経路位置を定義しているベースラインヘッド経路データを受信すること、前記圧縮力と前記アプリケーターローラーによって適用される前記繊維強化材料を介する反力（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）との間の平衡条件に対応する前記圧縮軸に沿ったヘッド変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を決定すること、および、前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの変形プロファイルに基づく前記アプリケーターローラーの横方向範囲（ｌａｔｅｒａｌ  ｅｘｔｅｎｔ）に沿った繊維強化材料の非圧縮部位と、前記ヘッド変位距離に基づく前記アプリケーターヘッドと障害物との交差と、の少なくとも１つをチェックすること、を有する。
【０００５】
ベースラインヘッド経路位置は、非変形形状（ｕｎ−ｄｅｆｏｒｍｅｄ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）での前記アプリケーターローラーの接触位置を定義する概念的ツール表面上の位置とすることが可能である。換言すれば、前記ベースラインヘッド経路位置は、前記アプリケーターヘッドの配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）（あるいは位置）を制御するためのポイントとすることが可能であり、前記アプリケーターローラーは、前記ベースラインヘッド経路位置において概念的ツール表面と接触することとなる。例えば、ベースラインヘッド経路位置に基づいて、アプリケーターヘッドが配置することが可能であり、非変形形状において、圧縮軸は、ベースラインヘッド経路位置と交差し、そして、ベースラインヘッド経路位置は、プリケーターローラーのトラベルライン（すなわち、圧縮軸に沿ったアプリケーターローラーの移動レンジ）、特に、アプリケーターヘッドの本体部から先端部（ｄｉｓｔａｌ  ｅｎｄ）（アプリケーターヘッドの本体部から最遠端）のトラベルラインに沿って、中間ポイントにある。ヘッド変位は、非変形形状におけるローラーの概念的な位置からの、アプリケーターローラーのローラー軸の変位と対応させる（等しくする）ことが可能であり、概念的ツール表面からオフセットしている基材表面に対して繊維強化材料を押圧するため、ベースラインヘッド経路位置および変形形状におけるローラーの平衡位置と接触している。
【０００６】
前記アプリケーターローラーは、その横方向範囲に沿って変形可能（換言すれば、圧縮可能（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ）あるいはクラッシュ可能）とすることが可能である。その非変形形状において、前記ローラーは、略円筒状とすることが可能である。
【０００７】
前記方法は、例えば、繊維強化材料を前記ツール上にどのように適用して徐々に前記基材を形成するかを定義するヘッド経路データに基づいて、前記基材表面をシミュレーションすることを、さらに有することが可能である。
【０００８】
前記方法は、前記ベースラインヘッド経路位置にある前記アプリケーターヘッドと障害物との交差を決定することを、さらに有することが可能である。前記交差を避けるため、前記ベースラインヘッド経路位置からオフセットされるオフセットヘッド経路位置は、前記交差を避けるように定義することが可能である。生産ヘッド経路データは、前記オフセットヘッド経路位置を含んでいる積層オペレーションのために、定義することが可能である。
【０００９】
前記交差は、前記アプリケーターヘッドの形状寸法（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）および１つ以上の障害物の形状寸法に基づいて決定することが可能であり、前記障害物は、例えば、前記ツール、前記ツールに適用される基材（すなわち、プレフォーム、部分的あるいは完全に適用される）、前記アプリケーターヘッドあるいは前記ツールのための支持体、および、真空袋詰め装置および加熱装置等の補助装置を含んでいる。前記アプリケーターヘッドの形状寸法は、特定のあるいは各々の障害物の形状寸法に関し、相対的に平行移動可能（ｔｒａｎｓｌａｔａｂｌｅ）および回転可能とすることができ、例えば、それらの相対位置をシミュレーションするための６つの自由度が存在することが可能である。
【００１０】
前記方法は、前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルに基づいて、繊維強化材料の非圧縮部位を決定することを有することが可能である。前記ベースラインヘッド経路位置からオフセットしているオフセットヘッド経路位置は、前記アプリケーターローラーのセンターを、前記非圧縮部位に対応する前記基材表面上の位置から横方向にオフセットするため、前記非圧縮部位の前記ロケーションに基づいて、定義することが可能である。生産ヘッド経路データは、前記オフセットヘッド経路位置を含んでいる積層オペレーションのために、定義することが可能である。
【００１１】
前記横方向は、ツールに対応する基材表面上のヘッド経路の従法線方向（あるいは従法線ベクトル（ｂｉｎｏｒｍａｌ  ｖｅｃｔｏｒ）とすることが可能であり、前記ヘッド経路は、ヘッド経路方向を有し、このヘッド経路方向に沿って、繊維強化材料が適用され、そして、ベースラインヘッド経路位置を通過する。疑義の生じるのを避けるため、従法線ベクトルは、曲線（ｃｕｒｖｅ）の接ベクトルと曲線の法線ベクトルとに対して直交するベクトルである。
【００１２】
オフセットヘッド経路位置は、アプリケーターローラーの横方向範囲に沿った、繊維強化材料の非圧縮を禁止するために定義することが可能である。例えば、非圧縮は、基材表面のフィーチャー（ｆｅａｔｕｒｅ）、例えば、基材表面の局部的な陥没を、またがるアプリケーターローラーのブリッジングに起因して、発生する虞がある。オフセットヘッド経路位置が、ベースラインヘッド経路位置から横方向にオフセットされるように定義し、アプリケーターローラーのセンターが、非圧縮に対応する基材表面上の位置（例えば、各フィーチャーの位置）から横方向にオフセットされることは、（ｉ）アプリケーターローラーが、非圧縮を避けるため、基材表面上の各位置を避ける（すなわち、そばを通過する（ｐａｓｓ  ｂｙ））こと、または、（ｉｉ）基材表面上の位置を、アプリケーターローラーの端領域に向かって相対的に移動させること、のどちらかを引き起こすことが可能である。アプリケーターローラーの端領域は、より曲がり易い／変形し易い、および／又は、ブリッジングに対してより影響され難いものとすることが可能である。
【００１３】
アプリケーターローラーのセンターは、横方向センター、例えば、アプリケーターローラーの横方向範囲に沿った中間ポイント（例えば、ローラー軸上あるいはアプリケーターローラーの先端部に沿った）とすることが可能である。
【００１４】
前記方法は、繊維強化材料の非圧縮部位、および／又は、前記オフセットヘッド経路位置における前記アプリケーターヘッドと障害物との交差を、チェックすることを繰り返すことを、さらに有することが可能である。
