JP2003131714A - 加工計画方法、装置、及び、そのための加工データ作成方法、装置 - Google Patents
加工計画方法、装置、及び、そのための加工データ作成方法、装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 穴開け位置情報を数学的に捉えて機器の動作
をより最適に計画することにより、レーザ穴開け機の加
工時間を短縮させる。 【解決手段】 ２ユニットのエリア配置計画装置７２に
より、ビーム走査回数及びステージ移動回数が最小とな
るように、左右のガルバノユニット間の距離（Ｌ軸値）
Ａを最適化する。エリア配置計画装置７４により、エリ
ア数が最小となるようにエリア位置を最適化する。ステ
ージ・ガルバノパス計画装置７６により、巡回セールス
マン問題の解法を用いて、ステージの移動距離及びガル
バノスキャナの走査距離を短縮する。
をより最適に計画することにより、レーザ穴開け機の加
工時間を短縮させる。 【解決手段】 ２ユニットのエリア配置計画装置７２に
より、ビーム走査回数及びステージ移動回数が最小とな
るように、左右のガルバノユニット間の距離（Ｌ軸値）
Ａを最適化する。エリア配置計画装置７４により、エリ
ア数が最小となるようにエリア位置を最適化する。ステ
ージ・ガルバノパス計画装置７６により、巡回セールス
マン問題の解法を用いて、ステージの移動距離及びガル
バノスキャナの走査距離を短縮する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数方向に走査又
は移動可能とされた加工手段や、複数方向に移動可能と
されたステージを用いて、該ステージ上に配置されたワ
ークを加工する際の加工計画方法、装置、及び、そのた
めの加工データ作成方法、装置に係り、特に、レーザビ
ームを照射してプリント配線基板等に複数の穴開け加工
を行うレーザ穴開け機に用いるのに好適な、穴開け等の
加工位置の２次元平面における分布状態を数学的に捉え
て、機器の動作を最適に計画することにより、加工時間
を短縮することが可能な加工計画方法、該加工計画方法
により決定された加工を行う加工方法、前記加工計画方
法を実施するためのプログラムが記録された、コンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体、同様の加工計画装置、該
加工計画装置を含む加工装置、及び、そのための加工デ
ータ作成方法、装置に関する。
は移動可能とされた加工手段や、複数方向に移動可能と
されたステージを用いて、該ステージ上に配置されたワ
ークを加工する際の加工計画方法、装置、及び、そのた
めの加工データ作成方法、装置に係り、特に、レーザビ
ームを照射してプリント配線基板等に複数の穴開け加工
を行うレーザ穴開け機に用いるのに好適な、穴開け等の
加工位置の２次元平面における分布状態を数学的に捉え
て、機器の動作を最適に計画することにより、加工時間
を短縮することが可能な加工計画方法、該加工計画方法
により決定された加工を行う加工方法、前記加工計画方
法を実施するためのプログラムが記録された、コンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体、同様の加工計画装置、該
加工計画装置を含む加工装置、及び、そのための加工デ
ータ作成方法、装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化や高密度実装化
の要求に伴い、複数のプリント配線基板を重ね合わせた
多層プリント配線基板が提供されるようになってきてい
る。このような多層プリント配線基板では、上下に積層
されたプリント配線基板のそれぞれに形成された導電層
間を電気的に接続するため、これらの基板に、スルーホ
ールあるいはビアホールと呼ばれる穴が形成される。そ
して、これらの穴の内部に導電膜を形成することによ
り、各プリント配線基板の導電層間の接続が行われる。
の要求に伴い、複数のプリント配線基板を重ね合わせた
多層プリント配線基板が提供されるようになってきてい
る。このような多層プリント配線基板では、上下に積層
されたプリント配線基板のそれぞれに形成された導電層
間を電気的に接続するため、これらの基板に、スルーホ
ールあるいはビアホールと呼ばれる穴が形成される。そ
して、これらの穴の内部に導電膜を形成することによ
り、各プリント配線基板の導電層間の接続が行われる。
【０００３】プリント配線基板に形成される穴は、最近
のプリント配線基板の小型化や高機能化に伴って小型化
し、直径０．１mm以下になってきている。このような小
径の穴を精度よく形成するために、パルス発振型のレー
ザビームが用いられている。
のプリント配線基板の小型化や高機能化に伴って小型化
し、直径０．１mm以下になってきている。このような小
径の穴を精度よく形成するために、パルス発振型のレー
ザビームが用いられている。
【０００４】従来のパルス発振型レーザを用いたレーザ
穴開け機の一例の構成を図１（全体構成）及び図２（詳
細構成）に示す。このレーザ穴開け機１０は、パルス状
レーザビームを発生するレーザ発振器１２と、該レーザ
発振器１２により発生されたレーザビーム１３の出力
