(57)【要約】      （修正有）【解決手段】複合部品プログラム発生器は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムインターフェースと、パス発生器と、コースヘッド管理装置と、ポストプロセッサと、マシンシミュレータとを含んでいる。複合部品プログラム発生器は、比較的平坦な、または形状化された、またはほぼ円筒形の複合部品を含む複雑な複合部品を製造するために、複合テープ積層マシンまたは自動化されたファイバ配置（ＡＦＰ）マシンのようなマルチヘッド複合材料供給マシンで使用するための複合部品プログラムを生成する。【効果】このプログラミング方法は、手作業または既存の自動化されたプログラミング方法に関してマルチヘッド複合材料供給マシンのための複合部品プログラムを生成するために必要な労力と時間を大幅に減少させることができる。【選択図】図１
2007133880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチヘッド複合材料供給マシンをプログラムするコンピュータで実行する方法において、
複合部品の複合部品定義を受取り、
その部品定義に基づいて部品を形成するために、複合材料の複数のセグメントの位置を決定するように構成された複数のパスを生成し、
パス中の複数の関連されるパスをツールキャリッジの通過に関連させ、
各関連されるパスをマルチヘッド複合材料供給マシン上の複数の複合供給ヘッドの１つへ割当てるステップを含んでいるコンピュータにより実行する方法。
【請求項２】
さらに、部品の定義を、コンピュータ支援設計フォーマットから製造ツール表面定義および複数のプライ定義へ変換するステップを含んでおり、部品定義はコンピュータ支援設計フォーマットで受信される請求項１記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項３】
さらに、製造ツール表面定義、プライ定義の１つ、パスの１つに基づいて、複合テープコース定義の境界を定めるステップを含んでいる請求項２記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項４】
さらに、任意のパスが特定化された複合材料供給ヘッドを必要とするか否かを決定するために各パスを解析し、
特定化された複合材料供給ヘッドを必要とする任意のパスを、マルチヘッド複合材料供給マシン上の対応する特定化された複合材料供給ヘッドに割当てるステップを含んでいる請求項１記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項５】
さらに、パスの最も効率的な関連および割当てを決定するためのマシン特定最適化を行うステップを含んでいる請求項１記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項６】
さらに、プライの方位とツールキャリッジの移動方向に基づいて、複合材料供給ヘッドのコンステレーション構造を解くステップを含んでいる請求項１記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項７】
さらに、コンステレーション構造および関連されたパスに基づいて、コンステレーションパスを規定するステップを含んでいる請求項６記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項８】
さらに、コンステレーションパスに基づいて、ツールキャリッジルートの境界を定め、
コンステレーションパスに基づいて、製造ツールルートの境界を定めるステップを含み、ツールキャリッジのルートと製造ツールのルートとは相互に依存している請求項７記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項９】
さらに、ツールキャリッジ、製造ツール、および複合材料供給ヘッドから選択される少なくとも１つを制御するために複数のマシン軸位置の解を計算するステップを含み、マシンの軸位置の解は少なくとも部分的に、ツールキャリッジルート、製造ツールルート、コンステレーション構造、パス、パスの関連、パスの割当てから選択された１つに基づいている請求項１記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項１０】
さらに、マシン軸位置の解に基づいて、コンピュータ数値制御出力データファイルを書込むステップを含んでいる請求項９記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項１１】
さらに、マシン軸位置の解に基づいて、出力データファイルを書込むステップを含み、その出力データファイルはシミュレータと互換可能である請求項９記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項１２】
さらに、マルチヘッド複合材料供給マシンと、マシン制御装置と、製造ツールとをシミュレートするステップを含み、それによって衝突の防止を確認し、手作業のプロセスの改良を促す請求項１記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項１３】
マルチヘッド複合材料供給マシンは複数の複合テープ敷設ヘッドを具備している請求項１記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項１４】
マルチヘッド複合材料供給マシンは、複数の複合ファイバ配置ヘッドを具備している請求項１記載のコンピュータにより実行する方法。
【請求項１５】
予め定められた動作を行うためにプロセッサにより行われるように構成された命令によって符号化されているコンピュータの読み取り可能な媒体を含んでいるマルチヘッド複合材料供給マシンをプログラムするコンピュータプログラムプロダクトにおいて、前記予め定められた動作は、
複合部品の複合部品定義を受信し、
その部品定義に基づいて部品を形成するために、複合材料の複数のセグメントの位置を決定するように構成された複数のパスを生成し、
パス中の複数の関連されるパスをツールキャリッジパスに関連させ、
各関連されるパスをマルチヘッド複合材料供給マシン上の複数の複合供給ヘッドの１つへ割当てるステップを含んでいるコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１６】
前記予め定められた動作はさらに、部品定義をコンピュータ支援設計フォーマットから製造ツール表面定義および複数のプライ定義へ変換するステップを含み、前記部品定義はコンピュータ支援設計フォーマットで受信される請求項１５記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１７】
前記予め定められた動作はさらに、製造ツール表面定義、プライ定義の１つ、パスの１つに基づいて、複合テープコース定義の境界を定めるステップを含んでいる請求項１６記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１８】
前記予め定められた動作はさらに、
任意のパスが特定化された複合材料供給ヘッドを必要とするか否かを決定するために各パスを解析し、
特定化された複合材料供給ヘッドを必要とする任意のパスを、マルチヘッド複合材料供給マシン上の対応する特定化された複合材料供給ヘッドに割当てるステップを含んでいる請求項１５記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１９】
前記予め定められた動作はさらに、パスの最も効率的な関連および割当てを決定するためのマシン特定最適化を行うステップを含んでいる請求項１５記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２０】
前記予め定められた動作はさらに、プライの方位とツールキャリッジの移動方向に基づいて、複合材料供給ヘッドのコンステレーション構造を解くステップを含んでいる請求項１５記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２１】
前記予め定められた動作はさらに、コンステレーション構造および関連されたパスに基づいて、コンステレーションパスを規定するステップを含んでいる請求項２０記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２２】
前記予め定められた動作はさらに、
コンステレーションパスに基づいてツールキャリッジルートの境界を定め、
コンステレーションパスに基づいて、製造ツールルートの境界を定めるステップを含み、ツールキャリッジルートと製造ツールルートは相互に依存している請求項２１記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２３】
前記予め定められた動作はさらに、ツールキャリッジと、製造ツールと、複合材料供給ヘッドとから選択される少なくとも１つを制御するために複数のマシン軸位置の解を計算するステップを含み、マシンの軸位置の解は少なくとも部分的に、ツールキャリッジルートと、製造ツールルートと、コンステレーション構造と、パスと、パスの関連と、パスの割当てとから選択された１つに基づいている請求項１５記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２４】