【００１５】
オフセットヘッド経路位置は、反復定義することが可能である。オフセットヘッド経路位置は、ツールに対するアプリケーターヘッドの相対的な移動のために、ヘッド経路をオフセットあるいは偏向（ｄｅｆｌｅｃｔ）させることによって、定義することが可能である。
【００１６】
前記方法は、前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルに基づいて繊維強化材料の非圧縮部位を決定することを、さらに有することが可能である。生産ヘッド経路データは、前記ベースラインヘッド経路位置を含んでいる積層オペレーションのために、定義することが可能である。前記生産ヘッド経路データは、前記非圧縮部位を除外するため、前記ベースラインヘッド経路位置において適用される繊維強化材料の縮小された横方向範囲を、定義することが可能である。
【００１７】
前記生産ヘッド経路データは、横方向に隣接する複数のトウ（ｔｏｗ）が前記アプリケーターローラーによって適用される積層オペレーションのために、定義することが可能である。少なくとも１つのトウは、前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルに基づいて、圧縮されていないと決定することが可能である。前記生産ヘッド経路データは、前記ベースラインヘッド経路位置において少なくとも１つのトウを除外するために、定義することが可能である。
【００１８】
前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルの対応部位が、非実体的（ｎｏｎ−ｐｈｙｓｉｃａｌ）である場合、あるいは、前記変形プロファイルの前記対応部位を介する反力が、所定の閾値未満である場合、非圧縮部位を決定することが可能である。前記所定の閾値は、繊維強化材料の適正な圧縮のために必要である最小の力を定義することが可能である。例えば、前記所定の閾値は、３０Ｎのトウ当たりの力に対応することが可能である。
【００１９】
前記平衡条件における前記変形プロファイルは、前記アプリケーターローラーの横方向プロファイルを、前記基材表面にマッピングすることによって、決定することが可能である。前記ヘッド変位を決定する前記平衡条件は、前記変形プロファイルの関数として前記繊維強化材料を介する前記反力を決定することによって、解くことが可能である。
【００２０】
前記繊維強化材料を介する反力は、前記アプリケーターローラーの前記横方向範囲に沿って、前記アプリケーターローラーによって前記繊維強化材料の圧縮の領域を定義している反復調整圧縮プロファイルに基づいて決定することが可能である。前記圧縮プロファイルは、前記繊維強化材料を圧縮するため、前記アプリケーターローラーの非実体的な変形の領域を除外するように反復調整することが可能である。繊維強化材料の非圧縮部位をチェックすることは、前記圧縮プロファイルに基づくことが可能である。前記繊維強化材料を介する前記反力は、前記アプリケーターローラーの変形と、前記アプリケーターローラーに沿って横方向に変化する前記反力と、の間の相関に基づいて決定することが可能である。
【００２１】
第２様相によれば、ヘッド経路データを定義する方法が提供され、前記ヘッド経路データは、アプリケーターヘッドのアプリケーターローラーによって基材表面上へ繊維強化材料を適用するツールに対する前記アプリケーターヘッドの相対的移動のヘッド経路を定義している複数のヘッド経路位置を含んでいる。前記第２様相によれば、前記ヘッド経路位置の少なくとも１つのための前記ヘッド経路データは、繊維強化材料の非圧縮が、前記平衡条件における前記アプリケーターローラーの前記変形プロファイルに基づいて決定される場合、および、生産ヘッド経路データが、ベースラインヘッド経路位置を含んでいる積層オペレーションのために定義される場合、本発明の第１様相に基づいて、チェックおよび定義される。前記生産ヘッド経路データは、前記非圧縮部位を除外するため、前記ベースラインヘッド経路位置において適用される繊維強化の縮小された横方向範囲を定義する。前記第２様相によれば、適用される繊維強化材料の横方向範囲は、前記ヘッド経路に沿って変化する。
【００２２】
ベースラインヘッド経路位置を、これまでの反復（ｉｔｅｒａｔｉｏｎ）および調整（例えば、既存のヘッド経路位置をオフセットすること）の結果として、定義することが可能であることは、理解される。
【００２３】
第３様相によれば、コンピューター読み取り可能な命令を有する非一時的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）コンピューター読み取り可能な記憶媒体が提供され、前記コンピューター読み取り可能な命令は、プロセッサーによって実行される場合、前記第１様相あるいは前記第２様相に基づく方法の動作（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を引き起こす。
【００２４】
第４様相によれば、コンピューター読み取り可能な命令を有する信号が提供され、前記コンピューター読み取り可能な命令は、プロセッサーによって実行される場合、前記第１様相あるいは前記第２様相に基づく方法の動作を引き起こす。
【００２５】
第５様相によれば、コンピュータープログラムが提供され、前記コンピュータープログラムは、コンピューターによって読み取られる場合、前記第１様相あるいは前記第２様相に基づく方法の動作を引き起こす。
【００２６】
第６様相によれば、装置が提供され、前記装置は、少なくとも１つのプロセッサー、および、コンピューター読み取り可能な命令を有する少なくとも１つのメモリーを有し、前記少なくとも１つのプロセッサーは、前記コンピューター読み取り可能な命令を読み取り、前記第１様相あるいは前記第２様相に基づく方法の動作を引き起こすように構成されている。
【００２７】
当業者は、互いに排他的な場合を除き、上述の様相のいずれか１つに関して記載されている特徴が、必要な変更を加えて、任意の他の様相に適用することが可能であることを理解するだろう。さらに、互いに排他的な場合を除き、ここで説明されている任意の特徴は、ここで説明されている任意の様相に適用し、および／又は、任意の別の特徴と組み合わせることが、可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ツール上に、繊維強化材料を適用しているアプリケーターヘッドの概略斜視図である。
【図２】ツールに支持されている基材上に、繊維強化材料を適用しているアプリケーターローラーの概略断面図である。
【図３】ローラークラッシュおよびヘッド変位サイズを示している変形形状のアプリケーターローラーの図である。
【図４】平衡条件における力の釣り合いを示している図４のアプリケーターローラーの図である。
【図５】アプリケーターローラー変形の関数として、異なるトウ位置での反力プロファイルを示しているプロットである。
【図６】ヘッド経路データをチェックする方法のフローチャートである。
【図７】アプリケーターヘッドのヘッド変位を決定する方法を示しているフローチャートである。