を、加工対象であるプリント配線基板（ワークとも称す
る）６の二つの走査エリア（加工エリア）８Ｌ、８Ｒに
導いて、左右同時加工を可能とするために２等分するビ
ームスプリッタ１４と、該ビームスプリッタ１４により
反射された左側のレーザビーム１３Ｌを、走査エリア８
Ｌ内でＸ軸方向（図の左右方向）及びＹ軸方向（図の前
後方向）に走査するための左ガルバノユニット（ガルバ
ノシステム又は単にユニットとも称する）２２Ｌ（図２
参照）と、前記ビームスプリッタ１４を通過した後、ミ
ラー１６で反射された右側のレーザビーム１３Ｒを、右
側の走査エリア８Ｒ内で同じくＸ軸方向及びＹ軸方向に
走査するための右ガルバノユニット２２Ｒ（図２参照）
と、前記プリント配線基板８をＸ軸方向に平行移動する
ためのＸステージ４０Ｘ、及び、該Ｘステージ４０Ｘ上
で前記プリント配線基板８をＹ軸方向に移動するための
Ｙステージ４０Ｙを含むＸＹステージ４０（図２参照）
とを主に備えている。
穴開け機の一例の構成を図１（全体構成）及び図２（詳
細構成）に示す。このレーザ穴開け機１０は、パルス状
レーザビームを発生するレーザ発振器１２と、該レーザ
発振器１２により発生されたレーザビーム１３の出力
を、加工対象であるプリント配線基板（ワークとも称す
る）６の二つの走査エリア（加工エリア）８Ｌ、８Ｒに
導いて、左右同時加工を可能とするために２等分するビ
ームスプリッタ１４と、該ビームスプリッタ１４により
反射された左側のレーザビーム１３Ｌを、走査エリア８
Ｌ内でＸ軸方向（図の左右方向）及びＹ軸方向（図の前
後方向）に走査するための左ガルバノユニット（ガルバ
ノシステム又は単にユニットとも称する）２２Ｌ（図２
参照）と、前記ビームスプリッタ１４を通過した後、ミ
ラー１６で反射された右側のレーザビーム１３Ｒを、右
側の走査エリア８Ｒ内で同じくＸ軸方向及びＹ軸方向に
走査するための右ガルバノユニット２２Ｒ（図２参照）
と、前記プリント配線基板８をＸ軸方向に平行移動する
ためのＸステージ４０Ｘ、及び、該Ｘステージ４０Ｘ上
で前記プリント配線基板８をＹ軸方向に移動するための
Ｙステージ４０Ｙを含むＸＹステージ４０（図２参照）
とを主に備えている。
【０００５】前記左ガルバノユニット２２Ｌ及び右ガル
バノユニット２２Ｒには、図２に詳細に示す如く、レー
ザビーム１３Ｌ、１３Ｒをそれぞれ反射するためのミラ
ー２４Ｌ、２４Ｒと、該ミラー２４Ｌ、２４Ｒで反射さ
れたレーザビームを、例えばＹ軸方向に走査するための
第１ガルバノミラー２６Ｌ、２６Ｒと、該第１ガルバノ
ミラー２６Ｌ、２６Ｒを駆動するための第１ガルバノス
キャナ（単に第１スキャナとも称する）２８Ｌ、２８Ｒ
と、前記第１ガルバノミラー２６Ｌ、２６ＲによってＹ
軸方向に走査されたレーザビームを、更にこれに垂直な
Ｘ軸方向に走査するための第２ガルバノミラー３０Ｌ、
３０Ｒと、該第２ガルバノミラー３０Ｌ、３０Ｒを駆動
するための第２ガルバノスキャナ（単に第２スキャナと
も称する）３２Ｌ、３２Ｒと、前記第１及び第２ガルバ
ノミラー２６Ｌ、２６Ｒ、３０Ｌ、３０ＲによりＸ軸方
向及びＹ軸方向に走査されたレーザビームを、プリント
配線基板８の表面に対して垂直に偏向し、照射口（図示
省略）を介して落とすためのｆθレンズ３４Ｌが、それ
ぞれ収容されている。
バノユニット２２Ｒには、図２に詳細に示す如く、レー
ザビーム１３Ｌ、１３Ｒをそれぞれ反射するためのミラ
ー２４Ｌ、２４Ｒと、該ミラー２４Ｌ、２４Ｒで反射さ
れたレーザビームを、例えばＹ軸方向に走査するための
第１ガルバノミラー２６Ｌ、２６Ｒと、該第１ガルバノ
ミラー２６Ｌ、２６Ｒを駆動するための第１ガルバノス
キャナ（単に第１スキャナとも称する）２８Ｌ、２８Ｒ
と、前記第１ガルバノミラー２６Ｌ、２６ＲによってＹ
軸方向に走査されたレーザビームを、更にこれに垂直な
Ｘ軸方向に走査するための第２ガルバノミラー３０Ｌ、
３０Ｒと、該第２ガルバノミラー３０Ｌ、３０Ｒを駆動
するための第２ガルバノスキャナ（単に第２スキャナと
も称する）３２Ｌ、３２Ｒと、前記第１及び第２ガルバ
ノミラー２６Ｌ、２６Ｒ、３０Ｌ、３０ＲによりＸ軸方
向及びＹ軸方向に走査されたレーザビームを、プリント
配線基板８の表面に対して垂直に偏向し、照射口（図示
省略）を介して落とすためのｆθレンズ３４Ｌが、それ
ぞれ収容されている。
【０００６】ここで、例えば前記左ガルバノユニット２
２Ｌは固定され、右ガルバノユニット２２Ｒは、例え
ば、そのＸ軸方向位置が可変とされ、加工開始前に、ユ
ニット間距離（Ｌ軸値と称する）Ａが変更可能とされて
いる。
２Ｌは固定され、右ガルバノユニット２２Ｒは、例え
ば、そのＸ軸方向位置が可変とされ、加工開始前に、ユ
ニット間距離（Ｌ軸値と称する）Ａが変更可能とされて
いる。
【０００７】基板６上のビーム照射可能範囲は、ｆθレ
ンズ３４Ｌ、３４Ｒの大きさがコストや品質等の点で制
限されているため、加工中は完全に位置が固定されるビ
ーム照射口の真下位置を中心とする、例えば４０mm×４
０mmのＸ軸、Ｙ軸に両辺が平行な矩形範囲（走査エリア
と称する）８Ｌ、８Ｒに限定されている。
ンズ３４Ｌ、３４Ｒの大きさがコストや品質等の点で制
限されているため、加工中は完全に位置が固定されるビ
