裁断方法及び裁断装置
【構成】 点列での点毎の制限速度をメモリに記憶する。点列での隣接した点間での制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が
(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を変更する。そして変更した制限速度に従って、裁断ヘッドを運動させ、シート材を裁断する。
【効果】 裁断ヘッドがオーバーランして裁断パターンから外れることがない。またオーバーランを防ぐ範囲で最小限の速度制限を加えるため、短時間で裁断できる。
(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を変更する。そして変更した制限速度に従って、裁断ヘッドを運動させ、シート材を裁断する。
【効果】 裁断ヘッドがオーバーランして裁断パターンから外れることがない。またオーバーランを防ぐ範囲で最小限の速度制限を加えるため、短時間で裁断できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は布や皮革などのシート材の裁断に関する。
【背景技術】
【０００２】
裁断テーブル上にシート材を載置し、裁断ヘッドをＸＹの２方向に運動させて、パーツを切り出すことが知られている。パーツを切り出す裁断パターンは点列で指定され、ヘッドは例えばＸＹの２個のサーボモータで駆動される。出願人はパターンの曲率から各ポイントへの制限速度を求めて、裁断パターンに忠実に裁断できるようにすることを提案した(特許文献１：JPH07-67679B)。しかしながら発明者は、曲率が大きく変化する箇所、即ち裁断パターンの向きが急変する箇所では、特許文献１の制御では裁断パターンから実際のヘッドの軌跡が外れることがあることを見出した。
【特許文献１】JPH07-67679B
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明の課題は、短時間でかつ裁断パターンに忠実に裁断できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、平面上の点列で指定される裁断パターンに沿って、かつ裁断パターンの曲率により定まる点列での点毎の制限速度以下で、少なくとも２軸のサーボモータにより、裁断ヘッドを前記平面上を運動させて、シート材から複数のパーツを裁断する方法において、
a) 前記点列での点毎に、前記裁断パターンの曲率から定まる制限速度を、メモリに記憶するステップと、
b) 前記点列での隣接した点間での制限速度を比較し、制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を定めて、点毎の制限速度を変更する、制限速度の比較ステップと、
c) 変更した制限速度に従って裁断ヘッドを運動させることにより、シート材を裁断するステップ、とを設けたことを特徴とする。なおステップa)をステップb)の前に完了する必要はなく、ステップa)を一部の点に対して完了してステップb)を開始し、ステップb)の完了前にステップa)を完了するようにしても良い。
【０００５】
この発明はまた、平面上の点列で指定される裁断パターンに沿って、かつ裁断パターンの曲率により定まる点列での点毎の制限速度以下で、少なくとも２軸のサーボモータにより、裁断ヘッドを前記平面上を運動させて、シート材から複数のパーツを裁断する装置において、
前記点列での点毎の制限速度をメモリに記憶するための手段と、
前記点列での隣接した点間での制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を定めて、点毎の制限速度を変更するための手段とを設けて、
変更した制限速度に従って裁断ヘッドを運動させることにより、シート材を裁断するように構成したことを特徴とする。
この明細書において、裁断方法に関する記載はそのまま裁断装置にも当てはまり、逆に裁断装置に関する記載はそのまま裁断方法にも当てはまる。
【０００６】
この発明では、隣接した点間での速度差が、裁断ヘッドの加速度で追随可能な範囲に留められるので、裁断ヘッドがオーバーランして裁断パターンから外れることがない。また裁断ヘッドに加える速度制限は、オーバーランを防ぐ範囲で最小限のものであるため、短時間で裁断を実行できる。
【０００７】
好ましくは、前記ステップb)では、前記点列の少なくとも一点を着目点、着目点から裁断方向１ポイント後方の点を第２の点、着目点から裁断方向１ポイント前方の点を第３の点として、
b1) 前記第２の点と前記着目点との制限速度を比較し、第２の点の制限速度が高すぎる場合は第２の点の制限速度を低下させると共にステップb2)を実行し、第２の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点後方の処理を終了し、
b2) 前記第２の点から裁断方向１ポイント後方の点を第４の点として、前記第２の点と前記第４の点との制限速度を比較し、第４の点の制限速度が高すぎる場合は、第４の点の制限速度を低下させると共にステップb3)を実行し、第４の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点後方の処理を終了し、
b3) 前記第４の点を新たな第２の点とし、該新たな第２の点から裁断方向１ポイント後方の点を新たな第４の点として、ステップb2)に戻り、
b4) 前記第３の点と前記着目点との制限速度を比較し、第３の点の制限速度が高すぎる場合は第３の点の制限速度を低下させると共にステップb5)を実行し、第３の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点前方の処理を終了し、
b5) 前記第３の点から裁断方向１ポイント前方の点を第５の点として、前記第３の点と前記第５の点との制限速度を比較し、第５の点の制限速度が高すぎる場合は、第５の点の制限速度を低下させると共にステップb6)を実行し、第５の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点前方の処理を終了し、
b6) 前記第５の点を新たな第３の点とし、該新たな第３の点から裁断方向１ポイント前方の点を新たな第５の点として、ステップb5)に戻り、
b7) 着目点の前方と後方との処理を終了すると、他の点を新たな着目点としてステップb1)へ戻ると共に、前記点列の全ての点が着目点として処理されると、ステップb)を終了して、ステップc)を実行する。
【０００８】
このようにすると、単純なアルゴリズムで確実に全ての点に対して、隣接した点間の速度差に関する条件を充たす制限速度を生成できる。着目点毎のステップb1)〜b7)の内で、ステップb7)は最後に実行され、ステップb1)〜b3)とステップb4)〜b6)のいずれを先に実行するかは任意である。
【０００９】
また好ましくは、前記ステップb)では、前記点列の少なくとも一点を着目点とし、着目点と裁断方向の前後に隣接した点との間で、制限速度を比較することにより、隣接点の制限速度が高過ぎる、隣接点の制限速度が低すぎる、隣接点の制限速度が妥当のいずれであるかを求めて、
b8) 裁断方向後方の隣接点の制限速度が高すぎる場合は、隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、隣接点の制限速度が妥当な場合は隣接点の制限速度を変更せずに隣接点を新たな着目点とし、次ぎに１ポイントさらに後方の点を新たな隣接点として、新たな着目点との間で制限速度を比較し、
b9) 裁断方向後方の隣接点の制限速度が低すぎる場合は、着目点の制限速度を低下させ、次ぎに着目点と裁断方向前方の隣接点との間で制限速度を比較し、裁断方向前方の隣接点の制限速度が高過ぎる場合は隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、１ポイントさらに前方の隣接点との間で制限速度を比較することを、隣接点の制限速度が高過ぎなくなるまで繰り返し、
b10) 裁断方向前方の隣接点の制限速度が高すぎる場合は、隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、隣接点の制限速度が妥当な場合は隣接点の制限速度を変更せずに隣接点を新たな着目点とし、次ぎに１ポイントさらに前方の点を新たな隣接点として、新たな着目点との間で制限速度を比較し、