【図８】略凹面形状である例示的基材表面フィーチャーのためのトウ圧縮力、表面プロファイルおよびローラープロファイルを示しているプロットである。
【図９】略凸面形状である例示的基材表面フィーチャーのためのトウ圧縮力、表面プロファイルおよびローラープロファイルを示しているプロットである。
【図１０】ヘッド経路データをチェックおよび定義する例示的方法を示しているフローチャートである。
【図１１】ヘッド経路データをチェックおよび定義する例示的方法を示しているフローチャートである。
【図１２】ヘッド経路データをチェックし、そして、状況に応じてヘッド経路データを定義する方法を実行するための制御装置を概略的に示している図である。
【図１３】命令を有するコンピューター読み取り可能な媒体およびプロセッサーを概略的に示している図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、以下において、図を参照し、一例として説明され、
図１は、ツール上に、繊維強化材料を適用しているアプリケーターヘッドの概略斜視図であり、
図２は、ツールに支持（ｒｅｃｅｉｖｅｄ  ｏｎ）されている基材上に、繊維強化材料を適用しているアプリケーターローラーの概略断面図であり、
図３は、ローラークラッシュおよびヘッド変位サイズ（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を示している変形形状のアプリケーターローラーの図であり、
図４は、平衡条件における力の釣り合いを示している図４のアプリケーターローラーの図であり、
図５は、アプリケーターローラー変形の関数として、異なるトウ位置での反力プロファイルを示しているプロットであり、
図６は、ヘッド経路データをチェックする方法のフローチャートであり、
図７は、アプリケーターヘッドのヘッド変位を決定する方法を示しているフローチャートであり、
図８は、略凹面形状である例示的基材表面フィーチャーのためのトウ圧縮力、表面プロファイルおよびローラープロファイルを示しているプロットであり、
図９は、略凸面形状である例示的基材表面フィーチャーのためのトウ圧縮力、表面プロファイルおよびローラープロファイルを示しているプロットであり、
図１０は、ヘッド経路データをチェックおよび定義する例示的方法を示しているフローチャートであり、
図１１は、ヘッド経路データをチェックおよび定義する例示的方法を示しているフローチャートであり、
図１２は、ヘッド経路データをチェックし、そして、状況に応じてヘッド経路データを定義する方法を実行するための制御装置を概略的に示し、
図１３は、命令を有するコンピューター読み取り可能な媒体およびプロセッサーを概略的に示している。
【００３０】
図１は、積層表面１２を定義している例示的ツール１０および例示的アプリケーターヘッド１４を示しており、アプリケーターヘッド１４は、ツール１０上に配置され、かつ、ツール１０に対して移動可能であり、積層表面１２上へ繊維強化材料の複数のトウ１６を適用する。アプリケーターヘッド１４は、ヘッド本体部１８を有しており、ヘッド本体部１８は、略縦方向に沿って延長し、かつ、その先端部でアプリケーターローラー２０を支持しており、積層表面１２を横断し（ｔｒａｖｅｒｓｅ）、それに対して繊維強化材料を適用するように構成されている。
【００３１】
図１に示されるように、この実施の形態においては、ヘッド本体部１８は、ツールから最遠の基端部（ｐｒｏｘｉｍａｌ  ｅｎｄ）から、アプリケーターローラー２０がツール１０を押圧するために配置されている先端部に向かって、略縦軸に沿って延長している。
【００３２】
アプリケーターヘッド１４およびツール１０は、３つの平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）自由度および３つの回転自由度を含んでいる６つの自由度で、互いに対して移動可能である。この特定の実施の形態において、自由度は、ツールとヘッドとの間で分配されており、ツール１０およびアプリケーターヘッド１４の両方は、移動するように構成されている（異なる自由度に関し）。例えば、ツール１０を、２つの回転軸（例えば、ピッチおよびロール）および１つの平行移動自由度（例えば、垂直方向あるいは「ｚ」方向）に関して回転するように構成することも可能であり、かつ、アプリケーターヘッド１４を、支持体（不図示）にマウントし、残りの回転自由度（例えば、「ヨー（ｙａｗ）」および平行移動自由度（横方向、あるいは「ｘ」および「ｙ」方向）に関し、移動するように構成することが可能である。別の実施の形態において、ツール１０を、固定的（ｓｔａｔｉｃ）に維持されるように構成し、かつ、アプリケーターヘッド１０を、最高６つの自由度を有し、アプリケーターヘッド１０を操作するように構成される支持体（不図示）にマウントすることが可能である。さらに別の実施の形態において、アプリケーターヘッド１０を固定的に維持し、かつ、ツール１０をアプリケーターヘッド１０に対して移動するように構成することが可能である。しかし、別の実施の形態において、自由度は、ツールとヘッドとの間で、任意の組合わせで分配することが可能である。
【００３３】
アプリケーターヘッド１４は、弾性マウントによって基材に取り付けられており、ツール１０あるいはツール１０に支持される基材との係合に応じて、圧縮軸に沿って、弾性マウントに関して平行移動可能である。例えば、弾性マウントは、アプリケーターヘッドを支持するように構成されるレールを有することが可能であり、レールに対し、圧縮軸２２に沿ったアプリケーターの相対的な移動を許容することが可能である。弾性マウントは、支持体に連結することが可能であり、平行移動および回転操作は、弾性マウントに関して圧縮軸２２に沿って平行移動するアプリケーターヘッドの自由度とは別に、弾性マウントを介してアプリケーターヘッド１４に伝えられる。
【００３４】
弾性マウントは、圧縮軸２２に沿ったアプリケーターヘッド１４のトラベル（すなわち、直線的移動の有限範囲）を定義し、ツール１０に向かって圧縮軸に沿って弾性マウントに対してアプリケーターヘッド１４を付勢するバイアス機構が、提供されている。例えば、トラベルは、５ｍｍおよび２０ｍｍの間であることが可能であり、ツールおよび形成されるコンポーネントの形状寸法に従属することが可能である。この特定の実施の形態においては、バイアス機構は、圧縮ガス装置を有しており、前記圧縮ガス装置は、圧縮ガスタンク、圧力維持バルブ、および、圧縮軸２２に沿ってアプリケーターヘッド１４を駆動するための空圧式アクチュエーターを含んでいる。また、圧縮ガスタンクが提供されており、圧縮軸２２に沿ってアプリケーターヘッド１４に作用している圧縮圧力あるいは圧縮力（例えば、約５００Ｎ〜１０００Ｎ）は、そのトラベルの範囲内におけるアプリケーターヘッド１４の位置とは関係なく、略一定に維持される。
【００３５】
図２は、ツール１０の積層表面１２に支持される基材２４と共にツール１０の部分断面図を示している。この実施の形態において、基材２４は、複合材料コンポーネントのための部分的に積層されたプレフォームであり、積層表面１２に支持される繊維強化材料の複数の連続層（ｐｌｉｅｓ）を有する。
