【誤訳訂正書】
【提出日】平成20年4月23日(2008.4.23)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材料（１０）中に予め設定された少なくとも１つの形状（Ｓ）を切り出す方法であって、前記少なくとも１つの予め設定された形状（Ｓ）は所定の幾何学的構成を持つパターン（Ｐ）と少なくとも１つの基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）とを有し、該少なくとも１つの基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）のそれぞれが前記パターン（Ｐ）中で所定の座標に対応し、
視覚システム（１２）と切断システム（１１）とに対して移動するシート材料（１０）中に１つ以上の基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）のグローバル座標を検出し；
前記検出された１つ以上の基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）に対して重ねられた前記パターン（Ｐ）を切断すると同時に、移動するシート材料（１０）中に次の１つ以上の基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）を検出し；かつ
切断と次の１つ以上の基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）を検出する並行過程を連続的に反復することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記視覚システムおよび切断システムは固定されており、前記シート材料は、連続的に前記視覚システム、次いで前記切断システムを通過するように移動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記シート材料と前記視覚システムおよび切断システムとの相対移動量を確定し；かつ
前記相対移動量を知って、前記視覚システムと前記切断システムとの間の前記少なくとも１つの基準点の移動を追跡する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの予め設定された形状は少なくとも１つの基準点に関連づけられた複数の形状であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの予め設定された形状のそれぞれが少なくとも１つの基準点に関連づけられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの基準点は、第１の基準点と少なくとも第２の基準点とを有しており、さらに、
前記予め設定された形状の変形を確定するために、前記パターンと前記第１の基準点に対する前記少なくとも第２の基準点のグローバル座標とを比較し；かつ
前記シート材料を切断するために、前記パターンを再配置して前記予め設定された形状の変形を訂正し、その後前記再配置されたパターンを重ねること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記再配置は前記パターンの全体または前記パターンの一部分に適用されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記パターンの再配置は伸長、回転または伸長と回転の双方の群から選ばれる前記予め設定された形状の変形を訂正することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
さらに、運動プロファイルで前記切断システムのカッターを制御し；
前記パターンの運動プロファイルを予め決定し；かつ
前記シート材料を切断するために、前記再配置されたパターンに従って前記運動プロファイルを修正し、その後前記重ねられ再配置されたパターンを適用する
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、前記パターン用の切断ライン経路を予め決定し；
前記再配置されたパターン用の前記予め決定された切断ライン経路を修正し；かつ
前記シート材料を切断するために、前記修正された切断ライン経路に従って前記運動プロファイルを修正し、その後前記重ねられ再配置されたパターンを適用する
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに、前記少なくとも１つの基準点から標識基準点を、該標識基準点に関連するパターンの少なくとも一部分における変化を示すものとして同定し；
前記パターンにおける変化を補償するように前記切断ライン経路を修正し；かつ
前記シート材料を切断するために、前記修正された切断ライン経路に従って前記運動プロファイルを修正し、その後前記重ねられ再配置されたパターンを適用する
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記標識基準点は前記１つ以上の予め設定された形状のうちの一つにおける傷を示し、前記パターンは該傷のある予め設定された形状を除外するように変えられることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
２＋１ｎ（ここに、ｎ＝１以上）の関係に従って前記少なくとも１つの基準点は少なくとも３つの基準点を有し、該少なくとも３つの基準点は前記予め設定された形状に対して配置され、前記３つの基準点は三角形のパッチを形成し、さらに
前記少なくとも１つの基準点のうちの１つを参照基準点として確立し；
前記予め設定された形状内の前記三角形のパッチの変形を検出するために、前記パターンと、前記参照基準点に対する前記三角形のパッチの各３つの基準点のグローバル座標とを比較し；かつ
前記シート材料を切断するために、前記パターンを訂正するように前記三角形のパッチに対応するパターンを再配置し、その後前記重ねられ再配置されたパターンを適用する
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
２＋２ｎ（ここに、ｎ＝１以上）の関係に従って前記少なくとも１つの基準点は少なくとも４つの基準点を有し、該少なくとも４つの基準点は前記予め設定された形状に対して配置され、前記４つの基準点は矩形のパッチを形成し、さらに
前記少なくとも１つの基準点のうちの１つを参照基準点として確立し；
前記予め設定された形状内の前記矩形のパッチの変形を検出するために、前記パターンと、前記参照基準点に対する前記矩形のパッチの各４つの基準点のグローバル座標とを比較し；かつ
前記シート材料を切断するために、前記パターンを訂正するように前記矩形のパッチに対応するパターンを再配置し、その後前記重ねられ再配置されたパターンを適用する
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
前記予め設定された形状は、前記シート材料に織り込まれていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記視覚システムは１つ以上のカメラを含み、さらに、前記少なくとも１つの基準点を検出するために、前記１つ以上のカメラを用いて前記シート材料の幅を凝視することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記幅は前記シート材料の横断幅の部分集合としての、１つ以上の対象領域であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、前記少なくとも１つの基準点と前記シート材料との間のコントラストの変化を検知することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記切断システムはグローバル座標系において座標が既知の切断ゾーンと、前記シート材料から切り出されるべき前記少なくとも１つの形状の幾何学的構成のパターンを記憶するコントローラとを備え、さらに、
