(57)【要約】【課題】本発明は、３Ｄメッシングによりモデリングされた部品の二次元または三次元の表面７にエッチングされるテクスチャを加工するために、部品に対しレーザヘッド１を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法に関する。【解決手段】この方法は、順次実施されるように意図されたＮ個の加工レイヤを規定するステップ１００と、レーザヘッド１の単一のポジションから各々加工されるように意図されたパッチを、加工レイヤごとに規定するステップ２００であって、パッチは、レーザ光線２によっても作用が及ぼされない境界を有するクローズドパッチ１５を含むステップと、加工レイヤ１から加工レイヤＮまで順次、クローズドパッチ１５の検証を行うステップ３００と、を含む。検証されたクローズドパッチ１５からであると加工できない任意の領域に対し、レーザ光線２により作用が及ぼされる境界を有するオープンパッチが規定される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄメッシングによりモデリングされた部品の二次元または三次元の表面（７）にエッチングされるテクスチャをレーザ光線（２）により加工するために、前記部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法であって、
順次実施されるように意図されたＮ個の加工レイヤを規定するステップ（１００）を含む方法において、前記方法はさらに、
前記レーザヘッド（１）の単一のポジションから各々加工されるように意図されたパッチを、加工レイヤごとに規定するステップ（２００）であって、前記パッチは、前記レーザ光線（２）によっても作用が及ぼされない境界を有するクローズドパッチ（１５）を含むステップと、
加工レイヤ１から加工レイヤＮまで順次、前記クローズドパッチ（１５）を検証するステップ（３００）と、
検証されたクローズドパッチ（１５）からであると加工できない任意の領域に対し、前記レーザ光線（２）により作用が及ぼされる境界を有するオープンパッチを規定するステップと、
も含むことを特徴とする、
部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法。
【請求項２】
前記検証ステップ（３００）は、クローズドパッチ（１５）をサポートする３Ｄメッシングの要素の寸法が３つの次元で閾値を超えないことを要求する、厳格な判定基準を有することを特徴とする、
請求項１記載の、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法。
【請求項３】
前記規定ステップ（２００）において、原点方向（２０）を各クローズドパッチ（１５）と関連づけ、
前記検証ステップ（３００）は、前記原点方向（２０）と、前記クローズドパッチ（１５）をサポートする３Ｄメッシングの要素に向かう法線（２５）と、の間の最大角度形成について、厳格な判定基準を有することを特徴とする、
請求項１または２記載の、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法。
【請求項４】
前記検証ステップ（３００）は、コリジョン検出を含み、さらに、コリジョンが検出されたならば、前記クローズドパッチ（１５）と関連づけられた回避方向（３０）のサーチを含むことを特徴とする、
請求項１から３までのいずれか１項記載の、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法。
【請求項５】
許容可能な複数の回避方向（３０）から選択するために、前記方法は、前記原点方向（２０）に対して成す角度と、検証された隣接するクローズドパッチ（１５）と関連づけられた方向（２０，３０）に対して成す角度と、の重み付けに基づく判定基準を用いることを特徴とする、
請求項３または請求項３を引用する請求項４記載の、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法。
【請求項６】
前記方法は、検証された複数の前記クローズドパッチ（１５）を、パッチグループ（５０）にマージするステップ（４００）も含むことを特徴とする、
請求項１から５までのいずれか１項記載の、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法。
