(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータシステムにおいて、運動の命令を自動的に決定および生成する方法であって、該運動の命令は、望ましくないテーパおよび望ましくないトレイルバックのうちの少なくとも１つを最小化し、該運動の命令は、流体ジェット装置のカッティングヘッドの運動および方位を制御することにより、材料からターゲットピースを生成し、
該方法は、
該ターゲットピースの幾何学的形状を構成する複数のセグメントの各々に対して、
該セグメントをカットすることと関連付けられたプロセスパラメータの指示を受信することであって、該プロセスパラメータは、値を有しており、該セグメントのうちの少なくとも２つは、異なるプロセスパラメータの値と関連付けられている、ことと、
該セグメントをカットすることと関連付けられた該指示されたプロセスパラメータに基づいて、予測モデルを用いることによって、該材料に対する該カッティングヘッドの対応する角度調整を自動的に決定することであって、該予測モデルは、リード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つを該プロセスパラメータの関数としてモデル化する、ことと、
該決定された対応する角度調整に沿って該カッティングヘッドの所望の運動を指示する運動命令を自動的に生成および格納することと、
該運動命令にしたがって、該流体ジェット装置の該カッティングヘッドの運動および方位を自動的に制御することにより、該ターゲットピースを生成することと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記プロセスパラメータは、前記カッティングヘッドの運動の速度である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プロセスパラメータは、前記流体ジェット装置の研磨流体流速、該流体ジェット装置のノズルオリフィス径、該流体ジェット装置のミキシングチューブ径、該流体ジェット装置のミキシングチューブ長、該流体ジェット装置の流体圧、材料の厚さ、または、カットされる該材料のタイプのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記予測モデルは、リード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つを前記カッティングヘッドの運動の速度の関数としてモデル化する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記予測モデルは、リード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つを前記カッティングヘッドの運動の加速度の値の関数としてモデル化する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記予測モデルは、リード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つを前記カッティングヘッドの運動の減速度の値の関数としてモデル化する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
セグメントと関連付けられた前記指示されたプロセスパラメータに基づいて、前記材料に対する前記カッティングヘッドの対応する角度調整を自動的に決定することは、各セグメントの各終点において実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記材料に対する前記カッティングヘッドの対応する角度調整を自動的に決定することは、１つのセグメントから次のセグメントまでの前記カッティングヘッドの運動の遷移の速度を考慮する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記流体ジェット装置の前記カッティングヘッドのモータ運動を制御するデバイスによって実行される前記格納された運動命令を転送し、前記ターゲットピースをカッティングすること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記材料に対する前記カッティングヘッドの対応する角度調整を自動的に決定することは、リード角補償値またはテーパ角補償値のうちの少なくとも１つを決定する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記運動命令は、運動プログラムのデータ構造に格納される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記運動命令を格納することは、所望の経路に沿って前記カッティングヘッドを前進させるモータ結合位置を決定するための方程式を指示する複数のコマンドシーケンスを格納し、前記カッティングヘッドを制御することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記予測モデルは、コードを含むライブラリ、多項式、または、離散値を格納しているルックアップテーブルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
運動命令を自動的に生成および格納することは、前記カッティングヘッドが前記ターゲットピースをカットするように動いている間に、ルックアヘッド手順を用いて実行され、
該ルックアヘッド手順は、該カッティングヘッドを動的に調整する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセスパラメータの前記指示を受信し、前記材料に対する前記カッティングヘッドの前記対応する角度調整を自動的に決定することは、
前記カッティングヘッドの現在の位置に対する速度のフィードバックと、該カッティングヘッドの次の位置とに応答して、前記予測モデルから該角度調整に対する適切な値を決定すること
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
運動の命令を自動的に決定および生成するようにコンピュータプロセッサを制御する命令を含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、該運動の命令は、望ましくないテーパおよび望ましくないトレイルバックのうちの少なくとも１つを最小化し、該運動の命令は、流体ジェット装置のカッティングヘッドの運動および方位を制御することにより、材料からターゲットピースを生成し、
該コンピュータプロセッサを制御することは、
該ターゲットピースの幾何学的形状を構成する複数のセグメントの各々に対して、
該セグメントをカットすることと関連付けられたプロセスパラメータの指示を受信することであって、該セグメントのうちの少なくとも２つは、該プロセスパラメータの異なる値を有する、ことと、
該セグメントをカットすることと関連付けられた該指示されたプロセスパラメータに基づいて、予測モデルを用いることによって、該材料に対する該カッティングヘッドの対応する角度調整を自動的に決定することであって、該予測モデルは、リード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つを該プロセスパラメータの関数として自動的に決定する、ことと、
該決定された対応する角度調整に沿って該カッティングヘッドの所望の運動を指示する運動命令を自動的に生成および格納することと、
該運動命令にしたがって、該流体ジェット装置の該カッティングヘッドの運動および方位を自動的に制御することにより、該ターゲットピースを生成することと
によって行われる、記憶媒体。
【請求項１７】
前記プロセスパラメータは、前記カッティングヘッドの運動の速度、前記流体ジェット装置の研磨流体流速、該流体ジェット装置のノズルオリフィス径、該流体ジェット装置のミキシングチューブ径、該流体ジェット装置のミキシングチューブ長、該流体ジェット装置の流体圧、材料の厚さ、またはカットされる該材料のタイプのうちの少なくとも１つである、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項１８】
前記予測モデルは、リード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つを前記カッティングヘッドの運動の速度、加速度、または減速度のうち少なくとも１つの関数として識別する、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項１９】
セグメントをカットするための前記指示されたプロセスパラメータに基づいて、前記材料に対する前記カッティングヘッドの対応する角度調整を自動的に決定することは、各セグメントの複数の終点において実行される、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２０】
前記材料に対する前記カッティングヘッドの対応する角度調整を自動的に決定することは、１つのセグメントから次のセグメントまでの前記カッティングヘッドの運動の遷移の速度を考慮する、請求項１９に記載の記憶媒体。
【請求項２１】
前記流体ジェット装置の前記カッティングヘッドのモータ運動を制御するデバイスによって実行される前記格納された運動命令を転送し、前記ターゲットピースをカットすることによって、前記コンピュータプロセッサを制御する命令をさらに含む、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２２】
前記材料に対する前記カッティングヘッドの対応する角度調整を自動的に決定することは、リード角補償値またはテーパ角補償値のうちの少なくとも１つを決定する、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２３】
前記運動命令は、運動プログラムのデータ構造に格納される、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２４】
前記格納された運動命令は、所望の経路に沿って前記カッティングヘッドを前進させるモータ結合位置を決定するための方程式を指示する複数のコマンドシーケンスを含み、前記カッティングヘッドを制御する、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２５】
前記予測モデルは、コードを含むライブラリ、多項式、または、離散値を格納しているルックアップテーブルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２６】
運動命令を自動的に生成および格納することは、前記カッティングヘッドが前記ターゲットピースをカットするように動いている間に、ルックアヘッド手順を用いて実行され、
該ルックアヘッド手順は、該カッティングヘッドを動的に調整する、請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２７】
前記プロセスパラメータの前記指示を受信し、前記材料に対する前記カッティングヘッドの前記対応する角度調整を自動的に決定することは、
前記カッティングヘッドの現在の位置に対する速度のフィードバックと、該カッティングヘッドの次の位置とに応答して、前記予測モデルから該角度調整に対する適切な値を決定すること
を含む、請求項２６に記載の記憶媒体。
