(57)【要約】【課題】  電磁位置追跡のための磁気周波数選択を提供する。【解決手段】  電磁センサと電磁送信機とを使用して溶接システムの要素を追跡するためのシステムおよび方法であって、電磁センサおよび電磁送信機が、他の溶接システムからの干渉を低減または回避するように選択される周波数群で作動し、そのような選択がユーザにより手動で実施されるか、またはセンサでの干渉の検出の結果として自動的に実施される、システムおよび方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接作業を追跡する方法であって、
工作物を提供するステップと、
多周波数電磁送信機を提供するステップと、
複数の溶接工具を提供するステップであって、各溶接工具が、電磁受信機を含む追跡センサと関連付けられている、ステップと、
前記送信機および前記受信機による使用のための周波数のセットを決定するステップと、
前記決定された周波数のセットを前記送信機および前記受信機へ提供するステップと、
前記送信機からの信号を各受信機へ送信するステップであって、前記送信機が前記決定された周波数のセットに従った周波数の信号を送出する、ステップと、
前記決定された周波数のセットの信号を各受信機により受信するステップと、
前記受信された信号に基づいて各受信機の向きおよび位置を決定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記複数の溶接工具の各々の表現を表示デバイスに表示するステップであって、前記表現が、前記溶接工具と関連付けられている前記受信機の前記決定された向きおよび位置に基づいて前記溶接工具の空間的向きを示す、ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信機および受信機による使用のための周波数のセットを決定する前記ステップが、複数の周波数セットをユーザインターフェイスに提示するサブステップと、前記複数の周波数セットのうちの１つの選択を受信するサブステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記電磁送信機および受信機がそれぞれ３つの電磁コイルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記決定された周波数のセットが３つの離散周波数を含み、および前記離散周波数がそれぞれ前記送信機における電磁コイルおよび前記受信機における対応するコイルに割り当てられる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接作業が手動で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
溶接作業のための複数の溶接パラメータをデータ処理コンポーネントへ提供するステップと、
各受信機の前記決定された向きおよび位置を前記データ処理コンポーネントへ提供するステップと、
前記データ処理コンポーネントにより、各受信機の前記決定された向きおよび位置と前記複数の溶接パラメータとの相関関係を決定するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記送信機および受信機から構成される電磁追跡システムに干渉することが知られているデバイスに対応するデバイス識別子を受信するステップと、
前記特定された干渉デバイスにより引き起こされた干渉に強い周波数セットを特定するステップと、
前記特定された周波数セットを送信するように前記送信機を構成するステップと、
前記特定された周波数セットを受信するように前記受信機を構成するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記デバイス識別子が、溶接システムデバイス識別子からなるリストから選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記選択されたデバイスによる干渉に強い前記周波数セットを特定するステップが、ルックアップテーブルを検索するステップと、前記検索されたルックアップテーブルにおいて、前記デバイス識別子により特定された前記デバイスおよび対応する周波数セットを特定するステップとを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電磁追跡システムに干渉することが知られているデバイスに対応するデバイス識別子を受信する前記ステップが、
前記電磁追跡システムに干渉することが知られているデバイスのリストを含むユーザインターフェイスを表示するサブステップと、
前記ユーザインターフェイスにおいて、前記リストに含まれるデバイスの選択を受信するサブステップと
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記電磁追跡システムに干渉することが知られているデバイスに対応するデバイス識別子を受信する前記ステップが、前記デバイス識別子を、前記電磁追跡システムに干渉することが知られている前記デバイスから直接受信するサブステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
電磁追跡システムへの干渉を検出し、かつ前記検出された干渉を克服するために、電磁追跡システムにより使用される周波数を調整する方法であって、
可変および多周波数電磁送信機を提供するステップと、
電磁受信機と加速度計とを含むセンサを提供するステップと、
前記送信機および前記受信機による使用のための周波数を決定するステップと、
前記決定された周波数を前記送信機および前記受信機へ通信するステップと、
前記決定された周波数の信号を前記送信機から前記受信機へ送信するステップと、
前記決定された周波数の信号を前記受信機により受信するステップと、
前記受信された信号に基づいて前記受信機の向き、位置および移動を決定するステップと、
前記加速度計を使用して前記受信機の検出された移動を決定するステップと、
前記受信された信号により決定された前記受信機の前記移動を、前記加速度計により決定された前記受信機の前記移動と比較するステップと、
前記受信された信号により決定された前記受信機の前記移動を、前記加速度計により決定された前記受信機の前記移動と比較する前記ステップが、前記比較された移動が同様ではないことを示す場合、新たな周波数を前記送信機および受信機へ送信するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
