(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂に含侵された炭素繊維のトウを配置することによって、複合材料を形成する自動繊維配置デバイスにおいて、トウのしわ又はパッカリングが発生しない複合プライの製造に関連するトウ経路面を決定する方法。【解決手段】複合プライの製造に関連するトウ経路面を決定する方法は、初期トウ経路面から、レイアップ面上への初期トウ経路面４２６の投影に対応する投影トウ経路面を算出することを含む。この方法は、特定の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部のエッジ長を決定することも含む。方法は、投影トウ経路面４２６に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部のエッジ長間の相違と閾値とを比較することを、更に含む。【選択図】図５
2019090145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合プライの製造に関連するトウ経路面を決定する方法であって、
初期トウ経路面から、レイアップ面（２０２）上への前記初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面（４２６）を算出することと、
特定の開始点及び終了点（１９２、１９４）に関して、前記投影トウ経路面（４２６）の両側部のエッジ長を決定することと、
前記投影トウ経路面（４２６）に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、前記両側部の前記エッジ長間の相違と閾値（１６８）とを比較することとを含む、方法。
【請求項２】
部品の表面上への０度繊維配向の投影に基づいて、ベクトル場（３０２）を決定することと、
前記ベクトル場（３０２）に基づいて一又は複数のコース中心線（４１８）を決定することと、
前記一又は複数のコース中心線（４１８）のうちのある特定の中心線、及び繊維配置ヘッド（１３８）のヘッド法線方向に基づいて、前記初期トウ経路面を決定することとを更に含み、前記初期トウ経路面がトウローラ経路に対応している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一又は複数のコース中心線（４１８）、及び繊維配置ヘッド（１３８）のヘッド法線方向に基づいて、ヘッドモデルを決定することであって、
前記一又は複数のコース中心線（４１８）、トウの総数、及びトウ幅（５２２）に基づいて、前記初期トウ経路面を含む複数の初期トウ経路面を決定することと、
前記複数の初期トウ経路面に基づいて、前記投影トウ経路面（４２６）を含む複数の投影トウ経路面（４２６）を算出することとを含む、ヘッドモデルを決定することを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記投影トウ経路面（４２６）を算出することが、前記初期トウ経路面の方向に対して、かつ、自動繊維配置機（１０４）のヘッド（１３８）のローラ（４０２）の回転軸に対して直角な方向における、投影を算出することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記レイアップ面（２０２）上へ、ヘッド法線方向に、前記初期トウ経路面のトウローラ面のエッジを投影することによって、前記投影トウ経路面（４２６）の境界エッジを算出することを更に含み、前記レイアップ面（２０２）はツールマンドレルの表面に対応しており、かつ、前記開始点及び前記終了点は、コース（１４２）の開始点及び終了点（１９２、１９４）に、前記コース（１４２）のカーブの変曲点に、前記コース（１４２）の一部分に、又はこれらの組み合わせに、対応している、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記初期トウ経路面のトウ幅（５２２）、トウ材料、又はこれらの組み合わせに基づいて、前記閾値（１６８）を決定することと、
前記閾値（１６８）と前記エッジ長の前記相違とを比較することに基づいて、前記投影トウ経路面（４２６）に沿った前記湾曲量が許容可能であるか否かを示す出力を生成することとを更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記投影トウ経路面（４２６）に沿った前記湾曲量が許容可能であると判定されると、
前記レイアップ面（２０２）に配置されるべき前記トウ（１４４）の幅（５２２）を、調整後のトウ幅まで増大させることと、
前記調整後のトウ幅に基づいて、調整後の初期トウ経路面を決定することと、
前記調整後の初期トウ経路面から、前記レイアップ面（２０２）上への前記調整後の初期トウ経路面の投影に対応する調整後の投影トウ経路面（４２６）を算出することと、
前記開始点及び前記終了点（１９２、１９４）に関して、前記調整後の投影トウ経路面の前記両側部の調整後のエッジ長を決定することと、
前記調整後の投影トウ経路面の前記湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、前記両側部の前記調整後のエッジ長間の第２の相違と第２閾値（１６８）とを比較することとを更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記投影トウ経路面（４２６）に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、
前記レイアップ面（２０２）の曲率を調整することであって、これにより前記投影トウ経路面（４２６）の前記エッジ長が調整される、前記レイアップ面の曲率（２０２）を調整することと、
調整後の前記投影トウ経路面の前記湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、前記両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と前記閾値（１６８）とを比較することとを更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記投影トウ経路面（４２６）に沿った前記湾曲量が許容可能ではないと判定されると、
エッジ長の相違の低減をもたらすために前記レイアップ面（２０２）に配置されるべき前記トウ（１４４）の幅（５２２）を減少させることであって、これにより前記投影トウ経路面（４２６）の前記エッジ長が調整される、前記トウ（１４４）の幅（５２２）を減少させることと、
調整後の前記投影トウ経路面の前記湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、前記両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と第２閾値とを比較することとを更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記投影トウ経路面（４２６）に沿った前記湾曲量が許容可能ではないと判定されると、
前記レイアップ面（２０２）に配置されるべき前記トウ（１４４）の材料を変更することであって、これにより、前記投影トウ経路面（４２６）の前記エッジ長の調整、緩和係数の調整、又はその両方が行われる、前記トウ（１４４）の材料を変更することと、
調整後の前記エッジ長、調整後の前記緩和係数、又はその両方に基づいて、第２の相違を決定することと、
前記湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、前記第２の相違と第２閾値とを比較することとを更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記投影トウ経路面（４２６）に沿った前記湾曲量が許容可能であると判定されると、
複数のコース中心線（４１８）に基づいて複数のツール経路を生成することと、
前記ツール経路を示すデータであって、前記ツール経路にしたがってコース（１４２）を配置するために自動繊維配置機（１０４）に指令を出すよう設定された、前記ツール経路を示すデータを出力することとを更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
トウ投影（４２６）の第１境界エッジの第１エッジ長を計算すること、
前記トウ投影（４２６）の第２境界エッジの第２エッジ長を計算すること、
前記両側部の前記エッジ長間の投影相違を決定するために、前記第１エッジ長から前記第２エッジ長を減算すること、及び、
前記両側部のエッジ長間の前記相違を決定するために、緩和係数によって前記投影相違を減少させることであって、前記緩和係数は、トウ材料の材料特性、プロセス設定、エッジ長差の累積量、又はこれらの組み合わせに基づいている、前記投影相違を減少させることによって、前記両側部の前記エッジ長間の前記相違を決定することを更に含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法を実施するためのシステムであって、
部品に対応する部品データを受信することと、
前記部品データに基づいて初期トウ経路面を生成することと、
前記初期トウ経路面から、レイアップ面（２０２）上への前記初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面（４２６）を算出することと、
特定の開始点及び終了点に関して、前記投影トウ経路面（４２６）の両側部のエッジ長を決定することと、
前記投影トウ経路面（４２６）に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、前記両側部の前記エッジ長間の相違と閾値（１６８）とを比較することと、
自動繊維配置機（１０４）のための幾何形状ファイルであって、複数の機械可読指令を含む幾何形状ファイルを出力することとを、行うよう設定された演算デバイスを備える、システム。
【請求項１４】
前記自動繊維配置機（１０４）であって、前記幾何形状ファイルに基づいて前記部品を作製するよう構成された、前記自動繊維配置機（１０４）を更に備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記自動繊維配置機が、互いに無関係に動くよう構成された複数の圧縮ローラ（４０２）を含む、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、自動繊維配置によって複合材料の部品を形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動繊維配置デバイスは、トウと称される、材料の複数の狭長片（例えば、樹脂に含侵された炭素繊維）を配置すること（ａｐｐｌｙｉｎｇ）によって、複合部品を形成する。自動繊維配置機は、ローラ又はその他のデバイスを用いてトウを堆積させることにより、複数のトウを配置しうる。例えば、トウは、一又は複数の圧縮ローラによって、レイアップ面に押し付けられうる。自動繊維配置デバイスは、隣接した複数のトウを配置するか又は置いて、コースと称される連続したアレイ又はバンドを形成する。コースの各トウは、決まった厚さを有する。複数のコースが配置されて、トウによる単一の層（プライと称される）を形成する。複合部品は、複数のプライ（例えばプライのセット）を含み、このプライのセットの複数のプライは、多くの場合、別々の方向に配向される（例えば、０度のプライと、＋４５度のプライと、９０度のプライと、−４５度のプライ）。プライの一配向が、トウ（及びトウの複合繊維）の公称方向（ｎｏｍｉｎａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）となる。
【０００３】
トウの配置時に、一部の自動繊維配置デバイスは、コースのトウを、非線形経路（例えば湾曲経路）を辿るよう誘導（ｓｔｅｅｒ）しうる。コースが測地線経路（例えば、表面上の最短直線経路）を辿らなければ、コースは誘導径で誘導されていると言える。この誘導径は、測地曲率の逆数であり、一般的には、コース中心線に沿ったある特定の点において測定される。コースが誘導されている間、ローラの内側エッジが進む距離はローラの外側エッジが進む距離よりも短くなる。ローラの幅全体においてトウは一定速度で分置されるので、コースのトウが誘導されると、余剰の複合トウ材料がローラの前方に蓄積する。この余剰トウ材料により、トウ材料のしわ（例えば、トウのエッジがこのトウに折り重なること）及びパッカリング（例えばトウのバックリング）が発生しうる。典型的には、しわ又はパッカリングを回避するために、許容される誘導径の上限値が使用される。しかし、トウのしわ又はパッカリングを予測及び予防するための誘導径（例えば局所測定値）の使用では、コースに沿った誘導の累積的影響が全く考慮されない。
