(57)【要約】  複合建造物上の損傷および欠陥の位置を示すための光を用いる方法は、一般に、複合建造物上の１つ以上の欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスすることを含む。位置データは、材料配置機械が複合建造物を製造するために用いることができる数値制御（ＮＣ）データを含む部品構成ファイルから抽出することができる。この方法はさらに、位置データによって規定される欠陥位置を示すために、自動的に、少なくとも１つの光源に複合建造物への光の方向付けをさせることを含む。したがって、光は、手動の欠陥修理および／またはオペレータによるＦＯＤ除去などの後の行為のために欠陥位置を容易に確認することを可能にする。
2007532910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合建造物の表面における欠陥位置を示すための方法であって、
複合建造物の表面における欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスするステップと、
前記位置データによって規定される前記欠陥位置を示すために、前記複合建造物への光の方向付けを光源に自動的にさせるステップとを含む、方法。
【請求項２】
電子的にアクセスする前記ステップは、部品構成ファイルから前記位置データを抽出するステップを含み、前記部品構成ファイルは、材料配置機械が前記複合建造物を製造するための数値制御（ＮＣ）データを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電子的にアクセスする前記ステップは、前記複合建造物の欠陥を検査する検査システムによる欠陥の検知を示す信号を受信するステップと、前記受信した信号に応じて前記部品構成ファイルから前記位置データを抽出するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
電子的にアクセスする前記ステップは、前記材料配置機械によって前記複合建造物のプライが完成すると、前記完成したプライ上の欠陥位置を規定する前記抽出された位置データにアクセスするステップを含み、
自動的にさせる前記ステップは、前記完成したプライ上の前記欠陥位置を示すために、前記完成したプライへの光の方向付けを前記光源に自動的にさせるステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
自動的にさせる前記ステップは、前記欠陥位置を示すため、前記複合建造物への光の方向付けを前記光源に自動的にさせるように、前記位置データに関連して命令を自動的に生成するプログラムを作成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
自動的にさせる前記ステップは、材料配置機械によって前記複合建造物のプライが完成すると、前記完成したプライ上の前記欠陥位置を示すために、前記建造物の前記完成したプライへの光の方向付けを前記光源に自動的にさせるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
自動的にさせる前記ステップは、前記欠陥位置を照らすために、前記欠陥位置への光の方向付けを前記光源に自動的にさせるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記光源はレーザを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
自動的にさせる前記ステップは、前記複合建造物の表面における複数の欠陥位置を示すために、前記レーザによって放射された前記光を自動的に分割するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
自動的にさせる前記ステップは、１つ以上の異なる種類の欠陥を表示し区別するための光を用いるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
自動的にさせる前記ステップは、欠陥についての１つ以上の異なる許容基準のカテゴリを表示し区別するための光を用いるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
自動的にさせる前記ステップは、少なくとも前記欠陥位置の前記欠陥が修理されるまで前記欠陥位置を示すために、複合建造物への光の方向付けを前記光源にさせるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
欠陥が許容しがたいか否かを判定するステップをさらに含み、自動的にさせる前記ステップは、許容しがたいと判定された欠陥の欠陥位置のみを示すために、前記複合建造物への光の方向付けを前記光源にさせるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
自動的にさせる前記ステップは、領域を示すために前記光源に光の方向付けをさせることにより、前記複合建造物の前記領域内の１つ以上の欠陥位置を示すステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
複合建造物上の欠陥位置を示すためのシステムであって、
少なくとも１つの光源と、
光源の動作を制御するために前記光源に結合されたコントローラと、
前記コントローラによって実行可能なプログラムとを含み、前記プログラムは、
複合建造物上の欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスするための、コンピュータで実行可能なモジュールと、
前記位置データによって規定される前記欠陥位置を示すために前記光源が前記複合建造物に光の方向付けをするよう、前記コントローラに自動的に前記光源を作動させるための命令を自動的に生成するための、コンピュータで実行可能なモジュールとを含む、システム。
【請求項１６】
材料配置機械が前記複合建造物を製造するための数値制御（ＮＣ）データを含む部品構成ファイルから前記位置データを抽出するための、コンピュータで実行可能なモジュールをさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記複合建造物の欠陥を検査する検査システムによる欠陥の検知を示す信号を受信するための、コンピュータで実行可能なモジュールをさらに含み、前記受信した信号に応答して前記部品構成ファイルから前記位置データが抽出される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記材料配置機械によって前記複合建造物のプライが完成すると、前記完成したプライ上の欠陥位置を規定する前記抽出された位置データにアクセスするための、コンピュータで実行可能なモジュールをさらに含み、
前記コントローラは、前記完成したプライ上の前記欠陥位置を示すために、前記完成したプライに前記光源が光の方向付けをするよう前記光源を作動させる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コントローラは、材料配置機械によって前記複合建造物のプライが完成すると、前記完成したプライ上の前記欠陥位置を示すために、前記完成したプライに前記光源が光の方向付けをするよう前記光源を作動させる、請求項１５のシステム。
【請求項２０】
前記光源はレーザを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記複合建造物上の複数の欠陥位置を示すために、前記レーザによって放射された前記光を分割する分光装置をさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記プログラムは、前記複合建造物の欠陥を検査する検査システムと通信するためのコンピュータで実行可能なモジュールを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２３】
前記プログラムは、前記複合建造物を製造する材料配置機械と通信するためのコンピュータで実行可能なモジュールを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２４】
プログラムであって、
複合建造物上の欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスするためのコンピュータで実行可能なモジュールと、
前記位置データによって規定される欠陥位置を示すために前記複合建造物への光の方向付けを前記光源に自動的にさせるための命令を自動的に生成するための、コンピュータで実行可能なモジュールとを含む、プログラム。
【請求項２５】
部品構成ファイルから前記位置データを抽出するためのコンピュータで実行可能なモジュールをさらに含み、前記部品構成ファイルは、材料配置機械が前記複合建造物を製造するための数値制御（ＮＣ）データを含む、請求項２４に記載のプログラム。
【請求項２６】