前記比較された移動の相違が本質的に振動性である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記新たな周波数が所定の周波数のリストから選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記比較された移動が同様ではないと決定されると、ユーザインターフェイスにメッセージが表示される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記電磁送信機が３つの送信コイルを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記電磁受信機が溶接ガンへ取り付けられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
溶接作業を追跡するためのシステムであって、
複数の周波数を送信するための手段と、
溶接工具の位置を追跡するための少なくとも１つの手段であって、前記送信された複数の周波数を受信する手段と、
ソフトウェア命令を含む処理手段であって、前記ソフトウェア命令が、ホストにより実行されると、前記ホストに、
複数の周波数を送信するための前記手段および前記溶接工具の位置を追跡するための前記手段による使用のための周波数のセットを決定することと、
前記決定された周波数のセットを、複数の周波数を送信するための前記手段および前記溶接工具の位置を追跡するための前記手段へ提供することと、
複数の周波数を送信するための前記手段からの信号を、前記溶接工具の位置を追跡するための各手段へ送信することであって、複数の周波数を送信するための前記手段が、前記決定された周波数のセットに従った周波数の信号を送出する、送信することと、
前記溶接工具の位置を追跡するための各手段により、前記決定された周波数のセットの信号を受信することと、
前記受信された信号に基づいて、前記溶接工具の位置を追跡するための各手段の向きおよび位置を決定することと
を行わせる、処理手段と
を含むシステム。
【請求項２０】
前記決定された周波数のセットが３つの離散周波数を含む、請求項１９のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年１１月４日に出願され、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６２／４１７．５１３号明細書からの、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく優先権／利益を主張する非仮特許出願として出願されている。
【０００２】
説明される本発明は、概して、手動溶接作業を追跡および特徴付けるためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、汎用送信機を備え、かつ干渉を克服しかつ様々な受信機と確実に通信するために選択可能な送信周波数を備える電磁追跡システムを提供するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
効率的かつ経済的な溶接工トレーニングへの製造業の希望は、熟練した溶接工の深刻な不足の現実化が今日の工場、造船所および建設現場において憂慮すべきほど明らかになりつつあることから、過去１０年にわたり文書で十分に裏付けられた主題である。急速に引退していく労働人口が、従来のインストラクターを中心とする溶接工トレーニングのペースが遅いことと併せて、より有効なトレーニング技術の開発の推進力となってきた。これまで、溶接プロセスの大部分が手動で実施されてきたが、当該技術分野には、これらの手動（および半自動）プロセスの性能を追跡するための実際的な商業的に利用可能な手法は依然としてない。溶接の基本の手際の良い教化に加えて、溶接に固有の、手の器用さに係る技能のより迅速なトレーニングを可能にする新機軸が必要となりつつある。本明細書において開示される追跡および特徴付けシステムは、改良された溶接工トレーニングに対するこの極めて重要な必要性に取り組み、かつ実際のおよび模擬の両方の手動および他の溶接プロセスを監視して、そのプロセスが業界全体の品質要件を満たすために必要な許容可能な限度内にあることを確実にすることを可能にする。したがって、様々な条件下で様々なタイプの溶接を適切に実施するように溶接工をトレーニングするための、および位置情報を知るための全体的な追跡のための有効なシステムが引き続き求められている。特に、これらの用途において使用される追跡技術に対して、各受信機のための専用の送信システムなしで、各要素での受信機を使用して複数の要素を同時に追跡し得るシステムが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８，６９２，１５７（１１／２２７，３４９）号明細書
【特許文献２】米国特許第９，１０４，１９５（１１／６１３，６５２）号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１４／００４２１３５（１３／８０２，９８５）号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１４／００４２１３６（１３／８０３，０３２）号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１４／００４２１３７（１３／８０３，０７７）号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１４／０２６３２２５（１３．８０２，８８３）号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１４／０２６３２２７（１３／８０２，９５１）号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１５／０２６８６６３（１４／７３０，９９１）号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２０１６／０３６１７７４（１３／８０２，９１８）号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１５／００６９０２９（１４／１３２，４９６）号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２０１７／０１８９９８４（１５／０１４．９６５）号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２０１５／０１２５８３６（１４／５２７，９１４）号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２０１７／００５３５５７（１４／８２９，１６１）号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、溶接訓練および動作を追跡および特徴付けるための進化したシステムおよび方法に関する。このシステムは、溶接の指導および手動による溶接技術を測定し、かつその技術を確立された手順と比較するための手ごろな価格の手段を提供する溶接工トレーニングに特に有用である。本発明のトレーニングの適用は、（ｉ）志願者の技術レベルをスクリーニングすること、（ｉｉ）経時的に訓練生の進歩を評価すること、（ｉｉｉ）トレーニング時間および費用を削減するためにリアルタイムの指導を提供すること、および（ｉｖ）溶接工の技術レベルを定量化可能な結果により定期的に再試験することを含む。プロセス監視および品質制御の適用は、（ｉ）好ましい条件からの逸脱のリアルタイムでの特定、（ｉｉ）手順の順守の経時的な文書化および追跡、（ｉｉｉ）統計的プロセス制御目的でのプロセス過程のデータの入手（例えば、入熱測定）、および（ｉｖ）追加的なトレーニングを必要とする溶接工の特定を含む。本発明のシステムは、様々な一般に認められた溶接施工法の順守を判断することを可能にするという固有の利益を提供する。他の実施形態では、追跡データが様々なプロセス制御および／または監視機能のために使用され得る。