ーム照射口の真下位置を中心とする、例えば４０mm×４
０mmのＸ軸、Ｙ軸に両辺が平行な矩形範囲（走査エリア
と称する）８Ｌ、８Ｒに限定されている。
【０００８】一方、基板６の大きさは、例えば最大約５
００mm×６００mm程度の大きさであり、一般に走査エリ
アよりも広い。従って、基板全体の穴開け加工を行うた
めに、基板を支えるＸＹステージ４０をＸＹ平面内で自
由な方向に駆動させ、基板６を移動するようにしてい
る。
００mm×６００mm程度の大きさであり、一般に走査エリ
アよりも広い。従って、基板全体の穴開け加工を行うた
めに、基板を支えるＸＹステージ４０をＸＹ平面内で自
由な方向に駆動させ、基板６を移動するようにしてい
る。
【０００９】このようなレーザ穴開け機は、図３に全体
の動作を示す如く、（１）ＸＹステージ４０によって基
板６を移動する、（２）左右の走査エリア８Ｌ、８Ｒ内
のレーザ穴開け加工を行う、という２ステップの繰り返
し（ステップアンドリピートと称する）により、基板全
体の穴開けを行っている。被加工面では、レーザビーム
が照射された部分が蒸発し、プリント配線基板６に穴が
形成される。ここで、レーザビームは２分されているた
め、同時に加工される走査エリアは左右に２つあり、同
時加工エリア間距離は加工ヘッド間距離に等しい。
の動作を示す如く、（１）ＸＹステージ４０によって基
板６を移動する、（２）左右の走査エリア８Ｌ、８Ｒ内
のレーザ穴開け加工を行う、という２ステップの繰り返
し（ステップアンドリピートと称する）により、基板全
体の穴開けを行っている。被加工面では、レーザビーム
が照射された部分が蒸発し、プリント配線基板６に穴が
形成される。ここで、レーザビームは２分されているた
め、同時に加工される走査エリアは左右に２つあり、同
時加工エリア間距離は加工ヘッド間距離に等しい。
【００１０】又、各走査エリア８Ｌ、８Ｒ内の加工につ
いては、図４に示す如く、左右ユニット２２Ｌ、２２Ｒ
の第１、第２スキャナ２８Ｌ、２８Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒ
による、基板上の穴開け終了点から次の穴開け予定点へ
の移動走査（ビーム走査と称する）が全て完了した段階
でレーザビームを照射するという工程を繰り返してい
る。
いては、図４に示す如く、左右ユニット２２Ｌ、２２Ｒ
の第１、第２スキャナ２８Ｌ、２８Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒ
による、基板上の穴開け終了点から次の穴開け予定点へ
の移動走査（ビーム走査と称する）が全て完了した段階
でレーザビームを照射するという工程を繰り返してい
る。
【００１１】以下、レーザ穴開け機の各機器が、システ
ムとして如何に作用して穴開け加工を行うかを、図５を
参照して説明する。
ムとして如何に作用して穴開け加工を行うかを、図５を
参照して説明する。
【００１２】レーザ穴開け機１０を作動するときの装置
への入力は、ＣＡＤデータ５０とパソコン上のウィンド
ウ５２から入力されるＧＵＩ入力の二つである。
への入力は、ＣＡＤデータ５０とパソコン上のウィンド
ウ５２から入力されるＧＵＩ入力の二つである。
【００１３】即ち、穴開け位置、基板位置合せ用のアラ
イメントマーク位置、レーザ照射回数（ショット数と称
する）等の穴開け条件は、図示しないＣＡＤ装置により
作成され、ファイルに保存されている。基板の種類は、
携帯電話基板、マザーボードのパッケージ基板などが主
であり、穴座標の配置が、多くの場合、ある程度の点の
集まり（パターン）をいくつか並べた形式になっている
ことが多い。従って、ＣＡＤデータ５０自体も、穴位置
データを全て並べるという方法ではなく、図６に示す如
く、パターンの始まりと終わりの信号の間に穴座標を配
置し、その後にそのパターンについてのシフト量をパタ
ーン数だけ書き並べるという方法を採っているものが多
い。
イメントマーク位置、レーザ照射回数（ショット数と称
する）等の穴開け条件は、図示しないＣＡＤ装置により
作成され、ファイルに保存されている。基板の種類は、
携帯電話基板、マザーボードのパッケージ基板などが主
であり、穴座標の配置が、多くの場合、ある程度の点の
集まり（パターン）をいくつか並べた形式になっている
ことが多い。従って、ＣＡＤデータ５０自体も、穴位置
データを全て並べるという方法ではなく、図６に示す如
く、パターンの始まりと終わりの信号の間に穴座標を配
置し、その後にそのパターンについてのシフト量をパタ
ーン数だけ書き並べるという方法を採っているものが多
い。
【００１４】加工担当者は、パソコン上の入力用のウィ
ンドウ５２で、加工データファイル名の入力箇所に、フ
レキシブルディスク又はネットワーク上にあるＣＡＤデ
ータ５０のデータファイルを選択する。その他、点デー
タのＸＹ交換（点データのＸ座標とＹ座標を入れ替えて
ガルバノユニットの処理領域分割線を、例えば、Ｘ軸垂
直からＹ軸垂直に変更するための交換）をするかどう
か、右ユニット２２Ｒの位置（Ｌ軸値）、ＣＡＤデータ
５２のフォーマット（Ｅｘｃｅｌｌｏｎ、ＳＨＩ、ＨＺ
フォーマット等）等といった、いくつかの項目に関し、
選択式の入力を行う。
ンドウ５２で、加工データファイル名の入力箇所に、フ