【００３６】
図２にて概略的に示されるように、アプリケーターローラー２０は、基材２４およびツール１０上に配置され、積層オペレーションの間、基材２４の基材表面２６に対して、複数のトウ１６を押圧する。アプリケーターローラー２０は、ローラー軸２８を有し、回転自在であり、基材表面２６上を移動して、それに対して繊維強化材料のトウを適用する。この実施の形態において、ローラー軸２８は、圧縮軸２２に関して直交しているが、別の実施の形態において、ローラー軸２８は、圧縮軸に対して傾斜するように、ピボット式とすることが可能である。例えば、図２に示されるように、圧縮軸２２およびローラー軸２８の両方に対して直交する第３軸に関し、ローラー軸２８をピボットさせるための遊び（ｐｌａｙ）量が存在することも可能である。
【００３７】
出願人が以前利用していた繊維強化材料を積層する方法においては、アプリケーターヘッドを制御して、一連のヘッド経路ポイントに対してアプリケーターローラーの中心点を配置している。アプリケーターローラーの中心点は、非変形形状におけるアプリケーターローラーの先端ラインあるいは表面（すなわち、ツールに対して押圧する略円筒状ローラー表面上の最先端ライン）上、かつアプリケーターローラーの横方向範囲に関する中心位置におけるポイントとして定義することが可能である。例示的方法によっては、アプリケーターヘッドは、アプリケーターローラーの先端ラインあるいは表面を経由して延長し、中央に位置合わせされる上述の圧縮軸を有することが可能であり、中心点は、アプリケーターローラーの先端ラインあるいは表面と、圧縮軸が交差する場所として定義することが可能である。
【００３８】
出願人は、ヘッド経路ポイントが、積層プロシージャーの間において、繊維強化材料が適用される基材表面と、直接的には対応していない可能性があることが分かった。例えば、基材表面は、複合材料コンポーネントのための部分的に形成されるプレフォームの露出表面であってもよく、そして、ヘッド経路ポイントは、下方に位置するツール表面と対応することが可能である。
【００３９】
アプリケーターヘッドが圧縮軸に沿って弾性的に移動可能でないところでは、ヘッド経路ポイントの定義の誤差（ｉｎａｃｃｕｒａｃｙ）は、ヘッド経路ポイントが過度に高く設定されている（すなわち、真の基材表面の外側）場合においては、アプリケーターローラーが基材表面に接触しない結果となり、あるいは、ヘッド経路ポイントが過度に低く設定されている（すなわち、真の基材表面の範囲内あるいは下方）場合、アプリケーターローラーが基材表面に対して駆動される（すなわち、衝突する）結果となることが、理解される。後者の場合、実際には、小さい許容差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅｓ）が提供される場合、変形可能なアプリケーターローラーの変形によって調整する（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｅ）ことが可能である。
【００４０】
アプリケーターヘッドが圧縮軸に沿ってバイアスされる例示的方法において、ヘッド経路ポイントと真の基材表面との間の不一致は、圧縮軸に沿ったアプリケーターヘッドのトラベルが十分に大きい場合、調整することが可能である。したがって、圧縮軸に沿ったアプリケーターヘッドのバイアスは、基材表面に対して繊維強化材料を圧縮する際の向上した信頼性を与えることが可能である。しかし、積層不良（不適格）、例えば、繊維強化材料の非圧縮、アプリケーターヘッドと障害物との間の衝突が、発生する可能性がある。
【００４１】
図３〜９に関して説明すると、出願人は、各ヘッド経路位置に対して圧縮軸２２に沿ったアプリケーターヘッド１４の変位（圧縮）を決定することに基づいて、ヘッド経路データをチェックおよび定義する方法を開発した。
【００４２】
以下に詳述するように、アプリケーターヘッドの変位を決定することは、アプリケーターヘッドの位置を予測することを可能にし、そして、それは、障害物との衝突を予測することを可能にする。さらに、前記方法は、アプリケーターローラーの変形プロファイルを決定することを提供し、そして、それは、繊維強化材料の非圧縮を予測することを可能にする。繊維強化材料の非圧縮は、積層不良、例えば、基材表面２６の陥没（あるいは凹部）上での繊維強化材料のブリッジング、あるいは、積層オペレーションの間における繊維強化材料の変位に対する付着および／又は摩擦抵抗のための力あるいは圧力の不十分な付与を、結果的に導く可能性がある。
【００４３】
図３および図４は、各ヘッド経路位置のためのアプリケーターローラー２０の力の釣り合いの図および変位の図を、それぞれ示している。
【００４４】
この実施の形態においては、理論あるいは仮想ヘッド経路位置１００は、理論あるいは仮想ツール表面上の位置と対応して定義される。この実施の形態においては、基材は、基材表面１０２を定義する仮想ツール表面に適用されるようにシミュレーションされ、そして、それは、仮想ヘッド経路位置１００からオフセットされている可変プロファイルを有する図３および４に、示されている。
【００４５】
理解されるように、使用中では、アプリケーターヘッド１４は、アプリケーターローラー２０の中心点が、仮想ヘッド経路位置１００に対して向くように、位置決めされる。この特定の実施の形態において、アプリケーターヘッド１４は位置決めされており、アプリケーターローラーの中心点が非変形形状の仮想ヘッド経路位置１００にある場合、アプリケーターヘッド１４のトラベルの範囲内の中間位置（すなわち、中心点）に位置する。このようなアプリケーターヘッド１４の位置決めは、アプリケーターの収縮（ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ）および拡張（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）を可能としている。
【００４６】
図３に示されるように、アプリケーターローラー２０が基材表面１０２のプロファイルと対応するように変形すると仮定する場合、その先端ラインあるいは表面におけるアプリケーターローラーの横方向範囲に沿ったアプリケーターローラー２０の変形プロファイル１０４は、基材表面１０２のプロファイルと対応する。プロファイルに沿った変形ｋは、変数であり、また、ｋ１からｋＮまでの複数のトウｉに関して離散化（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄ）されて示されており、Ｎは、適用されるトウ１６の数である。変形ｋは、アプリケーターローラーの変形プロファイルとローラーの非変形プロファイルとの間にある。中心点１０６（非変形先端ライン上の点あるいは中央横方向位置における表面）は、アプリケーターローラー２０の非変形プロファイルを説明するために、示されている。
【００４７】
中心点１０６と仮想ヘッド経路位置１００との間の離隔距離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）は、圧縮軸２２に沿ったアプリケーターヘッド１４の変位Ｄを意味している。