【０００６】
本発明は、様々な例示的実施形態において、ヘルメット、トーチまたはガン、および工作物を含む複数の要素の動きを追跡し、かつ溶接訓練中に電磁追跡システムにおける選択可能な多周波数送信機および１つまたは複数の多周波数受信機を使用してプロセスデータを取集する。本発明は、ＧＭＡＷ、ＦＣＡＷ、ＳＭＡＷ、ＧＴＡＷおよび切削を含むが必ずしもこれらに限られない幅広いプロセスに当てはまる。本発明は、大きいサイズ、様々な継ぎ手タイプ、パイプ、プレートおよび複雑な形状を含む様々な工作物構成に拡張可能である。測定されるパラメータは、作業角度、移動角度、工具のスタンドオフ、移動速度、ビードの配置、ウィービング、電圧、電流、ワイヤ供給速度、アーク長を含む。本発明のトレーニング用コンポーネントには、特定の溶接施工法が事前入力されていてもよく、またはインストラクターによりカスタマイズされていてもよい。データは、自動的に保存および記録され得、溶接後の解析により技能を採点し、進歩が経時的に追跡される。このシステムは、溶接トレーニングプログラム全体にわたって使用されてもよく、ヘルメット内フィードバックおよびスクリーン上フィードバックの両方を含み得る。ここで図面を参照し、本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態がより詳細に説明される。
【０００７】
別の例示的実施形態において、溶接ガンの操作と関連付けられている複数の位置および向き特性が１つまたは複数のディスプレイ、例えばコンピュータモニタまたはテレビに示されてもよく、かつ図形方式で示されてもよい。実際の電源が用いられるか仮想電源が用いられるかにかかわらず、本方法はまた、複数のアークパラメータの少なくとも１つまたはアーク長（ＡＬ）を表示するステップを含み得る。複数のアークパラメータまたはアーク長（ＡＬ）は、１つまたは複数のディスプレイに示され得る。
【０００８】
なお別の実施形態において、本方法は、（ａ）溶接中に算出された複数の位置および向き特性を記憶するステップと、（ｂ）品質管理を確実にするためにまたはさらには溶接を認証するために、溶接中に算出された記憶された複数の位置および向き特性を位置および向き特性の複数の所定の受容限界と比較するステップとを含む。この実施形態において、プロセッサは、コンピュータハードドライブのデータフォルダなどの記憶手段を含む。記憶手段はまた、位置および向き特性の複数の所定の受容限界を含んでもよい。位置および向き特性の所定の受容限界は、異なるタイプの溶接および溶接継ぎ手のための確立された標準的な作業手順に対応し得る。
【０００９】
別の例示的実施形態において、本方法は、溶接中にリアルタイムフィードバックを提供するステップを含む。
【００１０】
別の例示的実施形態において、本方法は、潜在的な電磁干渉源を検出するステップと、潜在的干渉があることを示し、周波数および／もしくはセンサの変更を勧告し、かつ／またはそれに対応して選択された周波数を自動的に変えるステップとを含む。
【００１１】
別の例示的実施形態において、本方法は、電磁センサの出力を加速度計の出力と比較するステップと、検出された位置または移動に差がある場合に警告を提供するステップとを含む。
【００１２】
別の例示的実施形態において、本方法は、送信周波数のユーザ選択を受信するステップと、その周波数情報を送信機および受信機へ提供するステップとを含む。
【００１３】
一般的発明概念の上記のおよび他の側面および利点は、以下の説明および一般的発明概念の原理を一例として示す図からより容易に明らかとなる。
【００１４】
一般的発明概念のこれらのおよび他の特徴は、以下の説明および添付図面に関してより良好に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電磁追跡システムの既知の実施形態を示す図である。
【図２】例示的実施形態による電磁追跡システムの図である。
【図３】例示的実施形態において使用される送信および受信コイルの図である。
【図４】工作物に対する溶接ガンの位置を追跡するために溶接ガンへ適用された例示的実施形態の図である。
【図５】工作物に対する溶接ガンの位置を追跡するために溶接ガンへ適用された例示的実施形態の代替的な図である。
【図６】複数のデバイスの位置を検知するために複数のデバイスに適用された例示的実施形態の図である。
【図７】本発明の例示的実施形態による、センサを較正するステップを示すフローチャートである。
【図８】本発明の例示的実施形態による、送信機および受信機により使用される周波数群を選択するためのステップ示すフローチャートである。
【図９】例示的実施形態によるユーザインターフェイスである。
【図１０】隣接する装置による干渉を最小化するために周波数群を選択するために例示的実施形態により実施されるステップを示すフローチャートである。
【図１１】例示的実施形態による、センサ干渉を自動的に検出し、かつ使用される周波数群を切り替えるためのステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、本発明の例示的実施形態が図面を参照して説明される。参照符号が様々な要素および構造を指すために詳細な説明全体にわたって使用される。別の例において、説明を単純化するために、十分に既知の構造およびデバイスがブロック図形式で示される。以下の詳細な説明は説明のために多くの詳細を含むが、当業者であれば、以下の詳細に対する多くの変形形態および変更形態が本発明内にあることが分かるであろう。したがって、本発明の以下の実施形態は、特許請求される本発明に対して何ら一般性を失うことなく、かつそれに限定を課すことなく説明される。
【００１７】
電磁追跡システムは、実際のまたは模擬の溶接訓練中にトーチまたは工具の動きを追跡するために使用され得る。トーチの動きに加えて、そのような電磁追跡システムは、そのような溶接訓練中に他のコンポーネントの位置および向きを追跡するために使用され得る。したがって、システムは、複数の受信機を含んでもよく、各受信機は、特定のコンポーネントと関連付けられている。例えば、第１受信機はトーチと関連付けられ、第２受信機はヘルメットと関連付けられ、第３センサは工作物と関連付けられ得る。
