JP7757252B2 - Additive manufacturing system, control method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、積層造形システム、制御方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an additive manufacturing system, a control method, and a program.
特許文献１には、母材を積載した架台を外部から搬入する待機室と、母材上に金属を含む造形材料を用いて積層造形物を形成する積層室と、積層造形物に加工を施す加工室と、積層造形物や積層造形物を加工してなる加工物を検査する検査室とを有しており、各部屋間を、母材等を積載した架台が行き来できるようになっている構造体製造装置が記載されている。
特許文献２には、中央コントローラは、通信ネットワークを介して、各製造セルのセルコントローラから実際の溶接パラメータデータを収集し、製造セルの各々の中で溶接されている同じ種類の加工物に関する集合溶接パラメータデータを形成し、集合溶接パラメータデータを分析して、更新済みの溶接設定を生成し、更新済みの溶接設定は、通信ネットワークを介して、中央コントローラから製造セルの各々のセルコントローラに通信される、製造環境全体の溶接品質保証を支援するシステム及び方法が記載されている。
Patent Document 1 describes a structure manufacturing device that has a waiting room into which a platform loaded with a base material is brought in from outside, a stacking room in which a layered object is formed on the base material using a metal-containing molding material, a processing room in which the layered object is processed, and an inspection room in which the layered object and processed products made from the layered object are inspected, and the platform loaded with the base material, etc. can move between each room.
Patent Document 2 describes a system and method for supporting welding quality assurance throughout a manufacturing environment, in which a central controller collects actual welding parameter data from the cell controllers of each manufacturing cell via a communication network, forms aggregate welding parameter data for the same type of workpiece being welded in each of the manufacturing cells, analyzes the aggregate welding parameter data to generate updated welding settings, and the updated welding settings are communicated from the central controller to the cell controllers of each of the manufacturing cells via the communication network.
積層造形物の造形中に、実績データの計画データからの乖離が発生した場合に、最初に決めた実行すべき工程の組み合わせを調整することは困難である。 If deviations occur between actual data and planned data during the production of an additive manufacturing object, it is difficult to adjust the combination of processes that were initially decided upon.
本発明の目的は、積層造形物の造形中に、実績データの計画データからの乖離が発生した場合に、実行すべき工程の組み合わせを調整することを容易にすることにある。 The object of the present invention is to make it easier to adjust the combination of processes to be executed when deviations occur between actual data and planned data during the production of an additive manufacturing object.
かかる目的のもと、本発明は、積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、を備え、制御部は、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、組み合わせを決定する、積層造形システムを提供する。
制御部は、複数の工程実行部の組み合わせが積層造形物に対して相対的に移動するように制御する、ものであってよい。
制御部は、積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する組み合わせを決定する、ものであってよい。その場合、制御部は、積層造形物の欠陥発生確率をモデル化した欠陥発生確率モデルに基づいて、所定の設定値を求める、ものであってよい。
制御部は、実績データとして、少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した後の積層造形物の形状を示す実績形状データを取得し、計画データとして、積層造形物の計画上の形状を示す計画形状データを用いる、ものであってよい。その場合、制御部は、実績形状データとして、積層造形物の積層高さの実績値を取得し、計画形状データとして、積層造形物の積層高さの計画値を用い、乖離度合いとして、実績値と計画値との差分を用いる、ものであってよい。
積層造形システムは、複数の工程実行部の組み合わせに含まれる各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物まで移動させる移動システムを更に備える、ものであってよい。その場合、移動システムは、レール装置と、各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物の方向へ移動させるように、レール装置を切り替える切替装置と、を備える、ものであってよい。
With this objective in mind, the present invention provides an additive manufacturing system comprising a plurality of process execution units, including a process execution unit capable of executing a bead stacking process for manufacturing an additively manufactured object and a process execution unit capable of executing a process before or after the stacking process, and a control unit configured to be able to communicate with the plurality of process execution units and determining a combination of process execution units to be executed from among the plurality of process execution units, wherein the control unit acquires performance data obtained when at least one of the plurality of process execution units executes a process, and determines the combination based on the degree of deviation of the performance data from planned data.
The control unit may be configured to control the combination of the plurality of process execution units to move relative to the layered object.
The control unit may determine a combination that minimizes the total execution time of the processes while satisfying that the defect occurrence probability of the additively manufactured object is equal to or less than a predetermined setting value. In this case, the control unit may determine the predetermined setting value based on a defect occurrence probability model that models the defect occurrence probability of the additively manufactured object.
The control unit may acquire, as the performance data, performance shape data indicating the shape of the additively manufactured object after at least one process execution unit has executed a process, and use, as the plan data, planned shape data indicating the planned shape of the additively manufactured object. In this case, the control unit may acquire, as the performance shape data, a performance value of the stack height of the additively manufactured object, use, as the planned shape data, a planned value of the stack height of the additively manufactured object, and use, as the degree of deviation, a difference between the performance value and the planned value.
The additive manufacturing system may further include a movement system that moves each process execution unit included in a combination of multiple process execution units to the additively manufactured object on which each process execution unit executes a process. In this case, the movement system may include a rail device and a switching device that switches the rail device so that each process execution unit moves toward the additively manufactured object on which each process execution unit executes a process.
また、本発明は、積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、を備えた積層造形システムにおいて、制御部が、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得するステップと、制御部が、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、組み合わせを決定するステップと、を含む、制御方法も提供する。 The present invention also provides a control method for an additive manufacturing system equipped with a plurality of process execution units, including a process execution unit capable of executing a bead stacking process for manufacturing an additively manufactured object and a process execution unit capable of executing a process before or after the stacking process, and a control unit configured to be able to communicate with the plurality of process execution units and determining a combination of the plurality of process execution units to execute, the control unit acquiring performance data obtained when at least one of the plurality of process execution units executes a process, and the control unit determining the combination based on the degree of deviation of the performance data from the planned data.
更に、本発明は、積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、を備えた積層造形システムにおいて、制御部に、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得する機能と、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、組み合わせを決定する機能と、を実現させるためのプログラムも提供する。 Furthermore, the present invention provides a program for an additive manufacturing system including a plurality of process execution units, including a process execution unit capable of executing a bead stacking process for manufacturing an additively manufactured object and a process execution unit capable of executing a process before or after the stacking process, and a control unit configured to be able to communicate with the plurality of process execution units and determining a combination of the plurality of process execution units to execute. The program also provides a program for enabling the control unit to acquire performance data obtained when at least one of the plurality of process execution units executes a process, and to determine the combination based on the degree of deviation of the performance data from the planned data.
本発明によれば、積層造形物の造形中に、実績データの計画データからの乖離が発生した場合に、実行すべき工程の組み合わせを調整することが容易になる。 According to the present invention, if deviations occur between actual data and planned data during the production of an additive manufacturing object, it becomes easy to adjust the combination of processes to be executed.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
［積層造形システムの構成］
図１は、本実施の形態における積層造形システム１の全体構成例を示す図である。
図示するように、積層造形システム１は、機能によって分割された複数のモジュール１０と、複数のモジュール１０を統括して制御する統括コントローラ３０とが、通信回線８１を介して接続されることにより構成されている。
[Configuration of additive manufacturing system]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of an additive manufacturing system 1 according to this embodiment.
As shown in the figure, the additive manufacturing system 1 is composed of a plurality of modules 10 divided according to function and an overall controller 30 that controls the plurality of modules 10, which are connected via a communication line 81.