前記予め定められた動作はさらに、マシン軸位置の解に基づいて、コンピュータ数値制御出力データファイルを書込むステップを含んでいる請求項２３記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２５】
前記予め定められた動作はさらに、マシン軸位置の解に基づいて、出力データファイルを書込むステップを含み、出力データファイルはシミュレータと互換可能である請求項２３記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２６】
前記予め定められた動作はさらに、マルチヘッド複合材料供給マシンと、マシン制御装置と、製造ツールとをシミュレートするステップを含み、それによって衝突の防止を確認し、手作業のプロセスの改良を促す請求項１５記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２７】
マルチヘッド複合材料供給マシンは複数の複合テープ敷設ヘッドを具備している請求項１５記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２８】
マルチヘッド複合材料供給マシンは、複数の複合ファイバ配置ヘッドを具備している請求項１５記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２９】
マルチヘッド複合材料供給マシンをプログラムする複合部品プログラム発生装置において、
複合部品に対する複合部品定義を受取るように構成されたコンピュータ支援設計インターフェースと、
その部品定義に基づいて部品を形成するために、複合材料の複数のセグメントの位置を決定するように構成された複数のパスを生成するように構成されているパス発生器と、
パス中の複数の関連されるパスを、ツールキャリッジパスに関連させ、パス内の複数の関連されるパスをツールキャリッジパスへ関連させ、各関連されたパスをマルチヘッド複合材料供給マシン上の複数の複合供給ヘッドの１つへ割当てるように構成されているコースヘッド管理装置を具備している複合部品プログラム発生装置。
【請求項３０】
コンピュータ支援設計インターフェースはさらに、部品の定義を、コンピュータ支援設計フォーマットから製造ツール表面定義および複数のプライ定義へ変換するように構成され、部品定義はコンピュータ支援設計フォーマットで受信される請求項２９記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項３１】
パス発生器はさらに、製造ツール表面定義と、プライ定義の１つと、パスの１つとに基づいて、複合テープコース定義の境界を定めるように構成されている請求項３０記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項３２】
コースヘッド管理装置はさらに、任意のパスが特定化された複合材料供給ヘッドを必要とするか否かを決定するために各パスを解析し、特定化された複合材料供給ヘッドを必要とする任意のパスを、マルチヘッド複合材料供給マシン上の対応する特定化された複合材料供給ヘッドに割当てるように構成されている請求項２９記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項３３】
コースヘッド管理装置はさらに、パスの最も効率的な関連および割当てを決定するためのマシン特定最適化を行うように構成されている請求項２９記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項３４】
コースヘッド管理装置はさらに、プライの方位とツールキャリッジの移動方向に基づいて、複合材料供給ヘッドのコンステレーション構造を解くように構成されている請求項２９記載の複合部品プロダクト発生装置。
【請求項３５】
さらに、コンステレーション構造および関連されたパスに基づいて、コンステレーションパスを規定するように構成されたポストプロセッサを具備している請求項３４記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項３６】
ポストプロセッサはさらに、コンステレーションパスに基づいて、ツールキャリッジルートと製造ツールルートの境界を定めるように構成され、ツールキャリッジルートと製造ツールルートは相互に依存している請求項３５記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項３７】
ポストプロセッサはさらに、ツールキャリッジと、製造ツールと、複合材料供給ヘッドとから選択される少なくとも１つを制御するために複数のマシン軸位置の解を計算するように構成され、マシンの軸位置の解は少なくとも部分的に、ツールキャリッジルートと、製造ツールルートと、コンステレーション構造と、パスと、パスの関連と、パスの割当てとの中から選択された１つに基づいている請求項２９記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項３８】
ポストプロセッサはさらに、マシン軸位置の解に基づいて、コンピュータ数値制御出力データファイルを書込むように構成されている請求項３７記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項３９】
ポストプロセッサはさらに、マシン軸位置の解に基づいて、出力データファイルを書込むように構成され、出力データファイルはシミュレータと互換可能である請求項３７記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項４０】
さらに、マルチヘッド複合材料供給マシンと、マシン制御装置と、製造ツールとをシミュレートするように構成され、それによって衝突の防止を確認し、手作業のプロセスの改良を促す請求項２９記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項４１】
マルチヘッド複合材料供給マシンは複数の複合テープ敷設ヘッドを具備している請求項２９記載の複合部品プログラム発生装置。
【請求項４２】
マルチヘッド複合材料供給マシンは、複数の複合ファイバ配置ヘッドを具備している請求項２９記載の複合部品プログラム発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合部品の製造に関し、特に本発明はマルチヘッドのコンピュータ数値制御される複合テープ積層およびファイバ配置マシンのプログラミングに関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料の使用は自動車、海洋、航空宇宙産業を含む種々の産業界で増加している。幾つかの例では、複合部品は複合テープ積層マシンまたは複合ファイバ配置マシンのような自動化された複合材料供給マシンを使用して形成されることができる。
【０００３】
幾つかの既存の複合材料供給マシン、例えばフラットテープ積層マシン（ＦＴＬＭ）または形状化テープ積層マシン（ＣＴＬＭ）は、複合テープの比較的広い条帯をマンドレルのようなほぼ水平または垂直の加工装置表面に置くことにより、平坦または緩やかに形状が変化する複合部品を製造することができる。他の既存の複合材料供給マシン、例えば自動化されたファイバ配置（ＡＦＰ）マシンは、複合テープまたはトウ（tow）の比較的幅の狭い条帯をマンドレルのような回転製造ツールの周辺に巻くことにより、ほぼ円筒形または管状の複合部品を製造することができる。
【０００４】
通常、既存の自動化された複合材料供給マシンは単一の複合材料供給ヘッドを有する。対応して、既存の複合材料供給マシンプログラミングシステムは通常、単一の複合材料供給ヘッドを有する単一の複合材料供給マシンを制御するように設計された数値制御（ＮＣ）またはコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プログラムを作成することができる。
【０００５】
より効率的に、航空機の胴体セクションを含む比較的大きな複合材料部品を製造するため、高速度で、マルチヘッドの、複合材料供給マシンが考えられている。考慮されるとき、マルチヘッド複合材料供給マシンは、平坦な桁、ストリンガチャージ、翼の外板、胴体バレルセクションのような広範囲の種々の複合部品および自動車、海洋、産業ビークル、組立て式の建築構造産業における他の分野の複合部品を製造することができることが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、既存の複合部品プログラミングシステムは種々の複合部品を形成するために多数の複合材料供給ヘッドによって複合材料供給マシンを効率的にプログラムする能力を有していない。したがって、過剰な手作業のプログラミングを必要とせずに、種々の複合部品を形成するために多数の複合材料供給ヘッドを有する高速度の複合材料供給マシンのための複合部品プログラムを効率的に生成することのできる方法および装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の要求は本発明によりほぼ満たされる。本発明の１特徴では、幾つかの実施形態で種々の複合部品を形成するため、多数の複合材料供給ヘッドを有する高速度の複合材料供給マシンに対する複合部品プログラムを効率的に生成できる方法および装置が与えられる。
【０００８】