【００１８】
電磁追跡システムは特定の周波数で作用する。すなわち、送信機は特定の周波数の電磁信号を送信し、受信機は、その特定の周波数を受信し、かつ他の周波数を無視するように較正される。複数のシステムが近接して作動するには、他のシステムとの干渉を回避するために複数の周波数が必要とされる。したがって、各システムについて、固有の個別の動作周波数が必要である。いくつかの実施形態において、これは、センサと組み合わされた多周波数送信機により達成され、ここで、各センサは異なる周波数を受信するように構成される。他の実施形態において、送信機は、同じ周波数で作動する送信機および関連する受信機へ信号を送信し得る。
【００１９】
隣接するシステムにより引き起こされる干渉に加えて、アーク放電および他の溶接作業が、電磁追跡システムの受信機に干渉し得る電磁干渉を生じさせ得る。実際の溶接作業の監視に適用可能であるために、または模擬の溶接作業が実際の溶接作業に近接して行われる場合に模擬の溶接作業の監視に適用可能であるために、本発明の実施形態は、隣接するシステムまたはアーク放電および他の溶接作業の干渉を回避するように送信機および受信機により使用される周波数を変える能力を必要とし得る。
【００２０】
図１において１００で示されるとおり、現在の追跡技術は、専用の周波数（それぞれＦｒｅｑ１、Ｆｒｅｑ２およびＦｒｅｑ３）の送信機とセンサとの対１０２（Ｔｘ１／Ｒｘ１、Ｔｘ２／Ｒｘ２およびＴｘ３／Ｒｘ３）を用いる。多くの場合、限られた数の（例えば、最大で３つの）送信機とセンサとの対１０２が支持され得、これは複数のステーション（例えば、ＧＴＡＷシステム）を必要とするトレーニングプラットフォーム（例えば、Ｌｉｎｃｏｌｎ  ＥｌｅｃｔｒｉｃのＶｒｔｅｘシステム）の拡張を限定する。図示のシステムは、複数のシステム（例えば、Ｖｒｔｅｘ）が干渉なしに極めて近接して作動し得るように固有の周波数を支持するため、個別の専用送信機コイルを使用する。
【００２１】
図２において、可変および／または多周波数送信機追跡システム２００を含む例示的実施形態が示される。システム２００は、ホスト２０２と、ベースコントローラ２０４と、送信機２０６と、複数のセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３とを含む。図示の例示的実施形態において、システム２００は、１つの送信機２０６の使用により周波数を選択的に制御し得る。システム２００は、複数の選択可能な周波数をセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３へ送出するように構成され得る送信機２０６を用い、このとき、各センサは、選択された固有の周波数を識別するように構成され得る。このシステムにより、ベースコントローラ２０４は、複数の送信機を必要とせずに複数の周波数を支持することができる。これにより、様々な専用送信機コイルおよび受信機の必要性がなくなり、かつ多周波数システム（例えば、Ｖｒｔｅｘ）の必要性が低下する。このような実施形態において、選択された周波数の通信は、周波数選択通信バス２１０を介して行われる。この周波数選択通信バス２１０は、ベースコントローラ２０４とセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３との両方と通信する。
【００２２】
代替的例示的実施形態において、送信機２０６は、選択可能な周波数をセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３へ送信するように構成され得る。このような実施形態において、センサ２０８．１、２０８．２および２０８．３の各々は、送信機２０６により送出された選択された周波数を受信および使用する。このような実施形態は、送信機２０６が各センサのために固有の周波数を送信する必要なしにいくつかのセンサを支持するように構成され得る。
【００２３】
センサ２０８．１、２０８．２および２０８．３は、位置および／または向きデータをベースコントローラ２０４へ信号線２１２（例えば、ＵＳＢ、これは一般的に使用される通信構成およびプロトコルである）を経由して直接送信する。特定の例示的実施形態において、周波数選択通信バス２１０および信号線２１２は、同じ物理的通信接続であってもよい。
【００２４】
他の例示的実施形態において、センサ２０８．１、２０８．２および２０８．３からの位置および向き情報ならびにまた周波数選択の両方をベースコントローラ２０４および／またはセンサへ通信するために、無線技術が用いられ得る。無線技術は、ユーザが操作するかまたはそうでなければ接触することが予想される製品（すなわち、トーチおよび目の保護具）が、追加的な通信線（２１０および２１２）なしに作られ得るという点でより現実的なユーザ経験を可能にし得る。
【００２５】
図３は、例示的実施形態による、多周波数送信機２０６ならびに複数のセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３において使用される送信および受信コイルの一実施形態を示す。図３には示されないが、送信機２０６は、選択された周波数を受信し、かつ送信コイルを刺激する信号を提供する電子部品を含む。例示的実施形態において、送信機２０６ならびにセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３は、それぞれ３つの直交軸Ｘ、ＹおよびＺに沿って構成された３つのコイルを有し得る。図３に示される一実施形態において、送信機２０６は、送信コイル３０２．１、３０２．２および３０２．３を含み、かつ選択された周波数（周波数群）に基づき３つのわずかに異なるが固有の周波数の信号を送出する。これらの受信された信号は、各コイルに関して、送信コイルの３つの直交軸に沿った物理的配置構成の結果、これらの送信コイルにより生成された信号の周波数およびまた向きにおいて固有である。各コイルの固有の周波数を理由として、周波数群は、これらの個別の周波数を、その群が基づく周波数のわずかな変動として示す。例えば、２４ｋＨｚ（２４，０００Ｈｚ）に基づく周波数群は、２４ｋＨｚ、２５．９２ｋＨｚおよび２７．８４ｋＨｚの３つの個別の周波数を含み得る。当業者であれば、使用される実際の周波数が送信機２０６および受信機ハードウェア構成に依存することと、例示的周波数が本発明の範囲を限定することを意図されるものではないこととが分かるであろう。各センサは、対応するＸ、ＹおよびＺ送信コイル３０２．１、３０２．２および３０２．３により送出された信号を受信するように構成された３つの受信コイル３０４．１、３０４．２および３０４．３を含む。
【００２６】