【０００４】
トウのしわ又はパッカリングは繊維の局所歪を引き起こすことがあり、このことは、荷重に耐える繊維の性能（結果的には複合部品の性能）に悪影響を与えうる。後続のプライのコースがレイダウンされる時に、パッカリングが発生したトウが更に折り畳まれることにより、プライ内の繊維の不均質分布、並びに厚さの変動が生じる可能性がある。繊維の不均質分布は、部品に局所的なしわを引き起こし、部品の構造性能に影響を与えうる。厚さの変動は部品の仕上がり表面品質に影響を与えることがあり、これにより、充填、サンド研磨、又はシム充填を経る手直しが必要になりうる。
【０００５】
しわ又はパッカリングが発生したトウには、後続のプライがレイダウンされるのであればその前に、トウを持ち上げて再位置付けすることによる、手作業の手直しが行われうる。パッカリングは、パッカリングの近傍領域を手作業で局所的に圧縮すること、又は、真空下で部品全体を圧縮することによって、一時的に抑制されうる。部品の手直しにより、部品の製造に時間とコストが付加される。部品設計が、望ましい繊維配向のために、トウがある特定の経路を辿ることが求められるようなものである場合、トウを手作業で再配置してもパッカリング又はしわは消えないことがある。しわによって部品の耐荷重性能が下落することがあれば、かかる下落は材料の付加によって軽減される必要があるが、これにより、部品の重量が増しうる。
【発明の概要】
【０００６】
ある特定の実行形態では、複合プライの製造に関連するトウ経路面を決定する方法は、初期トウ経路面から、レイアップ面上への初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面を算出することを含む。この方法は、特定の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部のエッジ長を決定することも含む。方法は、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部のエッジ長間の相違と閾値とを比較することを、更に含む。
【０００７】
別の特定の実行形態では、システムは、部品に対応する部品データを受信するよう設定されたコンピュータを含む。このコンピュータは、部品データに基づいて初期トウ経路面を決定するよう、更に設定される。初期トウ経路面は、ローラと部品の幾何形状との接点に沿った、ローラの経路に対応している。コンピュータは、初期トウ経路面から、レイアップ面上への初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面を、算出するよう設定される。コンピュータは、特定の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部のエッジ長を決定するよう設定される。コンピュータは、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部のエッジ長間の相違と閾値とを比較するよう、更に設定される。コンピュータは、自動繊維配置機のための幾何形状ファイルであって、複数の機械可読指令を含む幾何形状ファイルを出力するよう、更に設定される。
【０００８】
別の特定の実行形態では、非一過性のプロセッサ可読媒体はプロセッサ実行可能指令を記憶し、このプロセッサ実行可能指令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、初期トウ経路面から、レイアップ面上への初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面を算出することを、実行させる。指令は、プロセッサに、特定の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部のエッジ長を決定することも、実行させる。指令は、プロセッサに、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部のエッジ長間の相違と閾値とを比較することを、更に実行させる。
【０００９】
本書に記載の特徴、機能、及び利点は、様々な実行形態で個別に実現されうるか、又は、更に別の実施形態において組み合わされうる。実行形態の更なる詳細は、以下の説明及び図面を参照することで理解されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】コンピュータ及び自動繊維配置機を含むシステムを示す、ブロック図である。
【図２】自動繊維配置機の一例を示す図である。
【図３】ベクトル場の一例を示す図である。
【図４】自動繊維配置機のヘッドの一例を示す図である。
【図５】自動繊維配置機によってレイアップ面に配置されたコースの一例を示す図である。
【図６】自動繊維配置機によってレイアップ面に配置されたコースの別の例を示す図である。
【図７】トウのエッジ長差（ｅｄｇｅ  ｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）の一例を示す図である。
【図８】開始点と終了点との間の、エッジ長差の計算の例を示す図である。
【図９】エッジ長差を考慮せずにトウを誘導した場合に発生する、偏り及び異常を示す図である。
【図１０】複合プライの製造に関連するトウ経路面を決定する方法の一例の、フロー図である。
【図１１】本開示による、複合プライの製造に関連するトウ経路面を決定するよう設定された汎用演算デバイスを含む、演算環境のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本書に記載の実行形態は、自動繊維配置を使用して複合材料の部品を形成するための、システム及び方法を対象としている。このシステム及び方法は、自動繊維配置機のためのツール経路及び機械可読指令（例えばＧ−コード）を生成することと、自動繊維配置機を使用して部品を形成することとを、含む。本書で開示されているシステム及び方法は、コースに沿ったトウのエッジ長差の累積的影響を考慮することによって、トウをコースに沿って誘導する時のトウ材料のしわ及びパッカリングの程度を予測し、低減させるために、使用される。例えば、トウの両側のエッジの長さが決定され、トウ材料のしわ及びパッカリングを予測するためにエッジ長差（例えば、エッジ長のデルタ）が閾値と比較される。エッジ長差が閾値以下であった場合、部品は製造段階に進む（例えば、自動繊維配置機に指令を下すために、ツール経路及び機械可読指令が生成される）か、又は、より幅広のトウ（レイアップ速度が速くなる）向けに、第２エッジ長差の計算が実施される（例えば、より幅広なトウは、ある特定のカーブに関してはエッジ長差が大きくなり、しわ及びパッカリングが発生しやすくなる）。閾値が満たされなければ、製造プロセスの一又は複数の変数が調整されるか、又は、部品の性能特性が引き下げられる（例えば強度又は剛性の下落であるが、これにより、典型的には、部品重量が増大する）。部品設計及び製造プロセスの一又は複数の変数を調整することは、誘導径の浅い、より緩いカーブを有するよう、部品を再設計すること、部品表面上のコースの経路を調整すること、トウの幅を狭くすること、異なる材料系を使用すること（例えば、トウに異なる種類の繊維を使用すること）、又はこれらの組み合わせを、含む。部品の設計又はトウ幅を調整又は更新した後に、更新後のエッジ長差が決定される。更新後のエッジ長差は、コースの経路が許容可能であるか否かを判定するために、前記閾値又は別の閾値と比較される。トウ幅又は材料系が変更されると、閾値の値も変更される。
【００１２】
本書で言及している偏り又は異常（例えばしわやパッカリング）は、予定されたコースの幾何形状又は経路に沿った湾曲から生じる。上記の偏り又は異常は、設備若しくは材料の許容誤差又はプロセスの変動によって発生しうる偏り又は異常とは、異なるものである。例えば、トウの厚さ又は幅の変動により、意図されない偏り又は異常が生じうる。加えて、自動繊維配置機によるトウ配置の変動によっても、意図されない偏り又は異常が生じうる。
【００１３】
エッジ長差を計算すること及びエッジ長差と閾値とを比較することによって、設計プロセスにおいて、かつ部品が製造される前に、偏り又は異常が予測されうる。ゆえに、部品の製造前に、偏り又は異常を低減するか又はなくすことが可能になる。その結果として、部品のレイアップ（例えば形成）中に用いられる手直しが、減少するか、又はなくなる。したがって、部品の製造に関連する時間及びコストが削減され、かつ、繊維の耐荷重性能の向上によって部品の重量が軽くなりうる。
【００１４】
図１は、部品を形成するためのシステム１００の一例を示すブロック図である。システム１００は、コンピュータ１０２と、自動繊維配置機などの機械１０４とを含む。システム１００は、複合部品を設計すること、複合部品を作り出すために使用されるツール経路を生成すること、ツール経路を機械可読指令に変換すること、及び、機械可読指令に基づいて複合部品を形成することが、可能である。システム１００及び機械１０４によって製造される部品１０６の一例を、図１に示している。ある特定の実行形態では、部品１０６は複合積層部品である。
【００１５】
コンピュータ１０２は、プロセッサ１１２とメモリ１１４とを含む。一部の実行形態では、メモリ１１４は、モデリングソフトウェア１２２を記憶するよう設定される。プロセッサ１１２はモデリングソフトウェア１２２を実行するよう設定されており、モデリングソフトウェア１２２は、部品データ１５６を生成するよう設定される。モデリングソフトウェア１２２は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）アプリケーション、コンピュータ支援工学（ＣＡＥ）アプリケーション、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）アプリケーション、製品ライフサイクル管理（ＰＬＭ）アプリケーション、若しくはこれらの組み合わせを含むか、又はそれに対応している。ある特定の実行形態では、モデリングソフトウェア１２２は、表面ベースのモデリングプログラム、立体ベースのモデリングプログラム、又はこれらの組み合わせ（例えば、Ｄａｓｓａｕｌｔ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓの登録商標であるＣＡＴＩＡ(R)若しくはＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ(R)、又は、Ｓｉｅｍｅｎｓ  ＰＬＭ  Ｓｏｆｔｗａｒｅの登録商標である（以前はＵｎｉｇｒａｐｈｉｃｓとして知られていた）Ｓｉｅｍｅｎｓ  ＮＸ(R)）を含む。部品データ１５６は、部品１０６などの複合部品の三次元（３Ｄ）モデルを含むか、かかる三次元モデルに対応している。ある特定の実行形態では、部品１０６は、一又は複数の湾曲面（例えば、変動する曲率を伴う湾曲面）又はテーパ面を含む。例示的かつ非限定的な一例としては、部品１０６は、航空機の胴体外板である。他の実行形態では、部品１０６は、平坦であるか、又は平行なエッジを有する（例えば、湾曲面又はテーパを含まない）表面を含む。
【００１６】
メモリ１１４は、ツール経路アプリケーション１２４、部品データ１５６、ベクトル場データ１５８、コース中心線データ１６０、トウ配置データ１６２、トウ投影データ１６４、エッジ長データ１６６、閾値データ１６８、及びコマンド１７０（例えばＧ−コード）を記憶するよう、設定される。ベクトル場データ１５８は、複数のベクトルであって、各々が部品１０６又は部品１０６のプライの表面上の複数の点に対応する複数のベクトルを有する、ベクトル場を含むか又は示す。例えば、この複数のベクトルは、部品１０６の表面上の繊維の局所配向を示す。プロセッサ１１２はツール経路アプリケーション１２４を実行するよう設定されており、ツール経路アプリケーション１２４は、部品データ１５６に基づいてベクトル場データ１５８を生成するよう設定される。
【００１７】
コース中心線データ１６０は一又は複数のコース中心線を含むか又は示し、ツール経路アプリケーション１２４は、ベクトル場データ１５８からコース中心線を決定するよう設定される。例えば、コース中心線は、ベクトル場によって示されるある特定の経路を辿ることで生成される。
【００１８】