【請求項２８】
流体ジェット装置のカッティングヘッドを制御する流体ジェット装置制御システムであって、該カッティングヘッドは、材料をカットするように構成されたジェットストリームを生成し、該カッティングヘッドは、複数の軸を中心として回転し、幾何学的形状にしたがって材料からターゲットピースをカットし、
該システムは、運動プログラム生成器とインターフェースとを備え、
該運動プログラム生成器は、
各セグメントをカットすることと関連付けられたプロセスパラメータにしたがって、該幾何学的形状の複数のセグメントの各々に対する方位値を自動的に決定することであって、少なくとも２つのセグメントは、異なるプロセスパラメータの値を有しており、該方位値は、リード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つと関連している、ことと、
該運動命令の一部として、該複数のセグメントと関連付けられた該決定された方位値を格納することと
を行うように構成されており、
該インターフェースは、
該格納された運動命令を取り出すことと、
該流体ジェット装置の該カッティングヘッドに、複数の位置値および方位値を伝達し、該複数の軸に対して該カッティングヘッドを配置および方位付けし、該自動的に決定された方位値にしたがって、ターゲットピースをカットする、ことと
を行うように構成されている、システム。
【請求項２９】
前記方位値は、前記ターゲットピースがカットされるときに、テーパを最小化するように決定されるテーパ角補償値である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記方位値は、前記ターゲットピースがカットされるときに、トレイルバックを最小化するように決定されるリード角補償値である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記方位値は、前記カッティングヘッドの傾斜および旋回を制御する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記プロセスパラメータは、各セグメントをカットすることと関連付けられたカッティングヘッドの速度の指示である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記プロセスパラメータは、研磨流体流速、ノズルオリフィス径、ミキシングチューブ径、ミキシングチューブ長、流体圧、材料の厚さ、またはカットされる材料のタイプのうちの少なくとも１つの指示である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
前記カッティングヘッドは、少なくとも５つの軸を中心とする運動によって制御される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３５】
前記流体ジェット装置は、研磨ウォータージェット、高圧流体ジェット、または低圧流体ジェットのうちの少なくとも１つである、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３６】
前記インターフェースおよび前記運動プログラム生成器は、流体ジェット装置のコントローラに組み込まれている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３７】
前記コントローラは、コンピュータ数値コントローラである、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記コントローラは、コンピュータシステムである、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記運動プログラム生成器は、予測モデル化コンポーネントを用いることによって、前記幾何学的形状の複数のセグメントの各々に対する方位値を自動的に決定するように構成されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記予測モデル化コンポーネントは、プロセスパラメータに基づいて、リード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つを決定する関数を含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記関数に対する入力は、前記カッティングヘッドの運動の速度、加速度、または減速度のうちの少なくとも１つの値を表す、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記予測モデル化コンポーネントは、多項式またはルックアップテーブルのうちの少なくとも１つを含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４３】
流体ジェット装置のカッティングヘッドを制御する制御システムであって、該カッティングヘッドは、ジェットストリームを生成し、該カッティングヘッドは、複数の軸を中心として回転し、ターゲットピースの幾何学的形状にしたがって、材料から該ターゲットピースをカットし、
該システムは、
各セグメントをカットすることと関連付けられたプロセスパラメータにしたがって、該幾何学的形状の複数のセグメントの各々に対する方位値を自動的に決定する手段であって、該プロセスパラメータは、値を有しており、少なくとも２つのセグメントは、異なる関連付けられたプロセスパラメータの値を有しており、該方位値は、該材料に対する該ジェットストリームによって生成されたカットのリード角またはテーパ角のうちの少なくとも１つと関連している、手段と、
格納された運動命令の一部として、該複数のセグメントをカットすることと関連付けられた該決定された方位値を格納する手段と、
該流体ジェット装置の該カッティングヘッドに、複数の位置値および方位値として、該格納された運動命令を伝達し、該複数の軸に対して該カッティングヘッドを配置および方位付けし、該自動的に決定された方位値にしたがって、該ターゲットピースをカットする、手段と
を備える、システム。
【請求項４４】
前記自動的に決定する手段と、前記格納する手段と、前記伝達する手段とは、流体ジェット装置のコントローラに組み込まれている、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記カッティングヘッドは、少なくとも５つの軸を中心とする運動によって制御される、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４６】
カッティングの間に流体ジェット装置のカッティングヘッドの方位を自動的に制御することにより、ターゲットピースの受信された幾何学的形状にしたがって、材料から該ターゲットピースを生成する、コンピュータシステムにおける方法であって、
該方法は、
該カッティングヘッドの現在の位置に対する速度のフィードバックを受信することと、
該受信した幾何学的形状に基づいて、該カッティングヘッドの次の位置に対する次の速度を決定することと、
該受信した速度のフィードバックと、該決定された次の速度と、方位角の予測モデルとに基づいて、該カッティングヘッドに対する次の方位角を決定することと、
該決定された次の方位角にしたがって、該カッティングヘッドの該方位を調整することと
を包含し、
該方位角は、該材料に対する生成されたカットのリード角またはテーパ角のうちの１つである、方法。
【請求項４７】
前記カッティングヘッドに対する前記次の方位角を決定することは、リード角の予測モデルに基づいて、該次の方位角を決定することを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記カッティングヘッドに対する前記次の方位角を決定することは、テーパ角の予測モデルに基づいて、該次の方位角を決定することを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記速度のフィードバックを受信することと、前記次の速度を決定することと、前記次の方位角を決定することとは、前記流体ジェット装置の前記カッティングヘッドのコントローラによって実行される、請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
流体ジェット装置のカッティングヘッドの方位を自動的に調整するようにコントローラ内のコンピュータプロセッサを制御することにより、ターゲットピースの受信された幾何学的形状にしたがって、材料から該ターゲットピースを生成するための命令を格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
該コンピュータプロセッサを制御することは、
該カッティングヘッドの現在の位置に対する速度のフィードバックを受信することと、
該受信した幾何学的形状に基づいて、該カッティングヘッドの次の位置に対する次の速度を決定することと、
該受信した速度のフィードバックと、該決定された次の速度と、方位角の予測モデルとに基づいて、該カッティングヘッドに対する次の方位角を決定することと、
該決定された次の方位角にしたがって、該カッティングヘッドの該方位を調整することと
によって行われる、記憶媒体。
【請求項５１】
前記カッティングヘッドに対する前記次の方位角を決定することは、リード角の予測モデルに基づいて、前記次の方位角を決定することを含む、請求項５０に記載の記憶媒体。
【請求項５２】
前記カッティングヘッドに対する前記次の方位角を決定することは、テーパ角の予測モデルに基づいて、前記次の方位角を決定することを含む、請求項５０に記載の記憶媒体。
【請求項５３】
前記速度のフィードバックを受信することと、前記次の速度を決定することと、前記次の方位角を決定することとは、前記流体ジェット装置の前記カッティングヘッドのコントローラによって実行される、請求項５０に記載の記憶媒体。
【請求項５４】
流体ジェット装置のカッティングヘッドの方位を自動的に制御することにより、ターゲットピースの受信された幾何学的形状にしたがって、材料から該ターゲットピースを生成するコントローラであって、
速度モデルおよび加速度モデルと、
予測性のリードモデルおよびテーパモデルと、
該カッティングヘッドの現在の位置に対する速度のフィードバックを受信するように構成されたフィードバック機構と、
ルックアヘッドコンポーネントと
を備え、
該ルックアヘッドコンポーネントは、
該受信された幾何学的形状と、該速度モデルおよび加速度モデルとに基づいて、該カッティングヘッドの次の位置に対する次の速度を決定することと、
該受信された速度のフィードバックと、該決定された次の速度と、該予測のリードモデルおよびテーパモデルとに基づいて、該カッティングヘッドに対する次の方位角を決定することと、
該決定された次の方位角にしたがって、該カッティングヘッドの該方位を調整することと
を行うように構成されている、コントローラ。
【請求項５５】
前記決定された次の方位角は、リード角値を示す、請求項５４に記載のコントローラ。
【請求項５６】
