(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの部分を製作するための方法であって、
付加的な金属線堆積装置を用いて前記部分を製作するために、付加的な金属線堆積装置のためのツールパスを作成するステップであって、ＣＡＤにより規定された前記部分の３Ｄ形状をスライシングモジュールにエクスポートするステップと、前記部分の前記３Ｄ形状をスライスして、境界輪郭のセットである、前記部分の前記３Ｄ形状を表わす２Ｄパターンのセットを作成するステップと、前記２Ｄパターンのセットから、前記ツールパスを規定する輪郭データを含むベクトルコードを生成するステップと、前記ベクトルコードを、前記付加的な金属線堆積装置で実行するように構成された機械コードに翻訳するステップと、を含む、前記作成するステップと、
前記付加的な金属線堆積装置で前記機械コードを実行するステップと、
前記付加的な金属線堆積装置によって実行された機械コードを用いて、ツールパスに従った付加的な金属線堆積によって前記部分を製作するステップと、
を含み、前記境界輪郭のセットはラスタを含む、部分製作方法。
【請求項２】
前記部分の３Ｄ形状は、ＣＡＤデータベースに格納される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記境界輪郭のセットは、輪郭および前記ラスタからなる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記輪郭は、形状の境界を規定するツールパスを指示し、前記ラスタは、形状断面積の大部分を堆積する経路を指示する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
部分製作システムであって、
付加的な金属線堆積システムのためのツールパス作成システムを備え、該ツールパス作成システムは、
１つの部分の３Ｄ形状を格納するためのＣＡＤデータベースと、
前記３Ｄ形状を受取り、前記３Ｄ形状を境界輪郭のセットである２Ｄパターンのセットにスライスするためのスライシングモジュールと、
前記２Ｄパターンのセットを受取り、前記２Ｄパターンから、ツールパスを規定する輪郭データを含むベクトルコードを生成するためのツールパス生成器と、
前記ベクトルコードを、前記付加的な金属線堆積システムで実行するように構成された機械コードに翻訳するための機械コード翻訳器とを含み、
前記付加的な金属線堆積システムは、前記機械コードを実行し、前記機械コードを用いて、前記ツールパスに従って前記部分を製作し、前記境界輪郭のセットはラスタを含む、部分製作システム。
【請求項６】
前記境界輪郭のセットは、輪郭および前記ラスタからなる、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
部分を作成するための過程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記過程は、
付加的な金属線堆積システムにおいて前記部分を製作するためのツールパスを作成するステップであって、
ＣＡＤにより規定された３Ｄ形状をスライシングモジュールにエクスポートするステップと、
前記３Ｄ形状をスライスして、境界輪郭のセットである、前記３Ｄ形状を表わす２Ｄパターンのセットを作成するステップと、
前記２Ｄパターンのセットから、前記ツールパスを規定する輪郭データを含むベクトルコードを生成するステップと、
前記ベクトルコードを、前記付加的な金属線堆積システムで実行するように構成された機械コードに翻訳するステップと、
を含む、ツールパスを作成するステップと、
前記付加的な金属線堆積システムにおいて前記機械コードを実行して、前記ツールパスに従って前記部分を製作するステップと、からなる過程を有し、前記境界輪郭のセットはラスタを含む、記録媒体。
【請求項８】
ＣＡＤにより規定された前記３Ｄ形状は、ＣＡＤデータベースに格納される、請求項７記載の記録媒体。
【請求項９】
前記境界輪郭のセットは、輪郭および前記ラスタからなる、請求項７または８に記載の記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
１．発明の分野
この発明は一般に製造プロセスに関し、特に、堆積プロセスにおいて用いられ得る自動化されたツールパス生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
２．発明の背景
成形金属堆積（Shaped metal deposition：ＳＭＤ）は、３Ｄ形状を生成する態様で系統的にガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）を介して金属を堆積する、付加的な製造方法である。ＳＭＤプロセスのためにツールパスを作り出す現在の方法は、以下に説明するようにきわめて非効率である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＣＮＣツールパス生成（すなわち、未処理の金属材料を用い、余分な材料を切落として最終製品を得る）ソフトウェアを使用し、いくつかのソフトウェアパッケージを経た後に、使用可能な堆積経路コードを生成する。ＣＮＣツールパス生成において複雑な形状特徴を構築するための支持が全く用いられないため、Ｘ−Ｙ面内に堆積される部分は回転されるか、または材料給送ヘッドが堆積のために垂直以外の場所に動かされる。したがって、部分を回転させる必要があるため、従来の.ＳＴＬファイル（ステレオリソグラフ