トウ配置データ１６２は、機械１０４のヘッド１３８がコース中心線データ１６０によって示されるある特定のコース中心線を辿る時に、各トウローラが辿ることになる経路（例えばトウローラ経路）を含むか又は示す。ツール経路アプリケーション１２４は、コース中心線データ１６０と、ヘッド１３８、コース、又はその両方の特性とに基づいて、トウ配置データ１６２を決定するよう設定される。例えば、ヘッド１３８の特性は、トウ幅、トウの総数（ｃｏｕｎｔ）、ヘッド１３８のローラの特性、又はこれらの組み合わせを示しうる。
【００１９】
トウ投影データ１６４は、図４を参照して詳述している、部品１０６を形成するためにトウが配置されることになるレイアップ面上への、トウ配置データ１６２のトウローラ経路（例えばトウ投影経路）の投影を、含むか又は示す。ツール経路アプリケーション１２４は、トウ配置データ１６２に基づいてトウ投影データ１６４を決定するよう、設定される。
【００２０】
エッジ長データ１６６は、トウ投影経路の各々の両側部のエッジ長、及び、トウ投影経路の各々のエッジ長間の相違（例えば、エッジ長の相違又はデルタ）を、含むか又は示す。ツール経路アプリケーション１２４は、トウ投影データ１６４、緩和係数（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）、又はその両方に基づいて、エッジ長データ１６６を決定するよう設定される。エッジ長データ１６６の決定及び緩和係数については、図８を参照して詳述する。
【００２１】
閾値データ１６８は、トウ投影経路の各々のエッジ長差と比較するための一又は複数の閾値を、含むか又は示す。一又は複数の閾値の各閾値は、トウの一又は複数の特性（例えば、トウ幅、トウ材料、又はその両方）に、及び、一又は複数のプロセスパラメータ（例えば、温度、レイアップスピード、圧密圧力、トウ張力、湿度、ローラの種類など）に対応しうる。閾値データ１６８は、閾値を算出するためのデータ（例えば論理又は方程式）を含みうるもの、又は、データ表を含む、若しくはデータ表に対応するものであってよく、閾値は、一又は複数の入力に基づいて検索される。閾値は、経験的に、又は物理モデリングによって、決定されうる。（温度及び湿度により変動しうる）厚さ、表面のテクスチャ、及びトウの剛性などの材料特性が、閾値に影響を与える。例えば、厚さ、圧密圧力、又はトウ張力が（限度範囲内で）増大することで閾値も上昇する一方、材料剛性が増大すると、閾値は下落することが多い。
【００２２】
ツール経路アプリケーション１２４は、部品データ１５６、コース中心線データ１６０、トウ投影データ１６４、又はこれらの組み合わせに基づいて、コマンド１７０を生成するよう設定される。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、部品１０６を作製するために、ある特定のツール（例えば機械１０４）のためのツール経路を生成する。ツール経路は、複合繊維片又は複合繊維テープ（トウ）を配置して部品１０６を形成するために、ツール又はツールのヘッドが通るルートに対応している。加えて、ツール経路は湾曲経路（例えば非測地線経路）を含む。ツール経路アプリケーション１２４は、ツール経路をコマンド１７０に変換するよう設定される。コマンド１７０は、ツール（例えば機械１０４）によって実行可能な機械可読指令を含む。例えば、コマンド１７０は、座標（Ｘ１，Ｙ１）における６つのトウによるコースを、座標（Ｘ２，Ｙ２）までまっすぐに配置するため、及び、座標（Ｘ２，Ｙ２）のある特定の曲率半径又は誘導径を用いて、このコースを座標（Ｘ３，Ｙ３）まで誘導するための、指令を含みうる。図１では、モデリングソフトウェア１２２とツール経路アプリケーション１２４は別個のプログラムとして図示されているが、他の実行形態では、モデリングソフトウェア１２２がツール経路アプリケーション１２４を含む。
【００２３】
図１では、コンピュータ１０２はモデリングソフトウェア１２２及びツール経路アプリケーション１２４を含むものとして図示されているが、他の実行形態では、第１コンピュータがモデリングソフトウェア１２２を含み、第２コンピュータ（例えばコンピュータ１０２）がツール経路アプリケーション１２４を含む。かかる実行形態では、第１コンピュータが部品データ１５６を生成し、第２コンピュータは、第１コンピュータから部品データ１５６を受信する。
【００２４】
機械１０４は、コントローラ１３２と、機械的連結部１３４と、アクチュエータ１３６と、ヘッド１３８とを含む。機械１０４は、トウ１４４を配置して部品１０６を形成するよう、構成される。機械１０４は、ガントリ型機械又は（例えば６軸又は６自由度の）ロボットアーム型機械を含みうるか、又はかかる機械に対応しうる。
【００２５】
機械的連結部１３４及びアクチュエータ１３６は、コントローラ１３２からの制御信号に応じて、ヘッド１３８を位置付け、動かすよう構成される。機械的連結部１３４及びアクチュエータ１３６は、ツール経路（湾曲経路でありうる）に沿って、ヘッド１３８を誘導するよう構成される。ヘッド１３８は、コントローラ１３２からの制御信号に応じて、コース１４２としてトウ１４４を配置してプライを形成するよう、構成される。各コース１４２は、複数のトウ１４４（例えば複数のトウによるバンド）を含む。一部の実行形態では、ヘッド１３８は、トウ１４４を配置するか又は置くよう構成された、複数のローラ（例えば圧縮ローラ）を含む。複数のトウの各トウが、対応するローラを有する。複数のローラの各々は、図４を参照して詳述しているように、他のローラとは関係なく（例えば、垂直方向又はヘッド法線方向に）動くよう構成される。加えて、複数のローラの各々は、変形可能である（例えば、部品１０６を形成するためにトウが配置されるマンドレルといった、部品１０６の形状に適応する）よう構成される。一部の実行形態では、ヘッド１３８は、配置の前又は配置中にトウ１４４を加熱するよう構成された、ヒータを更に含む。他の実行形態では、ヘッド１３８は単一のローラを含み、複数のトウの各々は、この単一のローラを共に使用しうる。
【００２６】
ヘッド１３８は、個々のローラ又はトウの各々のための、個別トウスピードの送り制御を含む。個別トウスピードの送り制御は、コースにおけるエッジ長差によって生じる偏り又は異常に適応するために使用されうる。分かりやすく言うと、コースが十分に幅広である場合、カーブの外側のトウの進路が、内側のトウの比較的短い進行分と比べて長くなることを考慮して、コースのカーブの外側のトウに対応するローラの送りスピードが上昇する。個別スピードのトウ送り制御は、単一のトウのエッジ長差によって生じる偏り又は異常を考慮したものではない。
【００２７】
機械１０４（例えばヘッド１３８）は、コース１４２のトウ１４４を（例えば、バットカットとも称される垂直切断によって）切断するよう構成された、切断デバイス１４０を含む。切断デバイス１４０は、個別のトウ制御を有する。分かりやすく言うと、切断デバイス１４０は、コース１４２の個々のトウをコース１４２の長さに沿った種々の位置で切断することによって、トウドロップを実施するよう構成される。コース１４２に対し、トウを選択的に除去及び付加すること（異なる数のトウを選択的に配置すること）で、機械１０４が、コース１４２の長さ全体にわたってコース１４２の幅を調整する（例えば、狭める又は広げる）ことが可能になる。
【００２８】
機械１０４は、マンドレル（図示せず）上に部品１０６を形成しうる。例えば、機械１０４はマンドレル上にトウ１４４を配置する。マンドレルは、トウ１４４を受容し、かつ部品１０６を支持するよう構成される。マンドレルは、部品１０６の外形又は外部輪郭と一致する外形又は外部輪郭を有しうる。
【００２９】
コントローラ１３２は、プロセッサ１５２とメモリ１５４とを含む。メモリ１５４は、コマンド１７０を記憶するよう設定される。コントローラ１３２は、アクチュエータ１３６及びヘッド１３８を制御し、作動させるための制御信号を生成するよう設定される。分かりやすく言うと、プロセッサ１５２は、制御信号を介してアクチュエータ１３６を作動させ、制御することによって機械的連結部１３４及びヘッド１３８を動かすために、コマンド１７０を読み出し、実行する。加えて、トウドロップを制御し、かつコース１４２の幅を調整するために、制御信号は、ヘッド１３８及び切断デバイス１４０に送られる。
【００３０】
一部の実行形態では、機械１０４は、ネットワーク接続を介して、コンピュータ１０２からコマンド１７０を受信する。他の実行形態では、機械１０４は、可搬式記憶媒体を介してコマンド１７０を受信する。図１に示す実行形態では、コンピュータ１０２と機械１０４は別個のデバイスとして図示されているが、他の実行形態では、コンピュータ１０２と機械１０４は１つのデバイス又はシステムに統合される。
【００３１】
システム１００の動作中に、コンピュータ１０２は、ある特定の複合部品（機械１０４によって形成されるべき部品１０６など）に対応する部品データ１５６を、生成又は受信するツール経路アプリケーション１２４は、部品データ１５６に基づいてベクトル場データ１５８を生成し、ベクトル場データ１５８に基づいてコース中心線データ１６０を生成する。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、部品１０６の湾曲した幾何形状表面に関連する複数のベクトル場を統合することによって、部品１０６のプライのレイアップに対応する複数のコース中心線経路を決定する。
【００３２】
ツール経路アプリケーション１２４は、機械１０４、コース中心線データ１６０、及びトウ１４４の幅（例えば、トウの材料又はテープの幅）に基づいて、部品１０６のためのヘッドモデルを生成する。分かりやすく言うと、ツール経路アプリケーション１２４は、機械１０４、コース中心線データ１６０、トウ１４４の幅（例えば、トウの材料又はテープの幅）に基づいて、一又は複数のトウローラ経路（例えば初期トウ経路面）を示す、トウ配置データ１６２を生成する。トウローラ経路（例えば初期トウ経路面）は、二次元の幾何学的実体を含むか、又は二次元の幾何学的実体に対応している。
【００３３】
ツール経路アプリケーション１２４は、図４及び図５を参照して詳述しているように、レイアップ面、機械１０４、コース中心線データ１６０、トウ１４４の幅、トウ配置データ１６２、又はこれらの組み合わせに基づいて、一又は複数のトウ投影経路を示すトウ投影データ１６４を生成する。
【００３４】
ツール経路アプリケーション１２４は、図８を参照して詳述しているように、トウ投影データ１６４に基づいてエッジ長差を計算する。ツール経路アプリケーション１２４は、ある特定のコースに関する複数のエッジ長差（例えば、各トウ（例えば各トウのトウ投影経路）につき１つのエッジ長差）を計算しうる。加えて、ツール経路アプリケーション１２４は、コースの各トウにつき、複数のエッジ長差を決定しうる。分かりやすく言うと、トウローラ面又はコースの複数のセグメント（部分）について、エッジ長差が計算されうる。セグメントは、摺動ウインドウ又は２つの変曲点の間のカーブの一部分を含みうるか、又はそれに対応しうる。
【００３５】
一部の実行形態では、ツール経路アプリケーション１２４は、エッジ長差を場所の関数として計算する。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、エッジ長差を、トウ投影経路（例えば、投影トウ経路面）に沿って累積的に計算する。分かりやすく言うと、ツール経路アプリケーション１２４は、開始点から各点までの複数のエッジ長差を、開始点から終了点まで計算する。
【００３６】
ツール経路アプリケーション１２４は、トウ幅、トウ材料の種類、プロセスパラメータ、又はこれらの組み合わせに基づいて、閾値を決定する。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、閾値データ１６８から閾値を選択する（例えば検索する）か、又は、閾値データ１６８に基づいて閾値を計算する。ツール経路アプリケーション１２４は、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否か（例えば、湾曲したコース中心線に沿ったトウローラの誘導径の量が許容可能であるか否か）を判定するために、閾値とエッジ長差とを比較する。ツール経路アプリケーション１２４又はコンピュータ１０２は、比較（閾値をエッジ長差に適用すること）に基づいて通知を出力しうる。例えば、エッジ長差が閾値以下である場合、閾値は満たされ、コンピュータ１０２は、トウ投影経路又はコースが許容可能である（例えば、しわやパッカリングが生じることはない）と示す、通知を出力する。エッジ長差が閾値を上回る場合、閾値は満たされず、コンピュータ１０２は、トウ投影経路又はコースが許容可能ではないと示す、通知を出力する。
【００３７】