b11) 裁断方向前方の隣接点の制限速度が低すぎる場合は、着目点の制限速度を低下させ、次ぎに着目点と裁断方向後方の隣接点との間で制限速度を比較し、裁断方向後方の隣接点の制限速度が高過ぎる場合は隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、１ポイントさらに後方の隣接点との間で制限速度を比較することを、隣接点の制限速度が高過ぎなくなるまで繰り返し、
b12) 前記点列の全ての点が、ステップb8),b10)のいずれかで処理されると、ステップb)を終了して、ステップc)を実行する。
【００１０】
このようにしても、比較的単純に点列の全ての点に対して、隣接した点間の速度差に関する条件を充たす制限速度を生成できる。またステップb8)〜b11)の実行順序は適宜に変更でき、この内で特に効率的なのは、ステップb8),b9)をセットとし、ステップb10),b11)をセットとして、裁断開始点と裁断終了点まで処理することである。ステップb8),b9)のセットと、ステップb10),b11)のセットのいずれを先に実行するかは、任意である。
【００１１】
特に好ましくは、ステップa)及びステップb)を、パーツ間で裁断ヘッドを移動させる間に実行する。すると制限速度の生成のために、実行効率が低下しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
【実施例】
【００１３】
図１〜図９に実施例を示す。各図において、２は裁断装置で、４はコントローラで、バス６と、ＣＰＵ７、入出力インターフェース８、及びメモリ９を備えている。コントローラ４にはカメラ１０が接続され、図示しない裁断ベッド上のシート材を撮像し、モニタ１２に例えばシート材の画像に重ねて、裁断パターンを表示する。そしてユーザは、マウス１４などにより、裁断パターンに関する種々の指示を行う。
【００１４】
１６はヘッドコントローラで裁断ヘッドを駆動し、ヘッドコントローラ１６はＤＳＰ(デジタル・シグナル・プロセッサ)などのプロセッサ１８と、メモリ１９とを備えた情報処理装置である。なおハードウェア的には、ヘッドコントローラ１６はコントローラ４と同一のものでもよい。コントローラ４のメモリ９にはシート材の裁断パターンが記憶され、裁断パターンはパーツの輪郭に沿って配置した点列からなる。点列は点を指定する座標の列からなり、例えばパーツ単位で１つの点列とする。
【００１５】
ヘッドコントローラ１６のメモリ１９には、例えば１パーツ分の点列の座標と、隣接した点間の距離、点毎の裁断方向の変化角θ、並びに点毎の制限速度が記憶される。メモリ１９に記憶するデータの種類は任意で、例えば前記のもの以外に、各点での制限速度のＸ方向成分とＹ方向成分、及び各点でのＸ方向及びＹ方向の加速度などを記憶させてもよい。裁断ヘッドが運動するのに必要なデータは、例えば点間の距離と速度及び加速度なので、これらのデータを生成すると、点列の座標と変化角などをメモリ１９から消去しても良い。
【００１６】
図示しない裁断ヘッドを駆動するため、３個のサーボモータ２０〜２２があり、サーボモータ２０は例えばＸ方向に沿って裁断ヘッドを駆動し、サーボモータ２１はＹ方向に沿って裁断ヘッドを駆動し、サーボモータ２２は裁断ヘッドに設けた刃先を例えば水平面内で回転させる。２４〜２６はサーボコントローラで、サーボモータ２０〜２２をサーボ制御し、サーボモータ２０〜２２からはフィードバック信号として、エンコーダ値がサーボコントローラ２４〜２６と、ヘッドコントローラ１６とに入力される。
【００１７】
例えば裁断ベッドの長手方向(Ｙ方向)に沿ってレールを設け、レールからＸ方向に延びるアームに沿って裁断ヘッドを取り付ける。そしてサーボモータ２１でアームを走行させ、サーボモータ２０で裁断ヘッドをアームに沿って運動させる。サーボモータ２０，２１が裁断ヘッドを運動させる方向は、ここでは水平面内で直交しているが、例えば第１のサーボモータで図示しないアームを伸縮させ、第２のサーボモータでアームの向きを回転させても良い。
【００１８】
裁断ヘッドに設けた刃先モータ２８は例えばオープンループの制御で、裁断用の刃先を昇降させる。そしてパーツとパーツの間を移動する場合、刃先がシート材に触れないように上昇させておく。なおコントローラ４の構成や裁断ヘッドの構成自体は、特許文献１などにより公知である。そしてこれらの構成は公知技術に従って自由に変更できる。
【００１９】
図２に裁断パターンの例を示し、３１〜３３は点列のポイント(点)である。また図２の左から右へと裁断ヘッドが進行するものとする。ポイント３２からポイント３３へと裁断パターンは大きな曲率で変化し、このため特許文献１でも、ポイント３２での制限速度は充分小さくなる。しかし特許文献１では、ポイント３１の制限速度がポイント３２と関係なく定まるため、ポイント３１からポイント３２への間に、サーボモータを充分に加減速できず、裁断ヘッドが点線３６のようにオーバーランして、裁断パターンから逸脱することがある。
【００２０】
これに対して実施例では、ポイント３１での制限速度は、ポイント３２の制限速度を加味し、ポイント３１−３２間でポイント３２の速度まで加減速できるように定められる。このため曲率が大きい場合、即ち曲率半径が小さい場合、裁断ヘッドが点列で定まる裁断パターンから逸脱することはなく、例えば実線３５に沿って正確な裁断ができる。なおこの明細書において、速度は速さではなく、平面内でのＸ方向とＹ方向あるいは半径方向と角度方向などの２つの成分から成るベクトルである。
【００２１】
図３にポイント間の距離ｄと変化角θを示す。３７〜３９はポイントで、図のようにポイント間の距離と変化角とを定める。図の矢印は裁断ヘッドの走行方向である。そして周知のように曲率半径は d/2／sin(θ/2) で定まり、曲率は (2×sin(θ/2))／ｄ で定まる。この明細書では、各ポイントでの制限速度を求めることが重要であり、途中の計算式自体は重要ではない。計算量を少なくするため、同じ式でも実際の計算方法は多数ある。また同じ結果を得るためでも、近似計算の方法は多数ある。
【００２２】
図４に制限速度の生成プロセスを示す。ヘッドコントローラ１６のメモリ１９に設けたテーブル４０に、１パーツ分の点列の各点の座標ｘ，ｙをメモリ９から入力する。プロセッサ１８は初期値生成プロセス４１で、各ポイントの座標から変化角θとポイント間の距離ｄとを求める。そして制限速度ｖの候補として、(ａ／ｃ)１／２ を求め、ここにａは裁断ヘッドの加速度で、ｃは曲率である。制限速度の候補ｖがデフォールトで定まる速度よりも小さければ、各ポイントに求めた制限速度を記載し、それ以外の場合デフォールトの値を制限速度とする。以上のように、各ポイントに対し変化角と前のポイントとの距離及び制限速度を、テーブル４０に書き込む。
【００２３】
制限速度更新プロセス４２は、テーブル４０の制限速度の初期値を前後のポイントとの比較により更新する。ここに制限速度を比較するとは、隣接するポイントまで裁断ヘッドが設定された加速度で移動した際に、一方のポイントの制限速度から他方のポイントの制限速度に変化できるように比較することである。プロセス４２は、前向きプロセス４３と後向きプロセス４４とから成り、前向きプロセス４３は処理済みの点を基準として未処理の点の制限速度を更新（変更）するプロセスで、後向きプロセス４４は未処理の点を基準として処理済みの点の制限速度を更新するプロセスである。制限速度の更新では処理の方向を変化させる必要があるので、例えばＬＩＦＯ(後入れ先出し)のスタック４６を用いて、戻りポイントと次の処理の方向とを記憶する。処理方向は例えばここでは右向き(時計回り)がＲ、左向き(反時計回り)をＬとする。またポインタ４７として処理中のポイントの番号と処理の方向とを記憶する。
【００２４】
図５〜図８に、前向きプロセスと後向きプロセスとにより制限速度を更新する過程を示す。図５の前向きプロセスでは、例えば１パーツ分の点列の適宜の１点、好ましくは制限速度の初期値が平均よりも低い点で、最も好ましくは制限速度の初期値が下位の所定の範囲にある点、例えば下位３位以内の点を１点選び出す。そしてスタック４６に処理を開始したポイントの番号と、最初の処理方向とは逆向きの処理の方向を記憶し、ポインタ４７に次ぎに処理するポイントと処理の向きを記憶する。なお処理の向きは、裁断ヘッドの走行方向を基準として、前方あるいは後方のいずれでもよい。また処理を開始する点は処理済みの点と見なす。
【００２５】