前記シート材料を視るために、前記切断システムの上流に前記視覚システムを既知のグローバル座標で位置決めし；
前記少なくとも１つの基準点をグローバル座標で検出するために、前記シート材料を前記視覚システムに対して連続的に通過するように移動させ；
前記シート材料を前記切断システムに対して連続的に通過するように移動させるのに並行して前記視覚システムはグローバル座標で前記少なくとも１つの基準点を検知し；かつ
前記コントローラが前記検出された少なくとも１つの基準点のうちの１つのグローバル座標が前記切断ゾーン内にあることを決定したときに、前記予め設定された形状に重ねられたパターンを正確に切断するように前記パターンを切断する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
シート材料（１０）中の予め設定された形状（Ｓ）を切り出す装置であって、
前記シート材料（１０）中のパターン（Ｐ）を切断するための進行中切断システム（１１）であって、グローバル座標が既知の切断システム（１１）と；
前記パターン（Ｐ）中の所定の座標に対応し、前記シート材料（１０）中の少なくとも１つの基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）、のグローバル座標を検出するための視覚システム（１２）と；
前記シート材料（１０）と前記視覚システムおよび切断システム（１２、１１）との間の相対移動を連続的に実施するための構造（１６、１１、１２）と；
グローバル座標で前記相対移動の量を確定するための手段（２２、１６）と；
前記パターン（Ｐ）を前記検出された少なくとも１つの基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）に重ねるためのコントローラ（２２）とを備え、前記切断システム（１１）が前記予め設定された形状（Ｓ）で前記パターン（Ｐ）を切断するのに並行して前記視覚システム（１２）は前記シート材料（１０）中に次の少なくとも１つの基準点（Ｆ、Ｆ２．．．）のグローバル座標を検出することを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記視覚システムと前記切断システムは前記グローバル座標で固定されており、前記相対移動を実施するための構造は、さらに前記シート材料を前記視覚システムから前記切断システムに連続的に移動させるためのコンベヤを有することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記相対移動量を確定するための手段は、前記シート材料が移動するときに前記シート材料のグローバル座標における移動を追跡するための装置を備えることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記コントローラは、前記予め設定された形状における変形を同定するために、前記パターンおよび前記検出された少なくとも１つの基準点のうちの少なくとも２つの基準点またはそれより多い基準点のグローバル座標と、前記パターンとを比較し、前記シート材料を切断するために、前記パターンを再配置して前記予め設定された形状の変形について前記パターンを訂正した後に前記再配置されたパターンを重ねることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記視覚システムは前記シート材料の幅を凝視するために配置された１つ以上のカメラであることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記進行中切断システムはレーザー切断システムであることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】形状切り出し方法および装置
【技術分野】
【０００１】
関連出願の引照
本出願は２００１年１２月１０日出願の米国仮出願第６０／３３７，１５１号の本出願であり、引用によりその内容がすべて本明細書に導入される。
【０００２】
本発明は材料の移動するシートに予め設定された形状を切断するための視覚および切断装置に関する。特に、視覚システムは既知の幾何学的構成の予め設定された形状に関連づけられた基準点を認識し、コントローラが切断システムに指令を出して材料がそばを通過する際に上記形状の幾何学的構成を正確に切り出すようにしている。
【背景技術】
【０００３】
既知の方法は有限の長さの特徴のない材料を切断ゾーンに進入させ、材料が停止している間にレーザー光線をＸ−Ｙポジショナの周りを移動させて材料からパターンを切り出すものである。数値制御ポジショナが所定の既知のパターンに応じて材料上にレーザー光線を位置決めする。このパターンを切断すると、コンベヤは前進して切断されたパターンを排出し、新しい材料を切断ゾーンに入れる。
【０００４】
１９９１年１１月１１日に公開されたカナダ特許出願第２，０１６，５５４号（特許文献１）には、材料がコンベヤ上のレーザー切断ゾーンを通過するように連続的に移動している間にレーザー切断を行うことを可能にすることにより切断パターンの生産量を向上させるという目的を部分的に達成する方法が開示されている。この進行中切断（Ｃｕｔ−ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）法によると材料を切断ゾーンに対して装着および脱着をしないで済む上、移動中の材料の軸線にそって、かつ材料を横断して効率的に移動するレーザー切断ヘッドを使用している。２００１年９月２５日にカナダ国アルバータ州エドモントン市のレイセント・テクノロジーズ・インコーポレーテッドに対して発行された米国特許第６，２９４，７５５号Ｂ１公報（特許文献２）では、レーザーが移動する連続経路を幾何学的運動に分割し、それらの対を結合してポジショナの停止および進行を低減することにより、レーザーを連続経路に沿って移動するのに要する時間を最小限にすることで切断材料の生産量をさらに最適化し、向上させることが開示されている。さらに、速度の範囲を各分割された運動について分析し、重なるように調整してその範囲を通して連続的速度曲線に適合するようにしている。
【０００５】
上記の技術は実質的に均一な材料に基づいており、パターンはカッターの数値記憶内にのみ存在する。換言すると、パターンは連続的に移動する材料上のどこにでも使用することができる。しかしながら、ある場合には、すでに印刷その他により材料に予め設定された形状を検出し切り出すことが望ましい。切断開始場所を検出し、形状の所定の切断ラインに沿ってまたはその一定の許容範囲内で切断することを含む、材料における座標が不変である形状またはパターンを切り出すことに関連して多数の挑戦がなされている。上記の挑戦は材料が連続的に移動している場合、切断開始から切断終了まで材料が曲がっている場合には一層悪い結果となる。
【０００６】
衣料および家具工業ではパターンを付した材料を切断し後に組み立てることが知られている。そのような事例では、有限数の開始位置が知られている。そのような技術の一例はＢｅｒｃａｉｔｓに付与された米国特許第５，９７５，７４３号公報（特許文献３）およびＬｏｒｉｏｔに付与された米国特許第４，９０５，１５９号公報（特許文献４）に記載されている。当技術では開始点を見つけるのに使用することができる視覚システムを使用することが知られているが、現在まで、そのような視覚システムのカメラはカッターに担持されているため、開始点を検出して、次にそれを再設定して切断工程を開始するために、直列的に適用されて注意深く定義された領域内を検索できるに過ぎない。形状を切り出す他の取り組み方法は形状の境界または切断ラインを同定標識で予め標識することである。出願人の知る限り、予め設定された形状を移動する材料シートから切断することは十分に達成されていない。
【０００７】
出願人は、上記の技術が、より複雑な材料で、正確さの向上、高い生産量や作業性を提供することを見出していない。
【０００８】