本発明の１特徴によれば、マルチヘッド複合材料供給マシンをプログラムするコンピュータによる実行方法は、複合部品の複合部品定義を受取り、その部品定義に基づいて部品を形成するために複合材料の複数のセグメントを配置するように構成された複数のパスを生成するステップを含むことができる。その方法はまた、パス中から複数の関連されるパスを、ツールキャリッジパスに関連付け、各関連されるパスをマルチヘッド複合材料供給マシン上の複数の複合供給ヘッドのうちの１つへ割当てるステップを含むことができる。
【０００９】
本発明の別の特徴によれば、マルチヘッド複合材料供給マシンをプログラムするためのコンピュータプログラムプロダクトは、複合部品の複合部品定義を受取り、その部品定義に基づいて部品を形成するために複合材料の複数のセグメントの位置を定めるように構成されている複数のパスを発生する動作を含む予め定められた動作を実行するために、プロセッサにより行われるように構成された命令で符号化されているコンピュータの読み取り可能な媒体を含んでいる。予め定められた動作はさらに、パス中からの複数の関連されるパスをツールキャリッジパスに関連付け、各関連されるパスをマルチヘッド複合材料供給マシン上の複数の複合材料供給ヘッドの１つへ割当てる動作を含むことができる。
【００１０】
本発明のさらに別の特徴によれば、マルチヘッド複合材料供給マシンをプログラムするための複合部品プログラム発生器は、複合部品の複合部品定義を受取るように構成されたコンピュータ支援設計インターフェースと、部品定義に基づいて部品を形成するために複合材料の複数のセグメントの位置を定めるように構成された複数のパスを生成するように構成されているパス発生器とを含むことができる。複合部品プログラム発生器はさらに、パス中から複数の関連されるパスをツールキャリッジパスに関連付け、各関連されるパスをマルチヘッド複合材料供給マシン上の複数の複合材料供給ヘッドの１つへ割当てるように構成されたコースヘッド管理装置を含むことができる。
【００１１】
以上、本発明のある実施形態を広く概要したので、ここでのその詳細な説明はより良好に理解され、技術に対する本発明の貢献はさらに良好に認識されるであろう。勿論、ここに添付されている特許請求の範囲の主題を形成する本発明の付加的な実施形態について以下説明する。
【００１２】
これに関して、本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその供給を構造の詳細および以下の説明で説明されているか図面に示されているコンポーネントの構成において限定されないことが理解されるべきである。本発明はこれらの説明された実施形態に加えて種々の方法で実施および実行することができる。また、ここでおよび要約書で使用されている語法および用語は説明の目的のものであり、本発明を限定とするものとして見なされてはならないことが理解されよう。
【００１３】
このようにして、当業者はこの説明が根拠としている概念が本発明の幾つかの目的を実行するためのその他の構造、方法、システムの設計の基礎として容易に使用されてもよいことを認識するであろう。それ故、等価の構造は本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、特許請求の範囲はこのような等価構造を含んでいると見なされるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による１実施形態は複合部品プログラム発生器を提供し、これはコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムインターフェース、パス発生器、コースヘッド管理装置、ポストプロセッサ、マシンシミュレータを含むことができる。複合部品プログラム発生器は、比較的平坦な、形状化された、またはほぼ円筒形の複合部品を含む広い範囲の種々の大型で複雑な複合部品の複合部品プログラムを生成することができる。このプログラミング方法は、手作業または既存の自動化されたプログラミング方法に関して、マルチヘッド複合材料供給マシンのための複合部品プログラムを生成するために必要な労力を大幅に減少させることができる。
【００１５】
複合部品プログラム発生器は例えば、既存の複合テープ敷設マシンおよび自動化されたファイバ配置マシンのような単一の複合材料供給ヘッドを有するコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）複合材料供給マシンと共に使用するための複合部品プログラムを生成することができる。さらに、複合部品プログラム発生器はマルチヘッドＣＮＣ複合材料供給マシンおよびマルチマシン複合製造装置と共に使用するための複合部品プログラムを生成することができる。
【００１６】
ＣＡＤインターフェースは、ＣＡＤシステムから複合部品設計定義を受取ることができ、そのデータを製造ツール表面定義および多数の複合プライ定義へ変換することができる。パス発生器は製造ツール表面定義および多数の複合プライ定義に基づいてマシンと独立した複合材料供給パスを発生することができる。さらに、コースヘッド管理装置はマシン特定パスを発生するために、マシンと独立したパスを特定のタイプの複合材料供給マシンの特定の複合材料供給ヘッドに割当てることができる。
【００１７】
さらに、ポストプロセッサは、製造ツールルートを規定し、マシンの軸の位置を計算し、複合材料供給マシンの制御に使用されることのできる複合部品プログラムを構成し、パスに沿って複合材料供給ヘッドを誘導することができる。さらに、マシンシミュレータは特定のタイプの複合材料供給マシンと、関連される制御装置とをシミュレートして複合部品プログラムの正確な機能を確認することができる。したがって、複合部品プログラム発生器は、衝突のような、複合材料供給ヘッドまたはマシンの衝突を避けるようにプログラマを補助することができる。
【００１８】
複合部品プログラム発生器は、複合材料供給ヘッドまたはマシンの複合材料供給パスおよびプライシーケンスに対するスループットが効率的な割当てを容易にすることができる。さらに、複合部品プログラム発生器は幾つかの既存のＣＮＣ制御装置の最大の補間グループサイズにより許容されるよりも高い数のマシン軸を制御するための複合部品プログラムを発生することができる。例えば、幾つかの既存の複合プログラミング方法は１つの複合材料供給装置または転送ヘッドに限定されるが、ここで記載した方法は共通の可動ツールキャリッジおよび対応する回転製造ツールで５０までのマシン軸を有する４ヘッドおよび８ヘッド構造で実現されている。さらに、この方法は少なくとも１６個の単一ヘッドのマシンを有する少なくとも１６の転送ヘッドまたはシステムを有するマシンと共に使用するように設計されることができる。
【００１９】
本発明を図面を参照して説明し、同一の参照符号は図面全体を通して同一の部分を指している。本発明による１実施形態は単一ヘッドまたはマルチヘッドＣＮＣ複合材料供給マシンを制御することのできる複合部品プログラムを生成するための複合部品プログラム発生器10を提供する。図１はプロセッサ12、メモリ14、ＣＡＤインターフェース16、パス発生器18、コースヘッド管理装置20、ポストプロセッサ22、マシンシミュレータ24、入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置26を含んでおり、これら全てはデータリンク27により相互に接続されている複合部品プログラム発生器10の代表的な実施形態の１実施形態を示している。
【００２０】
プロセッサ12、メモリ14、および入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置26は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ＵＮＩＸ（登録商標）ワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）またはこれらの幾つかの組合わせのような一般的なコンピュータの一部である。残りのコンポーネントは、メモリ14にロードされることのできるコンピュータの読み取り可能な媒体に記憶され、複合部品プログラム発生器10の所望の機能を実行するためプロセッサ12により処理されるソースコード、オブジェクトコードまたは実行可能なコードのようなプログラミングコードを含むことができる。
【００２１】
ＣＡＤインターフェース16は、カリフォルニア州のSan RafaelのAutodesk社により製造のAutoCADと、マサチュセッツ州のNeedhamのParametric Technology社により製造のPro/Engineerと、ペンシルベニア州のBentley Systems of Extonにより製造のMicrostationと、マサチュセッツ州のConcordのSoliWorks社により製造のSolidWorks、またはフランスのSurensnesのDassault Systemes S. A. により製造のCATIAのようなＣＡＤシステムから複合部品定義を受取ることができる。複合部品定義は、（AutoCADにより使用される）．ｄｗｇまたは．ｄｘｆファイルフォーマットおよび（Microstationにより使用される）．ｄｇｎファイルのようなベクトルグラフィックフォーマットと、形態的トポロジ境界に基づいた（CATIA V4により使用される）Ｂ−ＲＥＰフォーマットのような境界表示フォーマット、または（CATIA V5により使用される）パラメトリックソリッド／表面特性ベースのフォーマットとを含んでいる任意の適切なデータファイルフォーマットで受取られることができる。