前記決定された次の方位角は、テーパ角値を示す、請求項５４に記載のコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体ジェットを自動的に制御する方法およびシステムに関し、特に、リード、テーパー、および他の方位、ならびに予測モデルを利用して高圧ウォータージェットのプロセスパラメータを自動的に制御する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧研磨ウォータージェットを含む高圧流体ジェットは、多くの異なる産業において、さまざまな材料をカットするために用いられている。研磨ウォータージェットは、厚い金属、ガラス、またはセラミック材料等の困難であるか、厚いか、または凝集した材料をカットする際に特に有用であることが証明されている。例えば、本発明の譲受人であるＦｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されるＰａｓｅｒ３システム等の高圧研磨ウォータージェットを発生させるシステムが、現在利用可能である。このタイプの研磨ジェットカッティングシステムは、Ｆｌｏｗの米国特許第５，６４３，０５８号に示され、かつ記載されている。本明細書中を通して用いられる「高圧流体ジェット」および「ジェット」という用語は、高圧ウォータージェットおよび高圧研磨ウォータージェットを含むがこれらに限定されない高圧流体ジェットの全てのタイプを援用することが理解されるべきである。このようなシステムにおいて、高圧流体（通常は水）は、カッティングヘッドの開口部を通って流れ、高圧ジェットを形成する。ジェットがミキシングチューブを通って流れる間に、研磨粒子は、この高圧ジェットへと結合される。高圧研磨ウォータージェットは、ミキシングチューブから放出され、設計された経路に沿ってワークピースをカットするようにワークピースへと方向付けられる。
【０００３】
設計された経路に沿って高圧の流体ジェットを移動させるさまざまなシステムが、現在利用可能である。このようなシステムは、通常、３軸および５軸機として参照される。従来の３軸機は、ｘ−ｙ平面に沿い、かつｚ軸に対して垂直に移動することができる、すなわちワークピースに向かい、かつワークピースから離れるように、カッティングヘッドアセンブリをマウントしている。この方法では、カッティングヘッドアセンブリによって発生する高圧流体ジェットは、所望され得るように、ｘ−ｙ平面の設計された経路に沿って移動し、ワークピースに対して上下する。従来の５軸機は、同様の態様で作用するが、２つのさらなる回転軸（通常は、１つの水平軸および１つの垂直軸であり、他の軸との組み合わせである程度の傾斜および回転を達成する）に対する運動を提供する。
【０００４】
５つの軸についてジェットを操作することは、例えば、３次元形状をカットすることに対して、さまざまな理由により有用であり得る。このような操作はまた、ジェットのカッティングの特徴またはカッティングした結果の特徴を補正することが望まれ得る。より詳細には、通常の当業者によって理解されるように、研磨ウォータージェット等のジェットによって生成されるカットは、より従来の機械的プロセスにより生成されるカットとは異なる特徴を有する。高圧流体ジェットの利用により生じ得るカットの特徴の２つは、「テーパー」および「トレイルバック（ｔｒａｉｌｂａｃｋ）」であるとして参照される。図１は、テーパーの例を示す。テーパーは、垂直面に対するカット壁面の角度である。テーパーは、通常、上面（ジェットがワークピースに入る場所）において底面（ジェットがワークピースから出る場所）とは異なる寸法を有するターゲットピースとなる。図２は、トレイルバックの例を示す。トレイルバックはまた、ドラッグとも呼ばれ、ワークピースへジェットが入った点より移動の方向に対して後ろのある点で高圧流体ジェットがワークピースを出るという現象を同定する。これらの２つのカットの特徴、すなわちテーパおよびトレイルバックが所望の完成品を与えられた場合に許容されてもよいし、許容されないく
てもよい。テーパーおよびトレイルバックは、カットの速度に応じて変化する。従って、過剰なテーパーおよび／またはトレイルバックを制御する１つの公知の方法は、システムのカッティング速度を遅くすることである。テーパーおよびトレイルバックを最小化するか、または排除することが望ましい状況では、原始的な手動による試行錯誤により、従来の５軸システムが利用され、ジェットがカッティング経路に沿って移動するにつれてジェットにテーパーおよびリード角度の補正を加えてきた。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の要旨）
簡単にまとめると、本発明の方法およびシステムは、流体ジェットの方位パラメータを自動的に制御して、生成されるカットおよびカットにより生じるピースの外形のより強力な制御を達成した。これらの方法およびシステムは、異なる数の軸の周りの運動を利用してカッティングヘッドを制御するような、異なるタイプのジェット装置にも利用され得る。例となるいくつかの実施形態は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｓｙｓｔｅｍ（「ＤＷＣＳ」）を提供し、速度および／または他のプロセスパラメータの関数として、カットされつつある材料に対するジェットの方位を動的に制御する。方位パラメータは、例えば、スタンドオフの補償値、ならびにカッティングヘッドのテーパーおよびリード角度等の、カッティング経路に沿ったジェットのｘ−ｙ位置、ならびにジェットの３次元方位パラメータを含む。ある実施形態では、ＤＷＣＳは、予測モデルのセットを利用して、速度の関数として任意のジオメトリの適切な方位パラメータを自動的に決定する。この方法では、これらのモデルは、各ジオメトリ学的なエンティティに対して、カッティングヘッドの異なるプロセス条件の下で、カッティングヘッドのスピードを適切なリードおよびテーパー角度に動的に整合させる。例えば、コーナーがカットされる場合、通常カッティングヘッドは、速度が遅くなる。いくつかの場合、自動化されたリードおよびテーパー角度判定技術を利用して、減速を弱めつつ、カッティングヘッドがより正確なカットを達成し得る。
【０００６】
ある実施形態では、ＤＷＣＳは、あるユーザインターフェースを利用する。このユーザインターフェースは、グラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）、運動プログラムジェネレータ、１つ以上の置き換え可能モデル、およびカッティングヘッドのコントローラに対する通信インターフェースとして実装され得る。ＤＷＣＳは、選択的にターゲットピースを設計するＣＡＤ性能を提供するか、または他の手段によってＣＡＤ入力を受け取る。いくつかの実施形態において、ＤＷＣＳは、別個のコンピュータワークステーションに常駐する。一方、他の実施形態では、ＤＷＣＳは、コントローラ、またはコントローラに関連するコンピュータに常駐する。
【０００７】
運動プログラムジェネレータは、ジェット装置のコントローラの運動プログラムを動的に生成する。生成された運動命令は、コントローラおよび／またはジェット装置の要件に依存し、従って、運動プログラムジェネレータは、各タイプのコントローラに対して異なるタイプの制御命令を生成するように合わせられる。
【０００８】
運動プログラムジェネレータは、各ジオメトリ学的なエンティティに対し、そのエンティティの判定速度の関数としてリードおよびテーパー角度調節を判定する。ある実施形態では、リードおよびテーパー角度調節は、ミキシングチューブ長または開口部径のような他のプロセスパラメータの関数である。別の実施形態では、スピードおよび加速モデルをＤＷＣＳで利用して、リードおよびテーパー角度調節を判定する前に、エンティティの速度を判定する。いくつかの実施形態では、リードおよびテーパー角度調節は、速度調節と同時に判定される。
【０００９】
本発明の技術によって利用されるモデルは、異なるプロセスパラメータ値によって指定される、変化する条件の下で達成され得るカットの外形をモデル化する。任意のジオメトリに対してリードおよびテーパーの値を提供するいくつかの技術を利用して、リードおよびテーパーモデルを実装し得る。いくつかの実施形態では、リードおよびテーパーモデルは、多項式のセットを含む。他の実施形態では、リードおよびテーパーモデルは、ジオメトリのセットに対するリードおよびテーパー角度をモデル化する別個の値のルックアップテーブルを含む。いくつかの実施形態では、リードおよびテーパーモデルは、速度および材料の厚さの関数としてリードおよびテーパー角度をモデル化する。さらに、ある実施形態は、現在の終点の経路に対するタンジェントの角度を含み、コーナーまたは他の交差点のようなエンティティの周りのより滑らかな遷移の判定をサポートする。
【００１０】
さらに別の実施形態では、リードおよびテーパー角度は、カッティング経路全体または一部分に対して、オペレータにより手動で上書きされ得る。さらに、自動化されたリードおよびテーパー角度調節は、いくつかのパラメータの手動の上書きと連動して動作し得る。
【００１１】
いくつかの実施形態では、１つ以上の方位パラメータを自動的に判定するプロセス、およびそれに応じてカッティングヘッドを制御するプロセスのいくつか、または全てが、ジェット装置のコントローラ、またはコントローラに直接接続されたソフトウェア／ハードウェア／ファームウェアによって実行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態は、ウォータージェットのリードおよびテーパー角度ならびに他の方位パラメータを自動的に制御して、ウォータージェットによって生成されるカットおよびカットにより生じるピースの外形のより優れた制御を達成する、コンピュータベースかつネットワークベースの方法およびシステムを提供する。本発明の例示的な実施形態は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ（「ＤＷＣＳ」）を提供して、カットされつつある材料に対するジェットの方位を速度および／または他のプロセスパラメータの関数として動的に制御する。ＤＷＣＳは、予測モデルのセットを利用して、例えば、適切であれば、スタンドオフ位置、ならびにカッティングヘッドの傾斜および回転等の、カッティング経路に沿ったジェットのｘ軸，ｙ軸（２次元）位置、ならびにジェットの３次元方位を動的に制御する。予測モデルは、これらの方位パラメータの適切な設定を示して、カットおよびカットの結果として生じるピースの外形の所望の特徴を達成する。ＤＷＣＳの広範な制御性能により、オペレータは、手動による干渉ではなく、自動モードでウォータージェット機を利用し、カットされつつある特定のワークピースに対するジェットの方位を当業者であるオペレータに応じて手動で制御することができる。このように、ＤＷＣＳの自動化性能は、製造時間の減少、ならびにカッティングプロセスの正確な制御をサポートする。
【００１３】
ウォータージェット、特に研磨ウォータージェットに関して本明細書中で議論されるように、当業者には、本発明の技術が、添加剤または研磨剤が利用されるかどうかに拘らず、高圧または低圧で生成される任意のタイプの流体ジェットに適用され得ることを理解される。さらに、当業者には、異なる予測モデルが開発され、組み込まれた場合に、これらの技術を改変して、ｘ軸、ｙ軸、スタンドオフ、傾斜角度、およびリード角度ジェット方位パラメータを速度以外のプロセスパラメータの関数として制御し得ることが理解される。
【００１４】
図３は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍを利用してターゲットピースを生成することを示すブロック図である。通常の動作では、オペレータ３０１は、コンピュータワークステーション３０２でＣＡＤ（「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａ
ｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ」）プログラムまたはパッケージを利用して、ワークピース材料３０３から切り取られるピース３０１のデザイン（例えば、製造される部分）を指定する。コンピュータワークステーション３０２は、研磨ウォータージェット（ＡＷＪ）カッティング装置３２０に隣接する、リモート接続される、または直接接続される。例となる高圧流体ジェット装置は、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  ＡＮＤ
ＭＡＮＩＰＵＬＡＴＩＮＧ  Ａ  ＨＩＧＨ−ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＦＬＵＩＤ  ＪＥＴ」と称される同時に出願された米国特許出願第０９／９４０，６８９号に記載される。周知のＣＡＤプログラムまたはパッケージを利用して、ピース３１０のデザインを指定し得る。さらに、ＣＡＤ設計パッケージはまた、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ自体に組み込まれ得る。生成されるデザインは、ＤＷＣＳ３０４に入力され、ＤＷＣＳ３０４は、その後、残りの図面にさらなる詳細が記載されるように、ワークピース材料３０３をカットするジェット装置３２０の制御方法を指定する運動プログラム３０５を生成する。オペレータによって指定される場合、ＤＷＣＳ３０４は、運動プログラム３０５をハードウェア／ソフトウェアコントローラ３２１（例えば、ＣＮＣ「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｎｕｍｅｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ」）に送る。ハードウェア／ソフトウェアコントローラ３２１は、ジェット装置３２０を駆動して、運動プログラム３０５に含まれる命令に従ってワークピース材料をカットして、ターゲットピース３１０を製造する。この方法で利用される場合、ＤＷＣＳは、ターゲットピースを製造するために、ＣＡＭ（「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」）プロセスを提供する。
【００１５】
図３に説明されるＤＷＣＳは、ジェット装置に接続されているが、分離されたコンピュータワークステーションに常駐するように示されているが、当業者には、ジェット装置およびコンピュータまたは他のコントローラ（ジェットシステム）の実際の構成に依存して、ＤＷＣＳは、代替として、ジェットシステム全体の中の他のデバイス上に配置され得ることが理解される。例えば、ＤＷＣＳは、（マシンに関連したソフトウェア／ファームウェア／ハードウェアの一部分として）ジェット装置自体のコントローラに組み込まれ得る。この場合、運動プログラムが縮小され、むしろ、ジェット方位パラメータに対する自動調節の判定は、コントローラコード自体に組み込まれる。もしくは、例えば、ＤＷＣＳは、コントローラに直接接続されるコンピュータシステム上に常駐し得る。全てのこのような組み合わせまたはパラメータは、本発明の方法およびシステムによって考慮され、かつ、運動プログラムおよびその形式の詳細等の、記載されるＤＷＣＳに対する適切な改変は、流体ジェットシステムならびに関連する制御ハードウェアおよびソフトウェアの詳細に基づいて理解される。
【００１６】
図４は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍの例示的な実施形態のブロック図である。ＤＷＣＳ４０１は、運動プログラムジェネレータ／カーネル４０２、グラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）等のユーザインターフェース４０３、ＣＡＤ設計モジュール４０４、１つ以上の置き換え可能方位またはプロセスモデル４０５、ならびにジェット装置コントローラ４０９に対するインターフェースを含む。運動プログラムジェネレータ４０２は、ＣＡＤ設計モジュール４０４およびユーザインターフェース４０３から入力を受け取り、ジェットを制御するコントローラ（ＣＮＣ）に送信され、かつこのコントローラ（ＣＮＣ）によって実行され得る運動プログラムを構築する。当業者には、これらのコンポーネントの別の構成および組み合わせが、本発明の技術とともに利用されるように等しく考慮されることが認識される。例えば、ＣＡＤ設計モジュール４０４は、ユーザインターフェース４０３に組み込まれ得る。ある実施形態では、ユーザインターフェース４０３は、運動プログラムジェネレータ４０２に相互に接続されることにより、ユーザインターフェース４０３は、プログラムのフローを制御し、運動プログラムを生成する。別の実施形態では、コアプログラムフローは、カーネルモジュールにおいて隔離され、カーネルモジュールは、運動プログラムジェネレータ４０２か
ら分離される。置き換え可能モデル４０５は、運動プログラムジェネレータ４０２に数学的モデル４０６、４０７、４０８、および４０９のセットへのアクセス権を提供する。これらの数学的モデルは、適切なジェット方位およびカッティングプロセスパラメータを判定するために利用される。各数学的モデル４０６、４０７、４０８、および４０９は、１つ以上の等式または表を含み、この１つ以上の等式または表は、運動プログラムの結果として生じるコマンドに対して特定の値を生成する運動プログラムジェネレータ４０２によって利用され、所望のカッティングの特徴または挙動を生成する。例えば、５軸機の環境では、これらの等式を利用して、適切な場合のそれぞれのコマンドのｘ軸位置、ｙ軸位置、ｚスタンドオフ補償値、リード角度、およびテーパー角度を生成する。置き換え可能モデル４０５は、好ましくは、複数の動的な置き換え可能な数学的モデルを提供する。例えば、好ましい実施形態では、モデル４０５は、リードおよびテーパー角度値を生成する等式のセット４０６、速度および加速度値を生成する等式のセット４０７、曲線、コーナー等をカットする修正されたカッティングプロセスパラメータ値を生成する等式のセット４０８、ならびに他のモデル４０９を備える。数学的モデル４０６、４０７、４０８、および４０９は、通常、カッティングデータの経験的観測および従来の分析に基づいて、経験的かつ理論的に生成される。特に、以下にさらなる詳細が議論されるように、リードおよびテーパーモデル４０６は、任意の形状のリードおよびテーパー角度値を生成するために用いられ得る予測モデルである。ある実施形態では、ＤＷＣＳはまた、コントローラ４０９に対するインターフェースを含み、コントローラ４０９は、コントローラとＤＷＣＳとの双方向通信のための機能を提供する。これらのコントローラの機能を利用して、例えば、ターゲットピースがワークピースからカットされつつある進行中のカッティング経路を表示する。さらに、これらの機能を利用して、付属の数学的かつ電気的デバイスの現在の状態等の、カッティング装置の値を取得する。
【００１７】
当業者には、ＤＷＣＳのコンポーネントの多くの異なる構成および機能の分割が可能であることが理解される。さらに、データ形式、ユーザインターフェース画面、コードフロー図、メニューオプション等の、このＤＷＣＳの例となる実施形態に対する特定の詳細が説明されるが、当業者には、本発明の技術が、本明細書中に記載されるいくつかの特定の詳細を用いずに、または他の特定の詳細を用いて実現され得ることが理解される。他の特定の詳細とは、例えば、コードフロー図の順序、またはユーザインターフェース画面に示される特定の特徴に関する変更である。本発明を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造およびステップは、詳細に示されていない。
【００１８】
図５は、ターゲットピースをカットするためのＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｙｔｅｍの例示的実施形態によって実行されるステップの例示的なフローチャートである。ステップ５０１においてＤＷＣＳは、オペレータからの様々な入力データを集める。様々な入力データは、ＣＡＤ形式のターゲットピースのデザイン（ジオメトリ仕様）または同等物を含む。さらに、ターゲットピースのカスタマの要件はまた、表面仕上げの指示あるいは時々言及されるカットの質の指示のような指定されたりあるいは集められたりすることが必要である。ＤＷＣＳへのこの情報の指示のためのさまざまな技術は用いられ得る。ある例示的実施形態において、ＣＡＤパッケージは、オペレータに各ドーロイングエンティティに対して異なる表面仕上げを指定することを可能にする。例えば、これらの表面仕上げは、速度スケールのパーセンテージで指示され得る。しかし、当業者は、表面仕上げまたはカットの質の指示のために他のスケールが用いられることを理解する。例えば、速度に関して指示する代わりのスケールは用いられ得、あるいは「荒仕上げ」、「中間仕上げ」、および「滑らかな仕上げ」のような質の指示である。速度は表面仕上げ（あるいはカットの質）と交換され、このように速度および仕上げの質は、どのようなスケールが用いられるかで推測され得る。しかし、ＤＷＣＳは、より高速でジェット装置を作動させているが、自動テーパーおよびリードアングル補償によってより寸法的に正確なピースの製作を援用し得ることに留意する。
【００１９】
ステップ５０２において、ＤＷＣＳは通常、オペレータからプロセスパラメータを集める。これらのパラメータはデフォルト値を有し、あるいはいくつかはジェット装置コントローラから照会され得る。ある例示的実施形態において、（以下の図８に示される）ＤＷＣＳは、プロセスパラメータとしてカットされる材料のタイプに対する値を決定する。プロセスパラメータは、材料の厚さ、水圧、オリフィス径、研磨剤流速、研磨剤タイプ、ミキシングチューブ直径ならびにミキシングチューブ長である。
【００２０】
ステップ５０３においてＤＷＣＳオフセット経路を自動計算するために入力プロセスパラメータを利用する。オフセット経路は、ジェットが実際に着手する任意の幅（ジェットに起因するカットの幅）を計上してターゲットピースがカットされる場合に、フォローされるために必要な経路である。これは、指定されたものより小さいあるいは大きいピースの製作を妨げる。ジェットの特性は、例えば、摩耗によって自然に変化するにつれて、ジェットプロセスパラメータは正確なオフセットを計算するための対応した修正が必要である。いくつかの実施形態において、オフセット経路は、コントローラによって決定され、かつ運動プログラム方位パラメータの適切な変換は、コントローラによってなされる。
【００２１】