【請求項７】
関連づけられた方向（２０，３０）を有する１つの加工レイヤｎについて、１つのクローズドパッチ（１５）を検証したならば、レイヤｎ＋１〜Ｎについても、前記３Ｄメッシングの同じ要素によりサポートされるクローズドパッチ（１５）を検証して、関連づけられた同じ方向（２０，３０）を有するマルチレイヤクローズドパッチを生成することを特徴とする、
請求項１から６までのいずれか１項記載の、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法。
【請求項８】
前記マージステップ（４００）は、複数のマルチレイヤクローズドパッチをマルチレイヤパッチグループにマージすることを特徴とする、
請求項６または請求項６を引用する請求項７記載の、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する方法。
【請求項９】
レーザヘッド（１）からのレーザ光線（２）により部品の表面（７）を加工する方法において、前記方法は、
請求項１から８までのいずれか１項に従い、前記部品に対し前記レーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定するステップを含むことを特徴とする、
方法。
【請求項１０】
コンピュータプログラム製品であって、
前記コンピュータプログラム製品は、コンピュータによりプログラムが実行されると、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法のステップを、前記コンピュータに実施させる命令を含む、
コンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
コンピュータ可読記憶媒体であって、
前記コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータにより実行されると、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法のステップを、前記コンピュータに実施させる命令を含む、
コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機の分野に関するものであり、特に効率的な加工パスの規定に関するものである。さらに詳しくは本発明が対象とするのは、レーザテクスチャリングにより部品を加工するために、部品に対しレーザヘッドを相対的にポジショニングするシーケンスを規定する、請求項１の上位概念に記載の方法である。
【背景技術】
【０００２】
レーザテクスチャリングにより部品を加工する加工機は、一般に知られている。欧州特許出願公開第２３０１７０６号明細書（EP 2 301 706）には、かかる加工機の一例について記載されている。
【０００３】
図１には、レーザテクスチャリング加工機の構造の一例が概略的に示されている。この加工機のヘッド１および部品は、５つの機械軸に従い相互に関連させてポジショニングされ、このことによって、放射されるレーザ光線の方向を配向することができ、かつ加工機内に配置された図示されていない被加工部品の表面に、レーザの焦点をポジショニングできるようになる。図１に示した例の場合、デカルト基準系の３つの次元Ｘ，ＹおよびＺでレーザヘッド１を配置することができる。精度およびフレキシビリティが高められるようにするために、有利にはこのヘッドは回転軸（Ｂ）を中心に回転運動も可能である。また、図示されていない第２の回転軸（Ｃ）が、部品に沿って並置されている。このような構造方式は、大きい寸法の部品に特に適している。たとえば１つまたは複数の軸に従って可動な部品保持装置を用いる、といったような別の加工機構成も可能であり、その場合にはレーザ放射源は、もっと少ない個数の軸に従って可動であり、それどころか固定されてさえいる。かかる構成は、いっそう小さい寸法の部品にいっそう良好に適している。本開示の以降の記載では、呈示するすべての例について、５軸（並進において３軸および回転において２軸）に従って可動なレーザヘッドである、とみなすことにする。当然ながら、決定的要因となるのは、加工すべき表面に対するレーザヘッドの相対的なポジションであり、したがって可動の部品保持装置を用いたとしても、同等の例を提供することができる。
【０００４】