【００２２】
複合部品定義はプライを含むシーケンスから構成されることができる。そのシーケンスは通常複合部品を形成する複合材料の層を表し、プライは通常、複合材料層の領域を表す。ＣＡＤデータフォーマットでは、例えば各プライは、関連される材料と方向付け特性を有して、複雑な表面上の境界としてモデル化されることができる。
【００２３】
ＣＡＤインターフェース16は、特定のＣＡＤシステムに特有でありうる受取られた複合部品定義データフォーマットを、パス発生器18と両立するフォーマットに変換する。例えば、ＣＡＤインターフェース16は２つのデータファイルを作成することができる。第１のファイルは複合部品、またはマンドレルのような上に複合部品が形成される製造ツールの完全な表面定義を含むことができる。第１のファイルは例えばＢスプラインフォーマットで、複合部品の各表面領域を規定するデータを含むことができる。第１のファイルはまた各表面領域に対する境界曲線を規定できる。さらに、第１のファイルは各コンポーネントの表面領域の境界曲線間の種々の関係を含むことができ、種々の表面領域がどのようにして共に適合しているかを示している。
【００２４】
第２のファイルは複合部品を形成する種々のプライのためのプライの定義を含むことができる。プライ定義は例えば、プライ境界データ、プライ材料データ、プライ方向付けデータを含むことができる。さらに、各プライは“シード点”即ち、そのプライの第１の複合材料セグメントの中心線が通らなければならない位置を規定するプライに関連された点を特定することができる。
【００２５】
複合部品の表面定義とプライ定義に基づいて、複合部品プログラム発生器10は、パスを発生することができ、このパスを複合材料供給ヘッドがたどり、製造ツールの表面上を通って、または先のプライ表面上を通って複合材料を供給し、それによって複合部品を形成する。例えば図２は、製造ツール28の表面を横切って、ほぼ水平方向に指定されている８つの代表的な複合材料供給パス30を有する、大型でほぼ円筒形の複合部品用の製造ツール28またはマンドレルを示している。
【００２６】
図２は、さらに第１のプライ境界32と第２のプライ境界34を示している。８つの連続的な複合材料セグメント、この場合、複合材料供給パス30に対応するテープコース36は第１のプライ境界32内に示されている。同様に、７つの連続的な複合テープコース38は第２のプライ境界34内に示されており、各隣接するパス30の対の間の距離、または公称上の複合テープ幅よりも実質上小さい幅を有する標準的ではないテープコース40を含んでいる。
【００２７】
１例として、複合テープ敷設マシンは、ツールキャリッジに取り付けられ、３インチ、６インチまたは任意の他の適切な幅の標準的または公称上の幅を有する複合テープを供給するように構成されている１以上の複合材料供給ヘッドを有することができる。複合テープ敷設マシンはさらに、標準的ではない幅を有する複合テープの１つの条帯または複数の条帯を供給する複合材料供給ヘッドを含むことができる。例えば代表的なマルチヘッド複合テープ敷設マシンは、複合テープの公称上の３インチ幅の条帯を供給する１以上の標準的なヘッドと、８分の１インチまたは４分の１インチ幅の条帯または“トウ”のような標準的ではない幅の複合テープの条帯を供給する１以上の特殊化されたヘッドを含むことができる。さらに、特殊化されたヘッドは、公称上のテープ幅に等しい総幅まで、例えば３インチの標準的な公称上のテープ幅を有するマシン上の２４個の８分の１インチの複合テープトウまで、多数の標準的ではない条帯を供給する容量を有することができる。
【００２８】
図２に示されている複合材料供給パス30とテープコース36、38は、製造ツール28の軸に対してほぼ水平または平行であるが（この例では参照のため、０度のファイバ方位）、付加的なプライは、９０度または４５度のような他のファイバ方位、或いは複合部品の設計要求を満たすための任意の適切なファイバ方位を有していてもよい。さらに、隣接する複合材料セグメント間のギャップまたはオーバーラップのサイズに限定を設けるための標準が設定される。
【００２９】
図１を再度参照すると、複合材料供給パス30はパス発生器18により限定されることができる。複合部品プログラム発生器10の１実施形態では、パス発生器18は例えば、ほぼ平坦または形状化された部品を製造するためにガウス座標系を構成することができる。他の実施形態では、パス発生器18は任意の適当な座標系、例えば回転製造ツール28上でほぼ円筒形の部品を製造するための角基準系のような極座標系、円状座標系、球状座標系、曲線状座標系等を構成することができる。
【００３０】
パス発生器18はＣＡＤインターフェース16により生成されるプライ境界定義を使用でき、これは複合材料が複合部品のシーケンスまたは層を形成するために供給される領域を示し、さらに、ＣＡＤインターフェース16により生成される製造ツール表面定義を使用でき、これは、複合材料供給パス30を生成するために複合部品が形成される表面を示している。プライに対するシード点が部品定義で特定されていないならば、パス発生器は、所定のプライに対するパス発生を開始する開始点として、“シード点”例えばプライの重心を選択する。
【００３１】
複合部品プログラム発生器10の種々の実施形態では、パス発生器18は、隣接パス間の任意のギャップまたはオーバーラップがギャップ標準または仕様にしたがうことを確実にしながら、複合材料供給パス30を生成するために製造ツール表面とプライ定義を解析できる。パスは表面全体の形状と、表面の局部的な領域にしたがって最適化されることができる。好ましい実施形態では、パス発生器18はパス30を生成するために３次元（３−Ｄ）解析を行うことができる。しかしながら、別の実施形態では、パス発生器18はパス30を生成するために２次元（２−Ｄ）解析を行う。したがって、パス発生器18は各プライの表面領域を、ギャップまたはオーバーラップ仕様にしたがう許容限度内で、テープコースのような標準的な複合材料セグメントの公称上の幅により隔てられているパスによってポピュレートすることができる。
【００３２】
パス発生器18はさらに、個々の複合材料セグメントを規定することができる。例えば本発明の好ましい実施形態では、パス発生器18は製造ツール表面、または複合部品表面を表すために適切な２−Ｄ基準表面を選択でき、最初的に、２−Ｄ基準表面上に複合材料セグメントをレイアウトする。例えば、パス発生器18は数学的関数または１組の数学的関数により容易にモデル化されることのできる円筒形、球形またはコーンのような簡略化された表面を選択することができ、製造ツールまたは複合部品表面を簡略化された表面上に投影し、簡略化された表面を“広げ”または平らにして、その上で複合材料セグメントをレイアウトするための平面の基準表面を生成する。
【００３３】
テープ積層マシンの場合には、パス発生器18はパス30とプライ境界32、34との交差点に基づいて、個々のテープコース36、38を規定することができる。これらの交差点はテープのコースを形成するために必要なテープカットパターンを規定することができる。複合部品プログラム発生器10の１実施形態では、テープカットパターンはテープコース36、38の中心線に垂直なブットカットとして規定されることができ、他の実施形態では、テープカットパターンは例えばラインセグメントの組み合わせからなるさらにより複雑なパターンとして規定されることができる。
【００３４】
基準表面における複合材料セグメントのレイアウト後、パルス発生器18は実際の３−Ｄ製造ツールまたは複合部品表面に関して複合材料セグメントを変形または再定義することができる。この変形は例えば、実際の製造ツール28からの基準表面または複合部品表面の生成に使用される１以上の関数に基づいて、逆関数を２−Ｄテープコースデータへ供給することによって実現されることができる。さらに、各プライのシーケンスに対しては、パス発生器18はシーケンスの各プライ領域にわたって複合材料の厚さを付加するための表面定義を更新することができる。
【００３５】
パス発生器18により規定されるパス30は、任意の複合材料供給マシンと独立することができる。したがって、マシン独立パス30はマシン特定パスを生成するためにコースヘッド管理装置20によって、特別なタイプの複合材料供給マシンの特定の転送ヘッドに割当てられることができる。
【００３６】
コースヘッド管理装置20はパス発生器18により規定される複合材料供給パス30の比較的複雑な３次元（３−Ｄ）形態を受取り、冗長点等のエラーに対してパス30をチェックできる。エラーが識別されたならば、コースヘッド管理装置20は例えば冗長点を除去して、エラーを補正することができる。さらに、コースヘッド管理装置20は各パスの３−Ｄ形態を解析して、パス30が存在するならば、特定化された転送ヘッドに割当てられる必要のあるパス30を決定できる。
【００３７】
さらに、コースヘッド管理装置20は、最も効率的な複合材料供給ヘッドのパスの割当て、即ち複合部品の製造に必要とされる製造時間が最短の割当てを決定するためのマシン特定最適化アルゴリズムを実行できる。例えば、コースヘッド管理装置20は、パスを特定の複合部品供給ヘッドと、２つのうち１つの方法によるツールキャリッジの特別な通過へ割当てることができる。
【００３８】