レキシブルディスク又はネットワーク上にあるＣＡＤデ
ータ５０のデータファイルを選択する。その他、点デー
タのＸＹ交換（点データのＸ座標とＹ座標を入れ替えて
ガルバノユニットの処理領域分割線を、例えば、Ｘ軸垂
直からＹ軸垂直に変更するための交換）をするかどう
か、右ユニット２２Ｒの位置（Ｌ軸値）、ＣＡＤデータ
５２のフォーマット（Ｅｘｃｅｌｌｏｎ、ＳＨＩ、ＨＺ
フォーマット等）等といった、いくつかの項目に関し、
選択式の入力を行う。
【００１５】全ての入力項目への入力を完了し、加工担
当者が入力完了ボタン（入力を中心とした変換ボタン）
を押下すると、計画装置６０が入力内容を基に計画処理
を行い、計画完了信号を返す。するとパソコン画面上
に、選択した基板に対する計画結果が目視で確かめられ
るよう、穴開け位置、左右ユニット処理の区別、走査エ
リアの配置位置等を視覚的に表現した平面図が現れる。
加工者は、平面図を確認し、問題なければ、ウィンドウ
上の加工開始ボタンを押下する。この操作により、レー
ザ穴開け加工機１０は作動する。
当者が入力完了ボタン（入力を中心とした変換ボタン）
を押下すると、計画装置６０が入力内容を基に計画処理
を行い、計画完了信号を返す。するとパソコン画面上
に、選択した基板に対する計画結果が目視で確かめられ
るよう、穴開け位置、左右ユニット処理の区別、走査エ
リアの配置位置等を視覚的に表現した平面図が現れる。
加工者は、平面図を確認し、問題なければ、ウィンドウ
上の加工開始ボタンを押下する。この操作により、レー
ザ穴開け加工機１０は作動する。
【００１６】計画装置６０が計画し、作成するデータ
は、Ｌ軸値データＡ、ステージ停止位置（走査エリア位
置）データＢ、ステージ停止位置の訪問順序データＣ、
各走査エリア内の穴開け位置データＤ、各走査エリア内
の穴開け位置訪問順序データＥの５つである。
は、Ｌ軸値データＡ、ステージ停止位置（走査エリア位
置）データＢ、ステージ停止位置の訪問順序データＣ、
各走査エリア内の穴開け位置データＤ、各走査エリア内
の穴開け位置訪問順序データＥの５つである。
【００１７】従来、前記計画装置６０は、図７に示すよ
うな方法で、ＣＡＤデータ５０とウィンドウ入力値に従
って設定を行っていた。
うな方法で、ＣＡＤデータ５０とウィンドウ入力値に従
って設定を行っていた。
【００１８】以下、計画装置６０が計画し、作成するデ
ータについて、詳細に説明する。
ータについて、詳細に説明する。
【００１９】（１）ユニット間距離データＡ
左右ガルバノユニット２２Ｌ、２２Ｒ間の距離（Ｌ軸
値）Ａは、例えば約１５０〜３００mmの範囲で設定可能
とされている。パソコンの入力用ウィンドウ５２に従っ
て、距離を設定する。このデータは、右ユニット２０Ｒ
を駆動するときの指令値として使用する。
値）Ａは、例えば約１５０〜３００mmの範囲で設定可能
とされている。パソコンの入力用ウィンドウ５２に従っ
て、距離を設定する。このデータは、右ユニット２０Ｒ
を駆動するときの指令値として使用する。
【００２０】（２）走査エリア位置データＢ
各ユニットの作業領域を、例えば格子点間距離が４０mm
の正方格子状に小分割する。４つの格子点に囲まれた４
０mm×４０mmの正方形すべてを走査エリアとする。
の正方格子状に小分割する。４つの格子点に囲まれた４
０mm×４０mmの正方形すべてを走査エリアとする。
【００２１】（３）走査エリア位置訪問順序データＣ
始点は、各ユニットの左下隅の走査エリアとする。ステ
ージが走査エリア間を訪問する軌跡（ステージパスと称
する）として、例えば図８に示す如く、Ｘ軸方向を蛇の
進行方向とする蛇行経路を採ることができる。
ージが走査エリア間を訪問する軌跡（ステージパスと称
する）として、例えば図８に示す如く、Ｘ軸方向を蛇の
進行方向とする蛇行経路を採ることができる。
【００２２】（４）各走査エリア内の穴開け位置データ
Ｄ すべての穴開け位置に対し、例えばラベルを用いて、自
分の属する走査エリアを一つ特定する。
Ｄ すべての穴開け位置に対し、例えばラベルを用いて、自
分の属する走査エリアを一つ特定する。
【００２３】（５）各走査エリア内の穴開け位置訪問順
序データＥ 各走査エリアは、例えば、４０mm×４０mmの正方形であ
るが、図９に示す如く、その正方形領域を例えばまずＸ
軸について、例えば１０等分し、Ｙ軸に平行な直線を、
エリアの左端から４mm毎に書き加える。その結果、Ｙ軸
方向４０mm、Ｘ軸方向４mmの短冊状領域が１０個でき
る。各短冊状領域の穴開け位置に対し、Ｙ座標値による
ソートをする。但し、隣り合う短冊状領域は、常に、一
方が昇順、もう一方が降順並びとする。ある短冊状領域
の最後の点の次に訪問する点が、その右隣の短冊状領域
の最初の点になるようにする。以上の操作により決定さ
れる、走査エリア内の穴開け位置間をビーム照射位置が
訪問する軌跡（ガルバノパスと称する）は、全体的に
は、Ｘ軸方向を蛇の進行方向とする蛇行経路を採ること
ができる。
序データＥ 各走査エリアは、例えば、４０mm×４０mmの正方形であ
るが、図９に示す如く、その正方形領域を例えばまずＸ
軸について、例えば１０等分し、Ｙ軸に平行な直線を、
エリアの左端から４mm毎に書き加える。その結果、Ｙ軸