図では、複数のモジュール１０としてモジュール１０ａ～１０ｄを示している。例えば、モジュール１０ａは、積層造形物１００を造形するための溶接ビード（以下、単に「ビード」という）の積層工程を実行可能な造形モジュールとしている。モジュール１０ｂ～１０ｄは、ビードの積層工程の前工程又は後工程を実行可能なモジュールであれば、如何なるモジュールでもよい。ここでは、モジュール１０ｂは、積層造形物１００のＵＴ探傷（超音波探傷）に必要な平滑面を出すための積層造形物１００の切削工程を実行可能な切削モジュールとしている。モジュール１０ｃは、積層造形物１００のＵＴ探傷工程を実行可能なＵＴ探傷モジュールとしている。モジュール１０ｄは、積層造形物１００のＵＴ探傷で発見された欠陥を補修する欠陥補修（ガウジング）工程を実行可能な欠陥補修モジュールとしている。以下では、モジュール１０ａを造形モジュール１０ａと称し、モジュール１０ｂを切削モジュール１０ｂと称し、モジュール１０ｃをＵＴ探傷モジュール１０ｃと称し、モジュール１０ｄを欠陥補修モジュール１０ｄと称することもあるものとする。モジュール１０は、工程実行部の一例である。 In the figure, modules 10a to 10d are shown as multiple modules 10. For example, module 10a is a modeling module capable of executing the process of laminating weld beads (hereinafter simply referred to as "beads") to form the additively manufactured object 100. Modules 10b to 10d may be any modules capable of executing pre- or post-bead lamination processes. Here, module 10b is a cutting module capable of executing a cutting process on the additively manufactured object 100 to create a smooth surface required for UT flaw detection (ultrasonic flaw detection) of the additively manufactured object 100. Module 10c is a UT flaw detection module capable of executing a UT flaw detection process on the additively manufactured object 100. Module 10d is a defect repair module capable of executing a defect repair (gouging) process to repair defects discovered during UT flaw detection of the additively manufactured object 100. Hereinafter, module 10a will be referred to as the molding module 10a, module 10b as the cutting module 10b, module 10c as the UT flaw detection module 10c, and module 10d as the defect repair module 10d. Module 10 is an example of a process execution unit.
各モジュール１０はロボット化してもよい。即ち、造形モジュール１０ａは造形ロボットにより、切削モジュール１０ｂは切削ロボットにより、ＵＴ探傷モジュール１０ｃはＵＴ探傷ロボットにより、欠陥補修モジュール１０ｄは欠陥補修ロボットにより、実現してもよい。
或いは、各モジュール１０は、複数の関節軸を有するマニピュレータの先端のツールを、各モジュール１０の機能に対応するツールに交換することにより、実現してもよい。
また、積層造形システム１では、積層造形物１００をラインで搬送するようにしている。図では、ラインを直線で示しているが、ラインは必ずしも直線でなくてよい。各モジュール１０間での積層造形物１００の認識（位置出し）は、例えば積層造形物１００が置かれるベースプレート上に十字マークを付け、これを各モジュール１０が認識することにより、実行してもよい。
Each module 10 may be robotized. That is, the modeling module 10a may be realized by a modeling robot, the cutting module 10b by a cutting robot, the UT flaw detection module 10c by a UT flaw detection robot, and the defect repair module 10d by a defect repair robot.
Alternatively, each module 10 may be realized by replacing the tool at the tip of a manipulator having multiple joint axes with a tool corresponding to the function of each module 10 .
Furthermore, in the additive manufacturing system 1, the additive manufacturing object 100 is transported along a line. In the figure, the line is shown as a straight line, but the line does not necessarily have to be a straight line. Recognition (positioning) of the additive manufacturing object 100 between each module 10 may be performed by, for example, placing a cross mark on a base plate on which the additive manufacturing object 100 is placed and having each module 10 recognize this.
更に、図には示していないが、１つのラインで同時に複数の積層造形物１００を造形してもよい。例えば、ある積層造形物１００が造形モジュール１０ａにより造形されている間、別の積層造形物１００が切削モジュール１０ｂにより切削されていてもよい。また、複数の積層造形物１００を同時に造形する場合、全体工程に占める各モジュール１０の稼働時間の割合から、モジュール１０の構成比を変えてもよい。例えば、切削に造形の２倍の時間がかかるとすれば、１つの造形モジュール１０ａに対して２つの切削モジュール１０ｂを設けてもよい。 Furthermore, although not shown in the figure, multiple additively-modeled objects 100 may be manufactured simultaneously on one line. For example, while one additively-modeled object 100 is being manufactured by the modeling module 10a, another additively-modeled object 100 may be cut by the cutting module 10b. Furthermore, when manufacturing multiple additively-modeled objects 100 simultaneously, the composition ratio of modules 10 may be changed based on the proportion of operating time each module 10 accounts for in the overall process. For example, if cutting takes twice as long as manufacturing, two cutting modules 10b may be provided for one modeling module 10a.
また、各モジュール１０はハードウェア、ソフトウェアとしては独立していてもよく、ユーザの希望に応じてモジュール１０を減らしたり、新たなモジュール１０を追加したり、モジュール１０の順序を変更したりしてもよい。例えば、切削が不要なユーザは切削モジュール１０ｂを省略してもよい。ＵＴ探傷ではなくＰＴ探傷（浸透探傷）が必要なユーザはＰＴ探傷モジュールを追加してもよい。ＵＴ探傷の前ではなく後で切削が必要なユーザは切削モジュール１０ｂとＵＴ探傷モジュール１０ｃの順序を入れ換えてもよい。
更に、各モジュール１０は単一の機能でなく、複数の機能を有してもよい。例えば、ＵＴ探傷と欠陥補修とを一体化した探傷補修モジュールを設けてもよい。
Furthermore, each module 10 may be independent in terms of hardware and software, and modules 10 may be reduced, new modules 10 may be added, or the order of the modules 10 may be changed according to the user's wishes. For example, a user who does not require cutting may omit the cutting module 10b. A user who requires PT flaw detection (penetration flaw detection) instead of UT flaw detection may add a PT flaw detection module. A user who requires cutting after rather than before UT flaw detection may reverse the order of the cutting module 10b and the UT flaw detection module 10c.
Furthermore, each module 10 may have multiple functions instead of a single function. For example, a defect detection and repair module that integrates UT defect detection and defect repair may be provided.
統括コントローラ３０は、各モジュール１０を駆使して、積層造形物１００を製作する。具体的には、統括コントローラ３０は、積層計画データを管理する機能と、各モジュール１０を使用するか否かを判定する機能とを有する。統括コントローラ３０は、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部の一例である。 The overall controller 30 utilizes each module 10 to produce the additively manufactured object 100. Specifically, the overall controller 30 has the function of managing stacking plan data and the function of determining whether or not to use each module 10. The overall controller 30 is configured to be able to communicate with multiple process execution units, and is an example of a control unit that determines the combination of process execution units to be executed from among the multiple process execution units.
［造形ロボットの構成］
本実施の形態におけるモジュール１０を実現するロボットの一例として、造形モジュール１０ａを実現する造形ロボット２０の構成について説明する。
図２は、造形ロボット２０の概略構成例を示す図である。
[Configuration of modeling robot]
As an example of a robot that realizes the module 10 in this embodiment, a configuration of a modeling robot 20 that realizes the modeling module 10a will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a schematic configuration of the modeling robot 20.