前記複合建造物の欠陥を検査する検査システムによる欠陥の検知を示す信号を受信するためのコンピュータで実行可能なモジュールをさらに含み、前記受信した信号に応じて前記位置データは、前記部品構成ファイルから抽出される、請求項２５に記載のプログラム。
【請求項２７】
前記材料配置機械による前記複合建造物のプライが完成すると前記完成したプライ上の欠陥位置を規定する抽出された位置データにアクセスするための、コンピュータで実行可能なモジュールをさらに含み、前記命令は、前記完成したプライ上の前記欠陥位置を示すために、前記完成したプライに光の方向付けをするよう前記光源を自動的に作動させる、請求項２６に記載のプログラム。
【請求項２８】
前記複合建造物を検査することができる検査システムと通信するためのコンピュータで実行可能なモジュールをさらに含む、請求項２４に記載のプログラム。
【請求項２９】
前記複合建造物を製造する材料配置機械と通信するためのコンピュータで実行可能なモジュールをさらに含む、請求項２４に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
本発明は一般に材料配置機械を用いた複合建造物の製造に関する。より特定的には（しかし排他的でなく）、本発明は、複合建造物の製造中に工程間目視検査システムによって検知される欠陥の位置などの、複合建造物上の欠陥位置を示すために光を用いるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
複合建造物は長年にわたり当該技術で公知である。複合建造物は多くの異なる態様で形成することができるが、複合建造物を形成するための有利な手法の１つは、「複合材料の高速照合のための複合材料照合機および関連する方法（“Composite Material Collation
Machine and Associated Method for High Rate Collation of Composite Materials”）」と題されて２００２年２月６日に出願された米国特許出願番号第１０／０６８，７３５号に記載された、自動繊維配置または自動照合プロセスなどの自動材料配置プロセスである。米国特許出願番号第１０／０６８，７３５号の内容の全体は、本願明細書に完全に述べられているかのように、引用によって本願明細書に援用される。
【０００３】
自動照合手法においては、１つ以上の複合材料のリボン（合成ストランドまたはトウとしても公知である）が、材料配置機械を用いて基板に並べられる。基板は工具または心棒でもよいが、先に配置されて圧縮されていた複合材料の１つ以上の下部層からでも形成される。
【０００４】
典型的には、繊維配置プロセスは、熱源を利用して、局部的なニップ点での複合材料のプライの圧縮を助ける。特に、複合材料のリボンまたはトウおよび下部基板は、ニップ点で加熱されてプライの樹脂の粘着性が増大される一方、圧縮力に晒されて基盤へと確実に接着される。この部分を完成させるために、複合材料の追加的ストリップを並列した態様で適用して層を形成し、圧密化プロセス中に局所的な熱および圧力に晒してもよい。
【０００５】
あいにく、欠陥は、基礎をなす複合建造物上に複合ストリップを配置する間に生じ得る。このような欠陥は、トウの間隙、重なり、トウの落下、しわ（すなわちトウにおける盛り上がった領域）、および捩れを含み得る。さらに、複合建造物の表面には樹脂玉および毛羽玉などの異物および破片（ＦＯＤ）が蓄積することがあり、それは検知され、特定され、結局はプライ表面から除去されなければならない。
【０００６】
自動材料配置方法によって製造された複合建造物は、典型的には各損傷について特定の最大許容可能なサイズ要件を有し、これらの要件は生産プログラムによって確立されている。典型的には生産プログラムは、単位面積当たりの最大許容可能な欠陥の個数（すなわち密度）および単位面積当たりの最大許容可能な累積的欠陥幅について、明確に規定された許容／拒絶基準をも設定する。
【０００７】
繊維配置プロセスによって製造された複合積層板が欠陥サイズに関する要件を確実に満たすために、構造は、典型的には、プライごとに１００％目視検査を受ける。これらの検査は伝統的に手動で行われ、その間繊維配置機械は停止し、検査およびそれに続く修復がある場合はそれが完了するまで、材料を配置するプロセスは中断する。一方製造プロセスは、手動検査プロセスおよびそれに関連する機械の停止時間によって減速され、不利である。
【０００８】
最近、複合建造物において個々の欠陥を検知し、測定し、マーキングすることができるシステムが開発されている。複合建造物において欠陥を高い精度および信頼性をもって検知し、測定し、かつ／またはマーキングすることができる例示的なシステムおよび方法は、「複合建造物の欠陥を特定するためのシステムおよび方法（“System and Method for Identifying Defects in a Composite Structure”)」と題されて２００１年３月２８日に出願された米国特許出願番号第０９／８１９，９２２号、「複合建造物の欠陥を特定するためのシステム（“System for Identifying Defects in a Composite Structure”)」と題されて２００２年８月１３日に出願された米国特許出願番号第１０／２１７，８０５号、および、「複合建造物の製造における異物および破片（ＦＯＤ）ならびに欠陥を特定するためのシステムおよび方法(“Systems and Methods for Identifying Foreign Objects and Debris (FOD) and Defects During Fabrication of a Composite Structure”）」と題されて２００３年７月２８日に出願された米国特許出願番号第１０／６２８，６９１号に開示される。米国特許出願番号第０９／８１９，９２２号、第１０／２１７，８０５号、および第１０／６２８，６９１号の開示全体は、本願明細書に完全に述べられているかのように、引用によって本願明細書に援用される。
【０００９】
複合建造物を代表する欠陥特性、例えば単位面積当たりの欠陥密度および／または単位面積当たりの累積的欠陥幅などを測定することができるシステムおよび方法も開発されている。欠陥特性を測定することができる例示的なシステムおよび方法は、「複合建造物の欠陥特性を測定するためのシステムおよび方法（Systems and Methods for Determining Defect Characteristics of a Composite Structure）」と題された、２００３年１２月２日に出願された米国特許出願番号第１０／７２６，０９９号に開示され、その内容全体が、本願明細書に完全に述べられているかのように、引用によって本願明細書に援用される。
【００１０】
手動で欠陥修理をするために材料配置機械が自動的に欠陥に戻ることができる、かつ／または、機械が自動的に欠陥に戻り、オペレータ介入なしに欠陥の修理をすることができるシステムおよび方法も開発されている。例示的なシステムおよび方法は、「材料配置機械による、自動的な欠陥への戻りおよび／または欠陥の修理を可能にするシステムおよび方法（Systems and Methods Enabling Automated Return to and/or Repair of Defects with a Material Placement Machine）」と題されて２００４年３月１２日に出願された米国特許出願番号第１０／７９９，３０６号に開示され、その内容の全体が、本願明細書に完全に述べられているかのように、引用によって本願明細書に援用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述の検査システムおよび方法は、その意図した目的のためには成功し、積層プライの検査および修理に関連する非生産的な停止時間を減じてきた。しかしながら、発明者らは、インクを用いた表面マーキングシステムに対して代替的に適切な非接触マーキング法を与えることにより、このようなシステムおよび方法をさらに向上させ得ることを認識している。背景として、インクを用いたマーキングシステムは、特にインクジェットマーキング、ポンプ送り式フェルトマーカ、ばね式マーキングペンなどの様々な手段を用いて、複合建造物上の欠陥が検知された領域に一定量のインクを配することができる。これらのインクを用いたマーキングシステムでは、インクは、複合基板との適合性を確保し、かつインクが複合基板を汚さないことが確実であるよう注意深く選択されるべきである。インクはまた、供給ラインおよびスプレーノズルを通って自由に流れるように、十分に低い粘性を有しなければならない。インクに用いられる溶剤はさらに、インクが部分表面上に跡をつけないよう素早く、かつ目詰まりをなくすのに十分にゆっくりと乾くことができるようにしなければならない。条件をすべて満たすインクを注意深く選択することには相当の時
間およびコストを要し得る。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