方向４０mm、Ｘ軸方向４mmの短冊状領域が１０個でき
る。各短冊状領域の穴開け位置に対し、Ｙ座標値による
ソートをする。但し、隣り合う短冊状領域は、常に、一
方が昇順、もう一方が降順並びとする。ある短冊状領域
の最後の点の次に訪問する点が、その右隣の短冊状領域
の最初の点になるようにする。以上の操作により決定さ
れる、走査エリア内の穴開け位置間をビーム照射位置が
訪問する軌跡（ガルバノパスと称する）は、全体的に
は、Ｘ軸方向を蛇の進行方向とする蛇行経路を採ること
ができる。
【００２４】レーザ穴開け機の各機器は、制御装置６２
からの指令に従い動作する。
からの指令に従い動作する。
【００２５】具体的には、前記右ユニット２２Ｒの駆動
は、加工開始指令を、制御装置６２が受けたタイミング
で指令される。移動が完了した時点で移動完了信号を制
御装置６２に伝える。
は、加工開始指令を、制御装置６２が受けたタイミング
で指令される。移動が完了した時点で移動完了信号を制
御装置６２に伝える。
【００２６】又、前記レーザ発振器１２によるレーザの
発振は、両ユニット２２Ｌ、２２Ｒの二つの第２スキャ
ナ３２Ｌ、３２Ｒから出される移動完了信号の両方を、
制御装置６２が受けたタイミングで指令される。必要な
ショット数を発振完了した時点で、発振完了信号を制御
装置６２に返す。その走査エリアの最後に訪問する点で
あれば、その走査エリア内にある全ての穴開け位置のレ
ーザ穴開け加工処理が終了したという信号を、制御装置
６２に返す。又、その走査エリアの最後に訪問する点で
あって、且つ、現在の走査エリアが最後に訪問するエリ
アであれば、加工終了信号を、パソコン上のウィンドウ
５２に伝える。
発振は、両ユニット２２Ｌ、２２Ｒの二つの第２スキャ
ナ３２Ｌ、３２Ｒから出される移動完了信号の両方を、
制御装置６２が受けたタイミングで指令される。必要な
ショット数を発振完了した時点で、発振完了信号を制御
装置６２に返す。その走査エリアの最後に訪問する点で
あれば、その走査エリア内にある全ての穴開け位置のレ
ーザ穴開け加工処理が終了したという信号を、制御装置
６２に返す。又、その走査エリアの最後に訪問する点で
あって、且つ、現在の走査エリアが最後に訪問するエリ
アであれば、加工終了信号を、パソコン上のウィンドウ
５２に伝える。
【００２７】又、前記スキャナ２８Ｌ、２８Ｒ、３２
Ｌ、３２Ｒの駆動は、レーザ発振器１２から出力される
レーザ発振完了信号、又は、ＸＹステージ４０から出力
される移動完了信号を、制御装置６２が送るタイミング
で指令される。次の穴開け位置点への移動を完了する時
点で、移動完了信号を制御装置６２に返す。
Ｌ、３２Ｒの駆動は、レーザ発振器１２から出力される
レーザ発振完了信号、又は、ＸＹステージ４０から出力
される移動完了信号を、制御装置６２が送るタイミング
で指令される。次の穴開け位置点への移動を完了する時
点で、移動完了信号を制御装置６２に返す。
【００２８】前記ＸＹステージ４０の駆動は、スキャナ
２８Ｌ、２８Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒから出力される、ある
走査エリア内のすべての穴開け位置のデータ穴開け加工
処理が終了したという信号を、制御装置６２が受けたタ
イミングで指令される。次の走査エリアへの移動が完了
した時点で、移動完了信号を制御装置６２に返す。
２８Ｌ、２８Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒから出力される、ある
走査エリア内のすべての穴開け位置のデータ穴開け加工
処理が終了したという信号を、制御装置６２が受けたタ
イミングで指令される。次の走査エリアへの移動が完了
した時点で、移動完了信号を制御装置６２に返す。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
計画方法は、穴開け点位置の分布状態に係らず、予め作
成しておいた型に嵌めようという方法であり、決して最
適であるとは限らず、特に、次の４点について最適な設
定を行える装置が望まれていた。
計画方法は、穴開け点位置の分布状態に係らず、予め作
成しておいた型に嵌めようという方法であり、決して最
適であるとは限らず、特に、次の４点について最適な設
定を行える装置が望まれていた。
【００３０】（１）点データＸＹ座標交換
（２）ユニット間距離設定
いずれも従来は、入力ウィンドウにおける二者択一とい
う安直な設定方法であり、最適な方法設定ができない。
う安直な設定方法であり、最適な方法設定ができない。
【００３１】（３）ステージパス設定
上記の設定法に従えば、穴開け位置が１カ所しかないよ
うな走査エリアも出てきてしまい、走査エリアの数が最
適化されていない。
うな走査エリアも出てきてしまい、走査エリアの数が最
適化されていない。
【００３２】（４）ガルバノパス設定
上記設定法に従えば、１回の移動距離が、例えば走査エ
リアの端から端まで４０mmであるような無駄な動きも出
てくる。
リアの端から端まで４０mmであるような無駄な動きも出
てくる。
【００３３】なお特開平１１−１４９３１７には、半導
体ウェハの各加工対象チップ内の加工対象のヒューズを
溶断するに当り、２つのヘッドの相対的な位置関係を決