一部の実行形態では、ツール経路１２４は、閾値を満たすことができなかったエッジ長データに基づいて、部品（例えばツールレイアップ面）の曲率（例えば表面曲率）を調整すること、コース中心線を調整すること、トウ幅を減少させる（例えば狭める）こと、トウの材料を変更すること、又はこれらの組み合わせを行う。一又は複数の変数を調整した後に、ツール経路アプリケーション１２４は、調整後の変数に対応する第２エッジ長差を計算し、かつ、第２エッジ長差と、閾値又は調整後の変数のうちの一又は複数に対応する第２閾値とを、比較しうる。ある特定の実行形態では、ツール経路アプリケーション１２４は、最初に部品の曲率を調整し、次いで、閾値（又は、二度目なら第２閾値）を満たすことができなかった第２エッジ長差に基づいて、一又は複数の他の変数を調整する。
【００３８】
追加的又は代替的には、ツール経路アプリケーション１２４は、閾値を満たすエッジ長データに基づいて、トウ幅を増大させる。ツール経路アプリケーション１２４は、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、増大後のトウ幅に対応する更新後の又は第２のエッジ長差と、増大後のトウ幅に対応する第２閾値とを比較する。
【００３９】
エッジ長データ１６６が閾値を満たすと、ツール経路アプリケーション１２４は、部品データ１５６、コース中心線データ１６０、トウの幅、トウ配置データ１６２、又はこれらの組み合わせに基づいて、ツール経路を生成する。ツール経路アプリケーション１２４は、ツール経路をコマンド１７０に変換する。
【００４０】
機械１０４は、機械１０４によって形成されるべき部品１０６に対応するコマンド１７０を受信する。コントローラ１３２は、コマンド１７０に基づいて制御信号を生成し、この制御信号を、アクチュエータ１３６、ヘッド１３８、及び切断デバイス１４０に送る。制御信号は、ヘッド１３８を位置付けるよう、かつ、ヘッド１３８をある特定のツール経路に沿って動かすよう、アクチュエータ１３６を作動させる。この特定のツール経路は、コース中心線データ１６０のコース中心線を含みうるか、かかるコース中心線に対応しうる。制御信号は、ある特定のコース１４２内に複数のトウを配置するよう、ヘッド１３８（例えば、ヘッド１３８の一又は複数の圧縮ローラ）を作動させる。
【００４１】
例えば、制御信号により、機械１０４は、第１コース１８２及び第２コース１８４の繊維トウを配置して、部品１０６の第１プライ１７２を形成する。分かりやすく言うと、第１コース１８２に対応する繊維トウは、マンドレルの、開始点１９２から終了点１９４まで配置されるこの繊維トウは、一又は複数のカーブ１９６を形成するよう、非測地線経路に沿って、開始点１９２から終了点１９４まで誘導されうる。一又は複数のカーブ１９６は、一又は複数の変曲点１９８（例えば、一又は複数のカーブ１９６のうちのある特定のカーブの誘導方向／曲率の符号が変化する、この特定のカーブ上の一点）を含む。第２コース１８４に対応する繊維トウは、第１コース１８２に関連して説明したのと同様の様態で、マンドレルに配置される。制御信号により、機械１０４は、繊維トウを配置して部品１０６の第２プライ１７４を形成する。第２プライ１７４は、第１プライ１７２の上に（重なって）形成されてよく、かつ、第１プライ１７２に関連して説明したのと同様の様態で形成されうる。第２プライ１７２は一又は複数のコースを含んでよく、コースの各々は、一又は複数のカーブと、一又は複数の変曲点とを含みうる。
【００４２】
一部の実行形態では、第１プライ１７２と第２プライ１７４は、同じ配向（例えば、公称プライ配向）を有する。例えば、第１プライ１７２と第２プライ１７４は、両方とも０度のプライであり、部品１０６の長さに沿って配向された繊維（例えばトウ）を有する。しかし、第１プライ１７２と第２プライ１７４は、トウの誘導によって公称配向から若干位置ずれしているトウを、含むこともある。
【００４３】
一部の実行形態では、コマンド１７０により、機械１０４は更に、第１プライと同じ配向を有しているか、又は、第１プライの配向とは異なる第２配向（例えば、公称配向）を有している、一又は複数のプライを形成する。一具体例としては、機械１０４は、０度のプライの後に＋４５度のプライ、その後に９０度のプライ、その後に−４５度のプライ等々を、形成しうる。部品１０６の一又は複数の他のプライも、本書で説明しているように形成されうる。一部の実行形態では、別々の配向の複数のプライが、第１プライ１７２と第２プライ１７４との間に挿入される。複合部品を形成する種々の配向の複数のプライのシーケンス及び形状は、望ましいレベルの構造性能に合致するよう設計されうる。
【００４４】
一部の実行形態では、ツール経路アプリケーション１２４は、図８を参照して説明しているように、複数のエッジ長差計算方法を使用してトウ投影経路のエッジ長差を計算する。ある特定の実行形態では、ツール経路アプリケーション１２４は、各方法で反復的にエッジ長差を計算する。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、第１の方法を使用して第１エッジ長差を計算し、この第１のエッジ長差が閾値を満たしていることに基づいて、第２の方法を使用して第２エッジ長差を計算する。どの方法も閾値を満たさない場合、コンピュータ１０２は、通知を出力しうるか、又は、設計プロセス若しくは製造プロセスの一又は複数の変数を調整しうる。追加的又は代替的には、ツール経路アプリケーション１２４は、方向（例えば、配置又はレイアップの方向）依存型の方法を使用して、エッジ長差を計算しうる。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、第１配置方向を使用して第１エッジ長差を計算し、かつ、第２配置方向を使用して第２エッジ長差を計算する。ツール経路アプリケーション１２４は、エッジ長差が最も小さくなる配置方向を選択するために、第１と第２エッジ長差を比較する。
【００４５】
システム１００は、部品におけるしわ及びパッカリングを予測すること、及び、それらを低減するか又はなくすことが、可能である。エッジ長差を計算すること、及び、エッジ長差と閾値とを比較することによって、部品が製造される前の設計プロセスにおいて、偏り又は異常が予測されうる。エッジ長差の使用は、誘導の累積的影響を考慮したものであり、局所測定値（例えば誘導径）の使用よりも正確である。ゆえに、偏り又は異常がより正確に予測され、より多くの偏り又は異常を、部品の製造前に低減すること又はなくすことが可能になる。したがって、システム１００によって製造される部品には、必要とされる手直しが少なくなる。反対に、局所的な誘導径測定に基づいていれば事前に却下されていたかもしれない部品設計も、この新たな測定に基づけば、許容可能になる可能性がある。結果的に、より広いトウ幅を使用して部品が製造されることにより、レイアップ速度が上昇し（例えば速くなり）うる。手直しの削減、又はレイアップ速度の向上により、部品の製造に関連するコストと時間が削減される。加えて、従来型の方法によって作製された部品と比較すると、部品の強度特性及び剛性特性も向上しうる。
【００４６】
図２は、自動繊維配置機（図１の機械１０４など）の一例を示す概略図２００である。概略図２００は、プライ２０４を形成するために複数のコース２０６をレイアップ面２０２上に配置している、機械１０４を示している。図２に示しているように、レイアップ面２０２は湾曲している（例えば、非ゼロの表面曲率を有しており、非平面である）。レイアップ面２０２は、ツール若しくはマンドレルの表面を含みうるか、ツール若しくはマンドレルに対応するかのいずれかでありうるか、又は、レイアップ面２０２は、ツール表面上にいくつかのプライが堆積された後に形成される表面に対応しうる。機械１０４は、機械的連結部１３４及びアクチュエータ１３６によって動かされ、誘導される、ヘッド１３８を含む。ヘッド１３８は、複数のトウ１４４を配置してコース１４２を形成する。
【００４７】
図３は、図１のベクトル場データ１５８に含まれるか、又は、かかるベクトル場データ１５８によって示される、ベクトル場３０２の一例３００を示す概略図である。ベクトル場３０２は、複数のベクトル３０４であって、各々が表面上の一点に対応する、複数のベクトル３０４を含む。表面は、部品１０６の表面又は部品１０６のプライの表面を含みうるか、又はかかる表面に対応しうる。複数のベクトル３０４は、表面上の繊維の局所配向を示している。ベクトル場３０２は、部品１０６の表面上への０度繊維配向の投影に基づいて、決定されうる。ベクトル場３０２は、図１のモデリングソフトウェア１２２又はツール経路アプリケーション１２４によって、決定されうる。
【００４８】
図４は、図１の機械１０４のヘッド１３８の複数のローラ４０２の一例を示す概略図４００を図示している。図１を参照して説明しているように、ヘッド１３８は、他の実行形態では単一のローラを有することもある。機械１０４のヘッド１３８は、設計ファイル又は幾何形状ファイルからの繊維配向に基づいて、プログラムされた経路（例えばツール経路）を辿るよう構成される。このプログラムされた経路は、（全てのトウが配置される場合には）第１コース１８２の中央を含むか又はそれに対応しており、かつ、コース中心線４１８と称される。
【００４９】
機械１０４のヘッド１３８が、コース中心線４１８に接する表面に沿って辿る方向は、コース方向４１２にしたがって画定される。コース方向４１２は、表面に接する平面内のものになる。ヘッド方向４１４は、コース方向４１２に対して直角であり、かつ、ヘッド１３８の複数のローラ４０２の回転軸によって画定される。ヘッド方向４１４は、表面に接する平面内のものになることも、ならないこともある。ヘッド法線方向４１６は、コース方向４１２及びヘッド方向４１４に対して直角な方向である。
【００５０】
複数のローラ４０２は、トウローラ面４２４（例えば、トウローラ経路又はトウ配置経路）に沿って、トウ４２２を引き出すか又は配置するよう、構成される。ヘッド１３８は、コース中心線４１８を辿るために、複数のローラ４０２の向きを変えるよう構成される。機械１０４のヘッド１３８は、複数のローラ４０２とレイアップ面（例えば、ツール又は部品の表面）との接触を維持するために、ヘッド法線方向４１６に力を印加するよう構成される。湾曲面では、複数のローラ４０２は、レイアップ面との接触を維持し、かつレイアップ面に適応するよう、ヘッド法線方向４１６に沿って変位（例えば上下動）しうる。ローラ面がレイアップ面と同一平面にない場合、複数のローラ４０２は、複数のローラ４０２とレイアップ面（例えば、ツール又は部品の表面）との接触を維持するために、変形する（表面幾何形状に適応する）ことも必要になる。
【００５１】
ヘッド１３８がコース中心線４１８に沿って動くにつれて、ローラ４０２の各々の底部は、まるでローラ４０２が固定されているかのように、レイアップ面（例えば、ツール又は部品の表面）に接触しつつリボン状表面を描き出す。可展面であるこれらのリボンは、トウローラ面４２４（例えば初期トウ表面）と称される。可展面は、ガウス曲率が０のスムーズな表面であり、かつ、歪みを伴わずに平面上に平坦化されうる（すなわち、「伸張（ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ）」又は「圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｎｇ）」）。トウローラ面４２４は、二次元の幾何学的実体を含むか、又はそれに対応している。ヘッド法線方向４１６におけるトウローラ面４２４の投影は、トウ投影４２６（例えば、トウ投影経路）と称される。複数のローラ４０２の各々が、レイアップ面に適応するのに十分なほど変形すれば、複数のローラ４０２は、トウ４２２が（レイアップ面上の）トウ投影４２６内のどこかに配置されるように、トウ４２２を押圧することになる。トウ投影４２６の幅はトウ４２２の幅以上のものであることから、変形によりトウ幅が拡張しなければ、トウ４２２同士の間に間隙が生じうる。
【００５２】
図５は、レイアップ面上に自動繊維配置機（図１の機械１０４など）によって配置されたコース５０２の一部分の一例を示す、概略図５００である。図５では、コース５０２は円錐体５１２に配置されている。円錐体５１２の表面は、レイアップ面を含みうるか、又はレイアップ面に対応しうる。円錐体５１２は、図１の部品１０６を形成するための基部として使用されるツール若しくはマンドレルを含みうるか、又はそれに対応しうる。
【００５３】