【特許文献１】カナダ特許出願第２，０１６，５５４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２９４，７５５Ｂ１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９７５，７４３号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９０５，１５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ある場合には、シート材料に予め設定された形状を切り出すことが望ましい。予め設定された形状が、製造工程、例えば織り工程の結果としてまたは次の処理中に変形し得ることはシート材料の性質である。この変形の性質と程度は形状の長さに沿ってかつシート材料の長さに沿って変化する。従って、形状はシート材料における特定の相対位置で所定のパターンを有することが期待できるだけである。さらに、この工程を速めるために、切断システムを通過するように材料を連続的に移動させることができる。従来技術の取り組み方法は、ブランク材料片から任意の位置の既知のパターンを切断することがよく知られている。しかしながら、材料に予め設定された形状については、シート材料上の形状に対応する、対応する予め設定された座標にあるパターンを切り出さなければならない。
【００１０】
一実施の形態では、視覚システムは進行中（ｃｕｔ−ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）切断システムに適合されており、そこでは、切断システムは、前に検出された基準点に基づいて形状を切断しながら、それと並行して、視覚システムは、少なくとも一つの形状、それが同じ形状であろうと他の形状であろうと、に関連づけられた材料中に一つまたはそれより多くの次の基準点を検出するために、視覚システムの傍を通過するシート材料を検査または走査する。各形状はシート中に予め設定されており、かつ既知の幾何学的構成またはパターンと基準点に関連づけられている。基準点は切断システムと関連する座標のようなグローバル座標系において既知である。既知のパターンは、それがシート材料を通過する際にシート材料の対応する予め設定された形状に対する基準点の座標に関して切断される。同様に、視覚システムおよび進行中切断システムは順次かつ実質的に連続的にシート材料の固定床の上を移動させることができる。
【００１１】
切断パターンを各予め設定された形状の実際の位置に合わせるために、及び一実施の形態において、静止視覚システムが第１の基準点を検出するためにその下を移動するシート材料を検査し、第１の基準点が発見された場合は、切断システムに対するそのグローバル座標を決定する。コントローラがこの第１の基準点に対するパターンの位置を決定してそれを用いて重ねる。従って、シート材料中に不規則な間隔で現れるか、またはＸ座標もしくはＹ座標においてシフトしている、予め設定された形状は、材料中に全く固定されていないか、または所定の間隔で予想通りに現れる従来技術の形状と同様に容易に切断することができる。
【００１２】
並行して、視覚システムが次の基準点を検出することを続けている間に、切断システムは前に検出されたまたは前の基準点と対応する予め設定された形状を切り出す。
【００１３】
他の場合には、１つの形状に対して、即ち、形状毎に少なくとも一つの第２の基準点が材料に設けられる。視覚システムは第１の基準点と追加の基準点に対して視野内の材料を走査し、各基準点が発見されると、視覚システムはそれらのグローバル座標を決定する。コントローラは、第２のまたはそれより上の番目の基準点が、形状の既知の幾何学的構成またはパターンに基づいて第１の基準点から所定数だけ増分された座標に発見されることを想定している。そのパターンは、シート材料および形状における明白な変形を補償するように調整される。一つの調整例としては、パターンにおける所定の幾何学構成よりも短い形状や長い形状を補償するように直線状に伸張することが挙げられる。別の調整例としてはシート材料内の形状を回転する（材料を歪める）調整や形状内でそれ自体を変形する（材料を曲げたり歪めたりする）調整が挙げられる。
【００１４】
別の実施の形態では、進行中に切断指令を変更することにより効率を維持または向上させる。そのような状況としては、パターンを再配置して、変形またはシート材料中の一群の形状のうちの複数の予め設定された形状の一つの修正、除外またはスキップ（飛ばし）を補償することが挙げられる。傷がある或いは欠陥のある材料片に在る予め設定された形状をスキップすることができる。特定の基準点により傷のある予め設定された形状を標識することができる。視覚システムと切断システムとの間で、コンベヤおよびレーザーカッターポジショナに対する切断経路と運動プロファイルを最適化して空搬送（ｄｒｙ  ｈａｕｌ）を最低限にし、移動の数を最小化し、カッターのバイトの切断経路を再計算し、傷のある形状をスキップやそれを避けるように修正し、ポジショナの時間を顕著に節約する。
【００１５】
切断ライン経路と運動制御の実時間計算は状況に応じて行うことができる。材料の形状に既知の幾何学的構成またはパターンを直接適用する、「クッキーカッター」の例において、パターンを予め設定された形状の同定された基準点に対して単に重ね合わせることによって適用した後、シート材料を切断することができる。そのような状況では、シート材料に対して所定の切断経路とポジショナとコンベヤの所定の運動制御プロファイルを用いることを選択することができる。他の状況では、１つの形状に対して少なくとも２つの基準点が検出され、次いで回転または伸長が決定可能であり、切断ライン経路に影響を与えることなく、形状の座標を新しいパターンに対して再配置することができる。典型的には、運動プロファイルは再計算される。複数の基準点を使用したことにより極端な曲げと傾斜（歪み）が検知される場合のような、他の状況では、切断ライン経路をそれ以上最適化することなく、切断経路と運動プロファイルの調整を促進する。
【００１６】
したがって、広い態様では、シート材料中に予め設定された少なくとも１つの形状を切り出す方法であって、前記少なくとも１つの予め設定された形状の各々は所定の幾何学構成を持つパターンと少なくとも１つの基準点を有し、該少なくとも１つの基準点のそれぞれが前記パターンの所定の座標に関連し、前記方法は、視覚システムと切断システムとに対して移動するシート材料における１つ以上の基準点のグローバル座標を検出し；前記検出された１つ以上の基準点に基づいて前記予め設定された形状を切断すると同時に、移動するシート材料における次の１つ以上の基準点を検出し；かつ、切断と次の１つ以上の基準点を決定する並行過程を連続的に反復することを特徴とする方法が提供される。
【００１７】
広い態様では、上記方法は、該シート材料中のパターンを切断するための進行中切断システムであって、グローバル座標において座標が既知である切断システムと；前記パターン内の所定の座標に対応する前記シート材料の少なくとも１つの基準点のグローバル座標を検出するための視覚システムと；前記シート材料と前記視覚システムおよび切断システムとの間の相対移動を連続的に実施するための構造と；前記グローバル座標内の相対移動の量を確定するための手段と；前記パターンを前記検出された少なくとも第１の基準点に重ねるためのコントローラと、を備え、それによって、前記切断システムが前記パターンを前記予め設定された形状について切断するとともに、並行して前記視覚システムは前記シート材料の次の少なくとも１つの基準点のグローバル座標）を検出する、装置を用いて実施することができる。
【００１８】