定し、該位置関係を維持しつつ、全加工対象チップを結
ぶチップ間最適経路、及び、チップ内のヒューズ、ブロ
ックの全てを結ぶ最適経路を決定する方法が記載されて
いるが、領域を２分割するのではなく、加工領域がある
チップに移った時の、加工すべきヒューズ位置の分担
を、（２ヘッド用フライブロック用内ヒューズ数）／
（２ヘッド用フライブロック）を最大化できるよう、二
つの加工処理部に二分するものであり、本願が対象とす
る、レーザ穴開け機に適用するのに適したものではなか
った。
体ウェハの各加工対象チップ内の加工対象のヒューズを
溶断するに当り、２つのヘッドの相対的な位置関係を決
定し、該位置関係を維持しつつ、全加工対象チップを結
ぶチップ間最適経路、及び、チップ内のヒューズ、ブロ
ックの全てを結ぶ最適経路を決定する方法が記載されて
いるが、領域を２分割するのではなく、加工領域がある
チップに移った時の、加工すべきヒューズ位置の分担
を、（２ヘッド用フライブロック用内ヒューズ数）／
（２ヘッド用フライブロック）を最大化できるよう、二
つの加工処理部に二分するものであり、本願が対象とす
る、レーザ穴開け機に適用するのに適したものではなか
った。
【００３４】又、出願人は、特願２０００−３１８０
で、走査エリア内のガルバノパスを巡回セールスマン問
題を解くことにより最適化する方法を提案しているが、
ステージパスについては考慮しておらず、未だ十分なも
のでは無かった。
で、走査エリア内のガルバノパスを巡回セールスマン問
題を解くことにより最適化する方法を提案しているが、
ステージパスについては考慮しておらず、未だ十分なも
のでは無かった。
【００３５】又、前記のような加工計画のプログラム
は、通常、レーザ加工機のソフトウェアに組み込まれて
いるが、計算負荷が大きく、計算専用の高速処理マシン
を持たせられない加工機側の動作に悪影響を与えたり、
最新のプログラムを使用するためには毎回バージョンア
ップする必要がある等の問題点を有していた。これは、
加工計画のプログラムを抽出して、単品のソフトウェア
として提供する場合でも同じである。なお、フレキシブ
ルディスク等の記録媒体を利用して、ユーザから加工位
置データを郵送してもらい、メーカ側のサポートセンタ
等で加工計画を作成して、郵送で送り返すことも考えら
れるが、郵送でのやり取りに時間がかかってしまう。
は、通常、レーザ加工機のソフトウェアに組み込まれて
いるが、計算負荷が大きく、計算専用の高速処理マシン
を持たせられない加工機側の動作に悪影響を与えたり、
最新のプログラムを使用するためには毎回バージョンア
ップする必要がある等の問題点を有していた。これは、
加工計画のプログラムを抽出して、単品のソフトウェア
として提供する場合でも同じである。なお、フレキシブ
ルディスク等の記録媒体を利用して、ユーザから加工位
置データを郵送してもらい、メーカ側のサポートセンタ
等で加工計画を作成して、郵送で送り返すことも考えら
れるが、郵送でのやり取りに時間がかかってしまう。
【００３６】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、レーザ発振器、レーザ走査機構、ワ
ーク移動機構等の応答性を変えることなく、ワークの総
移動時間短縮、レーザビーム等の加工手段の総走査時間
短縮という２つの課題を、加工位置の２次元平面におけ
る分布状態を数学的に捉え、最適なパスを計画すること
により解決して、加工機械のスループットを向上するこ
とを第１の課題とする。
くなされたもので、レーザ発振器、レーザ走査機構、ワ
ーク移動機構等の応答性を変えることなく、ワークの総
移動時間短縮、レーザビーム等の加工手段の総走査時間
短縮という２つの課題を、加工位置の２次元平面におけ
る分布状態を数学的に捉え、最適なパスを計画すること
により解決して、加工機械のスループットを向上するこ
とを第１の課題とする。
【００３７】本発明は、又、幾何学的点データを効率良
く格納するデータ構造を導入することにより、加工時間
短縮を目的とする計画の精度を落とすことなく、計画に
かかる計算時間を短縮することを第２の課題とする。
く格納するデータ構造を導入することにより、加工時間
短縮を目的とする計画の精度を落とすことなく、計画に
かかる計算時間を短縮することを第２の課題とする。
【００３８】本発明は、又、前記加工計画を実施するた
めの加工計画装置を提供することを第３の課題とする。
めの加工計画装置を提供することを第３の課題とする。
【００３９】本発明は、又、計算専用の高速処理マシン
を用いて、常に最新バージョンで加工データを迅速に作
成可能とすることを提供することを第４の課題とする。
を用いて、常に最新バージョンで加工データを迅速に作
成可能とすることを提供することを第４の課題とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ワーク上に散
在する多数の加工位置を、同時加工される複数の加工エ
リアに割り当てて加工する際に、まず、各加工エリア内
の加工位置の最適な加工経路を決定し、次いで、同時加
工される加工エリアの総加工時間が最小となるよう、各
加工エリア内の加工位置の加工順序を決定するようにし