第１に、全ての標準的なヘッドを有するマシンに対しては、コースヘッド管理装置20は、ツールキャリッジ上の固定されたコンステレーション構造中にヘッドを構成することができ、これは表面上で移動されることができる。この場合、異なるコンステレーション設計がプライ方位と、パス30に沿ったツールキャリッジの移動方向の各組み合わせに対して必要とされる。さらに、各ヘッドは表面上で対応するパス30の正確な３−Ｄ形状を追跡するために、限定された範囲内でのコンステレーションに関して移動することを可能にされることができる。さらに、コンステレーション内の個々の複合材料供給ヘッドの移動における制限または許容範囲は、複合材料供給ヘッド間または複合材料供給ヘッドとその他のマシン構造との間の衝突を阻止することができる。
【００３９】
第２に、１以上の特定された複合材料供給ヘッドを有するマシンでは、コースヘッド管理装置20はパス30を効率的に複合材料供給ヘッドへ割当てるために“貪欲な最適化”を使用できる。即ち、ツールキャリッジのそれぞれの通過に対して、パス30の最大の可能な数がその通過に割当てられ、２つの条件を受け、即ち第１に、可能ならば、各特定のヘッドにはそのヘッドを必要とするパス30を割当てられることができ、第２に、パスを割当てられていない状態にしないように、可能なときはいつでも、連続的なパス30のグループが全ての複合材料供給ヘッドに割当てられる。場合によっては、十分に特殊化されたヘッドを利用できないことは、特殊化されたヘッドを必要とするパス30が割当てられたパス間で割当てられていない状態であることを必要とする。しかしながら、可能なとき、後の通過で、スキップされたパスに効率的に充填することが困難であるために、これは回避される。
【００４０】
複合部品プログラム発生器10の幾つかの実施形態では、コースヘッド管理装置20は、論理パスの順序付けされたセットを生成するために、パス30の３−Ｄ形状に基づいて２−Ｄ表示を構成することができ、２−Ｄ範囲でヘッドのパスへの割当て解析を実行できる。これらの実施形態では、コースヘッド管理装置20は後に、３−Ｄパスをそれぞれの２−Ｄ複合材料供給ヘッドとツールキャリッジ通過割当てに関連付けることができる。別の実施形態では、コースヘッド管理装置20は３−Ｄ範囲でヘッドのパスへの割当ての解析を行うことができる。さらにコースヘッド管理装置20は結果的なデータを組織するための種々のクリーンアップタスクを行うことができる。
【００４１】
結果的なパスおよびヘッド割当てデータは、マルチヘッド複合材料供給マシンと、通常のシングルヘッド複合材料供給マシンで実行されることのできるマシンコードフォーマットでＣＮＣ部品プログラムを生成するために、ポストプロセッサ22により使用されることができる。ポストプロセッサ22は、プログラマが、製造ツールまたは複合部品表面を近づけたりまたは離したり、複合材料を開始、停止、カットする等のような、複合材料供給ヘッド力学を管理するための能力を後処理において提供することができる。ポストプロセッサ22は、全体的な複合材料供給レートを改良または最適化するために、プログラマがマシンの軸加速度および速度を制御することも可能にする。
【００４２】
最初に、ポストプロセッサ22はパス定義と、パスからヘッドおよびキャリッジ通過割当てとを含んでいるパスデータを受信できる。ポストプロセッサ22は、ツールキャリッジの通過または複合材料セグメントの開始時における複合材料供給ヘッドの製造ツールまたは複合部品表面への接近と、各通過またはセグメントの終了時における複合材料供給ヘッドの表面からの離脱のために、マシン軸運動制御データを付加することができる。即ち、所定のツールキャリッジの通過で割当てられたパスを有する各複合材料供給ヘッドに対しては、ポストプロセッサ22は表面への接近定義または運動プロフィールと、表面からの離脱定義または運動プロフィールを付加することができる。複合部品プログラム発生器10の幾つかの実施形態では、ポストプロセッサ22は各複合材料供給パス30に対するヘッド接近プロフィールおよび離脱プロフィールを付加することができる。別の実施形態では、ポストプロセッサ22は各パス30に沿って、各複合材料セグメントに対するヘッド接近プロフィールおよび離脱プロフィールを付加することができる。
【００４３】
したがって、各複合材料供給パス30または各パス30に沿った各複合材料セグメントに対しては、ポストプロセッサ22は、前もって対応するヘッドを加速し、その後瞬間的にヘッドを減速し、複合材料のエンドをカットし、複合材料の供給を開始し、ツールキャリッジまたはコンステレーションに関してヘッドを公称上の位置へ再度位置付けるためヘッドを加速し、ツールキャリッジ速度に整合するためのマシン軸運動制御データを付加することができる。“オンザフライ付加”と呼ばれるこのプロセスは、複合材料エンドが正確な位置に置かれるように同期されることができる。例えば、テープ敷設マシン上で、“オンザフライ付加”プロセスはテープエンドが複合材料セグメント定義により特定される正確な位置における対応するヘッド圧縮装置の下を通過し、即ち特定された複合材料エンド位置の許容誤差にしたがって、通過するように同期されることができる。
【００４４】
同様に、各複合材料供給パス30、または各パス30に沿った各複合材料セグメントに対しては、ポストプロセッサ22は前もって、対応するヘッドを加速し、その後ヘッドを瞬間的に製造ツール表面の速度と一致させるために減速し、複合材料エンドをカットし、複合材料の供給を停止し、ヘッドをツールキャリッジまたはコンステレーションに関する公称上の位置に再度位置付けるようにヘッドを加速するためのマシン軸運動制御データを付加することができる。“オンザフライカット”と呼ばれるこのプロセスもまた同期されることができ、したがって複合材料のエンドは正確な位置に置かれる。例えばテープ敷設マシンでは、“オンザフライカット”プロセスが同期されることができ、それによってテープエンドは、複合材料セグメント定義により特定される正確な位置における対応するヘッド圧縮装置下を通過し、即ち特定された複合材料エンド位置付け許容誤差にしたがって、通過する。さらに、“オンザフライカット”プロセスは、複合材料が適所でカットされる時間を可能にするために製造ツールまたは複合部品表面に関する固定された位置を瞬間的に維持するように、ヘッドの減速を含むことができる。
【００４５】
“オンザフライ付加”および“オンザフライカット”運動プロフィールと、表面への接近および表面からの離脱運動プロフィールは、ダイナミックであることができ、即ちその運動プロフィールは、個々の複合材料セグメントの長さと複合材料セグメント間のそれぞれの距離にしたがって変化できる。それ故、ポストプロセッサ22はさらに、複合材料供給ヘッドの接近および離脱運動プロフィールと、“オンザフライ付加”および“オンザフライカット”運動プロフィールが、全ての点で、対応する複合材料供給ヘッドの絶対位置と、ツールキャリッジ位置に関するヘッドの相対位置に関して、連続的または平滑なヘッド運動を規定することを確実にすることができる。さらに、ポストプロセッサ22は、接近、離脱、“オンザフライ付加”および“オンザフライカット”運動プロフィールが複合材料供給マシンの力学に関する任意の要求または仕様に違反しないことを確実にすることができる。
【００４６】
複合部品プログラム発生器10の幾つかの実施形態では、ポストプロセッサ22は表面への接近定義において、複合材料アプリケータ圧縮装置が付勢される特定された位置、または“圧縮オン”位置を含むことができる。同様に、ポストプロセッサ22は表面からの離脱定義において、複合材料アプリケータ圧縮装置が消勢される特定された位置、または“圧縮オフ”位置を含むことができる。別の実施形態では、ポストプロセッサ22は、各パス30に沿った各複合材料セグメントの、例えば複合テープ敷設マシンの場合、各パス30に沿った各テープコースの“圧縮オン”位置および“圧縮オフ”位置を特定することができる。
【００４７】
さらに、ポストプロセッサ22はコンステレーション通路またはコンステレーション通路のシーケンスを規定することができる。即ち、ポストプロセッサ22は単一のツールキャリッジの通過に割当てられた材料供給ヘッドパス30のグループを評価し、パス30のグループに関する中間通路を決定することができる。例えば、ポストプロセッサ22はツールキャリッジの通過のための割当てられたパスを有する各複合材料供給ヘッドに関して理想的なコンステレーション通路を決定することができ、１組の理想的なパスに基づいて、中間コンステレーション通路を決定できる。ポストプロセッサはさらに、各ヘッドが、コンステレーション通路に基づいて、対応するパス位置の全ての点に到達することができることを確実にすることができる。
【００４８】
さらに、ポストプロセッサ22は中間通路を拡張して、通過のためのコンステレーション開始点および終了点を規定することができ、即ちポストプロセッサ22は複合材料供給ヘッドが特定のコンステレーション形態で設定または配置されることのできる位置と、複合材料供給ヘッドが異なるコンステレーション形態でリセットまたは再位置づけされる位置とを特定することができる。ポストプロセッサ22はさらに、逐次的なコンステレーション通路を、方向通路の連続的なチェーン、または単一の連続的な通路へ接続することができる。
【００４９】