処理済みの点と隣接する１点を選び出し、処理済みの点と制限速度を比較する。隣接する２点での制限速度の差の絶対値は、 (ａ・ｄ)１／２ 以下でなければならず、ここにａは裁断ヘッドの加速度で、ｄは２点間の距離である。未処理の点の制限速度が高すぎる場合、制限速度の差が (ａ・ｄ)１／２ となるように、その点の制限速度を低下させ、ポインタ４７の点を１変更して、次の点の処理に移る。未処理の点の制限速度が低すぎる場合、処理済みの点の制限速度を低下させる必要があり、図６の後向きプロセスへ移行する。これ以外の場合、次のポイントの処理を行い、次のポイントが無くなると、即ち点列の一端まで処理すると、スタック４６にスタックに記載されたポイントに戻り、スタック４６に記載された処理方向に沿って処理を行う。スタック４６に戻る点がない場合、１パーツ分の全ての点の処理が完了している。
【００２６】
図６の後向きプロセス４４では、戻りポイントと処理の方向(Ｒ or Ｌ)をＬＩＦＯ(ラーストイン・ファーストアウト)のスタック４６にスタックする。そして後向きプロセスでは、処理済みのポイントを再度処理し、処理を開始した点に近づく方向に処理する。例えば裁断ヘッドの走行方向後方に処理していた状態から反転して、前方に処理する場合、１ポイント前方のポイントの制限速度を更新対象とし、その制限速度が高すぎる場合、制限速度を低下させる。そして制限速度の更新が必要でなくなるまで、即ち、１ポイント前方のポイントの制限速度が高過ぎないので、後向きの処理を打ち切ることができるようになるまで、処理を続行する。そして更新の必要が無くなると、スタック４６のデータに従って戻りポイントに戻り、前向きプロセスを実行する。
【００２７】
この状況を図７に模式的示す。図７の上部はデフォールトでの制限速度を示し、Ｐ1〜Ｐ9はポイントである。次ぎに各ポイントの曲率ｃに従い、制限速度の候補として
(ａ／ｃ)１／２ を求め、この値がデフォールトよりも小さければ、制限速度を
(ａ／ｃ)１／２ とし、そうでない場合はデフォールトの制限速度を用いる。この結果、制限速度は図７の第２段のようになり、ここでポイントＰ5が最も制限速度が小さいので、例えばこの点を開始点とする。前向きプロセスは、ポイントＰ5から走行方向前後の双方に対して行い、例えばポイントＰ5が開始点であることをスタック４６に記憶し、ポイントＰ5からポイントＰ4への向きに処理を開始したことも、スタック４６に記憶する。
【００２８】
ポイントＰ5を基準として、ポイントＰ4の制限速度は高すぎるので低下させ、ポイントＰ4を基準として、ポイントＰ3の制限速度も高すぎるので低下させる。次ぎにポイントＰ2を処理すると、ポイントＰ3の制限速度が高すぎる。なお図７の鎖線は前のポイントを基準とする制限速度の範囲を示している。そこでポイントＰ2を戻りポイントとして、図７の左方向が処理の方向あることをスタックに記憶し、後向きプロセスにジャンプする。ポイントＰ2を基準としてポイントＰ3の制限速度を低下させる。次の処理対象のポイントＰ4では、ポイントＰ3を基準としてポイントＰ4の制限速度が許容範囲内にあるので、ポイントＰ4の制限速度を更新する必要がない。
【００２９】
このためポイントＰ3で後向きプロセスから前向きプロセスにジャンプし、スタックを用いてポイントＰ2へ戻り、ポイントＰ1の処理を実行する。これらによって裁断ヘッドの走行方向後方への制限速度の更新を完了する。次いでスタックを用いてポイントＰ5へ戻り、走行方向前方への処理を開始する。同様にして処理を行うと、図８のような制限速度のパターンが得られる。なお裁断パターンではポイントＰ1とポイントＰ9はごく近接した点であるが、ポイントＰ1から裁断を開始しポイントＰ9で裁断を中止するので、ポイントＰ9からポイントＰ1へ移行することは考慮する必要がない。
【００３０】
図９に処理の手順を示す。図１のコントローラ４を用い裁断パターンを生成し、この時コントローラ４のメモリ９に各パーツ毎のポイントを記憶させる。裁断ヘッドは裁断パターンで指定された順に沿って各パーツを裁断する。このために裁断ヘッドは、パーツ毎の裁断開始位置へ移動する必要がある。この移動の間に、図５〜図７の処理を実行して、各ポイント毎の制限速度を例えば１パーツ分生成し、ヘッドコントローラ１６のメモリ１９に記憶する。裁断ヘッドがパーツの最初のポイントに到着すると、ポイント毎の制限速度に従ってヘッドを駆動し、１パーツを裁断する。１パーツの裁断が終了すると、次のパーツの最初のポイントへ移動し、これと並行してポイント毎の制限速度を生成する。
【００３１】
実施例では以下の効果が得られる。
(1) 裁断ヘッドが裁断パターンからオーバーランすることがないので、正確な裁断ができる。
(2) 制限速度は、各ポイントでの曲率によって定まる制限速度以下であり、かつ隣接したポイントへ移動する間に、移動先のポイントでの制限速度まで加減速できる最大の速度である。従って必要最小限の速度制御を課すことになるので、裁断時間を短くできる。
(3) パーツへの移動の間に制限速度を算出するので、無駄な時間が生じない。
【００３２】
実施例では、前向きプロセスと後向きプロセスを１点から開始したが、複数の点から開始しても良い。例えばパーツを裁断方向に沿って複数のエリアに分割し、各エリアでの制限速度の初期値が最小の点から処理しても良い。そしてエリアの境界のポイントが、走行方向の前後いずれのポイントに対しても、制限速度の条件を充たすようにすればよい。実施例では、制限速度の初期値を１パーツの全ポイント分、テーブル４０に書き込んだ後に、制限速度の更新を開始した。しかしながら、処理を開始するポイントとその前後のポイントに対してのみ、最初に制限速度の初期値をテーブル４０に書き込んでも良い。この場合、他のポイントでは、例えばそのポイントの制限速度の初期値が必要になった際に初期値を求めて、テーブル４０に書き込む。
【００３３】
図１０〜図１２に第２の実施例を示し、特に指摘した点以外は図１〜図９の実施例と同様である。第２の実施例では、１パーツ分のポイントの１点、例えば裁断を開始する点を着目点とし、裁断方向後方の隣接点（第２の点）の制限速度が高過ぎるか否かを判断する。制限速度が高過ぎる場合、後方隣接点の制限速度を、着目点との距離と加速度から定まる速度へ変更し、後方隣接点から着目点へ走行する間に、着目点の制限速度まで減速できるようにする。そしてさらに１ポイント後方の点（第４の点）と、直前に処理した後方の隣接点（第２の点）との間で制限速度を比較し、１ポイント後方の点（第４の点）の制限速度が高過ぎると、１ポイント後方の点（第４の点）の制限速度を制限する。そして裁断方向後方にポイントが無くなるか、１ポイント後方の隣接点（第４の点）で、制限速度の変更が不要なものを処理するまで、上記の処理を繰り返す。
【００３４】
裁断方向後方にポイントが無くなるか、制限速度の変更が不要な１ポイント後方の隣接点（第４の点）に達すると、裁断方向後方への処理を完了する。次ぎに着目点から見て、裁断方向前方の隣接点（第３の点）と、着目点との間で制限速度を比較し、前方の隣接点（第３の点）の制限速度が高過ぎると、前記と同様に第３の点の制限速度を低下させる。そしてさらに１ポイント前方の点（第５の点）と、直前に処理した前方の隣接点（第３の点）との間で制限速度を比較し、１ポイント前方の点（第５の点）の制限速度が高過ぎると、１ポイント前方の点（第５の点）の制限速度を制限する。そして裁断方向前方にポイントが無くなるか、制限速度の変更が不要な第５の点に達するまで、上記の処理を繰り返す。
【００３５】
裁断方向前方にポイントが無くなるか、制限速度の変更が不要な第５の点に達すると、着目点を例えば裁断方向前方へ１ポイントずらし、全てのポイントを着目点として処理すると、制限速度の生成処理を完了する。
【００３６】
図１２に、ポイントＰ1〜Ｐ10に対する制限速度の生成を示す。最初の実施例と同様に、制限速度の初期値及び隣接点との距離等をテーブル４０に書き込み、例えば裁断を開始するポイントＰ1から最後のポイントＰ10への順に処理する。ポイントＰ1を最初の着目点とすると、後方に隣接点が無く、前方のポイントＰ2の制限速度は高過ぎないので、ポイントＰ2の制限速度を変更せず、着目点をポイントＰ2に移す。ポイントＰ２に対し、ポイントＰ1の制限速度は高過ぎないので、裁断方向後方への処理を終わる。ポイントＰ3の制限速度は高過ぎるので低下させ、ポイントＰ4の制限速度は、ポイントＰ3の制限速度を基準として高過ぎないので、そのままとし、着目点をポイントＰ3へ移す。
【００３７】