本明細書に開示されている装置および方法は予め定義された形状の周りに迅速に移動することができる任意のツールに適用可能である。材料における形状は材料に一体化させることもできるし、または材料上に配置することもできる。本明細書において、「中へ（ｉｎｔｏ）」と「上へ（ｏｎｔｏ）」についての言及は同義であり、一方または他方を単独で用いて各例において各実施の形態を反復することを省略しているが、一方または他方に限定することは意図されていない。「中へ（ｉｎｔｏ）」の一例は、標識糸をシート材料の中へ置き替え、含みまたは追加することである。上への一例は標識を材料の表面上へ印刷することであり、そのような標識はコントラスト、磁気および放射性同位元素を含む視覚システムへの識別フィードバックを与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ブランクシート材料から既知のパターンを切断する従来技術が存在する。図１の新規なシステムの概略図を参照すると、ここでは形状Ｓが既に印刷され、織り込まれ、或いは材料内へ予め設定されているが、この形状は切断システム１１で切断される前に、まず検出されなければならない。予め設定された形状Ｓは所定の幾何学的構成をもつパターンＰを有する。各幾何学的形状のパターンＰは予め知られており記憶されている。材料中の形状Ｓにパターンを適用する際に正確に重ねることが最終的な切断形状Ｓが完全でありかつ合格しているためには重要である。予め設定された形状Ｓは材料１０のための１つ以上の特徴的標識または基準点Ｆを認識する視覚システム１２を用いてシート材料中に同定される。基準点Ｆの検出は予め設定された形状ＳとパターンＰとの間の幾何学的関係を確定する。任意の時刻における切断システム、視覚システムおよびシート材料の位置はグローバル座標系において既知である。したがって、切断パターンＰが適用されシート材料から切断される位置が認識された基準点Ｆに対して既知である。切断システム１１のカッター１３は、正確に検出され、従ってシート材料上の予め設定された形状Ｓの上に重ねられた所定のパターンＰに沿って形状シート材料１０を切断する。並行して、カッターは前に検出された基準点に基づいて形状を切断し、さらに次の基準点が視覚システムを用いて検出される。
【００２０】
図２ａ、図２ｂも参照すると、切断システム１１の実施の形態はＢａｉｌｉｋのカナダ特許出願公開第２，０１６，５４４号明細書およびＳａｗａｔｚｋｙ等の米国特許第６，２９４，７５５号明細書に記載されたものを含み、これらのいずれも引用により本明細書に導入される。図示されているように、ピンチローラ１５を通過するようにシート材料をエンドレスコンベヤ１６に供給する材料延展機１４を備えた切断システム１１の一実施の形態が示されている。コンベヤ１６は材料１０を切断システム１１を通過するように実質的に連続的に支持し搬送する。切断された材料はスタッカー等の収集システム（図示しない）に移送される。そのような機械装置の実現とシート材料の多様性のためには、切断前にこのシート材料の予め設定された形状を検出することが必要があり、それらが既知であっても、予め設定された形状の幾何学的構成はある場合に形状のパターンＰに対して所定の幾何学的構成と完全に一致するが、常に一致するわけではない。
【００２１】
同様に適用可能であるのは視覚システムと切断システムが順次かつ実質的に連続してシート材料の上を移動するシステムである。このシステムの効率は、材料が視覚システムと切断システムを通過して移動するか、視覚システムと切断システムが材料を通過して移動するかのいずれでもよいが、比較的実質的に連続した相対移動を有する進行中切断により得られる。ここで、本明細書で説明されている特定の装置に関しては、シート材料は順次視覚システムと切断システムを通過して移動されるものとして説明する。
【００２２】
基準点Ｆは材料１０の一面を横切って任意の場所に配置することができる。基準点を探して材料の周りを動きまわることにより効率が失われ、正確さが犠牲になるのを避けるために、視覚システム１２は静止してその傍らを通過する移動シート材料の実質的に全横幅を縦方向の増分を検出し、凝視し、または走査する。シート材料の有効な幅は基準点を導入する幅を含む。１つ以上の基準点の横の位置が既知であるならば、認識処理のオーバーヘッドを減少するために、１つ以上の対象位置や領域を定義し、監視することができる。
【００２３】
基準点Ｆを検知する方法としては、材料のイメージを処理し、例えば暗い十字線基準点と明るさの強い背景との間のコントラスト差を検索することが挙げられる。他の方法としては、磁気、電磁放射線スペクトル（可視または不可視）および放射性同位元素により基準点を適用および検知することが挙げられる。別のタイプの基準点標識としては材料に配置されたセンサー糸を静電容量（キャパシタンス）、磁界の変化を測定する受動システム、誘導された渦電流から二次的磁界を測定する活動「時間領域（ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ）」を用いて検知するものを用いて検知するものが挙げられる。上記の例のいくつかから判るように、基準点Ｆは材料の表面上に配置することができる。なお、本明細書では基準点はシート材料内または上にあるものとして説明することができるが、いずれかに限定されるものではない。基準点が同定可能である限り、基準点がある表面適用技術によって適用されるかシート材料内に何らかの方法により導入されるかは重要ではない。
【００２４】
本明細書では、視覚システムと名づけられているものは広く解釈されて、シート材料１０内または上の基準点Ｆを検知する任意のシステムである。単純な視覚に基づくシステムとしてはデジタルカメラ、重複する広視野を撮像するレンズおよびスキャナが挙げられる。視覚システムがシート材料の有効幅の順次走査を適用する場合は、走査時間および処理時間が移動材料中の任意の同定された基準点のグローバル座標を決定するために補償される。しかしながら、便宜上かつ単に説明を容易にするために、視覚システム２２は本明細書ではシート材料とシート材料中の標識糸との間のコントラストを識別する従来の光学カメラシステムであるとして説明する。そのようなシステムは実質的に同時にシート材料の横幅を処理する。基準点を同定するために、視る、走査および検知という用語はここでは同義であるものとして使用される。
【００２５】
図３を参照すると、シート材料１０は機械で同定可能な基準点を含む典型的には複数の形状Ｓをその中に予め設定されている。基準点Ｆは、例えば、織られた材料の経糸（典型的には移動方向に沿って）と緯糸（典型的には横）方向に折り込まれた同定可能な特徴を有する離散した「標識糸（単数又は複数）（追加）」のように、シート材料１０の背景部分から識別可能である。正確な切断が有利であるシート材料１０の一つのタイプは、特別のデザインを持ち、形状のパターンが材料中のデザインに応じて材料上に配置される材料である。材料中に予め設定された形状のタイプの他の例は離散された箇所で結合された織物の２つの層からなる一体型織布である。形状Ｓは離散点に関連づけられ、形状の内側および外側の境界の一部又は全部またはそれらの許容範囲の割り当て量を含めることができる。ここに記載された装置および方法は典型的には許容量を持っている境界に衝突することを避けるように各形状Ｓを正確に切断することが可能である。さもないと、予め設定された形状Ｓはうまく切断できないか、あるいはその後の品質制御工程がうまく行かない。
【００２６】
予め設定された形状Ｓはシート材料に物理的に標識されていなくてもよいが、その幾何学的構成と特徴点が１つ以上の基準点に関して既知であると理解されるべきである。さらに、標識されているかいないかにかかわらず、予め設定された形状Ｓは所定のパターンＰに対応するものであり、形状Ｓが適用され、材料から切断されたときは許容範囲、例えば継ぎ代を含んでいてもよい。
【００２７】
複数の形状Ｓの一群を図３に示す。それらの少なくともいくつかはシート材料１０内に配置された予め設定された形状Ｓである。この群自体は個々の予め設定された形状Ｓ用のパターンＰよりも単により広範囲なパターンＰを持つ予め設定された形状Ｓを構成することができる。
【００２８】
説明のために、形状Ｓのいくつかの変形例を示すが、いくつかの奇抜な激しい変形を含んでいる。先頭の４つの予め設定された形状Ｓは曲げと歪みの変形がなされている。予め設定された形状Ｓの第２の群は傷のある１つの形状を含む。４つの形状Ｓの最後の群は他の基準点と比べると非周期的である先頭の基準点Ｆを有する。
【００２９】