図２には、レーザテクスチャリングによる加工のために用いられるレーザヘッド１の一例が概略的に示されている。このレーザヘッドは特に、１つの軸を中心にレーザヘッドを回転可能にする装置と、レーザ源と、光学装置と、一般にガルバノメトリックモジュールまたはガルバノメータと称する装置と、を有することができる。
【０００５】
図３には、ガルバノメータの動作が概略的に示されている。レーザ光源３は、レーザ光線２またはもっと具体的にはパルス化レーザ光線２を放射する。レーザ光線２はミラー４および５により反射させられ、これらのミラーによってそれぞれ、デカルト基準系のＸ軸およびＹ軸に従い、部品の表面におけるレーザ光線の投影ポイントのポジションを規定することができる。アクチュエータ８により、ミラー４および５の角度ポジションを制御することができる。レーザ光線は、一般にＦシータレンズと称する動的フォーカシング補正を行うレンズ６も通過する。かくしてこの装置によれば、考察対象とされた焦点範囲内に位置する平面内の部品の表面７にレーザ光線が当射するポイントを規定することができる。既存の加工機の場合には、４３０ｍｍまでに及ぶ焦点距離が一般的である。欧州特許出願公開第２３０１７０６号明細書（EP 2 301 706）には、レーザヘッド１の構造についてその他の詳細が記載されている。
【０００６】
通常、４３０ｍｍの焦点距離と共に使用されるシステムは、マーキングフィールドと称する３００×３００ｍｍの寸法の平坦な表面を、ガルバノメータを用いてヘッド１の１つの定められたポジションから加工することができる。
【０００７】
他方、加工すべき部品の表面７が平坦でない場合には、レンズのフォーカシング能力によって、Ｘ方向およびＹ方向においてマーキングフィールドが制限される。図３に示した形式の装置の場合であれば、このフォーカシング能力は通常、Ｚ軸に沿って０．３ｍｍに制限されている。この値を一般に、マーキング深度またはＺ軸上のマーキングフィールドと称する。部品の湾曲が著しい場合には、各マーキングフィールドのＺ軸上の変化について０．３ｍｍよりも小さいままの状態にするために、マーキングフィールドのＸ軸上およびＹ軸上の寸法を低減する必要がある。当然ながら、このようにした結果、テクスチャリングジョブを実行するためにレーザヘッドが占める種々のポジションの個数が増加する。
【０００８】
図３に示した装置のフォーカシング能力が低いことと結びついて、このように著しく多くの個数の種々のポジショニングが生じることから、加工時間が著しく増大する。このことが、Ｚ軸上のズーミングのための光学装置が開発された理由であり、この装置によって、Ｚ軸に沿ってフォーカシングを変化させることができ、＋８０ｍｍまたは−８０ｍｍのマーキング深度でマーキングフィールドの加工が可能になる。図４には、湾曲した表面７のためにかかるシステムを使用する一例が概略的に示されている。焦点変更装置の使用によっても、レーザヘッド１と部品との相対的な再ポジショニングはなくならないが、その個数がかなり制限される。
【０００９】
部品の表面における材料、一般には金属、の昇華によるテクスチャリング作業のために、レーザアブレーション技術が用いられてきた。この加工は複数のステップにわたって実施され、各ステップは表面の１つのレイヤの加工に対応する。実際にはレーザビームパスごとに、ほぼ１〜５μｍの深度だけしか材料を昇華させることができない。このことから、表面をテクスチャリングするための加工レイヤの個数は、一般に２０〜１００の間にある。
【００１０】
３Ｄ表面に対してテクスチャを適用するために具現化された原理は広く知られており、たとえば独国特許出願公開第４２０９９３３号明細書（DE 42 09 933）に開示されている。この方法を、「反転ステレオリソグラフィ」"inverse stereolithography"とみなすことができ、つまり所望の表面が、相続くレイヤの追加により形成されるのではなく、相続くレイヤのアブレーションにより得られる。国際公開第００７４８９１号（WO 0 074891）には、同等の方法が記載されている。
【００１１】
３Ｄ形状は、通常はトライアングル型のメッシングにより数値でモデリングされる。図５には、このようにしてモデリングされた１つの形状の一例が示されている。
【００１２】