要約
本発明は、複合建造物の製造中に工程間目視検査システムによって検知された欠陥の位置などの複合建造物の欠陥位置を示すのに光を用いることができるシステムおよび方法に関する。
【００１３】
好ましい実現例では、この方法は一般に、複合建造物の表面における１つ以上の欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスすることを含む。方法はさらに、位置データによって規定される欠陥位置を示すために、複合建造物への光の方向付けを少なくとも１つの光源に自動的にさせることを含む。したがって、この光によって、手動の欠陥修理および／またはオペレータによるＦＯＤ除去など後の行為のために欠陥位置が容易に確認できるようになる。
【００１４】
別の好ましい実現例では、システムは一般に少なくとも１つの光源および光源に動作可能に結合されたコントローラを含む。このコントローラは、複合建造物の表面における１つ以上の欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスすることができる。コントローラは、位置データによって規定される欠陥位置を示すために、オペレータの助けなしで、自動的に、光源に複合建造物への光の方向付けをさせるようにすることができる。
【００１５】
別の好ましい実現例では、プログラムは一般に、複合建造物の表面における１つ以上の欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスするためのコンピュータで実行可能なモジュールを含む。このプログラムはさらに、位置データによって規定される欠陥位置を示すために、自動的に、少なくとも１つの光源に複合建造物への光の方向付けをさせるための命令を自動的に生成するためのコンピュータで実行可能なモジュールをも含む。
【００１６】
特徴、機能および利点は、本発明の様々な実施例において、独立して、またはさらに他の実施例と組合わされて達成することができる。
【００１７】
本発明は、詳細な説明と添付の図面とからより完全に理解される。
好ましい実施例の説明
以下の好ましい実施例は実際には単に例示であり、いかなる意味においても本発明、その適用例、または使用を限定するように意図されない。
【００１８】
１つの局面によれば、本発明は、複合建造物の損傷および欠陥の位置を示すために光を用いるシステムおよび方法を与える。好ましい実現例では、方法は一般に複合建造物の表面における１つ以上の欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスすることを含む。位置データは、複合建造物を製造する際に材料配置機械が用いることができる数値制御（ＮＣ）データがその中に存在する、部品構成ファイルから抽出することができる。位置データは、落下したトウ、トウの間隙、異物および破片（ＦＯＤ）、しわなどの欠陥が検知された複合建造物上の１つ以上の位置を規定することができる。
【００１９】
この方法はさらに、（例えば、活性化し、操縦し、分光するなどで）自動的に、少なくとも１つの光源（例えばレーザ投射装置、レーザポインタなど）に複合建造物への光の方向付けをさせ、位置データによって規定される欠陥位置を示す（例えば照明し、ハイライトし、境界線を引くなど）ことをも含む。この光は、欠陥修理および／またはオペレータによるＦＯＤ除去などの後の行為のために欠陥位置が容易に確認できるようにする。
【００２０】
本発明の別の局面によれば、システムは一般に少なくとも１つの光源、および光源に結
合されたコントローラを含む。このコントローラは、複合建造物の表面における１つ以上の欠陥位置を規定する位置データにアクセスすることができる。コントローラは、オペレータの助けなしで、自動的に、位置データによって規定される欠陥位置を示すために、複合建造物への光の方向付けを光源にさせることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の局面は、複合建造物上の１つ以上の欠陥位置を規定する位置データに電子的にアクセスするために、コンピュータで実行可能なモジュールを一般に含むプログラムを与える。このプログラムはさらに、位置データによって規定される欠陥位置を示すために、複合建造物への光の方向付けを少なくとも１つの光源に自動的にさせるための命令を自動的に生成するためのコンピュータで実行可能なモジュールをも含む。
【００２２】
本発明の局面は、１つ以上の光源への直接的な効果および１つ以上の光源の直接制御を有するプログラムを用いて記載することができるが、光源に直接的な効果を有しかつ光源を直接制御するのは、例えば制御インタフェースのプロセッサによるプログラムの実行の際に、およびその後のプロセッサによる命令の実行の際に生成される命令であることが理解されなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、複数の層またはプライを含むことができる例示的な複合建造物２２を示す。各プライは複数の隣接した複合テープ２４のトウまたはストリップから一般に構成される。典型的にはストリップ２４は、加熱によって粘着性または流動性を持つようになる樹脂または他の材料に埋込まれた複数の繊維を含む。ストリップ２４は、米国特許出願番号第１０／０６８，７３５号に記載されるような自動照合手法に従って、テーブル、心棒または他の工具２６などの作業面上に配列され（図８）、圧縮ローラ２０（図９）で圧縮されて、複合建造物２２を形成する。
【００２４】
図１に示されるように、１８のコースまたはストリップ２４が材料配置機械によって完成されている。すなわち、材料配置機械は基板全体を１８回通過している。材料配置機械は通過する毎にストリップ２４を基板に並べていった。複合建造物２２の６番目のコース２３は欠陥３６を含み、そこではトウの一部が欠落している。１点鎖線１９は、６番目のコース２３に沿った欠陥３６までの直線距離を表す。１点鎖線２１は、複合建造物２２の第１の端部１１から欠陥３６までの横方向距離を表す。
【００２５】
本発明の様々な実現例は、米国特許出願番号第０９／８１９，９２２号、第１０／２１７，８０５号、第１０／６２８，６９１号、第１０／７２６，０９９号および／または第１０／７９９，３０６号に記載される例示的なシステムなどの、欠陥を検知し、測定し、マーキングし、像を表示し、および／またはほぼ正確な欠陥位置を確立し保持することができる、検査システムと共に用いることができる。
【００２６】
欠陥の検知に際して、検査システムは、欠陥の横に視覚的に目立つインク表示をつけるインクを用いたマーキング装置（例えばインクジェットマーキング、ポンプ送り式フェルトペンマーカ、ばね式マーキングペンなど）をトリガするために信号を送ることができる。本発明の様々な実現例では、その代り、インクを用いたマーキング装置をトリガする信号が少なくとも１つの光源をトリガするように用いられ、欠陥位置を示すために複合建造物に光を方向付ける。
【００２７】
様々な実現例は、材料配置機械および複合建造物が製造される作業面（例えば図８の工具２６など）に隣接する固定位置に光源を取付けることを含んでもよい。例として、図１５は、枠組またはガントリ１０２、２０２、３０２に支持される光源１００、２００、３００を示し、それは材料配置機械から独立しているかまたは分離していてもよい。代替的
には、光源は、材料配置機械の固定部に直接取付けることができる。光源を固定的に取付けることによって、複合建造物が製造されている作業面上の特定の基準点に対して光源が位置決めされ、較正されることができる。
【００２８】
後述するように、光源は、単一の点（図２）、複数の点（図３）、または複合建造物上で境界もしくはテンプレート（例えば、箱、円、三角形など）を形成する実線のように見えるもの（図４）を投射するよう適合されていてもよい。光が投射される先の位置は、コンピュータ支援製図（Computer-aided drawing）（ＣＡＤ）ファイルから取った座標から得ることができる。このＣＡＤファイルは商業上入手可能な様々なソフトウェアプログラムを用いて作成することができる。例示的な適用例では、座標は、同一の部分、アセンブリ、または積層について反復的であることができる。
【００２９】
欠陥位置を規定する位置情報または座標情報は、検知された損傷の特定の位置に基づいて連続的に変化する。積層上の欠陥位置を測定するための例示的なシステムおよび方法は、米国特許出願番号第１０／７２６，０９９号に記述されるようなコード化された位置決めによってコース番号およびコースに沿った距離を追跡することを含み得る。
【００３０】
損傷の検知に際して、検査システムに関連したコンピュータは、材料配置プログラムの適切な数値制御（numerical control）（ＮＣ）ブロックから座標データを抽出するよう、材料配置機械に関連したコンピュータに信号を送ることができる。このプロセスは概して後述され、米国特許出願番号第１０／７９９，３０６号により詳細に記載される。抽出された座標データは、後にそこにアクセスができるようにするために、維持され、または保存されることができる。例えば、少なくとも現在のプライの配置が完了し、かつ／または処分（例えば欠陥修理、ＦＯＤ除去など）活動が開始するまでの間、抽出された座標データを保存することができる。