ステップ５０４〜５０７は、運動プログラムデータ構造中の格納された所定のプログラム値の増加によって運動プログラムを蓄積する。好ましくは、データ構造へのエントリは、格納された運動プログラム指示に対応し、運動プログラム指示はジェットコントローラによって実行され得る。ステップ５０４において、ＤＷＣＳは、カッティング速度を割り当てるために適切であるエンティティにおける「分割する」ジオメトリによってデザインされたターゲットピースのコンポーネントドーロイングエンティティを決定する。このステップは、例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭファイルを修正することによってデザインセグメンテーションを提供する、公知で既製のソフトウェアシステムを用いて、現時点または他のところで、いつの間にか実行され得る。一旦、セグメンテーションが実施されると、ステップ５０５で、ＤＷＣＳは公知の速度および加速度モデル（例えば、図４の速度モデル４０７）および公知のコーナモデル（例えば、図４のコーナモデル４０８）に基づくドローイングエンティティに速度値を割り当てる。速度モデルおよびコーナモデルは、円、孤およびコーナのようなカッティングエンティティに対する好ましい速度低下を考慮する。これらのモデルの実施例は、例えば、Ｆｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって現在製造されるＦｌｏｗＭａｓｔｅｒ（Ｒ）制御形状カッティングシステムが現在入手可能であり、かつこれらのモデルの同等品あるいは類似モデルは一般的に当業者によって知られている。ＤＷＣＳの目的のために、速度と同様に長く用いられ得る速度および加速度モデルおよび／またはコーナモデルは特定のドローイングエンティティを示す。一般的に速度および加速度モデルは、ライン、孤、円ならびに特定のマシンの特徴のような既知のジオメトリに基づく速度のスケール（例えば、ジェット装置の最大能力速度のパーセンテージ）を生成する方程式および試験へのアクセスを提供する。例えば、密接した半径の孤は、ジェットカッティングが最大よりゆっくりとした速度で開始することを要求する。さらに、速度および加速度モデルは、速度推移が特定のジェット装置の加速度特性に基づいて遭遇する場合、ドローイングエンティティの速度を調整するために用いられる。
【００２２】
ステップ５０６において、ＤＷＣＳは自動的にジェットカッティングヘッドの傾きおよび旋回を決定する。ジェットカッティングヘッドの傾きおよび旋回は、予想的なモデル（例えば、図４のリードおよびテーパーモデル４０６）を用いたテーパーおよびリードアングルを自動的に決定することによってデザインされたカスタマの要件を達成するために必要である。この決定は図２１を参照して詳細に述べられる。要旨において、一連の方程式に基づいたテーパーおよびリードアングルモデルは、その点でのカッティングヘッドの速度関数のような各ドローイングエンティティの各終点でテーパーおよびリードアングルに
対して最適な値を生成する。詳細には、リードおよびテーパーモデルが、ターゲットピースのセグメントがゆっくりカットされるべきであること（マシンの減速または必要とされる表面仕上げ制御のため）を決定する場合、リードおよびテーパーアングルは、速度変更を補償するために自動的にセットされる。従って、リードおよびテーパアングルは、終点および各セグメントに対して自動的にカットの速度に一致するようにセットされる。なぜなら、特定のドローイングエンティティのカットの速度は、既にさまざまな他のプロセスパラメータ（例えば、材料の厚さよびミキシングチューブ特性）の関数として決定されているため、テーパおよびリードアングルはまた、これらのほかのプロセスパラメータの間接的な関数である。
【００２３】
ステップ５０７において、ＤＷＣＳは、使用する特定のジェットコントローラの必要に応じて運動プログラムのデータ構造を調整する最終の運動プログラムを確立する。通常、ＣＮＣおよび他のウォータジェットコントローラは、所定の経路を生成するために必要なカッティングヘッドモータの移動を計算するために運動方程式を用いる（すなわち、特定のジェットツールのチップ位置を生み出すためにモータがどのように配置されるべきか計算する）。好ましくは、カッティングヘッド用いる前に、オペレータは、コントローラを用いるカッティングヘッド装置を整列し、そのため運動方程式は所定のカットを生み出すためのモータの位置を産出する。いくつかのコントローラは、ジェットの方位に関する指定された運動プログラムを受信可能であり、かつ内部でジェットツールのチップ位置から実際のモータ位置を決定するために逆運動方程式を用いる。しかし、その他は、モータの位置、およびジェットツールチップのｘ−ｙ位置とアングルの組合せ以外の運動プログラムの命令を予想する。このケースにおいて、ジェットツールチップ位置がモータ位置に「変換される」必要がある場合、ＤＷＣＳは、ステップ５０７において、運動方程式を用いてそのような変換を実行し、運動プログラムデータ構造に格納される方位パラメータ値の調整を行う。さらに、ジェットカッティングヘッドのスタンドオフ（ｓｔａｎｄｏｆｆ）補償は、運動方程式を用いて決定され、かつ各命令を格納する。スタンドオフ補償値は、ジェットツールチップが特定のスタンドオフ量に留まり、テーパおよびリードアングルに関係なくカッティング経路の中心にあることを保証するために必要である「ｚ軸」計測である。スタンドオフ補償値は、通常、ジェットモータ中心点とジェットツールチップとの距離の関数である。
【００２４】
ステップ５０８において、ＤＷＣＳはジェット装置のコントローラとの通信を確立しおよび／または確認する。ステップ５０９において、ＤＷＣＳは構築された運動プログラムを実行するためにコントローラに送信する。当業者は、用語「コントローラ」は運動プログラムに基づいてモータの動作を配向可能な任意のデバイス／ソフトウェア／ファームウェアを含むことを理解する。当業者はまた、用語「運動プログラム」は本明細書中で特定のジェットツール装置および／またはコントローラが用いられる命令のセットを示すために用いられることを理解する。前述のステップは、そのような任意の命令の必要に合わせて変更され得る。
【００２５】
ある実施形態において、言及されるように、ＤＷＣＳのカスタマインターフェースはグラフィカルカスタマインターフェース（ＧＵＩ）である。ＧＵＩはカッティングプロセス全体を制御している。図６〜１７は、ＤＷＣＳカスタマインターフェースの例示的実施形態の様々な局面の例示的画面表示である。当業者は、要求された入力、出力を表示する、フローを制御するこれらの画面表示が存在し、かつ本発明の技術を用いて考えられることを理解する。
【００２６】
図６は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｙｔｅｍ  ＣＡＤモジュールのカスタマインターフェースの例示的画面表示である。オペレータは、ドローイング領域６０１にデザインツール６０４を用いてカットのためのセグメント
の指図含む所望のピース（パーツ）のデザインを入力する。ジオメトリ入力領域６０２において、ＣＡＤモジュールは、オペレータからドローイング領域６０１に表示されるデザイン用のドローイングエンティティ入力を受ける。好ましくは、ＣＡＤモジュールは、オペレータにデザインのセグメントの表面仕上げ要件（またはカスタマ要件の任意の他の表現）の示すことを可能にする。速度指定ボタン６０３は、特定のセグメントの速度要件（従って、表面の質の要件）を指定するために用いられる。図示されたＣＡＤモジュールにおいて、各セグメントの色（図示せず）は、最大速度のパーセンテージに対応する。このように、例えば、四角形は、例えば最大速度の４０％に対応する青で描かれるが、切り抜かれた円は、例えば最大速度の２０％に対応するライトグリーンで描かれる。当業者は、色による以外の異なる区切りおよび指定を含む任意のタイプのキーシステムが用いられることを理解する。
【００２７】
図７は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍのカッティングモジュールのカスタマインターフェースの導入的なダイアログの例示的な画面表示である。ドローイングディスプレイ領域７０１は、ターゲットピースの現在のデザインのビューを含む。この特定の実施形態において、線分は、カスタマ表面仕上げ要件に対応したカラーコードである。カラーコードは、ＣＡＤプログラムにデザインを入力されたときに指定された。速度調整ボタン７０７は任意の特定のドローイングエンティティ用に設定を手動変更するために用いられる。他の性能の中で、導入ダイアログは、設定ボタン７０２の選択を介して設定オプションへのアクセスを提供する。設定ボタン７０２は、図８に対して以下でさらに述べられる。プレビューボタン７０３が選択されたとき、ＤＷＣＳは、ドローイングディスプレイ領域７０１に表示されたドローイングに沿ってカッティングヘッドの方向および経路の計算されたプレビューを提供する。実行ボタン７０４が選択されたとき、ＤＷＣＳは、運動プログラムに関する無数のアクティビティを実行する（詳細に述べられた、ある実施形態は図２０および２１に関する）。ＤＷＣＳが運動プログラムの構築およびジェット装置コントローラとの通信の確立が終了した後、カッティングモジュールインターフェースは、実際に実行しているカッティングプロセスに対してコントローラフィードバックおよび制御ダイアログ（コントローラダイアログ）を表示する。コントローラダイアログは図１４〜１７に対して以下でさらに述べられる。他のフィールドは、セットのための導入ダイアログにおいて利用可能であり、かつ他のプロセスパラメータ値を表示する。例えば、加工中の製品の材料の属性は、編集ボックス７０５で設定され得る。また、ジェットツールの半径は、編集ボックス７０６で設定され得る。ジェットツール半径は、ターゲットカッティング経路を生成するために必要なジェットのオフセットを決定するために用いられる。通常、オフセットは、カットの精度を保証するために必要である。なぜならジェット自体が幅を有し、その幅はカッティング経路の一部でないからである。
【００２８】
図８は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍのカッティングモジュールのカスタマインターフェースの設定ダイアログの例示的な画面表示である。様々なプロセスパラメータの設定を援用する設定ダイアログ８０１は、図７の設置ボタン７０２の選択に応答して表示される。ポンプ特性および研磨剤の入／切の方法のような様々なプロセスパラメータは、ダイアログ８０１のフィールドを介して設定可能である。通常、オペレータは、ターゲットピースの第１のインスタンスのカッティング前に設定ダイアログ８０１を起動し、次のカッティングの値をセーブする。
【００２９】
図９は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍのカッティングモジュールのカスタマインターフェースの進歩した設定ダイアログの例示的な画面表示である。進歩した設定ダイアログ９０１は、オペレータが「進歩した」メニュアイテムを導入的なダイアログ（例えば、図７に見られる）のツールバーから選択したときに起動される。オペレータはツールの長さおよびカッティングヘッド装置のスタンド
オフ値を示す。このスタンドオフ値は、カッティングヘッドのチップと材料との距離である。ツールの長さは、カッティングヘッドの回転軸の中心からカッティングヘッドのチップまでの長さである。これらの値は、運動方程式とともに自動的に決定されたリードおよびテーパアングルならびにスタンドオフ補償値からカッティングヘッドのモータを制御する数値への変換を決定するために用いられる。
【００３０】
図７を参照して議論された、例示的な導入のダイアログにおいて、オペレータが実行ボタン７０４を選択する場合、ＤＷＣＳは、オペレ−タがどのモデルを用いるか（例えば、図４の置き換え可能モデル４０５の１つ）を既に示したかどうかを判定する。例えば、これが、ターゲットピースがカットされている最初である場合、ＤＷＣＳは、オペレータがまだモデルを設定していないことを想定して、オペレータが使用を所望するどのモデルに対する入力を受け取るダイアログを表示する。図１０〜１３は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ
Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍカッティングモジュールインターフェイスのモデル設定の例示的な画面表示である。モデル設定ダイアログは、完全に手動で制御することから完全に自動化して制御することの範囲を提供する。例えば、モデル設定ダイアログは、オペレータに、自動的にリードおよびテーパアングルを決定するリードおよびテーパモデルを用いるかどうか、または、各ドローイングエンティティに対するリードおよびテーパアングルを優先するための指定の値を提供するかどうかを選択することを可能にする。当業者は、他の組み合わせが可能であり、別のやり方で自動化されたプロセスに対して手動で優先する値の一部分を提供することを理解する。１つの実施形態において、設定されたデフォルトモデルの「スキーム」または組み合わせが提供される。
【００３１】
図１０はモデル設定ダイアログの適用モデルダイアログの例示的な画面表示である。この適用モデルダイアログ１００１は、モデルによって用いられるいくらかのプロセスパラメータを設定するように用いられる。一旦「ＯＫ」ボタン１００２が選択されると、ＤＷＣＳが、運動プログラムを構築するように進行する。
【００３２】
図１１は、モデル設定ダイアログの選択モデルダイアログの例示的な画面表示である。オペレータは、特定のカッティングセッションに対して用いるモデルを選択するために選択モデルダイアログ１１０１を用いる。この「標準」モデルボタン１１０２を用いて、使用される置き換えモデル（例えば、図４のモデル４０５）のどの組み合わせかを指定するために用いられる。好ましくは、モデルのデフォルトセットを提供する。オペレータは、好ましくは、適切なモデルチェックボックス１１０３によって選択されることによって、現在、利用可能な１つ以上のモデルを選択する。これらのモデルの異なったバージョンの選択は、１つ以上のモデルタイプが存在する場合、加えられ得る。例えば、１つ以上のコーナが利用可能な場合、異なったコーナモデルが、ドロップダウンメニュ（示されず）または、他のＧＵＩ要素において選択可能であり得る。リードおよびテーパ制御チェックボックス１１０５を選択することによって、オペレータは、リードおよびテーパアングルを自動的に決定するＤＷＣＳを有するように要望を示し得る。
【００３３】
図１２は、モデル設定ダイアログのカスタマコーナ編集ダイアログの例示的な画面表示である。このダイアログは、図１１の編集ボタン１１０６を選択することに対してＤＷＣＳによって表示される。カスタマコーナ編集ダイアログ１２０１は、コーナにおける速度計算を手動制御するように用いられる。オペレータは、コーナ周りの実際の速度を指定し得、同様に、いかにしてドローイングエンティティのセグメンテーションが、コーナ周りの減速および加速を考慮して調整されるかを指定し得る。
【００３４】
図１３は、モデル設定ダイアログのカスタマのリードおよびテーパダイアログの例示的な画面表示である。カスタマリードおよびテーパ制御ダイアログ１３０１を用いて、オペレータは既に決定された値（例えば、スキーム入力領域１３０２を用いて）を用いて、リ
ードおよびテー経路キームを指定し得る。または、オペレータは、各指定された速度インクリメントを用いて（例えば、リードおよびテーパアングルテーブル領域１３０３の値を入力することによって）使用する特定のリードおよびテーパ値を指定し得る。速度インクリメントはインクリメント領域１３０４で指定される。それ故、オペレータは、各々の速度に対するリードおよびテーパを想像して指定し得、その速度は、１％のインクリメントを用いて、カッティングヘッドによって実行され得る。
【００３５】
図１４は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍカッティングモジュールインターフェイスのジェットコントローラフィードバックおよび制御ダイアログの例示的な画面表示である。カッティング画面領域１４０１は、ターゲットピースのビューを含む。コントローラフィードバックおよび制御ダイアログ（コントローラダイアログ）は、ピースがカットされつつある現在のコントローラ情報をオペレータに表示する。方向パラメータフィードバック領域１４０２は、コントローラの視点から方向パラメータの値を表示する。一旦カッティングプロセスが、開始されると、オペレータは、図１５〜１７を参照して議論されたように、どのパラメータを表示すべきかを選択し得る。オペレータは、ホーム方向ボタン１４０３を選択し、ｘ−ｙ平面、（スタンドオフ補償値のために用いられる）ｚ方向およびカッティングヘッドのリードおよびテーパアングル位置に対する「原点」位置に設定される。「ホーム」位置は、ジェット装置の原点位置を調整した（座標（０、０））または、ボタン１４０３を用いてオペレータに設定される任意のｘ−ｙまたはｚ位置あるいはアングルのどちらかである。プロセスパラメータフィードバック領域１４０６は、パラメータに関するポンプおよびノズルの現在の値を含む。パラメータは、研磨が用いられるかどうか、または、ポンプが高圧または低圧で実行されるかどうかを含む。実際のカッティングプロセスを開始する場合、サイクル開始ボタン１４０４をオペレ−タが選択する。このときに、ＤＷＣＳは、コントローラに運動プログラムをダウンロードし、コントローラにプログラムを実行するための指示をする。このサイクル停止ボタン１４０５は、現在のカッティングプロセスを停止することを選択される。
【００３６】
図１５〜１７は、ジェットがワークピースをカッティングしている間に提供されるコントローラフィードバックの例示的画面表示である。図１５は、経路に対してジェットツールチップの現在位置のｘ−ｙ位置を示す例示的な画面表示である。図１５において、カッティング画面領域１５０１は、実行されているカッティングを示すため、オペレータはジェットの現在の（大体の）位置を見ることができ得、カッティング動作を進める。方向パラメータフィードバック領域１５０２は、画面に選択された特定の方向パラメータの現在の値を表示する。図１５において、これらの値は、ジェット装置の「ホーム」位置に関する、ジェットツールチップのｘおよびｙの位置である。
【００３７】
図１６は、カッティングヘッドのスタンドオフ補償値を示す例示的な画面表示である。カッティング画面領域１６０１は、図１５を参照して記載されたものと同様である。方向パラメータフィードバック領域１６０２は、カッティングヘッドの現在のスタンドオフ補償値を表示しながら示される。カッティングヘッドは、ジェットツールチップの現在の位置に対応している。図示される実施形態において、これらの値が、コントローラの視点からであり、それ故、これらの値はモータ位置を反映する。
【００３８】
図１７は、カッティングヘッドのリードおよびテーパ補償値を示す例示的な画面表示である。カッティング表示領域１７０１は、図１５を参照して記載された図と同様である。方向パラメータフィードバック領域１７０２は、鉛直中間位置に関するカッティングヘッドの現在のリードおよびテーパ補償値を表示しながら示される。図示される実施形態において、これらの値は、コントローラの視点からであり（運動方程式は、リードおよびテーパアングルに適用された後）、それ故、リードおよびテーパ補償値はモータ位置を反映す
る。
【００３９】
例示的な実施形態において、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍは中央演算ユニット、ディスプレイ、メモリおよび他の入力／出力デバイスを備えるコンピュータ上で実装される。例示的な実施形態は、スタンドアローンでまたはネットワーク環境で動作するうに設計される。そのネットワークは、例えば、インターネットに接続されているか、または、ＤＷＣＳのユーザインターフェースが（物理的ネットワークまたはワイヤレス接続等の）遠隔操作によって制御される環境においてである。さらに、例示的な実施形態は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣデバイス）へ組み込まれる。ＣＮＣデバイスは、直接、ジェットを制御し、または、ＣＮＣデバイスのコンピュータインターフェースで制御する。当業者は、ＤＷＣＳの実施形態がウォータジェットコントローラが理解し得るコマンドを生成する能力をサポートする他の環境において、実施され得ることを理解する。
【００４０】
図１８は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍの実施形態を実施するための多目的コンピュータシステムのブロック図である。コンピュータシステム１８０１は、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）１８０２、ディスプレイ１８０３、コンピュータメモリ（メモリ）１８０５または他のコンピュータ読み取り可能メモリ媒体を備え、ならびに他の入力／出力デバイス１８０４を備える。ＤＷＣＳ１８０６のコンポーネントは、一般的に、メモリ１８０５に常駐し、ＣＰＵ１８０２を実行する。図４に記載したように、ＤＷＣＳ１８０６は、ユーザインターフェース１８０７、ＣＡＤモジュール１８０８（ユーザインターフェース１８０７の一部でない場合）、運動プログラムジェネレータ／ＤＷＣＳカーネル１８０９、１つ以上の置き換え可能モデル１８０１ならびにコントローラインターフェース１８１１を含む様々なコンポーネントである。これらのコンポーネントはメモリ１８０５に常駐することが示される。他のプログラム１８１０はまた、メモリ１８０５に常駐する。
【００４１】
当業者には、例示的ＤＷＣＳが１つ以上のコードモジュールとして実施され得、かつ分散された環境で、実装され得る。ここでメモリ１８０５に現在常駐されているように示される様々なプログラムは、いくつかのコンピュータシステムの中で、分散される。例えば、置き換え可能なモデル１８１０は、好ましくは、リードおよびテーパモデル、速度および加速度モデル、コーナモデル、および他のモデルを含み、運動プログラム１８０９および／またユーザインターフェース１８０７が常駐し、またはＣＡＤモジュール１８０８が常駐するコンピュータシステムより異なるシステムに常駐する、各または任意の組み合わせであり得る。さらに、図３において、先に議論したように、これらのコンポーネントの１つ以上は常駐し得、ジェット装置またはコントローラカードのコントローラに関するコンピュータ上で実行され得る。ある実施形態において、ＤＷＣＳは、Ｃ＋＋プログラミング言語のようなオブジェクト指向のプログラム環境を用いられながら実装され得、置き換え可能な方向およびプロセスモデルは、オブジェクトおよびクラスの異なったタイプとして実装され得る。
【００４２】
図１９は、例示的なターゲットピース設計であり、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ
Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍが自動的に方向およびカッティングプロセスパラメータの決定をする様態を示す。図１９は、長方形の形を示し、反時計回りで、「開始」と付けられたポイントから「終了」と付けられたポイントまでカットされる。このデザインは、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」と付けられた、４つのジオメトリックエンティティ（線）を示す。カッティングする場合、ジェット装置は、Ａ、ＢおよびＣと付けられたコーナの順で進む。カットの終点で、ジェットは、「終了」と記されたポイントに到達する。図示の目的で、以下の記載は、オペレータは、高速でエンティティ「ａ」をカットし（粗面仕上げ）、かつエンティティ「ｂ」、「ｃ」および「ｄ」は遅いままカットする（滑らか