概略図５００は、円錐体５１２に配置されているコース５０２の拡大図を示している。コース５０２の、コース中心線４１８、ヘッド方向４１４、及びヘッド法線方向４１６が図示されている。概略図５００では、トウ幅５２２（ｗ）及びトウオフセット距離５２４（ｍｗ）は、ヘッド方向４１４におけるオフセットとして示されており、ｍは、コース中心線４１８からのトウの指数を示す。略図５００には、トウローラ面４２４及びトウ投影４２６が図示されている。トウ投影４２６とトウローラ面４２４との間の中心点に対して、ヘッド法線方向４１６に測定された距離（例えば、図５に示している垂直距離）は、符号付き距離５２６（ｄｍ）と称される。
【００５４】
一部の実行形態では、トウローラ面４２４に基づいてトウ投影４２６を決定することは、ヘッド法線方向４１６における初期トウ経路面の投影を算出することによって、投影トウ経路面を算出することを含む。分かりやすく言うと、投影トウ経路面の境界エッジは、レイアップ面（例えば、円錐体５１２の表面）上に、トウローラ面４２４の境界エッジをヘッド法線方向４１６に投影することによって、決定される。
【００５５】
他の実行形態では、トウローラ面４２４に基づいてトウ投影４２６を決定することは、レイアップ面上にドレープされた（ｄｒａｐｅｄ）トウの配置をシミュレーションすること又はモデリングすることを含む。例えば、図１のモデリングソフトウェア１２２は、トウの配置をシミュレーションして、トウ投影４２６（例えば、投影トウ経路面の境界エッジ）を決定するための演算を実施しうる。
【００５６】
図６は、レイアップ面上に自動繊維配置機（図１の機械１０４など）によって配置されたコースの一部分の別の例を示している、概略図６００である。図６では、可展コース６０２が円錐体５１２に配置されている。図５のコース５０２と比較するに、可展コース６０２の符号付きオフセットｄｍはゼロである（例えば、トウローラ面はトウ投影４２６（図示せず）と同じである）。参考のために、中心トウ６１２、ヘッド法線方向４１６、及びヘッド方向４１４が図示されている。図６では、コースの各点のヘッド法線方向４１６は、その点における、円錐体５１２の表面の表面法線と同じである。
【００５７】
概略図６００は、可展コース６０２の拡大図６０４を示している。拡大図６０４は、可展コース６０２のトウの等角平坦化、及び平面レイアップを示している。平面レイアップは、ツール／部品表面が可展であること、コース方向が円錐体５１２の表面（例えば部品表面）上の展開方向６１８に対して直角であること、及び、ヘッド法線方向が前記表面法線と合っていると仮定されていること、という条件を満たしている。
【００５８】
平面レイアップ（例えば平らな幾何形状）では、２つの隣り合ったトウローラ面４２４はエッジ（例えばエッジ境界）を共有する。トウローラ面４２４は既にレイアップ面（例えば円錐体５１２の表面）上にあるので、トウ投影のエッジ境界のカーブは、トウローラ面４２４のエッジ境界のカーブと同一になる。可展コース６０２が、図６に示しているように円錐体５１２の三次元表面上に配置されても、表面は可展である（例えば、可展コース６０２の等角平坦化を保つ距離及び角度が存在する）ので、エッジ長の計算を実施するために展開された又は平坦化されたコースが使用されうる。平面レイアップ（例えば平らな幾何形状）では、トウローラ面４２４に基づいてトウ投影４２６を決定することは、トウローラ面４２４を決定することと、トウローラ面４２４をトウ投影４２６として使用することとを、含む。
【００５９】
図７は、トウのエッジ長差の一例を示す概略図７００である。図７では、第１トウ７１２は、中心線７３２に沿って誘導されており、かつ、トウ幅（ｗ）を有する。第１トウ７１２は、第１トウエッジ７２２及び第２トウエッジ７２４を有する。第１トウエッジ７２２は第１エッジ長７４２を有し、第２トウエッジは第２エッジ長７４４を有する。エッジ長７４２及び７４４は、それらの各々の長さを示すために、図７に直線として図示されている。第１エッジ長７４２は、第２エッジ長７４４の長さのおおよそ２倍である。エッジ長差７５２（例えばエッジ長のデルタ）は、第１エッジ長７４２から第２エッジ長７４４を減算することによって決定され、図７では点線で図示されている。一部の実行形態では、エッジ長差７５２は、図８を参照して説明しているように、緩和係数に基づいて調整される。緩和係数は、一又は複数の原因（例えば、トウ材料の伸び又は微小な起伏）によるエッジ長差の減少を考慮するものであり、投影エッジ長差（例えば、エッジ長差７５２）と実際のエッジ長差との相違を補正する。
【００６０】
図７は、複数のトウ７１２及び７１４が配置される時に、トウ７１２と７１４が、同じエッジ長差を有しうることも、示している。例えば、第１トウ７１２のエッジ長差７５２は、第２トウ７１４の第２エッジ長差（第３トウエッジ７２６の第３エッジ長７４６から第１トウエッジ７２２の１エッジ長７４２を引いたもの）と同じになる。この条件は、平面部品又は平坦部品（例えば可展コース）に関して真である。湾曲レイアップ（例えば非可展コース）では、コースの各トウが別々のエッジ長差を有しうる。
【００６１】
図８は、開始点と終了点に関する、例示的なエッジ長差の計算を示す図８００である。図８では、第１コース１８２及び第２コース１８４の、例示的な湾曲コース中心線の図８０２が、点線で示されている。加えて、第１コース１８２及び第２コース１８４の一部分（点Ａから点Ｅまで）の複数のトウのトウエッジ境界８０４が図示されている（コース中心線が点線になっている）。概略図８００は、複数の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＺを示している。これらの複数の点は、エッジ長差の計算のための開始点若しくは終了点を含みうるか、又はかかる開始点若しくは終了点に対応しうる。概略図８００は、トウの法線ベクトル（Ｎ）、トウのタンジェントベクトル（Ｔ）、及びヘッド方向４１４（ｈ）も、示している。コース１８２及び１８４の図８に示している部分の曲率は、点Ａから点Ｃまでが正であり（ｈ＝−Ｎ）、点Ｃから点Ｅまでが負である（ｈ＝Ｎ）。
【００６２】
コースに沿った誘導の累積的影響を考慮して、エッジ長差を決定する時の開始点及び終了点を選ぶには、複数の方法がある。コースに沿った誘導の累積的影響を考慮してコースに沿った曲率を求めることは、複数の別々の方法による開始点及び終了点を使用することを含みうる。例えば、コンピュータは、複数の方法の各々による開始点及び終了点を使用して、コース／トウの湾曲のエッジ長差を決定しうる。エッジ長差のいずれかが閾値（又は対応する閾値）を満たすことができなかった場合、図１を参照して説明しているように、製造プロセスの一又は複数の変数が調整されうる。
【００６３】
第１の方法は、コースの長さ全体に沿った（すなわち、点Ａから点Ｚまでの）エッジ長差を決定することを伴う。第１の方法は、開始点Ａから終了点Ｚまでのコース／トウの曲率を積分することを伴う。第１の方法は、演算集約性が最も低い。第１の方法は、カーブの曲率の符号（又は方向）がトウの長さに沿って変化しない場合（例えば、変曲点が存在しない場合）には、それを正確に表わすものである。しかし、曲率の符号（例えば、誘導の方向）が変化する場合、投影トウ経路面のエッジ長差は、全長にわたって測定されるとゼロになる可能性があるが、この投影トウ経路面が、閾値（例えば誘導限界値）を超過するエッジ長差を有する部分を包含することもある。
【００６４】
第２の方法は、２つの変曲点の間の、コース１８２及び１８４の一又は複数の特定の部分（例えば、図８に示している点Ａ、Ｃ、及びＥ）に関して、エッジ長差を決定することを伴う。第２の方法は、開始点Ａから終了点Ｃまで、又は、開始点Ｃから終了点Ｅまで、コース／トウの曲率を積分することを伴う。第２の方法は、曲率の符号が変化しないカーブのセグメントに沿ってエッジ長差を測定する、従来型の手法である。第２の方法のエッジ長差は、反対方向への誘導による利点があっても、それを考慮したものではない（これは第１方向とは対照的である）。
【００６５】
第１及び第２の方法は、方向非依存型の方法である。例えば、第１及び第２の方法では、開始点と終了点とを入れ替えても同じ結果が生じる。方向非依存型の方法は、総エッジ長差を提供する。第３、第４、及び第５の方法は、方向依存型の方法である。方向非依存型の方法（例えば、第１及び第２の方法）は、方向依存型の方法と比較して、演算上の利点を有する（例えば、使用する演算が少なくなる）。しかし、方向非依存型の方法のエッジ長差は、エッジ長差が、レイアップ面に沿ってどのように展開するかについての情報（例えば、レイアップ面に沿って離間したエッジ長差の値）も、コースの配置方向についての情報も、何ら提供するものではない。
【００６６】
第３の方法は、完全弧長の関数としてエッジ長差を決定することを伴う。第３の方法は、開始点Ａから終了点Ｚ＊まで、又はその逆に（ＺからＡ＊まで）、コース／トウの曲率を積分すること（開始点から各点までを累積的に、点Ａから点Ｚまで積分すること）を伴う。第３の方法の利点は、場所の関数としてエッジ長差を算出することで、湾曲に沿って閾値を超過している大きなエッジ長差という事例があれば、それが特定されることである。例えば、第３の方法では、点Ｃは大きなエッジ長差を有すると特定されうるが、第１の方法では、エッジ長差はゼロと回答されうる。第３の方法の欠点は、逆誘導が離れた場所で行われた場合であってもこの逆誘導が考慮されること、及び、コースが真っ直ぐに配置されている間の（逆誘導による）いかなる逆のエッジ長差も、パッカリング及び緩和によって既に軽減されていることがあること、である。第３の方法の特徴は、２つのエッジ長差が、実現可能な２つの配置方向（例えば、トウが配置される方向）になるよう、決定されることである。なぜなら、配置方向は、同一プライ内のコース同士の間で一貫していないことがあり、かつ、部品が評価される時点では未知でありうるからである。配置方向は、エッジ長差の測定値に基づいて決定されうる。例えば、エッジ長差は、１つの配置方向では閾値を超過しうる一方で、第２の配置方向では、閾値を超過しないこともある。この第２の配置方向が、部品を作製するために使用されうる。
【００６７】
第４の方法は、１つの変曲点から、又は２つの変曲点の間で始まる完全弧長の関数として、エッジ長差を決定することを伴う。第４の方法は、コース／トウの曲率を、第１変曲点から各点までを累積的に、第１変曲点から終了点まで積分することを伴う。一部の実行形態では、開始点と終了点の両方が変曲点である。この方法の利点は、エッジ長差が場所の関数として示されること、及び、コース内で既に行われた（例えば、最後の変曲点を通過する前に行われた）可能性がある逆誘導については関与しないことである。第４の方法により従来的なエッジ長差が得られる。この方法は、逆誘導が近接していたとしても、この逆誘導を考慮するものではないからである。第３の方法と同様に、２つのエッジ長差が、実現可能な２つの配置方向になるよう、決定される。
【００６８】
第５の方法（例えば固定ウインドウ法）は、経路（複数可）に沿った場所の関数として、一定の長さ間隔（Δｓ）で、エッジ長差を決定することを伴う。第５の方法は、コース／トウの曲率を、開始点ｓ＊−０．５Δｓから終了点ｓ＊＋０．５Δｓまで、累積的に積分することを伴い、ここでｓは、コース中心線上の一点である。例えば、開始点Ｂに関して、第５の方法は、点Ａから点Ｃ＊まで、又はその逆に（例えばＣからＡ＊まで）、コース／トウの曲率を累積的に積分することを伴う。別の例としては、場所Ｃに関して、第５の方法は、一定間隔の長さに応じて、点ＢからＤ＊まで、ＤからＢ＊まで、ＡからＥ＊まで、又はＥからＡ＊まで、コース／トウの曲率を累積的に積分することを伴う。第５の方法の利点は、エッジ長差に良い影響と悪い影響のいずれかを与えうる、パッカリング形成などの緩和メカニズムの多くが、考慮されることである。例えば、第４の方法と比較して、第５の方法は、近接した逆誘導を（たとえこの逆誘導が変曲点よりも前で行われていたとしても）考慮するものではない。
【００６９】
種々のウインドウサイズ（例えばΔｓ）が、コース中心線の種々の曲率に対して使用されうる。一定の長さ間隔はある特定の点を中心とするものであるが、他の実行形態では、この一定の長さ間隔は、配置方向となるいずれかの方向に向けてバイアスされうる。第３の方法及び第４の方法と同様に、２つのエッジ長差は、実現可能な２つの配置方向になるよう、決定される。
【００７０】
前記方法のいずれにも、緩和係数が適用されうる。緩和係数は、コースの配置中に発生するパッカリング又は緩和があれば、それを考慮するものである。概念としては、緩和後の又は実際のエッジ長差δｒは、誘導によって生じる（緩和を伴わない）エッジ長差の累積δを含むが、三次元レイアップ面は緩和効果によって修正される。緩和量は、トウの材料特性、プロセス設定、及び、累積したエッジ長差の量によって変わる。累積したエッジ長差の量により、トウに内部応力が導入され、このことは、累積したエッジ長差を減少させるよう作用する。トウ中心線に沿ったステップ（ｉからｉ＋１まで）が距離Δｓ全体にわたる、緩和後のエッジ長差の例示的な方程式では、δｒ（ｉ＋１）＝δｒ（ｉ）−ｒ（δｒ（ｉ））・δｒ（ｉ）＋（δ（ｉ＋１）−δ（ｉ））