レーザアブレーションにより部品の表面に適用されるべきテクスチャは、一般にグレースケールのイメージによって規定される。図６には、このようにして規定されたテクスチャの一例が示されている。このイメージは昇華ポイントの集合を表しており、この集合において、各ポイントのグレーレベルにより、その特定のポイントにおいて得られるべきアブレーション深度が規定される。この場合、ポイントが明るくなればなるほど、その部分のアブレーションが少なくなり、ポイントが暗くなればなるほど、アブレーションが深くなる。それぞれ異なるグレーレベルの個数を、場合によってはレーザアブレーションレイヤの個数と等しくすることができるが、これは必須ではない。実際には、８ビットまたはそれどころか１６ビットで符号化されたグレーレベルにより、テクスチャイメージが規定される一方、加工レイヤの個数は、すでに述べたように２０〜１００個の間にあることが最も多い。所望の加工レイヤの個数よりも著しく多い多数のグレーレベルで符号化されたテクスチャファイルから、それぞれ異なるアブレーションレイヤを計算できるようにした数多くの技術が存在する。
【００１３】
したがって通常、３Ｄモデリングファイルおよびグレーレベルテクスチャファイルから、加工レイヤの集合が計算される。各加工レイヤは、対応する黒と白のイメージを有しており、あるポイントが白であれば、アブレーションは行われず、あるポイントが黒であれば、昇華によりアブレーションが行われることになる。
【００１４】
加工レイヤごとに、関連するレイヤをすべて加工できるようにするレーザヘッドのポジションの集合を計算する必要がある。既述のようにマーキングフィールドは、レーザヘッドの１つの定められたポジションに対し３００×３００ｍｍ程度になる可能性があり、これは大量の３Ｄモデリングメッシングトライアングルに対応する。レーザヘッドの１つの定められたポジションから加工可能な３Ｄモデリングメッシングトライアングルの集合を、パッチと称する。
【００１５】
加工レイヤは、以下のように順序づけられている。すなわち、第１のレイヤはアブレーションを受ける最大表面領域に対応し、次いで複数のレイヤが相前後して続いていくと、アブレーションを受ける総表面領域は、最後のレイヤに至るまでにレイヤごとに減少し、最後のレイヤは、アブレーションを受ける最小の総表面領域を有する。
【００１６】
よって、ある部品の表面の完全なテクスチャリング加工は、Ｎ個のアブレーションレイヤを実施することから成り、レイヤごとに、関連するレイヤのために各ポジションについて１つのパッチを加工するために、加工ヘッドが到達しなければならないポジションの集合を有する。たとえばジョブが、レイヤごとに６０００個のポジションを有する３７個のレイヤに分けられているならば、２２２０００（３７×６０００）回までレーザヘッドの再ポジショニングを実施しなければならないことになり、この場合、レーザ光線の１つの特定のスキャニングは、各ポジションに対応するパッチを加工するために、そのポジション各々と関連づけられている。
【００１７】
当然ながら、これらのポジションおよび被加工パッチを計算するためには、膨大なコンピュータリソースが必要とされ、部品の複雑さおよび寸法、使用されるアルゴリズムの形式、加工レイヤの個数等に応じて、数時間またはそれどころか数日が必要とされる。したがってこの計算は一般に、固有のワークステーションまたはコンピュータにおいて実施され、次いで計算結果だけがレーザ加工機に伝送される。計算結果は実質的に加工パスから成り、これは部品に対し相対的にレーザ加工ヘッド１が占める必要のある（５軸に従い規定された）一連のポジションを含んでおり、ポジション各々について一連のアブレーション動作は、レーザ光線がこのポジションから実施する必要のあるスキャニングに相応する。この結果は、加工時間とテクスチャリングの仕上がり品質の双方に、直接的な影響を及ぼす。
【００１８】
実際には慣用のアブレーション方法は、隣接するパッチの境界において、それらのパッチのエッジのところで目に付く境界線の形態の欠陥をしばしば生じさせる。このような欠陥を減らすための様々な方法が提案されてきた。図７に概略的に示されているように一般的には、相続く２つのレイヤ９．１および９．２に対し、重ね合わせられていないパッチ１０が規定される。国際公開第００７４８９１号（WO 0 074 891）にも、これらの欠陥を減らす方法が提案されているが、これによってもシステム的に良好な結果は得られない。欧州特許出願公開第３０４７９３２号明細書（EP 3 047 932）によれば、パッチ１０の境界のところで目に付く欠陥を制限することのできる一方で、加工時間を低減するようにした、特に有利な方法が提案されている。この文献に記載されている方法は、可能であれば加工レイヤ９ごとに、レーザアブレーションにより作用が及ぼされない境界を有するパッチ１０を規定することから成る。