以下同様にして処理する。例えばポイントＰ4が着目点の場合、ポイントＰ3，Ｐ5の制限速度を変更し、ポイントＰ2，Ｐ6の制限速度は高過ぎないので、ポイントＰ2，Ｐ6よりも遠方のポイントＰ1,Ｐ7は処理しない。次いで着目点をポイントＰ5等に１ポイントずつ順次移動させ、ポイントＰ10が着目点となるまで、即ち全ポイントが着目点となるまで処理を継続する。最初の実施例では、着目点に相当する点の制限速度も後向きプロセスで変更したが、第２の実施例では着目点自体の制限速度は変更せず、後向きプロセスに相当する処理を実行しない点が異なる。
【００３８】
なお裁断開始点から裁断方向に沿って１ポイントずつ着目点を移すことには、万一、裁断ヘッドの移動中に制限速度の計算が完了しない場合でも、裁断開始位置までヘッドが到着すると裁断を開始できる利点がある。この場合、例えば裁断中のプロセッサ１８の空き時間に制限速度を計算する。空き時間が無い場合、例えば裁断速度をオーバーランのない速度まで低下させるか、裁断を一時停止する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例の裁断装置の制御系を示すブロック図
【図２】実施例でのポイントと、制御遅れによる裁断ラインの逸脱を示す図
【図３】実施例でのポイントの間隔ｄと変化角θとを示す図
【図４】実施例での制限速度の生成プロセスを模式的に示す図
【図５】実施例での、前向きプロセスを示す図
【図６】実施例での、後向きプロセスを示す図
【図７】実施例での、制限速度の生成過程を示す図
【図８】実施例での、制限速度を示す図
【図９】実施例での、裁断パターンの生成から裁断の実行までの処理を示す図
【図１０】第２の実施例での、制限速度の生成アルゴリズムを示すフローチャート
【図１１】図１０に続くフローチャート
【図１２】第２の実施例での、制限速度の生成過程を示す図
【符号の説明】
【００４０】
２ 裁断装置
４ コントローラ
６ バス
７ ＣＰＵ
８ 入出力インターフェース
９ メモリ
１０ カメラ
１２ モニタ
１４ マウス
１６ ヘッドコントローラ
１８ プロセッサ
１９ メモリ
２０〜２２ サーボモータ
２４〜２６ サーボコントローラ
２８ 刃先モータ
３１〜３３ ポイント
３５ 実線
３７〜３９ ポイント
４０ テーブル
４１ 初期値生成プロセス
４２ 制限速度更新プロセス
４３ 前向きプロセス
４４ 後向きプロセス
４６ スタック
４７ ポインタ
ｄ ポイント間隔
θ 変化角
ａ 加速度
ｃ 曲率
Ｐ1〜Ｐ9 ポイント
【技術分野】
【０００１】
この発明は布や皮革などのシート材の裁断に関する。
【背景技術】
【０００２】
裁断テーブル上にシート材を載置し、裁断ヘッドをＸＹの２方向に運動させて、パーツを切り出すことが知られている。パーツを切り出す裁断パターンは点列で指定され、ヘッドは例えばＸＹの２個のサーボモータで駆動される。出願人はパターンの曲率から各ポイントへの制限速度を求めて、裁断パターンに忠実に裁断できるようにすることを提案した(特許文献１：JPH07-67679B)。しかしながら発明者は、曲率が大きく変化する箇所、即ち裁断パターンの向きが急変する箇所では、特許文献１の制御では裁断パターンから実際のヘッドの軌跡が外れることがあることを見出した。
【特許文献１】JPH07-67679B
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明の課題は、短時間でかつ裁断パターンに忠実に裁断できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、平面上の点列で指定される裁断パターンに沿って、かつ裁断パターンの曲率により定まる点列での点毎の制限速度以下で、少なくとも２軸のサーボモータにより、裁断ヘッドを前記平面上を運動させて、シート材から複数のパーツを裁断する方法において、
a) 前記点列での点毎に、前記裁断パターンの曲率から定まる制限速度を、メモリに記憶するステップと、
b) 前記点列での隣接した点間での制限速度を比較し、制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を定めて、点毎の制限速度を変更する、制限速度の比較ステップと、
c) 変更した制限速度に従って裁断ヘッドを運動させることにより、シート材を裁断するステップ、とを設けたことを特徴とする。なおステップa)をステップb)の前に完了する必要はなく、ステップa)を一部の点に対して完了してステップb)を開始し、ステップb)の完了前にステップa)を完了するようにしても良い。
【０００５】
この発明はまた、平面上の点列で指定される裁断パターンに沿って、かつ裁断パターンの曲率により定まる点列での点毎の制限速度以下で、少なくとも２軸のサーボモータにより、裁断ヘッドを前記平面上を運動させて、シート材から複数のパーツを裁断する装置において、
前記点列での点毎の制限速度をメモリに記憶するための手段と、
前記点列での隣接した点間での制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を定めて、点毎の制限速度を変更するための手段とを設けて、
変更した制限速度に従って裁断ヘッドを運動させることにより、シート材を裁断するように構成したことを特徴とする。
この明細書において、裁断方法に関する記載はそのまま裁断装置にも当てはまり、逆に裁断装置に関する記載はそのまま裁断方法にも当てはまる。
【０００６】
この発明では、隣接した点間での速度差が、裁断ヘッドの加速度で追随可能な範囲に留められるので、裁断ヘッドがオーバーランして裁断パターンから外れることがない。また裁断ヘッドに加える速度制限は、オーバーランを防ぐ範囲で最小限のものであるため、短時間で裁断を実行できる。
【０００７】
好ましくは、前記ステップb)では、前記点列の少なくとも一点を着目点、着目点から裁断方向１ポイント後方の点を第２の点、着目点から裁断方向１ポイント前方の点を第３の点として、
b1) 前記第２の点と前記着目点との制限速度を比較し、第２の点の制限速度が高すぎる場合は第２の点の制限速度を低下させると共にステップb2)を実行し、第２の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点後方の処理を終了し、
b2) 前記第２の点から裁断方向１ポイント後方の点を第４の点として、前記第２の点と前記第４の点との制限速度を比較し、第４の点の制限速度が高すぎる場合は、第４の点の制限速度を低下させると共にステップb3)を実行し、第４の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点後方の処理を終了し、
b3) 前記第４の点を新たな第２の点とし、該新たな第２の点から裁断方向１ポイント後方の点を新たな第４の点として、ステップb2)に戻り、
b4) 前記第３の点と前記着目点との制限速度を比較し、第３の点の制限速度が高すぎる場合は第３の点の制限速度を低下させると共にステップb5)を実行し、第３の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点前方の処理を終了し、
b5) 前記第３の点から裁断方向１ポイント前方の点を第５の点として、前記第３の点と前記第５の点との制限速度を比較し、第５の点の制限速度が高すぎる場合は、第５の点の制限速度を低下させると共にステップb6)を実行し、第５の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点前方の処理を終了し、
b6) 前記第５の点を新たな第３の点とし、該新たな第３の点から裁断方向１ポイント前方の点を新たな第５の点として、ステップb5)に戻り、
b7) 着目点の前方と後方との処理を終了すると、他の点を新たな着目点としてステップb1)へ戻ると共に、前記点列の全ての点が着目点として処理されると、ステップb)を終了して、ステップc)を実行する。
【０００８】
このようにすると、単純なアルゴリズムで確実に全ての点に対して、隣接した点間の速度差に関する条件を充たす制限速度を生成できる。着目点毎のステップb1)〜b7)の内で、ステップb7)は最後に実行され、ステップb1)〜b3)とステップb4)〜b6)のいずれを先に実行するかは任意である。
【０００９】
また好ましくは、前記ステップb)では、前記点列の少なくとも一点を着目点とし、着目点と裁断方向の前後に隣接した点との間で、制限速度を比較することにより、隣接点の制限速度が高過ぎる、隣接点の制限速度が低すぎる、隣接点の制限速度が妥当のいずれであるかを求めて、