したがって、本発明の特定の実施形態において、１つの送信機は、固有の信号を、各受信機のための専用の送信機を必要とせずに各受信機／センサのための固有の周波数を利用して複数の受信機に同時に送出するように構成され得る。他の実施形態において、送信機は、全ての受信機／センサのための共通の周波数の群を使用して信号を複数の受信機に同時に送信するように構成される。
【００２７】
受信機により受信された信号が各受信機に固有であるか、全ての受信機に共通であるかにかかわらず、各受信機において３つの受信コイル３０４．１、３０４．２および３０４．３により受信された信号は、次いで、受信機コイルが送信コイルの１つのセットに対して空間的にどこに位置するかを決定するために解析される。いくつかの例示的実施形態において、受信コイルにより受信された信号は、コイル３０４．１、３０４．２および３０４．３に対応するセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３で解析される。他の実施形態において、この解析は、ホスト２０２またはいくつかの他のプロセッサで実施され得る。特定の例示的実施形態において、他のコイル配置構成を有するものを含む他のタイプの周波数に依存したセンサも使用され得る。
【００２８】
本明細書において説明された直交軸コイルにより受信された信号の解析は、各受信コイル（受信機）の、対応する送信コイル（送信機）に対する位置を決定するために使用され得る。しかしながら、本発明の特定の実施形態において、加速度計などの追加的なセンサがセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３に含まれ得る。そのような追加的なセンサの追加は、送信機２０６に対する位置および向きに関する精度を向上させ得る。
【００２９】
開示された検知技術は様々な溶接訓練に適用され得る。例えば、図４〜５を全体的に参照すると、手動溶接の生成を追跡および特徴付けるためのシステム４００が示される。システム４００は、一般的に溶接ガン４０２とコントローラ４１２とを含む。システム４００には、溶接、溶接トレーニング、「予行演習」溶接トレーニング、プロセス監視、プロセス制御、破壊試験を減らすまたはなくすための機械的特性との相関、および手動溶接を生成している間のリアルタイムフィードバックを含むがこれらに限定されないいくつかの用途がある。したがって、本明細書における様々な工作物の「溶接」への言及は、実際の溶接、模擬の溶接、トレーニング溶接および「予行演習」溶接を含み、換言すると、当業者であれば、工作物の物理的接合が実際には必要とされないことが分かるであろう。同様に、本明細書における開示は、ろう付けおよびはんだ付け作業、ならびにろう付けおよびはんだ付け技術のトレーニングを含むことを意味する。本発明の開示は、作業実施の位置および向きの追跡が監視、品質および／またはトレーニングの観点から重要である、全ての連続的な手動（および半自動）プロセスを含む。さらに、システム４００は、全てのタイプの手動溶接プロセスに当てはまる。システム４００のコンポーネントの各々およびシステム４００を使用するための方法が以下で詳細に検討される。
【００３０】
図４〜５を同様に参照すると、溶接ガン４０２は、第１工作物４１６および第２工作物４１８により画定された溶接継ぎ手４１４に近接して示される。溶接ガン４０２は、ガン軸４０４、ガン先端４０６、ハンドル４０８およびセンサデバイス４１０を有する。この詳細な説明全体にわたって使用される場合、溶接ガン４０２という用語は、溶接トーチと、消耗および非消耗電極との両方のための溶接電極ホルダを含む。例えば、被覆金属アーク溶接プロセス（ＳＭＡＷ）において、溶接ガン４０２は電極ホルダを指し、ガン先端４０６は消耗電極を指し得る。図４〜５において見られるとおり、ガン軸４０４は、溶接ガン４０２の中心を通じて延在する仮想線である。多くのタイプの溶接ガン４０２について、ガン軸４０４はガン先端４０６と一致する。
【００３１】
図４〜５において見られるとおり、一実施形態において、センサデバイス４１０は溶接ガン４０２に取り付けられる。しかしながら、当業者であれば、センサデバイス４１０が溶接ガン４０２と一体的であり得ることが分かるであろう。一例としてのみおよび限定するものではないが、センサデバイス４１０は、ハンドル４０８に組み込まれてもよく、またはガン軸４０４の近く設けられてもよい。用いられるセンサデバイス４１０は、追跡システムに従って特定されることになる。図示された例示的実施形態において、センサデバイス４１０は、例えば、上述のセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３のうちの１つなどの電磁センサを含む。センサデバイス４１０の軸Ｘ、ＹおよびＺの向きおよび／または位置は、センサ２０８．１、２０８．２または２０８．３の位置および／または向きを示すセンサ信号が溶接ガン４０２および／またはそのコンポーネント（例えば、ガン先端４０６）の位置および／または向きを示すか、またはそれらを決定するために使用され得るように、ガン軸４０４と関連付けられ得、および／またはそれで較正され得る。
【００３２】
図４〜５を同様に参照すると、システム４００は、溶接中に溶接ガン４０２が溶接継ぎ手４１４を横切る際にセンサ４１０を追跡するための信号を送出するために、溶接ガン４０２から遠隔的に位置付けられたコントローラ４１２を含む。この実施形態において、コントローラ４１２は、例えば上述の送信機２０６などの電磁送信機を含む。
【００３３】
図６に示されるとおり、本発明の例示的実施形態は、溶接ガン６０２．１、６０２．２および６０２．３と、コントローラ６０４と通信するホスト２０２（例えば、ホストＰＣにおける追跡プロセッサ）とを含むシステム６００から構成される。溶接ガン６０２．１、６０２．２および６０２．３の各々は、上述のとおりのセンサデバイス６０６．１、６０６．２または６０６．３を含む。図示された例示的実施形態において、コントローラ６０４は、例えば、上述の送信機２０６などの電磁送信機を含む。ホスト２０２は、センサデバイス６０６．１、６０６．２および６０６．３からの複数の信号を解析および処理し得、かつ溶接ガン６０２．１、６０２．２および６０２．３と関連付けられている複数の位置および向き特性を算出し得る。ホスト２０２という用語は、この説明全体にわたって単数形で使用されるが、ホスト２０２は、遠隔的に位置し得る複数のコンピュータおよびソフトウェアプログラムなどの複数のコンポーネントを含み得る。
【００３４】
例示的実施形態において、センサデバイス６０６．１、６０６．２および６０６．３の各々のために送出される周波数を決定するために、ユーザは、（例えば、ディスプレイを含む）ユーザインターフェイスを介してホスト２０２と相互作用することができる。例示的な一実施形態において、送信機および受信機周波数は両方とも可変でありかつ一緒に確立され、これには、いくつかの実施形態において、潜在的干渉に基づきそれらの周波数を確立することが含まれる。様々な実施形態において、送信機および受信機周波数は、例えば受信機のハードウェアにより決定された周波数範囲を含む、予め定義されたまたは専用の周波数から選択可能であってもよい。他の実施形態において、送信機および受信機周波数は可変であってもよい。これらの周波数はソフトウェアにより選択および／または変更され得るが、これらはまたハードウェア調整（例えば、ディップスイッチ）を介しても選択可能であり得る。
