專利名稱：加工計劃方法和裝置、及其加工數(shù)據(jù)作成方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用可在多個方向上掃描或移動的加工裝置，及可在多個方向上移動的載物臺，對該載物臺上配置的工件進行加工時的加工計劃方法和裝置、及其加工數(shù)據(jù)作成方法和裝置，特別是關于適合應用在通過照射激光束，在印刷電路布線基板等上進行多數(shù)穿孔加工的激光穿孔機上，通過數(shù)學捕捉穿孔等加工位置2維平面上的分布狀態(tài)，最佳計劃機器的動作，從而可縮短加工時間的加工計劃方法；進行由該加工計劃方法決定的加工的加工方法；記錄有實施上述加工計劃方法的程序的計算機可讀取的記錄媒體；同樣的加工計劃裝置；包括該加工計劃裝置的加工裝置；及為此的加工數(shù)據(jù)作成方法、裝置。
背景技術：
近些年來，隨著對電子設備的小型化及高密度安裝的要求，開始提供將多個印刷布線基板重疊的多層印刷布線基板。在這樣的多層印刷布線基板中，為了將上下所疊層的印刷布線基板分別形成的導電層間進行電氣連接，在這些基板上形成有被稱為貫穿孔的孔。而且通過在這些孔的內部形成導電膜，對各印刷布線基板的導電層間進行連接。
在印刷布線基板上所形成的孔，隨著最近印刷布線基板的小型化及高功能化，也逐漸小型化，在直徑0.1mm以下。為了高精度形成這樣的小徑孔，而采用了脈沖振蕩式的激光束。
現(xiàn)在的利用脈沖振蕩型激光的激光穿孔機一種結構，如

圖1(全體結構)及圖2(詳細結構)所示。該激光穿孔機10主要包括產(chǎn)生脈沖狀激光束的激光振蕩器12；射束分離器14，將該激光振蕩器12產(chǎn)生的激光束13的輸出引導至作為加工對象的印刷布線基板(也稱工件)6的兩個掃描區(qū)域(加工區(qū)域)8L、8R，為了可以左右同時加工而進行2等分；左電流單元22L(也稱電流系統(tǒng))(參照圖2)，用于使該射束分離器14所反射的左側激光束13L在掃描區(qū)域8L內，在X軸方向(圖的左右方向)及Y軸方向(圖的前后方向)上進行掃描；右電流單元22R(參照圖2)，用于在通過上述射束分離器14后，使由反射鏡16反射的右側激光束13R在右側的掃描區(qū)域8R內，同樣在X軸方向及Y軸方向上掃描；及XY載物臺40(參照圖2)，其中包括使上述印刷布線基板8在X軸方向平行移動的X載物臺40X、及在X載物臺40X上使上述印刷布線基板8在Y軸方向上移動的Y載物臺40Y。
如圖2中的詳細結構所示，在上述左電流單元22L及右電流單元20R中分別裝放有反射鏡24L、24R，分別對激光束13L、13R進行反射；第1電流反射鏡26L、26R，使由該反射鏡24L、24R所反射的激光束，例如在Y軸方向上進行掃描；第1電流掃描器(也簡單稱為第1掃描器)28L、28R，用于驅動該第1電流反射鏡26L、26R的電流驅動器；第2電流反射鏡30L、30R，用于使由上述第1電流反射鏡26L、26R在Y軸方向掃描的激光束，還在與其垂直的X軸方向上掃描；第2電流掃描器(也簡單稱為第2掃描器)32L、32R，用于驅動該第2電流反射鏡30L、30R；及fθ透鏡34L、34R，通過上述第1及第2電流反射鏡26L、26R、30L、30R，使在X軸方向及Y軸方向上掃描的激光束，對印刷布線基板8的表面垂直偏轉，并通過照射口(圖中已省略)落下。
此處，例如將上述左電流單元22L固定，而右電流單元22R，例如其X軸方向位置可變，在加工開始前，單元間距離(稱為L軸值)A是可以變更的。
由于及fθ透鏡34L、34R的大小受到成本及質量等方面的限制，所以基板6上的射束可照射范圍，限定在以加工過程中位置完全固定的射束照射口正下位置為中心的，例如在40mm×40mm的X軸、Y軸上兩邊平行的矩形范圍(稱為掃描區(qū)域)8L、8R內。
另一方面，基板6的尺寸例如最大約為500mm×600mm大小，一般比掃描區(qū)域大。從而，為了進行基板全體的穿孔加工，使支持基板的XY載物臺40在XY平面內自由方向上驅動，移動基板6。
如圖3所示的全體動作，這樣的激光穿孔機通過反復進行下面兩步(稱為步進重復)來進行基板全體的穿孔。
(1) 通過XY載物臺40移動基板6；(2) 在左右的掃描區(qū)域8L、8R內進行激光穿孔加工。
在被加工面上，照射激光束的部分被蒸發(fā)，在印刷布線基板6上形成孔。此處，由于激光束分成2部分，所以同時被加工的掃描區(qū)域有左右2個，同時加工區(qū)域距離等于加工頭間距離。
另外，關于各掃描區(qū)域8L、8R內的加工，如圖4所示，在左右單元22L、22R的第1、第2掃描器28L、28R、32L、32R的基板上從穿孔結束點，向下一預定穿孔點的移動掃描(稱為射束掃描)在全部結束的階段，反復進行照射激光束的工序。
下面參數(shù)圖5說明激光穿孔機的各機器作為系統(tǒng)如何作用，進行穿孔加工。
在使激光穿孔機10動作時，向裝置的輸入包括從CAD數(shù)據(jù)50和PC機上的窗口52輸入的2個GUI輸入。
即，穿孔位置、基板定位用的定位標記位置、激光照射次數(shù)(稱為發(fā)射數(shù))等的穿孔條件，通過圖中未畫出的CAD裝置作成，保存在文件中。基板的種類主要有便攜電話基板、主板的組件基板等，多數(shù)是使某種程度的點的集合(圖形)構成一些排列的形式。從而，CAD數(shù)據(jù)50本身也不是采用將孔位置數(shù)據(jù)全部排列的方法，而是采用如圖6所示，在圖形的開始和結束的信號間配置孔坐標，然后將該圖形的位移量只排列寫出圖形數(shù)的方法。
加工擔當者用PC機輸入用的窗口52，在加工數(shù)據(jù)文件名的輸入位置選擇軟盤或網(wǎng)絡上的CAD數(shù)據(jù)50的數(shù)據(jù)文件。此外，關于是否進行點數(shù)據(jù)的XY變換(更換點數(shù)據(jù)的X坐標和Y坐標，將電流單元的處理區(qū)域分割線例如從X軸垂直變更為Y軸垂直的變換)、右單元22R的位置(L軸值)、CAD數(shù)據(jù)52的格式(Excellon、SHI、HZ格式等)等一些項目，進行選擇式輸入。
當所有的輸入項目的輸入結束，加工擔當者按下輸入結束按鈕(以輸入為中心的變換按鈕)時，計劃裝置60以輸入內容為基礎進行計劃處理，返回計劃結束信號。于是，在PC機畫面上顯示出穿孔位置、左右單元處理的區(qū)別、掃描區(qū)域的配置等視覺表現(xiàn)的平面圖，以便目視確認對選擇的基板的計劃結果。加工者確認平面圖，如果沒有問題，則按下窗口上的加工開始按鈕。通過這一操作，激光穿孔加工機10動作。
計劃裝置60計劃、作成的數(shù)據(jù)，包括單元間隔數(shù)據(jù)A、載物臺停止位置(掃描區(qū)域位置)數(shù)據(jù)B、載物臺停止位置的訪問順序數(shù)據(jù)C、各掃描區(qū)域內的穿孔位置數(shù)據(jù)D。各掃描區(qū)域內的穿孔位置訪問順序數(shù)據(jù)E等5個。
現(xiàn)有的上述計劃裝置60用圖7中所示的方法，根據(jù)CAD數(shù)據(jù)50和窗口輸入值進行設定。
下面對計劃裝置60計劃、作成的數(shù)據(jù)進行詳細說明。
(1)單元間距離數(shù)據(jù)A
左右電流單元22L、22R間的距離(單元間隔)A，例如可在約150-300mm的范圍內設定。根據(jù)PC機的輸入用窗口52，設定距離。該數(shù)據(jù)作為驅動右單元20R時的命令值使用。
(2)掃描區(qū)域位置數(shù)據(jù)B將各單元的作業(yè)區(qū)小分割為例如點陣間距離為40mm的正方點陣狀。由4個陣點包圍的40mm×40mm的正方形都作為掃描區(qū)域。
(3) 掃描區(qū)域位置訪問順序數(shù)據(jù)C起點是各單元的左下角的掃描區(qū)域。載物臺對掃描區(qū)域間訪問的通路(稱為載物臺通路)例如如圖8中所示，可以采用使X軸方向作為蛇的前進方向的蛇形(S形)路徑。
(4) 各掃描區(qū)域內的穿孔位置數(shù)據(jù)D對于所有的穿孔位置，例如采用標記，特定一個自己所屬的掃描區(qū)域。
(5) (5)各掃描區(qū)域內的穿孔位置訪問順序數(shù)據(jù)E各掃描區(qū)域例如是40mm×40mm的正方形，但是如圖9所示，將該正方形區(qū)域首先對X軸例如進行10等分，而在Y軸上從區(qū)域的左端開始每隔4mm加畫平行的直線。結果可以有10個Y軸方向為40mm、X軸方向為4mm的長方形區(qū)域。對于各長方形區(qū)域的穿孔位置按Y坐標值進行分類。但是，相鄰的長方形區(qū)域總是一個為升序排列，另一個為降序排列。在某一個長方形區(qū)域最后一點下面訪問的點是其右面相鄰的長方形區(qū)域的最初一點。在由以上操作決定的掃描區(qū)域內的穿孔位置間，射束照射位置訪問的路徑(稱為電流通路)，全體可以采用使X軸方向按蛇的前進方向的蛇行路徑。
激光穿孔機的各機器，根據(jù)控制裝置62發(fā)出命令進行動作。
具體來說，上述右單元22R的驅動，按控制裝置62接收加工開始指令的定時，發(fā)出命令。在移動結束的時刻將移動結束信號傳送給控制裝置。
另外，上述激光振蕩器12的激光振蕩按控制裝置62接收從兩單元22L、22R的兩個第2掃描32L、32R所輸出的移動結束信號雙方的定時，發(fā)出命令。在對必要的發(fā)射數(shù)進行振蕩結束的時刻，使振蕩結束信號返回控制裝置6。如果是在該掃描區(qū)域的最后訪問的點，則使該掃描區(qū)域內的所有穿孔位置的激光穿孔加工處理結束的信號，返回控制裝置62。另外，如果是在該掃描區(qū)域的最后訪問的點，并且現(xiàn)在的掃描區(qū)域是最后訪問的區(qū)域，則將加工結束信號傳送給PC機上的窗口52。
另外，上述掃描器28L、28R、32L、32R的驅動，按控制裝置62發(fā)送從激光振蕩器12所輸出的激光振蕩結束信號、或從XY載物臺40所輸出的移動結束信號的定時，發(fā)出命令。在結束向下一穿孔位置的點移動時刻，使移動結束信號返回控制裝置62。
上述XY載物臺40的驅動，按控制裝置62接收從掃描器28L、28R、32L、32R輸出的，某掃描區(qū)域內的所有穿孔位置的數(shù)據(jù)穿孔加工處理結束信號的定時，發(fā)出命令。在向下一掃描區(qū)域的移動結束時刻，使移動結束信號返回控制裝置。
但是，現(xiàn)有的計劃方法是不論穿孔點位置的分布狀態(tài)如何，而嵌入預先作成的型式中的方法，決不限是最佳的，而且特別對于以下4點希望有可進行最佳設定的裝置。
(1)點數(shù)據(jù)XY坐標交換(2)單元間距離設定上述二項以前都是在輸入窗口上二者取一的廉價設定方法，不能進行最佳的方法設定。
(3)載物臺通路設定如果按上述的設定法，也將會產(chǎn)生只有一個穿孔位置的掃描區(qū)域，掃描區(qū)域數(shù)沒有優(yōu)化。
(4)電流通路設定根據(jù)上述設定法，一次的移動距離會出現(xiàn)例如從掃描區(qū)域的端到端40mm徒勞無益的移動。
在特開平11-14931中，記載了當對半導體晶片的各加工對象芯片內的加工對象的熔絲熔斷時，決定2個頭的相對位置關系，維持該位置關系，并決定連接全加工對象芯片的芯片最佳路徑、及連接芯片內的熔絲、塊(ブロック)全部的最佳路徑的方法，但并不是對區(qū)域進行2分割，而是將移動到有加工區(qū)域的芯片時的應加工熔絲位置的分擔，二分成二個加工處理部，以便可以使(2頭用自由塊用的內熔絲數(shù))/(2頭用自由塊(フラィブロック))為最大，并不適合用于本申請對象的激光穿孔機。
本申請人在特愿2000-3180中提出了通過解巡回售貨員問題，使掃描區(qū)內的電流通路優(yōu)化的方法，但是對載物臺通路并未考慮，還不充分。
另外，上述的加工計劃程序通常編入激光加工機的軟件中，計算負荷大，對不具有計算專用的高速處理機的加工機一側的動作有不良影響，為了使用最新的程序，存在需要每次進行版本升級等問題。這一點，即使抽出加工計劃的程序，作為單獨的軟件提供也是一樣的。另外也可利用軟盤等記錄媒體，請用戶郵寄加工位置數(shù)據(jù)，在廠家的支持中心等作出加工計劃，由郵寄返回，但是郵寄交接要花費時間。
發(fā)明的內容本發(fā)明的第1課題可消除上述現(xiàn)有的問題，不改變激光振蕩器、激光掃描機構、工件移動機構等的應答性，縮短工件的總移動時間、縮短激光束等的加工裝置的總掃描時間兩個課題，則通過數(shù)字捕捉加工位置的2維平面上的分布狀態(tài)、計劃最佳軌跡來解決，從而提高加工機器的生產(chǎn)量。
本發(fā)明的第2課題是通過引入高效存放幾何學的點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構，不降低以縮短加工時間為目的的計劃精度?？s短計劃所花的計算時間。
本發(fā)明的第3是提供實施上述加工計劃的加工計劃裝置。
本發(fā)明的第4課題是利用計算機專用的高速處理機，總是以最新版本可迅速作成加工數(shù)據(jù)。
本發(fā)明為了解決上述第1課題，當將分散在工件上的多個加工位置分配給同時加工的多個加工區(qū)域進行加工時，首先決定各加工區(qū)域內加工位置的最佳加工路徑；然后決定各加工區(qū)域內加工位置的加工順序，使同時所加工的加工區(qū)域的總加工時間為最小。
本發(fā)明同樣為了解決上述第1課題，當決定分散在工件上的多個加工區(qū)域的加工順序時，對各加工區(qū)域上加工路徑的起點進行位移，使之對多個存在的同時加工區(qū)域所同時進行的掃描時間或移動時間均勻，縮短總加工時間。
本發(fā)明同樣為了解決上述第1課題，當對于分散在工件上的多個加工位置或工件內所設定的加工區(qū)域，使用巡回售貨員問題，決定加工順序時，通過解決巡回推銷人員問題，使一巡回路徑為最小之后，決定起點和終點，以便檢測最長的移動，并將其除去。