造形ロボット２０は、複数の関節を有する腕（アーム）２１を備え、図示しないロボットコントローラからの指示に従って動作することで造形作業を行う。また、造形ロボット２０は、腕２１の先端に手首部２２を介して、積層造形物１００を造形するための溶接トーチ２３を有している。そして、造形ロボット２０は、軟鋼製の溶加材（ワイヤ）２４を溶融しながら、溶接トーチ２３を移動させて、積層造形物１００を造形する。具体的には、溶接トーチ２３は、溶加材２４を供給しつつ、シールドガスを流しながらアークを発生させて溶加材２４を溶融及び固化し、母材９０上に複数層のビード１０１を積層して積層造形物１００を造形する。尚、ここでは、溶加材２４を溶融する熱源としてアークを用いるが、レーザやプラズマを用いてもよい。また、造形ロボット２０は、この他に、溶加材２４を送給する送給装置等も含むが、これについては説明を省略する。 The modeling robot 20 has an arm 21 with multiple joints and performs modeling operations by operating according to instructions from a robot controller (not shown). The modeling robot 20 also has a welding torch 23 attached to the tip of the arm 21 via a wrist 22 for forming the additively manufactured object 100. The modeling robot 20 then moves the welding torch 23 while melting a mild steel filler metal (wire) 24 to form the additively manufactured object 100. Specifically, the welding torch 23 supplies the filler metal 24 while flowing a shielding gas, generating an arc to melt and solidify the filler metal 24, and then stacks multiple layers of beads 101 on the base material 90 to form the additively manufactured object 100. Note that, although an arc is used as the heat source for melting the filler metal 24 here, a laser or plasma may also be used. The modeling robot 20 also includes a feeder that feeds the filler material 24, but a description of this will be omitted.
［統括コントローラのハードウェア構成］
図３は、統括コントローラ３０のハードウェア構成例を示す図である。
図示するように、統括コントローラ３０は、例えば汎用のＰＣ（Personal Computer）等により実現され、演算手段であるＣＰＵ４１と、記憶手段であるメインメモリ４２及び磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）４３とを備える。ここで、ＣＰＵ４１は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、統括コントローラ３０の各機能を実現する。また、メインメモリ４２は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、ＨＤＤ４３は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。
また、統括コントローラ３０は、外部との通信を行うための通信Ｉ／Ｆ４４と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構４５と、キーボードやマウス等の入力デバイス４６と、記録媒体に対してデータの読み書きを行うためのドライバ４７とを備える。尚、図３は、統括コントローラ３０をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、統括コントローラ３０は図示の構成に限定されない。
[Hardware configuration of the general controller]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of the general controller 30. As shown in FIG.
As shown in the figure, the overall controller 30 is realized by, for example, a general-purpose PC (Personal Computer) or the like, and includes a CPU 41 as a computing means, a main memory 42 as a storage means, and a magnetic disk device (HDD: Hard Disk Drive) 43. Here, the CPU 41 executes various programs such as an OS (Operating System) and application software to realize the various functions of the overall controller 30. The main memory 42 is a storage area that stores various programs and data used for executing the programs, and the HDD 43 is a storage area that stores input data for the various programs, output data from the various programs, and the like.
The overall controller 30 also includes a communication I/F 44 for communicating with the outside, a display mechanism 45 including a video memory, a display, etc., an input device 46 including a keyboard, a mouse, etc., and a driver 47 for reading and writing data from and to a recording medium. Note that Fig. 3 merely illustrates an example of the hardware configuration when the overall controller 30 is realized by a computer system, and the overall controller 30 is not limited to the configuration shown in the figure.
［本実施の形態の背景及び概要］
このような構成を備えた積層造形システム１で積層造形物１００を製造する場合、積層途中に欠陥が生じたり欠陥の発生が懸念されたりすれば、予め決めた工程から逸脱して臨機応変に各工程を組み直して製造を続行する必要がある。特に大きな積層造形物１００を製造する場合には、製造が１日で完結せず長期にわたる。そのため、いくら精密に製造工程の計画を立てても、異常や計画からの乖離が発生した場合は工程の組み直しが難しい。
また、異常や計画からの乖離が発生しないように検査や補修等の工程を都度組み込むと、生産性が著しく低下する。従って、可能な限り生産性を犠牲しない形で造形状況に応じて工程の組み合わせを自動的に最適化する方法が求められる。
[Background and Overview of the Present Embodiment]
When manufacturing an additively manufactured object 100 using an additively manufactured system 1 having such a configuration, if a defect occurs or is suspected to occur during the manufacturing process, it is necessary to deviate from the predetermined process and flexibly rearrange each process to continue manufacturing. In particular, when manufacturing a large additively manufactured object 100, manufacturing cannot be completed in one day and takes a long time. Therefore, no matter how precisely the manufacturing process is planned, it is difficult to rearrange the process when an abnormality or deviation from the plan occurs.
Furthermore, incorporating inspection and repair processes to prevent abnormalities and deviations from the plan would significantly reduce productivity. Therefore, a method is needed to automatically optimize the combination of processes according to the molding situation while minimizing productivity as much as possible.
そこで、本実施の形態では、統括コントローラ３０が、複数のモジュール１０のうちの少なくとも１つのモジュール１０が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、実行すべきモジュール１０の組み合わせを決定する。 In this embodiment, the overall controller 30 acquires performance data obtained when at least one of the multiple modules 10 executes a process, and determines the combination of modules 10 to be executed based on the degree of deviation of the performance data from the planned data.
［各モジュールの動作］
図４（ａ）～（ｄ）は、各モジュール１０の動作例を示すフローチャートである。
[Operation of each module]
4A to 4D are flowcharts showing examples of the operation of each module 10. FIG.
図４（ａ）は、造形モジュール１０ａの動作例を示す。
図示するように、造形モジュール１０ａは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１１１）、これを読み込む（ステップ１１２）。そして、造形モジュール１０ａは、造形を行って（ステップ１１３）、造形結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１１４）。ここで、造形結果ログとは、例えば、造形後の形状データである。その後、造形モジュール１０ａは、造形結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１１５）。
FIG. 4A shows an example of the operation of the modeling module 10a.
As shown in the figure, the modeling module 10a receives lamination plan data from the overall controller 30 (step 111) and reads it (step 112). Then, the modeling module 10a performs modeling (step 113) and records (adds) a modeling result log to the lamination plan data (step 114). Here, the modeling result log is, for example, shape data after modeling. Then, the modeling module 10a transmits the lamination plan data in which the modeling result log is recorded to the overall controller 30 (step 115).
図４（ｂ）は、切削モジュール１０ｂの動作例を示す。
図示するように、切削モジュール１０ｂは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１２１）、これを読み込む（ステップ１２２）。そして、切削モジュール１０ｂは、切削を行って（ステップ１２３）、切削結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１２４）。ここで、切削結果ログとは、例えば、切削後の形状データである。その後、切削モジュール１０ｂは、切削結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１２５）。
FIG. 4B shows an example of the operation of the cutting module 10b.
As shown in the figure, the cutting module 10b receives lamination plan data from the overall controller 30 (step 121) and reads it (step 122). Then, the cutting module 10b performs cutting (step 123) and records (appends) a cutting result log to the lamination plan data (step 124). Here, the cutting result log is, for example, shape data after cutting. Thereafter, the cutting module 10b transmits the lamination plan data in which the cutting result log is recorded to the overall controller 30 (step 125).
図４（ｃ）は、ＵＴ探傷モジュール１０ｃの動作例を示す。
図示するように、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１３１）、これを読み込む（ステップ１３２）。そして、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、ＵＴ探傷を行って（ステップ１３３）、探傷結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１３４）。ここで、探傷結果ログとは、例えば、ＵＴ探傷で発見された欠陥の寸法及び位置を示すデータである。その後、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、探傷結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１３５）。
FIG. 4C shows an example of the operation of the UT flaw detection module 10c.
As shown in the figure, the UT flaw detection module 10c receives stacking plan data from the overall controller 30 (step 131) and reads it (step 132). Then, the UT flaw detection module 10c performs UT flaw detection (step 133) and records (appends) a flaw detection result log to the stacking plan data (step 134). Here, the flaw detection result log is, for example, data indicating the dimensions and positions of defects discovered by UT flaw detection. Then, the UT flaw detection module 10c transmits the stacking plan data in which the flaw detection result log is recorded to the overall controller 30 (step 135).