【００４８】
図３もまた、アプリケーターローラー２０の変位変形を示している。変位変形ｓは、仮想ヘッド経路位置１００（すなわち、ローラー２０の非変形形状）から、圧縮軸２８に平行な方向に沿ってアプリケーターローラーの変形プロファイル１０４まで測定されたアプリケーターローラー２０の累積的な変位および変形に等価である。特定の実施の形態においては、変形ｋと同様に、変位変形ｓは、ローラーの横方向範囲に沿って適用されるトウｉの数に基づいて離散化することが可能である。
【００４９】
各トウ位置のための変位変形ｓｉは、アプリケーターローラーの変形プロファイル１０４の各部位と、仮想ヘッド経路位置１００に対応する従法線ベクトル１０８との間の離間距離を決定することによって、計算することが可能である。疑義の生じるのを避けるため、従法線ベクトルは、曲線の接ベクトルおよび曲線の法線ベクトルの両方に対して直交するベクトルである。仮想ヘッド経路位置１００に関する従法線ベクトル１０８は、連続した仮想ヘッド経路位置１００を経由して延長するヘッド経路の接ベクトルに対して直交し、また、仮想ツール経路位置における仮想ツール表面の法線ベクトルに対して直交するように、決定することが可能である。ここで説明されている実施の形態において、アプリケーターヘッド１４は、圧縮軸２２が仮想ヘッド経路位置において仮想ツール表面の法線ベクトルと位置合せされるように、位置決めすることが可能である。しかし、別の実施の形態において、圧縮軸２２を制御可能し、例えば、３０°までの範囲において、法線ベクトルに関して可変的に傾斜させることが可能である（これは、障害物を避けるため役立つだろう）。
【００５０】
図４は、平衡条件におけるアプリケーターローラーのための力の釣り合い図を示しており、アプリケーターローラー２０が基材表面１０２のプロファイルと対応するように変形する場合、アプリケーターヘッド１４を介して適用される圧縮力Ｃは、繊維強化材料の各部位（ここの実施の形態においては各トウ１６）を介する反力Ｒｉの合計に等しい。力の釣り合いは、式１に示されるように数学的に表すことが可能である。
【００５１】
【数１】
2018094921.tif 000003
【００５２】
ここで説明されている実施の形態において、図５に示されるように、反力Ｒｉは、非線形的に、アプリケーターローラー２０の局所的変形に従属している。さらに、ここで説明されている実施の形態において、反力Ｒｉは、アプリケーターローラーに沿った横方向位置に従属している（また図５に示されるように）。例えば、アプリケーターローラーは、その横方向範囲に沿った中心点における変形に、抵抗力がより大きく（例えば、ローラーの横方向隣接部位による支持に起因し）、また、その横方向端に向かう変形に、抵抗力がより小さくなるようにすることが可能である。図５は、異なるトウ位置に関する局所的ローラー変形に対する反力のプロファイルを示しており、トウ１は、アプリケーターローラーの横方向端に向かうトウ位置を示しており、そして、トウ６は、アプリケーターローラーの中心点１０６に横方向に隣接するトウ位置を示している。
【００５３】
反力のプロファイルは、局所的ローラー変形の関数および状況に応じてトウ位置の関数としてテストすることによって、実験的に決定することが可能である。別の実施の形態において、反力のプロファイルは、理論モデルに基づいて、決定あるいは計算することが可能である。
【００５４】
ここで説明されている特定の実施の形態において、各トウ位置における反力のプロファイルは、式２に示されるように、実験的に決定され、各トウ位置ｉのため、数値の相関（すなわち、代数式として表すことが可能であるもの）、特に、二次方程式が導かれる。
【００５５】
【数２】
2018094921.tif 000004
【００５６】
ヘッド経路データをチェックするための特定の例示的方法は、図６〜８を参照し、また、図１〜５に関して上述された装置変位および力の釣り合いの説明に基づいて、一例としてのみ説明される。
【００５７】
図６は、積層オペレーションのためのヘッド経路データをチェックする方法６００のフローチャートを示しており、図１〜４に関して上述されたように、繊維強化材料は、圧縮軸２２に沿ってツールに対してバイアスされているアプリケーターローラー１４によって、圧縮力Ｃによって、ツール１０上に適用される。
【００５８】
ブロック６０２において、ベースラインヘッド経路データは、例えば、コンピューターのメモリーに記憶されるヘッド経路データファイルから受信される。この実施の形態においては、ベースラインヘッド経路データは、ツールに対してアプリケーターヘッド１４を位置決めするためのベースラインヘッド経路位置を定義する。
【００５９】
ブロック６０４において、ベースラインヘッド経路位置におけるアプリケーターヘッド１４のヘッド経路変位Ｄは、図７に関して詳細に後述されるように、圧縮力Ｃと繊維強化材料１６を介する反力との間の平衡条件を評価することに基づいて、決定される。
【００６０】
ブロック６０６において、チェックは、ヘッド変位に基づいて、アプリケーターローラーの横方向範囲に沿った繊維強化材料１６の非圧縮部位の少なくとも１つ、および、アプリケーターヘッド１４と障害物との交差に関し、実施される。
【００６１】
この特定の実施の形態において、両方のチェックが実施される。繊維強化材料１６の非圧縮部位のためのチェックは、図７に関して以下に詳細に説明するように、平衡条件におけるアプリケーターローラーの変形プロファイルに基づいて実施される。
【００６２】
アプリケーターヘッド１４と障害物との交差のチェックは、障害物あるいは一組の障害物に対するアプリケーターヘッド１４の形状寸法をシミュレーションすることによって、実施される。この実施の形態において、一組の障害物は、ツール１０、ツール１０上に支持される基材２４（例えば、ツール１０上に適用される複合材料コンポーネントのための部分的に形成されるプレフォーム）、アプリケーターヘッド１４およびツール１０のための支持装置、および、任意の補助装置、例えば、真空袋詰め装置（不図示）を、含んでいる。ヘッド変位Ｄを第１に決定することによって、ツール１０（および、したがって別の障害物）に対するアプリケーターヘッド１４の位置を、正確に予測することが可能である。
【００６３】
図７は、ヘッド変位Ｄ（図６のブロック６０４に対応する）を決定する副方法６０４のフローチャートを示している。副方法は、図８に示される例示的な基材表面プロファイル１０２を参照することによって、説明される。
【００６４】
図８は、基材表面１０２のプロファイルを表している組合わせプロット（データ系列「表面プロファイル」）を示している。ここで説明されている実施の形態において、基材表面１０２は、例えば、方法６００を実行するコンピューターのプロセッサーによってシミュレーションされる表面である。基材表面１０２は、各ヘッド経路位置が、ツール１０上に直接配置されるヘッド経路と対応している場合、ツール１０の積層表面と対応することが可能であり、あるいは、ツールに適用されるようにシミュレーションされる基材２４の露出された（あるいは上部の）表面と対応することが可能である。例えば、複合材料コンポーネントのためのプレフォームの中間深さ層に対応するヘッド経路位置のために、基材２４は、各ヘッド経路位置までツール上に適用されるようにシミュレーションされることが可能である。