て、前記第１の課題を解決したものである。
在する多数の加工位置を、同時加工される複数の加工エ
リアに割り当てて加工する際に、まず、各加工エリア内
の加工位置の最適な加工経路を決定し、次いで、同時加
工される加工エリアの総加工時間が最小となるよう、各
加工エリア内の加工位置の加工順序を決定するようにし
て、前記第１の課題を解決したものである。
【００４１】本発明は、又、ワーク上に散在する複数の
加工エリアの加工順序を決定する際に、複数存在する同
時加工エリアについて、同時に行われる走査時間又は移
動時間を均一化できるよう、各加工エリアにおける加工
経路の始点をシフトし、総加工時間を短縮するようにし
て、同じく前記第１の課題を解決したものである。
加工エリアの加工順序を決定する際に、複数存在する同
時加工エリアについて、同時に行われる走査時間又は移
動時間を均一化できるよう、各加工エリアにおける加工
経路の始点をシフトし、総加工時間を短縮するようにし
て、同じく前記第１の課題を解決したものである。
【００４２】本発明は、又、ワーク上に散在する複数の
加工位置又はワーク内に設定された加工エリアに対し、
巡回セールスマン問題を適用して加工順序を決定する際
に、巡回セールスマン問題を解くことにより、一巡経路
を最小化した後、最長の移動を検出し、これを取り除く
ように、始点と終点を決定するようにして、同じく前記
第１の課題を解決したものである。
加工位置又はワーク内に設定された加工エリアに対し、
巡回セールスマン問題を適用して加工順序を決定する際
に、巡回セールスマン問題を解くことにより、一巡経路
を最小化した後、最長の移動を検出し、これを取り除く
ように、始点と終点を決定するようにして、同じく前記
第１の課題を解決したものである。
【００４３】本発明は、又、ワーク上に散在する複数の
加工位置又はワーク内に設定された加工エリアに対し、
巡回セールスマン問題を適用して加工順序を決定する際
に、一巡経路から最長の移動を引いた値を最小化するよ
うに改良を加えた巡回セールスマン問題を解くことによ
り、一巡経路を求め、最後に最長の移動を取り除いて、
始点と終点を決定するようにして、同じく前記第１の課
題を解決したものである。
加工位置又はワーク内に設定された加工エリアに対し、
巡回セールスマン問題を適用して加工順序を決定する際
に、一巡経路から最長の移動を引いた値を最小化するよ
うに改良を加えた巡回セールスマン問題を解くことによ
り、一巡経路を求め、最後に最長の移動を取り除いて、
始点と終点を決定するようにして、同じく前記第１の課
題を解決したものである。
【００４４】本発明は、又、ワーク上に散在する加工位
置から、加工手段の走査エリアの配置を決定する際に、
未だ加工エリアで囲まれていない、第１の方向の端の点
を囲むように、次の加工エリアを仮設定し、該仮設定し
た加工エリアが、前記第１の方向とは異なる第２の方向
の端の点を囲むように、該第２の方向に移動し、該移動
した加工エリアが、該移動後の位置における、前記第１
の方向の端の点を囲むように、該第１の方向に再び移動
し、該再移動した加工エリアが、該再移動後の位置にお
ける前記第２の方向の端の点を囲むように、該第２の方
向に再び移動する手順を繰り返すことにより、次の加工
エリアを確定する手順を繰り返すようにして、同じく前
記第１の課題を解決したものである。
置から、加工手段の走査エリアの配置を決定する際に、
未だ加工エリアで囲まれていない、第１の方向の端の点
を囲むように、次の加工エリアを仮設定し、該仮設定し
た加工エリアが、前記第１の方向とは異なる第２の方向
の端の点を囲むように、該第２の方向に移動し、該移動
した加工エリアが、該移動後の位置における、前記第１
の方向の端の点を囲むように、該第１の方向に再び移動
し、該再移動した加工エリアが、該再移動後の位置にお
ける前記第２の方向の端の点を囲むように、該第２の方
向に再び移動する手順を繰り返すことにより、次の加工
エリアを確定する手順を繰り返すようにして、同じく前
記第１の課題を解決したものである。
【００４５】又、前記加工エリアが、前記第１の方向及
び第２の方向と直交する四角形の枠を有するようにした
ものである。
び第２の方向と直交する四角形の枠を有するようにした
ものである。
【００４６】更に、前記第１の方向及び第２の方向が、
ワークの移動方向に対応するように設定したものであ
る。
ワークの移動方向に対応するように設定したものであ
る。
【００４７】本発明は、又、ワーク上に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、
まずワーク全表面を単純に加工エリアに分割し、つい
で、加工位置の無い加工エリアを全て除去するようにし
て、前記第１の課題を解決したものである。
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、
まずワーク全表面を単純に加工エリアに分割し、つい
で、加工位置の無い加工エリアを全て除去するようにし
て、前記第１の課題を解決したものである。
【００４８】又、同じくワーク状に散在する加工位置か
ら、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、まだ