本發(fā)明同樣為了解決上述第1課題，當對于分散在工件上的多個加工位置或工件內所設定的加工區(qū)域，使用巡回售貨員問題，決定加工順序時，通過解加以改善的巡回推銷人員問題，使之從一巡回路徑減去最長移動的值為最小值，求出一巡回路徑；最后除去最長的移動，決定起點和終點。
本發(fā)明同樣為了解決上述第1課題，當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置在掃描區(qū)域配置時，反復進行以下步驟臨時設定下一加工區(qū)域，使其包圍未被加工區(qū)域包圍的第1方向的端點；為使該臨時設定的加工區(qū)域可包圍與上述第1方向不同的第2方向的端點，而在該第2方向上移動；為使該移動的加工區(qū)域可包圍該移動后位置上的上述第1方向的端點，而再次在該第1方向上移動；為使該移動的加工區(qū)域可包圍該再移動后位置的上述第2方向的端點，通過反復進行再次在該第2方向上移動的步驟，確定下一加工區(qū)域。
另外，上述加工區(qū)域具有與上述第1方向及第2方向相直交的方形框。
還有，設定上述第1方向及第2方向使其對應于工件的移動方向。
本發(fā)明為了解決上述第1課題，當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，首先將工件全表面單純分割成加工區(qū)域；然后將沒有加工位置的加工區(qū)域全部除去。
另外，本發(fā)明同樣為了解決上述第1課題，當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，反復進行在未被包圍的加工位置數(shù)量最多的位置上配置加工區(qū)域的處理，直到所有加工位置被包圍為止。
還有本發(fā)明同樣為了解決上述第1課題，當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，首先臨時決定區(qū)域配置；然后，使加工區(qū)域向附近位移，除去不需要的加工區(qū)域。
另外，使上述加工區(qū)域單獨屬于該區(qū)域內的點，在不脫離該區(qū)域的條件下，向附近位移，除去不需要的相鄰區(qū)域。
或者，使在上述加工區(qū)域內由重復部位連結的2個以上的區(qū)域，單獨屬于該2個以上區(qū)域的點，在不脫離該2個以上區(qū)域的條件下，分別使上述2個以上區(qū)域向附近位移，除去不需要的相鄰區(qū)域。
本發(fā)明為了解決上述第1課題，當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，在相同加工位置屬于多個區(qū)域時，決定進行該加工的區(qū)域，要使屬于多數(shù)同時各加工區(qū)域的加工位置數(shù)均等。
另外，將屬于上述多個區(qū)域的加工位置，首先在多數(shù)同時加工區(qū)域內，分配給差大的區(qū)域；然后將剩下的加工位置分配給差小的區(qū)域；最后將剩下的加工位置均等分配給兩個區(qū)域。
本發(fā)明為了解決上述第1課題，當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，調整區(qū)域位置，使加工位置集中在各加工區(qū)域的中央部。
另外，調整區(qū)域位置，使上述加工位置擴展的中心與加工區(qū)域的中心一致。
或者，上述加工位置在不脫離加工區(qū)域的限度內，使區(qū)域位置接近加工位置的重心。
本發(fā)明為了解決上述第1課題，當利用可向多個方向移動的載物臺，加工在該載物臺上配置的工件時，將上述載物臺的移動路徑起點，作為將工件從裝載器放在載物臺的位置；而將終點作為使工件移到卸載器之前的位置，通過解固定端點的巡回售貨員問題，決定上述載物臺的移動路徑。
本發(fā)明為了解決上述第1課題，當通過在加工區(qū)域內可對加工裝置可進行掃描或移動的多個加工單元(例如，在掃描區(qū)域內可掃描激光束的射束照射單元和在移動區(qū)域內可移動機械式鉆孔機的鉆孔機移動單元)，同時對可移動的載物臺上配置的工件進行加工時，決定加工單元的間隔，使加工裝置掃描或移動次數(shù)(例如，射束掃描次數(shù)和鉆孔機移動次數(shù))及裝載臺移動次數(shù)為最小。
另外，在上述加工裝置掃描或移動次數(shù)和載物臺移動次數(shù)上，根據(jù)掃描時間及移動時間的不同進行加權。
另外，設定上述加工裝置單元的間隔；使此時的各加工裝置單元的掃描或移動范圍重疊，求出最少加工區(qū)域數(shù)的區(qū)域配置；計算此時的加工裝置掃描或移動次數(shù)及載物臺移動次數(shù)。
本發(fā)明為了解決上述第1課題，改變工件方向進行上述的處理；自動采用加工裝置掃描或移動次數(shù)及載物臺移動次數(shù)為最小的工件方向。
本發(fā)明為了解決上述第2課題，當利用可在多個方向進行掃描或移動的加工裝置，對工件進行加工時，使表示分散在工件上加工位置或加工區(qū)域的點位置數(shù)據(jù)，用樹型數(shù)據(jù)結構表現(xiàn)。
另外，上述樹是K維二分法檢索樹。
另外，在決定分散在工件上的加工區(qū)域的位置后，利用上述樹，列舉各加工區(qū)域內的點數(shù)據(jù)。
另外，從上述樹的根節(jié)點，對于內部節(jié)點，根據(jù)該節(jié)點的子節(jié)點表示的區(qū)域和搜索區(qū)域相結重合的情況，判斷是否檢索該節(jié)點的子節(jié)點，并且只在到達葉節(jié)點時，才直接對點數(shù)據(jù)進行訪問。
另外，利用上述樹，進行檢索離注視點最近點的最鄰近點搜索處理。
另外，從上述樹的根節(jié)點，開始上述最鄰近點搜索處理。
另外，當具有以注視點為中心，以到現(xiàn)在最鄰近點的距離為半徑的園和節(jié)點所表示的區(qū)域有重疊時，對該節(jié)點進行搜索。
另外，當上述節(jié)點是葉節(jié)點時，對該節(jié)點表示的區(qū)域內所有的點求出距離，判斷是否短。
另外，各點數(shù)據(jù)具有有關各自己所屬的葉節(jié)點的信息；對存在想尋找最鄰近的注視點的葉節(jié)點直接進行訪問，然后，只要存在需要搜索的節(jié)點時，則通過向上述樹的根節(jié)點方向回溯，進行上述最鄰近點搜索處理。
另外，當具有以注視點為中心，以到現(xiàn)在最鄰近點的距離為半徑的園和節(jié)點表示的區(qū)域，露出在表示現(xiàn)在節(jié)點的區(qū)域之外時，根據(jù)露出情況，進行自己的兄弟節(jié)點或自己父方的兄弟節(jié)點的搜索。
另外，通過反復進行上述最鄰近點搜索處理；及利用排除所發(fā)現(xiàn)的最鄰近點的樹，搜索下一個最鄰近點的處理；按接近注視點的順序，列舉鄰近點。
另外，從起點到終點反復進行通過上述最鄰近點搜索處理，搜索未與加工路徑連接的最鄰近點，作為新的注視點連接到加工路徑的處理；及利用排除發(fā)現(xiàn)的注視點的樹，搜索下個最鄰近點，作為新的注視點，連接到加工路徑上的處理；作成加工路徑。
另外，通過減少各點數(shù)據(jù)附屬的索引結束序號，或增加開始序號，進行從上述樹排除發(fā)現(xiàn)的點的處理。
另外，當從上述樹排除發(fā)現(xiàn)的點時，如果某節(jié)點內的點數(shù)據(jù)全部消失，則在節(jié)點上要具有表示沒必要訪問該節(jié)點的信息。
另外，將通過上述任一項中記載的加工計劃方法所決定的加工路徑，作為使用巡回售貨員問題、決定加工順序時的初始解。
另外，為了解決上述第2課題，通過發(fā)現(xiàn)某加工區(qū)域內的點數(shù)據(jù)配置、和別的加工區(qū)域內的點數(shù)據(jù)相對一致的區(qū)域組，可省去沒必要的高負荷運算。
還有，通過對一個區(qū)域的全部點，作為加有一定坐標偏差量的點位置數(shù)據(jù)；從另一個區(qū)域的樹的根節(jié)點，不斷向表示存在上述點位置數(shù)據(jù)區(qū)域的節(jié)點移動；及只在移動到葉節(jié)點時，檢查是否存在與上述點位置數(shù)據(jù)一致的點位置數(shù)據(jù)的處理；進行尋找上述點數(shù)據(jù)的配置相對一致的區(qū)域組的處理。
另外，在以最少數(shù)的同尺寸矩形包圍加工區(qū)域內的點數(shù)據(jù)處理中，每當以循環(huán)調出作成臨時加工區(qū)域時，對該臨時加工區(qū)域及各加工區(qū)域內的臨時的位置數(shù)據(jù)的雙方，作成上述樹。
另外，在確定加工區(qū)域時，對加工區(qū)域、及各加工區(qū)域內的點位置數(shù)據(jù)的雙方，作成上述樹。
本發(fā)明提供的加工方法，進行由上述的任一項記載的加工計劃方法所決定的加工(例如激光加工及穿孔加工)。
本發(fā)明提供的計算機程序，用于實施上述的任一項中記載的加工計劃方法。
本發(fā)明為了解決上述第3課題，用于將分散在工件上的多個加工位置，分配給同時加工的多個加工區(qū)域上進行加工的加工計劃裝置中，包括決定各加工區(qū)域內加工位置的最佳加工路徑的加工路徑?jīng)Q定裝置，及決定各加工區(qū)域內加工位置的加工順序的加工順序決定裝置，使同時加工的加工區(qū)域的總加工時間為最小。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，用于在決定分散在工件上的多個加工區(qū)域的加工順序時建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有的加工順序位移裝置對多數(shù)存在的同時加工區(qū)域，使各加工區(qū)域上的加工路徑的起點進行位移，縮短總加工時間，以便能夠使同時進行的掃描時間及移動時間均勻化。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，用于對分散在工件上的多個加工位置或設定在工件內的加工區(qū)域，使用巡回售貨員問題，決定加工順序時建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有決定起點和終點的的掃描路徑?jīng)Q定裝置，以便通過解巡回售貨員問題，使一巡回路徑為最小之后，檢測最長的移動，并使其除掉。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，用于對分散在工件上的多個加工位置或設定在工件內的加工區(qū)域，使用巡回售貨員問題，決定加工順序時建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有決定起點和終點的掃描路徑?jīng)Q定裝置，以便通過解使從一巡回路徑減去最長移動的值為最小的改良巡回售貨員問題，求出一巡回路徑，最后除掉最長的移動。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，用于對分散在工件上的多個加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有區(qū)域配置決定裝置，通過反復以下步驟臨時設定下一個加工區(qū)域，以便包圍未由加工區(qū)域包圍的第1方向的端點；在該第2方向上移動，以便該臨時設定的加工區(qū)域包圍與上述第1方向不同的第2方向的端點；再次在該第1方向上移動，以便該移動的加工區(qū)域包圍該移動后位置上的上述第1方向的端點；及重復再次在該第2方向上移動的步驟，以便該移動的加工區(qū)域包圍該再移動后的位置上的上述第2方向的端點；來確定下一加工區(qū)域。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有區(qū)域配置決定裝置，首先將工件全表面單純分割為加工區(qū)域，然后，除去沒有加工位置的加工區(qū)域。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有配置決定裝置，用于反復進行在未被包圍的加工位置數(shù)最多的位置上，配置加工區(qū)域的處理，直到所有的加工位置被包圍為止。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時建立加工計劃的加工計劃裝置，具有區(qū)域配置決定裝置，首先臨時決定區(qū)域配置，然后將加工區(qū)域位移到近旁，除去不需要的加工區(qū)域。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域的配置時，建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有所屬區(qū)域決定裝置，用于決定進行該加工區(qū)域，使之在同一加工位置屬于多個加工區(qū)域時，屬于多數(shù)的同時各加工區(qū)域的加工位置數(shù)均等。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有區(qū)域位置調整裝置，用于調整區(qū)域位置，使之在各加工區(qū)域的中央部集中加工位置。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，在利用在多個方向上可移動的載物臺，對在該載物臺上配置的工件進行加工時，具有移動路徑?jīng)Q定裝置，通過將上述載物臺的移動路徑起點作為將工件從裝載器放在載物臺上的位置，而將終點作為將工件移到裝載器前的位置，通過解固定端點的巡回售貨員問題，決定上述載物臺的移動路徑。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，通過在加工區(qū)域內對加工裝置進行掃描的多個加工單元，同時對在可以移動的載物臺上配置的工件進行加工時建立加工計劃的加工計劃裝置中，具有單元間隔決定裝置，用于決定加工單元的間隔，使加工裝置掃描或移動次數(shù)及載物臺移動次數(shù)為最小。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，具有工件方向決定裝置，用于改變工件方向，進行由上述單元間隔決定裝置的處理；及自動采用加工裝置掃描或移動次數(shù)及載物臺移動次數(shù)為最小的工件方向。