さらに、パス30と、対応するコンステレーション通路とに基づいて、ポストプロセッサ22は割当てられたパスを有する各複合材料供給ヘッドの相対的なパスを規定することができる。相対的なパスは個々のパス30をコンステレーション通路に関連付ける。したがって、ポストプロセッサは相対的なパスに基づいて、ツールキャリッジに関して個々のヘッドの動きを制御するためのマシン軸の解を決定することができる。例えば、ポストプロセッサ22はコンステレーション通路点、個々のパス点、製造ツール表面または更新された表面の標準データに基づいて、マシン軸位置の解を生成するために標準的なマシン運動論理を構成することができる。マシン軸の解はサーボモータ、または複合材料供給ヘッド、ツールキャリッジまたは製造ツールの運動を生成するための任意の適切なアクチュエイタにより、複合材料供給マシンの運動を制御するために使用されることができる。
【００５０】
全ての複合材料供給ヘッド間で共有される運動の少なくとも１つの共通のマシン軸方向が常に存在するので、全てのヘッドマシン軸はグループとして補間される。しかしながら、既存のＣＮＣ制御装置は比較的多数の軸を単一の補間グループに補間するための容量をもたない。したがって、軸のカウントにおける既存のＣＮＣ制御装置の制限を克服するために、ＣＮＣ制御装置ではなくポストプロセッサ22は個々のマシンの軸位置、速度、加速度、全ての点におけるジャークまたはサージを計算することができる。ポストプロセッサ22はさらに、マシン軸の解がマシンの限定または仕様に違反せず、正確な複合材料供給パスを維持しながら、平滑な物理的転移を生成するためにマシン軸の解に対して小さな調節を行うことを確実にすることができる。したがって、ポストプロセッサは複合材料供給ヘッドのマシン軸の解を精密に同期することができる。
【００５１】
コンステレーション通路に基づいて、ポストプロセッサ22はツールキャリッジのルートおよび製造ツールまたはマンドレル、およびルートを規定することができる。例えばポストプロセッサ22は、製造ツールまたは複合部品の表面を横切るツールキャリッジの方向性の通過のシーケンスと、マンドレルを回転するための回転または角度運動或いは平面または形状化されたマンドレルの変換動作のシーケンスとを決定できる。製造ツールまたは複合部品表面上の複合材料供給ヘッドの運動は、製造ツールに関するツールキャリッジの関連的位置にしたがうので、製造ツールまたは複合部品表面上の複合材料供給ヘッドの運動は、ツールキャリッジの位置、製造ツールの位置またはその両者の位置の変化により決定されることができる。したがって、製造ツールルートおよびツールキャリッジルートは相互に依存することができる。
【００５２】
したがって、ポストプロセッサ22は製造ツールのルートをツールキャリッジルートに同期することができ、それによってコンステレーション通路に基づいて、必要とされる関連的位置を得るために製造ツールとツールキャリッジの運動の効率的または最適な組み合わせを決定する。即ち、ポストプロセッサ22はコンステレーション通路に影響するために、ツールキャリッジと製造ツールに対するマシン軸の解を同時に生成するために一般的なマシン運動論理を実行できる。さらに、ポストプロセッサ22は個々のヘッドマシン軸の解と、ツールキャリッジおよび製造ツールのマシン軸の解とを厳密に同期することができ、正確な複合材料供給ヘッド制御を維持する。
【００５３】
複合部品プログラム発生器10の好ましい実施形態では、多数の分配されたＣＮＣ制御装置におけるマスター−スレーブ軸関係は比較的多数の調節されたマシン軸を管理するために適応されることができる。例えばマルチヘッド複合材料供給マシンはマスターＣＮＣ制御装置と多数のスレーブＣＮＣ制御装置とにより制御されることができる。マスター制御装置およびスレーブ制御装置は、各補間サイクル中に、種々の制御装置間で関連データの交換を容易にすることのできる高速度バス上で、共にネットワーク化されることができる。したがって、マスター制御装置は個々のＣＮＣ補間サイクルを調節することができる。
【００５４】
例えば、各ＣＮＣ制御装置は３つの処理チャンネルで構成され、そのそれぞれは複合材料供給アクティビティ期間中に循環的に実行される永久部品プログラムを有することができる。この永久部品プログラムは例えば、ヘッドが製造ツールまたは複合部品表面に隣接しないときに個々のヘッドの運動を調節するために使用されることができる。さらに、永久部品プログラムは、曲線テーブルデータの増分背景負荷を個々の制御装置のメモリへ調節し、サーボ軸および補助コードデータ流への曲線テーブルのシーケンスの結合を制御するために使用されることができる。
【００５５】
さらに、全体的な複合材料供給レートを増加するために、ポストプロセッサ22は、例えばツールキャリッジの運動、製造ツールの運動、またはツールキャリッジの運動と製造ツールの運動との組み合わせに対応できるコンステレーションレートまたは、マスター軸の運動のレートを、各ツールキャリッジ通過のための種々の複合材料供給マシンの動作に対応する幾つかの予め定められたレートの１つに設定することができる。例えば、好ましい実施形態では、コンステレーションレートは３つの基本的なレートのうちの１つに調節されることができ、これらは複合材料の“付加”、“レイダウン”、および“カット”マシン動作に対応する。通常、コンステレーションレートはツールキャリッジの通過時の任意の点で、任意のアクチブ複合材料供給ヘッドの最悪のケースの力学により制約されることができ、加速および減速時間を可能にする。
【００５６】
さらに、ポストプロセッサ22は全ての複合材料供給ヘッドと、ツールキャリッジと、製造ツールマシン軸とのマシン軸限度をチェックすることができ、マシン軸限度が任意の時間に超過されないことを確認する。さらに、ポストプロセッサ22は全ての複合材料供給ヘッドの位置をチェックして、複合材料供給ヘッドパスは衝突がないことを確認することができる。さらに、ポストプロセッサ22は複合部品プログラムにおける総合的な複合材料の使用を計算し、報告することができる。
【００５７】
最後に、ポストプロセッサ22は、特別な複合材料供給マシンと共に使用されるＣＮＣ制御装置とコンパチブルなデータフォーマットで、マシン軸の解の結果を含んでいる出力ファイル、または出力ファイルのセットを生成することができる。例えば、複合部品プログラム発生器10の好ましい実施形態では、出力ファイルはジーメンス８４０Ｄ  ＣＮＣ制御装置ファミリとコンパチブルな特有の曲線テーブルフォーマットで書かれることができる。幾つかの実施形態では、出力ファイル、または出力ファイルのセットは複合部品プログラムにより規定された各ツールキャリッジの通過のために生成されることができる。
【００５８】
例えば、各ツールキャリッジの通過では、ポストプロセッサ22は各マシン軸に対して曲線テーブルファイルを生成することができ、それによって線形補間座標点対のような位置データ、或いは必要なマスター−スレーブ関係を含む多項式関数定義を与える。さらに、各ツールキャリッジの通過に対して、ポストプロセッサ22は各複合材料供給ヘッドの付加的な曲線テーブルファイルを生成することができ、それによって複合材料供給制御データ、カッター制御データ等のような補助コード定義を提供する。したがって、ポストプロセッサ22はＣＮＣ制御装置および、複合部品を製造するための複合テープ積層マシンまたは自動化されたファイバ配置（ＡＦＰ）マシンのような複合材料供給マシンと使用するために多数の同時的な複合部品プログラムを生成することができる。
【００５９】
幾つかの実施形態では、出力ファイルデータフォーマットはここで説明したように、マスター−スレーブＣＮＣ制御方式とコンパチブルであることができる。例えば、好ましい実施形態では、ジーメンス８４０Ｄ曲線テーブルフォーマットは、マルチヘッド複合材料供給マシンのマスター−スレーブ軸関係を実行できる。これは、曲線テーブルが、各マシン軸に与えられる通常のＣＮＣ制御変数に加えて、マシン軸の両対に与えられることのできる先行変数とスレーブ変数との間の数学的定義を提供することができるために、可能にされる。
【００６０】
本発明の好ましい実施形態では、ポストプロセッサ22は補足出力ファイル、または補足出力ファイルのセットを、マシンシミュレータ24とコンパチブルなデータフォーマットで作成できる。例えば、ポストプロセッサ22は、マシンシミュレータ24により使用されるためのマシン軸位置データの時間ベースのサンプリングを含んでいる出力ファイルを生成することができ、このマシンシミュレータ24は例えばジーメンス８４０Ｄ曲線テーブルフォーマットで複合部品プログラムを解釈することができない。
【００６１】
マシンシミュレータ24は出力ファイルまたは補足出力ファイルを受信し、多数のマシン軸を有する多数の複合材料供給ヘッドを含んだ複合材料供給マシンの動作をシミュレートする。例えばマシンシミュレータ24は物理的マシンをモデル化し、ＣＮＣ制御装置機能を複製し、サイクル情報を生成して、マシンの衝突防止とプロセスの改善を促す。したがって、マシンシミュレータ24は無駄をなくし、ＣＮＣ製造プロセスの経済的価値を増加することができる。
【００６２】
複合部品プログラムの開発期間中に、実際の複合材料供給マシンでのプログラムの実行前に、複合部品プログラムまたは補足的な等価物はマシンシミュレータ24によりシミュレートされることができ、それによって複合部品プログラムがエラー、特に複合材料供給ヘッド間、或いは個々の複合材料供給ヘッドと他のマシン構造との間の衝突のような、マシンを潜在的に損傷する可能性のある位置エラーを含まないことを確実にする。
【００６３】