ィ（StereoLithograpghy）ファイルフォーマット）、スライスファイル、およびベクトルコードソフトウェアを使うことはできない。
【０００４】
その他の先行技術の方法およびシステムでは、ＳＭＤプロセスを用いて構築されるべき部分の３Ｄ形状を有するコンピュータ支援製図（ＣＡＤ）図面が得られる。型がその部分を作り出すためのコードは、ＣＡＤデータから抽出される。次に、ツールパスを作成して実際の型を機械加工する。型ツールパスコードを次にリバースエンジニアリングして、その部分を作り出すための実際のコードを決定する。これはプログラミング時間を増大させ、厄介である。３Ｄ形状を生成するための制御プログラムを作成するための時間が、その部分の実際の構築時間の２倍より長い場合もある。
【０００５】
上記に鑑みて、必要とされているのは、ベクトル表現を機械命令に変換するツールパスを作成するための方法およびシステムである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の要約
この発明の１つの局面では、ツールパス作成のための方法が提供される。この方法は、ＣＡＤにより規定された３Ｄ形状をスライシングモジュールにエクスポートするステップと、３Ｄ形状をスライスして、３Ｄ形状を表わす２Ｄパターンのセットを作成するステップと、２Ｄパターンのセットからベクトルコードを生成するステップと、ベクトルコードを機械コードに翻訳するステップとを含む。
【０００７】
この発明の他の局面では、ツールパス作成のためのシステムが提供される。このシステムは、部分の３Ｄ形状を格納するためのＣＡＤデータベースと、３Ｄ形状を受取り、３Ｄ
形状を２Ｄパラメータのセットにスライスするためのスライシングモジュールと、２Ｄパラメータのセットを受取り、２Ｄパラメータからベクトルコードを生成するためのツールパス生成器と、ベクトルコードを機械コードに翻訳するための機械コード翻訳器とを含む。
【０００８】
この発明のさらに他の局面では、ツールパス作成のための、コンピュータ読取可能媒体に格納されるコンピュータ実行可能プロセスステップが提供される。このコンピュータ実行可能プロセスステップは、ＣＡＤにより規定された３Ｄ形状をスライシングモジュールにエクスポートするステップと、３Ｄ形状をスライスして、３Ｄ形状を表わす２Ｄパターンのセットを作成するステップと、２Ｄパターンのセットからベクトルコードを生成するステップと、ベクトルコードを機械コードに翻訳するステップとを含む。
【０００９】
本発明の性質を早く理解できるように簡単な要約を提供した。添付の図面と関連した本発明の好ましい実施例の以下の詳細な説明を参照することによって、本発明のより完全な理解が得られ得る。
【００１０】
この発明の上記の特徴および他の特徴を、好ましい実施例の図面を参照して説明する。例示される実施例は例示のためであり、本発明を限定するためではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
好ましい実施例の詳細な説明
この発明は、堆積プロセスを用いて三次元製品を作成するのに用いられるツールパスを生成するための自動化された方法／システムを提供する。システムはソフトウェアで実現され得、計算システムによって実行され得る。好ましい実施例の理解を促進するため、計算システムの全体のアーキテクチャおよび動作を最初に説明する。好ましい実施例の下での特定的なプロセスを、全体のアーキテクチャを参照して次に説明する。
【００１２】
計算システム：
図１は、この発明の１つの局面に従ったコンピュータ実行可能プロセスステップを実行するための計算システムのブロック図である。図１はホストコンピュータ１０およびモニタ１１を含む。モニタ１１は、ＣＲＴ型、ＬＣＤ型、またはカラーもしくは白黒ディスプレイのいずれかの他の型であり得る。
【００１３】
コンピュータ１０にはさらに、データおよびユーザ指令を入力するためのキーボード１３、ならびにモニタ１１上に表示されるオブジェクトを処理するためのポインティングデバイス（たとえばマウス）１４が設けられる。
【００１４】
コンピュータ１０は、読取可能データを格納するためのコンピュータ読取可能メモリ記憶装置１５を含む。他のプログラムに加えて、記憶装置１５はこの発明に従って、ウェブブラウザおよびコンピュータ実行可能コードを含むアプリケーションプログラムを格納することができる。
【００１５】