本發(fā)明同樣為了解決上述第3課題，當采用在多個方向上可以掃描或移動的加工裝置，對工件加工時，建立加工計劃的加工計劃裝置中，包括對由樹形數(shù)據(jù)結構表現(xiàn)的表示分散在工件上的加工位置或加工區(qū)域的點位置數(shù)據(jù)進行存儲的裝置；及利用由上述樹形的數(shù)據(jù)結構表現(xiàn)的位置數(shù)據(jù)，決定加工區(qū)域位置及加工順序的裝置。
本發(fā)明提供的加工計劃裝置，包括上述的任一項中記載的加工計劃裝置。
本發(fā)明提供的計算機程序，用于實現(xiàn)上述的任一項中記載的加工計劃裝置。
本發(fā)明為了解決上述第4課題，根據(jù)通過通信線路由加工裝置端接收的加工位置數(shù)據(jù)，決定加工計劃；及將信息返回給上述加工裝置端。
另外，通過上述任一項中記載的方法，決定上述加工計劃。
本發(fā)明還提供計算機程序，用于實現(xiàn)上述加工數(shù)據(jù)作成方法。
本發(fā)明同樣為了解決上述第4課題，在加工數(shù)據(jù)作成裝置中，具有通過通信線路，從加工裝置端接收加工位置數(shù)據(jù)的接收裝置；根據(jù)接收的加工位置數(shù)據(jù)，決定加工計劃的計劃裝置；及將決定的加工計劃返送回上述加工裝置端的發(fā)送裝置。
另外，通過上述的任一項中記載的方法，決定上述加工計劃。
本發(fā)明提供的計算機程序，用于實現(xiàn)上述的加工數(shù)據(jù)作成裝置。
本發(fā)明提供的計算機可以讀取的記媒體上，記錄有上述計算機程序。
根據(jù)本發(fā)明，通過數(shù)學捕捉加工位置信息，對機器的動作進行更優(yōu)化計劃，可以縮短激光加工的加工時間。
另外，在不降低以縮短加工時間為目的加工計劃精度的情況下，可以縮短計劃所花的計算時間。
本發(fā)明更高速的處理及使用次數(shù)，例如在上述直交區(qū)域搜索中，由于是否在臨時區(qū)域內的一個一個區(qū)域決定途中、決定區(qū)域時使用，所以大約為“臨時區(qū)域的作成次數(shù)×區(qū)域數(shù)平均”次。
另外，上述鄰近點清單(リスト)的作成，由于是巡回售貨員問題的前處理，所以在所有的點數(shù)據(jù)及區(qū)域位置數(shù)據(jù)中每個用一次，為“穿孔位置數(shù)+半?yún)^(qū)域的區(qū)域數(shù)”次。
另外，上述最近鄰域法，由于對每個巡回售貨員問題用一次，所以最大為“1+基板全體的區(qū)域數(shù)”次(“1”是計劃載物臺通路時的巡回售貨員問題)。
另外，上述全一致詢問中的區(qū)域間比較的次數(shù)，最大約為“(基板全體的區(qū)域數(shù))2/2”次(初一看感到由于存在平方項所以計算量大，但是區(qū)域間的孔配置完全一致的判斷，即使有一點不存在全一致點，則判斷就結束，所以一般來說不會有大的計算量)。
在上述中，特別是作成鄰近點清單，解巡回售貨員問題的流程處理(屬于反復改善法范疇的解法，基本上沿著該流程)，對全部計算所占的比例多。這部分可顯著表示高速化。
另一面，樹的作成額外需要花時間，但是樹的做作成次數(shù)是“臨時區(qū)域的作成次數(shù)+1+基板全體的區(qū)域”次，通過樹的作成，比進行高速處理的次數(shù)足夠小，另外由于作成所花時間也不那么長，所以不會成問題。從而在整體上計算時間的縮短效果是足夠的。
另外，根據(jù)通信線路從加工裝置端接收的加工位置數(shù)據(jù)，決定加工計劃，對上述加工裝置返回信息時，利用計算專用的高速處理機，可以總是以最新版本迅速作成加工數(shù)據(jù)。
附圖的簡要說明圖1表示使用本發(fā)明的激光穿孔機全體結構的透視2表示該機詳細結構的透視3表示該機步進重復的全體加工動作的時間4表示該機各掃描區(qū)域內加工動作的時間5表示激光穿孔機的現(xiàn)有裝置系統(tǒng)構成的方框6表示該機的CAD數(shù)據(jù)例的線7表示該機的現(xiàn)有數(shù)據(jù)設定方法的處理步驟概要流程8表示該機現(xiàn)有的載物臺位置及通路例子的透視9表示該機現(xiàn)有的電流掃描器通路例子的平面10表示本發(fā)明所涉及的激光穿孔加工計劃裝置實施例構成的方框11表示上述實施例全體處理步驟的流程12表示該實施例的2單元的區(qū)域配置計劃裝置處理步驟的流程13為說明該實施例單元間距離設定原理的平面14表示該實施例射束掃描次數(shù)及載物臺移動次數(shù)和最佳單元間距離關系例子的線15表示該實施例為說明XY坐標變換適用性的基板例子的線16表示該實施例XY坐標變換狀態(tài)的線17為說明該實施例的區(qū)域重疊時穿孔位置分配原理，表示重疊時區(qū)域分配例子的平面18表示該實施例的上述穿孔位置分配例子的線19該實施例重疊分配處理的具體處理步驟例子的流程20表示該實施例分配一例的線21表示該實施例分配的另一例的線22表示該實施例以穿孔位置擴展為中心對區(qū)域位置進行微調整情況的平面23表示該實施例以穿孔位置為重心對區(qū)域位置進行微調整情況的平面24表示2單元的區(qū)域配置計劃裝置的變形例處理步驟的流程25表示上述變形例的單元間距離備選例的平面26表示上述實施例的區(qū)域配置計劃裝置處理步驟的流程27為了具體說明上述處理步驟，表示尋找下一區(qū)域位置的狀態(tài)平面28同樣，表示發(fā)現(xiàn)了未被包圍的最左邊的點狀態(tài)的平面29同樣，表示對區(qū)域寬度的帶區(qū)域發(fā)現(xiàn)了未被包圍的最下邊區(qū)域的狀態(tài)平面30同樣，表示與確定區(qū)域重疊大時的例外處理的平面31同樣，表示在下一區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了最左邊點的狀態(tài)的平面圖。
圖32同樣，表示避免重疊的狀態(tài)的平面33同樣，表示確定了下一區(qū)域的狀態(tài)的平面34表示區(qū)域決定方法變形例原理的平面35同樣，表示處理步驟的流程36在上述變形例中表示搜索區(qū)域附近的一例的線37同樣，表示另一例子的線38表示上述實施例的載物臺電流通路計劃裝置處理步驟的流程39為說明本發(fā)明的原理，表示載物臺的移動時間不同的例子的線40表示裝載器、卸載器和XY載物臺等位置關系和最佳路徑例子的平面41為了說明本發(fā)明的原理，表示電流掃描器的移動時間不同的例子的線42表示在上述載物臺·電流通路計劃裝置上所執(zhí)行的左右單元的移動圖形的配合原理的時間43同樣，表示左右掃描區(qū)域一方的訪問順序的位移效果的平面圖及時間44關于起點、終點的最佳設定，表示決定一巡回路徑后除去最長移動的狀態(tài)的平面45同樣，表示通過“(一巡回路徑)一(最長的移動)”決定一巡回路徑的步驟的流程46同樣的平面47表示區(qū)域配置計劃裝置的效果一例的平面48同樣，表示上述效果的另一例的平面49同樣，匯總表示區(qū)域數(shù)變化狀態(tài)的圖表圖50為了表示單元間距離優(yōu)化的效果，表示對單元間距離的射束掃描次數(shù)與載物臺移動次數(shù)關系例的線51同樣，匯總表示數(shù)值結果的圖表圖52同樣，對現(xiàn)有的電流通路和使用本發(fā)明后的電流通路例子進行比較表示的線53同樣，對現(xiàn)有例與本發(fā)明的實施例中的穿孔位置數(shù)和電流掃描器移動距離關系例進行比較表示的線54同樣匯總表示數(shù)值結果的圖表圖55為了說明表示樹的節(jié)點間關系的用語的線56表示在本發(fā)明中所使用的二維數(shù)據(jù)例的平面57同樣表示向樹的裝放狀態(tài)的線58同樣表示數(shù)據(jù)描述例的線59表示本發(fā)明適用對象的矩形區(qū)域搜索情況的平面60同樣表示最鄰近點搜索及鄰近點清單作成情況的平面61表示在本發(fā)明的實施例用最近鄰域法巡回路徑作成過程舉例的平面62同樣表示用反復改善法(局部搜索法)的處理步驟舉例的流程63同樣表示自項向下方法的處理步驟例子的流程64表示在上述自頂向下方法中判斷應進行搜索區(qū)域的情況的平面65表示本發(fā)明的實施例中用自底向上方法的處理步驟舉例的流程66表示在上述自底向上方法中判斷應進行搜索區(qū)域的情況的平面67表示本發(fā)明的實施例中全一致詢問的有效性的平面68表示本發(fā)明的實施例系統(tǒng)構成的方框69同樣表示處理步驟的流程70表示上述實施例變形例的系統(tǒng)構成的方框71表示上述實施例另一變形例的系統(tǒng)構成的方框72表示掃描方向變形例的平面圖本發(fā)明的具體實施方式
下面參照附圖，詳細說明在激光穿孔機上使用的本發(fā)明的實施例。
本發(fā)明涉及的激光穿孔機的加工計劃裝置70的實施例如圖10所示，由多數(shù)單元(本實施例中為2單元)的區(qū)域配置計劃裝置72、及載物臺電流通路計劃裝置76構成。
上述2單元的區(qū)域配置計劃裝置72，以穿孔點的坐標值為基礎，決定掃描區(qū)域(加工區(qū)域)數(shù)為最小的左右電流單元2ZL、2ZR的作業(yè)區(qū)域，如果需要XY坐標值的變換，則執(zhí)行，決定上述單元間距離A，并作出掃描區(qū)域位置數(shù)據(jù)B、及各掃描區(qū)域內的穿孔位置數(shù)據(jù)D。
在該2單元的區(qū)域配置計劃裝置72中，包括由最小數(shù)的同一尺寸的矩形包圍2維區(qū)域內的所有點而決定矩形配置的區(qū)域配置裝置74，反復進行循環(huán)處理，直到可以決定最佳的單元間距離。
上述區(qū)域配置計劃裝置74，對某區(qū)域及該區(qū)域內的穿孔位置為最小數(shù)的掃描區(qū)域數(shù)的區(qū)域配置進行計劃。
上述載物臺·電流通路計劃裝置76的輸入是掃描區(qū)域位置數(shù)據(jù)B和穿孔位置數(shù)據(jù)D，對訪問掃描區(qū)域順序(載物臺通路)及訪問各區(qū)域的穿孔位置的順序(電流通路)進行計劃，作出掃描區(qū)域位置訪問順序數(shù)據(jù)C及穿孔位置訪問順序數(shù)據(jù)E。
下面參照圖11對各裝置進行的處理進行具體說明。
如圖12中所示，上述2單元的區(qū)域配置計劃裝置72進行所謂“一變量函數(shù)最小化”處理。在本實施例中，一變量函數(shù)的極小化算法采用了一般所熟知的黃金分割法。即，這種方法，當在區(qū)域配置計劃裝置74上輸入單元間隔距離A時，利用可以計算載物臺移動次數(shù)及“射束掃描次數(shù)”、或在這些上面分別加權的參數(shù)(后面將詳述)，可以將這些計算結果看成函數(shù)的輸出值的作用；并決定將該輸出值最小化的單元間距離。
在說明具體的計劃步驟之前，先說明上述“射束掃描次數(shù)”用語的意義、使載物臺移動次數(shù)及“射束掃描次數(shù)”最小化的根據(jù)、及被包括2單元的區(qū)域配置計劃裝置72內部的區(qū)域配置計劃裝置74的利用方法。在左右單元同時加工區(qū)域的穿孔數(shù)內，取其大的一個、減1，是某同時加工區(qū)域中的“射束掃描次數(shù)”，對全部的同時加工區(qū)域取該值的總和定義為“射數(shù)掃描次數(shù)”。該射束掃描次數(shù)越少，越可以取左右同時加工區(qū)域的孔數(shù)均衡性，使只在一個單元進行照射加工的無為穿孔的狀況越減少，總加工時間減少的可能性越高。另外，可以很容易想象到載物臺移動次數(shù)越少，總加工時間減少的可能性越高。
為什么總射束掃描時間和總載物臺移動時間2者占據(jù)總加工時間的大部分呢，這些大體以由下式求出。
總射束掃描時間的總和＝(射束掃描時間的平均值)×(射束掃描次數(shù))；總載物臺移動時間的總和＝(載物臺移動時間的平均值)×(載物臺移動次數(shù))；射束掃描時間和載物臺移動時間的平均值的縮短是載物臺·電流通路計劃裝置76的作用，是可以實現(xiàn)的，如果通過2單元的區(qū)域配置計劃裝置72可以使射束掃描次數(shù)及載物臺移動次數(shù)為最小，則總加工時間就應該減少。
由于單元間距離在加工時是一定的，所以另一方使一方平行位移單元間距離時，區(qū)域配置決定時刻的左右射束照射區(qū)域的區(qū)域配置，處于完全一致的關系。為此，當單元間距離A設定在某值時，如圖13中所示，使左右區(qū)域例如左端一致進行重疊，作成臨時區(qū)域，并對作成的區(qū)域，利用區(qū)域配置計劃裝置74，可以決定最少數(shù)的掃描區(qū)域配置，并可以計算此時的射束掃描次數(shù)及載物臺移動次數(shù)。
通過如上所述采用區(qū)域配置計劃裝置74，可以如圖14所示求出對任意單元間距離的載物臺移動次數(shù)及射束掃描次數(shù)。即原理是，如果對這些值為最小的單元間距離，通過例如黃金分割法等一變量函數(shù)的極小化方法，用數(shù)步的反復處理求出，則可以達到目的。