な表面仕上げ）要望を通信することを想定する。さらに、記載は、部分オフセットが、ジェットによって生成されるカット幅を考慮する必要はないと想定する。
【００４３】
図７に明示されるユーザインターフェースを参照して議論するように、オペレータは、ユーザインターフェースのカッティングモジュールの導入ダイアログから「実行」ボタンを選択（例えば、ボタン７０４参照）する場合、ＤＷＣＳは、自動化された方向パラメータ決定プロセスを開始する。図２０は、例示的なＤｙａｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍの自動化された方向パラメータ決定プロセスの例示的なフローチャートである。ステップ２００１において、ＤＷＣＳは、任意の入力（プロセス）が変化する場合、このターゲットピースをカットするためにソフトウェアを実行される最初かどうかを判定する。最初である場合、ステップ２００２へ続き、さもないと、ステップ２００３に続く。ステップ２００２において、ＤＷＣＳはモデル優先ダイアログ（例えば、図１０〜１３を参照して）を表示し、どんなモデルに関するか、オペレータが所望する値を優先するオペレータからの情報を得る。他のパラメータ（例えば、リードおよびテーパアングル）がシステムによって自動的に選ばれ得るが例えば、オペレータはこれらのモデル優先ダイアログを用い、コーナの速度パーセンテージ値を優先する。ステップ２００３において、ＤＷＣＳは、構築された運動プログラムデータ構造ルーチンを呼び出し、方向およびプロセスパラメータ値の様々なモデルを照会する。ステップ２００４において、ＤＷＣＳは、通信セッションがジェットコントローラを用いて確立されることを設定し、または修正する。ステップ２００５において、ＤＷＣＳは、コントローラダイアログを表示し、（例えば、図１４を参照）オペレータ命令をさらに待ち受けてリターンする。
【００４４】
図２１は、Ｄｙａｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍによって、運動プログラムデータ構造を構築するためのフローチャートである。ＤＷＣＳは、所望のピースを受け取られたジオメトリを検査し、かつオペレータによって示されたモデルおよび優先するカッティングプロセスパラメータを用いて、指定されたカスタマの要件に従ってピースをカットするために用いられるジェットの速度および方向を自動的に決定する。これらの値は、データ構造に格納され、データ構造は、完了するとき運動プログラムを形成する。当業者には、単一アレイまたはテーブルを含む任意の適切な構造が運動プログラムデータを格納するために用いられ得る。
【００４５】
具体的には、ステップ２１０１において、ＤＷＣＳドローイングエンティティからのＣＡＤ入力をセグメントする。前に記述したが、このステップは、工業および／また既製のプログラムにおける公知の技術を用いて実行される。ステップ２１０２において、ＤＷＣＳは、カッティング速度および加速度モデルを照会することによって各ドローイングエンティティのために用いられるカッティング速度を決定する。このモデルは、一連の呼び出し可能な関数（方程式）として実装され得、またはエンティティタイプ、ジェット装置制限または要件および様々なプロセスパラメータ値に基づいた単純なルックアップテーブルとして、実装され得る。どちらにせよ、外部の速度および加速度モデルは、本明細書中に記載されるリードおよびテーパモデルに関連して用いられ得る。好ましくは、用いられる任意のモデルは、所与のプロセスパラメータ値（「分離速度」）を達成できる最速のカット速度を生成する。所与のジェット装置およびＤＷＣＳに対して、速度モデルは、いくつかの所与の速度に対する「遅い」および「速い」カスタマの要件に関する関係を指定する。例えば、ある実施形態において、速いカットは、１００％であると考えられ、一方、遅いカットは、一般的に２０％である。他の実施形態は、スライディングスケールにおいて「速い」および「遅い」（例えば、１〜１０）を意味する。図示のために、この議論は、１００％の速度として速いを示す。
【００４６】
一旦、速い速度（１００％）で決定されると、ＤＷＣＳは、他の必要とされている速度へ速度パーセンテージを指定し得る。例えば、ＤＷＣＳによって誘発される速度モデルが
、１００％の速度で毎分１０インチの値（ｉｐｍ）を返す場合、モデルが、第２のエンティティを１ｉｐｍでカットされることを指定するとき、１ｉｐｍは、１０ｉｐｍの１／１０ｔｈのであるため、ＤＷＣＳは、第２のエンティティを１０％の速度でカットすることを決定する。
再び、図１９の参照すると、ジオメトリックエンティティ「ａ」は早い速度でカットされるべきで、このように、１００％の速度である。オペレータは、残るエンティティのために遅い速度を指定するので、図示の目的のために、２０％の速度の値が、これらのエンティティに指定される。この運動プログラムデータ構造値は、この点で図１９の設計に対応し、表１に示される値と同様である。
【００４７】
【表１】
0005266002.tif 000002
一旦、設計部分のジオメトリックエンティティのカッティング速度が、ステップ２１０３で計算されると、コーナが表示される場合、ＤＷＣＳは、各コーナで、速度制限をチェックする。例えば、ドライバは、コーナ周りで減速するように、ジェットカッティングヘッドはまた、速度を落とす。特定のコーナでカッティングヘッドが減速するべき速度が、オペレータ入力またはコーナ制御モデル（図４のコーナモデル４０８のような）の数学的方程式を用いることによるどちらかで、決定される。
【００４８】
一旦、コーナ速度が決定されると、全ての速度は、それぞれのジオメトリックエンティティに整合する。運動プログラムデータ構造値は、図１９の設計と対応するが、この点で、表２に示される値と同じである。
【００４９】
【表２】
0005266002.tif 000003
ステップ２１０４において、ＤＷＣＳは、設計の各ドローイングエンティティの間の速度を移行する様態を決定する。例えば、図１９および表２を参照して、プロセスまたは機械の加速度の制約を一致させるために、カッティングヘッドが、「開始」で０％の速度から第１のレッグ（エンティティ「ａ」）の１００％の速度へ増加するように０．５インチを必要とし得る。このような移行は、それぞれのジオメトリックエンティティに対してＤＷＣＳによって計算され、かつジェット装置の特性または他のプロセスパラメータ間のエンティティのタイプに基づいている。
【００５０】
速度移行は、コントローラで加速度パラメータを設定することにより、または、より小さいセグメントへ当初のＣＡＤ設計を「解体」することによって、達成され得る。これらのセグメントの各１つを割り当てるＤＷＣＳは、必要とされる速度移行を生成する速度のインクリメンタルな変化をセグメントする。例示的な実施形態において、セグメントを解体する技術は、たびたび用いられる。
【００５１】
現時点で、この運動プログラムデータ構造は、各エンティティまたは特徴、および、各エンティティに指定された速度ｘ−ｙ位置を含む。
【００５２】
ステップ２１０５および２１０６において、ＤＷＣＳは、リードおよびテーパモデルを各終点のリードおよびテーパを決定するために用いる。このモデルの下に横たわる原理は、リードおよびテーパアングルをカッティング速度に整合させることで、これにより、ジェットは、結果として生じる直線エッジを有するターゲットピースを通して加速され得る。その上、モデル用いられた技術は、好ましくは、十分一般的なので、任意のジオメトリック設計のリードおよびテーパアングルの決定を援用され得る。前のテストが実行された設計そのものでなくてもよい。さらに、以下に記載される技術は、速度の関数としてリードおよびテーパアングルを示す。当業者には、速度値がそれ自身、他のプロセスのパラメータの関数であるので、同等の技術はこれらの他のプロセスのパラメータの関数としてリードおよびテーパの特性を用い得る。
【００５３】
リードおよびテーパモデルは、少なくとも１つの方法（例えば、「ｇｅｔＬＴＡｎｇｌｅ」方法）でオブジェクトとして実装され得る。１つの実施形態において、方法は、３つの入力パラメータを受け取る。その３つの入力パラメータは、カッティング速度、経路のタンジェントアングル（調査ポイントで）、オフセットの方向の指示である。ｇｅｔＬＴＡｎｇｌｅ方法は、カッティングヘッドプロセスパラメータの異なる値に基づいて、リードおよびテーパを決定するために、いくつかの技術（例えば、方程式の系統、または、ルックアップテーブル）を含む。さらに、ｇｅｔＬＴＡｎｇｌｅ方法は、２つの直線交差（例えば、コーナ）である場合の特定の滑らかな移行をアシストするように設計されたタンジェントアングルを組み込む。交差／コーナで設計されたタンジェントアングルは、好ましくは、各交差線のタンジェントの平均である。このモデルは、タンジェントアングルを用いて交差でのリードおよびテーパアングルを決定し、結果として、カッティングヘッド運動の穏やかな移行になる。
【００５４】
ステップ２１０５において、詳細には、ＤＷＣＳはリードおよびテーパーモデルならびにこれまでにコンパイルされた運動プログラムデータ構造を利用し、各エンティティの終点でのリードアングルを決定する。最初に、モデルはドラッグ長を決定する。ドラッグ長を決定する方程式の１つの形式は、以下のようである。
【００５５】
【数１】
0005266002.tif 000004
ここでｄはドラッグ長（例えば、インチ）、Ｕ％はエンティティに指定された速度パーセンテ−ジであり、かつｔは材料の厚さ（例えば、インチ）である。方程式１の係数は、材料の厚さの範囲に依存して変化するが、これはリードおよびテーパーモデルによって用いられ得る方程式の一般的な形式である。
【００５６】
一旦、ドラッグ長が決定されると、モデルは、ここでリードアングルθＬ（例えば、アングル）方程式
【００５７】
【数２】
0005266002.tif 000005
によって決定する。ここでｄおよびｔは、サイドそれぞれドラッグ長および材料の厚さである。可変スケーリングファクターは方程式２の厚さが０．２５インチ未満の材料に適用され得る。一旦、終点のリードアングルが決定されると、ＤＷＣＳによって運動プログラムデータ構造に格納される。
【００５８】
当業者は、方程式１および２の一般的な形式の他の方程式は、リードアングルの決定に用いられ得、かつリードおよびテーパーモデルに組込まれ得る。所与の材料の厚さの同じあるいは類似の値を評価する（また別の値の照合表を含む）任意の方程式形式は、本発明の方法およびシステムを動作する。実際には、示された一般的な形式の方程式の系統があり、様々な材料の厚さをカバーする。ＤＷＣＳは、好ましくは、受信したプロセスパラメータに基づくモデルの形式を用いるための方程式の系統を決定する。基本的に、任意のジオメトリためのリードアングルを提供する技術は、ＤＷＣＳのリードおよびテーパーモデルを実装するなかで利用され得る。
【００５９】
ステップ２１０６において、ＤＷＣＳはリードおよびテーパーモデルおよびならびにこれまでにコンパイルされた運動プログラムデータ構造を利用し、各エンティティの終点でのテーパーアングルを決定する。最初に、モデルは、（３）と同様の方程式を用いるカットの上部での幅Ｗｔ（例えば、インチ）を決定する。
