【手続補正書】
【提出日】平成21年4月28日(2009.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物上で製造作業を行なうように適合されるヘッドアセンブリであって、
前記被加工物に対して移動可能であり、かつ、前記被加工物上で前記製造作業を行なうように適合されるツールと、
前記ツールに近接して動作可能に位置決めされ、かつ、前記被加工物に対して前記ツールとともに移動可能な検査ユニットとを備え、前記検査ユニットは、前記被加工物上で前記製造作業が行なわれるのと同時に、前記ツールが前記製造作業を行なった前記被加工物のある部分の視覚検査を行なうように適合される、ヘッドアセンブリ。
【請求項２】
前記視覚検査は、ストライピングプロセスおよび照射プロセスのうちの少なくとも１つを含む欠陥検出プロセスを含む、請求項１に記載のヘッドアセンブリ。
【請求項３】
前記ツールは、前記被加工物上へのテープの貼付けを行なうように適合され、前記視覚検査は、最近貼付けられたテープの部分と以前に貼付けられたテープの部分との間の間隙、バンプ、波形、むら、異物および破片のうちの少なくとも１つを検出することを含む、請求項１に記載のヘッドアセンブリ。
【請求項４】
前記ツールは、
複合材料からなるテープの供給部を支持するように適合されるスピンドルと、
前記供給部から前記被加工物上に前記テープを送るように適合されるフィードアセンブリとを含み、前記フィードアセンブリは、前記被加工物上に前記テープを貼付けるように適合される回転可能な圧縮ローラを有する、請求項１に記載のヘッドアセンブリ。
【請求項５】
前記検査ユニットは、
前記ツールが前記製造作業を行なった前記被加工物の部分を含むエリアを少なくとも部分的にモニタリングするように適合されるカメラと、
前記カメラに動作可能に結合され、かつ、前記カメラから画像を受取り、前記画像を分析して、前記カメラによってモニタリングされる前記エリア内の欠陥の存在を判断するように適合されるプロセッサとを含む、請求項１に記載のヘッドアセンブリ。
【請求項６】
前記ツールは、
テープ供給部から前記被加工物上にテープを送るように適合されるフィードアセンブリを含み、前記フィードアセンブリは、前記被加工物上に前記テープを貼付けるように適合される回転可能な圧縮ローラを有し、前記検査ユニットは、
前記圧縮ローラと係合しかつ前記圧縮ローラによって回転可能な駆動ローラと、
駆動部材によって前記駆動ローラに動作可能に結合されるエンコーダとをさらに含み、前記エンコーダは前記プロセッサに位置表示を与えるように適合され、
前記検査ユニットは、前記カメラによってモニタリングされる前記エリア内の前記被加工物上に少なくとも１つのレーザストライプを与えるように適合されるレンズアセンブリを有するレーザ、および前記カメラによってモニタリングされる前記エリア内の前記被加工物を照射するように適合される照射源のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項５に記載のヘッドアセンブリ。
【請求項７】
被加工物上で製造作業を行なうように適合されるシステムであって、
前記被加工物上で前記製造作業を行なうように適合される少なくとも１つのヘッドアセンブリと、
前記少なくとも１つのヘッドアセンブリに結合される移動プラットホームとを備え、前記移動プラットホームは、前記被加工物に近接して前記ヘッドアセンブリを動作可能に位置決めし、かつ、前記被加工物に近接した移動経路に沿って前記ヘッドアセンブリを系統立てて移動させるように適合され、前記ヘッドアセンブリは、
前記被加工物に対して移動可能であり、かつ、前記被加工物上で前記製造作業を行なうように適合されるツールと、
前記ツールに近接して動作可能に位置決めされ、かつ、前記被加工物に対して前記ツールとともに移動可能な検査ユニットとを含み、前記検査ユニットは、前記被加工物上で前記製造作業が行なわれるのと同時に、前記ツールが前記製造作業を行なった前記被加工物のある部分の視覚検査を行なうように適合される、システム。
【請求項８】
製造プロセス中に前記被加工物を支持するように適合される形成ツールをさらに備え、
前記移動プラットホームは、前記移動プラットホームおよび前記ヘッドアセンブリの移動ならびに機能を命じて、自動化された製造作業および半自動化された製造作業のうちの少なくとも１つを行なうように適合されるコントローラを含み、
前記ツールは前記被加工物上へのテープの貼付けを行なうように適合され、前記視覚検査は、最近貼付けられたテープの部分と以前に貼付けられたテープの部分との間の間隙、バンプ、波形、むら、異物および破片のうちの少なくとも１つを検出することを含み、
前記少なくとも１つのヘッドアセンブリは複数のヘッドアセンブリを備え、前記システムは、前記ヘッドアセンブリに動作可能に結合され、かつ、１つ以上の欠陥表示および対応する画像を前記ヘッドアセンブリから受取り、前記１つ以上の欠陥表示および対応する画像をアーカイブするように適合される中央コンピュータをさらに備え、
前記ツールは、
複合材料からなるテープの供給部を支持するように適合されるスピンドルと、
前記供給部から前記被加工物上に前記テープを送るように適合されるフィードアセンブリとを含み、前記フィードアセンブリは、前記被加工物上に前記テープを貼付けるように適合される回転可能な圧縮ローラを有し、
前記検査ユニットは、