【００３１】
制御インタフェースは、座標データの転送を制御し管理するために用いることができる。制御インタフェースは光源を制御し管理することもできる（例えば活性化、操縦など）。様々な実現例において、座標は、制御インタフェースに転送されて光源の操縦に用いられるのに先立って、ＣＡＤフォーマットに変換されることができる。
【００３２】
積層上の欠陥位置を表示する、光源による実際のマーキングまたは照明は、図２から図４に示される例示的な手法などのいくつかのやり方で達成することができる。しかしながら、図２から図４の目的は限定するのではなく、例示のためのみであることに注意されるべきである。例えば、図２から図４は、それぞれ複合建造物の表面における１つ以上の欠陥位置を示すために用いられるレーザ投射装置１００、２００および３００を示す。しかしながら、他の実現例は、レーザ以外の他の適切な広範囲の光源の種類から選択された、任意の数（すなわち１つ以上）の光源を用いることを含み得る。
【００３３】
図２は、材料配置機械のロボットヘッドユニット１０４の上の、かつこれに隣接した位置で固定している枠組またはガントリ１０２上に結合されたレーザポインタまたは投射装置１００を示す。代替的には、レーザ投射装置１００について他の取付け構成が可能である。例えば、レーザ投射装置１００は、代りに材料配置機械の固定部に直接取付けることができる。
【００３４】
示されるように、レーザ投射装置１００は、複合建造物１２２上の欠陥位置１１２に光１０８を方向付けており、そのために欠陥位置１１２を照らし、それがオペレータに容易に見えるようにしている。しかしながら、ここでもレーザ以外の他の適切な光源も使用することができる。
【００３５】
図２は、欠陥座標が何らかの予め定められた順序で転送される、単一の連続するマーキング手法を一般に表す。次いで、欠陥位置は、所与のいずれの時間にも１つの欠陥位置だけが照らされるよう、転送順序と一致するほぼ連続する態様で照明され得る。
【００３６】
各欠陥位置は、処分（例えば欠陥修理、ＦＯＤ除去など）が完了し、座標の次の組が転送されるまで照らされ続けることができる。コントローラは、レーザ投射装置１００からの光が修理された欠陥の位置をもはや照らさない代わりに新しい座標によって規定される次の欠陥位置を照らすよう、新しい座標に応じて、該装置の位置を変えたり操縦したりすることができる。
【００３７】
様々な実現例において、オペレータは手動で欠陥を修理し、かつ／または照らされている欠陥位置におけるＦＯＤを除去してもよい。オペレータは、手動の動作を完了したことを表示するために、コントローラとインタフェースしたり通信したりしてもよい。それに反応して、次にコントローラは、次の欠陥位置のための次の座標の組を抽出し、抽出された座標によって規定される次の欠陥位置を光源が照らすようにさせてもよい。
【００３８】
しかしながら、他の実現例では、手動の修理またはユーザ介入を要さず、材料配置機械が欠陥を自動的に修理することができる。そのような実現例では、材料配置機械のコンピュータは、修理の完了を表示する適切な信号を光源のコントローラに送ることができる。材料配置機械を用いた欠陥の自動修理を可能にするための例示的なシステムおよび方法は、米国特許出願番号第１０／７９９，３０６号に記載される。
【００３９】
図３は、材料配置機械のロボットヘッドユニット２０４の上の、かつこれに隣接した位置で固定している枠組またはガントリ２０２上に結合されたレーザポインタまたは投射装置２００を示す。代替的には、レーザ投射装置２００について他の取付け構成も可能である。例えば、レーザ投射装置２００は、代りに材料配置機械の固定部に直接取付けることができる。
【００４０】
示されるように、レーザ投射装置２００は複合建造物２２２に光２０８、２０８’および２０８”を方向付け、複数の座標の組によって規定される３つの欠陥位置２１２、２１２’および２１２”を同時に照らす。他の量（すなわち１つ以上）の欠陥位置も、特定の用途に依存して、所与の時間に照らすことができる。さらに、レーザ以外に１つ以上の他の好適な光源も使用することができる。
【００４１】
好ましい実施例では、レーザ投射装置２００は分光器を備えることができる。分光器は、レーザ投射装置２００からの光が分かれて複合建造物の表面における異なる欠陥位置を照らすようにさせる。光を分割する代わりに、様々な実現例として、複合建造物上の少なくとも１つの異なる欠陥位置を示すために、各々が光を放射することができる複数の光源を含むこともできる。
【００４２】
様々な実現例では、レーザ投射装置２００は、複合建造物２２２のある領域内のみまたは特にサイズ決めされた領域内のみの欠陥位置を照らすよう構成されることができる。代替的には、レーザ投射装置２００は、その代りに積層全体にわたって欠陥位置を照らすよう構成されることができる。
【００４３】
様々な実現例において、レーザ投射装置２００は、照らされている各欠陥位置で修理が完了するまで欠陥位置を照らし続けることができる。代替的には、欠陥が修理されたかそうでなければ処分された後には欠陥位置がもはや照らされないよう、座標情報が連続的に更新されることができる。このような実現例では、どの欠陥位置が照らされ続けているかに注意するだけで、対処を必要とする不完全な修理および欠陥がより容易に判断されるこ
とができる。
【００４４】
図４は、材料配置機械のロボットヘッドユニット３０４の上の、かつこれに隣接した位置で固定している枠組またはガントリ３０２上に結合されたレーザポインタまたは投射装置３００を示す。代替的には、レーザ投射装置３００について他の取付け構成も可能である。例えば、レーザ投射装置３００は、代りに材料配置機械の固定部に直接取付けることができる。
【００４５】
示されるように、レーザ投射装置３００は、１つ以上の欠陥位置を含む複合建造物３２２の特定の領域または区域３２４を示している。レーザ投射装置３００からの光３０８は、複合建造物３２２上で箱３２６を規定する、ほぼ実線であるように見える。代替的には、レーザ投射装置３００は、複合建造物３２２上で他の適切な幾何学的図形または輪郭（例えば特に円、三角形）を形成するように光を投射するよう構成されることができる。
【００４６】
特定の用途に依存して、光源は、欠陥位置を有するプライが完成して初めて欠陥位置を示すよう複合建造物に光を方向付けることができる。代替的に、代りに光源は、複合建造物の製造中に欠陥が検知されている間に複合建造物に光を方向付ける。いずれの場合にも、材料配置機械によって新しいプライの各々が配置される度に更新された座標を利用することができる。
【００４７】
さらに、欠陥拒絶、欠陥位置座標、修理状況などの情報を記録するためにヒストリファイルを設定することができる。ヒストリファイルは、例えば検査システムに関連したソフトウェア、材料配置機械に関連したソフトウェア、またはそれらの組合せなどの内に存在することができる。
【００４８】
本発明の様々な実現例は、異なる種類の欠陥位置を示しそれらを区別するように欠陥位置を照らすことを選択的に含むことができる。例えば、例示的な実現例は、異なる種類の欠陥位置を示しそれらを区別するように、異なる種類の光（例えば、他の属性の中でも特に、色、強度、色調、飽和、明るさが異なる光、異なる照明パターン、異なる照明形状または記号、それらの組み合せ）を用いることを含むことができる。例のみとして、青色の光が複合建造物上の異物および破片（ＦＯＤ）の位置を示すために用いられ得る一方、赤色の光は落下したトウまたはトウの間隙の位置を示すために用いられる。別の例として、異なる色の光は、許容しがたい欠陥と許容できる欠陥とを表示し、それらを区別するために用いることができる。
【００４９】
本発明の様々な実現例は、欠陥位置を示すだけでなく欠陥が該当する許容基準のカテゴリを示すためにも光を用いることを、選択的に含むことができる。例えば、例示的な実現例は、複合建造物上に１つ以上のしるし、パターン、英数字、記号、色、それらの組合せなどを光に形成させることを含むことができ、そのため欠陥についての１つ以上の許容基準のカテゴリを示し区別する。背景としては、生産プログラムは、部分についての１つ以上の異なる許容基準のカテゴリ（例えば単位面積当たりの最大許容可能な欠陥数、単位面積当たり最大許容可能な累積的欠陥幅、単一の欠陥の最大許容可能な幅）を特定することができる。例えば、第１の部分領域には、第２の部分領域に割当てられたカテゴリＡよりも緩やかなカテゴリＢを割当てることができる。カテゴリ内の許容基準は、そのカテゴリが割当てられた領域内の欠陥の許容性を決定するために用いることができる。
【００５０】
例のみとして、例示的な実現例は、カテゴリＡの許容基準を割当てられた部分領域内の欠陥の上で、もしくはその近くで光に文字「Ａ」を形成させ、かつ／または、カテゴリＢの許容基準を割当てられた部分領域内の欠陥の上で、もしくはその近くで光に文字「Ｂ」を形成させ、などと続くことを含む。許容基準のカテゴリを表示し区別するために光を用