図４（ｄ）は、欠陥補修モジュール１０ｄの動作例を示す。
図示するように、欠陥補修モジュール１０ｄは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１４１）、これを読み込む（ステップ１４２）。そして、欠陥補修モジュール１０ｄは、欠陥補修を行って（ステップ１４３）、補修結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１４４）。ここで、補修結果ログとは、例えば、補修後の形状データである。その後、欠陥補修モジュール１０ｄは、補修結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１４５）。
FIG. 4D shows an example of the operation of the defect repair module 10d.
As shown in the figure, the defect repair module 10d receives lamination plan data from the overall controller 30 (step 141) and reads it (step 142). The defect repair module 10d then repairs the defect (step 143) and records (appends) a repair result log to the lamination plan data (step 144). Here, the repair result log is, for example, shape data after repair. The defect repair module 10d then transmits the lamination plan data in which the repair result log has been recorded to the overall controller 30 (step 145).
［統括コントローラの機能構成］
図５は、本実施の形態における統括コントローラ３０の機能構成例を示す図である。図示するように、本実施の形態における統括コントローラ３０は、受信部３１と、積層計画データ取得部３２と、組み合わせ決定部３３と、記憶部３４と、使用可否判定部３５と、送信部３６とを備える。
[Functional configuration of the general controller]
5 is a diagram showing an example of the functional configuration of the general controller 30 in this embodiment. As shown in the figure, the general controller 30 in this embodiment includes a receiving unit 31, a stacking plan data acquiring unit 32, a combination determining unit 33, a storage unit 34, a usability determining unit 35, and a transmitting unit 36.
受信部３１は、各モジュール１０が作業の実行後にログデータを記録した積層計画データを、そのモジュール１０から通信回線８１を介して受信する。モジュール１０が造形モジュール１０ａである場合、ログデータは造形結果ログである。モジュール１０が切削モジュール１０ｂである場合、ログデータは切削結果ログである。モジュール１０がＵＴ探傷モジュール１０ｃである場合、ログデータは探傷結果ログである。モジュール１０が欠陥補修モジュール１０ｄである場合、ログデータは補修結果ログである。ログデータは、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データの一例であり、受信部３１は、制御部における、実績データを取得する機能の一例である。造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログは、少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した後の積層造形物の形状を示す実績形状データの一例であり、受信部３１は、制御部における、実績形状データを取得する機能の一例である。造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログは、積層造形物の積層高さの実績値の一例でもあり、受信部３１は、制御部における、実績値を取得する機能の一例でもある。 The receiving unit 31 receives lamination plan data in which each module 10 records log data after performing work from that module 10 via the communication line 81. If the module 10 is a modeling module 10a, the log data is a modeling result log. If the module 10 is a cutting module 10b, the log data is a cutting result log. If the module 10 is a UT flaw detection module 10c, the log data is a flaw detection result log. If the module 10 is a defect repair module 10d, the log data is a repair result log. The log data is an example of performance data obtained when at least one process execution unit out of multiple process execution units executes a process, and the receiving unit 31 is an example of a function in the control unit that acquires performance data. The modeling result log, cutting result log, and repair result log are examples of performance shape data that indicate the shape of the layered object after at least one process execution unit executes a process, and the receiving unit 31 is an example of a function in the control unit that acquires performance shape data. The modeling result log, cutting result log, and repair result log are also examples of actual stack height values of the additive manufacturing object, and the receiving unit 31 is also an example of a function in the control unit that acquires actual values.
積層計画データ取得部３２は、積層計画データを取得する。
例えば、造形の開始時には、積層計画データ取得部３２は、次のようにして積層計画データを取得する。即ち、積層計画データ取得部３２は、図示しないＣＡＤ装置から、積層造形物１００の三次元形状を表す三次元ＣＡＤデータを取得する。そして、積層計画データ取得部３２は、この三次元ＣＡＤデータを複数の層に分割（スライス）することで、各層の形状をそれぞれが表す複数の層形状データを生成する。その後、積層計画データ取得部３２は、この複数の層形状データの各層の高さ及び幅に合ったビード１０１を溶着する際の溶接条件やアーク狙い位置を含む積層計画データを生成する。
また、造形の開始後は、積層計画データ取得部３２は、受信部３１から、各モジュール１０がログデータを記録した積層計画データを取得する。
The stacking plan data acquisition unit 32 acquires stacking plan data.
For example, at the start of modeling, the lamination plan data acquisition unit 32 acquires lamination plan data as follows. That is, the lamination plan data acquisition unit 32 acquires three-dimensional CAD data representing the three-dimensional shape of the layered object 100 from a CAD device (not shown). The lamination plan data acquisition unit 32 then divides (slices) this three-dimensional CAD data into multiple layers to generate multiple layer shape data, each representing the shape of each layer. Thereafter, the lamination plan data acquisition unit 32 generates lamination plan data including welding conditions and arc target positions for welding beads 101 that match the height and width of each layer of the multiple layer shape data.
After the start of modeling, the lamination plan data acquisition unit 32 acquires, from the receiving unit 31, the lamination plan data in which each module 10 has recorded log data.
組み合わせ決定部３３は、複数のモジュール１０のうち、使用するモジュール１０の組み合わせを決定する。
例えば、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０が積層造形物１００の１層に対して行う作業の平均的な所要時間を表すベクトルｔｉを取得する。また、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０がｉ番目の層の全面のうち作業を実施する度合いを表すベクトルｘｉを取得する。ベクトルｘｉの各要素の値は「０」以上「１」以下とする。値「０」はｉ番目の層に対して作業を実施しないことを示し、値「１」はｉ番目の層の全面に対して作業を実施することを示す。更に、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０の作業が生み出す品質効果の重みを表すベクトルｗｉを取得する。品質効果の重みとは、ここでは、欠陥の発生し易さとする。ベクトルｗｉはユーザが事前に与えてよい。尚、ベクトルは、後述する式（１）～（３）においては太字かつ斜体で示すが、テキストにおいては通常の太さで立体の文字で示すものとする。
ここで、ベクトルとは、各モジュール１０に対する値を、対応する要素に持つものである。例えば、造形が順調である場合のベクトルｘｉは［数１］のようになる。造形中に高さずれ等が発生すると、ベクトルｘｉの要素の値が変更され、各モジュール１０の作業割合が変化する。尚、［数１］はｉ層の形成に切削を必須としない場合について示したものであり、当初から切削を予定する場合は造形が順調であっても切削モジュールに関する要素の値が０でない等、他の例もあり得る。
The combination determination unit 33 determines a combination of modules 10 to be used from among the plurality of modules 10 .
For example, the combination determination unit 33 acquires a vector t i representing the average time required for each module 10 to perform work on one layer of the layered object 100. The combination determination unit 33 also acquires a vector x i representing the degree to which each module 10 performs work on the entire surface of the i-th layer. The value of each element of vector x i is between "0" and "1." A value of "0" indicates that no work is performed on the i-th layer, and a value of "1" indicates that work is performed on the entire surface of the i-th layer. Furthermore, the combination determination unit 33 acquires a vector w i representing the weight of the quality effect produced by the work of each module 10. Here, the weight of the quality effect is the likelihood of defects occurring. The vector w i may be provided in advance by the user. Note that, although vectors are shown in bold and italic in equations (1) to (3) described below, in the text they are shown in normal bold, three-dimensional characters.
Here, a vector has a value for each module 10 in its corresponding element. For example, when the modeling is proceeding smoothly, the vector x i is as shown in [Equation 1]. If a height deviation or the like occurs during modeling, the value of the element of vector x i changes, and the work ratio of each module 10 changes. Note that [Equation 1] shows a case where cutting is not required to form the i-th layer. If cutting is planned from the beginning, there may be other examples, such as the value of the element related to the cutting module not being 0 even if the modeling is proceeding smoothly.