この発明の１つの局面に従って、コンピュータ１０は、取外し可能なメモリ装置１６（たとえばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、フラッシュメモリデバイス、ジップドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブなど）を介して、データファイル、アプリケーションプログラムファイル、およびこの発明を具体化したコンピュータ実行可能プロセスステップなどを格納するコンピュータ読取可能フロッピー（登録商標）ディスクにアクセスすることもできる。
【００１６】
モデム、統合サービスデジタル通信網（ＩＳＤＮ）接続などによって、コンピュータ１
０にさらに、ワールドワイドウェブ（ＷＷＷ）またはイントラネット−社内もしくは社内のエンティティ内のコンピュータのネットワーク−へのネットワーク接続１２も設けられる。ネットワーク接続１２によって、コンピュータ１０はデータファイル、アプリケーションプログラムファイルおよびこの発明を具体化したコンピュータ実行可能プロセスステップをダウンロードすることができる。
【００１７】
この発明は図１のアーキテクチャに限定されないことに注目すべきである。たとえば、ノートブック型もしくはラップトップ型コンピュータ、または以下に説明されるようなネットワークに接続してコンピュータ実行可能プロセスステップを走らせることが可能ないずれかの他のシステムを用いて、この発明のさまざまな局面が実現され得る。
【００１８】
図２は、この発明の１つの局面に従った、コンピュータ実行可能プロセスステップを実行するのに用いられ得る計算システム１０の内部機能アーキテクチャを示す最上位のブロック図を示す。図２に示されるように、計算システム１０は、コンピュータ実行可能プロセスステップを実行するための中央処理装置（ＣＰＵ）１２１を含み、コンピュータバス１２０とインターフェイス接続する。
【００１９】
図２にはさらに、モニタ（１１）などの出力表示装置、キーボード（１３）などの入力装置およびマウス（１４）などのポインティングデバイスを動作可能に接続する入出力インターフェイス１２３も示される。
【００２０】
記憶装置１３３（装置１５と同様）も、コンピュータバス１２０を通して計算装置１０とインターフェイス接続する。記憶装置１３３は、磁気的、電気的、光学的などのいずれかの手段によってデータを保持するように動作可能なディスク、テープ、ドラム、集積回路などであり得る。記憶装置１３３は、オペレーティングシステムプログラムファイル、アプリケーションプログラムファイル、この発明のコンピュータ実行可能プロセスステップ、ウェブブラウザおよび他のファイルを格納する。これらのファイルのいくつかは、インストールプログラムを用いて記憶装置１３３に格納される。たとえば、ＣＰＵ１２１は、インストールプログラムのコンピュータ実行可能プロセスステップを実行することにより、アプリケーションプログラムを適切に実行することができる。
【００２１】
ランダムアクセスメモリ（″ＲＡＭ″）１３１もコンピュータバス１２０とインターフェイス接続して、ＣＰＵ１２１にメモリ記憶装置へのアクセスを与える。記憶装置１３３からの格納されたコンピュータ実行可能プロセスステップを実行する際、ＣＰＵ１２１はＲＡＭ１３１から出たプロセスステップを格納および実行する。
【００２２】
起動命令シーケンスまたは基本入出力オペレーティングシステム（ＢＩＯＳ）シーケンスなどの不変命令シーケンスを格納するために、読出専用メモリ（″ＲＯＭ″）１３２が設けられる。
【００２３】
計算システム１０は、コンピュータバス１２０およびネットワーク接続（たとえば１２）を用いてネットワークインターフェイス１２２を通して他の計算システムに接続され得る。ネットワークインターフェイス１２２は、ローカルエリアネットワーク、記憶領域ネットワーク、広域ネットワーク、インターネットなどを含む１つ以上の多様なネットワークに適合され得る。
【００２４】
本発明の１つの局面では、ツールパス生成器／翻訳器ソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭもしくはフロッピー（登録商標）ディスクで供給され得るか、または代替的にネットワークインターフェイス１２２を介してネットワークから読込まれ得る。本発明のさらに他の局面では、計算システム１０は、磁気テープ、ＲＯＭ、集積回路、または磁気光学ディスク
などの他のコンピュータ読取可能媒体からツールパス生成器／翻訳器ソフトウェアをロードすることができる。
【００２５】
代替的に、ツールパス生成器／翻訳器ソフトウェアは、インストールプログラムを用いて計算システム１０の記憶装置１３３にインストールされ、ＣＰＵ１２１を用いて実行される。
【００２６】
さらに他の局面では、ツールパス生成器／翻訳器ソフトウェアは、計算システム１０とインターフェイス接続する特定用途向け集積回路を用いることによって実現され得る。
【００２７】
図３Ａを参照して、この発明の１つの局面に従った、ツールパスを生成するためのシステム３００のブロック図が示される。ＣＡＤにより規定された３Ｄ（三次元）形状がＣＡＤデータベース３０１に格納され、ステレオリソグラフィ（.ＳＴＬ）ファイルフォーマット（３０２として示される）でスライシングモジュール３０３にエクスポートされる。ＳＴＬフォーマットは碁盤目状または三角形であり、すなわち、三角形のセットを有する立体を表わす。