いることによって、欠陥についての許容基準の特定のカテゴリが、オペレータまたは他の人によって容易に確認されることができる。
【００５１】
図５Ａおよび図５Ｂは、複合建造物上の欠陥位置を示すために光を用いる例示的な方法４００を図示するプロセスフロー図を形成する。図５Ａに示されるように、方法は、動作４０４において、部品構成ファイル４０２のインテリジェントフロントエンド（intelligent front end）（ＩＦＥ）処理を含むことができる。部品構成ファイル４０２は、材料配置機械が複合建造物を始めから終わりまで製造するように、データおよび情報を含むことができる。ファイル４０２内の例示的な情報は、材料配置機械のための様々な接近および後退運動を規定する数値制御（ＮＣ）データ、ならびに周囲、サイズ、輪郭などの部分の仕様を規定する情報を含むことができる。
【００５２】
図６は、特定の種類の材料配置機械用の部品構成ファイル４０２内に含まれ得る数値制御（ＮＣ）データ４０３の例示的なブロックを示す。図６は、特定の点および時における材料配置機械の位置およびその動作を反映するいくつかのデータ行を示す。図６は、欠陥位置に関連した線のブロック４０５をも示す。図６は説明の目的のみのためであり、材料配置機械のためのプログラムコードの型および内容は、用いられている特定の用途および材料配置機械に依存して異なり得る。
【００５３】
図５Ａでは、動作４０６は、例えば材料配置機械と通信するプロセッサによる、プログラムの実行を含む。プログラムの実行は、材料配置機械が動作４０８で材料の配置を開始するための命令またはコマンドを生成する。図７は、コース間における材料配置機械の対応する後退および接近運動の生成のための、例示的なコードブロック４０９を示す。図７は説明の目的のみのためであり、材料配置機械のためのプログラムコードの型および内容は、用いられている特定の用途および材料配置機械に依存して異なり得る。
【００５４】
図５Ａに示されるように、材料配置機械が箱４１０で表されるようにプライもしくは層を完成するかまたは端部に達した場合、動作４１２でプライ検査レポートが作成される。動作４１４において、プライ、コース、および関連するＮＣブロック番号をログにとるかまたは記録することができる。
【００５５】
図５Ａおよび図６を参照して、現在のコース番号および現在のブロック番号４１６を検査システムに送ることができる。動作４１８（図５Ａ）は、複合建造物の欠陥を検査する検査システムを含む。好ましくは、この検査は、材料配置機械が材料を配置している動作４０８とほぼ同時に起る。複合建造物の欠陥を検知することができる例示的なシステムおよび方法は、米国特許出願番号第０９／８１９，９２２号、第１０／２１７，８０５号、第１０／６２８，６９１号、第１０／７２６，０９９号、および／または第１０／７９９，３０６号においてより詳細に示され、かつ以下に一般に説明される。
【００５６】
動作４２０は、検知された欠陥が、製造プログラムによって確立された最大許容可能な寸法的パラメータおよび許容誤差などの、ある予め定められた許容誤差または基準の範囲内に許容可能にあるか否かを決定することを含む。単なる例として、この決定は、欠陥を表すデジタル画像からピクセル数を数えること、および、次にそのピクセルカウントを用いて、ピクセル計算と距離または寸法的限界との予め定められた関係を含む相関データに基いて、欠陥について間接的な定量的測定値を計算することにより行うことができる。
【００５７】
代替実現例は、さらに、欠陥（例えば動作４２０で許容しがたいと決定された欠陥）が手動の修理またはユーザ介在を要求することなく材料配置機械によって自動的に修理されることが可能か否かを決定するための動作を含むことができる。自動操作で修理ができる例示的な欠陥の種類は、落下したトウ、およびトウの幅と等しい幅を有するトウの間隙で
ある。自動操作によっては修理不能であると判断される欠陥についての情報は、動作４１２において、プライ検査レポートにログを残しまたは記録することができる。材料配置機械を用いた自動操作によって修理することができないと判定され得る例示的な欠陥の種類は、異物および破片（ＦＯＤ）ならびにトウの幅より狭い、許容しがたい／拒絶された間隙を含み得る。
【００５８】
動作４２４は、動作４２０において許容しがたいと判定された各欠陥の位置を測定することを含む。代替的実現例では、動作４２４は、検査システム（動作４１８）によって検知された全ての欠陥の位置を測定することを含むことができる。他の実現例では、動作４２４は、検査システム（動作４１８）によって検知され、許容しがたいと判定された（動作４２０）、かつ自動操作によっても修理することができないと判定された各欠陥の位置を測定することを含むことができる。さらに他の実現例において、動作４２４は、ある欠陥が許容できると判定されるかまたは許容しがたいと判定されるかにかかわらず、検査システム（動作４１８）によって検知され、自動操作によっては修理不能であると判定された各欠陥の位置を測定することを含むことができる。
【００５９】
好ましい実現例では、欠陥位置は、材料配置機械の材料の使用／配置位置を外部から監視することにより決定されることができる。積層上でほぼ正確な欠陥位置を確立し保持することができる例示的なシステムおよび方法は下記に一般に説明され、かつ米国特許出願番号第１０／７２６，０９９号により詳細に記載される。
【００６０】
欠陥位置または座標を規定する位置データは、動作４１４においてログに残され、記録され、追跡されることができる。
【００６１】
ここで図５Ｂおよび図６を参照して、動作４２６は、部品構成ファイル４０２（図５Ｂ）において、欠陥に関連したコースおよびＮＣブロックデータ４０５（図６）を検索することを含む。例として、欠陥の検知の際、検査システムは、その欠陥の位置の座標を規定する数値制御ブロックデータにフラグを付けるかまたは特定するのに用いられる信号を生成することができる。
【００６２】
動作４２８では、欠陥に関連したＮＣブロックデータ４０５が得られるか、または抽出される。
【００６３】
動作４３２は、光源のための命令またはコマンドを生成することを含む。これらの命令の生成は、部品構成ファイル４０２にアクセスすることを含むことができる。これらの命令は、欠陥が位置する場所を強調するかまたは示すために、（例えば活性化させ、操縦するなどで）自動的に、複合建造物への光の方向付けを光源にさせることができる。好ましくは、光源のためのこれらの命令は、ＮＣブロック情報および検査／視覚システムからのデータに基づいて、自動的に書込まれる。
【００６４】
動作４３６では、命令および位置データ（例えば、動作４２８で抽出されたＮＣブロックデータ４０５、動作４３２で生成された命令）が、ファイル４３７に書込まれることができる。
【００６５】
動作４２６から動作４３６は、検査システム（動作４１８、図５Ａ）によって検知され、許容しがたいと判定された（動作４２０）各欠陥について、繰り返すことができる。
【００６６】
動作４３８はファイル４３７の実行を含むことができる。動作４４０は、ファイル４３７の知的フロントエンド（ＩＦＥ）処理を含むことができる。
【００６７】
動作４４２は、複合建造物上の欠陥位置を示すために光源に複合建造物への光の方向付けをさせるためのプログラムの実行を含む。これは様々な状態で、かつ様々な種類の光源で達成することができる。例示的な手法が上述され、図２から図４に示される。
【００６８】
代替的実現例は、検査システム（動作４１８、図５Ａ）によって検知された全ての欠陥を示すために光を用いることを含むことができ、その場合には動作４２０はなくてもよい。動作４２４は、動作４１８で検査システムによって検知された全ての欠陥の位置を測定することを含み得る。動作４２６から動作４３６は、動作４１８においてシステムによって検知された各欠陥について繰り返すことができる。
【００６９】
さらに他の実現例は、許容しがたいと判定され（動作４２０）、さらに自動操作によって修理することができないと判定された欠陥のみを示すために光を用いることを含み得る。この後者の判定は、例えば動作４２０と４２４との間の動作で行うことができる。動作４２４は、検査システム（動作４１８、図５Ａ）によって検知され、許容しがたいと判定され（動作４２０）、かつ自動操作によっても修理することができないと判定された欠陥のみについて位置を測定することを含むことができる。動作４２６から動作４３６が繰り返される回数は、そのような欠陥の数に依存する。
【００７０】
さらに他の実現例は、このような欠陥が許容しがたいと判定されるか否かについて考慮することなく、検査システム（動作４１８、図５Ａ）によって検知され、自動操作では修理ができないと判定された欠陥を強調するために光を用いることを含み得る。動作４２０は、検知された欠陥が自動操作によって修理可能か否かを判定することを含むことができる。動作４２４は、検査システム（動作４１８、図５Ａ）によって検知され、自動操作によって修復不能であると判定された各欠陥の位置を測定することを含み得る。動作４２６から動作４３６が繰り返される回数は、そのような欠陥の数に依存する。