【００６０】
【数３】
0005266002.tif 000006
ここで、Ｕ％はエンティティに指定された速度パーセンテ−ジであり、かつＴは材料の厚さ（例えば、インチ）である。次にモデルは、（３）と同様の方程式を用いるカットの底部での幅Ｗｂ（例えば、インチ）を決定する。
【００６１】
【数４】
0005266002.tif 000007
方程式３および方程式４の係数は、研磨剤の流速、ミキシングチューブの長さ、材料等のプロセスパラメータ値に依存して変化する。方程式３および７４は、多項式の形式でより一般的に表現される。
【００６２】
【数５】
0005266002.tif 000008
ここで係数ａ、ｂ、ｃおよびｄは理論的に、実験的にあるいは両方の組合せによって決定される。当業者は、付加的な項が付加され得、かつ方程式４ａの一般的な形式の他の方程式は、テーパーアングルを決定するために用いられ、かつリードおよびテーパーモデルに組み込まれ得ることを理解する。任意の方程式は、所与のプロセスパラメータと同じ値を評価する（また別の値の照合表を含む）任意の方程式形式は、本発明の方法およびシステムを動作する。
【００６３】
一旦、上部幅および底部幅が決定されると、モデルは、
【００６４】
【数６】
0005266002.tif 000009
の形式の方程式で用いるテーパーアングルθＴに戻る。基本的に、任意のジオメトリためのテーパーアングルを提供する技術は、ＤＷＣＳのリードおよびテーパーモデルを実装するなかで利用され得る。
【００６５】
ステップ２１０７において、ＤＷＣＳは随意的に様々なオペレータの入力に依存するリードおよびテーパーの値をスケールする。例えば、非常に高速下で（かつ、カッティングヘッドの特性に依存して）リードアングル補償は、特定の効果を有し得ない。そのような状況において、ＤＷＣＳは、それらに０を乗じたモデルによって決定されるリードアングル値をスケールし得る。
【００６６】
この点で、運動プログラムデータ構造は、所望のジオメトリエンティティ、カッティング速度およびアングル補償の全てを含む。ステップ２１０８において、このデータは、運動プログラム命令にコンバートされる。ある実施形態において、ＤＷＣＳは、逆運動方程式を用いて動作結合ポイントを決定する。動作結合ポイントは、データ構造で指定された適切なアングルで所望の経路に沿ってツールの先端を進める（デザインに円弧がある場合、この技術は、通常、円弧は逆運動方程式を適用する前にラインセグメントにコンバートされることを必要とする）。結果的な運動プログラムは、リードおよびテーパアングルがプログラム上で絶対的である複雑な形式である。図７〜１７を参照して上述された例示的ユーザインターフェースはこの実施形態に対応している。
【００６７】
図２１の他の実施形態において、逆の運動は、運動プログラムがダウンロードされた後、コントローラカードによって実行される。（円弧がラインにコンバートされる必要がない）。運動プログラムはより単純であり、明白なリードおよびテーパー値を有する。明白なリードおよびテーパー値は、コントローラカードによって読まれ、かつフィードバックする目的で対応するコントローラに表示され得る。
【００６８】
図２１のほかの実施形態において、ＤＷＣＳはデザイン（ステップ２１０１）の分割のステップの１つ以上またはジオメトリのサブエンティティに速度およびアングル値を指定する他のステップを実行しない。代わりに、可変モデルはそれ自体のコントローラにダウンロードされる。コントローラはドローイングのｘ−ｙ経路を実行するにつれて、コントローラは、速度および加速度モデルならびにコーナモデル等の内部に内蔵されたモデルを調べ、新しいジオメトリエンティティの検知および遭遇した場合の次の速度を決定する。
コントローラはまた、カッティングヘッドのリードおよびテーパを内蔵リードおよびテーパモデルからの適切な値の決定による現在の位置および次の位置に関する速度フィードバックに対応して動的に調整する。このように、「前方を見る」のタイプは提供される。図１４を参照して記載されるように、一旦コントローラフィードバックおよびコントローラスクリーンが表示されると、オペレータは好ましくは、サイクルスタートボタン（例えばボタン１４０４にみえる）を選択し、ジェット装置が加工中のピースを実際的にカットし始めるようにする。図２２は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍによってカッティングサイクルの開始を実行されるステップの例示的フローチャートである。ステップ２２０１において、ＤＷＣＳはコントローラ（例えば、コントローラコンピュータあるいはカード）に運動プログラムをダウンロードする。ステップ２２０２において、ＤＷＣＳはコントローラにコントローラが運動プログラムを実行開始すべきであり、その後戻るべきであることを示す命令を送る。コントローラが運動プログラムを介して前進するにつれて、全てのアングルおよび速度がスムースに移行される。
【００６９】
本発明の特定の、あるいは例示的実施形態は説明する目的で本明細書中で説明されるが、本発明はこれらの実施形態に制限されることは意図しない。本発明の意図内の同等の方法、構造、プロセス、ステップならびに他の修正は、本発明の範囲内にある。例えば、本発明の本明細書中に提供された教示は、一部または全体入力システム、コントローラに内蔵された自動化および制御ロジック、あるいはカッティングヘッドの異なる軸を有するシステム等の流体ジェットシステムの他の配置に適用され得る。さらに、教示は他のタイプのモデリングまたは速度以外のプロセスパラメータに基づくモデルに適用され得る。さらに、教示は、代替的なコントローラ配置に適用され得る。代替的なコントローラ配置は、ワイヤレス、ネットワーク型あるいは任意のタイプの通信チャンネルを介してジェット装置に接続されたデバイスのようなリモート制御デバイスに常駐する。これらおよび他の変更は、詳細な上記に明らかであるように本発明になされ得る。従って、本発明は本開示によって限定されないが、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、テーパーの例を示す。
【図２】図２は、トレイルバックの例を示す。
【図３】図３は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍを利用してターゲットピースを生成することを示すブロック図である。
【図４】図４は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍの例示的な実施形態のブロック図である。
【図５】図５は、ターゲットピースをカットするＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍの例示的な実施形態により実行されるステップの例示的なフローチャートである。
【図６】図６は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ＣＡＤモジュールのユーザインターフェースの例示的な画面表示の例である。
【図７】図７は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍカッティングモジュールユーザインターフェースの導入のダイアログの例示的な画面表示である。
【図８】図８は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍカッティングモジュールユーザインターフェースのセットアップダイアログの例示的な画面表示である。
【図９】図９は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍカッティングモジュールユーザインターフェースの進歩したセットアップダイアログの例示的な画面表示である。
【図１０】図１０は、モデルセットアップダイアログのアプライモデルダイアログの例示的な画面表示である。
【図１１】図１１は、モデルセットアップダイアログの選択モデルダイアログの例示的な画面表示である。
【図１２】図１２は、モデルセットアップダイアログのカスタムコーナー編集モデルダイアログの例示的な画面表示である。
【図１３】図１３は、モデルセットアップダイアログのカスタムリードおよびテーパーダイアログの例示的な画面表示である。
【図１４】図１４は、例示的なＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍカッティングモジュールユーザインターフェースのジェットコントローラフィードバックおよび制御ダイアログの例示的な画面表示である。
【図１５】図１５は、経路に対するジェットツールチップの現在位置のｘ，ｙ位置を示す例示的な画面表示である。
【図１６】図１６は、カッティングヘッドのスタンドオフ補償値を示す例示的なスクリーン画面表示である。
【図１７】図１７は、カッティングヘッドのリードおよびテーパー補償値を示す例示的な画面表示を示す。
【図１８】図１８は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍの実際の実施形態の汎用型コンピュータシステムのブロック図である。
【図１９】図１９は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍは、方位およびカッティングプロセスパラメータの判定を自動化する方法を示すために用いられた、例示的なターゲットピース設計である。
【図２０】図２０は、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍの自動化された方位パラメータ判定プロセスの例示的なフローチャートである。
【図２１】図２１は、運動プログラムデータ構造を構築するＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍによって実行されるステップの例示的なフローチャートである。
【図２２】図２２は、カッティングサイクルを開始するＤｙｎａｍｉｃ  Ｗａｔｅｒｊｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍによって実行されるステップの例示的なフローチャートである。
【図１】
0005266002.tif 000010
【図２】
0005266002.tif 000011
【図３】
0005266002.tif 000012
【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】
0005266002.tif 000018
【図１０】
0005266002.tif 000019
【図１１】
0005266002.tif 000020
【図１２】
0005266002.tif 000021
【図１３】
0005266002.tif 000022
【図１４】
0005266002.tif 000023
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005266002.tif 000027
【図１９】
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【図２０】
0005266002.tif 000029
【図２１】
0005266002.tif 000030
【図２２】
0005266002.tif 000031