また、組み合わせ決定部３３は、品質に要求される基準を表す設定値ｂを取得する。設定値ｂは、例えば、表面直下Ｓｍｍ以下にある直径Ｄｍｍ以上の欠陥を発見する確率であってよい。組み合わせ決定部３３は、例えば、積層造形物の欠陥発生確率をモデル化した欠陥発生確率モデルに基づいて、設定値ｂを取得するとよい。欠陥については全範囲の探傷が難しい場合もあるので、欠陥発生確率モデルで管理した方が品質失敗による損失を抑制し易いからである。尚、欠陥発生確率モデルは、予め用意された確率分布モデルに対して欠陥が観測された造形物の事例に基づいて、分布モデルのパラメータが調整されたものであってよい。また、欠陥発生確率モデル以外に、高さばらつき量、計画高さと実績高さの差分等を用いてもよい。設定値ｂは、所定の設定値の一例であり、組み合わせ決定部３３は、制御部における、積層造形物の欠陥発生確率をモデル化した欠陥発生確率モデルに基づいて、所定の設定値を求める機能の一例である。 The combination determination unit 33 also acquires a setting value b that represents the quality standards required. Setting value b may be, for example, the probability of detecting a defect with a diameter of D mm or more located S mm or less directly below the surface. The combination determination unit 33 may acquire setting value b based on, for example, a defect occurrence probability model that models the probability of defect occurrence in an additively manufactured object. Because it may be difficult to detect defects across the entire range, managing defects using a defect occurrence probability model makes it easier to reduce losses due to quality failures. The defect occurrence probability model may be a distribution model in which the parameters of a prepared probability distribution model have been adjusted based on examples of objects in which defects were observed. In addition to the defect occurrence probability model, height variation, the difference between planned height and actual height, etc. may also be used. Setting value b is an example of a predetermined setting value, and the combination determination unit 33 is an example of a function in the control unit that determines the predetermined setting value based on a defect occurrence probability model that models the probability of defect occurrence in an additively manufactured object.
そして、組み合わせ決定部３３は、式（２）に示す品質に対する制約を満たしつつ、式（１）に示すように全体の所要時間を最小化するベクトルｘｉを求める。 Then, the combination determination unit 33 obtains a vector x i that minimizes the total required time as shown in equation (1) while satisfying the quality constraints shown in equation (2).
以上の問題は一般的な線形計画問題として捉えられるので、シンプレックス法等の公知の計算手法によって解くことができる。これにより、組み合わせ決定部３３は、各層における各モジュール１０の実施有無を決定する。組み合わせ決定部３３は、制御部における、積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する組み合わせを決定する機能の一例である。 The above problem can be considered a general linear programming problem and can be solved using known calculation methods such as the simplex method. The combination determination unit 33 then determines whether or not to implement each module 10 in each layer. The combination determination unit 33 is an example of a function in the control unit that determines a combination that minimizes the total execution time of the processes while ensuring that the probability of defects in the additively manufactured object is below a predetermined set value.
尚、ここでは、式（２）によって品質に対する制約を表したため、ベクトルｗｉを欠陥の増加に対する寄与度合いとしたが、これには限らない。他の式によって品質に対する制約を表した場合、ベクトルｗｉは例えば欠陥の低減に対する寄与度合いとしてもよい。 Here, since the constraint on quality is expressed by equation (2), the vector w i is set to the degree of contribution to an increase in defects, but this is not limiting. When the constraint on quality is expressed by another equation, the vector w i may be set to, for example, the degree of contribution to a reduction in defects.
一方、造形中においては、各モジュール１０が作業の実行後に積層計画データにログデータを記録する。そこで、組み合わせ決定部３３は、ログデータと積層計画データとの比較に基づいて品質へのペナルティ項Σｕｉを計算する。ここで、特に、ログデータが造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログの何れかである場合を考える。その場合、ペナルティ項のｕｉは、ログデータにおける実績の形状データと、積層計画データにおける計画の形状データとの差分に依存した量（スカラー）であってよい。また、ペナルティ項のｕｉは、ログデータにおける実績高さと、積層計画データにおける計画高さとの差分に依存した量（スカラー）であってもよい。実績高さと計画高さとの差分であれば、各モジュール１０からのデータに基づき、比較的容易に求めることができる。組み合わせ決定部３３は、このペナルティ項を式（２）に付加することにより、式(３)の制約条件を設定する。そして、組み合わせ決定部３３は、上記と同様に、式（３）に示す品質に対する制約を満たしつつ、式（１）のように全体の所要時間を最小化するベクトルｘｉを求める。 Meanwhile, during building, each module 10 records log data in the lamination plan data after performing its work. Therefore, the combination determination unit 33 calculates the quality penalty term Σu i based on a comparison between the log data and the lamination plan data. Here, particularly, consider the case where the log data is a building result log, a cutting result log, or a repair result log. In this case, the penalty term u i may be a quantity (scalar) dependent on the difference between the actual shape data in the log data and the planned shape data in the lamination plan data. Furthermore, the penalty term u i may be a quantity (scalar) dependent on the difference between the actual height in the log data and the planned height in the lamination plan data. The difference between the actual height and the planned height can be relatively easily calculated based on data from each module 10. The combination determination unit 33 adds this penalty term to Equation (2) to set the constraint condition of Equation (3). Then, similarly to the above, the combination determination unit 33 calculates a vector x i that minimizes the overall required time as in Equation (1) while satisfying the quality constraint shown in Equation (3).
このように、組み合わせ決定部３３は、最適化問題を造形中に解くことで、品質条件をカバーしつつ生産時間を最小化するモジュール１０の組み合わせを逐次更新する。積層計画データは、計画データの一例であり、ペナルティ項のｕｉは、実績データの計画データからの乖離度合いの一例である。積層計画データにおける計画の形状データは、積層造形物の計画上の形状を示す計画形状データの一例である。積層計画データにおける計画高さは、積層造形物の積層高さの計画値の一例であり、ペナルティ項のｕｉは、実績値と計画値との差分の一例である。 In this way, the combination determination unit 33 solves the optimization problem during modeling, thereby sequentially updating the combination of modules 10 that minimizes production time while satisfying quality conditions. The stacking plan data is an example of plan data, and the penalty term u i is an example of the degree of deviation of actual data from planned data. The planned shape data in the stacking plan data is an example of planned shape data that indicates the planned shape of the layered object. The planned height in the stacking plan data is an example of a planned value for the stack height of the layered object, and the penalty term u i is an example of the difference between the actual value and the planned value.
尚、ここでは、組み合わせ決定部３３が、全てのモジュール１０を対象として、使用するモジュール１０の組み合わせを決定したが、これには限らない。造形モジュール１０ａは必ず使用するものとしてベクトルｘｉの造形モジュール１０ａに対応する要素の値を「１」とし、他のモジュール１０を対象として、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしてもよい。 Here, the combination determination unit 33 determines the combination of the modules 10 to be used for all the modules 10. However, this is not limited to this. The value of the element of the vector x i corresponding to the modeling module 10 a may be set to “1” assuming that the modeling module 10 a is always to be used, and the combination of the modules 10 to be used may be determined for the other modules 10.
記憶部３４は、組み合わせ決定部３３が決定したモジュール１０の組み合わせを示す組み合わせ情報を記憶する。 The memory unit 34 stores combination information indicating the combination of modules 10 determined by the combination determination unit 33.
使用可否判定部３５は、記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、各モジュール１０を使用するか否かを判定する。 The usability determination unit 35 references the combination information stored in the memory unit 34 to determine whether or not to use each module 10.