【００６５】
図８に示されるように、この実施の形態においては、表面プロファイル１０２は、トウ位置６および７に対応する表面プロファイルの中心部位以外の全てのためのアプリケーターローラー２０の変形プロファイル１０４（データ系列「ローラープロファイル」）と、略同一である。
【００６６】
図７に戻って参照し、副方法６０４のブロック７０２において、ローラーのプロファイル（すなわち、変形プロファイル１０４）は、ローラーの横方向範囲に沿って適用される全てのトウ１６を圧縮するためにローラー２０が変形できるという仮定を反映するため、基材表面のプロファイルにマッピングされる。したがって、ブロック７０２において、ローラーの変形プロファイル１０４は、基材表面の表面プロファイル１０２にマッチするようにセットされる。この初期状態は、以下の説明において明白になる理由のために、中央トウ位置（位置６および７）に関して、図７に示されているものに反している。
【００６７】
ブロック７０４において、ヘッド変位Ｄは、ローラー２０によって圧縮される繊維強化材料を介する反力が、ツール１０に対してアプリケーターヘッド１４（ローラー２０を含む）をバイアスする圧縮力Ｃに、等しい場合において、ローラー２０の平衡条件を評価することに基づいて決定される。この特定の実施の形態において、トウ位置ｉにおける各トウ１６を介する反力Ｒｉは、式１、式２および図５に関して前述された関係に基づいて、決定することが可能であり、また、図３および図４における力の釣り合い、変位および変形の略図を参照し、以下において説明される。
【００６８】
各トウ位置ｉに関するローラー変形ｋｉは、ヘッド変位Ｄを差し引いた各トウのための変位変形ｓｉと等しいため（すなわち、ｋｉ＝ｓｉ−Ｄ）、反力Ｒｉの合計とヘッド圧縮力Ｃとを釣り合せる平衡式は、以下の一組の式３に示されるように、再配置することが可能である。
【００６９】
【数３】
2018094921.tif 000005
【００７０】
一組の式３における最後の式は、Ｄの関数である二次方程式であり、したがって、Ｄは、式４に示されるように、二次方程式の解の公式を使用して解くことが可能である（この特定の実施の形態において、正の解は、実体的（ｐｈｙｓｉｃａｌ）であり、負の解は、非実体的であることに注意すること）。
【００７１】
【数４】
2018094921.tif 000006
【００７２】
各トウ位置におけるヘッド変位Ｄおよび変位変形ｓｉに基づいて、トウ位置における各変形ｋｉは、式５に基づいて決定することが可能である。
【００７３】
【数５】
2018094921.tif 000007
【００７４】
ブロック７０６において、各トウ位置の変形ｋｉが負であるか否かが決定され、負である場合、各トウ位置の変形は非実体的であると決定される。変形ｋｉが負である場合、ローラー２０の陥没（またはクラッシュ）ではなく、その非変形形状から、ローラー２０の拡張が示唆される。
【００７５】
いずれかのトウ位置の変形ｋｉが負であると決定される場合、ブロック７０８において、アプリケーターローラーの圧縮プロファイルは、（上述されるように）ローラーの横方向範囲の全部に沿って、繊維強化材料の圧縮を表すと初期において仮定されるが、非実体的変形のために圧縮されていないと決定されるトウを、除外するように調整される。
【００７６】
そして、ヘッド変位Ｄは、上述されたように、調整された圧縮プロファイルに基づいて、ブロック７０４において再計算される。
【００７７】
この特定の実施の形態において、そして、図８に示されるように、ヘッド変位Ｄの初期計算は、ブロック７０６において決定されるように、結果がトウ位置６および７におけるローラー２０の非実体的圧縮となり、圧縮プロファイルは、ブロック７０８のこれらのトウ位置において調整され、そして、ヘッド変位Ｄは、ブロック７０４において再計算される。
【００７８】
この実施の形態においては、ヘッド変位Ｄの第２計算の後、ローラー２０の変形プロファイル１０４は、ブロック７０６の全てのトウ位置ｉにおいて、実体的である（非実体的あるいは変質したものではない）ことが検出される。ブロック７１０において、アプリケーターローラー２０の変形プロファイル１０４は、例えば、後の検索のため、コンピューターのメモリーに、各ヘッド経路位置と相関させて記憶される。
【００７９】
ブロック７１２において、トウ位置における各トウ１６を介してアプリケーターローラー２０に付与される反力Ｒｉは、式６に基づいて決定される。
【００８０】
【数６】
2018094921.tif 000008
【００８１】
図８に関して上述された実施の形態に関する反力Ｒｉは、各トウ位置毎に図８に示される。反力は、特に、アプリケーターローラーの横方向端領域において、基材表面プロファイル１０２に適合するため、最も激しく変形（クラッシュ）されるアプリケーターローラーの横方向部位に関して、ピークにあることを、理解することが可能である。反力は、変形ｋが縮小するにつれて縮小し、そして、ローラー２０の変形プロファイル１０４が基材表面プロファイル１０２から離れるところにおいてゼロであり、繊維強化材料の対応部位の非圧縮が存在する（すなわち、トウ位置６および７において）。
【００８２】
図６に戻って参照し、繊維強化材料の非圧縮のためのブロック６０６におけるチェックは、この実施の形態においては、ローラー２０の変形プロファイル１０４と基材表面プロファイル１０２とを比較し、メモリーに記憶されている変形プロファイル１０４が、基材表面プロファイルと異なるところに、非圧縮が存在すると決定することに基づいて、実施される。別の実施の形態において、繊維強化材料の非圧縮は、圧縮プロファイルに基づいて決定することが可能であり、圧縮プロファイルは、アプリケーターローラーの変形プロファイル１０４に基づいて、ヘッド変位Ｄを決定する副方法６０４のブロック７０６において、決定される。
【００８３】
ヘッド経路データをチェックする上記の実施の形態は、単一のベースラインヘッド経路位置に関して記載されているけれど、別の実施の形態において、一連のベースラインヘッド経路位置を定義するヘッド経路位置を、チェックすることが可能である。
【００８４】
図９は、第２ベースラインヘッド経路ポイントにおいて基材表面プロファイル１０２に適合するアプリケーターローラー２０の変形のさらなる実施の形態を示している。この実施の形態においては、基材表面プロファイル１０２は、略凸面形状である。ヘッド変位Ｄの計算の間において、アプリケーターローラー２０の横方向端のトウ位置１および１２において非実体的変形が存在すると決定されると、これらのトウ位置は、反力計算から除外され、そして、圧縮プロファイルは、したがって、上述されているように調整される。
【００８５】
上述の実施の形態において、ヘッド経路データをチェックする方法は、非圧縮あるいは衝突に関し、フィードバックを発生させることを可能とする（例えば、ヘッド経路妥当性検査あるいは設計プロシージャーの範囲内において）。ヘッド経路データをチェックする上述の方法に基づいてヘッド経路データが定義される例示的方法について、説明される。