である。第１項δｒ（ｉ）は、トウに既に存在しているエッジ長差を表わす。第２項ｒ（δｒ（ｉ））・δｒ（ｉ）は緩和によるエッジ長差の減少を表わし、第３項（δ（ｉ＋１）−δ（ｉ））は、間隔Δｓの長さ全体にわたる、誘導及び表面輪郭によるエッジ長差の変化を表わす。緩和関数ｒ（δｒ）は、常に１よりも小さい正の値を有し、かつ、トウの配置の物理的条件に基づく。ｒ＝０である時には緩和は生じず、δｒ＝δとなる。
【００７１】
図９は、コースの誘導中に発生しうる偏り又は異常を示す、概略図９００及び９５０を図示している。トウが動き出すと、トウは、トウがローラとレイアップ面との間に捕捉されるまで、レイアップ面へと送られる。その後に、トウ送り機構は関与しなくなり、ローラのいずれかの点が進む最大距離に基づいて、トウが分置される。したがって、トウが誘導されれば、余分な材料が供給されることになる。図９に示しているように、この余分材料により、パッカリング９０２又はしわ９０４の形成が始まりうる。
【００７２】
概略図９００は、トウ材料内に形成されたパッカリング９０２を示している。パッカリング９０２は、トウに沿った、トウとその下のレイアップ面との間の接着力がトウのバックリングを防止するのに不十分だった場所に、形成される。パッカリング９０２は、トウ内に蓄積するエッジ長差を部分的に軽減する傾向がある。図９に示しているように、パッカリング９０２は、レイアップ面及びトウ経路面の幾何形状に応じて、同じような領域内に形成されうる。
【００７３】
概略図９５０は、トウ材料内に形成されたしわ９０４を示している。余剰トウ材料が閾値を超過した場合、及び、折れて重なったトウのエッジをローラが押圧した場合に、しわ９０４が生じる。
【００７４】
一部の実行形態では、１／｜κ｜＞０．５ｎｔｗという方程式を局所的に（例えば、ある特定の点において）満たす設計では、その特定の点において、パッカリング９０２又はしわ９０４が発生することはない。ここでκは符号付き曲率であり、ｎｔはトウの数であり、かつ、ｗはトウ幅である。この方程式は、誘導径の絶対値はコースの総幅の半分よりも大きくなるという条件を表わしている。この条件により、トウエッジがそれ自体に折り重なるということが、防止又は低減されうる。
【００７５】
したがって、誘導の方向がコースに沿ったどこかの場所で反転し、これにより、Ｓ字型カーブが形成された場合、エッジ長差によって、蓄積した余剰材料が無効化されうる。あるいは、コースがしばらくの間真っ直ぐに延びている場合、エッジ長差が低減されうる（例えば、トウ材料の緩和により、投影エッジ長差の一部分が無効化される）。
【００７６】
図１０は、複合プライの製造に関連するトウ経路面を決定する、方法１０００のフロー図である。方法１０００は、図１のシステム１００、コンピュータ１０２、機械１０４、ツール経路アプリケーション１２４、又はこれらの組み合わせによって、実施されうる。方法１０００は、１００２において、初期トウ経路面から、レイアップ面上への初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面を算出することを含む。例えば、ツール経路アプリケーション１２４が、トウ配置データ１６２に基づいて、一又は複数のトウ経路面の投影（例えば、図４のトウ投影４２６）を含むトウ投影データ１６４を算出する。分かりやすく言うと、トウ投影４２６のエッジを決定するために、トウローラ面のエッジが、レイアップ面に、ヘッド法線方向４１６に投影されうる。別の例としては、コンピュータ１０２は、トウ投影４２６のエッジを決定するために、トウドレープシミュレーションを実施する。更に別の例としては、初期トウ経路面が可展コース（例えば、図６の可展コース６０２）の一部である場合、初期トウ経路面と投影トウ経路面は、同一のエッジを共有する。初期トウ経路面は、二次元の幾何学的実体を含むか、又は二次元の幾何学的実体に対応している。
【００７７】
図１０の方法１０００は、１００４において、特定の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部のエッジ長を決定することも含む。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、図１及び図８を参照して説明しているように、開始点から終了点まで投影トウ経路面の曲率を積分することによって、投影トウ経路面（トウ投影４２６のうちのある特定のトウ投影）のエッジ長を決定する。開始点及び終了点は、図８の点Ａ〜Ｚを含みうるか、又はこれらの点に対応しうる。
【００７８】
図１０の方法１０００は、１００６において、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部のエッジ長間の相違と閾値とを比較することを含む。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、閾値データ１６８に基づいて閾値を算出するか又は選択することが可能であり、かつ、図１、図７、及び図８を参照して説明しているように、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、エッジ長差と閾値とを比較しうる。エッジ長差は、図７のエッジ長差７５２（例えば投影エッジ長差）、若しくは実際のエッジ長差δｒ，（緩和係数が適応された後のエッジ長差７５２など）を、含みうるか、又は、かかるエッジ長差に対応しうる。
【００７９】
一部の実行形態では、方法１０００は、部品の表面上への０度繊維配向の投影に基づいて、ベクトル場を決定することを更に含む。例えば、ベクトル場データ１５８が、図１を参照して説明しているように、部品データ１５６に基づいて生成される。方法１０００は、このベクトル場に基づいて一又は複数のコース中心線を決定することを含む。例えば、コース中心線データ１６０が、図１を参照して説明しているように、ベクトル場データ１５８に基づいて生成される。方法１０００は、一又は複数のコース中心線のうちのある特定の中心線、及び繊維配置ヘッドのヘッド法線方向に基づいて、初期トウ経路面を決定することを含む。例えば、トウ配置データ１６２が、図１を参照して説明しているように、コース中心線データ１６０に基づいて生成される。初期トウ経路面は、トウローラ面４２４（例えば、トウローラ経路又はトウ配置経路）のうちのある特定のトウローラ面を含みうるか、又は、かかるトウローラ面に対応しうる。
【００８０】
一部の実行形態では、方法１０００は、一又は複数のコース中心線及び繊維配置ヘッドのヘッド法線方向に基づいて、ヘッドモデルを決定することを更に含む。ヘッドモデルを決定することは、一又は複数のコース中心線、トウの総数、及びトウ幅に基づいて、前記初期トウ経路面を含む複数の初期トウ経路面を決定することを含みうる。例えば、トウ配置データ１６２が、図１を参照して説明しているように、コース中心線データ１６０、ヘッド１３８のトウの総数、及びトウ１４４の幅に基づいて、生成される。ヘッドモデルを決定することは、複数の初期トウ経路面に基づいて前記投影トウ経路面を含む複数の投影トウ経路面を算出することを、更に含みうる。
【００８１】
一部の実行形態では、投影トウ経路面又は複数の投影トウ経路を算出することは、図５を参照して説明しているように、初期トウ経路面の方向に対して直角な、かつ、自動繊維配置機のヘッドのローラの回転軸に対して直角な方向における、投影を算出することを含む。他の実行形態では、投影トウ経路面を算出することは、図５を参照して説明しているように、レイアップ面上にドレープされている配置後のトウのシミュレーションを算出することを含む。図１のモデリングソフトウェア１２２がこのシミュレーションを実施しうる。
【００８２】
一部の実行形態では、方法１０００は、図５を参照して説明しているように、レイアップ面上へ、ヘッド法線方向に、初期トウ経路面のトウローラ面のエッジを投影することによって、投影トウ経路面の境界エッジを算出することを更に含む。開始点と終了点は、図８を参照して説明しているように、コースの開始点と終了点に、コースのカーブの変曲点に、コースの一部分に、又はこれらの組み合わせに対応しうる。一部の実行形態では、レイアップ面はツールマンドレルの表面に対応している。
【００８３】
一部の実行形態では、方法１０００は、初期トウ経路面のトウ幅、トウ材料、又はこれらの組み合わせに基づいて、閾値を決定することを更に含む。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、閾値データ１６８に基づいて閾値を算出する。別の例としては、ツール経路アプリケーション１２４は、トウ幅、トウ材料、又はその両方を入力として使用して、閾値データ１６８のデータ表から閾値を選択又は検索する。方法１０００は、エッジ長の相違と閾値とを比較することに基づいて、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを示す出力を生成することも含みうる。例えば、コンピュータ１０２は、ディスプレイデバイスに表示するための通知を生成しうる。この通知は、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であること、又は許容可能ではないことを、示しうる。通知は、繊維配置プロセスの調整（例えば、トウ幅の減少又は増大やトウ材料の変更など）の勧告を、更に含みうるか又は示しうる。
【００８４】
一部の実行形態では、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であると判定されると、方法１０００は、複数のコース中心線に基づいて複数のツール経路を生成することを更に含む。例えば、ツール経路アプリケーション１２４は、コース中心線データ１６０に基づいてツール経路を生成し、かつ、このツール経路に基づいてコマンド１７０を生成する。方法１０００は、ツール経路を示すデータであって、このツール経路にしたがってコースを配置するために自動繊維配置機に指令を出すよう設定された、ツール経路を示すデータを出力することも含みうる。例えば、コンピュータ１０２は機械１０４にコマンド１７０を出力しうる。機械１０４は、コマンド１７０に基づいて部品１０６を形成しうる。一部の実行形態では、コマンド１７０は幾何形状ファイル又は設計ファイルに含まれる。
【００８５】
一部の実行形態では、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であると判定されると、方法１０００は、レイアップ面に配置されるべきトウの幅を、調整後のトウ幅まで増大させることを更に含む。方法１０００は、この調整後のトウ幅に基づいて、調整後の初期トウ経路面を決定することも含む。方法１０００は、調整後の初期トウ経路面から、レイアップ面上への調整後の初期トウ経路面の投影に対応する調整後の投影トウ経路面を算出することを含む。例えば、トウ幅を増大させることで、初期トウ経路面及び投影トウ経路面が調整される。方法１０００は、開始点及び終了点に関して、調整後の投影トウ経路面の両側部の調整後のエッジ長を決定することも含む。例えば、トウ幅を増大させることでエッジ長差が増大しうる。方法１０００は、調整後の投影トウ経路面の湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と第２閾値とを比較することを含む。第２閾値は、調整後のトウ幅に基づいて決定されうる。
【００８６】
一部の実行形態では、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、方法１０００は、初期トウ経路面の曲率を変更して調整後の初期トウ経路面を生成するために、コース中心線を調整することを更に含む。例えば、コース中心線の曲率が低減されてよく、これにより、投影トウ経路面の誘導径の増大（例えば曲率の減少）が生じうる。方法１０００は、調整後の初期トウ経路面から、レイアップ面上への調整後の初期トウ経路面の投影に対応する調整後の投影トウ経路面を算出することを含む。方法１０００は、開始点及び終了点に関して、調整後の投影トウ経路面の両側部の調整後のエッジ長を決定することも含む。方法１０００は、調整後の投影トウ経路面の湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と閾値とを比較することを含む。