Ｓａｗａｔｚｋｙ等から知られているように、任意の形状を切断するために、パターンはカッターがそれにそって駆動される一連の計算された切断ラインにより特徴づけられる。実際の切断はそのような切断ラインを進行中に計算することにより最適化することができる。従って、予め設定された形状Ｓの変化し得る幾何学的構成に適合させるにはシート材料１０の実時間走査と基準点Ｆの認識をすることが可能であり、一方最適化計算を行いパターンＰの最適の切断を決定し実行するシステムが有利である。
【００３０】
シート材料１０は視覚システムと切断システムを通って連続的に移動される。形状Ｓは移動材料１０中に予め設定されている。理想的な幾何学的構成に対するパターンＰが予め決定され、且つ既知である。パターンＰがシート材料１０に最終的に適用される位置は、最初は未知である。視覚システム１２は関連する基準点の座標を同定することによりこの情報を提供する。この１つの基準点は、次の基準点を検出すると前の基準点となるが、予め設定された形状Ｓの決定を可能にする。追加の次の基準点を使用すると、変形を決定することが可能になる。切断システム１１は、特定のパターンまたは幾何学的構成を何に適用するか、シート材料１０内の位置または変形に関係なく、どこで、いつパターンＰを切断して、予め設定された形状Ｓと重ね合わせるかに関して指令される。進行中操作の性質はすでに移動材料１０の切断に適合されており、ここでは、パターンＰを基準点で指示された座標において切断するのと並行して基準点Ｆを同定する能力によりさらに容易にされている。進行中操作では最適化計算の大部分は実時間で行われ、既知のパターンＰの再検出または位置決めに応じて座標を少なくとも変換および回転している。従って、予め設定された形状Ｓの１つ以上の参照座標または基準点が既知のときは、切断パターンＰは実時間で適合されて、シート材料中に予め設定された対応する形状の座標および幾何学的構成において適用され切断され、正確に重ねられる。
【００３１】
進行中操作において実時間の実行を可能にするためには、単にシート材料１０を順次走査した後、戻って前に走査した材料を切断するだけではうまく行かない。というのは、シート材料は既に移動し、切断システムの切断ゾーンを外れているからである。計算能力により制限されるだけで、予め設定された形状の検出および切断操作はそれぞれ自動であり、同時または並行操作される。そのような能力は切断システム１１の上流に配置された視覚システム１２から得られる。
【００３２】
視覚システム情報を処理し、この情報を適合させて重ね合わせ、切断システムでパターンを予め設定された形状に切断する手段が設けられている。図示の一実施の形態では、視覚システム１２は基準点認識システム情報を処理し、切断システム１１に対する基準点Ｆの座標ｘ、ｙを決定するためのコントローラ２１を有する。グローバル座標系が維持され、その座標系において監視システムおよび切断システムは既知である。シート材料の座標もグローバル座標系を移動する間グローバル座標系において既知である。シート材料を視覚システムと切断システムに対して移動させる手段に連結されたエンコーダが、シート材料が視覚システムと切断システムとの間のグローバル座標系を移動すると、シート材料上の座標同士間の幾何学的関係を提供する。コントローラ２１、例えばコンピュータに実装されたソフトウェアが切断システム１１の座標系において認識された基準点Ｆの存在および座標を決定し、認識された基準点Ｆについての情報を切断システム１１に通信することを含めて、視覚システム１２と切断システム１１を接続する。切断システム１１はシート材料中の予め設定された形状に最終的にパターンを切断するためのコンベヤとポジショナの運動を処理するための独自のコントローラ手段２２有する。コントローラ操作は物理的に分離されている必要はなく、統合コントローラまたは上位コントローラにより取り扱うこともできる。
【００３３】
図４ａ、図４ｂを参照すると、材料が視覚システムを通過するように連続的に移動する間に、視覚システムは形状に関連する基準点Ｆまたは一連の基準点Ｆ′、Ｆ″を検出する。図４ａにおいて、第１の基準点Ｆが矩形形状Ｓに既に関連づけられている点により示されている。図４ｂにおいて、一連の十字線基準点Ｆ′、Ｆ″が示されており、そこでは、）連続する二つはまだ来ない形状Ｓ、次の基準点Ｆまたは矩形形状Ｓに関連づけられた基準点を示すものであってもよい。コントローラは既知のパターンＰと認識された基準点Ｆの「パターン合わせ」をする。既に説明したように、コントローラ手段により知られた（既知の）パターンＰを移動するシート材料１０から切断することができるが、これはパターンＰを検出し材料中の基準点Ｆと重ね合わせ、次いでパターンＰを切断して正確にパターンを予め設定された形状Ｓに切断することで行われる。図５ａ、図５ｂに示すように、次の形状（図５ｂ）がシート材料上で前の形状（５ａ）からずれているかどうかにかかわらず、基準点Ｆの位置は形状Ｓ自体に対して既知であり、従って、形状は切断前に適切に位置決めされる。
【００３４】
しかしながら、実際上は、図６、図７ａ〜図８ｂに示すように、シート材料１０自体が例えば織物材料中の残留応力により変形することがあり、または移動するシート材料１０が追加的に回転、伸長もしくはさらにシート材料の供給と視覚システム１２の間で曲げまたは歪むのように変形することがあり、これらのすべては、パターンと形状の重なりまたは合致のこの理想的なシナリオを害する。さらなる変形を監視するために現在適用されている二次的システムの存在しない視覚システム１２と切断システム１１の間でさらに変形することを最低限にすることは有用である。そのような場合、所定のパターンＰの幾何学的構成は変形した予め設定された形状Ｓともはや対応せず、所定のパターンを変更または再配置して変形された予め設定された形状の実際の形とよりよく一致させない限り、切断時の合致誤差が生じる。
【００３５】
種々の例を広く下記のように分類することができる。
・図５ａ、図５ｂ  スタンプ：このシナリオでは、コントローラプログラムはパターンＰの幾何学的構成を変更する必要は全くない。視覚システム１２は予め設定された形状の対応する基準点Ｆを材料１０上に検出し、パターンＰを重ね、パターンの切断ラインを予め設定された形状Ｓの上にオーバーレイとして適用し、この形状を例えばスタンプまたはクッキーカッターで切り出すだけでよい。
・図３、図６  回転：このシナリオでは、プログラムはパターンＰの幾何学的構成を単なる回転により変更するだけでよい。視覚システムは２つの基準点Ｆ、Ｆ２を必要とする。第１の参照基準点Ｆは形状をパターンＰに固定し、第２の基準点Ｆ２はパターンＰの特徴点Ｐ２からかつ参照基準点Ｆに対する材料１０と形状Ｓの回転を同定する。
・図７ａ、図７ｂ  伸長およびシフト：このシナリオでは、プログラムはパターンＰの幾何学的構成を単にＸ、Ｙまたは双方において幾何学的に伸長（または圧縮）することにより変更するだけでよい。図７ａ、図７ｂに示すように、２つ以上の基準点Ｆ、Ｆ２を用いて、パターンの対応する座標、Ｆ−Ｆ２よりも長いか短いかにかかわらず、予め設定された形状の参照長さ、Ｆ−Ｆ２、を定義し、パターンの「伸長」を適切な経糸または緯糸方向に行い、必要ならば変換を行って、長手方向の伸長は同定される。
・他の再配置シナリオを所定のアルゴリズムに基づいて形状Ｓの全体または一部に適用して、再配置してはならない形状と再配置することができる他の形状との境界領域を明らかにする。
・図８ａ、図８ｂ、図９  線形曲げおよび歪み：このシナリオでは、パターンＰの１つ以上の領域またはパッチが、Ｘ、Ｙ座標系の少なくとも３つの基準点により仕切られて定義される。複数組の３つの基準点が三角形パッチを定義し、複数組の４つの基準点が複数の矩形状パッチを定義する。視覚システムは理想的パターンＰからの曲げおよび歪みを決定する。次いで、プログラムはパターンの座標を理想的パターンから、曲げられ歪められた領域をよりよく反映する再配置パターンＰを再配置するだけでよい。再配置は２つ以上のパッチを有する形状Ｓの全体または一部分に適用することができる。そのような再配置工程は座標の単純な線形変換または一部を残し他の部分を修正してもよい。図示のように、一実施の形態はＸに２つの基準点、Ｙに２つの基準点の少なくとも４つの基準点により仕切られた１つ以上の矩形領域またはパッチを実施するものである。