【００８６】
図１０は、ヘッド経路データをチェックおよび定義する例示的方法を示しており、図６および７に関して上述された方法６００に基づいて、ベースラインヘッド経路位置１００を定義しているベースラインヘッド経路データは、受信され（ブロック６０２）、ヘッド変位は決定され（ブロック６０４）、そして、チェックが実行される（ブロック６０６）。
【００８７】
この実施の形態においては、交差は、ブロック６０６における交差（衝突とも呼ばれる）のためのチェックに基づいて、ブロック１００２において決定される。例えば、交差は、アプリケーターヘッドの一部とツール１０の一部との間にあってもよい。この種の交差は、非常に湾曲したツールおよび基材形状寸法の場合あるいは小さなパーツの場合に、特に起こりやすい。
【００８８】
ブロック１００４において、オフセットヘッド経路位置は、ベースラインヘッド経路位置に基づいて定義される。次に、ヘッド変位Ｄは、ブロック６０４において再決定され、そして、チェックは、ブロック６０６において、オフセットヘッド経路位置に関して繰り返される。このループは、特定のチェックあるいは各チェックがクリアーされる（すなわち、交差／衝突の非検出および／または繊維強化材料の非圧縮部位の非検出）まで、繰り返することが可能である。ブロック１００６において、生産ヘッド経路データ（すなわち、積層プロシージャーのためのヘッド経路データ）は、オフセットヘッド経路位置に基づいて定義される。
【００８９】
オフセットヘッド経路位置は、検出される交差を避けるように定義することが可能である。例えば、交差はアプリケーターヘッド１４と障害物との間で検出することが可能であり、オフセットヘッド経路位置は、障害物に対してアプリケーターヘッド１４を平行移動させて、障害物を避けるように、定義することが可能である。
【００９０】
オフセットヘッド経路位置は、オフセットヘッド経路を定義する一部として、定義することが可能である。例えば、１つ以上の不適格チェックが肯定的な結果をリターンする複数のベースラインヘッド経路位置を有するベースラインヘッド経路ラインの部位（例えば、繊維強化材料の衝突あるいは非圧縮）は、オフセットヘッド経路を定義するため、ベースラインヘッド経路をオフセットすることによって、再プロットすることが可能である。ヘッド経路オフセットあるいは個々のオフセットヘッド経路位置は、コンピュータープログラムのオフセットプロシージャーに基づいて、自動的に定義することが可能であり、あるいは、不適格（例えば、繊維強化材料の衝突あるいは非圧縮）のロケーションを強調し、そして、ベースラインヘッド経路あるいはベースラインヘッド経路位置をオフセットするためのユーザー入力のプロンプトを提供することによって（例えば、仮想ツール表面１００の上のベースラインヘッド経路位置をクリックおよびドラッグすることによって）、半自動式に定義することが可能である。
【００９１】
図１１は、ヘッド経路データをチェックおよび定義するさらなる例示的方法１１００を示している。
【００９２】
図１０に関して以前に説明されたように、前記方法は、ベースラインヘッド経路位置を定義しているベースラインヘッド経路データを受信すること（ブロック６０２）、ヘッド変位Ｄを決定すること（ブロック６０４）、および、不適格あるいは妥当性確認（ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ）チェックを実施すること（ブロック６０６）を有する。
【００９３】
この例示的方法において、ブロック１１０２において、繊維強化材料の非圧縮部位が、決定される。この実施の形態においては、非圧縮は、アプリケーターローラー２０の圧縮プロファイルに基づいて決定され、前記圧縮プロファイルは、上述にように、アプリケーターローラー２０の変形プロファイおよびヘッド変位Ｄの決定の間において、反復調整される。
【００９４】
この実施の形態においては、繊維強化材料の非圧縮部位は、非圧縮が発生するトウ位置を識別することによって、決定される。一例として図９の基材表面を考慮すると、非圧縮は、ブロック１１０２において、トウ位置１および１２に対して決定される。
【００９５】
別の実施の形態において、非圧縮は、テープ（自動テープ積層（ＡＴＬ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔａｐｅ  Ｌａｙｉｎｇ）のように）として、あるいは、繊維の束（自動フィラメントワインディング）として提供される繊維強化材料の一部に関して、決定することが可能であり、そして、アプリケーターローラーによって適用される繊維強化材料の横方向範囲は、したがって、例えば、所定幅の部位において、離散化することが可能である。
【００９６】
ブロック１１０４において、生産ヘッド経路データは、ベースラインヘッド経路データに基づいて定義されており、適用される繊維強化材料の横方向範囲は、デフォルトあるいは標準横方向範囲に比較し、縮小される。
【００９７】
デフォルトあるいは標準横方向範囲は、アプリケーターローラーによって適用すること、あるいは、ベースラインヘッド経路データの定義における適用の最大として選択される繊維強化材料の最大の横方向範囲とすることが可能である。標準横方向範囲は、横方向範囲がヘッド経路に沿って変化するように、生産ヘッド経路に沿って決定される最大横方向範囲と対応させることが可能である。
【００９８】
この特定の実施の形態において、１２個のトウがヘッド経路に沿って適用されることを規定しているベースラインヘッド経路データが、受信される。この実施の形態においては、ブロック１１０４において、生産ヘッド経路データは、繊維強化材料の非圧縮を避けるため、積層プロシージャーの間においてトウ位置１および１２におけるトウが適用されることを排除するように、定義される。
【００９９】
生産ヘッド経路データは、各トウが適用される最小伸張（ｅｌｏｎｇａｔｅ）範囲を有するように定義することが可能であり、したがって、生産ヘッド経路データを定義する命令は、別のヘッド経路位置において適用される横方向範囲に基づいて、特定のヘッド経路位置において適用される横方向範囲を決定するためのプロシージャーを含むことが可能であることが、理解される。
【０１００】
実施の形態によっては、非圧縮が決定されるところでは、ヘッド経路位置の１つであるかもしれないサブセットにおいて非圧縮が決定されるだけの場合であっても、複数の連続したヘッド経路位置に対応するヘッド経路部位にわたって、それに応じて、横方向範囲は縮小される。これは、適用される繊維強化材料の横方向範囲の不連続を避けることが可能である。これは、アプリケーターローラーの横方向端に向かって非圧縮が決定される場合においては、特に妥当であり得る。
【０１０１】