黃金分割法不是嚴密的一變量函數(shù)的“最小化”算法(發(fā)現(xiàn)全區(qū)域最佳解的算法)，而是“極小化”算法(發(fā)現(xiàn)局部最佳解算法)，但是實際上，求多峰形狀的函數(shù)最小值是非常困難的，所以本實施例中，采用了可以用數(shù)步發(fā)現(xiàn)極小值的黃金分割法。在求更接近最小值的極小值時，也可以采用例如模擬退火法(Simulated-annealingmethod)等的試探(heuristic)解法(也稱發(fā)現(xiàn)解法)。
實際上上述二個函數(shù)的形態(tài)是復雜的，決定使雙方為最佳的位置是困難的(一般稱為“多目的(此處為2目的)優(yōu)化問題”)為此，射束掃描平均時間約為1-3msec，載物臺移動平均時間約為0.2-0.4秒左右，所以在射束掃描和載物臺移動上加權約100-400(＝β)，可以設定。
G(射束掃描次數(shù))+β×S(載物臺移動次數(shù))為最小(有時也稱為“權重參數(shù)法”)。此處，β由實驗決定。
通過該操作也可以將2目的優(yōu)化問題還原為1目的優(yōu)化問題。
另外，也可以在射束掃描次數(shù)G中附加系數(shù)γ，為γ×G+β×S該一般式當由實驗求出的β值為小數(shù)值時，一般來說，由于計算機整數(shù)值運算比小數(shù)值運算速度快，所以可考慮使G+β×S全體進行適當整數(shù)倍(γ倍)為γ×G+γ×β×S重新用β置換γ×β另外，如果β＝0γ＝1，則G即表示射束掃描次數(shù)。另外，如果β＝1，γ＝0，則S即表示載物臺移動次數(shù)。在本問題中，由于估計G和S為最小的單元間距離的值接近，所以通過只對某一方的優(yōu)化，也可以縮短計算時間。
具體來說，如圖12中所示，首先在步101輸入穿孔點位置的坐標。
然后，通過步102-104及步105及步107，由區(qū)域配置計劃裝置74計算出單元間距離為最小位置(約100mm)和最大位置(約300mm)上的掃描區(qū)域數(shù)及射束掃描次數(shù)，或對這些分別加權的參數(shù)。
在此，單元間距離A與現(xiàn)有的一樣，最小值為100mm，最大值為300mm。通過模擬可以確認最佳單元間距離是接近將橫幅分割為1/2位置的位置，但是因基板不同，有時也有比100mm小的情況及比300mm大的情況。下限100mm有時由于單元自身的物理寬度而不能改變，但是上限300mm也是可以改變的。另外，100mm、300mm的最小值、最大值設定在上述步驟的初始位置(步102、105)，但是由于基板的大小不同，有時在該范圍內沒有區(qū)域最小位置，及明確100mm附近的距離過短而沒必要檢查。從而根據(jù)基板的尺寸。初始位置也隨機應變地設定。
然后，在步108上將單元間距離A再設定在此前位置2次間的適當位置(例如黃金分割比)，并在步109及110上，通過該區(qū)域配置計劃裝置74，計算出該位置上的掃描區(qū)域數(shù)。
如果可以在圖12的步110上計算γ×G+β×S的結果判斷為最小，則在步111上使循環(huán)結束，如果判斷不是最小，則返回步108。
當在步111，脫離循環(huán)時，存儲此時的區(qū)域數(shù)及單元間距離，在步112上交換數(shù)據(jù)的XY坐標，再次執(zhí)行由虛線包圍的步102至111的循環(huán)處理。
這樣，通過進行數(shù)據(jù)的XY坐標變換，實現(xiàn)原來的數(shù)據(jù)XY雙方的軸的垂直分割，對該雙方進行單元間距離A的優(yōu)化，通過采用好的一方，可以設定射束掃描次數(shù)、載物臺移動次數(shù)更少的單元間距離。例如在圖15中所示的基板時，如圖16所示，可以對X軸方向的分割和Y軸方向的分割雙方進行計算，選擇最佳的一方。
在對基板的放置改變90度時，必須將該情況通知給加工者。或者，也可以在將基板放置到激光加工機的裝載器上設置旋轉機構，自動旋轉。
通過上述比較，在圖12的步114上，確定載物臺移動次數(shù)及射束掃描次數(shù)為最小的單元間距離。如果是對原來CAD數(shù)據(jù)上的X軸進行分割，則再進行一次XY坐標交換，返回。
在該階段求出單元間距離及該區(qū)域大體配置。區(qū)域數(shù)是最小，但是有時掃描區(qū)域重疊。為此轉到步115，確定重疊部位的穿孔位置是包括在哪個掃描區(qū)內，即確定全部穿孔點位置所屬的掃描區(qū)域的標記(序號)。
即如圖17中所示，區(qū)域F和G重疊，當在區(qū)域F(1)、F(2)和區(qū)域G(1)、G(2)(括弧內的數(shù)字1表示左單元，數(shù)字2表示右單元)的雙方區(qū)域中有重疊的區(qū)域W(1)、W(2)時，如下式所示，通過使左右同時加工區(qū)域的孔數(shù)均等分配，使左右區(qū)域F的孔數(shù)多的一方、和左右區(qū)域G的孔數(shù)多的一方之和為最小，這樣可以縮短時間。
Min(Max(F(1)的孔數(shù)、F(2)的孔數(shù))+Max(G(1)的孔數(shù)、G(2)的孔數(shù)) ……(1)如圖18的上段所示，當只屬于左單元的區(qū)域F(1)的穿孔位置為30孔、同樣只屬于區(qū)域G(1)的穿孔位置為20孔、重疊區(qū)域W(1)為60孔，只屬于右單元的區(qū)域F(2)的為10孔，只屬于區(qū)域G(2)的為40孔，重疊區(qū)域W(2)為50孔時，不必特別想辦法，當機械的例如在上面決定的區(qū)域中全部分配時，如圖18的中段所示，左單元的F(1)為90孔、G(1)為20孔。右單元的F(2)為60孔、G(2)為40孔，區(qū)域F的電流發(fā)射數(shù)為90次、區(qū)域G的電流發(fā)射數(shù)為40次，合計為130次。
與此相比，根據(jù)本發(fā)明對同時加工區(qū)域的孔數(shù)進行均等分配時，如圖18的下段所示，在左單元的F(1)上為55孔、G(1)上為55孔、右單元的F(2)上為55孔、G(2)上為45孔，區(qū)域F的電流發(fā)射數(shù)為55次、區(qū)域G的電流發(fā)射數(shù)為55次，合計為110次，共計可以減少20次。
執(zhí)行重疊部分分配處理的順序，作為決定采取例如按照隨機順序、重復孔數(shù)多的順序等適當?shù)姆椒ǎf明重疊部位分配處理的步驟。此處，用小寫字f(1)、g(1)等表示孔數(shù)。將f(1)、f(2)分別作為屬于與左或右單元的區(qū)域F的G不重疊位置的孔，而將g(1)、g(2)分別作為屬于與左或右單元的區(qū)域g和f不重疊位置的孔，將fg(1)、fg(2)分別作為在左或右單元的區(qū)域F、G的2區(qū)域的重疊區(qū)域W1、W2上的孔，將|f(1)|、|g(1)|、|f(2)|、|g(2)|分別作為屬于左單元的區(qū)域F(1)或G(1)，右單元的區(qū)域F(2)或G(2)的孔數(shù)。
這樣，具體的處理步驟例如如圖19所示，首先在步201上計算f(1)-f(2)、g(1)-g(2)及其絕對值。然后，在步202上，如表示數(shù)值例的圖20中的箭頭A所示，在絕對值大的一方的區(qū)域孔數(shù)少的一方上，從重疊部位補充孔數(shù)。接著在步203上，如圖20中的箭頭B所示，在絕對值小的一方的區(qū)域孔數(shù)少的一方上，從重疊部位補充孔數(shù)。接著在步204上如圖20中箭頭C所示，使重疊部位上剩余的孔在F和G上均等分配，結束處理。
通過以上的步，決定在區(qū)域F和G上分配重疊部位穿孔位置的個數(shù)，但是不決定哪個穿孔位置向F分配、哪個穿孔位置向G分配。其分配方法是采用例如對所有重疊部位的穿孔位置求出離F的中心的距離，按F的中心近的順序向F分配的孔數(shù)量對F分配的所謂試探方法。
區(qū)域重疊的孔的分配方法并不限于此，例如如圖21中所示，也可以對離各區(qū)域中心的距離近的進行分配。
圖12的步115結束后，在步116上使用原來的區(qū)域8內的點數(shù)據(jù)存在位置對掃描區(qū)域的中心進行微調整，使點集中在修正后的區(qū)域8′的中央，提高加工精度。具體來說，如圖22中所示，用穿孔位置的擴展中心(各軸最小、最大的平均值)進行微調整，或者，如圖23中所示，可以進行使穿孔位置的重心成為修正后的區(qū)域8′的中心的微調整。后者，當一部分點P在外時，修正到所有的點收在界限內，在圖23的例子中，Y軸位移到重心位置也沒有問題，當X軸移動到重心位置時，由于有在外的點P，所以使中心位置位移到使穿孔位置全部收容在界限內。
該操作不與縮短時間相聯(lián)系，但是由于fθ透鏡34L、34R的像差等關系，中心處的精度高，所以在提高精度方面是有效的。
作為實用上的問題，也可以采用下面通過PC機上的窗口52輸入，進行代替處理，使上述步驟更簡化的方法。
該代替處理法是利用點數(shù)據(jù)圖形的方法，圖24表示該方法的處理概要。另外，圖25表示本方法中單元間距離的備選的例子。
本方法是通過區(qū)域配置計劃裝置74，對于在X軸上垂直分割單元作業(yè)區(qū)域時及在Y軸上垂直分割時的雙方，求出將“從點的某位置的左端，到使點的某位置的橫幅，從半分割的位置到點的某位置，使單元分割線移位的位置的距離“定為單元間距離時的區(qū)域數(shù)；及在CAD數(shù)據(jù)中有圖形信息時，對圖形的位移量中單元間距離的最小值(約100mm)和最大值(約300mm)之間的”全部，求出將圖形的移位量定為單元間距離時的區(qū)域數(shù)，在全部中選擇區(qū)域數(shù)最小的。
在圖25的例子中，最佳的單元距離為最大圖形A的移位量260mm或半分割(基板橫幅560mm÷2＝)280mm。
在本方法中，不是使單元間距離由黃金分割法定在適當?shù)奈恢蒙?，而是在?02至305上，在圖形的移位量中，對單元間距離的最小值和最大值之間全部進行，在這一點上與圖12的例子不同。而在其他方面由于也同樣，所以加相同標號，其說明予以省略。
另一方面，編入2單元的區(qū)域配置計劃裝置72中的上述區(qū)域配置計劃裝置74，決定由最少數(shù)的同尺寸矩型(例如正方形)包圍2維區(qū)域的所有點時的矩型區(qū)域的配置。通過該裝置可以實現(xiàn)最小掃描區(qū)域數(shù)(從而是最少的載物臺移動次數(shù)。
下面參照圖26詳細說明本裝置的區(qū)域配置決定步驟。
在各處理中，現(xiàn)在注視的位置(X、Y)是區(qū)域(正方形)左下角的頂點。在處理中更新區(qū)域的位置。
首先在步401上輸入穿孔位置的坐標。
接著，在步402上根據(jù)X坐標的值對穿孔位置進行分類。另外，在步406、409、411上使區(qū)域位置更新為向X軸負方向、或向X軸正方向。這在一個區(qū)域決定循環(huán)中，在全體上從X軸的值小的穿孔位置，盡量避免區(qū)域的重疊，更新區(qū)域的X軸值、Y軸值，并使從Y軸的值小的穿孔位置包圍點。
在本裝置中，有向Y軸負方向(下方)的2個區(qū)域位置更新處理(步406、411)、及向X軸正方向(右方)的區(qū)域位置更新處理(步409)。
下面參照圖27至圖32，說明具體的決定步驟。
在圖27中，當確定4個區(qū)域E1-E4，考慮尋找第5個區(qū)域E5的位置時，首先在步403上，按分類的順序，尋找還未確定的被覆蓋區(qū)域。在步404上，如圖28中所示，發(fā)現(xiàn)未被包圍的最左邊的點P1，在步405上臨時作成包圍點P1的區(qū)域E5，然后在步406，應將區(qū)域位置更新到下方，對區(qū)域寬度的帶區(qū)域B1、未被包圍的最下面的點，即現(xiàn)在區(qū)域位置E5下面的部分，尋找還未決定的Y坐標值為最小的(區(qū)域位置的更新①)，如果沒有，則在方才的位置上確定。
另一方面，如圖29中所示，當發(fā)現(xiàn)最下邊的點P2時，將區(qū)域E5的位置移動到下方，使該點處于下邊的位置。當發(fā)現(xiàn)時將Y坐標的值更新為Y′，但是(X、Y′)上的區(qū)域，與此前確定的區(qū)域重疊如圖30中所示，在比某值大時，在重疊大的區(qū)域上部未重疊的區(qū)域e中，再次尋找Y坐標最小的。如果區(qū)域e內發(fā)現(xiàn)了點(Y′)，則用區(qū)域e的Y坐標值最小的Y11更新Y坐標的值，避免重疊。在區(qū)域e內未發(fā)現(xiàn)點時，通過下次處理的區(qū)域位置的右方更新，為使完全沒有重疊，應該向右方更新位置，直接用Y′更新Y坐標值。
在步407上更新了Y坐標值時，轉到步409，應對區(qū)域位置向右方更新，如圖31中所示，將區(qū)域E5的位置向右方移動，在現(xiàn)在的區(qū)域中，由X坐標值為最小的點P3的值更新X坐標的值(區(qū)域位置的更新②)在步409上更新了X坐標時，轉到步411，進行將區(qū)域位置再度更新到下方的處理(區(qū)域位置的更新③)。具體來說，如圖32所示，在從現(xiàn)在的區(qū)域位置(X、Y)向Y軸負方向，在此前決定的區(qū)域的4個邊之內，在上部的邊的Y坐標中尋找最大的。但是，即使移動到下側，在一定以上的邊不重疊的區(qū)域可以忽略。將所發(fā)現(xiàn)的邊的Y坐標作為Y′。對于現(xiàn)在的區(qū)域下部，并且Y坐標值在Y′以上的矩形區(qū)域B2內，尋找還未決定的區(qū)域的Y坐標值最小的。如果發(fā)現(xiàn)，則由該值更新Y坐標值。
在本裝置中，存在決定一個區(qū)域的第一循環(huán)、及使區(qū)域的位置向右方、下方進行微調整的第二循環(huán)。當區(qū)域位置決定時，則從第一循環(huán)脫離，而當在區(qū)域位置更新步409、411上，區(qū)域位置未被更新時，從第二循環(huán)脫離。