送信部３６は、使用可否判定部３５が使用すると判定したモジュール１０に対し、積層計画データを、通信回線８１を介して送信する。また、送信部３６は、使用可否判定部３５が使用すると判定したモジュール１０に対し、積層造形物１００に対して相対的に移動するように指示する移動指示を、通信回線８１を介して送信する。送信部３６は、制御部における、複数の工程実行部の組み合わせが積層造形物に対して相対的に移動するように制御する機能の一例である。 The transmission unit 36 transmits the stacking plan data to the module 10 that the usability determination unit 35 has determined to be used via the communication line 81. The transmission unit 36 also transmits a movement instruction via the communication line 81 to the module 10 that the usability determination unit 35 has determined to be used, instructing the module 10 to move relative to the layered object 100. The transmission unit 36 is an example of a function in the control unit that controls a combination of multiple process execution units to move relative to the layered object.
［統括コントローラの動作］
図６は、本実施の形態における統括コントローラ３０の動作例を示すフローチャートである。尚、この動作例では、１層目を積層する際に使用するモジュール１０の組み合わせは予め決められており、この組み合わせを示す組み合わせ情報が予め記憶部３４に記憶されているものとする。また、この動作例では、造形モジュール１０ａは必ず使用するように設定されているものとする。
[Operation of the general controller]
6 is a flowchart showing an example of the operation of the overall controller 30 in this embodiment. In this example, it is assumed that the combination of modules 10 to be used when stacking the first layer is predetermined, and that combination information indicating this combination is stored in advance in the storage unit 34. In this example, it is also assumed that the modeling module 10a is set to be always used.
統括コントローラ３０では、まず、積層計画データ取得部３２が、積層計画データを取得する（ステップ３０１）。
次に、統括コントローラ３０は、造形モジュール１０ａを動作させる（ステップ３０２）。具体的には、１層目を造形する場合は、送信部３６が、ステップ３０１で取得された積層計画データを造形モジュール１０ａへ送信する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、送信部３６が、（ｉ－１）層目の処理時に受信された積層計画データを造形モジュール１０ａへ送信する。そして、受信部３１が、造形モジュール１０ａが造形結果ログを追記した積層計画データを受信する。
In the general controller 30, first, the lamination plan data acquisition unit 32 acquires lamination plan data (step 301).
Next, the overall controller 30 operates the modeling module 10a (Step 302). Specifically, when the first layer is to be modeled, the transmitting unit 36 transmits the lamination plan data acquired in Step 301 to the modeling module 10a. When the ith layer (i≧2) is to be modeled, the transmitting unit 36 transmits the lamination plan data received during processing of the (i−1)th layer to the modeling module 10a. Then, the receiving unit 31 receives the lamination plan data to which the modeling result log has been added by the modeling module 10a.
次いで、使用可否判定部３５が、切削モジュール１０ｂを使用するか否かを判定する（ステップ３０３）。具体的には、１層目を造形する場合は、使用可否判定部３５は、予め記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、切削モジュール１０ｂを使用するか否かを判定する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、使用可否判定部３５は、（ｉ－１）層目の処理時にステップ３１０で記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、切削モジュール１０ｂを使用するか否かを判定する。
ステップ３０３で切削モジュール１０ｂを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、切削モジュール１０ｂを動作させる（ステップ３０４）。具体的には、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データを切削モジュール１０ｂへ送信する。そして、受信部３１が、切削モジュール１０ｂが切削結果ログを追記した積層計画データを受信する。
Next, the usability determination unit 35 determines whether to use cutting module 10b (Step 303). Specifically, when printing the first layer, the usability determination unit 35 determines whether to use cutting module 10b by referring to the combination information stored in advance in the storage unit 34. When printing the ith layer (i≧2), the usability determination unit 35 determines whether to use cutting module 10b by referring to the combination information stored in the storage unit 34 in Step 310 when processing the (i−1)th layer.
If it is determined in step 303 that the cutting module 10b is to be used, the overall controller 30 operates the cutting module 10b (step 304). Specifically, the transmitter 36 transmits the lamination plan data received from the modeling module 10a in step 302 to the cutting module 10b. Then, the receiver 31 receives the lamination plan data to which the cutting module 10b has added the cutting result log.
次いで、使用可否判定部３５が、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用するか否かを判定する（ステップ３０５）。具体的には、１層目を造形する場合は、使用可否判定部３５は、予め記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用するか否かを判定する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、使用可否判定部３５は、（ｉ－１）層目の処理時にステップ３１０で記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用するか否かを判定する。
ステップ３０５でＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを動作させる（ステップ３０６）。具体的には、切削モジュール１０ｂが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０４で切削モジュール１０ｂから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。切削モジュール１０ｂが動作していなければ、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。そして、受信部３１が、ＵＴ探傷モジュール１０ｃが探傷結果ログを追記した積層計画データを受信する。
Next, the usability determination unit 35 determines whether or not to use the UT flaw detection module 10c (Step 305). Specifically, when the first layer is to be formed, the usability determination unit 35 determines whether or not to use the UT flaw detection module 10c by referring to the combination information stored in advance in the storage unit 34. When the ith layer (i≧2) is to be formed, the usability determination unit 35 determines whether or not to use the UT flaw detection module 10c by referring to the combination information stored in the storage unit 34 in Step 310 when processing the (i−1)th layer.
If it is determined in step 305 that the UT flaw detection module 10c will be used, the overall controller 30 operates the UT flaw detection module 10c (step 306). Specifically, if the cutting module 10b is operating, the transmitter 36 transmits the lamination plan data received from the cutting module 10b in step 304 to the UT flaw detection module 10c. If the cutting module 10b is not operating, the transmitter 36 transmits the lamination plan data received from the modeling module 10a in step 302 to the UT flaw detection module 10c. Then, the receiver 31 receives the lamination plan data to which the UT flaw detection module 10c has added the flaw detection result log.
次いで、使用可否判定部３５が、欠陥補修モジュール１０ｄを使用するか否かを判定する（ステップ３０７）。具体的には、１層目を造形する場合は、使用可否判定部３５は、予め記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、欠陥補修モジュール１０ｄを使用するか否かを判定する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、使用可否判定部３５は、（ｉ－１）層目の処理時にステップ３１０で記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、欠陥補修モジュール１０ｄを使用するか否かを判定する。
ステップ３０７で欠陥補修モジュール１０ｄを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、欠陥補修モジュール１０ｄを動作させる（ステップ３０８）具体的には、ＵＴ探傷モジュール１０ｃが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０６でＵＴ探傷モジュール１０ｃから受信された積層計画データを欠陥補修モジュール１０ｄへ送信する。ＵＴ探傷モジュール１０ｃが動作せずに切削モジュール１０ｂが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０４で切削モジュール１０ｂから受信された積層計画データを欠陥補修モジュール１０ｄへ送信する。ＵＴ探傷モジュール１０ｃ及び切削モジュール１０ｂの何れも動作していなければ、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。そして、受信部３１が、欠陥補修モジュール１０ｄが補修結果ログを追記した積層計画データを受信する。
Next, the usability determination unit 35 determines whether or not to use the defect repair module 10d (Step 307). Specifically, when printing the first layer, the usability determination unit 35 determines whether or not to use the defect repair module 10d by referring to the combination information stored in advance in the storage unit 34. When printing the i-th layer (i≧2), the usability determination unit 35 determines whether or not to use the defect repair module 10d by referring to the combination information stored in the storage unit 34 in Step 310 when processing the (i−1)-th layer.
If it is determined in step 307 that the defect repair module 10d will be used, the overall controller 30 operates the defect repair module 10d (step 308). Specifically, if the UT flaw detection module 10c is operating, the transmission unit 36 transmits the lamination plan data received from the UT flaw detection module 10c in step 306 to the defect repair module 10d. If the UT flaw detection module 10c is not operating but the cutting module 10b is operating, the transmission unit 36 transmits the lamination plan data received from the cutting module 10b in step 304 to the defect repair module 10d. If neither the UT flaw detection module 10c nor the cutting module 10b is operating, the transmission unit 36 transmits the lamination plan data received from the modeling module 10a in step 302 to the UT flaw detection module 10c. Then, the receiving unit 31 receives the lamination plan data to which the defect repair module 10d has added the repair result log.