【００８７】
一部の実行形態では、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、方法１０００は、レイアップ面の曲率を調整することを更に含む。レイアップ面は、図２のレイアップ面２０２を含みうるか、又はそれに対応しうる。レイアップ面の曲率を調整することで、投影トウ経路面のエッジ長が調整される。例えば、レイアップ面の曲率を緩和する（例えば、凹度又は凸度を少なくする）ことにより、投影トウ経路面の誘導径の増大（例えば曲率の減少）が生じうる。方法１０００は、調整後の投影トウ経路面の湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と閾値とを比較することも含む。
一部の実行形態では、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能でなはいと判定されると、方法１０００は、レイアップ面に配置されるべきトウの幅を減少させることによって、エッジ長の相違を低減することを更に含む。トウの幅を減少させることで、投影トウ経路面のエッジ長が調整される。例えば、トウ幅を減少させることで、初期トウ経路面及び投影トウ経路面が調整され、エッジ長差が低減する。方法１０００は、調整後の投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と第２閾値とを比較することも含む。第２閾値は、調整後のトウ幅に基づいて決定されうる。
【００８８】
一部の実行形態では、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、方法１０００は、レイアップ面に配置されるべきトウの材料を変更することを更に含む。トウの材料を変更することで、投影トウ経路面のエッジ長の調整、緩和係数の調整、又はその両方が行われる。例えば、変更後のトウの材料は、ドレープモデルが使用される（例えば、トウ配置シミュレーションが実施される）時にエッジ長差を減少させる、異なる緩和係数を有しうる。方法１０００は、調整後のエッジ長、調整後の緩和係数、又はその両方に基づいて、第２の相違を決定することを含む。方法１０００は、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、第２の相違と第２閾値とを比較することも含む。第２閾値は、変更後のトウの材料を含むか、又はそれに対応している。
【００８９】
一部の実行形態では、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、方法１０００は、投影トウ経路面に関連する部品の構造性能の予想レベルを調整することを、更に含む。例えば、コンピュータ１０２は、エッジ長差が閾値を満たすことができなかったことに応じて、部品１０６の定格荷重又は定格剛性を引き下げうる。
【００９０】
一部の実行形態では、方法１０００は、図９を参照して説明しているように、トウエッジが配置中に折り曲がるか否かを判定するために、コースの総幅の二分の一と、初期トウ経路面に対応するコース中心線に沿った各点における曲率とを比較することを更に含む。
【００９１】
一部の実行形態では、方法１０００は、トウ投影の第１境界エッジの第１エッジ長、及び、トウ投影の第２境界エッジの第２エッジ長を計算することによって、両側部のエッジ長間の相違を決定することを更に含む。例えば、第１エッジ長及び第２エッジ長は、図７のエッジ長７２２〜７２６を含みうるか、又はこれらに対応しうる。方法１０００は、両側部のエッジ長間の投影相違を決定するために、第１エッジ長から第２エッジ長を減算することも含む。例えば、投影相違は、第１エッジ長７４２から第２エッジ長７４４を減算することによって生成される、（投影）エッジ長差７５２を含みうるか、又はエッジ長差７５２に対応しうる。方法１０００は、両側部のエッジ長間の相違を決定するために、緩和係数によって投影相違を低減することを含む。例えば、両側部のエッジ長間の相違は、緩和係数によって低減された、投影エッジ長差７５２を含みうるか、又は投影エッジ長差７５２に対応しうる。緩和係数は、図８を参照して説明しているように、トウ材料の材料特性、プロセス設定、エッジ長差の累積量、又はこれらの組み合わせに基づきうる。
【００９２】
一部の実行形態では、方法１０００は、第２の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部の第２エッジ長を決定することを、更に含む。例えば、コンピュータ１０２は、図８を参照して説明しているように、コース又はその個々のトウに関して、複数のエッジ長差を決定しうる。第２の開始点及び終了点は、図８の点Ａ〜Ｚを含みうるか、又は図８の点Ａ〜Ｚに対応しうる。方法１０００は、図１及び図８を参照して説明しているように、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の第２エッジ長間の第２の相違と閾値とを比較することも含みうる。他の実行形態では、第２の相違には第２閾値が適用されうる。
【００９３】
一部の実行形態では、方法１０００は、第２の初期トウ経路面から、レイアップ面上への第２の初期トウ経路面の投影に対応する第２の投影トウ経路面を算出することを更に含む。方法１０００は、特定の第２の開始点及び終了点に関して、第２の投影トウ経路面の両側部の第２エッジ長を決定することも含みうる。方法１０００は、第２の投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の第２エッジ長間の第２の相違を決定することを含みうる。前記相違は第１配置方向に対応しており、第２の相違は第２配置方向に対応している。方法１０００は、相違、第２の相違、及び閾値に基づいて、第１配置方向又は第２配置方向を選択することを更に含みうる。例えば、第２の相違が、閾値、相違、又はその両方と比較されうる。ある特定の実行形態では、第２の相違は、相違と第２の相違の両方が閾値を満たしている（例えば下回っている）ことに基づいて、相違と比較される。他の実行形態では、方法１０００は、いずれの配置方向も選択することを含まない。例えば、相違及び第２の相違が閾値を満たすことができなかった場合、製造プロセスの一又は複数の変数が調整されるか、又は、部品の性能特性が引き下げられる。
【００９４】
方法１０００は、トウの誘導時にしわ及びパッカリングを予測するための方法、又は、しわ若しくはパッカリングを発生させることなく（例えば、防止しつつ）トウ幅を最適化する（例えば最大化する）ための方法も含みうるか、又は、かかる方法にも対応しうる。
【００９５】
図１１は、本開示による、コンピュータで実装される方法及びコンピュータで実行可能なプログラム指令（又はコード）の実施形態をサポートするよう設定された、汎用演算デバイス１１１０を含む、演算環境１１００のブロック図を示している。例えば、システム１００の機能、又は、システム１００の一部分（プロセッサ１１２やプロセッサ１５２など）の機能を実施するために、演算デバイス１１１０又はその部分が、指令を実行しうる。システム１００（又は、プロセッサ１１２やプロセッサ１５２などのシステム１００の一部分）を制御するための指令は、プロセッサに、初期トウ経路面から、レイアップ面上への初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面を算出することを実行させるための、指令を含みうる。指令は、プロセッサに、特定の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部のエッジ長を決定することを、更に実行させる。指令は、プロセッサに、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部のエッジ長間の相違と閾値とを比較することを、更に実行させる。演算デバイス１１１０又はその部分は、更に、図１０の方法１０００などの、本書に記載の方法のうちの任意のものにしたがって、又は、本書に記載の方法のうちの任意のものを可能にするために、指令を実行しうる。
【００９６】
演算デバイス１１１０はプロセッサ１１２０を含みうる。プロセッサ１１２０は、システムメモリ１１３０、一又は複数の記憶デバイス１１４０、一又は複数の入出力インターフェース１１５０、一又は複数の通信インターフェース１１６０、又はこれらの組み合わせと、通信しうる。ある特定の実施形態では、プロセッサ１１２０は、プロセッサ１１２若しくは温度コントローラ１５２を含むか、又はそれに対応している。システムメモリ１１３０は、揮発性メモリデバイス（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイス）、不揮発性メモリデバイス（例えば、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）デバイス、プログラマブル読出し専用メモリ、及びフラッシュメモリ）、又はその両方を含みうる。システムメモリ１１３０は、演算デバイス１１１０をブート処理するための基本／入出力システムを含みうるオペレーティングシステム１１３２と共に、演算デバイス１１１０がユーザ、他のプログラム、及び他のデバイスと相互作用することを可能にするための、フルオペレーティングシステムを、含みうる。システムメモリ１１３０は、プロセッサ１１２０によって実行可能でありうる、一又は複数のアプリケーション１１３４（例えば、図１のモデリングソフトウェア１２２やツール経路アプリケーション１２４）を含みうる。例えば、一又は複数のアプリケーション１１３４は、投影トウ経路面のエッジ長差と閾値とを比較して投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するよう、システム１００を制御するために、プロセッサ１１２０によって実行可能な指令を含みうる。
【００９７】
プロセッサ１１２０は、図１のメモリ１１４やメモリ１５４などの、一又は複数の記憶デバイス１１４０とも通信しうる。例えば、一又は複数の記憶デバイス１１４０は、磁気ディスク、光ディスク、又はフラッシュメモリデバイスなどの不揮発性記憶デバイスを含みうる。記憶デバイス１１４０は、取り外し可能なメモリデバイスと取り外し不可なメモリデバイスの両方を含みうる。記憶デバイス１１４０は、オペレーティングシステム、オペレーティングシステムの画像、アプリケーション、及びプログラムデータを記憶するよう設定されうる。記憶デバイス１１４０は、トウ投影データ１６４、エッジ長データ１６６、閾値データ１６８、又はこれらの組み合わせも記憶しうる。ある特定の実施形態では、メモリ１１３０、記憶デバイス１１４０、又はその両方が、有形のコンピュータ可読媒体を含む。
【００９８】
プロセッサ１１２０は、ユーザとの相互作用を促進するために演算デバイス１１１０が一又は複数の入出力デバイス１１７０と通信することを可能にする、一又は複数の入出力インターフェース１１５０と通信しうる。入出力インターフェース１１５０は、シリアルインターフェース（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、又は米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）１３９４インターフェース）、パラレルインターフェース、ディスプレイアダプタ、オーディオアダプタ、及びその他のインターフェースを含みうる。入出力デバイス１１７０は、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ、スピーカ、マイク、タッチスクリーン、及びその他のデバイスを含みうる。プロセッサ１１２０は、入出力インターフェース１１５０を介して受信されたユーザ入力に基づいて、相互作用イベントを検出しうる。加えて、プロセッサ１１２０は、入出力インターフェース１１５０を介して、表示をディスプレイデバイスに送りうる。
【００９９】
プロセッサ１１２０は、一又は複数の通信インターフェース１１６０を介して、一又は複数のデバイス１１８０と通信しうる。一又は複数の通信インターフェース１１６０は、有線イーサネットインターフェース、ＩＥＥＥ８０２無線インターフェース、他の無線通信インターフェース、又は、その他のネットワークインターフェースを含みうる。一又は複数のデバイス１１８０は、ホストコンピュータ、サーバ、ワークステーション、及びその他の演算デバイスを含みうる。
【０１００】