反復進行上述處理，直到確定區(qū)域的位置為止，如圖33所示，確定最終的區(qū)域E5的位置，轉到尋找下一區(qū)域的循環(huán)。掃描方向及區(qū)域位置的更新方向等并不限于上述說明，例如也可以是其相反。
上述區(qū)域配置計劃裝置74上的處理變形例，如圖34所示，應用組合優(yōu)化問題上的局部搜索法((local search)(也稱反復改善法(itcrative improvement method))，從現(xiàn)有的區(qū)域配置首先作成除去完全沒有點的區(qū)域的區(qū)域配置，使區(qū)域位置在上下左右移位，也可以一個一個除去不要的區(qū)域。
具體來說如圖35中所示，首先在步501上，從圖34(A)中所示的現(xiàn)有區(qū)域，通過除去沒有點的區(qū)域，產(chǎn)生圖34(B)中所示的區(qū)域配置作為初始解。此處“解”是指可以“包圍所有點的區(qū)域配置(及區(qū)域數(shù))”的組合(解集合)內的一個。而“好的解”是指區(qū)域數(shù)少的解。
初始解的產(chǎn)生方法并不限于上述的方法，而有各種方法。例如也可以是組合優(yōu)化問題中所知道的所謂的貪婪(グリ-ディ-)算法等，該方法是反復處理“發(fā)現(xiàn)包圍最多未被包圍的點的位置，對區(qū)域進行配置”的處理，直到所有的點被包圍為止。
另外，也可以將由圖26中的步驟所決定的區(qū)域配置作為初始解。
接著，在步502上，在y中代入初始解x，在步503上解y的附近N(y)內搜索。具體來說如圖36中所示，對于某注視區(qū)域Ei，單獨屬于該區(qū)域內的點，在不從該區(qū)域漏掉的限制下，移動到使區(qū)域位置移動的區(qū)域內的某位置時，在移動的位置區(qū)域內，當單獨屬于注視區(qū)域Ei的一個相鄰區(qū)域的Ej內的點都進入時，由于不需要該相鄰區(qū)域Ej，所以通過刪除，發(fā)現(xiàn)比y更好的解z，在步505上將發(fā)現(xiàn)的解z的值代入Y內，再重復步503。
在步503的處理中，在N(y)內不能發(fā)現(xiàn)比y更好的解的階段，轉到步506，將現(xiàn)在的y的值作為解，結束處理。
或者如圖37中所示，對于由重疊部位連結的某2個相鄰區(qū)域Ei、Ei+1，單獨屬于該2區(qū)域內的點，即存在于重疊部以外區(qū)域的點，在不從該2個區(qū)域漏掉的限制下，在移動區(qū)域位置的區(qū)域內的某位置上移動了2個區(qū)域時，單獨屬于鄰接區(qū)域的一個Ej內的點全部進入時，由于該鄰接區(qū)域Ej不需要，所以也可以刪除。
由重疊部位連結的區(qū)域數(shù)比2大也沒關系。即，對于2以上任意的n，由重疊部位連結的某n個區(qū)域Ei、...、Ei+n-1，單獨屬于該n區(qū)域內的點，即存在于重疊部以外區(qū)域的點，在不從該n區(qū)域漏掉的限制下，在使區(qū)域移動的區(qū)域內的某位置上，移動了n個區(qū)域時，單獨屬于相鄰區(qū)域的一個Ej內的點全部進入時，由于不需要該相鄰區(qū)域Ej，所以也可以刪除。
上述載物臺電流通路計劃裝置76，計劃掃描區(qū)域的訪問順序(載物臺通路)及各掃描區(qū)域內的加工位置(穿孔位置)點的訪問順序(電流通路)的優(yōu)化。圖38表示該裝置的基本處理步驟。該裝置的特征在于，可適用一般所廣為熟知的巡回售貨員問題(在訪問全部城市，返回最初的城市的一巡回路徑當中，求出一巡回路徑長度為最小的問題也稱為TSP)，或根據(jù)情況，將一般的TSP變形的方法(也稱變形TSP)。另外，根據(jù)情況不同，一巡后，沒有必要返回原來位置時，也需要決定掃描或移動的起點和終點的處理。
當根據(jù)情況決定巡回售貨員問題的適用法及起點和終點時，對以下的項目特別注視。
在步601的載物臺通路計劃時，如圖1所示，XY載物臺40由只產(chǎn)生向X方向移動的X載物臺40X、及只產(chǎn)生向Y軸方向移動的Y載物臺40Y的2臺載物臺構成，所以XY載物臺40的一次移動結束，是2臺載物臺40X、40Y雙方移動結束的時刻。一般來說。由于X載物臺40X位于Y載物臺40Y的下面，所以產(chǎn)生重疊，如圖39所示，響應性差。
從而，從加工位置(x1、y1)向(x2、y2)移動的距離L，在移動距離相等時，總是假定X軸方向的移動時間是Y軸方向移動時間的一定(α)倍，由實驗等求出常數(shù)α后，由下式求出。
L＝max{|x1-x2|，α|y1-y2|} ……(2)此處max{p、q}是表示p和q大的一個的記號。
或者也可以用實驗求出對移動距離1的X軸方向、Y軸方向的移動時間TX(1)、TY(1)，由下式求出。
L＝max{TX|X1-X2|，TY|Y1-Y2|} ……(3)載物臺通路的起點和終點如圖40的上段所示，起點是從裝載器向載物臺裝載的位置，終點是移動到卸載器前的載物臺的位置，通過解固定端點的巡回售貨員問題，可以有效的縮短載物臺動作時間。
在圖40的中段表示附和起點和終點的載物臺的最佳路徑，在圖40的下段表示此時的基板上的訪問順序(基板上的區(qū)域訪問方向和載物臺移動方向相差180°)。
步602-604的電流通路計劃時，關于距離，由于第一、第二電流掃描器28L、28R、32L、32R的構成是一方獨立變更另一方的軸(X軸或Y軸)的位置，所以一個掃描區(qū)域的1次電流掃描器的掃描結束必須是第一、第二雙方的電流掃描器掃描結束的時刻。但是，一般來說，可以向第二反射鏡30L、30R射照的范圍，比可以向第一反射鏡26R、26L照射的范圍大，所以第二反射鏡比第一反射鏡重，如圖41中所示，應答性差。
從以上的理由看出，從穿孔位置(x1、y1)向(x2、y2)的移動距離M(移動距離相等時，總是假定第二反射鏡的移動時間是第一反射鏡移動時間的一定倍)在用實驗求出常數(shù)α后，可用下式求出。
M＝max{|x1-x2|，α|y1-y2|} ……(4)或者，也可以不是用基板上的坐標求出移動距離M，而是通過電流反射鏡的掃描角θ、δ由下式求出。
M＝max{|θ1-θ2|，α|δ1-δ2|} ……(5)還可以用另外的距離設定方法，用實驗等求出對移動距離m的X軸方向、Y軸方向的移動時間TX(m)、TY(m)，用下式求出。
M＝max{TX(|x1-x2|)，TY(|y1-y2|)}……(6)例如如圖42的上段所示，在左右單元的同時加工區(qū)域的射束掃描時間有偏差，當一方產(chǎn)生等待時間時，在步603上使起點相互錯開，進行協(xié)調，消除射束掃描時間的偏差，可以縮短總加工時間。
即，例如在圖43上段所示的左區(qū)域，加工點P1(1)-P5(1)、在右區(qū)域加工點P1(2)-P4(2)時，與圖43的中段相比，下段通過將右區(qū)域的起點從P1變更到P2，可以使總移動時間大幅度縮短。
另外，電流通路的起點和終點，具體如圖44中所示，使用巡回售貨員問題，決定一巡訪問順序，可決定起點和終點，排除最長距離(花費時間)的移動Lmax。
或者，在實用上特別是訪問位置少時等，作為代替處理如圖45及圖46所示，也可以決定一巡回路徑，使“(一巡回路徑長)—(最長的移動長)”為最短，排除最長的移動。在巡回售貨員問題的方法中的k選定法及LK法，都是通過“搜索解(某個一巡回路徑)的鄰近，由鄰近解更新”的循環(huán)反復，對解逐次改善。從而作為各循環(huán)的“解”，不是用“一巡回路徑長”而是用“(一巡回路徑長)—(最長的移動長)”評價時，最終的解也使(“(一巡回路徑長)—(最長的移動長)”為最小。在圖46中，右側的一方的一巡回路長少，但用“(一巡回路徑長)—(最長的移動長)“比較時，左側的一方為最佳解。
在步601及602上采用的巡回售貨員問題的方法，考慮計算時間和效果(路徑長)雙方，可以分開使用例如最近鄰域法、多段法、2選定(ォプト)法、3選定法、リンァンドカ-ニハン法(LK法)、迭代(ITERATAD)-LK法、鏈接(CHAIND)-LK法、迭代(ITERATED)-3選定法、鏈接(CHAIND)-3選定法等。
(1)2單元的區(qū)域配置計劃裝置(a)區(qū)域配置計劃裝置的效果對于幾個實際基板數(shù)據(jù)，在基板全體中使用區(qū)域數(shù)運算裝置74時的結果如圖47及圖48所示。此處由于只著眼于區(qū)域數(shù)的變化，所以不進行2單元的區(qū)域2分割處理，而將基板全體進行區(qū)域化。圖49匯總表示數(shù)值數(shù)據(jù)值的結果。由于穿孔位置及點密集等各種條件不同，結果也不同，但是可以確認區(qū)域數(shù)平均減少10％-30％。
(b)單元間距離優(yōu)化效果圖50中示出了對于某實際基板數(shù)據(jù)(穿孔位置數(shù)48790)，將X軸進行2分割時的單元間距離A為橫軸，將射束掃描次數(shù)為縱第1軸、載物臺移動次數(shù)為縱第2軸的曲線圖。此處未使用區(qū)域配置計劃裝置74，而用現(xiàn)有的方法決定掃描區(qū)域。另外，圖50中匯總表示了數(shù)值的結果。此處“半分割”、“圖形的前頭”是現(xiàn)有法。
射束掃描次數(shù)為24627次，與現(xiàn)有法(半分割時26111次、圖形的前頭約為27000次)相比較，改善5％左右。載物臺移動次數(shù)(71次)，與現(xiàn)有的方法和最佳位置相比沒有差別，這是因為根據(jù)只依賴于縱、橫的寬度的現(xiàn)有區(qū)域配置決定法，決定區(qū)域配置的緣故。如果使用本發(fā)明所涉及的區(qū)域配置計劃裝置，決定區(qū)域配置，則對載物臺的移動次數(shù)也會產(chǎn)生差別。
(2)載物臺·電流通路計劃裝置(C)使用巡回售貨員問題的效果在40mm×40mm的正方區(qū)域中，使用隨機數(shù)產(chǎn)生穿孔位置，進行了模擬。圖52及圖53是橫軸為穿孔位置數(shù)、縱軸取電流掃描器的1次移動平均值，作成線圖。實驗中使用的距離測量尺度是上述(2)式、(4)式中α＝1，與載物臺、電流掃描器一起都是采用了假定X方向的移動速度和Y軸方向的移動速度相同的距離。此處，是對現(xiàn)有方法、與使用作為巡回售貨員問題1種方法的所熟知的3選定法的情況進行了比較。圖54摘錄匯總結果的一部分，不會因穿孔位置數(shù)的不同而不同，電流掃描器的1次移動距離的平均值約改善30％-40％。
從上述可知，加上區(qū)域配置計劃裝置的區(qū)域數(shù)減少的效果，載物臺總移動時間確實減少，大體改善20％-30％左右。
如上所述，通過使用本發(fā)明所涉及的載物臺·電流通路計劃裝置。確實減少了電流掃描器的總移動時間，改善30％-40％左右。
上述的計劃裝置最大特征在于，巡回售貨員問題等組合優(yōu)化問題方面、及二維平面的數(shù)據(jù)檢索等計算幾何學方面。這些問題當處理方法不好時，需要龐大的計算時間。即，當對穿孔位置這樣的幾何學點數(shù)據(jù)進行分析計化時，一般來說，提高計算精度和計劃所花的計算(由CPU運算)時間之間具有折衷選擇的關系，為了實現(xiàn)好的計劃，計劃的執(zhí)行形態(tài)無論是聯(lián)機處理還是脫機處理，計算所花費的時間都很龐大，計劃本身就非?；〞r間。
為此，下面詳細說明消除這一問題的實施例。
本實施例通過用樹型的數(shù)據(jù)結構，例如用K維二分搜索樹(簡稱為kd樹)表現(xiàn)2維平面上的點位置數(shù)據(jù)，例如使激光穿孔機的加工計劃裝置上出現(xiàn)的下述處理高速化，縮短計劃本身所花的時間。
(1)對矩形區(qū)域內存在的點進行列舉的矩形區(qū)域搜索問題(2)對某點尋找最近點的最鄰近點搜索問題(3)對某點的鄰近點按順序列舉出到某點的鄰近點清單的作成(4)通過作為巡回售貨員問題解法之一的最近鄰域法的巡回路徑的形成(5)判斷其區(qū)域和某區(qū)域的點配置是否完全相同的全一致詢問處理首先說明kd-樹。kd-樹是為有效進行多維空間內的點數(shù)據(jù)的搜索(例如數(shù)據(jù)庫中的基本詢問的直交區(qū)域搜索(range query)、全一致詢問(exact match query等)的數(shù)據(jù)結構之一，是有效進行一維區(qū)域內搜索的數(shù)據(jù)結構的將二分搜索樹(binary search tree)多維的一般化結構，是在曲線圖理論的二分樹結構上表現(xiàn)的一種。
關于圖55中所示的二分樹，對用語加以簡單的注釋(是進行說明的最低限度的注釋，關于用語的準確定義請參考曲線圖理論的參考書)。二分樹通常表示為從最上部配置的稱為根(root(圖中的R))的特別節(jié)點(node(○符號))在系統(tǒng)圖中向下方擴展的形狀。因此，二分樹節(jié)點間的關系一般用表示一般生物血緣關系的用語表示。例如A是C“母”、D、E是B的“子”、D和E是“兄弟”、A是F的“祖父”、F是A的“子孫”等。從二分樹的定義看，各節(jié)點最大只有2個子節(jié)點。另外不具有子的節(jié)點稱為“葉(leaf)”節(jié)點，其他節(jié)點稱為內部(inlternal)節(jié)點(包括根)，以示區(qū)別。
通常的二分搜索樹簡單地說具有以下結構(1)樹的內部節(jié)點(包括根)必須具有2個子節(jié)點，并儲備為幫助搜索的分割值；(2)樹的葉節(jié)點儲備點本身(也可以是復數(shù))。
對該想法加以擴展，多維的二分法檢索樹、kd-樹時，具有以下結構(1)的內部節(jié)點(包括根)具有2個子節(jié)點，并儲備為幫助搜索而輸入分割線的軸(X軸或Y軸)及分割值；(2)樹的葉節(jié)點儲備點本身(也可以是復數(shù))。