【００７１】
これらの様々な実現例の各々において、方法４００は、複合建造物の表面における欠陥位置を示すために、複合建造物への光の方向付けを１つ以上の光源に自動的にさせるためのプログラムコードの自動生成を可能にする。
【００７２】
したがって、本発明の実現例では、複合建造物上の欠陥位置がオペレータにとって容易に特定可能であるよう光を利用する。欠陥位置を示すための光のこの使用によって、プライ表面上に異物（例えばインク、他のマーキング媒体など）を用いる必要がなくなり、かつ、インク線を明瞭に保ち、貯蔵庫を満たし、先端部の準備をするための、インクを用いたマーキングシステムに関連する必要なメンテナンスをなくすことにより、機械の停止時間をさらに減じることが可能になる。
【００７３】
さらに、光を用いたマーキングシステムは、インクを用いたマーキングの多数の構成要素、例えば比較的複雑なハードウェア、取付用ハードウェア、ポンプ、貯蔵庫、ソレノイドおよびアプリケータなどを１つ以上の適切な光源に置換えることができるので、インクを用いたマーキングシステムよりも複雑でなくなり、さらに小型にすることができる。
【００７４】
欠陥位置を示すためにインクの代りに光を用いることにより、インク（または他のマーキング媒体）によって積層の表面を汚す懸念、およびそのような汚れが潜在的にその部分の構造的性能を減じる恐れもなくなる。インクを用いたマーキングシステムの適切な代案を与えることによって、合成基板との適合性を有し（汚染物質として作用しない）、供給ラインおよびノズルを自由に通って流れるよう十分に低い粘性を有し、部分表面上に跡をつけないよう素早くかつ目詰まりをなくすのに十分にゆっくりと乾くような、好適なインクを注意深く選択するために通常必要な時間およびコストもなくなる。
【００７５】
複合建造物で欠陥を検知するために動作４１６（図５Ａ）において用いることができる例示的なシステム１０は、図８に図示される。システム１０に関連して様々な実現例が本願明細書に記載されるが、本発明の様々な実現例は他の検査システムを伴って用いられてもよいことが理解される。システム１０の下記の説明は本来単に例示的であり、本発明の様々な実現例、適用例および／または用途を限定する意図は全くない。
【００７６】
図８に示されるように、システム１０は少なくとも１つのカメラ１２および少なくとも１つの光源１４を含む。下記により完全に説明されるように、カメラ１２はカメラ１２が捉える像を解釈するためにプロセッサ６６に接続され、もしくは像を保存するためにストレージ装置６４に接続され、またはその両方に接続される。
【００７７】
システム１０は、プロセッサ６６と通信するユーザインタフェース７６をも含んでもよい。ユーザインタフェースは、ユーザインタフェースは、ＤＯＳ、ウィンドウズ９８（登録商標）、ウィンドウズ／ＮＴ（登録商標）、ウィンドウズ２０００（登録商標）、ウィンドウズＣＥ（登録商標）、リナックス（Ｌｉｎｕｘ）（登録商標）、ユニックス（Ｕｎｉｘ）（登録商標）および等価物を含むがこれらに限定されない広範囲のソフトウェアアプリケーションから実行することができるようプログラムされ得る。ユーザインタフェース７６はコンピュータモニタにあるような表示画面を含み、オペレータが表示画面上でカーソルを移動させてさまざまなシステム設定およびパラメータを入力することが可能となるようキーボードおよびマウス（示されない）などの入力装置をさらに含み得る。表示画面はさらに、オペレータが手動で表示画面の領域に触れることによって所望の設定を入力できる、接触感知式にしてもよい。ユーザインタフェース７６は、オペレータまたは他のユーザが見るために、複合建造物の像が表示されるウィンドウを含むことができる。
【００７８】
光源１４は、複合建造物２２を照らすための光を放射するよう位置決めされる。照明は、複合建造物の欠陥によって、欠陥のない複合建造物の部分からとは異なるように反射される。例えば、複合建造物２２の欠陥のない部分から反射する照明、および複合建造物２２の欠陥に反射するのに失敗した光、またはその逆も、カメラ１２によって捉えられ得る可視画像を生成する。製造中に複合建造物の欠陥を特定するシステムおよび方法に関する詳細は、以前に参照された米国特許出願番号第０９／８１９，９２２号、第１０／２１７，８０５号、第１０／６２８，６９１号、第１０／７２６，０９９号および第１０／７９９，３０６号に含まれる。
【００７９】
図８に示されるように、カメラ１２は、照らされた複合建造物２２の部分の像を捉えるために複合建造物の近くに位置決めされ、それは典型的には複合トウが基礎をなす構造に連結されるニップ点のすぐ下流である。代替的に、かつ図１０に示されるように、反射面１６は、複合建造物（複合建造物は図１０に示されない）の近くに位置決めされ、反射面１６が複合建造物の照らされた部分の像を反射するように角度を付けられてもよい。カメラ１２は、複合建造物の照らされた部分の近距離像を反射面１６から捉えるために、反射面１６を指すよう位置決めされてもよい。２つ以上の反射面１６が本発明の他の実施例に利用されてもよく、そこで反射面１６は、複合建造物の照らされた部分の像をカメラ１２に方向付けるために協働する。
【００８０】
モノクロ像を得ることができる商業上入手可能なカメラを含む広範囲のカメラを用いることができる。１つの実施例では、カメラ１２は、画像センサ（示されない）とカメラ１２の動作中に光が通過するレンズ１３（図８）とを有するテレビジョンカメラまたは他の種類のビデオカメラである。赤外線感知カメラ、赤外線を通過させるフィルタ機能を備えた可視光カメラ、光ファイバカメラ、同軸カメラ、電荷結合素子（Charge Coupled Device）（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal Oxide Sensor）（ＣＭＯＳ）などの、他の種類のカメラまたは画像センサも用いることができる。カメラ１
２は、複合建造物２２に隣接してスタンド（示されない）上に位置決めされてもよいし、またはフレーム２８もしくは類似の装置に取付けてもよい。
【００８１】
反射面１６を含まない実施例では、図８に示されるように、カメラ１２は、ブラケット３０および関連するコネクタ３２を用いてフレーム２８に取付けられてもよい。コネクタ３２は、カメラ１２をフレーム２８の固定位置に取付けるリベット、ねじなどでもよい。代替的にコネクタ３２は、カメラ１２、光源１４、および関連アセンブリが複合建造物２２から離れて回転することを可能にする、ヒンジタイプのコネクタでもよい。この実施例は、材料配置装置の他の部分、特にカメラ１２および関連するアセンブリの裏にある部分に、保守、掃除等のためにアクセスしなければならない状況において有利である。
【００８２】
図１０は、カメラ１２、反射面１６、光源１４および関連するアセンブリ（例えばカメラアセンブリ）をブラケット３０を用いてフレーム２８に取付ける、ヒンジ型コネクタ３２の代替的実施例を示す。比較的容易に取除けるか、もしくは緩められる蝶ねじまたは任意の他の留め具などの適切な留め具を孔３４を通して挿入することができ、さらに締めつけてカメラアセンブリを動作のために適所に固定することができる。留め具は例えばカメラアセンブリを繊維配置装置の圧縮ローラ２０および他の部分から離れて回転させるように、緩めたり取除いたりできる。
【００８３】
図８をさらに参照して、特定の態様で光をフィルタするためにフィルタ１５がレンズ１３に配置され得る。１つの実施例では、フィルタ１５は、赤外線成分またはある赤外波長もしくは光波長領域のみがカメラ１２を通過できるよう光をフィルタするために設計される。フィルタ１５はこの態様で、周囲の可視光線がカメラ１２に入って捉えられた像の外観を変えることを防ぐ。
【００８４】
同じか少なくとも類似の結果を達成するために、光をフィルタする他の方法も用いることができる。例えばカメラは、等価な光学特性を有する内蔵フィルタを含むよう設計されてもよい。さらにフィルタをカメラレンズ１３と画像センサとの間に位置決めしてもよい。代替的に、カメラは赤外線スペクトルのみ感知する画像センサ（例えば赤外線感知カメラ）を含んでもよく、こうすればフィルタの必要がなくなる。
【００８５】
システム１０の光源１４がここでさらに詳細に記載される。光源１４は、複合建造物２２の少なくとも一部分を照らすために光を放射するよう位置決めされる。
【００８６】
図８において、光源１４は、複合建造物２２に対して斜角３７に位置決めされて示される。斜角３７は約４５度であり得るが、適用例に依存して他の角度も可能である。さらに、光源１４は、以下に記載されるように、欠陥３６を強調するために、ストリップ２４の配置の方向に対して実質的に直交する方向に光を放射するように位置決めされた状態で示されている。
【００８７】