【００３５】
特定の一実施形態において、ホスト２０２は、送信機２０６に対するセンサデバイスと関連付けられている未加工の距離および位置データを生成するために、センサデバイス６０６．１、６０６．２および６０６．３からの複数の信号を処理するためのプログラム／アルゴリズムと、未加工の距離および位置データを、溶接ガン６０２．１、６０２．２および６０２．３と関連付けられている複数の位置および向き特性へ変換するための変換プログラムとを実行するコンピュータを含む。別の実施形態において、ホスト２０２は２つのコンピュータを含んでもよく、第１コンピュータは、追跡プログラムを実行してセンサデバイス６０６．１、６０６．２および６０６．３と関連付けられている未加工の距離および位置データを生成し、第２コンピュータは第１コンピュータと通信し、未加工の距離および位置データを、溶接ガン６０２．１、６０２．２および６０２．３と関連付けられている複数の位置および向き特性へ変換するための変換プログラムを実行する。プログラムは、３次元空間における正確な距離および位置測定値を提供可能な事実上いずれのプログラムでもあり得る。とりわけ、プログラムは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿った移動、ならびに限定するものではないが加速度計などの他のセンサを単独でまたは組み合わせて使用することにより、ロール、ピッチおよびヨー回転を追跡および測定する能力を追跡および測定することが可能である。
【００３６】
溶接作業をシミュレートするか、または実際の溶接作業における溶接装置の位置を捕捉するのに好適な位置の正確さを達成するために、センサデバイス６０６．１、６０６．２および６０６．３を送信機２０６に対して較正することが一般に望ましい。いくつかの例示的実施形態において、追跡システム２００はまた、ハードコードされた較正座標のセットを有することができ、これは、空間的座標における追跡機の位置を決定する。現在の技術の問題は、新たなシステムが構築されるたびに手動で調整されることになる較正を必要とする追跡機である（すなわち、システムが組み立てられた後、センサコイルが送信機コイルに対して手動で較正されなければならない）。
【００３７】
例示的実施形態において、追跡システム６００がセンサデバイス６０６．１、６０６．２および６０６．３の位置および移動を正確に追跡および測定するために、追跡システム６００は、第１にセンサデバイス６０６．１のパラメータを学習し、これは「教示された対象物」となる。プログラムは、未加工データを溶接パラメータに変換して、「教示された対象物」の位置を溶接継ぎ手４１４の位置および向き、ならびに溶接ガン６０２．１上の位置および向きと関連付ける。したがって、較正プロセスが実施され得る。実際の動作が行われたときに、プログラムが、センサデバイス６０６．１と関連付けられている距離および位置データを正確に算出することを可能にする座標系を作り出すために、較正プロセスはセンサデバイス６０６．１の位置付けをゼロに設定する役割を果たし得る。例えば、較正用固定具が、溶接ガン６０２．１およびしたがってセンサデバイス６０６．１をコントローラ６０４に対して既知の位置および向きに保持するために用いられ得る。較正プロセスはまた、システム６００に対して工作物の位置を合わせるためにも使用され得る。
【００３８】
図７に示された例示的実施形態のフローチャート７００に示されるとおり、較正用センサが選択され得る７０２。初期周波数群が選択され７０４、送信機２０６へ通信される。選択されたセンサは、次いで、周波数群の適切な周波数を受信するように調整される７０８。ステップ７１０において、センサは、送信機２０６に対して既知の位置に固定される。コントローラ６０４により受信されたデータが、検出された位置が安定的であることを示す場合７１２、選択されたセンサは、選択されたセンサの位置を表すデータがセンサの実際の固定された位置と同等になるように較正される７１４。しかしながら、ホスト２０２により受信されたデータが、センサ位置が安定的ではないことを示す場合、ステップ７１６で異なる周波数群が選択される。各センサが較正されると、ユーザは、次いで、センサデバイス６０６．１と関連付けられている未加工の距離および位置データを収集し始めるために、コントローラ６０４およびホスト２０２を初期化し得る。次に、ユーザは、データを取集し始めるために、溶接継ぎ手４１４に沿った試運転に進んでもよい。試運転時、ユーザは実際の溶接を作り出してもよく、または実際に溶接せずに単に「予行運転」を行ってもよい。試運転プロセスが完了すると、ユーザはデータ取集プロセスを終了させる。
【００３９】
例示的実施形態において、溶接ガン６０２．１と関連付けられている複数の位置および向き特性は、以下の特徴、すなわち、作業角度（ＷＡ）、移動角度（ＴＡ）、スタンドオフ距離（ＳＤ）、移動速度（ＴＳ）およびウィービングパターン（ＷＰ）の少なくとも１つを含み得る。これらの特徴は、様々なタイプの溶接の品質、外観および特性に実質的に影響し得る。
【００４０】
当業者であれば上記の特徴をよく知っているであろうが、ここで、各々の例が以下で与えられる。図５を参照すると、溶接ガン４０２の作業角度（ＷＡ）５０２が示されている。作業角度（ＷＡ）５０２はベース工作物４１８に対する溶接ガン４０２の角度である。換言すると、作業角度（ＷＡ）５０２は、ベース工作物４１８から測定された、ガン先端４０６が溶接継ぎ手４１４に向けられる角度である。例えば、溶接継ぎ手４１４がラップ継ぎ手またはＴ継ぎ手である場合、作業角度（ＷＡ）５０２は、約４５度でなければならない一方、衝合継ぎ手のためには作業角度（ＷＡ）は約９０度でなければならない。したがって、図５に見られるとおり、等しい厚さの第１工作物４１６および第２工作物４１８での隅肉溶接を行うために、作業角度（ＷＡ）５０２はおよそ４５度でなければならない。多重パス隅肉溶接において、作業角度（ＷＡ）５０２は重要である。例えば、隅肉溶接の縦断面においてアンダーカットが生じると、作業角度（ＷＡ）５０２は、ガン先端４０６がより縦断面の方に向けられるように調整されなければならないことが多い。移動角度（ＴＡ）（図示せず）は、垂直線から溶接方向に測定された溶接ガン４０２の角度である。移動角度（ＴＡ）はまた、一般的にトーチ角度とも呼ばれる。典型的な溶接プロセスにおいて、移動角度（ＴＡ）は約５〜２５度である。さらに、移動角度（ＴＡ）は、前進角度または後退角度であり得る。図５を再び参照すると、スタンドオフ距離（ＳＤ）５０４は、溶接ガン先端４０６と溶接継ぎ手４１４との間の距離により画定される。スタンドオフ距離５０４はまた、一般的に接触ノズル高さとも呼ばれる。