即，在通常的二分搜索樹中，內部節(jié)點保持有二分為區(qū)域間信息的分割值(線分的切斷部位)，但是在kd一樹時，保持有對區(qū)域信息(矩形區(qū)域)和區(qū)域進行二分的分割線(與矩形的縱向或橫向平行的二分直線)。例如如圖56所示，在二維平面上分散的9個點數(shù)據(jù)(P1-P9)當用Kd-樹時，可按圖57表現(xiàn)。各點數(shù)據(jù)從根開始按順序通過內部節(jié)點儲備的分割線，一個一個進行二分，當最終點數(shù)據(jù)的個數(shù)細分到二個以下時，就知道是葉節(jié)點了。
二維kd-樹在分割軸的設定方法等中有變分，在本實施例中按下述確定。
(1)在內部節(jié)點(圖57的11、12、13、14)上的分割軸，比較該節(jié)點表示的矩形區(qū)域(節(jié)點表示的矩形區(qū)域，表示通過該節(jié)點儲備的分割線進二分之前的區(qū)域。例如，根表示的區(qū)域是原來的點數(shù)據(jù)擴展的本身)的橫軸和縱軸的擴展，設定對大的一個進行二分。
(2)內部節(jié)點上的分割值，分割軸的值(如果分割軸是Y軸，則是指Y坐標)從小的一方開始數(shù)該節(jié)點表示的短形區(qū)域所有的點(為n個)，通過n/2序號(n為奇數(shù)時舍去)的要素(即正中的要素)的值。
(3)節(jié)點在該節(jié)點所示的點數(shù)據(jù)的數(shù)量在某個數(shù)以下(在圖57中為2個以下)時是葉節(jié)點(在圖17中是P1……P9)(4)從而，葉節(jié)點如圖57中所示，具有2個分配給(存儲在帶索引的數(shù)組中的點數(shù)據(jù))點數(shù)據(jù)的序號的索引(開始位置和結束位置)。
具體來說，當各節(jié)點例如采用C語言(C++語言)的結構體時，可以按圖58那樣表示。此處，struct kdnode是節(jié)點、bucket(整數(shù)型)是葉節(jié)點(例如1)和內部節(jié)點(例如0)、此外cutdim(整數(shù)型)是分割軸的方向(平行于X軸或Y軸)、cutval(浮動小數(shù)點型或整數(shù)型)是分割值、*loson、*hison是子節(jié)點的指針、lopt(整數(shù)型)是開始索引、hipt(整數(shù)型)是結束索引。另外，屬于各葉節(jié)點表示區(qū)域的實際點數(shù)據(jù)，例如采用數(shù)組，儲備在perm[lopt….hipt]中。
在kd一樹中，各節(jié)點(應保持的最低限度的必要項目如下。
● 內部節(jié)點……分割線(分割軸及分割值)及子信息● 葉節(jié)點……穿孔位置的開始索引和結束索引從而，在內部節(jié)點(bucket＝0)時，如果有圖58的cutdim、cutval、*loson、*hison即可，葉節(jié)點(bucket＝1)時，如果有l(wèi)opt和hipt即可。
下面說明激光穿孔機的加工計劃裝置上，采用kd-樹的有效果的處理。
(1)矩形區(qū)域搜索如圖59中所示，列舉在矩形區(qū)域范圍(框)內的、與框內平行的矩形區(qū)域內點的短形區(qū)域搜索處理上的、“用最少數(shù)的同尺寸矩形包圍區(qū)域內的點”處理中，在決定區(qū)域位置過程中，或決定區(qū)域位置即，與現(xiàn)有的對所有點數(shù)據(jù)進行訪問、判斷是否在搜索區(qū)域內、并報告的情況相比，本發(fā)明，從樹的根節(jié)點開始向葉節(jié)點進行自頂向下的搜索。即，如果節(jié)點是內部節(jié)點，則通過該節(jié)點表示的區(qū)域和搜索區(qū)域重疊的情況，判斷是否搜索該節(jié)點的雙方的子節(jié)點。判斷按下述進行。
(1)搜索區(qū)域包括在節(jié)點表示的區(qū)域內時……報告將該節(jié)點作為根的部分樹內的全部點數(shù)據(jù)。
(2)搜索區(qū)域和節(jié)點表示的區(qū)域一部分重疊時……繼續(xù)搜索。
(3)搜索區(qū)域和節(jié)點表示的區(qū)域不重疊時……不搜索。
如果節(jié)點是葉節(jié)點，則對該節(jié)點所有的點進行訪問，判斷是否是搜索區(qū)域內，按順序報告搜索區(qū)域內的點。
在現(xiàn)有方法中，必須對所有的點進行訪問，隨著激光穿孔機穿孔位置數(shù)的增多，搜索所花的時間大為膨脹，與此相比，本發(fā)明所涉及的kd-樹搜索法中，不是直接對點數(shù)據(jù)進行訪問，而是從樹的根節(jié)點向葉節(jié)點的自頂向下的搜索方法，在各節(jié)點上的判斷，只是與搜索區(qū)域重疊的情況(包含、重疊、無重疊)，只有到葉時，才直接對點數(shù)據(jù)訪問，所以可以確實削減搜索所花費的時間。
(2)最鄰近點搜索(3)鄰近點清單的作成(4)最近鄰域法(巡回售貨員問題)上述(2)(3)(4)的處理都是與巡回售貨員問題的運算高速化有密切關系的處理。特別是由于(3)(4)的處理是反復使用對(2)的，所以歸納一起說明。
(2)最鄰近點搜索該最鄰近點搜索如圖60中所示，是對最接近區(qū)域內的注視點的點進行搜索的處理。該處理在(3)鄰近點清單的作成，及(4)最近鄰域法中反復使用。
(3)鄰近點清單的作成如圖60中所示，對于區(qū)域內的注視點，以接近該點的順序，對發(fā)現(xiàn)的點列舉適當數(shù)量(清單長在圖60的例子中為3個)。該處理是通過反復進行最鄰近點檢索處理、和將發(fā)現(xiàn)的最鄰近點從樹上臨時剔除的處理來實現(xiàn)的。另外，該處理是為了巡回售貨員問題的高速化，作成各點數(shù)據(jù)上附屬的數(shù)據(jù)的定位前處理，是對區(qū)域內所有點進行的處理。
(4)最近鄰域法該最近鄰域法如圖61中所示，是適當決定初始點作為注視點，反復進行“尋找注視的點還未與路徑連接的最鄰近點，并將發(fā)現(xiàn)的點作為新的注視點”的處理，直到成為一巡回路徑為止的處理。該處理是通過反復進行最鄰近點搜索處理、和將發(fā)現(xiàn)的最鄰近點從樹上臨時剔除的處理來實現(xiàn)的。
另外，該處理由于具有可進行高速處理，及可得到恰如其分的精度(巡回路徑長)的解2個優(yōu)點，所以在使用圖62中所示的巡回售貨員問題的反復改善法范疇的解法時，可以作為初始解(步501)使用。
在上述最鄰近點搜索時，以前對區(qū)域內的注視點，計算出到區(qū)域內的該點以外的所有點的距離，列舉了距離最近的點。
另外，在鄰近點清單的作成時，以前對區(qū)域內的注視點，計算出到區(qū)域內的該注視點以外的所有點的距離，對清單從距離短的開始順序進行了清單長度量的排列處理。
另外，為了實現(xiàn)上述的最近鄰域法的現(xiàn)有方法，是在各反復時，對于注視點對還未與路徑連接的所有點計算距離，找出最短的，對注視點進行更新。
這些處理采用全部(2)最鄰近點搜索，但是本發(fā)明的最鄰近點搜索方法，根據(jù)樹的描繪方法大體分為2種。從樹的根開始搜索的自頂向下的方法、及，從注視點存在的葉節(jié)點開始搜索的自底向上的方法。
首先參照圖63對自頂向下的方法，說明具體的處理步驟。
該方法是通過對“將現(xiàn)在的節(jié)點作為根的部分樹的自頂向下的搜索處理”進行遞歸(recursive)調出來執(zhí)行的。即，由虛線包圍的部分是“將現(xiàn)在的節(jié)點作為根的部分樹的自頂向下的搜索處理”但在該處理的內部，將現(xiàn)在的節(jié)點更新到左或右的節(jié)點，進行虛線部的處理，(步1005、1006、1009、1010)。
在1001上，在根上設定現(xiàn)在的節(jié)點，將到最鄰近點的距離設定為足夠大的值。接著，“將現(xiàn)在節(jié)點作為根的部分樹的自頂向下的搜索處理”，在步1002上首先判斷現(xiàn)在的節(jié)點是否是葉節(jié)點。是葉節(jié)點時，在步1003上對所有的點數(shù)據(jù)進行訪問，如果能發(fā)現(xiàn)最鄰近點，則進行更新。是內部節(jié)點時，在步1004上決定優(yōu)先搜索左右哪個子節(jié)點的區(qū)域。該處理通過對現(xiàn)在節(jié)點分割線的分割值(在圖S8中的cutral)、和搜索最鄰近點的注視點分割線的分割軸的值進行比較決定。步1007、步1008的判斷，是是否需要搜索在此前的節(jié)點上進行搜索的節(jié)點的兄弟節(jié)點表示的區(qū)域的判斷。此處如圖64中所示，通過以尋找最鄰近點的注視點為中心，以到現(xiàn)在最鄰近點的距離為半徑的園(此處，園是表示連接從中心到等距離上點的封閉曲線的意思，距離測量尺度不需要歐幾里得距離)、和節(jié)點的表示區(qū)域是否具有重疊(也可以包括)進行判斷。
下面參照圖65對自底向上的方法，說明具體的處理步驟。
該方法是將存在注視點的葉節(jié)點設定在搜索的開始節(jié)點上，根據(jù)需要進行現(xiàn)在節(jié)點的兄弟節(jié)點及母節(jié)點搜索的搜索方法(這時，需要在各節(jié)點上附加指示母節(jié)點的指針。從而，例如在圖58中，在結構體的要素上加kdnode型指針*father。但是由于不存在根節(jié)點的母節(jié)點，所以為NULL)。
在步2001上，將現(xiàn)在的接點設定在尋找最鄰近點的存在注視點的葉節(jié)點上(從而各點數(shù)據(jù)需要具有指示存在自己的葉節(jié)點的指針)，將到最鄰近點的距離設定為足夠大的值。步2002實際上現(xiàn)在的接點在葉節(jié)點上，所以對現(xiàn)在的節(jié)點內的所有點上訪問，對最鄰近點進行更新。在步2003上判斷是否需要搜索現(xiàn)在節(jié)點表示區(qū)域的外面。具體來說，判斷具有以注視點為中心，以到現(xiàn)在的最鄰近點的距離為半徑的園，是否包含在現(xiàn)在節(jié)點表示的區(qū)域內部。如果不包含在內部，接著進入由虛線包圍的循環(huán)處理。
從循環(huán)脫離的判斷基準有2個。一個是在步2005上的判斷，在此判斷在步2006上更新的現(xiàn)在節(jié)點是否是根。另一個是在步2008上的判斷，在此判斷是否需要搜索現(xiàn)在節(jié)點的母節(jié)點表示的區(qū)域外部。具體來說，與步2003相同，是具有以尋找最鄰近點的注視點為中心、以到現(xiàn)在最鄰近點的距離為半徑的園，是否包含在母節(jié)點表示的區(qū)域中的判斷。
在循環(huán)處理內部的步2000上，判斷是否有必要搜索現(xiàn)在節(jié)點的兄弟節(jié)點表示的區(qū)域。具體來說，是具有以尋找最鄰近點的注視點為中心，以到現(xiàn)在的最鄰近點的距離為半徑的園，與現(xiàn)在節(jié)點表示的區(qū)域是否有重疊的判斷。在有重疊時，在步2007上，實際進行判斷。
即，如圖66中所示，當注視點在區(qū)域D中時，在自底向上的方法中，使搜索從注視點Q1的某區(qū)域D開始(步2001)。該區(qū)域中，對所有的點檢查到注視點Q的距離(步2002)，當所發(fā)現(xiàn)的最鄰近點是Q2時，然后為了檢查在該區(qū)域外是否可能有比Q2更近的點，則判斷以Q1為中心、半徑為Q1和Q2間的距離的園是否露出在區(qū)域D的外面(步2003)。在該例中，由于園在D內，所以還需要搜索。由于區(qū)域D不是根表示的區(qū)域(全體區(qū)域)(步2005)，所以然后判斷是否需要進行區(qū)域D的兄弟的區(qū)域E的搜索(步2006)。判斷的基準是與園的重疊，但是該例中，由于是重疊，所以進行區(qū)域E內的搜索(步2007)。在該例中，在區(qū)域E中發(fā)現(xiàn)了比Q2更接近Q1的點Q3。至此結束了區(qū)域D、E內(即區(qū)域B內)的搜索，但是由于在區(qū)域B的外面也可能有比Q3更接近的點，所以再判斷以注視點Q1和最鄰近點Q3間的距離為半徑、以注視點Q1為中心的園是否露出在區(qū)域B的外邊(步2008)。在該例中，由于露出在外，可見是需要搜索區(qū)域B的兄弟區(qū)域C，所以將現(xiàn)在的節(jié)點更新為表示區(qū)域B的節(jié)點(即，更新為區(qū)域D的母區(qū)域)(步2009)、返回步2005。重復以上的步驟，在該例中最終在區(qū)域H內發(fā)現(xiàn)最鄰近點Q4，結束。
(3)鄰近點清單的作成鄰近點清單的作成，通過交替進行上述(2)最鄰近點搜索、及“臨時從樹上排除所發(fā)現(xiàn)的最鄰近點”的處理來實現(xiàn)。
從樹上臨時排除點數(shù)據(jù)可以按下述進行。即，樹的葉節(jié)點如圖58中所示，具有各點數(shù)據(jù)附帶的索引開始序號和結束序號。從而，基本上將結束序號(或開始序號)減1(或加1)，更換為所減的序號(或增加的序號)的位置數(shù)據(jù)即可。如果消除該點，則當該葉節(jié)點內的點數(shù)據(jù)全部消失時，為了不必訪問該葉節(jié)點，而當是從自己的節(jié)點表示的區(qū)域，點已消失的狀態(tài)，則為了知道這一情況而具有節(jié)點信息(對于各節(jié)點，為了知道是否有點，例如在圖58中，在結構體的要素中加empty(整數(shù)型))(4)最近鄰域法該最近鄰域法的解法與(3)一樣，通過交替進行上述(2)的最鄰近點搜索、及從樹上臨時排除所發(fā)現(xiàn)的最鄰近點的處理來實現(xiàn)。與(3)不同的是，(3)的注視點總是固定的，與其相比，(4)將所發(fā)現(xiàn)的最鄰近點更新為注視點。