b8) 裁断方向後方の隣接点の制限速度が高すぎる場合は、隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、隣接点の制限速度が妥当な場合は隣接点の制限速度を変更せずに隣接点を新たな着目点とし、次ぎに１ポイントさらに後方の点を新たな隣接点として、新たな着目点との間で制限速度を比較し、
b9) 裁断方向後方の隣接点の制限速度が低すぎる場合は、着目点の制限速度を低下させ、次ぎに着目点と裁断方向前方の隣接点との間で制限速度を比較し、裁断方向前方の隣接点の制限速度が高過ぎる場合は隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、１ポイントさらに前方の隣接点との間で制限速度を比較することを、隣接点の制限速度が高過ぎなくなるまで繰り返し、
b10) 裁断方向前方の隣接点の制限速度が高すぎる場合は、隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、隣接点の制限速度が妥当な場合は隣接点の制限速度を変更せずに隣接点を新たな着目点とし、次ぎに１ポイントさらに前方の点を新たな隣接点として、新たな着目点との間で制限速度を比較し、
b11) 裁断方向前方の隣接点の制限速度が低すぎる場合は、着目点の制限速度を低下させ、次ぎに着目点と裁断方向後方の隣接点との間で制限速度を比較し、裁断方向後方の隣接点の制限速度が高過ぎる場合は隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、１ポイントさらに後方の隣接点との間で制限速度を比較することを、隣接点の制限速度が高過ぎなくなるまで繰り返し、
b12) 前記点列の全ての点が、ステップb8),b10)のいずれかで処理されると、ステップb)を終了して、ステップc)を実行する。
【００１０】
このようにしても、比較的単純に点列の全ての点に対して、隣接した点間の速度差に関する条件を充たす制限速度を生成できる。またステップb8)〜b11)の実行順序は適宜に変更でき、この内で特に効率的なのは、ステップb8),b9)をセットとし、ステップb10),b11)をセットとして、裁断開始点と裁断終了点まで処理することである。ステップb8),b9)のセットと、ステップb10),b11)のセットのいずれを先に実行するかは、任意である。
【００１１】
特に好ましくは、ステップa)及びステップb)を、パーツ間で裁断ヘッドを移動させる間に実行する。すると制限速度の生成のために、実行効率が低下しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
【実施例】
【００１３】
図１〜図９に実施例を示す。各図において、２は裁断装置で、４はコントローラで、バス６と、ＣＰＵ７、入出力インターフェース８、及びメモリ９を備えている。コントローラ４にはカメラ１０が接続され、図示しない裁断ベッド上のシート材を撮像し、モニタ１２に例えばシート材の画像に重ねて、裁断パターンを表示する。そしてユーザは、マウス１４などにより、裁断パターンに関する種々の指示を行う。
【００１４】
１６はヘッドコントローラで裁断ヘッドを駆動し、ヘッドコントローラ１６はＤＳＰ(デジタル・シグナル・プロセッサ)などのプロセッサ１８と、メモリ１９とを備えた情報処理装置である。なおハードウェア的には、ヘッドコントローラ１６はコントローラ４と同一のものでもよい。コントローラ４のメモリ９にはシート材の裁断パターンが記憶され、裁断パターンはパーツの輪郭に沿って配置した点列からなる。点列は点を指定する座標の列からなり、例えばパーツ単位で１つの点列とする。
【００１５】
ヘッドコントローラ１６のメモリ１９には、例えば１パーツ分の点列の座標と、隣接した点間の距離、点毎の裁断方向の変化角θ、並びに点毎の制限速度が記憶される。メモリ１９に記憶するデータの種類は任意で、例えば前記のもの以外に、各点での制限速度のＸ方向成分とＹ方向成分、及び各点でのＸ方向及びＹ方向の加速度などを記憶させてもよい。裁断ヘッドが運動するのに必要なデータは、例えば点間の距離と速度及び加速度なので、これらのデータを生成すると、点列の座標と変化角などをメモリ１９から消去しても良い。
【００１６】
図示しない裁断ヘッドを駆動するため、３個のサーボモータ２０〜２２があり、サーボモータ２０は例えばＸ方向に沿って裁断ヘッドを駆動し、サーボモータ２１はＹ方向に沿って裁断ヘッドを駆動し、サーボモータ２２は裁断ヘッドに設けた刃先を例えば水平面内で回転させる。２４〜２６はサーボコントローラで、サーボモータ２０〜２２をサーボ制御し、サーボモータ２０〜２２からはフィードバック信号として、エンコーダ値がサーボコントローラ２４〜２６と、ヘッドコントローラ１６とに入力される。
【００１７】
例えば裁断ベッドの長手方向(Ｙ方向)に沿ってレールを設け、レールからＸ方向に延びるアームに沿って裁断ヘッドを取り付ける。そしてサーボモータ２１でアームを走行させ、サーボモータ２０で裁断ヘッドをアームに沿って運動させる。サーボモータ２０，２１が裁断ヘッドを運動させる方向は、ここでは水平面内で直交しているが、例えば第１のサーボモータで図示しないアームを伸縮させ、第２のサーボモータでアームの向きを回転させても良い。
【００１８】
裁断ヘッドに設けた刃先モータ２８は例えばオープンループの制御で、裁断用の刃先を昇降させる。そしてパーツとパーツの間を移動する場合、刃先がシート材に触れないように上昇させておく。なおコントローラ４の構成や裁断ヘッドの構成自体は、特許文献１などにより公知である。そしてこれらの構成は公知技術に従って自由に変更できる。
【００１９】
図２に裁断パターンの例を示し、３１〜３３は点列のポイント(点)である。また図２の左から右へと裁断ヘッドが進行するものとする。ポイント３２からポイント３３へと裁断パターンは大きな曲率で変化し、このため特許文献１でも、ポイント３２での制限速度は充分小さくなる。しかし特許文献１では、ポイント３１の制限速度がポイント３２と関係なく定まるため、ポイント３１からポイント３２への間に、サーボモータを充分に加減速できず、裁断ヘッドが点線３６のようにオーバーランして、裁断パターンから逸脱することがある。
【００２０】
これに対して実施例では、ポイント３１での制限速度は、ポイント３２の制限速度を加味し、ポイント３１−３２間でポイント３２の速度まで加減速できるように定められる。このため曲率が大きい場合、即ち曲率半径が小さい場合、裁断ヘッドが点列で定まる裁断パターンから逸脱することはなく、例えば実線３５に沿って正確な裁断ができる。なおこの明細書において、速度は速さではなく、平面内でのＸ方向とＹ方向あるいは半径方向と角度方向などの２つの成分から成るベクトルである。
【００２１】
図３にポイント間の距離ｄと変化角θを示す。３７〜３９はポイントで、図のようにポイント間の距離と変化角とを定める。図の矢印は裁断ヘッドの走行方向である。そして周知のように曲率半径は d/2／sin(θ/2) で定まり、曲率は (2×sin(θ/2))／ｄ で定まる。この明細書では、各ポイントでの制限速度を求めることが重要であり、途中の計算式自体は重要ではない。計算量を少なくするため、同じ式でも実際の計算方法は多数ある。また同じ結果を得るためでも、近似計算の方法は多数ある。
【００２２】
図４に制限速度の生成プロセスを示す。ヘッドコントローラ１６のメモリ１９に設けたテーブル４０に、１パーツ分の点列の各点の座標ｘ，ｙをメモリ９から入力する。プロセッサ１８は初期値生成プロセス４１で、各ポイントの座標から変化角θとポイント間の距離ｄとを求める。そして制限速度ｖの候補として、(ａ／ｃ)１／２ を求め、ここにａは裁断ヘッドの加速度で、ｃは曲率である。制限速度の候補ｖがデフォールトで定まる速度よりも小さければ、各ポイントに求めた制限速度を記載し、それ以外の場合デフォールトの値を制限速度とする。以上のように、各ポイントに対し変化角と前のポイントとの距離及び制限速度を、テーブル４０に書き込む。
【００２３】