【００１９】
この方法によれば優れた結果が得られるけれども、それにもかかわらず特定の３Ｄジオメトリにおいては依然として欠陥が現れる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の課題は特に、従来技術の欠点のすべてまたは一部を減らすことである。いっそう具体的には本発明の課題は、加工作業期間をできるかぎり減らす一方、従来技術よりも改善された表面品質が得られるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的で本発明の主体となるのは特に、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定するための請求項１記載の方法である。
【００２２】
簡単で例示的かつ非制限的な具体例として呈示した特定の実施形態の以下の説明および添付の図面を見れば、本発明のその他の特徴および利点をさらにはっきりと理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】レーザテクスチャリング加工機を概略的に示す図である。
【図２】３Ｄ表面をテクスチャリングするために用いられるレーザヘッドの一例を示す図である。
【図３】ガルバノメータの動作およびマーキングフィールドを概略的に示す図である。
【図４】湾曲した表面のための焦点変更装置およびマーキング深度を示す図である。
【図５】部品の表面の３Ｄメッシングを示す図である。
【図６】グレーレベルテクスチャリングファイルを示す図である。
【図７】相続く２つの加工レイヤにおけるパッチを示す図である。
【図８】本発明による方法の一連のステップを概略的に示す図である。
【図９】加工レイヤの一例を示す図である。
【図１０】クローズドパッチの一例を示す図である。
【図１１】クローズドパッチと関連づけられた原点方向の一例を示す図である。
【図１２】クローズドパッチが有効とされるために遵守しなければならない厳格な制約を示す図である。
【図１３】クローズドパッチと関連づけられた回避方向を示す図である。
【図１４】回避方向のサーチにおいて、すでに検証された隣接するパッチを考慮することについて示す図である。
【図１５】検証された複数のクローズドパッチを、１つのパッチグループにマージすることについて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１〜図１５を参照しながら、本発明による種々の実施形態について説明する。
【００２５】
図８に概略的に示した一連のステップを、加工パスを計算する目的で、部品に対しレーザヘッド（１）を相対的にポジショニングするシーケンスを規定するための本発明による方法は含む。
【００２６】
レイヤを規定するステップ１００において、部品の３Ｄモデリングデータとテクスチャリングデータとから、Ｎ個の加工レイヤ１２が通常の手法で計算される。
【００２７】
クローズドパッチを規定するステップ２００において、加工レイヤ１２ごとに部品の３Ｄメッシングの要素に基づき、クローズドパッチ１５が計算される。これらのクローズドパッチ１５は各々、レーザヘッド１の単一のポジションから加工されるように意図されており、これらのパッチの境界は、レーザ光線２によって作用が及ぼされない。これらのクローズドパッチ１５は、欧州特許出願公開第３０４７９３２号明細書（EP 3 047 932）において規定されたパッチに対応する。
【００２８】
図９には、Ｎ個の加工レイヤのうち１つの加工レイヤ１２の一部分が示されている。この場合、複数のトライアングルによって、加工すべき表面を有する部品の３Ｄメッシングが表現されており、さらに黒と白のイメージによって、このレイヤ１２について加工すべき領域が指示されている。つまり黒の領域は、この加工レイヤにおいて加工されることになるのに対し、白の領域は加工されない。
【００２９】