・内挿された曲げおよび歪み：前と同様に、線形曲げおよび歪みでは、およびこのシナリオでは、パターンＰの領域は、例えば、Ｘの少なくとも２つの基準点とＹの２つの基準点により仕切られた矩形状パッチを用いて定義される。視覚システムが曲げと歪みを決定すると、パターンＰの座標がＮ次多項式を用いて内挿して切断を全ての点に対して滑らかになるように訂正される。
【００３６】
従って、一般的には、操作中、および図１０のブロックＢ１を参照すると、視覚システム１２と切断システム１１の間の相対的な幾何学的構成はシート材料１０、視覚システム１２および切断システム１１をグローバル座標系に置くために決定される。
【００３７】
視覚システム１２は切断システム１１の上流の既知の座標Ｘ、Ｙに配置される。コンベヤ１６は既知の速度特性を持つ。原点における基準点Ｆの座標と切断システム１１の実際のカッター１３との間で較正が行われる。そのような較正は典型的には、例えば、シート材料１０の巻き取りの開始時に必要に応じて行われる。原点が同定され、原点が視覚的にカッターの下に位置するまでオペレータが材料を前進させる。その後、グローバル座標系における全ての相対座標が既知となる。次いで、パターンに従って切断が開始し、その後実質的に連続的に、かつこれに並行して基準点Ｆの検出が行われる。
【００３８】
パターンは典型的には工程がブロックＡ１、Ｂ１で開始する前に既知である所定の座標を持つ。このパターンを用いて、ブロックＡ２において切断ライン経路と切断システムに適したバイトを計算することができる。運動プロファイルはブロックＡ３で計算することができる。切断ラインと運動プロファイルは進行中に変更してもしなくてもよい。
【００３９】
コンベヤ１６が操作され、基準点の検出と切断の同時工程が開始される。ブロックＢ２において、視覚システム１２は傍らを通過するシート材料１０の幅を実質的に連続的に調べて１つ以上の基準点Ｆ、Ｆ２．．．を検出する。基準点が出現する、実際上はシート材料の全横幅よりも若干短い、有効幅を選定する。当業者には知られているように、ブロックＢ３において視覚システム１２により認識された候補が固有の視覚ベースの検知閾値を含む基準点として資格があるかを決定するために種々の規則を適用することができる。処理の全体量を最小限にし、誤検出の発生を最小限にするために、視覚システムは横幅の部分集合のみを見守るように指令して、１つ以上の対象領域に有効性を限定できる。
【００４０】
各基準点のグローバル座標ｘ、ｙはブロックＢ５においてパターンと基準点を比較する手段に送られる。視覚システム１２は並行して、従って下流の動作、例えば切断システム１１の操作とは関係なく、基準点座標を認識し決定する。便宜上、かつ計算の負荷を分散するために、視覚システム１２のコントローラ２１は入ってくるデータ、例えば座標ｘ、ｙを、切断システム１１により行われる指令を処理するコントローラ２２とは独立に処理する。
【００４１】
シート材料１０は移動し、従って基準点Ｆ、Ｆ２．．．の座標も移動する。座標のアレイの移動または時間および空間の計算を含む種々の計算技術の任意のものを使用して基準点Ｆ、Ｆ２．．．を切断システム１１のグローバル座標において追跡する。
【００４２】
ブロックＢ６、Ｂ７、Ｂ８において、形状Ｓの位置が最低１つの基準点で決定され、２つ以上の基準点Ｆ、Ｆ２、Ｆ３．．．を用いて形状の変形を訂正することができる。この調整は、予め設定された形状Ｓの切断の所望の正確さを達成するために、認識された基準点ＦをパターンＰのデジタルテンプレートと合致させ、所望によりパターンの幾何学的構成に調整を施すことで、進行中に達成される。
【００４３】
ブロックＢ８におけるもっとも単純な実行においては、１つの基準点Ｆが見出され、予め設定された形状の位置が知られ、ブロック１４において、対応するパターンが基準点Ｆの位置に関して適用されて予め設定された形状Ｓを切断する。変換が必要ならば、ブロック１１において運動プロファイルを再計算してもよい。
【００４４】
他の実行では、パターンは２つ以上の基準点Ｆ、Ｆ２により特徴付けてもよい。これらの実施の形態では、追加の方法を適用して上記の理想パターンまたは所定の幾何学的構成からの変形に適合させてもよい。
【００４５】
ブロックＢ７において、視覚システム１２は既知のパターンのための第１の基準点Ｆを認識し、シート材料中に予め設定された形状Ｓを検出する。視覚システムは、コントローラがパターンＰと比較して任意の変形の性質を同定する少なくとも１つの追加の基準点Ｆ２を同定し報告する。もし見出されると、パターンＰはブロック１４において変形された予め設定された形状の切断に進む前に、変形の性質に従って再配置される。
【００４６】
ブロック１４において、予め設定された形状Ｓは１つ以上の前の基準点に基づいて切断される。初めに定義されたかまたは再配置されたパターンは基準点のグローバル座標において適用されたパターンの座標に基づいてシート材料上に重ねられる。切断システム１１が前の基準点に基づいて進行している間に、視覚システム１２は同時にまたは並行して１つ以上の次の基準点を移動するシート材料中に検出している。
【００４７】
典型的には、ブロック１１における運動プロファイルは再計算される。変形の程度に応じて、切断ラインまたは経路も再計算して切断システム１１を最適に駆動する必要となることもある。十分な変形情報を提供することができ再計算された切断ラインが有利である例は曲げと歪みのシナリオである。
【００４８】
ブロックＢ９において、一般にパターンの複雑性に駆られて、視覚システムはパッチを定義する複数の追加の基準点Ｆ２、Ｆ３．．．Ｆｎを見出すことが期待される。変形は分散され各パッチの変形に反映される。変形された形状は、各パッチを再配置することによって再配置される。次いで、ブロックＢ１４における変形された予め設定された形状に進む前に、切断ライン経路をブロックＢ１０において再計算し、運動プロファイルをブロックＢ１１において再計算する。
【００４９】
パッチの使用により、一つの形状内で種々の再配置が可能となる。三角形パッチはパッチ当り３つの基準点により定義され、隣接する三角形パッチは２つの基準点を共有する。従って、２つ以上のパッチは２＋１ｎ個（ただし、ｎはパッチの数を表す）の基準点を必要とする。同様に、矩形形状のパッチは２＋２ｎ個の基準点を必要とする。他の多角形形状のパッチが使用されてもよい。パッチの幾何学的構成と所望の再配置のタイプとに応じて種々の再配置アルゴリズムを使用することができる。単純な例では、理想的なパッチは矩形形状（ｘ０、ｙ０〜ｘ３、ｙ３）であってもよく、四辺形（ｘ′０、ｙ′０〜ｘ′３、ｙ′３）に変形されてもよい。各パッチは同じまたは独特のマッピング関数を持つ。そのような例では、各点は矩形形状から非矩形形状のパッチへ変換される。線形曲げおよび歪み分析において、１つのマッピング関数はｘ′＝Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｃｘｙ＋Ｄおよびｙ′＝Ｅｘ＋Ｖｙ＋Ｇｘｙ＋Ｈであることができる。４つの等式は４つの４つの未知数について書かれており、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについて解くことができる。同様に、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｆについて解くことができる。若干の仮定をすると、解法が簡単になる。
【００５０】
図９ｂ〜図９ｄに示すように、複数の矩形形状パッチについて、隣接するパッチは同じｘ座標を有する複数対の基準点と同じｙ座標を持つ複数対の基準点を有する。さらに、第１のパッチ原点基準点ｘ０、ｙ０は変形されたパッチｘ′０、ｙ′０と同じであると仮定することができる。それによって、等式は直接解くことができる。進行中を考慮すると、パッチ境界上にバイトの境界を置くことが有効である。
【００５１】