前記ツールが前記製造作業を行なった前記被加工物の部分を含むエリアを少なくとも部分的にモニタリングするように適合されるカメラと、
前記カメラに動作可能に結合され、かつ、前記カメラから画像を受取り、前記画像を分析して、前記カメラによってモニタリングされる前記エリア内の欠陥の存在を判断するように適合されるプロセッサとを含み、
前記ツールは、
テープ供給部から前記被加工物上にテープを送るように適合されるフィードアセンブリ
を含み、前記フィードアセンブリは、前記被加工物上に前記テープを貼付けるように適合される回転可能な圧縮ローラを有し、前記検査ユニットは、
前記圧縮ローラと係合しかつ前記圧縮ローラによって回転可能な駆動ローラと、
駆動部材によって前記駆動ローラに動作可能に結合されるエンコーダとをさらに含み、前記エンコーダは、前記プロセッサに位置表示を与えるように適合され、
前記検査ユニットは、前記カメラによってモニタリングされる前記エリア内の前記被加工物上に少なくとも１つのレーザストライプを与えるように適合されるレンズアセンブリを有するレーザ、および前記カメラによってモニタリングされる前記エリア内の前記被加工物を照射するように適合される照射源のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記中央コンピュータに動作可能に結合され、かつ、前記１つ以上の欠陥表示に対応する位置情報を受取り、前記１つ以上の欠陥表示に対応する場所の前記被加工物上に欠陥識別子を投射するように適合される投射システムをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
被加工物上で製造作業を行なう方法であって、
前記被加工物に対して移動可能なツールを使用して前記被加工物のある部分上で前記製造作業を行なうことと、
前記製造作業を行なうのと同時に、前記ツールに近接して位置決めされかつ前記被加工物に対して前記ツールとともに移動可能な検査ユニットを使用して、前記ツールが前記製造作業を行なった前記被加工物の部分の少なくとも一部の視覚検査を行なうこととを備える、方法。
【請求項１１】
視覚検査を行なうことは、ストライピングプロセスおよび照射プロセスのうちの少なくとも１つを含む欠陥検出プロセスを行なうことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
視覚検査を行なうことは、検査ユニットを使用して欠陥検出プロセスを行なうことを含み、前記検査ユニットは、
前記ツールが前記製造作業を行なった前記被加工物の部分を含むエリアを少なくとも部分的にモニタリングするように適合されるカメラと、
前記カメラに動作可能に結合され、かつ、前記カメラから画像を受取り、前記画像を分析して、前記カメラによってモニタリングされる前記エリア内の欠陥の存在を判断するように適合されるプロセッサとを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記製造作業を行なうことは、前記被加工物上へのテープの貼付けを行なうことを含み、視覚検査を行なうことは、最近貼付けられたテープの部分と以前に貼付けられたテープの部分との間の間隙、バンプ、波形、むら、異物および破片のうちの少なくとも１つを含む欠陥を検出することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
視覚検査を行なうことは、カメラによってモニタリングされるエリア内の前記被加工物上に少なくとも１つのレーザストライプを与えるように適合されるレンズアセンブリを有するレーザを動かすこと、および前記カメラによってモニタリングされる前記エリア内の前記被加工物を照射するように適合される照射源を動かすことのうちの少なくとも１つを含む、欠陥を検出することを含む、請求項１０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図３は、図１の製造システム１００のヘッドアセンブリ１１０の側面図である。この実施例では、ヘッドアセンブリ１１０は、繊維強化複合テープ１１５の巻き１１４を保持するように適合されるスピンドル１１２と、巻き１１４から被加工物１４２上にテープ１１５を受け、誘導し、送り、貼付けるように適合されるフィードアセンブリ１１６とを含む。より具体的には、フィードアセンブリ１１６は、巻き１１４からテープ１１５を受けるフィードローラ１１７と、被加工物１４２上にテープ１１５を貼付けて圧縮する圧縮ローラ１１８とを含む。フィードアセンブリ１１６は、巻き１１４から圧縮ローラ１１８までテープ１１５を協働して受け、送り、誘導するように適合されるさまざまな他の構成要素（たとえば、モータ、ローラ、誘導装置、センサなど）を含んでいてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