関連する加工レイヤ１２に対し部品の表面に規定された黒い形状各々について、クローズドパッチ１５が計算され、これはその形状により部分的にまたは全体的に覆われるサポートトライアングルすべてから成る。したがって１つのサポートトライアングルは、それが複数の黒い形状によって部分的に覆われているならば、複数のクローズドパッチ１５の一部分を成し得るものとなる。よって、単一のサポートトライアングル内に完全に含まれる１つの黒い領域に対応するクローズドパッチ１５は、この単一のサポートトライアングルとなる。このステップ２００は、黒と白のイメージを処理する慣用の技術を用いる。
【００３０】
たとえば、メッシングの要素に基づき黒い形状を検出する１つの手法は、３Ｄメッシングのサポートトライアングル各々の辺各々において、黒から白への遷移と白から黒への遷移とを検出して位置特定し、次いでそれらの遷移ポイントを結合し、部品の表面における３Ｄの形状の輪郭を閉じる目的で、複数のトライアングルをマージする、ということから成る。
【００３１】
１つの黒い形状の中に複数の白い領域が含まれるケースであれば、候補となるクローズドパッチ１５を規定するために黒い形状の外形だけが用いられる。
【００３２】
図１０に示されているように、したがって加工レイヤ１２ごとに、１つの黒い領域に対応するクローズドパッチ１５の集合が計算される。
【００３３】
１つのパッチは、レーザヘッド１の単一のポジションから加工されるように意図されているので、単一の加工方向がパッチ各々に適用されることになり、この場合、加工方向は、加工すべき表面に当射するレーザ光線の方向である。ここで各サポートトライアングルによって、そのトライアングルがモデリングしている部品の表面における最適な加工方向である法線方向が規定される。部品の表面は平坦ではないので、１つのパッチを成す複数のトライアングルは先験的に同一平面上にはなく、したがって１つのパッチに対して適用される加工方向は、このパッチの大部分のサポートトライアングルとゼロ以外の角度を成す。クローズドパッチ１５各々を計算するときに原点方向２０が計算され、その際に原点方向２０は、計算された原点方向２０と、パッチ１５のサポートトライアングルに向かう法線２５と、の間で形成される角度の最大値と共に、パッチと関連づけられる。
【００３４】
図１１には、クローズドパッチ１５が、その原点方向２０、および原点方向２０と、パッチ１５の１つのサポートトライアングルに向かう法線２５と、の間のゼロ以外の角度と共に、加工レイヤにおいて加工されるべき形状と関連づけられて、概略的に示されている。
【００３５】
好ましくは、原点方向２０と、トライアングルに向かう法線と、の間で形成される最大角度が可能なかぎり最小の角度となるように、原点方向２０が計算される。実際には、表面の法線に対し相対的な加工角度が閾値を超えると、レーザ加工の品質が劣化し、視覚的な品質は最もよくない加工品質に左右される。このため、加工角度と表面に向かう法線との最大角度を制限するのが好ましい。
【００３６】
よって、本発明の例示的な具現化形態によれば、ステップ２００の結果は、加工レイヤ各々について、クローズドパッチ１５の集合であり、この集合には、パッチ１５各々と関連づけられて、原点方向２０と、パッチ１５のトライアングルの法線２５に対し相対的な最大角度と、が付随する。
【００３７】
クローズドパッチ１５の検証ステップ３００において、各加工レイヤのクローズドパッチ１５が検証される。
【００３８】
クローズドパッチ１５を検証するために、複数の判定基準が用いられる。これらの基準のうち１つの判定基準が、ある１つのパッチを無効としたならば、これが意味するのは、そのパッチの表面はレーザヘッド１の単一のポジションから加工できず、その結果として、関連する加工レイヤにおいてこの表面を加工するためには、慣用のように複数のオープンパッチを使用しなければならない、ということである。オープンパッチは、そのパッチの加工においてレーザ光線によって作用が及ぼされることになる境界を有するパッチである。換言すれば、オープンパッチの加工中、他の隣接するオープンパッチと共通の１つのトライアングルの少なくとも１つの辺をカットすることよって、レーザ光線が上記のパッチの境界に到達する。
【００３９】
第１の判定基準は厳格な適用にあたるものであり、レーザヘッド１の加工能力に由来する。このためパッチ１５のトライアングルを、このパッチと関連づけられた方向２０に対し直角に１つの平面に投影する寸法Ｄｘ ２６およびＤｙ ２７は、レーザヘッド１の理論的なマーキングフィールドに適合する閾値を超えないようにしなければならない。同様に、パッチと関連づけられた方向２０におけるパッチのトライアングルのポジションの変化Ｄｚ ２８は、レーザヘッド１のマーキング深度に適合する閾値を超えないようにしなければならない。図１２には、これらの判定基準が概略的に示されている。典型的には、Ｆ２５４タイプの単焦点レンズを用いたレーザヘッドであれば、Ｘ軸上およびＹ軸上では８０ｍｍの閾値、Ｚ軸上では３０ｍｍの閾値を用いることができる。