このように、積層造形システム１は、統括コントローラ３０を介して各モジュール１０間で統一された積層計画データを送受信することにより、積層造形物１００を製作する。例えば、欠陥補修モジュール１０ｄでは、ＵＴ探傷モジュール１０ｃで記録された欠陥の寸法及び位置を示す丈情報を読み込むことで、補修が必要な位置を割り出す。 In this way, the additive manufacturing system 1 produces the additively manufactured object 100 by sending and receiving unified stacking plan data between each module 10 via the overall controller 30. For example, the defect repair module 10d determines the location requiring repair by reading length information indicating the dimensions and location of defects recorded by the UT flaw detection module 10c.
その後、統括コントローラ３０は、積層する層が造形を終了する層に到達したか否かを判定する（ステップ３０９）。即ち、統括コントローラ３０は、積層する層の番号ｉが層の番号の最大値に到達したか否かを判定する。
ステップ３０９で積層する層が造形を終了する層に到達していないと判定されれば、組み合わせ決定部３３が、使用するモジュール１０の組み合わせを決定する組み合わせ決定処理を実行する（ステップ３１０）。具体的には、組み合わせ決定処理は、造形モジュール１０ａ、切削モジュール１０ｂ、ＵＴ探傷モジュール１０ｃ、及び欠陥補修モジュール１０ｄから、使用するモジュール１０の組み合わせを決定する処理である。組み合わせ決定処理で決定されたモジュール１０の組み合わせを示す組み合わせ情報は、記憶部３４に記憶される。そして、統括コントローラ３０は、処理をステップ３０２へ戻す。
ステップ３０９で積層する層が造形を終了する層に到達したと判定されれば、統括コントローラ３０は、処理を終了する。
Thereafter, the overall controller 30 determines whether the layer to be stacked has reached the layer at which modeling will end (step 309). That is, the overall controller 30 determines whether the number i of the layer to be stacked has reached the maximum value of the layer number.
If it is determined in step 309 that the layer to be stacked has not reached the layer at which modeling is to be completed, the combination determination unit 33 executes a combination determination process to determine a combination of the modules 10 to be used (step 310). Specifically, the combination determination process is a process to determine a combination of the modules 10 to be used from the modeling module 10a, the cutting module 10b, the UT flaw detection module 10c, and the defect repair module 10d. Combination information indicating the combination of the modules 10 determined in the combination determination process is stored in the storage unit 34. Then, the overall controller 30 returns the process to step 302.
If it is determined in step 309 that the layer to be stacked has reached the layer at which modeling will end, the overall controller 30 ends the process.
図７は、本実施の形態における組み合わせ決定処理の内容を示すフローチャートである。 Figure 7 is a flowchart showing the combination determination process in this embodiment.
まず、組み合わせ決定部３３は、ｉ番目の層に対する作業の所要時間を表すベクトルｔｉを取得する（ステップ３５１）。また、組み合わせ決定部３３は、ｉ番目の層に対する作業を実施する度合いを表すベクトルｘｉを取得する（ステップ３５２）。更に、組み合わせ決定部３３は、ｉ番目の層に対する作業が生み出す品質効果の重みを表すベクトルｗｉを取得する（ステップ３５３）。
次に、組み合わせ決定部３３は、品質に要求される基準を表す設定値ｂを取得する（ステップ３５４）。
First, the combination determination unit 33 obtains a vector ti representing the time required for the work on the i-th layer (step 351). The combination determination unit 33 also obtains a vector x i representing the degree to which the work on the i-th layer is performed (step 352). Furthermore, the combination determination unit 33 obtains a vector wi representing the weight of the quality effect produced by the work on the i-th layer (step 353).
Next, the combination determination unit 33 acquires a set value b that represents a standard required for quality (step 354).
次いで、組み合わせ決定部３３は、受信部３１が受信した積層計画データに追記されたログデータを取得する（ステップ３５５）。ログデータは、少なくとも造形結果ログを含む。切削モジュール１０ｂが動作していれば、ログデータは、切削結果ログを更に含む。ＵＴ探傷モジュール１０ｃが動作していれば、ログデータは、探傷結果ログを更に含む。欠陥補修モジュール１０ｄが動作していれば、ログデータは、補修結果ログを更に含む。
これにより、組み合わせ決定部３３は、品質に対するペナルティ項のｕｉを算出する（ステップ３５６）。具体的には、組み合わせ決定部３３は、積層計画データとログデータとの比較に基づいて、ペナルティ項のｕｉを算出する。特に、ログデータが造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログの何れかであれば、組み合わせ決定部３３は、積層計画データにおける計画の形状データと、ログデータにおける実績の形状データとの比較に基づいて、ペナルティ項のｕｉを算出する。
Next, the combination determination unit 33 acquires the log data added to the lamination plan data received by the receiving unit 31 (step 355). The log data includes at least a modeling result log. If the cutting module 10b is operating, the log data further includes a cutting result log. If the UT flaw detection module 10c is operating, the log data further includes a flaw detection result log. If the defect repair module 10d is operating, the log data further includes a repair result log.
As a result, the combination determination unit 33 calculates the penalty term u i for quality (step 356). Specifically, the combination determination unit 33 calculates the penalty term u i based on a comparison between the lamination plan data and the log data. In particular, if the log data is any of the shaping result log, the cutting result log, and the repair result log, the combination determination unit 33 calculates the penalty term u i based on a comparison between the plan shape data in the lamination plan data and the actual shape data in the log data.
その後、組み合わせ決定部３３は、式（３）に示す品質に対する制約を満たしつつ、式（１）に示すように全体の所要時間を最小化するベクトルｘｉを算出する（ステップ３５７）。 Thereafter, the combination determination unit 33 calculates a vector x i that minimizes the total required time as shown in equation (1) while satisfying the quality constraints shown in equation (3) (step 357).
［変形例］
上記では、１層のビードを形成する毎に、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしたが、これには限らない。例えば、１パスのビードを形成する毎に、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしてもよい。或いは、１層のビード又は１パスのビードを形成する途中で、１つのモジュール１０を動作させる都度、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしてもよい。
[Modification]
In the above description, the combination of modules 10 to be used is determined each time one layer of bead is formed, but this is not limiting. For example, the combination of modules 10 to be used may be determined each time one pass of bead is formed. Alternatively, the combination of modules 10 to be used may be determined each time one module 10 is operated during the formation of one layer of bead or one pass of bead.
また、上記では、固定位置に配置された各モジュール１０がライン上を搬送される積層造形物１００に対して作業を行うようにしたが、これには限らない。固定位置に配置された積層造形物１００に対して移動可能な各モジュール１０が作業を行うようにしてもよい。以下、この場合の積層造形システムを、積層造形システム２として説明する。 In the above description, each module 10 placed in a fixed position performs work on the additively manufactured object 100 transported along the line, but this is not limited to this. Each movable module 10 may also perform work on the additively manufactured object 100 placed in a fixed position. Below, the additively manufactured system in this case will be described as additively manufactured system 2.
図８は、本実施の形態における積層造形システム２の全体構成例を示す図である。尚、図では、同種の構成要素であっても添え字を付して区別しているが、説明においてこれらを区別する必要がない場合は添え字を付さないものとする。 Figure 8 is a diagram showing an example of the overall configuration of an additive manufacturing system 2 in this embodiment. Note that in the figure, even components of the same type are distinguished by adding subscripts, but if there is no need to distinguish between them in the explanation, subscripts will not be added.