現(xiàn)有的最鄰近點搜索、對注視點，需要訪問其他全部點數(shù)據(jù)，進行距離計算運算，保留最大的。另外，鄰近點清單的作成，關于各點數(shù)據(jù)，除了對其他全部點數(shù)據(jù)訪問，進行距離計算的運算之外，每當各運算時，需要按現(xiàn)在的清單相應的順序插入點數(shù)據(jù)。另外，由于該作業(yè)是對全部點數(shù)據(jù)進行的處理，所以對全部的點數(shù)組，進行了距離計算的運算。另外，最近鄰域法的解法，對各點需要對應識別未與巡回路連接的點，并對這些點數(shù)據(jù)的全部進行訪問，進行距離計算的運算，保留最大的。
這些方法看不到什么竅門，特別是對鄰近點清單的作成，當是不使用kd-樹的方法時，由于計算時間龐大，所以是不作成kd-樹的方法，即不進行巡回售貨員問題高速化的前處理，不得不馬上采用了解巡回售貨員問題的方法。但是沒有前處理，在有限的計算時間內不能得到高精度的解，縮短加工時間的效果差。
另一方面，在本發(fā)明的kd-樹的搜索方法中，關于最鄰近點搜索，有自頂向下的方法和自底向上的方法兩種，特別是自底向上的方法由于可以直接對注視點存在的葉節(jié)點進行訪問，所以可以大幅度高速化。
另外，對于鄰近點清單的作成，特別是由于可以高速進行從樹上排除點數(shù)據(jù)的處理，所以可以使處理大幅度高速化。該鄰近點清單的作成，由于是屬于巡回售貨員問題的局部搜索法范疇的方法進行高速化的前處理，所以間接也可以使巡回售貨員問題高速化。
對于最近鄰域法的解法也因同樣的理由可以高速化。該最近鄰域法，由于是屬于巡回售貨員問題的局部搜索法范疇的方法初始解，所以結果成為可以高速進行巡回售貨員問題的解法處理的一部分。
(5)全一致詢問全一致詢問是對某一點進行詢問，在區(qū)域中是否存在其與相對坐標值完全一致的處理。如果利用該詢問，則可以判斷某掃描區(qū)域和別的掃描區(qū)域上的相對配置圖形是否完全一致。
所有的穿孔位置分別具有所屬的一個掃描區(qū)域。掃描區(qū)域內的點利用巡回售貨員問題的可使訪問順序(電流通路)優(yōu)化。由于巡回售貨員問題的計算量比其他的大，所以不是對所有的掃描區(qū)域解巡回售貨員問題，而是對所有的掃描區(qū)域進行尋找所有的點位置完全相等的區(qū)域的處理，尋找沒必要解巡回售貨員問題的區(qū)域。如果能發(fā)現(xiàn)這樣的區(qū)域，不需要解巡回售貨員問題時，則直接與計算高速化相關。
如果是沒必要解巡回售貨員問題的意思，則不需要對區(qū)域的所有點位置完全相等，只要各點的相對位置關系一致就足夠了。即，如圖67上段所示，當所有的點位置完全相等時，如果決定區(qū)域P的電流通路，則不必要再計劃區(qū)域Q的通路。同樣如圖67下段的區(qū)域R和區(qū)域S那樣，在一個點位置偏置疊在另一個點配置上的狀態(tài)時，也仍然是如果決定區(qū)域R的通路，則不需要計劃區(qū)域S的通路。偏置量只要是兩區(qū)域內代表的點，例如x最小且y最小的點之間的絕對坐標的差即可。
利用該完全一致詢問的掃描區(qū)域之間的相對點配置一致判斷處理，可在決定區(qū)域位置時進行。
現(xiàn)有技術中對區(qū)域內的全部點進行訪問，一個一個比較是否與注視點的坐標一致。
與其相比，利用kd-樹的本發(fā)明，計算某注視區(qū)域與另外的注視區(qū)域的偏置量，在某注視區(qū)域的各點坐標上加偏置量的坐標是否在其他注視區(qū)域存在，通過從另外的注視區(qū)域的樹的根節(jié)點，向對現(xiàn)在的節(jié)點的子節(jié)點尋找的存在坐標的一方的子節(jié)點一個一個轉移的方法，進行搜索，如果到達葉節(jié)點，則對葉節(jié)點內的全部點，一個一個比較是否一致。
這樣，不是對所有的點數(shù)據(jù)進行訪問，而是通過從二分樹的根節(jié)點進行的自頂向下的搜索方法，減少比較的次數(shù)，提高計算速度。
本發(fā)明中使用的kd-樹，由點位置數(shù)據(jù)、及存在點位置數(shù)據(jù)的區(qū)域作成。在本實施例中，在作臨時區(qū)域時和確定區(qū)域位置時，作出kd-樹。
即，作臨時的區(qū)域時的直交區(qū)域搜索處理，在“以最少數(shù)的同尺寸矩形包圍區(qū)域內的點”處理中，適用于決定區(qū)域位置時的列舉區(qū)域內的點及其他方面。從而，每當用決定最佳L軸值處理的循環(huán)調用作臨時區(qū)域時，就形成與該臨時區(qū)域及臨時點位置數(shù)據(jù)相關的樹。
另外，上述最鄰近點搜索處理、鄰近點清單的作及最近鄰域法的處理，都與巡回售貨員問題相關。巡回售貨員問題，大體分為對區(qū)域位置訪問順序(載物臺通路)、和掃描區(qū)域內穿孔位置訪問順序(電流通路)進行優(yōu)化，其原因是在確定區(qū)域位置時，作出一個與最佳L軸值上的臨時區(qū)域及L軸值的點數(shù)據(jù)相關的樹，并且對各掃描區(qū)域分別作出一個與掃描區(qū)域及從屬于掃描區(qū)域的穿孔位置的點數(shù)據(jù)相關的樹。該與各掃描區(qū)域相關的樹也可以利用于上述全一致詢問中。
上述加工計劃程序通常編在激光加工機的程序中，但是對計算負荷大、無法具有計算專用的高速處理機的加工機的動作將產(chǎn)生不良影響，或者為了使用最新的程序，需要每次版本升級等時增加負擔。這一點在抽出加工計劃的程序，作為單獨的軟件提供時也有同樣問題。另外也可以考慮利用軟盤等記錄媒體，從用戶郵寄加工位置數(shù)據(jù)，由廠家的支持中心等作出加工計劃，由郵寄返回，但是郵寄將需要往返交換時間。
為此，下面詳細說明解決這樣問題的實施例。
本實施例如圖68所示，將在激光加工機80一側設置的用戶PC82，和例如在激光加工機廠家一側的支持中心設置的加工計劃計算專用的可高速處理的PC(稱為支持中心PC)90，通過因特網(wǎng)100連接，根據(jù)通過該因特網(wǎng)100從用戶PC82接收的加工位置數(shù)據(jù)，支持中心90決定加工計劃，將決定的加工計劃，返送回上述用戶PC82。
在圖中，84是將用戶PC82連接在因特網(wǎng)100上的瀏覽器，92是對因特網(wǎng)100提供主頁的網(wǎng)絡服務器，86、94是JAVA(登錄商標)應用程序(ァプレット)，88是加工位置的CAD數(shù)據(jù)，96是對從用戶PC82送來的CAD數(shù)據(jù)88，決定加工計劃的加工順序優(yōu)化應用程序。
下面參照圖69說明其作用用戶在步3001上使用用戶PC82的瀏覽器84，訪問支持中心的主頁，在步3002上通過支持中心返送回的HTML數(shù)據(jù)，在步3003上訪問變換服務頁面。然后，根據(jù)在步3004上發(fā)送JAVA(登錄商標)應用程序的指示，在步3005上變換輸入所需要的條件，選擇想對加工順序優(yōu)化的文件，利用因特網(wǎng)100將這些傳送給支持中心PC90。
支持中心一側，在步3006上根據(jù)接收數(shù)據(jù)，通過加工順序優(yōu)化應用程序96，執(zhí)行數(shù)據(jù)的加工順序優(yōu)化變換，作出加工機用的數(shù)據(jù)文件。而且將該文件同樣由因特網(wǎng)100返送回。
用戶在步3007上將接收的變換后的數(shù)據(jù)文件傳送給激光加工機，進行加工。
這樣，通過支持中心一側進行變換，用戶總是可以利用加工計劃的最新版本，并且可以利用支持中心的高速處理機。
另一方面，在支持中心一側，不需要對用戶購入的加工機的加工計劃程序進行一個個更新，加工程序的更新容易，并且可以容易收集、積累用戶信息。
即，在上述實施例中，用戶PC為1臺，與激光加工機80分別放置，但是用戶PC的數(shù)量及配置位置并不限于此，如圖70中所示的第1變形例那樣，也可以另外設置CAD用的用戶PC83，或者像圖71中所示的第2變形那樣，在激光加工機80裝有用戶PC82。
另外，在上述說明中，電流單元數(shù)為2個，但是電流單元的數(shù)量并不限于此，也可以是1或3以上的多數(shù)個。
另外，在上述說明中，區(qū)域的形狀都是40×40mm的正方形，但是區(qū)域的形狀并不限于此，其他尺寸的正方形、及包括長方形的矩形、或園形也可以。另外，掃描方向也不限于如圖72的上段所示的與區(qū)域的1邊平行的掃描方向，也可以如圖72的下段所示，對點坐標進行同心旋轉變換的傾斜方向的掃描。
另外，對于掃描區(qū)域，掃描激光束的裝置也不限制于由電流掃描器進行，也可以是如本申請人在特開2000-71089及特開平11-144358、特開平10-245275中提案的對線性馬達XY載物臺和高速加工頭組合的混合加工系統(tǒng)(所謂屏(スクリ-ン)切割系統(tǒng)或快速切割系統(tǒng))。
另外，適用對象也不限于激光穿孔機，同樣也可以適用于采用激光束以外的加工裝置的一般加工機(例如機械式鉆孔機的穿孔裝置)。
另外，通信線路也不限于因特網(wǎng)，也可以是專用線路及電話線路。
權利要求
1.一種加工計劃方法，其特征在于當將分散在工件上的加工位置分配給同時加工的多個加工區(qū)域進行加工時，首先決定各加工區(qū)域內加工位置的最佳加工路徑；然后決定各加工區(qū)域內加工位置的加工順序，使同時被加工的加工區(qū)域的總加工時間為最小。
2.一種加工計劃方法，其特征在于當決定分散在工件上的多個加工區(qū)域的加工順序時，對各加工區(qū)域上的加工路徑的起點進行位移，以使對多數(shù)存在的同時加工區(qū)域所同時進行的掃描時間或移動時間均勻，而縮短總加工時間。
3.一種加工計劃方法，其特征在于當對于分散在工件上的多個加工位置或工件內所設定的加工區(qū)域，使用巡回售貨員問題，決定加工順序時，通過解決巡回推銷人員問題，使一巡回路徑長度為最小之后，決定起點和終點，以便檢測最長的移動，并將其除去。
4.一種加工計劃方法，其特征在于當對于分散在工件上的多個加工位置或工件內所設定的加工區(qū)域，使用巡回售貨員問題，決定加工順序時，通過解加以變形的巡回推銷人員問題，使之從一巡回路徑減去最長移動的值為最小值，求出一巡回路徑；最后除去最長的移動，而決定起點和終點。
5.一種加工計劃方法，其特征在于當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，通過反復進行以下步驟臨時設定下一加工區(qū)域，使其包圍未被加工區(qū)域包圍的第1方向的端點；為使該臨時設定的加工區(qū)域可包圍與上述第1方向不同的第2方向的端點，而在該第2方向上移動；為使該移動的加工區(qū)域可包圍該移動后位置上的上述第1方向的端點，而再次在該第1方向上移動；為使該再移動的加工區(qū)域可包圍該再移動后位置的上述第2方向的端點，再次在該第2方向上移動；由此反復地進行確定下一加工區(qū)域的步驟。
6.如權利要求5記載的加工計劃方法，其特征在于上述加工區(qū)域具有與上述第1方向及第2方向相直交的方形框。
7.如權利要求5或6記載的加工計劃方法，其特征在于設定上述第1方向及第2方向使其對應于工件的移動方向。
8.一種加工計劃方法，其特征在于當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，首先將工件全表面單純分割成加工區(qū)域，然后將沒有加工位置的加工區(qū)域全部除去。
9.一種加工計劃方法，其特征在于當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，反復進行在未被包圍的加工位置數(shù)量最多的位置上配置加工區(qū)域的處理，直到所有加工位置被包圍為止。
10.一種加工計劃方法，其特征在于當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，首先臨時決定區(qū)域配置，然后，使加工區(qū)域向附近位移，除去不需要的加工區(qū)域。
11.如權利要求10記載的加工計劃方法，其特征在于通過如權利要求5中記載的方法臨時決定上述區(qū)域配置。
12.如權利要求10記載的加工計劃方法，其特征在于通過權利要求8中記載的方法臨時決定上述區(qū)域配置。
13.如權利要求10記載的加工計劃方法，其特征在于通過權利要求9中記載的方法臨時決定上述區(qū)域配置。
14.如權利要求10記載的加工計劃方法，其特征在于在單獨屬于上述加工區(qū)域內的點不脫離該區(qū)域的條件下，使上述加工區(qū)域向附近位移，除去不需要的相鄰區(qū)域。
15.如權利要求10記載的加工計劃方法，其特征在于使在上述加工區(qū)域內由重復部位連結的2個以上的區(qū)域，在單獨屬于該2個以上區(qū)域的點，不脫離該2個以上區(qū)域的條件下，分別使上述2個以上區(qū)域向附近位移，除去不需要的相鄰區(qū)域。
16.一種加工計劃方法，其特征在于從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，當相同加工位置屬于多個區(qū)域時，決定進行該加工的區(qū)域，使屬于多數(shù)同時加工的各區(qū)域的加工位置數(shù)均等。
17.如權利要求16記載的加工計劃方法，其特征在于將屬于上述多個區(qū)域的加工位置，首先在多數(shù)同時加工區(qū)域內，分配給差大的區(qū)域；然后將剩下的加工位置分配給差小的區(qū)域；最后將剩下的加工位置均等分配給兩個區(qū)域。
18.一種加工計劃方法，其特征在于當從分散在工件上的加工位置決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，調整區(qū)域位置，使加工位置集中在各加工區(qū)域的中央部。
19.如權利要求18記載的加工計劃方法，其特征在于調整區(qū)域位置，使上述加工位置擴展的中心與加工區(qū)域的中心一致。
20.如權利要求18記載的加工計劃方法，其特征在于上述加工位置在不脫離加工區(qū)域的限度內，使區(qū)域位置接近加工位置的重心。