【００４０】
別の厳格な判定基準によれば、原点方向２０と、パッチ１５のトライアングルに向かう法線２５と、の間の最大角度が、所望の加工品質に適合する閾値を超えないようにすることが要求される。パッチの最大角度形成についてのこの判定基準をパラメータ化可能であり、たとえば２０°〜２５°のオーダのものとすることができる。
【００４１】
これらの判定基準を迅速に計算することができ、パッチ１５の寸法およびこのパッチと関連づけられた方向２０から直接、導出することができる。この情報はクローズドパッチの規定から既知であるので、パッチ１５が規定ステップ２００において規定されるとただちに、この厳格な検証を実施するのが有利である。
【００４２】
クローズドパッチ検証フェーズ３００は、複数のコリジョンテストから成る加工実施可能テストも含む。各パッチと関連づけられた方向２０により、５軸に従って加工すべき部品に対するレーザヘッド１の相対的なポジションを、慣用の手法で決定することができる。最初にフェーズ３００は、レーザヘッド１が部品の表面または加工機の構成要素とコリジョン状態に陥らないということを検証し、次いでこのフェーズは、パッチ１５の表面のすべてに到達可能であるということ、すなわちレーザ光線２が部品の別の表面または加工機の構成要素をカットしない、ということも検証する。
【００４３】
これら２つのテストのうちの１つについて確証が得られなければ、つまりコリジョンが検出されたならば、その場合には回避方向３０がテストされる。パッチの最大加工角度形成がパラメータ化可能な閾値たとえば５０°〜７５°のオーダの閾値を超えないままの状態であるときのみ、回避方向３０が考慮され、場合によっては原点方向２０の代わりにパッチ１５と関連づけられる。図１３にはクローズドパッチ１５が、その原点方向２０および回避方向３０、ならびにこれら２つの方向とパッチ１５の１つのトライアングルに向かう法線２５とが成す角度と共に、概略的に示されている。
【００４４】
有利には、パッチ１５について考えられるすべての回避方向のうち、留保される回避方向３０は、このパッチと関連づけられた原点方向２０と最小角度を成すものとなる。
【００４５】
別の選択肢として、許容可能なすべての回避方向のうち、すでに検証された１つまたは複数の隣接するパッチ１５と関連づけられた方向２０または３０に最も近い回避方向３０が、優先されることになる。有利には、２つのパッチが１つの共通のトライアングルまたは１つの共通のトライアングルの辺を有するならば、それら２つのパッチは隣接しているとみなされる。かくして、２つの隣接するパッチ１５の加工方向間において、達成される表面品質に悪影響を及ぼす大きい角度形成が生じるリスクが制限される。
【００４６】
特に有利な１つの実施形態によれば、重み付けパラメータを用いてスコアを計算することにより、上述の２つの判定基準を用いることができ、その際に、すでに検証された１つまたは複数の隣接するパッチ１５の方向との角度形成の判定基準に対する、原点方向２０との角度形成の判定基準の相対的な重要性が規定される。
【００４７】
図１４には、パッチ１５．１が、その原点方向Ｄ１０ ２０．１および検証されたその回避方向Ｄ１ｅ ３０．１と共に、概略的に示されており、さらにパッチ１５．２が、その原点方向Ｄ２０ ２０．２および考えられる２つの回避方向Ｄ２ｅ１ ３０．２１、Ｄ２ｅ２ ３０．２２と共に、概略的に示されている。図示されている具体例の場合、留保されるのは回避方向Ｄ２ｅ１ ３０．２１であり、その理由は、この方向とパッチ１５．１の事前に検証済みの回避方向Ｄ１ｅ ３０．１とが小さい角度を形成していることから、方向２ｅ１ ３０．２１は方向Ｄ２ｅ２ ３０．２２よりも良好なスコアを獲得できる、ということによる。
【００４８】
１つの所与のクローズドパッチ１５について回避方向を見つけることができなければ、このことが意味するのは、このクローズドパッチの表面をレーザヘッド１の単一のポジションからは加工できず、その結果として、関連する加工レイヤにおいてこの表面を加工するためには、慣用の手法で複数の非クローズドパッチを使用しなければならない、ということである。