図示するように、本実施の形態における積層造形システム２は、統括コントローラ３０と、工場システム５０とが、通信回線８２を介して接続されることにより構成されている。
工場システム５０では、積層造形物１００１～１００９がそれぞれ作業台１５０１～１５０９に配置されている。そして、統括コントローラ３０が決定した組み合わせに含まれる各モジュール１０が目的の積層造形物１００が配置された作業台１５０の横まで移動するようになっている。工場システム５０は、複数の工程実行部の組み合わせに含まれる各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物まで移動させる移動システムの一例である。
As shown in the figure, the layered manufacturing system 2 in this embodiment is configured by connecting an overall controller 30 and a factory system 50 via a communication line 82.
In the factory system 50, the layered objects 100-1 to 100-9 are arranged on work tables 150-1 to 150-9 , respectively. Each module 10 included in the combination determined by the overall controller 30 is moved to the side of the work table 150 on which the target layered object 100 is arranged. The factory system 50 is an example of a moving system that moves each process execution unit included in a combination of multiple process execution units to the layered object on which each process execution unit is to execute a process.
具体的には、工場システム５０は、レール５１１～５１８と、転轍機５２１～５２８とを含む。
レール５１は、モジュール１０が移動する軌道を画定するものである。例えば、モジュール１０として、ユニットを取り付けた架台を用意し、その架台がレール５１上を移動できるようにすればよい。ここで、モジュール１０が造形モジュール１０ａであれば、ユニットは、例えば、熱源及びワイヤ送給機を含む装置であればよく、モジュール１０が切削モジュール１０ｂであれば、ユニットは、例えば、切削工具を稼働する装置であればよい。レール５１は、レール装置の一例である。
また、統括コントローラ３０は、積層造形物１００が配置された作業台１５０の位置と、積層造形物１００に対して行うべき作業の内容とに応じて、最適なモジュール１０及び積層造形物１００までの経路を選択し、転轍機５２にレール５１の切替指示を出力する。すると、転轍機５３が、この切替指示に応じて、レール５１に沿った進行方向を切り替える。例えば、モジュール１０２及びモジュール１０４が、作業台１５０３に配置された積層造形物１００３に対して作業を行う必要が生じたとする。この場合、転轍機５２２が、モジュール１０２がレール５１１の方向へ向かうように進行方向を切り替え、モジュール１０２が作業台１５０３の紙面上側から作業を行うようにする。また、転轍機５２４が、モジュール１０４がレール５１２の方向へ向かうように進行方向を切り替え、モジュール１０４が作業台１５０３の紙面下側から作業を行うようにする。転轍機５２は、各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物の方向へ移動させるように、レール装置を切り替える切替装置の一例である。
Specifically, the factory system 50 includes rails 51 1 to 51 8 and switches 52 1 to 52 8 .
The rails 51 define a track along which the module 10 moves. For example, a mount on which a unit is attached may be prepared as the module 10, and the mount may be movable on the rails 51. Here, if the module 10 is a modeling module 10a, the unit may be, for example, a device including a heat source and a wire feeder, and if the module 10 is a cutting module 10b, the unit may be, for example, a device that operates a cutting tool. The rails 51 are an example of a rail device.
Furthermore, the overall controller 30 selects the optimal route to the module 10 and the layered object 100 depending on the position of the workbench 150 on which the layered object 100 is placed and the content of the work to be performed on the layered object 100, and outputs a rail 51 switching instruction to the switch 52. The switch 53 then switches the direction of travel along the rail 51 in response to this switching instruction. For example, suppose that the module 102 and the module 104 need to perform work on the layered object 1003 placed on the workbench 1503. In this case, the switch 522 switches the direction of travel so that the module 102 heads toward the rail 511 , and the module 102 performs the work from the upper side of the workbench 1503 in the drawing. Furthermore, the switch 52-4 switches the direction of travel so that the module 10-4 heads toward the rail 51-2 , and the module 10-4 performs work from the lower side of the workbench 150-3 in the drawing. The switch 52 is an example of a switching device that switches the rail device so that each process execution unit moves toward the target additive model on which the process is to be executed.
図８のようにモジュール１０をレール５１に沿って移動させることにより、モジュール１０の数が限られていたとしても、組み合わせるモジュール１０の数や対応できる積層造形物１００の数を増やすことができる。 By moving the modules 10 along the rails 51 as shown in Figure 8, it is possible to increase the number of modules 10 that can be combined and the number of additive manufacturing objects 100 that can be handled, even if the number of modules 10 is limited.
［本実施の形態の効果］
本実施の形態では、積層造形物１００の造形中に、ログデータの積層計画データからの乖離度合いに応じて、実行すべきモジュール１０の組み合わせを決定するようにした。これにより、積層造形物１００の造形中に、ログデータの積層計画データからの乖離が発生した場合に、実行すべきモジュール１０の組み合わせを調整することが容易になった。
[Effects of this embodiment]
In this embodiment, the combination of modules 10 to be executed is determined according to the degree of deviation of the log data from the lamination plan data during the modeling of the layered object 100. This makes it easy to adjust the combination of modules 10 to be executed when deviation of the log data from the lamination plan data occurs during the modeling of the layered object 100.
１，２…積層造形システム、１０…モジュール、２０…造形ロボット、３０…統括コントローラ、３１…受信部、３２…積層計画データ取得部、３３…組み合わせ決定部、３４…記憶部、３５…使用可否判定部、３６…送信部 1, 2... Additive manufacturing system, 10... Module, 20... Modeling robot, 30... General controller, 31... Receiving unit, 32... Lamination plan data acquisition unit, 33... Combination determination unit, 34... Memory unit, 35... Usability determination unit, 36... Transmitting unit
Claims (4)
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、当該実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する前記組み合わせを決定する、
積層造形システム。 a plurality of process execution units including a process execution unit capable of executing a bead stacking process for forming a layered object, and a process execution unit capable of executing a process before or after the bead stacking process;
a control unit configured to be able to communicate with the plurality of process execution units and determining a combination of process execution units to be executed among the plurality of process execution units;
Equipped with
the control unit acquires performance data obtained when at least one of the plurality of process execution units executes a process, and determines the combination that minimizes the total execution time of the processes while satisfying that the probability of defect occurrence in the layered object is equal to or less than a predetermined set value, based on the degree of deviation of the performance data from the plan data.
Additive manufacturing system.
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備えた積層造形システムにおいて、
前記制御部が、前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得するステップと、
前記制御部が、前記実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する前記組み合わせを決定するステップと、
を含む、制御方法。 a plurality of process execution units including a process execution unit capable of executing a bead stacking process for forming a layered object, and a process execution unit capable of executing a process before or after the bead stacking process;
a control unit configured to be able to communicate with the plurality of process execution units and determining a combination of process execution units to be executed among the plurality of process execution units;
In an additive manufacturing system comprising:
a step in which the control unit acquires performance data obtained when at least one of the plurality of process execution units executes a process;
determining the combination that minimizes the total execution time of the processes while satisfying that the defect occurrence probability of the additive manufacturing object is equal to or less than a predetermined set value , based on the degree of deviation of the performance data from the plan data;
A control method comprising:
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備えた積層造形システムにおいて、
前記制御部に、
前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得する機能と、
前記実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する前記組み合わせを決定する機能と、
を実現させるためのプログラム。 a plurality of process execution units including a process execution unit capable of executing a bead stacking process for forming a layered object, and a process execution unit capable of executing a process before or after the bead stacking process;
a control unit configured to be able to communicate with the plurality of process execution units and determining a combination of process execution units to be executed among the plurality of process execution units;
In an additive manufacturing system comprising:
The control unit
a function of acquiring performance data obtained when at least one of the plurality of process execution units executes a process;
a function of determining the combination that minimizes the total execution time of the processes while satisfying that the defect occurrence probability of the additive manufacturing object is equal to or less than a predetermined set value , based on the degree of deviation of the performance data from the plan data;
A program to achieve this.
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