別の実施の形態において、アプリケーターローラー２０の中心点が、繊維強化材料の非圧縮に対応する基材表面のフィーチャーに対して移動するように、非圧縮が決定される場合、新規なオフセットヘッド経路位置（あるいはオフセットヘッド経路）を定義することが可能である。実施の形態によっては、アプリケーターローラーをオフセットさせ、オフセットヘッド経路位置において、アプリケーターローラーが、基材表面の各フィーチャーと係合（ｅｎｇａｇｅ）しないようにすることが可能である。別の実施の形態において、アプリケーターローラーをオフセットヘッド経路位置においてオフセットさせることが可能であり、基材表面の各フィーチャーは、アプリケーターローラーの中心点から、アプリケーターローラーの横方向端に向かって、相対的に移動する。一例を挙げると、図８に関して説明されている略凹面形状の基材表面１０２を考慮し、中央トウ位置（トウ位置６および７）における非圧縮は、ベースラインヘッド経路位置を横方向にオフセットして、オフセットヘッド経路位置を定義することになり、各基材表面フィーチャーは、アプリケーターローラーの横方向端に対応し、トウ経路位置１および２、あるいはトウ経路位置１１および１２の下方に位置することになる。実施の形態によっては、これは、例えば、アプリケーターローラーがその横方向端においてより容易に変形可能であるため、あるいは、アプリケーターヘッド１４の配向を、基材表面の各部位の法線ベクトルに基づいて傾斜させ、アプリケーターローラーの先端部ラインあるいは表面を、より良く基材表面のプロファイルと対応させることが可能であるため、アプリケーターローラーが各部位を圧縮することを可能とする。その結果、横方向隣接位置等のヘッド経路の他の部位を、オフセットさせることが可能である。
【０１０２】
用語「生産ヘッド経路データ」は、ここにおいて、ヘッド経路データを参照するために使用され、ヘッド経路データは、製造プロセス、すなわち、妥当性確認プロセスの後において使用することが可能である。疑義の生じるのを避けるため、ベースラインヘッド経路データに基づく生産ヘッド経路データの定義の上述の説明は、さらなる中間ステップ、例えば、適用される繊維強化材料のヘッド経路位置および横方向範囲に関して実行されるチェックおよび最適化を有するようなプロセスを、除外しない。
【０１０３】
具体的な実施の形態は、複数の横方向隣接トウの形態で、繊維強化材料を適用すること（自動繊維配置（ＡＦＰ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｉｂｒｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ））に関し、ここにおいて記載されているが、その他の例示的方法は、繊維強化テープ（自動テープ積層ＡＴＬ）あるいは繊維束（自動フィラメントワインディング）を適用することに基づくことが可能であることが理解される。
【０１０４】
図３〜１１に関してここで説明されている方法は、汎用コンピューター等のコンピューターにおいて、あるいは、前記方法を実行するように構成される制御装置を有する装置において、実行することが可能であることが理解される。
【０１０５】
一例として、図１２に例示的な制御装置１２００が示される。この実施の形態においては、制御装置は、少なくとも１つのプロセッサー１２０２および少なくとも１つのメモリー１２０４を有する。メモリー１２０４は、コンピューター読み取り可能な命令を有するコンピュータープログラムを記憶しており、前記命令は、プロセッサーによって読み取られる場合、図６、図７、図１０および図１１に関し、ここで記載されている方法の少なくとも１つの動作を引き起こす。コンピュータープログラムは、ソフトウェア、ファームウェア、あるいは、ソフトウェアとファームウェアとの組合わせとすることが可能である。
【０１０６】
プロセッサー１２０２は、少なくとも１つのマイクロプロセッサー、シングルコアプロセッサー、多重プロセッサーコア（例えば、デュアルコアプロセッサーあるいは  クアッドコアプロセッサー）、あるいは、複数のプロセッサー（少なくとも１つは多重プロセッサーコアを有することができる）を含むことが可能である。
【０１０７】
メモリー１２０４は、任意の適当な非一時的コンピューター読み取り可能な記憶媒体、単一のデータ記憶装置、あるいは複数のデータ記憶装置であってもよく、また、ハードディスクおよび／又はソリッドステートメモリー（例えば、フラッシュメモリー）を有することが可能である。メモリー１２０４は、固定式非リムーバブルメモリー、あるいは、リムーバブルメモリー（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ）とすることが可能である。
【０１０８】
図１３に示されるように、コンピュータープログラム１３０４は、非一時的コンピューター読み取り可能な記憶媒体１３０２に、記憶することが可能である。コンピュータープログラムは、プロセッサー１２０２によって実行可能であり、図６、図７、図１０および図１１に関し、ここで記載されている方法の少なくとも１つの動作を引き起こす。コンピュータープログラム１３０４は、非一時的コンピューター読み取り可能な記憶媒体１３０２から、図１２のメモリー１２０４に転送することが可能である。非一時的コンピューター読み取り可能な記憶媒体１３０２は、例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）あるいはブルーレイディスクとすることが可能である。実施の形態によっては、コンピュータープログラムは、無線信号あるいは有線信号を介してメモリーへ転送することが可能である。
【０１０９】
さらに、コンピューター読み取り可能な命令を有するコンピュータープログラムは、信号によって送信することが可能であり、プロセッサーによって実行される場合、図６、図７、図１０および図１１に関し、ここで記載されている方法の少なくとも１つの動作を引き起こす。
【０１１０】
本発明は、上述の実施の形態に限定されず、また、ここで説明されているコンセプトから逸脱することなく、多様な修正および改良を実施することが可能であることが、理解される。互いに排他的な場合を除き、任意の特徴を、独立して、あるいは、任意の別の特徴と組合わせて、使用することが可能であり、また、本開示は、ここで説明されている１つ以上の特徴の全てのコンビネーションおよびサブコンビネーションに及んでおり、そして、含んでいる。
【図１】
2018094921.tif 000009
【図２】
2018094921.tif 000010
【図３】
2018094921.tif 000011
【図４】
2018094921.tif 000012
【図５】
2018094921.tif 000013
【図６】
2018094921.tif 000014
【図７】
2018094921.tif 000015
【図８】
2018094921.tif 000016
【図９】
2018094921.tif 000017
【図１０】
2018094921.tif 000018
【図１１】
2018094921.tif 000019
【図１２】
2018094921.tif 000020
【図１３】
2018094921.tif 000021
【外国語明細書】
2018094921000001.pdf
2018094921000002.pdf
2018094921000003.pdf
2018094921000004.pdf