【００４９】
レーザヘッド１の単一の共通のポジションから首尾よく加工可能な複数のパッチ１５から成るグループ５０を取得する目的で、検証された複数のクローズドパッチ１５をマージするオプションのステップ４００によって、手順を進めるのが有利である。
【００５０】
検証された複数のクローズドパッチを１つのグループ５０にマージするたびに、検証された隣接するクローズドパッチ１５を用いてテストが実施され、方向５５がマージされた複数のパッチから成るグループ５０と関連づけられる。マージされた複数のパッチから成るグループ５０のために留保される方向５５の選択は、すでに説明したパラメータを用いたスコア計算に基づいて行われ、たとえばマージされたパッチ１５と関連づけられた原点方向または回避方向に対する角度形成、またはさもなければ隣接するパッチグループ（５０）と関連づけられた方向に対する角度形成、またはこれらの異なるパラメータの重み付け、に基づいて行われる。同様に、複数の隣接するクローズドパッチ１５がマージすべき判定基準を満たしているならば、重み付けられたスコアのシステムによって、考えられるそれらの種々のマージの中から、最良のスコアに達したマージを留保することができる。次いで、この新たなパッチグループと、これに隣接するクローズドパッチと、の間で、さらに別のマージが試みられる。かくして、隣接するクローズドパッチ１５との許容可能なマージがもはやなくなるまで、マージを続けることによって、クローズドパッチグループ５０の構築が繰り返し実施される。
【００５１】
当然ながら、厳格な判定基準も遵守できる場合にのみ、特にマーキングフィールドの寸法と結び付けられた判定基準も遵守できる場合にのみ、マージが実施されることになる。
【００５２】
図１５には、パッチグループ５０が、関連づけられた原点方向５５および回避方向６０と共に示されており、さらに候補パッチ７０が、関連づけられた原点方向７５および回避方向８０と共に示されている。複数のパッチ１５をマージするフェーズ４００は、すべてのクローズドパッチ１５が少なくとも１回のマージテストを受けたときに完了する。
【００５３】
部品のレーザ加工が始まり次第、最初にすべての非クローズドパッチが慣用の手法で加工され、次いですべてのクローズドパッチが、またはマージされた複数のクローズドパッチから成るグループが、加工レイヤごとに加工される。
【００５４】
１つの所定のレイヤｎについて、１つのクローズドパッチＰｎが関連づけられた方向と共に検証されてしまうと、このパッチＰｎに含まれる後続の複数のレイヤｎ＋１．．．Ｎのすべてのクローズドパッチ（つまりそれらのサポートトライアングルすべてがパッチＰｎのサポートトライアングルの一部分を成す）も、同じ関連づけられた方向と共に検証することができる。この場合に有利には、マルチレイヤクローズドパッチが規定される。つまり加工が始まり次第、マルチレイヤパッチのすべてのレイヤが、レーザヘッド１の同じポジションによって順次加工され、その後、次のマルチレイヤパッチを加工するために、レーザヘッド１のポジションが変更される。当然ながらこれらのマルチレイヤパッチを、既述のものと同じ原理に従い本発明によってマージすることができ、その結果、マージされた複数のマルチレイヤパッチから成るグループが得られる。
【００５５】
以上、本発明による規定方法によれば、たとえばパッチグループまたはマルチレイヤパッチを用いることによって、それどころかマルチレイヤパッチグループを用いることによっても、レーザ加工ヘッドおよび／または加工すべき部品のポジション変更回数を大幅に制限することができる。本発明による方法によれば、できるかぎりクローズドパッチを用いることにより、またはパッチと関連づけられた加工方向によって、隣接するパッチと関連づけられた方向が考慮されるならば、優れた表面品質も提供される。
【００５６】
本発明は、コンピュータによりプログラムが実行されると、本発明による方法のステップをコンピュータに実施させるようにした命令を含むコンピュータプログラム製品、およびコンピュータにより実行されると、本発明による方法のステップをコンピュータに実施させるようにした命令を含むコンピュータ可読記憶媒体にも関する。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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