本書に記載の具体例は、様々な実行形態の構造の概略的な理解をもたらすためのものである。これらの例は、本書に記載の構造又は方法を利用する装置及びシステムの、全ての要素及び特徴の網羅的な説明としての役割を果たすことを、意図するものではない。本開示を精査することで、当業者には、他の多くの実行形態が明らかになりうる。本開示の範囲を逸脱することなく構造的及び論理的な置換及び変更が行われうるように、他の実行形態が利用され、本開示から導かれうる。例えば、方法工程は、図に示している順序とは異なる順序で実施されてよく、又は、一又は複数の方法工程が省略されうる。したがって、本開示及び図は、限定的ではなく例示的なものと見なすべきである。
【０１０１】
更に、本書では具体例を図示し、説明してきたが、同じ又は類似した結果を実現するよう設計された後発の構成であれば、図示されている具体的な実行形態を置換しうることを、認識すべきである。この開示は、様々な実行形態のあらゆる後発の適合例又は変形例を対象とすることを、意図している。上記の実行形態の組み合わせ、及び、本書には具体的に記載していない他の実行形態が、本明細書を精査することで当業者に明らかになろう。
【０１０２】
更に、本発明は、以下の条項による実施形態を含む。
【０１０３】
条項１．複合プライの製造に関連するトウ経路面を決定する方法であって、
初期トウ経路面から、レイアップ面上への初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面を算出することと、
特定の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部のエッジ長を決定することと、
投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部のエッジ長間の相違と閾値とを比較することとを含む、方法。
【０１０４】
条項２．
部品の表面上への０度繊維配向の投影に基づいて、ベクトル場を決定することと、
ベクトル場に基づいて一又は複数のコース中心線を決定することと、
一又は複数のコース中心線のうちのある特定の中心線、及び繊維配置ヘッドのヘッド法線方向に基づいて、初期トウ経路面を決定することとを更に含み、初期トウ経路面がトウローラ経路に対応している、条項１に記載の方法。
【０１０５】
条項３．一又は複数のコース中心線及び繊維配置ヘッドのヘッド法線方向に基づいて、ヘッドモデルを決定することであって、
一又は複数のコース中心線、トウの総数、及びトウ幅に基づいて、前記初期トウ経路面を含む複数の初期トウ経路面を決定することと、
複数の初期トウ経路面に基づいて、前記投影トウ経路面を含む複数の投影トウ経路面を算出することとを含む、ヘッドモデルを決定することを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１０６】
条項４．投影トウ経路面を算出することが、初期トウ経路面の方向に対して、かつ、自動繊維配置機のヘッドのローラの回転軸に対して直角な方向における投影を算出することを含む、条項１に記載の方法。
【０１０７】
条項５．投影トウ経路面を算出することが、レイアップ面上にドレープされている配置後のトウのシミュレーションを算出することを含む、条項１に記載の方法。
【０１０８】
条項６．レイアップ面上へ、ヘッド法線方向に、初期トウ経路面のトウローラ面のエッジを投影することによって、投影トウ経路面の境界エッジを算出することを更に含み、レイアップ面はツールマンドレルの表面に対応しており、かつ、開始点及び終了点は、コースの開始点及び終了点に、コースのカーブの変曲点に、コースの一部分に、又はこれらの組み合わせに対応している、条項１に記載の方法。
【０１０９】
条項７．初期トウ経路面のトウ幅、トウ材料、又はこれらの組み合わせに基づいて、閾値を決定することと、
閾値とエッジ長の相違とを比較することに基づいて、投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを示す出力を生成することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１０】
条項８．投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であると判定されると、
複数のコース中心線に基づいて複数のツール経路を生成することと、
ツール経路を示すデータであって、このツール経路にしたがってコースを配置するために自動繊維配置機に指令を出すよう設定された、ツール経路を示すデータを出力することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１１】
条項９．投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であると判定されると、
レイアップ面に配置されるべきトウの幅を、調整後のトウ幅まで増大させることと、
この調整後のトウ幅に基づいて、調整後の初期トウ経路面を決定することと、
調整後の初期トウ経路面から、レイアップ面上への調整後の初期トウ経路面の投影に対応する調整後の投影トウ経路面を算出することと、
開始点及び終了点に関して、調整後の投影トウ経路面の両側部の調整後のエッジ長を決定することと、
調整後の投影トウ経路面の湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と第２閾値とを比較することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１２】
条項１０．投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、
初期トウ経路面の曲率を変更して調整後の初期トウ経路面を生成するために、コース中心線を調整することと、
調整後の初期トウ経路面から、レイアップ面上への調整後の初期トウ経路面の投影に対応する調整後の投影トウ経路面を算出することと、
開始点及び終了点に関して、調整後の投影トウ経路面の両側部の調整後のエッジ長を決定することと、
調整後の投影トウ経路面の湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と閾値とを比較することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１３】
条項１１．投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、
レイアップ面の曲率を調整することであって、これにより投影トウ経路面のエッジ長が調整される、レイアップ面の曲率を調整することと、
調整後の投影トウ経路面の湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と閾値とを比較することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１４】
条項１２．投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、
エッジ長の相違の低減をもたらすためにレイアップ面に配置されるべきトウの幅を減少させることであって、これにより投影トウ経路面のエッジ長が調整される、トウの幅を減少させることと、
調整後の投影トウ経路面の湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の調整後のエッジ長間の第２の相違と第２閾値とを比較することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１５】
条項１３．投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、
レイアップ面に配置されるべきトウの材料を変更することであって、これにより、投影トウ経路面のエッジ長の調整、緩和係数の調整、又はその両方が行われる、トウの材料を変更することと、
調整後のエッジ長、調整後の緩和係数、又はその両方に基づいて、第２の相違を決定することと、
湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、第２の相違と第２閾値とを比較することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１６】
条項１４．投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能ではないと判定されると、投影トウ経路面に関連する部品の構造性能の予想レベルを調整することを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１７】
条項１５．
第２の初期トウ経路面から、レイアップ面上への第２の初期トウ経路面の投影に対応する第２の投影トウ経路面を算出することと、
特定の第２の開始点及び終了点に関して、第２の投影トウ経路面の両側部の第２エッジ長を決定することと、
第２の投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の第２エッジ長間の第２の相違を決定することであって、前記相違は第１配置方向に対応しており、第２の相違は第２配置方向に対応している、第２の相違を決定することと、
前記相違、第２の相違、及び閾値に基づいて、第１配置方向又は第２配置方向を選択することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１８】
条項１６．
トウ投影の第１境界エッジの第１エッジ長を計算すること、
トウ投影の第２境界エッジの第２エッジ長を計算すること、
両側部のエッジ長間の投影相違を決定するために、第１エッジ長から第２エッジ長を減算すること、及び、
両側部のエッジ長間の相違を決定するために、緩和係数によって投影相違を減少させることであって、緩和係数が、トウ材料の材料特性、プロセス設定、エッジ長差の累積量、又はこれらの組み合わせに基づいている、投影相違を減少させることによって、両側部のエッジ長間の相違を決定することを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１１９】
条項１７．
第２の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部の第２エッジ長を決定することと、
投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部の第２エッジ長間の第２の相違と閾値とを比較することとを更に含む、条項１に記載の方法。
【０１２０】
条項１８．
演算デバイスであって、
部品に対応する部品データを受信することと、
部品データに基づいて初期トウ経路面を生成することと、
初期トウ経路面から、レイアップ面上への初期トウ経路面の投影に対応する投影トウ経路面を算出することと、
特定の開始点及び終了点に関して、投影トウ経路面の両側部のエッジ長を決定することと、
投影トウ経路面に沿った湾曲量が許容可能であるか否かを判定するために、両側部のエッジ長間の相違と閾値とを比較することと、
自動繊維配置機のための幾何形状ファイルであって、複数の機械可読指令を含む幾何形状ファイルを出力することとを、行うよう設定された演算デバイスを備える、システム。
【０１２１】
条項１９．自動繊維配置機であって、幾何形状ファイルに基づいて部品を作製するよう構成された、自動繊維配置機を更に備える、条項１８に記載のシステム。
【０１２２】
条項２０．自動繊維配置機が、互いに無関係に動くよう構成された複数の圧縮ローラを含む、条項１９に記載のシステム。
【０１２３】
本開示の「要約書」は、それが、特許請求の範囲又は意味を解釈するか又は限定するために使用されるわけではないとの理解のもとに、提出されるものである。加えて、上記の「発明を実施するための形態」においては、本開示を分かりやすくする目的で、様々な特徴が、グループ化されること、又は、単一の実行形態において説明されていることがある。上述の例は、本開示を例示しているのであって、限定しているわけではない。本開示の原理にしたがって多数の修正例及び変形例が実現可能であることも、理解すべきである。以下の特許請求の範囲に反映されているように、特許請求される主題は、開示されている例のいずれかの全ての特徴を対象としているわけではない場合がある。したがって、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその均等物によって規定される。
【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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