マシンシミュレータ24は、例えばグラフィックディスプレイにより、または警告メッセージを介してユーザのフィードバックを与えることができる。マシンシミュレータ24は対話的な３−Ｄシミュレーション環境として機能することができる。したがって、このマシンシミュレータ24は、ＣＮＣ制御装置を含む物理的なマシンの機能、例えば複合材料の供給または除去プロセスの視覚化および解析を行うことができる。マシンシミュレータ24はユーザが複合部品プログラムの品質または効率を改善し、破局的なプログラムエラーをなくし、機械加工プロセスを最適にすることを可能にする。
【００６４】
例えば、本発明の好ましい実施形態では、マシンシミュレータ24はフランスのSuresnesのDassault Systemes S.A.により製造されているＤＥＬＭＩＡ  ＶＮＣシミュレーションシステムに基づくことができる。しかしながら、ＤＥＬＭＩＡ  ＶＮＣの既存のバージョンは同期されたシミュレーションモードで、１８個以下のマシン運動軸のシミュレートに限定されている。多数の軸のシミュレーションをサポートするために、各複合材料供給ヘッドは５個の軸を有する別々のまたは独立した装置として規定されることができる。個々の複合材料供給ヘッドは、装置間のデジタル通信（Ｉ／Ｏ）信号をシミュレートすることにより、シミュレーションにおいて同期されることができる。このシミュレーションプロセスは、多数の軸、例えば４２個の軸を有するマシンの同期されたシミュレーションがこのプロセスを使用して、同期されたモードでシミュレートされることを可能にする。
【００６５】
図３は、複合部品プログラムを発生するために行われることのできるステップのシーケンスを示すフローチャートである。このプロセスはステップ番号42の“ＣＡＤデータを受取る”に進むことにより開始され、ここでは複合部品プログラム発生器はＣＡＤシステムから複合部品定義を受信し、特定のＣＡＤシステムに特有であってもよい受信された複合部品定義データフォーマットを、パス発生器とコンパチブルなフォーマットに変換することができる。例えば、前述したように、ステップ44の“表面定義を作成する”で、複合部品プログラム発生器は、製造ツールまたは複合部品の完全な表面定義を含んでいる第１のデータファイルを作成することができ、ステップ46の“プライ定義を作成する”で、複合部品プログラム発生器は、複合部品を形成する種々のプライのプライ定義を含んでいる第２のデータファイルを作成することができる。
【００６６】
プロセスはその後、ステップ48の“マシン独立パスを生成する”へ継続でき、ここで複合部品プログラム発生器は前述したようにパスを規定することができ、そのパスを複合材料供給マシンに関連された複合材料供給ヘッドがたどり、製造ツールの表面上で、または先のプライ表面上で複合材料を供給し、複合部品を形成する。さらに前述したように、複合部品プログラム発生器は、パスを生成するためにステップ44と46で生成された製造ツール表面定義とプライ境界定義を使用することができる。さらに前述したように、テープ敷設マシンの場合には、個々のテープコースはパスとプライ境界との交差点に基づいて規定されることができる。
【００６７】
図４は、ステップ48でマシン独立パスを生成するために行われることのできる詳細なステップのシーケンスを示すフローチャートである。製造ツール表面定義に基づいて、ステップ50の“プライシード点を選択する”では、複合部品プログラム発生器は、所定のプライに対するパス発生を開始するための２−Ｄ表面上のプライ境界内で、適切な開始点を選択することができる。この選択はシーケンスの各規定されたプライに対して実行されることができる。
【００６８】
次に、ステップ52の“パスをレイアウトする”では、表面定義およびプライ定義に基づいて、複合部品プログラム発生器は、複合材料の公称上の幅に基づいて表面全体をカバーするため、材料のピース間の任意の所望のギャップを考慮して、基準表面上に平行パスをレイアウトすることができる。前述したように、複合部品プログラム発生器は、複合材料供給パスを生成するために、隣接するパス間のギャップまたはオーバーラップがギャップ標準または仕様にしたがうことを確認しながら、製造ツール表面定義とプライ定義を解析することができる。パスはさらに、表面形状にしたがって最適化されることができる。
【００６９】
その後、ステップ54の“２−Ｄ基準表面を選択する”では、複合部品プログラム発生器は製造ツール表面または複合部品表面を表すために適切な２次元の基準表面を決定することができる。例えば複合部品プログラム発生器は、複合部品表面のさらに複雑な製造ツールを表すために、数学的関数または数学的関数のセットにより容易にモデル化されることのできる簡単化された表面を選択することができる。この場合、製造ツールまたは複合部品表面は簡単化された表面に投影されることができ、簡単化された表面は“広げ”または平らにされて、その上に初期的にパスをレイアウトするための代表的な２−Ｄ表面を生成する。
【００７０】
複合テープ積層マシンプログラムの場合、プライ境界とパスとの間の交差点に基づいて、ステップ56の“２−Ｄテープコースの境界を定める”では、複合部品プログラム発生器はシーケンスの各プライの境界内の各パスに対応する２次元のテープコースを示すことができる。ステップ58の“２−Ｄテープカットを規定する”では、複合部品プログラム発生器はさらに、プライ境界とパスの交差点に基づいて、個々のテープコースを形成するために必要とされる正確なテープカットパターンの境界を定めることができる。
【００７１】
２−Ｄコースのレイアウト後、ステップ60の“３−Ｄ表面へ変換する”では、複合部品プログラム発生器は実際の３−Ｄ製造ツールまたは複合部品表面に関してパスを再度規定することができる。前述したように、この変換は例えば基準表面の作成に使用された関数に基づいて、逆関数を２−Ｄデータへ適用することによって実現されることができる。最後に、ステップ62の“表面を更新する”では、複合部品プログラム発生器は、シーケンスの各プライ領域に付加される複合材料の厚さを加えるために、表面定義を更新することができ、したがってその次のシーケンスで規定される３−Ｄパスおよびテープコースは現在のシーケンスの表面上で位置されることができる。
【００７２】
図３を再度参照すると、マシン独立パスがステップ48で発生された後、制御はステップ64の“マシン特定パスを発生する”へ移り、ここで複合部品プログラム発生器はマシン独立パスを、特定のタイプの複合材料供給マシンの特定のツールキャリッジの通過に関連された特定の転送ヘッドへ割当てることができ、マシン特定パスを発生する。前述したように、複合部品プログラム発生器は、最も効率的な複合材料供給ヘッドのパスへの割当てを決定するために、マシン特定最適化を行うことができる。
【００７３】
図５は、ステップ64でマシン特定パスを発生するために行われることのできる詳細なステップのシーケンスを示すフローチャートである。規定されたプライ方位と（対応するパスに沿った各２つの方向における）製造ツール表面に関するツールキャリッジの移動方向とに基づいて、ステップ66の“コンステレーション構造を解く”では、複合部品プログラム発生器は、プライの方位またはファイバの方位と、ツールキャリッジの移動方向に対応する複合材料供給ヘッドコンステレーション構造を規定することができる。
【００７４】
その後、ステップ68の“３−Ｄパスを解析する”では、複合部品プログラム発生器は各マシン独立パスの３−Ｄ形状を解析して、パスが存在するならば、特定化された転送ヘッドの特別な関数を必要とするパスを決定できる。次に、さらに前述したように、ステップ70の“２−Ｄ論理パスを作成する”では、複合部品プログラム発生器は、等しい間隔で順序付けされた論理パスのセットを生成するために、パスの３−Ｄ形状に基づいて、２−Ｄ表示を構成することができる。
【００７５】
その次に、ステップ72の“特定化されたヘッドパスを割当てる”では、複合部品プログラム発生器は、マシン特定最適化を実行でき、したがって最も効率的な複合材料供給ヘッドのパスへの割当てを決定し、特別な複合材料供給ヘッド機能を必要とするパスをツールキャリッジの特定の通過の特別な特定化されたヘッドに割当てる。前述したように、複合部品プログラム発生器は、特定化されたヘッドの最も効率的な割当てを決定するために“貪欲な最適化”を供給することができる。
【００７６】
その後、ステップ74の“標準的なヘッドパスを割当てる”では、複合部品プログラム発生器はさらに、マシン特定最適化を実行でき、パスを標準的な複合材料供給ヘッドに割当てる。次に、ステップ76の“パスをツールキャリッジの通過に関連付ける”では、複合部品プログラム発生器は、各パスを製造ツール表面上で特定のツールキャリッジの通過に割当てるか関連させることができる。幾つかの実施形態では、ステップ72、74、76は、複合材料供給ヘッドの最も効率的な全体的な割当てを行うために、例えば個々のステップの反復によって同期されることができる。ヘッドのパスへの割当てを決定した後、ステップ78の“３−Ｄパスを関連付ける”では、複合部品プログラム発生器は３−Ｄパスをそれぞれの２−Ｄ複合材料供給ヘッドとツールキャリッジ通過割当てに関連付けることができる。
【００７７】