21.一種加工計劃方法，其特征在于當利用可向多個方向移動的載物臺，加工在該載物臺上配置的工件時，將上述載物臺的移動路徑起點，作為將工件從裝載器放在載物臺的位置；而將終點作為使工件移到卸載器之前的位置，通過解固定端點的巡回售貨員問題，決定上述載物臺的移動路徑。
22.一種加工計劃方法，其特征在于當通過在加工區(qū)域內可對加工裝置進行掃描或移動的多個加工單元，同時對可移動的載物臺上配置的工件進行加工時，決定加工單元的間隔，使加工裝置掃描或移動次數(shù)及裝載臺移動次數(shù)成為最小。
23.如權利要求22記載的加工計劃方法，其特征在于在上述加工裝置掃描或移動次數(shù)和載物臺移動次數(shù)上，根據(jù)掃描時間及移動時間的不同進行加權。
24.如權利要求22或25記載的加工計劃方法，其特征在于設定上述加工裝置單元的間隔；使此時的各加工裝置單元的掃描或移動范圍重疊，而求出最少加工區(qū)域數(shù)的區(qū)域配置；計算此時的加工裝置掃描或移動次數(shù)及載物臺移動次數(shù)。
25.一種加工計劃方法，其特征在于改變工件方向進行權利要求22的處理；自動采用加工裝置掃描或移動次數(shù)及載物臺移動次數(shù)為最小的工件方向。
26.一種加工計劃方法，其特征在于當利用可在多個方向進行掃描或移動的加工裝置，對工件進行加工時，使表示分散在工件上加工位置或加工區(qū)域的點位置數(shù)據(jù)，用樹型數(shù)據(jù)結構表現(xiàn)。
27.如權利要求26記載的加工計劃方法，其特征在于上述樹是K維二分法檢索樹。
28.如權利要求26或27記載的加工計劃方法，其特征在于在決定分散在工件上的加工區(qū)域的位置后，利用上述樹，列舉各加工區(qū)域內的點數(shù)據(jù)。
29.如權利要求26記載的加工計劃方法，其特征在于從上述樹的根節(jié)點，對于內部節(jié)點，根據(jù)該節(jié)點的子節(jié)點表示的區(qū)域和搜索區(qū)域相重合的情況，判斷是否檢索該節(jié)點的子節(jié)點，并且只在到達葉節(jié)點時，才直接對點數(shù)據(jù)進行訪問。
30.如權利要求26或27記載的加工計劃方法，其特征在于利用上述樹，進行檢索離注視點最近點的最鄰近點搜索處理。
31.如權利要求30記載的加工計劃方法，其特征在于從上述樹的根節(jié)點，開始上述最鄰近點搜索處理。
32.如權利要求31記載的加工計劃方法，其特征在于當具有以注視點為中心，以到現(xiàn)在最鄰近點的距離為半徑的園和節(jié)點所表示的區(qū)域有重疊時，對該節(jié)點進行搜索。
33.如權利要求32記載的加工計劃方法，其特征在于當上述節(jié)點是葉節(jié)點時，對該節(jié)點表示的區(qū)域內所有的點求出距離，判斷是否短。
34.如權利要求30記載的加工計劃方法，其特征在于各點數(shù)據(jù)具有有關各自所屬的葉節(jié)點的信息；對存在想尋找最鄰近的注視點的葉節(jié)點直接進行訪問，然后，只要存在需要搜索的節(jié)點時，則通過向上述樹的根節(jié)點方回溯，進行上述最鄰近點搜索處理。
35.如權利要求34記載的加工計劃方法，其特征在于當具有以注視點為中心，以到現(xiàn)在最鄰近點的距離為半徑的園和節(jié)點表示的區(qū)域，露出在表示現(xiàn)在節(jié)點的區(qū)域之外時，根據(jù)露出情況，進行自己的兄弟節(jié)點或自己父方的兄弟節(jié)點的搜索。
36.如權利要求30記載的加工計劃方法，其特征在于通過反復進行上述最鄰近點搜索處理；及利用排除所發(fā)現(xiàn)的最鄰近點的樹，搜索下一個最鄰近點的處理；按接近注視點的順序，列舉鄰近點。
37.如權利要求30記載的加工計劃方法，其特征在于從起點到終點反復進行通過上述最鄰近點搜索處理，搜索未與加工路徑連接的最鄰近點，作為新的注視點，連接到加工路徑的處理；及利用排除發(fā)現(xiàn)的注視點的樹，搜索下個最鄰近點，作為新的注視點，連接到加工路徑上的處理；由此作成加工路徑。
38.如權利要求36或37記載的加工計劃方法，其特征在于通過減少各點數(shù)據(jù)附屬的索引結束序號，或增加開始序號，進行從上述樹排除發(fā)現(xiàn)的點的處理。
39.如權利要求38記載的加工計劃方法，其特征在于當從上述樹排除發(fā)現(xiàn)的點時，如果某節(jié)點內的點數(shù)據(jù)全部消失，則使節(jié)點帶有表示沒必要訪問該節(jié)點的信息。
40.一種加工計劃方法，其特征在于將通過權利要求37至39的任一項中記載的加工計劃方法所決定的加工路徑，作為使用巡回售貨員問題而決定加工順序時的初始解。
41.一種加工計劃方法，其特征在于通過發(fā)現(xiàn)某加工區(qū)域內的點數(shù)據(jù)配置、和別的加工區(qū)域內的點數(shù)據(jù)相對一致的區(qū)域組，可省去不必要的高負荷運算。
42.如權利要求41記載的加工計劃方法，其特征在于通過對一個區(qū)域的全部點，作成加有一定坐標偏差量的點位置數(shù)據(jù)；從另一個區(qū)域的樹的根節(jié)點，一個接一個地向表示存在上述點位置數(shù)據(jù)區(qū)域的節(jié)點移動；及只在移動到葉節(jié)點時，檢查是否存在與上述點位置數(shù)據(jù)一致的點位置數(shù)據(jù)的處理；而進行尋找上述點數(shù)據(jù)的配置相對一致的區(qū)域組的處理。
43.如權利要求26或27記載的加工計劃方法，其特征在于在以最少數(shù)的同尺寸矩形包圍加工區(qū)域內的點數(shù)據(jù)的處理中，每當以循環(huán)調出作成臨時加工區(qū)域時，對該臨時加工區(qū)域及各加工區(qū)域內的臨時的點位置數(shù)據(jù)的雙方，作成上述樹。
44.如權利要求26或27記載的加工計劃方法，其特征在于在確定加工區(qū)域時，對加工區(qū)域、及各加工區(qū)域內的點位置數(shù)據(jù)的雙方，作成上述樹。
45.一種加工計劃方法，其特征在于進行由權利要求1至44的任一項記載的加工計劃方法所決定的加工。
46.一種計算機程序，其特征在于用于實施權利要求1至44的任一項中記載的加工計劃方法。
47.一種加工計劃裝置，用于將分散在工件上的多個加工位置，分配給同時加工的多個加工區(qū)域而進行加工，其特征在于包括決定各加工區(qū)域內加工位置的最佳加工路徑的加工路徑?jīng)Q定裝置；及加工順序決定裝置，決定各加工區(qū)域內加工位置的加工順序，使同時加工的加工區(qū)域的總加工時間為最小。
48.一種加工計劃裝置，用于在決定分散在工件上的多個加工區(qū)域的加工順序時，建立加工計劃，其特征在于具有加工順序位移裝置，對多數(shù)存在的同時加工區(qū)域，使各加工區(qū)域上的加工路徑的起點進行位移，縮短總加工時間，以便能夠使同時進行的掃描時間及移動時間均勻化。
49.一種加工計劃裝置，用于對分散在工件上的多個加工位置或設定在工件內的加工區(qū)域，使用巡回售貨員問題而決定加工順序時，建立加工計劃，其特征在于具有決定起點和終點的掃描路徑?jīng)Q定裝置，以便通過解巡回售貨員問題，使一巡回路徑為最小之后，檢測最長的移動，并將其除掉。
50.一種加工計劃裝置，用于從分散在工件上的多個加工位置或設定在工件內的加工區(qū)域，使用巡回售貨員問題而決定加工順序時，建立加工計劃，其特征在于具有決定起點和終點的的掃描路徑?jīng)Q定裝置，以便通過解使從一巡回路徑減去最長移動的值為最小而改進的巡回售貨員問題，求出一巡回路徑，最后除掉最長的移動。
51.一種加工計劃裝置，用于在從分散在工件上的多個加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域的配置時，建立加工計劃，其特征在于具有區(qū)域配置決定裝置，通過反復以下步驟臨時設定下一個加工區(qū)域，以便包圍未由加工區(qū)域包圍的第1方向的端點；在第2方向上移動，以使該臨時設定的加工區(qū)域包圍與上述第1方向不同的該第2方向的端點；再次在該第1方向上移動，以使該移動的加工區(qū)域包圍該移動后位置上的上述第1方向的端點；及再次在該第2方向上移動，以使該再移動的加工區(qū)域包圍該移動后的位置上的上述第2方向的端點；由此重復進行確定下一加工區(qū)域的步驟。
52.一種加工計劃裝置，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，建立加工計劃，其特征在于具有區(qū)域配置設定裝置，首先將工件全表面單純分割為加工區(qū)域，然后，除去沒有加工位置的加工區(qū)域。
53.一種加工計劃裝置，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，建立加工計劃，其特征在于具有區(qū)域配置決定裝置，用于反復進行在未被包圍的加工位置數(shù)最多的位置上，配置加工區(qū)域的處理，直到所有的加工位置被包圍為止。
54.一種加工計劃裝置，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，建立加工計劃，其特征在于具有區(qū)域配置決定裝置，首先臨時決定區(qū)域配置，然后將加工區(qū)域位移到附近，除去不需要的加工區(qū)域。
55.一種加工計劃裝置，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域的配置時，建立加工計劃，其特征在于具有所屬區(qū)域決定裝置，用于決定進行該加工的區(qū)域，使在同一加工位置屬于多個加工區(qū)域時，多數(shù)屬于各同時加工區(qū)域的加工位置數(shù)均等。
56.一種加工計劃裝置，從分散在工件上的加工位置，決定加工裝置的加工區(qū)域配置時，建立加工計劃，其特征在于具有區(qū)域位置調整裝置，用于調整區(qū)域位置，以使加工位置集中在各加工區(qū)域的中央部。
57.一種激光加工計劃裝置，利用在多個方向上可移動的載物臺，對在該載物臺上配置的工件進行加工時，建立加工計劃，其特征在于具有移動路徑?jīng)Q定裝置，通過將上述載物臺的移動路徑起點作為將工件從裝載器放在載物臺上的位置，而將終點作為將工件移到裝載器之前的位置，通過解固定端點的巡回售貨員問題，決定上述載物臺的移動路徑。
58.一種加工計劃裝置，通過在加工區(qū)域內可對加工裝置進行掃描的多個加工單元，同時對在可以移動的載物臺上配置的工件進行加工時，建立加工計劃，其特征在于具有單元間隔決定裝置，用于決定加工單元的間隔，使加工裝置掃描或移動次數(shù)及載物臺移動次數(shù)為最小。
59.如權利要求58記載的加工計劃裝置，其特征在于具有工件方向決定裝置，用于改變工件方向，而進行由上述單元間隔決定裝置的處理；及自動采用加工裝置掃描或移動次數(shù)及載物臺移動次數(shù)為最小的工件方向。
60.一種加工計劃裝置，當采用在多個方向上可以掃描或移動的加工裝置，對工件加工時，建立加工計劃，其特征在于包括對由樹形數(shù)據(jù)結構表現(xiàn)的表示分散在工件上的加工位置或加工區(qū)域的點位置數(shù)據(jù)進行存儲的裝置；及利用由上述樹形的數(shù)據(jù)結構表現(xiàn)的位置數(shù)據(jù)，決定加工區(qū)域位置及加工順序的裝置。
61.一種加工計劃裝置，其特征在于包括權利要求47至60的任一項中記載的加工計劃裝置。
62.一種計算機程序，其特征在于用于實現(xiàn)權利要求47至60的任一項中記載的加工計劃裝置。
63.一種加工數(shù)據(jù)作成方法，其特征在于根據(jù)通過通信線路由加工裝置端接收的加工位置數(shù)據(jù)，決定加工計劃；及將信息返回給上述加工裝置端。
64.如權利要求63記載的加工數(shù)據(jù)作成方法，其特征在于通過權利要求1至44的任一項中記載的方法，決定上述加工計劃。
65.一種計算機程序，其特征在于用于實施權利要求63或64中記載的加工數(shù)據(jù)作成方法。
66.一種加工數(shù)據(jù)作成裝置，其特征在于包括通過通信線路，從加工裝置端接收加工位置數(shù)據(jù)的接收裝置；根據(jù)接收的加工位置數(shù)據(jù)，決定加工計劃的計劃裝置；及將決定的加工計劃返送回上述加工裝置端的發(fā)送裝置。
67.如權利要求66記載的加工數(shù)據(jù)作成裝置，其特征在于通過權利要求1至44的任一項中記載的方法，決定上述加工計劃。
68.一種計算機程序，其特征在于用于實現(xiàn)權利要求66或67中記載的加工數(shù)據(jù)作成裝置。
69.一種計算機可讀取的記媒體，其特征在于記錄如權利要求46或62或65或68中記載的計算機程序。
全文摘要
本發(fā)明公開的加工計劃方法和裝置、及其加工數(shù)據(jù)作成方法和裝置,通過2單元的區(qū)域配置計劃裝置,優(yōu)化左右的電流單元的距離(L軸值)A,使射束掃描次數(shù)及載物臺移動次數(shù)為最小。通過區(qū)域計劃裝置優(yōu)化區(qū)域位置使區(qū)域數(shù)為最小。通過載物臺·電流通路計劃裝置,利用巡回售貨員問題的解法,縮短載物臺的移動距離及電流掃描器的掃描距離。通過這些措施使激光穿孔機的加工時間縮短。
文檔編號B23K26/067GK1357428SQ01137439
公開日2002年7月10日 申請日期2001年11月13日 優(yōu)先權日2000年11月13日
發(fā)明者茨木俊秀, 柳浦睦憲, 野野部宏司, 西村卓也, 奧平恭之 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社