スタンドオフ距離５０４の変動は、溶接の生成に影響し得る。例えば、短すぎるスタンドオフ距離５０４は、溶接熱の増加、より大きい浸透および溶接積層の減少の原因となり得る。一方、長すぎるスタンドオフ距離５０４は、溶接熱、浸透および溶融の低下、ならびに溶接積層の望ましくない増加をもたらし得る。その名称が示すとおり、移動速度（ＴＳ）（図示せず）は、溶接時に溶接ガン４０２、具体的にはガン先端４０６が溶接継ぎ手４１４に沿って移動する速度を指す。移動速度（ＴＳ）は、溶接のサイズ、形状および完全性に影響を与え得る。ウィービングパターン（ＷＰ）（図示せず）は、溶接工が溶接を作り出すときに溶接ガン４０２、したがってガン先端４０６を操作するパターンを指し、いくつかの溶接特性に影響を与え得る。例えば、ウィービングパターン（ＷＰ）は、溶接の浸透、積層、幅および完全性に影響を与える。例示的実施形態において、溶接電源はホスト２０２と通信する。そのような実施形態において、ホスト２０２は、溶接が作られている間の溶接パラメータ、すなわち、溶接電流（Ｉ）、溶接電圧（Ｖ）およびワイヤ供給速度（ＷＦＳ）に対応するデータを受信する。溶接電流（Ｉ）、溶接電圧（Ｖ）およびワイヤ供給速度（ＷＦＳ）データの受信後、ホスト２０２は、当業者に既知の数学的手法を使用してアーク長（ＡＬ）を算出し得る。
【００４１】
例示的実施形態はディスプレイを含み得る。図２の例示的実施形態に示されるとおり、ディスプレイ２１４はホスト２０２と通信することができ、かつ送信機周波数を選択するためのユーザインターフェイスの機能を果たすように、かつ／またはセンサ２０８．１、２０８．２もしくは２０８．３の複数の位置および向き特性の少なくとも１つを示すように構成される。一例としておよび限定するものではないが、ディスプレイ２１４は、ホスト２０２からのデータ出力を受信および表示することができる標準的なコンピュータモニタであってもよい。さらに、ディスプレイ２１４は、溶接工のヘルメット、ゴーグル、手袋に組み込まれてもよく、または工作物４１６および４１８上に投射されてもよい。システム２００は、２つ以上のディスプレイ２１４を含み得る。ディスプレイ２１４は、溶接を生成している間の、またはさらには溶接ガン４０２が操作されるが溶接がなされない「予行演習」シナリオにおける、溶接ガン４０２の複数の位置および向き特性の少なくとも１つを示し得る。したがって、ディスプレイ２１４は、溶接ガン４０２の位置および向き特性の視覚的フィードバックを提供するための工具として機能する。例示的実施形態において、溶接ガン４０２の複数の位置および向き特性は、ディスプレイに図形方式で示される。ディスプレイはまた、溶接プロセス中の複数の溶接パラメータに対応する視覚的フィードバックを提供し得る。当業者には理解されるとおり、説明された送信機２０６ならびにセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３は、本明細書において述べられた様々なパラメータを、それらが溶接ガンのユーザにより実演される際に監視するために使用されてもよい。
【００４２】
例示的実施形態において、送信機２０６ならびにセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３により使用される周波数の決定は、ユーザからの選択であってもよく、またはシステムによる自動決定であってもよい。例えば、図８のフローチャート８００により示された例示的実施形態において、ユーザは、周波数の変更を、システム２００に対する制御を選択することにより、またはユーザインターフェイスを介してステップ８０２において開始し得る。ユーザインターフェイスは、次いで、現在選択されている周波数群および選択のために利用可能な周波数群を表示し得る８０４。ステップ８０６において、システムは周波数群のユーザ選択を受信し、かつステップ８０８においてそれらの周波数を送信機２０６とセンサ２０８．１、２０８．２または２０８．３との両方に送信する。このようなユーザインターフェイス９００の例示的実施形態が図９に示される。図示のとおり、ユーザインターフェイス９００は、現在の周波数群９０２の表示と、選択のために利用可能なそれらの群のリスト９０４とを含む。したがって、このようなユーザインターフェイスのユーザは、利用可能な周波数群の１つを選択し得る。
【００４３】
特定の例示的実施形態において、周波数の選択、決定および／またはプログラミングは、シミュレーションおよび制御ソフトウェアを通じて達成され得る。例えば、ユーザは、様々な隣接する追跡システム２００間の干渉を回避するために、シミュレーションおよび制御ソフトウェアプログラムのユーザインターフェイスにおいて周波数を選択することができ、追跡システム２００の各々は、送信機２０６ならびにセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３を含む。いくつかの例示的実施形態において、このような選択は、追跡システム２００の近くの他の電磁源からの干渉を回避するために実施され得る。いくつかの例示的実施形態において、これは、追跡技術のアプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）ソフトウェアをシミュレーションおよび制御ソフトウェアプログラムへ接続することにより達成され得る。本発明の例示的実施形態において、システム２００は、潜在的な電磁干渉源を検出することができ、かつそれに応じて選択された周波数を決定することができる。この検出プロセスは、システム２００と潜在的な電磁干渉源との間の通信の結果として自動であってもよく、またはユーザが、潜在的な電磁干渉源を特定するデータを提供する結果であてもよい。
【００４４】
図１０は、このような例示的実施形態のステップを示すフローチャート１０００を含む。ステップ１００２において、潜在的な電磁干渉源を特定するデータを含む入力が受信される。ステップ１００４において、システム２００は、そのデータを使用して、干渉源の表およびそれらの干渉源を最も良好に克服するための対応する推奨された周波数を参照する。ステップ１００６において、システム２００は、次いで、潜在的な電磁干渉源からの干渉の量の減少をもたらすと思われる周波数を表から選択する。特定の例示的実施形態では、ステップ１００８において、選択された周波数は送信機２０６およびセンサ２０８．１、２０８．２または２０８．３へ通信される。他の例示的実施形態において、選択された周波数は送信機２０６および第１センサ２０８．１へ通信される。このような実施形態において、プロセスは繰り返され、第２の選択された周波数が送信機２０６および第２センサ２０８．２へ通信される。そのような実施形態において、このプロセスは、全てのセンサに選択された周波数が割り当てられるまで繰り返される。いくつかの例示的実施形態において、このステップはまた、選択された周波数に基づきセンサの構成を選択または調整することを含み得る。