その後、ステップ80の“コンステレーション通路の境界を定める”では、複合部品プログラム発生器はコンステレーション通路を示すことができる。例えば前述したように、複合部品プログラム発生器は、ツールキャリッジの通過で割当てられたパスを有する各複合材料供給ヘッドに関して理想的なコンステレーションパスを決定することができ、および１組の理想的なパスに基づいて、中間コンステレーション通路を決定し、結果的なコンステレーション通路を方向通路の連続的なチェーンまたは単一の連続的な通路に接続する。その後、ステップ82の“ヘッドの関連パスを決定する”では、複合部品プログラム発生器は個々のパスをコンステレーション通路に関連付ける各複合材料供給ヘッドの相対的なパスを規定できる。
【００７８】
図３を再度参照すると、制御はステップ84の“マシン軸位置を計算する”に移動し、ここで複合部品プログラム発生器はマシン軸の解を決定することができ、それによって相対的なパスに基づいてツールキャリッジに関して個々のヘッド動作を制御し、ツールキャリッジの運動を制御し、製造ツール動作を制御する。例えば前述したように、複合部品プログラム発生器は、コンステレーション通路点、個々のパス点、製造ツール表面または更新された表面の正常データに基づいて、複合材料供給ヘッドのマシン軸位置の解を発生するために伝統的なマシン運動力学論理を実行することができる。したがって、前述したように、複合材料供給ヘッドと、ツールキャリッジと、製造ツールのマシン軸の解とは厳密に同期されることができる。さらに、複合部品プログラム発生器は、マシン軸の限度が任意の時間に超過されないことを確認でき、全ての複合材料供給ヘッド位置をチェックして、運動のヘッドパスが衝突のないことを確実にする。
【００７９】
次に、ステップ86の“ＣＮＣ出力ファイルを書き込む”では、前述したように、複合部品プログラム発生器は、特別な複合材料供給マシンを伴って使用されるＣＮＣ制御装置とコンパチブルなデータフォーマットで、例えばジーメンス  ８４０Ｄ曲線テーブルフォーマットで、マシン軸の解の結果を含んだ１組の出力ファイルからなる複合部品プログラムを作成することができる。次にステップ88の“シミュレーション出力ファイルを書込む”では、複合部品プログラム発生器は、シミュレーションデータフォーマットで、マシン軸位置データの時間ベースサンプリングを含んだ１組の補足的出力ファイルを随意選択的に作成することができる。
【００８０】
後に、ステップ90の“マシンをシミュレートする”では、複合部品プログラム発生器は、多数のマシン軸を有する多数の複合材料供給ヘッドを含んだ、複合材料供給マシン動作をシミュレートすることができる。例えば、前述したように、複合部品プログラム発生器は物理的なマシンをモデル化し、ＣＮＣ制御装置機能を複製し、サイクル情報を生成して、マシン衝突の防止とプロセスの改善を促進する。
【００８１】
図１、３、４、５は、本発明の種々の実施形態による方法、装置、コンピュータプログラムプロダクトのブロック図およびフローチャートである。各ブロックまたはブロック図のステップ、フローチャートおよび制御フロー図、ブロック図におけるブロックの組み合わせ、フローチャートおよび制御フロー図はコンピュータプログラム命令またはその他の手段によって実行されることができることが理解されるであろう。コンピュータプログラム命令が説明されているが、本発明による装置は、説明した機能を実行するためのハードウェア、または１以上のプロセッサまたは制御装置を含めたハードウェアとソフトウェアの幾つかの組み合わせのようなその他の手段を含むことができる。
【００８２】
これに関して、図１は本発明の実施形態が実行されることのできる汎用目的コンピュータの幾つかのキーコンポーネントを含んだ１実施形態の装置を示している。当業者は、コンピュータは図１に示されているよりも多くのコンポーネントを含むことができることが認識されよう。しかしながら、全てのこのような一般的に通常のコンポーネントを、本発明の実施のための例示的な実施形態を説明するために示す必要はない。汎用目的のコンピュータは処理装置12と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含めることのできるシステムメモリ14とを含むことができる。コンピュータはまた、ハードディスクドライブのような不揮発性記憶メモリを含むこともでき、ここには付加的なデータが記憶されることができる。
【００８３】
本発明の１実施形態は、マウス、キーボード、モニタ等のような１以上の入力または出力装置28を含むこともできる。テキスト、グラフィックデータを観察するためのディスプレイ、およびユーザが特別な動作をリクエストすることを可能にするユーザインターフェースが設けられることができる。さらに、本発明の１実施形態はネットワークインターフェースを介して１以上の遠隔コンピュータに接続されることができる。その接続は構内網（ＬＡＮ）、広域網（ＷＡＮ）にわたることができ、このような接続のための全ての必要な回路を含むことができる。本発明の１実施形態では、文献収集はインターネットで受信された文献を含んでいる。他の実施形態も可能であり、ローカル文献収集、即ち１つのコンピュータにおける全ての文献、ネットワーク環境におけるサーバまたはクライアントに記憶された文献等を含んでいる。
【００８４】
典型的に、コンピュータプログラム命令は、特定化されたマシンを生成するためにコンピュータまたは他の汎用目的のプログラム可能なマシンにロードされることができ、それによってコンピュータまたは他のプログラム可能なマシンで実行される命令は、ブロック図、概略図、またはフローチャートで特定化された機能を実行するための手段を生成する。このようなコンピュータプログラム命令もまたコンピュータの読み取り可能な媒体に記憶され、これはコンピュータまたは他のプログラム可能なマシンにロードされるとき、特定の方法で機能するようにマシンに命令でき、それによってコンピュータの読み取り可能な媒体に記憶された命令は、ブロック図、概略図、またはフローチャートで特定化された機能を実行する命令手段を含んでいる製品を生成する。
【００８５】
さらに、コンピュータプログラム命令はコンピュータまたは他のプログラム可能なマシンにロードされて、一連の動作ステップをコンピュータまたは他のプログラム可能なマシンにより実行させて、コンピュータ実行プロセスを生成し、それによってコンピュータまたは他のプログラム可能なマシンで実行される命令は、ブロック図、概略図、またはフローチャートのブロックまたはステップで特定化された機能を実行するためのステップを行うことができる。
【００８６】
したがって、ブロック図、フローチャート、または制御フロー図のブロックまたはステップは、特定された機能を実行するための手段の組み合わせ、特定された機能を実行するためのステップの組み合わせ、および特定された機能を実行するためのプログラム命令手段をサポートする。ブロック図、概略図またはフローチャートの各ブロックまたはステップと、ブロックまたはステップの組み合わせは特別目的のハードウェアベースのコンピュータシステム、または特定化された機能またはステップを実行する特別目的のハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせにより実行されることができることも理解されよう。
【００８７】
例示のみの目的で与えられている１例として、サーチエンジンアプリケーションのデータ入力ソフトウェアツールは１以上のサーチ項目を含む問い合わせを受取るための代表的な手段である。アプリケーションの類似のソフトウェアツール、または本発明の実施形態の構成は、特定された機能を実行するための手段であることができる。例えば、本発明の１実施形態は、処理エレメントを、マウス、キーボード、タッチスクリーンディスプレイ、スキャナ等のようなユーザ制御された入力装置とインターフェースするためのコンピュータソフトウェアを含むことができる。同様に、本発明の１実施形態の出力は、例えばディスプレイソフトウェア、ビデオカードハードウェア、ディスプレイハードウェアの組み合わせを含むことができる。処理エレメントは例えば、制御装置または、中央処理装置（ＣＰＵ）、演算論理装置（ＡＬＵ）または制御装置のようなマイクロプロセッサを含むことができる。
【００８８】
本発明の多くの特徴および利点は、明細書の詳細な説明から明白であり、したがって特許請求の範囲によって、本発明の技術的範囲内に入る本発明の全てのこのような特徴および利点をカバーすることが意図されている。さらに、多数の変形および変化が当業者によって容易に行われるので、例示し説明したのと全く同じ構造および動作に本発明を限定することは望ましくなく、全ての適切な変更および等価物が本発明の技術的範囲内に入るべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の１実施形態の機能を実行するのに適したタイプの複合部品プログラム発生器を示すブロック図。
【図２】本発明の好ましい実施形態によりプログラムされることのできる指定された複合材料供給パスとテープコースを示している大型でほぼ円筒形の複合部品の斜視図。
【図３】本発明の方法またはプロセスの１実施形態による複合部品プログラムを発生するために行われるステップを示すフローチャート。
【図４】図３の方法におけるマシン独立パスを発生するために行われるステップを示すフローチャート。
【図５】図３の方法におけるマシン特定パスを発生するために行われるステップを示すフローチャート。
【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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【外国語明細書】
2007133880000001.pdf