制限速度更新プロセス４２は、テーブル４０の制限速度の初期値を前後のポイントとの比較により更新する。ここに制限速度を比較するとは、隣接するポイントまで裁断ヘッドが設定された加速度で移動した際に、一方のポイントの制限速度から他方のポイントの制限速度に変化できるように比較することである。プロセス４２は、前向きプロセス４３と後向きプロセス４４とから成り、前向きプロセス４３は処理済みの点を基準として未処理の点の制限速度を更新（変更）するプロセスで、後向きプロセス４４は未処理の点を基準として処理済みの点の制限速度を更新するプロセスである。制限速度の更新では処理の方向を変化させる必要があるので、例えばＬＩＦＯ(後入れ先出し)のスタック４６を用いて、戻りポイントと次の処理の方向とを記憶する。処理方向は例えばここでは右向き(時計回り)がＲ、左向き(反時計回り)をＬとする。またポインタ４７として処理中のポイントの番号と処理の方向とを記憶する。
【００２４】
図５〜図８に、前向きプロセスと後向きプロセスとにより制限速度を更新する過程を示す。図５の前向きプロセスでは、例えば１パーツ分の点列の適宜の１点、好ましくは制限速度の初期値が平均よりも低い点で、最も好ましくは制限速度の初期値が下位の所定の範囲にある点、例えば下位３位以内の点を１点選び出す。そしてスタック４６に処理を開始したポイントの番号と、最初の処理方向とは逆向きの処理の方向を記憶し、ポインタ４７に次ぎに処理するポイントと処理の向きを記憶する。なお処理の向きは、裁断ヘッドの走行方向を基準として、前方あるいは後方のいずれでもよい。また処理を開始する点は処理済みの点と見なす。
【００２５】
処理済みの点と隣接する１点を選び出し、処理済みの点と制限速度を比較する。隣接する２点での制限速度の差の絶対値は、 (ａ・ｄ)１／２ 以下でなければならず、ここにａは裁断ヘッドの加速度で、ｄは２点間の距離である。未処理の点の制限速度が高すぎる場合、制限速度の差が (ａ・ｄ)１／２ となるように、その点の制限速度を低下させ、ポインタ４７の点を１変更して、次の点の処理に移る。未処理の点の制限速度が低すぎる場合、処理済みの点の制限速度を低下させる必要があり、図６の後向きプロセスへ移行する。これ以外の場合、次のポイントの処理を行い、次のポイントが無くなると、即ち点列の一端まで処理すると、スタック４６にスタックに記載されたポイントに戻り、スタック４６に記載された処理方向に沿って処理を行う。スタック４６に戻る点がない場合、１パーツ分の全ての点の処理が完了している。
【００２６】
図６の後向きプロセス４４では、戻りポイントと処理の方向(Ｒ or Ｌ)をＬＩＦＯ(ラーストイン・ファーストアウト)のスタック４６にスタックする。そして後向きプロセスでは、処理済みのポイントを再度処理し、処理を開始した点に近づく方向に処理する。例えば裁断ヘッドの走行方向後方に処理していた状態から反転して、前方に処理する場合、１ポイント前方のポイントの制限速度を更新対象とし、その制限速度が高すぎる場合、制限速度を低下させる。そして制限速度の更新が必要でなくなるまで、即ち、１ポイント前方のポイントの制限速度が高過ぎないので、後向きの処理を打ち切ることができるようになるまで、処理を続行する。そして更新の必要が無くなると、スタック４６のデータに従って戻りポイントに戻り、前向きプロセスを実行する。
【００２７】
この状況を図７に模式的示す。図７の上部はデフォールトでの制限速度を示し、Ｐ1〜Ｐ9はポイントである。次ぎに各ポイントの曲率ｃに従い、制限速度の候補として
(ａ／ｃ)１／２ を求め、この値がデフォールトよりも小さければ、制限速度を
(ａ／ｃ)１／２ とし、そうでない場合はデフォールトの制限速度を用いる。この結果、制限速度は図７の第２段のようになり、ここでポイントＰ5が最も制限速度が小さいので、例えばこの点を開始点とする。前向きプロセスは、ポイントＰ5から走行方向前後の双方に対して行い、例えばポイントＰ5が開始点であることをスタック４６に記憶し、ポイントＰ5からポイントＰ4への向きに処理を開始したことも、スタック４６に記憶する。
【００２８】
ポイントＰ5を基準として、ポイントＰ4の制限速度は高すぎるので低下させ、ポイントＰ4を基準として、ポイントＰ3の制限速度も高すぎるので低下させる。次ぎにポイントＰ2を処理すると、ポイントＰ3の制限速度が高すぎる。なお図７の鎖線は前のポイントを基準とする制限速度の範囲を示している。そこでポイントＰ2を戻りポイントとして、図７の左方向が処理の方向あることをスタックに記憶し、後向きプロセスにジャンプする。ポイントＰ2を基準としてポイントＰ3の制限速度を低下させる。次の処理対象のポイントＰ4では、ポイントＰ3を基準としてポイントＰ4の制限速度が許容範囲内にあるので、ポイントＰ4の制限速度を更新する必要がない。
【００２９】
このためポイントＰ3で後向きプロセスから前向きプロセスにジャンプし、スタックを用いてポイントＰ2へ戻り、ポイントＰ1の処理を実行する。これらによって裁断ヘッドの走行方向後方への制限速度の更新を完了する。次いでスタックを用いてポイントＰ5へ戻り、走行方向前方への処理を開始する。同様にして処理を行うと、図８のような制限速度のパターンが得られる。なお裁断パターンではポイントＰ1とポイントＰ9はごく近接した点であるが、ポイントＰ1から裁断を開始しポイントＰ9で裁断を中止するので、ポイントＰ9からポイントＰ1へ移行することは考慮する必要がない。
【００３０】
図９に処理の手順を示す。図１のコントローラ４を用い裁断パターンを生成し、この時コントローラ４のメモリ９に各パーツ毎のポイントを記憶させる。裁断ヘッドは裁断パターンで指定された順に沿って各パーツを裁断する。このために裁断ヘッドは、パーツ毎の裁断開始位置へ移動する必要がある。この移動の間に、図５〜図７の処理を実行して、各ポイント毎の制限速度を例えば１パーツ分生成し、ヘッドコントローラ１６のメモリ１９に記憶する。裁断ヘッドがパーツの最初のポイントに到着すると、ポイント毎の制限速度に従ってヘッドを駆動し、１パーツを裁断する。１パーツの裁断が終了すると、次のパーツの最初のポイントへ移動し、これと並行してポイント毎の制限速度を生成する。
【００３１】
実施例では以下の効果が得られる。
(1) 裁断ヘッドが裁断パターンからオーバーランすることがないので、正確な裁断ができる。
(2) 制限速度は、各ポイントでの曲率によって定まる制限速度以下であり、かつ隣接したポイントへ移動する間に、移動先のポイントでの制限速度まで加減速できる最大の速度である。従って必要最小限の速度制御を課すことになるので、裁断時間を短くできる。
(3) パーツへの移動の間に制限速度を算出するので、無駄な時間が生じない。
【００３２】
実施例では、前向きプロセスと後向きプロセスを１点から開始したが、複数の点から開始しても良い。例えばパーツを裁断方向に沿って複数のエリアに分割し、各エリアでの制限速度の初期値が最小の点から処理しても良い。そしてエリアの境界のポイントが、走行方向の前後いずれのポイントに対しても、制限速度の条件を充たすようにすればよい。実施例では、制限速度の初期値を１パーツの全ポイント分、テーブル４０に書き込んだ後に、制限速度の更新を開始した。しかしながら、処理を開始するポイントとその前後のポイントに対してのみ、最初に制限速度の初期値をテーブル４０に書き込んでも良い。この場合、他のポイントでは、例えばそのポイントの制限速度の初期値が必要になった際に初期値を求めて、テーブル４０に書き込む。
【００３３】
図１０〜図１２に第２の実施例を示し、特に指摘した点以外は図１〜図９の実施例と同様である。第２の実施例では、１パーツ分のポイントの１点、例えば裁断を開始する点を着目点とし、裁断方向後方の隣接点（第２の点）の制限速度が高過ぎるか否かを判断する。制限速度が高過ぎる場合、後方隣接点の制限速度を、着目点との距離と加速度から定まる速度へ変更し、後方隣接点から着目点へ走行する間に、着目点の制限速度まで減速できるようにする。そしてさらに１ポイント後方の点（第４の点）と、直前に処理した後方の隣接点（第２の点）との間で制限速度を比較し、１ポイント後方の点（第４の点）の制限速度が高過ぎると、１ポイント後方の点（第４の点）の制限速度を制限する。そして裁断方向後方にポイントが無くなるか、１ポイント後方の隣接点（第４の点）で、制限速度の変更が不要なものを処理するまで、上記の処理を繰り返す。
【００３４】
裁断方向後方にポイントが無くなるか、制限速度の変更が不要な１ポイント後方の隣接点（第４の点）に達すると、裁断方向後方への処理を完了する。次ぎに着目点から見て、裁断方向前方の隣接点（第３の点）と、着目点との間で制限速度を比較し、前方の隣接点（第３の点）の制限速度が高過ぎると、前記と同様に第３の点の制限速度を低下させる。そしてさらに１ポイント前方の点（第５の点）と、直前に処理した前方の隣接点（第３の点）との間で制限速度を比較し、１ポイント前方の点（第５の点）の制限速度が高過ぎると、１ポイント前方の点（第５の点）の制限速度を制限する。そして裁断方向前方にポイントが無くなるか、制限速度の変更が不要な第５の点に達するまで、上記の処理を繰り返す。