【００２８】
ＳＴＬファイルを受取った後、スライシングモジュール３０３は機械パラメータに基づいて３Ｄ形状をスライスして、境界輪郭のセットを作成する。これらの輪郭はステレオリソグラフィ輪郭（StereoLithograpghy Contours：ＳＬＣ）と総称され、３Ｄ形状を表わす２Ｄパターンのセットである。
【００２９】
ツールパス生成器３０４は、スライシングモジュール３０３からＳＬＣファイル３０６の２Ｄパターンのセットを受取り、堆積ヘッドが取る経路を規定する輪郭３０７のセットを生成する。特化されたソフトウェアを利用して、ＳＬＣファイルの各層（または２Ｄパターン）を分析する。特化されたソフトウェアは境界輪郭を検査し、ベクトルコードの形態の輪郭を作り出す。２種類の輪郭が作り出され、一般に輪郭およびラスタと称される。輪郭は、形状の境界を規定することになるツールパスを指示することになる。ラスタは、形状断面積の大部分を堆積することになる経路を指示することになる。
【００３０】
次に、機械コード翻訳器３０５が輪郭３０７のセットを受取り、一般にベクトルの形態の輪郭を機械コードに変換し、これは待ち行列に入れられ、ＳＭＤシステムによって実行される。機械コード翻訳器３０５は次に、付加的な金属線堆積のための機械命令３０８を出力する。
【００３１】
図３Ｂは、この発明の１つの局面におけるツールパスを生成するためのシステム３００の絵図を示す。上述のように、ＳＴＬファイル３０２はＣＡＤデータベース３０１から生成される。この場合のＳＴＬファイルは、堆積プロセスによって製造される必要のあるコンポーネントの絵を示す。次に、ＳＴＬファイル３０２は２Ｄパターン（または層）３０６にスライスされ、ツールパス生成器３０４に送られる。この形状についての２Ｄコードも図３Ｂに示される。
【００３２】
ツールパス３０７はツールパス生成器３０４によって生成され、機械コード翻訳器３０５に送られ、これは、翻訳されたコードをレーザガルボ指令およびＺ指数指令３９８Ａまたは機械コード３０８Ｂで出力する３０８。
【００３３】
図３Ｃは、この発明の１つの局面におけるツールパスを生成するための他のシステム３００の例示を示す。ＣＡＤデータベース３０１から生成されたＳＴＬファイル３０２は、２Ｄパターン３０６にスライスされる。スライスされたＳＴＬファイルおよび機械パラメータに基づいて、輪郭およびラスタ経路３０８が生成される。輪郭領域は部分の境界を付
ける一方で、ラスタは（３０８Ｃに示されるように）形状の大部分を構成する。
【００３４】
図４は、この発明の１つの局面に従った、ツールパスを生成するプロセスステップを示す。まず、ステップＳ４００において、３ＤデータがＣＡＤデータベース３０１からエクスポートされる。ステップＳ４０２において、３Ｄデータがスライスされて２Ｄパターンを作成する。
【００３５】
ステップＳ４０４において、２Ｄパターンの各層が分析されてベクトルコードを生成する。最後に、ステップＳ４０６において、ベクトルコード（輪郭データ）が、部分を製造するための機械コードに翻訳される。
【００３６】
この発明のシステムおよび方法は１つの材料の、または１つの方法による堆積に限定されず、複数の材料が構築中に堆積され得る。さらに、さまざまな堆積方法が利用され得、材料の堆積は所望の形状を支持する必要があり得る。
【００３７】
上述のシステムおよび方法によって、一連の複雑な３Ｄ問題が一連の単純な２Ｄ問題に、およびさらに一連の１Ｄ問題になる。このシステムおよび方法の累積効果として、ファイルが迅速に準備され、ＣＡＤから堆積までの経過時間が短縮され、オペレータの知識および経験への依存が減少する。
【００３８】
この発明を、その好ましい実施例と現在考えられるものに関して上で説明したが、本発明は上記に限定されないことを理解すべきである。反対に、本発明は、添付の請求項の真意および範囲内のさまざまな変更および同等の構造をカバーすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の１つの局面に従った、プロセスステップを実行するための計算システムのブロック図である。
【図２】図１の計算システムの内部アーキテクチャを示す図である。
【図３Ａ】本発明の１つの局面に従った、ツールパスを生成するためのシステムのブロック図である。
【図３Ｂ】この発明の１つの局面に従った、ツールパスを生成するためのシステム／プロセスの絵図である。
【図３Ｃ】この発明の１つの局面に従った、ツールパスを生成するためのシステム／プロセスの絵図である。
【図４】この発明の１つの局面におけるツールパスを生成するステップを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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