図１１を参照すると、これらの基本原則を念頭に、かつ、実際の例示的実施の形態において、切断システム１１は、米国特許第６，２９４，７５５号明細書に開示されているものと実質的に同様に構成され機能する標準レーザーカッター、レイセント（Ｌａｃｅｎｔ）１０００（カナダ国アルバータ州エドモントン市のレイセント・テクノロジーズ・インコーポレーテッドにより市販されている）を備えることができる。米国特許第６，２９４，７５５号明細書に開示された装置からの変形例のうち、切断システムがロフィンサイナー（Ｒｏｆｆｉｎ  Ｓｉｎａｒ）１０００ワット、シールレーザーを備えるものがある。レイセント１０００のカッター位置決めシステムは最高１５００ｍｍ／秒の速度で、１／２ｍｍよりも良い正確さで移動することが可能である。レーザーカッターを担持するポジショナはポジショナ運動コントローラ（ＰＭＣまたはＰＭＡＣ）を用いて制御される。コンベヤのベッドは最高１３０ｍｍ／秒の速度で移動することが可能である。コンベヤ１６はコンベヤ運動コントローラ（ＣＭＣ）を用いて制御される。最終シート材料は最大幅が２．４ｍであり、典型的には最高１、４００ｋｇの重さのロール上に供給される。
【００５２】
図２ａ、図２ｂおよび図１２に示すように、切断システム１１は、２．６ｍの有効材料幅上を横に離間して設けられた最大６個の基準点標識のコントラストを検知する能力を有するカメラベースの視覚システム１２に適応されている。視覚システムは４つのカメラ３０、３０、３０、３０のアレイを備え、それぞれ約０．６５×５ｍの領域を視野に納めている。従って、４つのカメラは一団となって有効幅２．６ｍ×長さ０．５ｍの視野を持つ。特に安定化された低保守蛍光灯がチラつきのない灯を提供することにより、カメラと視覚処理システムを支援している。
【００５３】
システム１３は、シート材料１０が連続的に（しかしかならずしも均一である必要はない）切断システムの切断ゾーン内へ移動する際に、各基準点Ｆの位置を２ｍｍより高い正確さで決定する。例えば６００×８００ピクセルの解像度と非インターレース６０Ｈｚキャプチャ速度かつコンベヤ速度５インチ毎秒（１３０ｍｍ／ｓ）を持つソニー社製カメラのようなカメラ３０を用いると、運動のぶれ（ｂｌｕｒ）は１インチの１／１２（２ｍｍ）よりもよかった。説明的な実施の形態も開示されているように、幅２．６ｍ以下で１３０ｍｍ／秒で移動する予め設定された形状がパターンの１０ｍｍの継ぎ目の許容範囲内で正確に追跡することができることが見出されている。
【００５４】
横方向に離間された６組の基準点Ｆを１３０ｍｍ／秒以下で移動する材料で１／２ｍごとに処理することができる。これにより予め設定された形状ごとに１つより多い基準点に対応し、システムが「曲げおよび歪みシナリオ」を補償することを可能にしている。実施例のレイセント１０００切断システムの物理的大きさによってのみ制限され、パターンの長さは３ｍ以下にすることができる。本システムを用いて成功裏に切断されるシート材料としては織物の重さが７００ｇ／ｍ２（２０．７ｏｚ）のシリコーン塗布ナイロンが挙げられる。
【００５５】
視覚システムは材料中の１つ以上の基準点の座標を検知し、識別または認識し、検出することができる。図示のように、シート材料１０が視覚システム１２の下を通過する際に、１組６つの横基準点を検出することができ、次の組を検知することができる。視覚システム１２はレイセント１０００レーザー切断システムとは独立に入ってくるデータを処理する。視覚システムはシート中にまたは上に配置された十字線基準点Ｆを検知する。シート材料１０上の基準点の個別の座標は切断システム１１の座標系において既知である。材料が監視（視覚）システムを横断する際に、材料の位置の指示値が時々刻々受領され、基準点に合致して認識される。人オペレータの便宜のためにはもっとそうであるが、システムエンコーダーはペンチアム系コンピュータに接続され視覚システムの監視ウィンドウ内に表れる位置指示値を提供される。４８ビットエンコーダーは光分離差０〜５Ｖの方形信号２を４、０００パルス／インチ（５インチ／秒では２０、０００パルス／秒）を提供する。基準点の座標もＲＳ−４２２シリアル通信インターフェースを介してデジタルストリングとして切断プログラムへ渡される。タイミングストロボが設けられてミリ秒まで正確な同期提供し、位置と座標が有効な瞬間を示している。
【００５６】
照明およびカメラ３０は切断システム１１の切断ゾーンの上流に隣接して搭載される。カメラ群３０、３０、３０、３０からのイメージはイメージ処理システムにより処理される。イメージ処理システムはペンチアム系（インテル社）コンピュータのようなインターフェースを介して操作部に接続している。視覚システムのソフトウェアは材料の運動を連続かつ連続的に変化可能な１３０ｍｍ／秒以下の速度で実時間処理可能である。
【００５７】
図１３を参照すると、視覚システムのカメラは固定され、シート材料が傍を通過する際にその有効幅を凝視する。視覚システムは視覚システムからＲＳ−４２２リンクを介して基準点情報を受領し、次いで、待ち行列中の１つ以上の基準点を管理する視覚エグゼクティブまたはプログラムにより制御される。各基準点は基準点情報をパターンのデジタルテンプレートに合致させることにより分析される。情報交換と協働により、視覚システムと切断システムは、必要に応じて、パターンの幾何学的構成を再配置し、新しい切断ラインを計算してポジショナＰＭＣおよびコンベヤＣＭＣに進行中に指令する。多数の基準点を用いるとシート材料中の変形の検知が可能となる。
【００５８】
図１４に示すように、視覚システム１２は視覚エグゼクティブまたはコントローラ２１にインターフェースを介して接続されたカメラ３０と照明３１とを備える。視覚システム１２はまた切断システム１１といくつかの局面において通信する。切断システムのエンコーダとの関係を受領し維持し、かつおそらく訂正またはリセット情報をそこから受領すること、切断システムコントローラ２２と通信して基準点の座標情報を提供することである。切断システムは材料の実時間運動の制御とグローバル座標系内の予め設定された形状とをエンコーダと運動コントローラとにより維持する。
【００５９】
視覚システム１２はシート材料の基本的特徴を知ることにより調整して異なる基準点に適合させ、かつ基準点を可視背景ノイズから識別させている。
【００６０】
予め設定された形状Ｓの既知のパターンＰは、切断ラインの実時間最適化を行うための、かつパターンの座標の変換および回転を行うための適切なプログラムを実行するコンピュータシステムのメモリに記憶される。パターンは典型的には原点を参照するベクトルファイルとして記憶される。その一例はオートキャド（ＡｕｔｏＣａｄ）描画ファイルまたはドローイングイクスチェンジフォーマット（Ｄｒａｗｉｎｇ  ｅＸｃｈａｎｇｅ  Ｆｏｒｍａｔ）（ＤＸＦ）である。視覚システムは少なくとも１つのカメラによって撮影されたイメージを取得し分析する。カメラは検知分析を行うコンピュータシステムに接続されている。カメラ３０の座標はレーザー切断システム１１の座標に対する参照フレーム内にある。従って、突き止められた基準点Ｆは切断システム１１のカッター１３の座標系において既知である。
【００６１】
従って、切断システム１１が、シート材料の連続流中の前に突き止められた予め設定された形状を切断している間に、視覚システム１２は同時に次の形状Ｓの参照座標を決定している。形状が視覚システムの下を通過する毎に、切断システムは近づいてくる形状のグローバル座標について更新される。
【００６２】
この実施の形態は、典型的には、最初の操作の前に下記のように較正される。オペレータが最初にシート材料を視覚システム１２に送り、それにより認識された最初の基準点または原点標識の位置を確認する。見逃したまたは予想外の基準点を取り扱うための誤り操作およびオペレータとの対話が第１の例では必要とされることがある。オペレータは基準点の同定された座標を較正原点として承認する。コンベヤとシート材料は切断システム１１に送られて原点をカッター１３と整列させる。
【００６３】