動作時に、ヘッドアセンブリ１１０が被加工物１４２上に複合テープ１１５を貼付けるように動かされるときに、視覚コンピュータ１６４は貼付けプロセスをモニタリングし、生じ得る製造時の欠陥についての画像をリアルタイムで分析し、画像分析の結果を中央コンピュータ１５４に伝送する。上述のように、各視覚コンピュータ１６４は、画像を分析して、任意の生じ得る欠陥またはエラーが画像の中に存在するかどうかを判断し、受入／拒否決定を行なうように適合され得る。視覚コンピュータ１６４は、欠陥またはエラーが画像の中に存在するかどうかを判断し、受入／拒否決定を行なうためのさまざまな好適な方法およびアルゴリズムを使用してもよく、これらの方法およびアルゴリズムは、たとえば２００５年３月２９日にエンゲルバートらに発行された米国特許第６，８７１，６８４号に開示される方法およびアルゴリズム、ならびに以下の同時係属中の、共通に所有されている特許出願に開示される方法およびアルゴリズムを含む。同時係属中の、共通に所有されている特許出願とは、２００１年３月２８日に出願されたエンゲルバートらによる米国特許出願番号第０９／８１９，９２２号、２００３年７月２８日に出願された米国特許出願番号第１０／６２８，６９１号、２００３年１２月２日に出願されたエンゲルバートらによる米国特許出願番号第１０／７２６，０９９号、２００４年９月２１日に出願されたエンゲルバートらによる米国特許出願番号第１０／９４６，２６７号、２００４年１１月２４日に出願されたエンゲルバートらによる米国特許出願番号第１０／９０４，７２７号、および２００４年１１月２４日に出願されたエンゲルバートらによる米国特許出願番号第１０／９０４，７１９号である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図９は、中央コンピュータ１５４が生成する代表的なシステムエラーファイル２００である。この実施例では、システムエラーファイル２００は、生じ得る欠陥の場所に関するさまざまな情報（たとえば、日付、時刻、プライ、コース、フレーム、アクティブプログラム、現在のブロック、現在のヘッド、マシンコントローラ１５２からの座標情報、エンコーダ１６６からの位置情報など）を提供する複数のエラーファイル項目２０２を含む。１つの特定の実施例では、中央コンピュータ１５４は機械座標によって欠陥の場所の実行リストを維持し、各々の完成したプライ（または層）の端部で、中央コンピュータ１５４は実行リストをレーザ投射システム１５６に送信する。図１および図２に示すように、レーザ投射システム１５６は、生じ得る欠陥に関する情報を中央コンピュータ１５４から受
取ることができ、欠陥識別子１５７を被加工物１４２上に投射することができる。レーザ投射システム１５６は、詳細な検査および行なわれる可能性のある修復のために生じ得る欠陥の場所を突き止め、生じ得る欠陥に印を付ける目的で機械座標を変換するプロセッサを含んでいてもよい。レーザ投射システム１５６は、任意の好適な投射システムであってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
ブロック３１０において、テープの貼付け（ブロック３０８）と同時に、視覚ユニット１６０を用いて検査が行なわれる。より具体的には、第１の動作モードにおいて、視覚ユニット１６０は、レーザストライピングモードで動かされて、最近貼付けられたテープの部分と以前に貼付けられたテープの部分との間に間隙を検出する。上で参照した発行済み特許および係属中の特許出願にさらに十分に記載されるように、レーザストライピング動作モードでは、レーザ装置１７６からのビームはレンズシステムによって調節されて、複数の横縞１８２を形成する。図１１に示すように、横縞１８２は、カメラ１６２によってモニタリングされるエリアの少なくとも一部の上に投射される。図１１に示す例では、横縞１８２は較正板１８０の上に投射されるが、実際の製造作業中には、横縞１８２は図１３に示すように被加工物１４２の上に投射される。複数の較正溝１８４が較正板１８０（図１１および図１２）の表面に形成される。横縞１８２が溝１８４のうちの１つと交わるときに、横縞１８２における切れ目（または凹凸または間隙表示）１８６が明らかになる。同様に、被加工物１４２上では、最近貼付けられたテープの部分と以前に貼付けられたテープの部分との間に生じ得る間隙も間隙表示１８６として現われる。実際の製造作業中には、このような間隙表示１８６は、カメラ１６２が取得した画像を分析する間に視覚コンピュータ１６４によって検出され、対応するエラーメッセージが生成されて、間隙が検出されたことを知らせる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
代替的に、視覚ユニット１６０を使用して行なわれる検査（ブロック３１０）中に、（異物および破片（foreign objects and debris）（ＦＯＤ）を含む）欠陥が第２のまたは「照射」動作モードを使用して検出されてもよい。やはり、上で参照した発行済み特許および係属中の特許出願にさらに十分に記載されるように、照射動作モードにおいて、照明源１７２を起動して、カメラ１６２によってモニタリングされるエリアを明るく照射する。たとえば、図１２は、照射動作モードにおいて較正板１８０上で動作する照明源１７２を示す。視覚コンピュータ１６４は、結果として生じる反射光強度の切れ目の画像を分析し、１つ以上の予め定められた基準に基づいて欠陥（たとえば、バンプ、波形、むらなど）が較正板１８０上（または被加工物１４２上）に存在するかどうかを判断する。１つ以上の予め定められた基準は、たとえば、推定されるエリアによって規定されてもよい。推定されるエリアを満たすまたは推定されるエリアを超えるエリアを有する、検出された反射光強度の切れ目はいずれも欠陥として分類することができ、対応するエラー指標メッセージが視覚コンピュータ１６４によって返され得る。