【００３５】
裁断方向前方にポイントが無くなるか、制限速度の変更が不要な第５の点に達すると、着目点を例えば裁断方向前方へ１ポイントずらし、全てのポイントを着目点として処理すると、制限速度の生成処理を完了する。
【００３６】
図１２に、ポイントＰ1〜Ｐ10に対する制限速度の生成を示す。最初の実施例と同様に、制限速度の初期値及び隣接点との距離等をテーブル４０に書き込み、例えば裁断を開始するポイントＰ1から最後のポイントＰ10への順に処理する。ポイントＰ1を最初の着目点とすると、後方に隣接点が無く、前方のポイントＰ2の制限速度は高過ぎないので、ポイントＰ2の制限速度を変更せず、着目点をポイントＰ2に移す。ポイントＰ２に対し、ポイントＰ1の制限速度は高過ぎないので、裁断方向後方への処理を終わる。ポイントＰ3の制限速度は高過ぎるので低下させ、ポイントＰ4の制限速度は、ポイントＰ3の制限速度を基準として高過ぎないので、そのままとし、着目点をポイントＰ3へ移す。
【００３７】
以下同様にして処理する。例えばポイントＰ4が着目点の場合、ポイントＰ3，Ｐ5の制限速度を変更し、ポイントＰ2，Ｐ6の制限速度は高過ぎないので、ポイントＰ2，Ｐ6よりも遠方のポイントＰ1,Ｐ7は処理しない。次いで着目点をポイントＰ5等に１ポイントずつ順次移動させ、ポイントＰ10が着目点となるまで、即ち全ポイントが着目点となるまで処理を継続する。最初の実施例では、着目点に相当する点の制限速度も後向きプロセスで変更したが、第２の実施例では着目点自体の制限速度は変更せず、後向きプロセスに相当する処理を実行しない点が異なる。
【００３８】
なお裁断開始点から裁断方向に沿って１ポイントずつ着目点を移すことには、万一、裁断ヘッドの移動中に制限速度の計算が完了しない場合でも、裁断開始位置までヘッドが到着すると裁断を開始できる利点がある。この場合、例えば裁断中のプロセッサ１８の空き時間に制限速度を計算する。空き時間が無い場合、例えば裁断速度をオーバーランのない速度まで低下させるか、裁断を一時停止する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例の裁断装置の制御系を示すブロック図
【図２】実施例でのポイントと、制御遅れによる裁断ラインの逸脱を示す図
【図３】実施例でのポイントの間隔ｄと変化角θとを示す図
【図４】実施例での制限速度の生成プロセスを模式的に示す図
【図５】実施例での、前向きプロセスを示す図
【図６】実施例での、後向きプロセスを示す図
【図７】実施例での、制限速度の生成過程を示す図
【図８】実施例での、制限速度を示す図
【図９】実施例での、裁断パターンの生成から裁断の実行までの処理を示す図
【図１０】第２の実施例での、制限速度の生成アルゴリズムを示すフローチャート
【図１１】図１０に続くフローチャート
【図１２】第２の実施例での、制限速度の生成過程を示す図
【符号の説明】
【００４０】
２ 裁断装置
４ コントローラ
６ バス
７ ＣＰＵ
８ 入出力インターフェース
９ メモリ
１０ カメラ
１２ モニタ
１４ マウス
１６ ヘッドコントローラ
１８ プロセッサ
１９ メモリ
２０〜２２ サーボモータ
２４〜２６ サーボコントローラ
２８ 刃先モータ
３１〜３３ ポイント
３５ 実線
３７〜３９ ポイント
４０ テーブル
４１ 初期値生成プロセス
４２ 制限速度更新プロセス
４３ 前向きプロセス
４４ 後向きプロセス
４６ スタック
４７ ポインタ
ｄ ポイント間隔
θ 変化角
ａ 加速度
ｃ 曲率
Ｐ1〜Ｐ9 ポイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上の点列で指定される裁断パターンに沿って、かつ裁断パターンの曲率により定まる点列での点毎の制限速度以下で、少なくとも２軸のサーボモータにより、裁断ヘッドを前記平面上を運動させて、シート材から複数のパーツを裁断する方法において、
a) 前記点列での点毎に、前記裁断パターンの曲率から定まる制限速度を、メモリに記憶するステップと、
b) 前記点列での隣接した点間での制限速度を比較し、制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を定めて、点毎の制限速度を変更する、制限速度の比較ステップと、
c) 変更した制限速度に従って裁断ヘッドを運動させることにより、シート材を裁断するステップ、とを設けたことを特徴とする、裁断方法。
【請求項２】
前記ステップb)では、前記点列の少なくとも一点を着目点、着目点から裁断方向１ポイント後方の点を第２の点、着目点から裁断方向１ポイント前方の点を第３の点として、
b1) 前記第２の点と前記着目点との制限速度を比較し、第２の点の制限速度が高すぎる場合は第２の点の制限速度を低下させると共にステップb2)を実行し、第２の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点後方の処理を終了し、
b2) 前記第２の点から裁断方向１ポイント後方の点を第４の点として、前記第２の点と前記第４の点との制限速度を比較し、第４の点の制限速度が高すぎる場合は、第４の点の制限速度を低下させると共にステップb3)を実行し、第４の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点後方の処理を終了し、
b3) 前記第４の点を新たな第２の点とし、該新たな第２の点から裁断方向１ポイント後方の点を新たな第４の点として、ステップb2)に戻り、
b4) 前記第３の点と前記着目点との制限速度を比較し、第３の点の制限速度が高すぎる場合は第３の点の制限速度を低下させると共にステップb5)を実行し、第３の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点前方の処理を終了し、
b5) 前記第３の点から裁断方向１ポイント前方の点を第５の点として、前記第３の点と前記第５の点との制限速度を比較し、第５の点の制限速度が高すぎる場合は、第５の点の制限速度を低下させると共にステップb6)を実行し、第５の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点前方の処理を終了し、
b6) 前記第５の点を新たな第３の点とし、該新たな第３の点から裁断方向１ポイント前方の点を新たな第５の点として、ステップb5)に戻り、
b7) 着目点の前方と後方との処理を終了すると、他の点を新たな着目点としてステップb1)へ戻ると共に、前記点列の全ての点が着目点として処理されると、ステップb)を終了して、ステップc)を実行する、ことを特徴とする請求項１の裁断方法。
【請求項３】
前記ステップb)では、前記点列の少なくとも一点を着目点とし、着目点と裁断方向の前後に隣接した点との間で、制限速度を比較することにより、隣接点の制限速度が高過ぎる、隣接点の制限速度が低すぎる、隣接点の制限速度が妥当のいずれであるかを求めて、
b8) 裁断方向後方の隣接点の制限速度が高すぎる場合は、隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、隣接点の制限速度が妥当な場合は隣接点の制限速度を変更せずに隣接点を新たな着目点とし、次ぎに１ポイントさらに後方の点を新たな隣接点として、新たな着目点との間で制限速度を比較し、
b9) 裁断方向後方の隣接点の制限速度が低すぎる場合は、着目点の制限速度を低下させ、次ぎに着目点と裁断方向前方の隣接点との間で制限速度を比較し、裁断方向前方の隣接点の制限速度が高過ぎる場合は隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、１ポイントさらに前方の隣接点との間で制限速度を比較することを、隣接点の制限速度が高過ぎなくなるまで繰り返し、
b10) 裁断方向前方の隣接点の制限速度が高すぎる場合は、隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、隣接点の制限速度が妥当な場合は隣接点の制限速度を変更せずに隣接点を新たな着目点とし、次ぎに１ポイントさらに前方の点を新たな隣接点として、新たな着目点との間で制限速度を比較し、