【００４５】
様々な他の実施形態において、場所、位置および／または向き特性が、例えば、溶接シーケンサの適用を含む他の技術と組み合わせて使用されてもよい。（特許文献１）、（特許文献２）、（特許文献３）、（特許文献４）、（特許文献５）、（特許文献６）、（特許文献７）、（特許文献８）および（特許文献９）において説明された溶接シーケンサ技術は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４６】
なお他の様々な実施形態において、場所、位置および／または向き特性が、溶接シーケンサエディタおよび限度アナライザを開示する出願を含む他の技術と組み合わせて使用されてもよい。（特許文献１０）および（特許文献１１）において説明された溶接シーケンサエディタおよび限度アナライザは、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４７】
本明細書において説明された追跡方法およびシステムは、溶接シーケンサ、溶接シーケンサエディタまたは限度アナライザを含む溶接システムにより用いられ得る。例えば、これらのシステムは、場所、位置および／または向き情報を用い得る様々なコンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態において、例えば、チェックポイントコンポーネントは、オペレータの動き、溶接工具の場所、溶接装置の位置または場所、オペレータの位置または場所などを含む、溶接プロセスおよび／または溶接オペレータを監視し得る。他の実施形態において、例えば、取集コンポーネントが、とりわけ、オペレータの動き、溶接工具の位置、溶接装置の位置または場所、オペレータの位置または場所、オペレータの体の部分の場所または位置、固定具場所、溶接工具の速度を含む、溶接順序を使用する溶接作業からリアルタイムデータを取集し得る。他の実施形態において、他のコンポーネントは、案内コンポーネント、監視コンポーネントなどを含む同様の情報を用い得る。
【００４８】
溶接順序付けに加えて、開示された場所、位置および／または向き特性は、（特許文献１２）および（特許文献１３）に記載の仮想現実技術を含む他の技術と組み合わせて使用されてもよい。したがって、これらの公表文献もそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４９】
本明細書において説明された追跡方法およびシステムは、溶接をシミュレーションするために使用される仮想現実システム、または情報が実際の溶接作業のユーザの視界を拡張するために提供される拡張現実システムにより用いられ得る。いくつかの例示的実施形態において、追跡方法およびシステムは、模擬の溶接作業における溶接工具および溶接される組立体の図を方向付けかつ表示するために使用され得る。他の実施形態において、溶接デバイスの電源は、溶接作業中に画像取込および位置検出デバイスから受信された画像データを使用して変えられ得る。
【００５０】
電磁追跡システムは、光学システムにより必要とされる見通し線を必要とすることなく、本明細書において説明された機能を実施するために必要とされる精度を提供し得るが、電磁追跡システムは様々な源からの電磁干渉の影響を受けやすい可能性がある。干渉に加えて、電磁追跡システムは、送信機２０６とセンサ２０８．１、２０８．２または２０８．３との間の距離により影響され得る。例示的実施形態において、そのような効果は、センサ２０８．１、２０８．２または２０８．３の算出された位置における振動として現れる。例示的実施形態において、センサ２０８．１、２０８．２または２０８．３は、加速度計または同様の補助移動検知技術を含むように構成される。そのような実施形態において、ホスト２０２は、測定された移動が実際の移動であるか干渉または距離の結果であるかを決定するために、電磁追跡情報を、補助移動検知技術から受信されたものと比較することができる。
【００５１】
図１１のフローチャート１１００は、そのような誤差を検出するために例示的実施形態により実施されるステップを示す。ステップ１１０２において、ホスト２０２は、加速度計および３軸磁気コイルデータから運動データを受信する。ステップ１１０４において、この情報は、データが潜在的移動と適合するかどうかを決定するために比較される。比較１１０５が、加速度計または３軸磁気コイルセンサのうちの１つが振動運動を検出しており、他のセンサが検出していないことを示す場合、ユーザはステップ１１０６において知らされる。新たな周波数群がステップ１１０８において選択される。この選択は、本明細書において説明されたとおりユーザにより行われてもよく、またはホスト２０２により、利用可能周波数群を選択することによって自動的に行われてもよい。ステップ１１１０において、選択された周波数群は、次いで、本明細書において説明されるとおり、送信機２０６ならびにセンサ２０８．１、２０８．２および２０８．３の両方に通信される。
【００５２】
当業者であれば、説明された追跡センサ２０８．１、２０８．２および２０８．３が、例えば、装置、固定具、治具、部品、オペレータなどを含むセンサが装備された溶接および他の生産工程に関する他のコンポーネントを同様に追跡するために使用され得ることが分かるであろう。
【符号の説明】
【００５３】
１００  現在の追跡技術
１０２  送信機とセンサとの対
２００  可変および／または多周波数送信機追跡システム
２０２  ホスト
２０４  ベースコントローラ
２０６  送信機
２０８．１、２０８．２、２０８．３  センサ
２１０  周波数選択通信バス
２１２  信号線
２１４  ディスプレイ
３０２．１、３０２．２、３０２．３  送信コイル
３０４．１、３０４．２、３０４．３  受信コイル
４００  システム
４０２  溶接ガン
４０４  ガン軸
４０６  溶接ガン先端
４０８  ハンドル
４１０  センサデバイス
４１２  コントローラ
４１４  溶接継ぎ手
４１６  第１工作物
４１８  第２工作物
５０２  作業角度
５０４  スタンドオフ距離
６００  システム
６０２．１、６０２．２、６０２．３  溶接ガン
６０６．１、６０６．２、６０６．３  センサデバイス
６０４  コントローラ
７００  フローチャート
７０２、７０４、７０６、７０８、７１０、７１２、７１４、７１６  ステップ
８００  フローチャート
８０２、８０４、８０６、８０８  ステップ
９００  ユーザインターフェイス
９０２  現在の周波数群
９０４  利用可能な周波数群のリスト
１０００  フローチャート
１００２、１００４、１００６、１００８  ステップ
１１００  フローチャート
１１０２、１１０４、１１０５、１１０６、１１０８、１１１０  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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