システムは、キャドプログラム・オートキャド（ＡｕｔｏＣａｄ）（オートデスク（Ａｕｔｏｄｅｓｋ  Ｉｎｃ．）、カリフォルニア州クペルチーノ市から入手できる）からオートキャドＤＸＦフォーマットで出力されるような、コンピュータ支援描画ＣＡＤファイルに便宜的に記憶されている「パターン」と関連する基準点情報を同定する。プログラム「リンク（Ｌｉｎｃ）」を用いて既知のパターンの幾何学的構成を処理し、さらに、パターンと基準点情報をＤＸＦファイルからインポートし、パターン基準点の位置をエクスポートし、すべての切断ラインベクトルに関連するパターン情報をエクスポートし、各パターンについて材料のタイプを受容し、ＰＭＡＣおよびＣＭＣにオフセット訂正コードを挿入する。
【００６４】
上位運動コントローラは従来技術のモードでパターン切断を材料に無関係に適用するか、あるいは材料中の予め設定された形状を意識した本発明の装置および方法を提供する視覚モードでのいずれかで実行する。視覚モードでは、運動コントローラは視覚システムのオフセットの追跡すること；視覚システムにどのような材料タイプのプロファイルを使用するか指令すること；視覚システムから要求されていない基準点を受容すること；連続的に基準点をパターンのデジタルテンプレートに合致させること；各パターンを再配置または調整し、再配置されたパターンをＰＭＡＣにダウンロードすること；ＰＭＡＣへダウンロードするために調整された標識の長さを計算すること；オペレータが第１の場合にまたは誤動作のときに標識上の原点を示して基準点マップを生成できるようにすること；およびオペレータに種々のフィードバックをする能力を許容することを含む多くの局面の操作を管理する。
【００６５】
上述のように、かつより詳細にはＳａｗａｔｚｋｙ等の米国特許第６，２９４，７５５号明細書に記載されているように、高速および加速を含むツールの移動の最適化により生産量の増加が達成されるので、ツールのＸ−Ｙポジショナは高加速度および精細な運動が可能でなければならない。
【００６６】
パターンＰの部分は一般に既に予め組み込まれて一群になっている（図３）この群は材料の浪費を最小限にするために集まりまたはグループとしてレイアウトされた複数の形状である。バイト長または幅は機械に依存して決定され、一般に群の長さよりも短い。パターンＰもしくは群の長手方向の長さは切断システム１１の切断ゾーン内に入らないことがあるのでバイトを計算する必要がある。バイトは、システム１１の切断ゾーンの長手方向長の約１／２である。例えば、４４インチの切断ゾーンは２２インチのバイトを与えることができるだけである。
【００６７】
デジタル運動コントローラとコンピュータは切断システムのＸ１、Ｘ２およびＹポジショナ・エンコーダとコンベヤ運動情報を処理する。コンピュータはパターン情報を処理し、最適化された切断運動をＰＭＣとＣＭＣに出力する。運動コントローラはコマンドを出力してポジショナのリニアモーターを駆動し、コンベヤを駆動してＸ−Ｙポジショナ上のレーザーノズル１３の運動とコンベヤの速度を調和させる。方法はパターンの幾何学的構成を取り込み、シート材料上のレーザーノズルの運動を最適化する。
【００６８】
図１５を参照して概観すると、パターンＰまたは再配置されたパターンの幾何学的構成を受信した後：
（ａ）ブロック１１８において、幾何学的形状が切断ゾーン１１に入る機械依存バイトに組織される；
（ｂ）ブロック１２０において、バイトの幅を横断する切断シーケンスが最適化される。その結果、幾何学的構成が空搬送によって分離される一連の連続カットとして確立される。
（ｃ）ブロック１２３において、連続カットの幾何学的構成は、新しい移動を形成する非接線方向の交差の数を最小限にし、従って連続カット内の非効率的な停止および進行動作を最小限にすることで複数の不連続移動に最適化される。
（ｄ）ブロック１２６において、常にシステムの束縛を意識して、ポジショナの運動プロファイルは各不連続移動の速度プロファイルを最適化することにより決定される。湾曲移動は、一般的に移動或いはカーブと呼ばれる。最後に、
（ｅ）ブロック１２７において、コンベヤの運動はバイト同士間でさえ区分的に連続する前進速度を維持するために最適化され、速度は、負にならない。
【００６９】
得られた幾何学的構成は記憶され、最適化された移動が運動コントローラＣＭＣ，ＰＭＣを介して送られてコンベヤ１６とパターンＰを駆動してこれらの実施の形態において予め設定された形状Ｓの上に重ねられたパターンＰを切断する。
【００７０】
最適化に関して、次の移動を予測することにより、レーザーノズルの運動を最適化することができる。この「予測」工程の目的はあらゆる任意の幾何学的構成またはパターンＰに追従するのに要する時間を最低限にする一方、特定の最大加速度および速度を超えることまたは寸法の許容範囲外に出ることを回避することである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】移動するシート材料から予め設定された形状を切断するためのシステムの一実施の形態のフローチャートおよび対応する模式図である。
【図２ａ−２ｂ】それぞれレーザーカッター切断システムを内蔵した視覚システムの上面図および側面図である。
【図３】シート材料に重ねて置かれた予め設定された形状の平面図であり、誇張された表現で種々の問題を示す。
【図４ａ−４ｂ】いくつかの変形していない矩形形状と若干の基準点選択肢を示す平面図である。
【図５ａ−５ｂ】同一のパターンおよび形状を有するがシート材料上に相対的に横に移動した２つの個別の予め設定された形状を示す平面図である。
【図６】理想的なパターン（点線）から回転した以外は変形していない形状を示す平面図である。
【図７ａ−７ｂ】シート材料上の２つの個別の予め設定された形状を示す平面図であり、そのうちの第１の形状は変形しておらず、第２の形状は長手方向へ増加分だけ伸長されている。
【図８ａ−８ｂ】シート材料における２つの個別の予め設定された形状を示す平面図であり、そのうちの第１の形状は変形しておらず、矩形状パッチを表す、重ねられた格子を有し、第２の形状は変形されたパッチにより示されるような曲げおよび歪みの双方において変形されている。
【図９ａ】理想的パターン（点線）と比べて曲げおよび歪みにおいて変形されている複合した予め設定された形状の平面図であり、格子線とパッチは明瞭にするために省略してある。
【図９ｂ−９ｄ】図９ａに従う平面図であり、４つの基準点に関連する矩形状パッチを示し、図９ｂは複数の矩形状パッチを示し、図９ｃは単一の矩形状パッチを示し、図９ｄは歪められた矩形状パッチを示す。
【図１０】シート材料に予め設定された形状を切断する工程のフローチャートであり、種々の材料の運動と変形に適合するいくつかのオプションを示す。
【図１１】レイセント１０００の例に従う市販のレーザー切断システムに適合させた本発明の一実施の形態の斜視図である。
【図１２】図１１の実施の形態に従う視覚システムの端面図である。
【図１３】切断システムと協働してＰＭＣとＣＭＣの運動制御を調整する視覚システムの概略図である。
【図１４】視覚システム、切断システムおよびそれらのそれぞれのコントローラの間のハードウェアの接続のブロックフロー図である。
【図１５】切断ライン経路と運動制御を決定する計算シーケンスの一例のフロー図である。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】全図
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図１】
2005513642.tif 000001
【図２ａ−２ｂ】
2005513642.tif 000002
【図３】
2005513642.tif 000003
【図４ａ−４ｂ】
2005513642.tif 000004
【図５ａ−５ｂ】
2005513642.tif 000005
【図６】
2005513642.tif 000006
【図７ａ−７ｂ】
2005513642.tif 000007
【図８ａ−８ｂ】
2005513642.tif 000008
【図９ａ】
2005513642.tif 000009
【図９ｂ−９ｄ】
2005513642.tif 000010
【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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