さらにシステム１０は１つ以上の光源を含んでもよい。例えば図１０の実施例は、反射面１６およびカメラ１２の両側に、複合建造物および圧縮ローラ２０に相対して位置決めされる２つの光源１４を含む。２つの光源１４を含む別の例示的な実施例が図１２に示され、２つの線形光ファイバアレイがカメラ１２の対向する両側に位置決めされている。
【００８８】
図８では、光源１４は、光源１４を取付け装置２７に取付けるかまたは装着することにより、複合建造物２２に相対して調節可能に位置決めされる。取付け装置２７は、光源１４の位置を素早く正確に調節するために、主軸２９、副軸３１およびロッククランプ３３を含むことができる。取付け装置２７は、光源１４およびカメラ１２が互いに対して一定の空間的関係を保つように、次にフレーム２８、カメラ１２、ブラケット３０、または光
源１４およびカメラ１２の双方のための共通の位置を規定するいくつかの他の対象に装着されてもよい。
【００８９】
複合建造物の表面の照明の質および大きさは、周囲の照明および材料の反射率によって影響を受け得る。したがって本発明の実施例は、暗い背景において暗い損傷をより効果的に照らすために、赤外線源を有利に使用する。この点では、光源１４は、赤外線、またはハロゲン光源（図１１）もしくは他の白熱光源（示されない）などの赤外線成分を有する別の種類の光から選択され得る。他の実施例では、光源１４は蛍光灯光源（例えば白色光ＬＥＤ、低圧／水銀を充填した蛍光ガラス管など）、ストロボまたはストロボ光源、希ガスアークランプ（例えばキセノンアークなど）、メタルアークランプ（例えばメタルハライドなど）、およびレーザ（例えばパルスレーザ、ソリッドステートレーザダイオードアレイ、赤外ダイオードレーザアレイなど）をも含み得る。図１２に示されるように、光源１４からの光は光ファイバを通って送達地点まで送られてもよい。
【００９０】
いくつかの実施例において、光源１４は、炭素等の暗いトウ材料を検査するのに有効に機能する光の赤外線（ＩＲ）成分を最大化するか、または少なくとも大幅に増大させる出力レベルで動作する。この点で、約７００ナノメートルから１１００ナノメートル（７００ｎｍ〜１１００ｎｍ）の波長帯において約１５０ワット（１５０Ｗ）までの範囲の例示的出力レベルで足りる。しかしながら、光源のための特定の出力レベルおよび波長はおそらく、少なくとも部分的には、数ある要素の中でも、カメラの速度および感度、材料が置かれる速度、供給損失および検査されている材料の反射率に依存する。例えば他の実施例においては、反射率の高い材料を検査するのに好適な波長および出力レベルを用いることができる。
【００９１】
図８に示される実施例では、光源１４は、アレイまたはクラスタ形式に配列された複数のＬＥＤを含み得る。１つの特定の実施例では、光源１４は、３インチ四方のプリント回路基板上のアレイに取り付けた２４個のＬＥＤを含む。
【００９２】
図１０および図１１に示される別の実施例では、光源１４は、４個のハロゲン電球３８を含むが、他の個数を用いることもできる。
【００９３】
図１２に示される実施例では、光源１４は、カメラ１２の対向する両側に位置決めされる２つの線形光ファイバアレイを含む。アレイは、遠隔の源（示されない）から光ファイバ束２５を通って供給された光を放射する。照らされた線形アレイ１４が図１３に示される。
【００９４】
再び図１０を参照して、システム１０は光源１４の近くに位置する光反射要素１８をさらに含んでもよい。反射要素１８は、所望の照らされる領域に光を向け直す一連の光反射表面４０（図１１）を含む。これにより表面全体の照明を平均化し、光源１４の最も明るい部分によって生成される光の強い領域（すなわちホットスポット）をなくすか、または少なくとも著しく減じる。ホットスポットは、複合建造物の一定した照明を妨げかねず、カメラ１２が捉えた画像の処理の際にエラーを生じ得るため望ましくない。
【００９５】
光反射要素４０は、複合建造物の曲面／輪郭をつけられた面を照らすのに特に有利である。なぜなら、光を向け直すことによって、複合建造物のより広い部分を均等に照らすことができるからである。
【００９６】
図１１に示されるように、反射要素１８は光源１４のまわりで放物線状に湾曲している。反射要素１８は、光源１４に面する反射要素１８の表面に、光源１４に実質的に平行な湾曲した段４０を含む。段４０の間の距離および曲率は、対象となる領域の片側に１つず
つある２つの光源の合計から均等な照明を与えるのに十分であるよう選択され得る。これによって、反射要素１８は複合建造物２２のより一定した照明を与えることができ、複合建造物２２の一定しない照明によって起こる像処理のエラーを防ぐか、または少なくとも減じる。代替的に、反射要素１８の形状および／または表面の構成は、光源１４が複合建造物２２の所望の部分にわたって一定した照明および光散乱を生じるような他の方法で変形することができる。
【００９７】
例示的な実施例において、反射要素１８は、放物線状の湾曲した段４０を１７個有する概して放射線の形状であり、この段の幅は、反射要素１８の外縁での約０．１２５インチから反射要素１８の中心での約０．２５０インチの範囲である。さらに反射要素１８の段の高さは約０．１１６インチ均一である。しかしながら他の実施例では、反射要素には異なる数の段が与えられてもよく、段の幅は均一でも変化してもよく、段の高さも均一でも変化してもよい。
【００９８】
さらに反射要素１８は、光源１４によって生成され、反射要素１８によって散乱される光を、複合建造物の所望の部分の方へ向けるよう調節されてもよい。例えば図１１に示されるように、反射要素１８は、留め具４２によって取付け装置２７に調節可能に取り付けられる。緩められた留め具４２はスロット４４内で動くことができ、複合建造物に相対して反射要素１８の角度を相応に調節する。一旦反射要素１８が適切に位置決めされれば、留め具４２が締め付けられて反射要素１８を所望の位置に固定する。反射要素１８の調節は、反射要素１８の遠隔での調節を可能にする電子的手段などの他の方法によっても可能になり得る。
【００９９】
複合建造物２２は、ストリップ２４の配置の方向に交差して照らされた場合に強いグレア（glare）を生成することができるが、ストリップ２４の配置の方向に沿って照らされた場合には生成されるグレアが実質的により弱いことが観察されてきた。少なくともいくつかの実施例のシステムおよび方法では、複合ストリップ２４の配置の方向に実質的に直交する方向で複合ストリップ２４の上層部にわたって光を投じることにより、強いグレア／弱いグレア現象を利用する。これは、複合建造物２２の上層部に比較的大量のグレアを生成する。その配向のために上層部より著しく弱いグレアを生成する下部層は、上層部の間隙または他の欠陥を通して現れるので容易に見つけられる。さらに、上層部における捩れおよび他の表面欠陥によって上層部のストリップの配向が変更され、それに対応して欠陥位置において上層部のグレアが変更、すなわち低減される。
【０１００】
可視光または赤外光のいずれかで照らされたときに強いグレア／弱いグレア現象が生じ得るが、システム１０の１つの実施例で用いられるフィルタ１５が周囲の光によって引起されたグレアを実質的に取除くので、赤外光源によって引起されたグレアのみが欠陥を見つけるのに用いられる。したがってフィルタ１５は、複合建造物２２に欠陥がないか検査されているときに周囲の光の干渉を取除く。
【０１０１】
本願明細書に記載のいずれのシステム実施例にも１つ以上のカメラ１２、および／または、反射要素１８を備えた、または備えない１つ以上の光源１４（以後総称して光源と呼ぶ）があり得る。さらに、１つ以上のカメラ１２および／または１つ以上の光源１４は複合建造物に対して可動であってもよい。複数のカメラ１２および／または複数の光源１４、ならびにカメラ１２および／または光源の可動性により、複合建造物の最も正確な像を捉えるための柔軟性がシステム１０に与えられる。複数かつ／または可動な光源１４は、複合建造物の形状にかかわらず、複合建造物の所望の部分を一定かつ十分に照明することができる。同様に、複数でかつ／または可動なカメラ１２は、複合建造物の形状にかかわらず、複合建造物の任意の領域の正確な像を捉えることができる。そのため、複数かつ／または可動な光源および／またはカメラは、複合建造物の像と湾曲した／輪郭をつけられ
た部分とを照らし、捉える場合に特に有利である。複数かつ／または可動な光源および／またはカメラはさらに、ストリップ全体の像を照らし、かつ／または捉えるのが困難な幅を有する複合ストリップを照らし、かつ捉えるのに有利であるように、光源および／またはカメラの位置をストリップ全体にわたって移動してもよく、かつ／または複数の固定的な光源および／またはカメラがストリップ全体をカバーするよう位置決めしてもよい。可動カメラおよび光源を含むシステムは、先に参照した米国特許出願第１０／２１７，８０５号に詳細に記載されている。
【０１０２】