b11) 裁断方向前方の隣接点の制限速度が低すぎる場合は、着目点の制限速度を低下させ、次ぎに着目点と裁断方向後方の隣接点との間で制限速度を比較し、裁断方向後方の隣接点の制限速度が高過ぎる場合は隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、１ポイントさらに後方の隣接点との間で制限速度を比較することを、隣接点の制限速度が高過ぎなくなるまで繰り返し、
b12) 前記点列の全ての点が、ステップb8),b10)のいずれかで処理されると、ステップb)を終了して、ステップc)を実行する、ことを特徴とする請求項１の裁断方法。
【請求項４】
前記ステップa)及びステップb)を、パーツ間で裁断ヘッドを移動させる間に実行することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの裁断方法。
【請求項５】
平面上の点列で指定される裁断パターンに沿って、かつ裁断パターンの曲率により定まる点列での点毎の制限速度以下で、少なくとも２軸のサーボモータにより、裁断ヘッドを前記平面上を運動させて、シート材から複数のパーツを裁断する装置において、
前記点列での点毎の制限速度をメモリに記憶するための手段と、
前記点列での隣接した点間での制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を定めて、点毎の制限速度を変更するための手段とを設けて、
変更した制限速度に従って裁断ヘッドを運動させることにより、シート材を裁断するように構成したことを特徴とする、裁断装置。
【請求項１】
平面上の点列で指定される裁断パターンに沿って、かつ裁断パターンの曲率により定まる点列での点毎の制限速度以下で、少なくとも２軸のサーボモータにより、裁断ヘッドを前記平面上を運動させて、シート材から複数のパーツを裁断する方法において、
a) 前記点列での点毎に、前記裁断パターンの曲率から定まる制限速度を、メモリに記憶するステップと、
b) 前記点列での隣接した点間での制限速度を比較し、制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を定めて、点毎の制限速度を変更する、制限速度の比較ステップと、
c) 変更した制限速度に従って裁断ヘッドを運動させることにより、シート材を裁断するステップ、とを設けたことを特徴とする、裁断方法。
【請求項２】
前記ステップb)では、前記点列の少なくとも一点を着目点、着目点から裁断方向１ポイント後方の点を第２の点、着目点から裁断方向１ポイント前方の点を第３の点として、
b1) 前記第２の点と前記着目点との制限速度を比較し、第２の点の制限速度が高すぎる場合は第２の点の制限速度を低下させると共にステップb2)を実行し、第２の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点後方の処理を終了し、
b2) 前記第２の点から裁断方向１ポイント後方の点を第４の点として、前記第２の点と前記第４の点との制限速度を比較し、第４の点の制限速度が高すぎる場合は、第４の点の制限速度を低下させると共にステップb3)を実行し、第４の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点後方の処理を終了し、
b3) 前記第４の点を新たな第２の点とし、該新たな第２の点から裁断方向１ポイント後方の点を新たな第４の点として、ステップb2)に戻り、
b4) 前記第３の点と前記着目点との制限速度を比較し、第３の点の制限速度が高すぎる場合は第３の点の制限速度を低下させると共にステップb5)を実行し、第３の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点前方の処理を終了し、
b5) 前記第３の点から裁断方向１ポイント前方の点を第５の点として、前記第３の点と前記第５の点との制限速度を比較し、第５の点の制限速度が高すぎる場合は、第５の点の制限速度を低下させると共にステップb6)を実行し、第５の点の制限速度が高過ぎ無い場合は着目点前方の処理を終了し、
b6) 前記第５の点を新たな第３の点とし、該新たな第３の点から裁断方向１ポイント前方の点を新たな第５の点として、ステップb5)に戻り、
b7) 着目点の前方と後方との処理を終了すると、他の点を新たな着目点としてステップb1)へ戻ると共に、前記点列の全ての点が着目点として処理されると、ステップb)を終了して、ステップc)を実行する、ことを特徴とする請求項１の裁断方法。
【請求項３】
前記ステップb)では、前記点列の少なくとも一点を着目点とし、着目点と裁断方向の前後に隣接した点との間で、制限速度を比較することにより、隣接点の制限速度が高過ぎる、隣接点の制限速度が低すぎる、隣接点の制限速度が妥当のいずれであるかを求めて、
b8) 裁断方向後方の隣接点の制限速度が高すぎる場合は、隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、隣接点の制限速度が妥当な場合は隣接点の制限速度を変更せずに隣接点を新たな着目点とし、次ぎに１ポイントさらに後方の点を新たな隣接点として、新たな着目点との間で制限速度を比較し、
b9) 裁断方向後方の隣接点の制限速度が低すぎる場合は、着目点の制限速度を低下させ、次ぎに着目点と裁断方向前方の隣接点との間で制限速度を比較し、裁断方向前方の隣接点の制限速度が高過ぎる場合は隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、１ポイントさらに前方の隣接点との間で制限速度を比較することを、隣接点の制限速度が高過ぎなくなるまで繰り返し、
b10) 裁断方向前方の隣接点の制限速度が高すぎる場合は、隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、隣接点の制限速度が妥当な場合は隣接点の制限速度を変更せずに隣接点を新たな着目点とし、次ぎに１ポイントさらに前方の点を新たな隣接点として、新たな着目点との間で制限速度を比較し、
b11) 裁断方向前方の隣接点の制限速度が低すぎる場合は、着目点の制限速度を低下させ、次ぎに着目点と裁断方向後方の隣接点との間で制限速度を比較し、裁断方向後方の隣接点の制限速度が高過ぎる場合は隣接点の制限速度を低下させると共に隣接点を新たな着目点とし、１ポイントさらに後方の隣接点との間で制限速度を比較することを、隣接点の制限速度が高過ぎなくなるまで繰り返し、
b12) 前記点列の全ての点が、ステップb8),b10)のいずれかで処理されると、ステップb)を終了して、ステップc)を実行する、ことを特徴とする請求項１の裁断方法。
【請求項４】
前記ステップa)及びステップb)を、パーツ間で裁断ヘッドを移動させる間に実行することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの裁断方法。
【請求項５】
平面上の点列で指定される裁断パターンに沿って、かつ裁断パターンの曲率により定まる点列での点毎の制限速度以下で、少なくとも２軸のサーボモータにより、裁断ヘッドを前記平面上を運動させて、シート材から複数のパーツを裁断する装置において、
前記点列での点毎の制限速度をメモリに記憶するための手段と、
前記点列での隣接した点間での制限速度の差をΔｖ，距離をｄ，裁断ヘッドの加速度をａとして、Δｖの絶対値が(ａ・ｄ)１／２以下となるように、プロセッサにより各ポイントの制限速度を定めて、点毎の制限速度を変更するための手段とを設けて、
変更した制限速度に従って裁断ヘッドを運動させることにより、シート材を裁断するように構成したことを特徴とする、裁断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１５５２８７（Ｐ２０１０−１５５２８７Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３３３１７（Ｐ２００８−３３３３１７）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００１５１２２１）株式会社島精機製作所 (357)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００１５１２２１）株式会社島精機製作所 (357)
【Ｆターム（参考）】
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