カメラ１２および／または反射面１６は、光源１４およびどのような反射要素１８とともにでもヘッドユニットに取付けることができ、それにより、ヘッドユニットが複合建造物２２全体にわたって移動して複合ストリップ２４が配置されていく間に、カメラ１２が複合建造物２２およびストリップ２４のリアルタイム像を連続的に捉えることを可能にする。複合建造物２２が平面でない場合、上述のように、検査ポイントは好ましくはニップ点に可能な限り接近していなければならない。複合建造物２２が平面の場合、検査ポイントは配置ヘッドユニットからさらに離れて位置することができる。いずれの場合も、下記でさらに十分に説明されるように、像は後の分析のために記憶装置６４に保存されてもよく、および／またはプロセッサ６６によって直ちに処理されてもよい。
【０１０３】
図４をさらに参照して、プロセッサ６６は、カメラ１２から、または像６８が保存された記憶装置６４から像を受取ってもよい。その後、プロセッサ６６は像を処理し分析して、信頼できる欠陥検知が容易にできるようにしてもよい。少なくとも１つの実施例では、プロセッサ６６および記憶装置６４は従来のコンピュータの構成要素である。
【０１０４】
動作４２４（図５Ａ）では、欠陥位置（例えば、図１の欠陥３６への直線距離１９および横方向距離２１）を測定するために様々な方法を用いることができる。欠陥位置を測定するシステムおよび方法に関する詳細は、以前に参照された米国特許出願番号１０／７２６，０９９号に含まれる。
【０１０５】
例示的な実現例では、例示的な実施例では、欠陥までのコースに沿った直線距離は、材料配置ヘッドユニットのコースに沿った直線速度に、コースの開始時と欠陥検知時との間に経過した時間量を乗算することによって、測定することができる。
【０１０６】
コースの開始および停止は、圧縮ローラに圧力が加えられているか否かを示す機械ロードセルからの信号を用いて決定することができる（図７、図８および図１０）。機械ロードセルから「圧力オン」信号を受信することは、圧縮ローラ２０が複合建造物２２に接していること、したがってコースが開始していることを示す。「圧力オフ」受信することは、圧縮ローラ２０がもはや複合建造物２２に接していないこと、したがってコースが完了したことを示す。したがって、コース開始と欠陥検知との間の時間は、機械ロードセルからの「圧力オン」信号の受信時から欠陥検知を示す信号の受信時までの間に経過する時間量の追跡によって測定することができる。
【０１０７】
代替的に、圧縮ローラ２０が複合建造物２２に接しているか否かを判断するよう位置決めされる、近接センサ、レーザ、または、音響探知機を使用する装置から信号を受信することによって、コース開始および停止を決定することができる。
【０１０８】
１つの実施例では、ヘッドユニットの速度は、圧縮ローラ２０の角速度を測定してこれに圧縮ローラ２０の円周を乗算することにより測定される。代替的に、法執行目的のために車道に沿って車両の速度をモニタする際に一般に用いられるレーダーガンを用いるなど、他の方法を用いてヘッドユニットの速度を測定することもできる。
【０１０９】
図７、８および１２を参照すると、圧縮ローラ２０と回転を共有するよう結合されたコードリング１により、圧縮ローラ２０の角速度を測定することができる。示されるように、コードリング１は、交互に現れる黒い部分および白い部分といった、交互に現れる対照をなす部分２および部分３を含む。図１２では、コードリング１は約１．０１０インチの外径４および約０．８４４の内径５を含むが、他のリングサイズを用いることもできる。他の実施例において、対照をなす部分は（例えばマーキングされ、塗布されるなどで）圧縮ローラに直接に与えられてもよく、それにより別個のコードリング１の必要性はなくなる。
【０１１０】
図７および図８をさらに参照すると、フォトセンサ７（例えば市販のフォトダイオードなど）が位置決めされて、コードリング１が圧縮ローラ２０と共に回転する間、コードリングの明から暗への遷移のリアルタイムの像をモニタし、捉える。リング１の明から暗への遷移を検知し、数えることによって、圧縮ローラの回転数を数え、モニタすることができる。明から暗への遷移が生じる頻度を用いて圧縮ローラ２０の角速度を確立することができる。好ましくは、圧縮ローラ２０における軸運動は、フォトセンサ７からコードリング１までの距離を一定に維持するために最小限にされ、そのため、機械ヘッドユニットの速度をより正確に測定することが可能となる。
【０１１１】
別の例示的な実施例では、コースに沿った欠陥までの直線距離は、圧縮ローラ２０がコース開始時から欠陥に至るまでに行った回転（全回転および部分的回転）数を数えることにより、かつその回転数に圧縮ローラ２０の円周を乗算することにより測定することができる。例として、フォトセンサ７およびコードリング１を用いて、機械ロードセルからの「圧力オン」信号の受信時と欠陥が検知されたことを示す信号の受信時との間の圧縮ローラ２０の回転数を数えることができる。
【０１１２】
さまざまな方法を用いて、複合建造物２２の第１の端部１１から欠陥までの横方向の距離を決めることもできる。図１を参照されたい。１つの例示的な実施例では、欠陥までの横方向の距離は、欠陥が存在するコースは含まないよう、完了したコースの総個数を数え、次に完了したコースの数にコースの平均幅を乗算することによって計算することができる。この方法は、各コースが同じ幅、すなわちテープ幅であるようなテープ配置に特に有効である。
【０１１３】
完了したコースの総個数は、機械ロードセルからの圧力オン／オフ信号の受信を追跡するか数えることにより測定することができる。機械ロードセルからの「圧力オン」信号の受信は、圧縮ローラ２０が複合建造物２２に接していること、したがってコースを開始していることを示す。「圧力オフ」信号は、圧縮ローラ２０がもはや複合建造物２２に接していないこと、つまりコースが完了していることを示す。
【０１１４】
各コースの幅が等しくないかもしれない繊維配置コースについては、欠陥までの横方向の距離は「ソフトウェア定規」の採用により正確に測定することができる。より具体的には、横方向の距離は、横方向の距離を含む複合建造物の少なくとも一部のデジタル画像を得、デジタル画像から横方向の距離を表すピクセル集合を選択し、ピクセル集合を含むピクセル数を数え、横方向の距離について間接的、定量的測定値を計算するためにピクセルカウントと相関データ（例えばピクセルカウントと距離との間の予め定められた関係）とを相関させることによって、測定することができる。
【０１１５】
本発明の様々な実現例は、繊維配置、テープ配置および織物配置プロセスなどの広範囲の材料配置プロセスに特に適用可能である。したがって、本願明細書における繊維配置への具体的な言及によって、本発明の範囲が材料配置プロセスの１つの特定の形式／種類のみに限定されると解釈されるべきではない。
【０１１６】
様々な好ましい実施例が説明されたが、当業者は発明の概念から逸脱することなくなされ得る修正または変形を認識するであろう。例は本発明を例示するが限定するようには意図されない。したがって、説明と請求項とは、関連する先行技術に照らして必要であるような制限のみをもって寛大に解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】複合建造物の欠陥への直線距離および横方向距離を示す例示的な複合建造物の概略図である。
【図２】本発明の好ましい実施例による複合建造物の欠陥位置を示す光源の斜視図である。
【図３】本発明の別の好ましい実施例による複合建造物上のいくつかの欠陥位置を示す光源の斜視図である。
【図４】本発明の別の好ましい実施例による１つ以上の欠陥位置を含む複合建造物の領域を示す光源の斜視図である。
【図５Ａ】図５Ｂとともに、好ましい実現例による複合建造物上の欠陥位置を示すために光を用いる方法の動作を示すプロセスフロー図を形成する。
【図５Ｂ】図５Ａとともに、好ましい実現例による複合建造物上の欠陥位置を示すために光を用いる方法の動作を示すプロセスフロー図を形成する。
【図６】材料配置機械用の部品構成ファイル内の数値制御（ＮＣ）データの例示的なブロックを示す図である。
【図７】コース間における材料配置機械の対応する後退および接近運動を生成するためのＮＣコードの例示的なブロックを示す図である。
【図８】複合建造物の欠陥を検査するための例示的なシステムに隣接して位置決めされた、欠陥位置を示すために光を用いる例示的なシステムの概略図である。
【図９】回転を共有するよう結合されたコードリングとコードリングをモニタするために位置決めされたフォトセンサとを有する、例示的な圧縮ローラの斜視図である。
【図１０】複合建造物の欠陥を検査するための別の例示的なシステムの斜視図である。
【図１１】図１０に示されるシステムの実施例による光源の斜視図である。
【図１２】複合建造物の欠陥を検査するための別の例示的なシステムの斜視図である。
【図１３】図１２に示されるシステムの実施例による光源の斜視図である。
【図１４】図９に示されるコードリングの概略図である。
【図１５】好ましい実現例による、複合建造物上の欠陥位置を示すために用いることができる光源を支持する例示的なガントリの斜視図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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