包囲されていない加工位置の数の最も多い位置に加工エ
リアを配置する処理を、全ての加工位置が包囲されるま
で繰り返すようにして、同じく前記第１の課題を解決し
たものである。
ら、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、まだ
包囲されていない加工位置の数の最も多い位置に加工エ
リアを配置する処理を、全ての加工位置が包囲されるま
で繰り返すようにして、同じく前記第１の課題を解決し
たものである。
【００４９】更に、同じくワーク状に散在する加工位置
から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、ま
ず、エリア配置を仮に定め、ついで、加工エリアを近傍
にシフトさせて、不要となる加工エリアを除去するよう
にして、同じく前記第１の課題を解決したものである。
から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、ま
ず、エリア配置を仮に定め、ついで、加工エリアを近傍
にシフトさせて、不要となる加工エリアを除去するよう
にして、同じく前記第１の課題を解決したものである。
【００５０】又、前記加工エリアを、そのエリア内に単
独に所属している点が、そのエリアから外れないという
条件で、近傍にシフトさせて、不要となる隣接エリアを
除去するようにしたものである。
独に所属している点が、そのエリアから外れないという
条件で、近傍にシフトさせて、不要となる隣接エリアを
除去するようにしたものである。
【００５１】あるいは、前記加工エリアの内、重複箇所
により連結している２以上のエリアを、当該２以上のエ
リアに単独に所属している点が、当該２以上のエリアか
ら外れないという条件で、前記２以上のエリアを近傍に
それぞれシフトさせて、不要となる隣接エリアを除去す
るようにしたものである。
により連結している２以上のエリアを、当該２以上のエ
リアに単独に所属している点が、当該２以上のエリアか
ら外れないという条件で、前記２以上のエリアを近傍に
それぞれシフトさせて、不要となる隣接エリアを除去す
るようにしたものである。
【００５２】本発明は、又、ワーク上に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、
同じ加工位置が複数のエリアに所属する場合は、複数の
同時加工エリアの各々に所属する加工位置数が均等にな
るように、当該加工を行うエリアを決定するようにし
て、前記第１の課題を解決したものである。
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、
同じ加工位置が複数のエリアに所属する場合は、複数の
同時加工エリアの各々に所属する加工位置数が均等にな
るように、当該加工を行うエリアを決定するようにし
て、前記第１の課題を解決したものである。
【００５３】又、前記複数のエリアに属する加工位置
を、まず、複数の同時加工エリアの内、差の大きい方の
エリアに割り当て、ついで、残った加工位置を、差の小
さい方のエリアに割り当て、最後に残った加工位置を両
エリアに均等に配分するようにしたものである。
を、まず、複数の同時加工エリアの内、差の大きい方の
エリアに割り当て、ついで、残った加工位置を、差の小
さい方のエリアに割り当て、最後に残った加工位置を両
エリアに均等に配分するようにしたものである。
【００５４】本発明は、又、ワーク上に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、
各加工エリアの中央部に加工位置が集まるように、エリ
ア位置を調整するようにして、前記第１の課題を解決し
たものである。
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に、
各加工エリアの中央部に加工位置が集まるように、エリ
ア位置を調整するようにして、前記第１の課題を解決し
たものである。
【００５５】又、前記加工位置の広がりの中心が、加工
エリアの中心と一致するように、エリア位置を調整する
ようにしたものである。
エリアの中心と一致するように、エリア位置を調整する
ようにしたものである。
【００５６】あるいは、前記加工位置が加工エリアを外
れない限度まで、エリア位置を加工位置の重心に近づけ
るようにしたものである。
れない限度まで、エリア位置を加工位置の重心に近づけ
るようにしたものである。
【００５７】本発明は、又、複数方向に移動可能とされ
たステージを用いて、該ステージ上に配置されたワーク
を加工する際に、前記ステージの移動経路の始点を、ワ
ークをローダからステージに乗せる位置、終点を、ワー
クをアンローダに移す前の位置とし、端点を固定した巡
回セールスマン問題を解くことにより、前記ステージの
移動経路を決定するようにして、前記第１の課題を解決
したものである。
たステージを用いて、該ステージ上に配置されたワーク
を加工する際に、前記ステージの移動経路の始点を、ワ
ークをローダからステージに乗せる位置、終点を、ワー
クをアンローダに移す前の位置とし、端点を固定した巡
回セールスマン問題を解くことにより、前記ステージの
移動経路を決定するようにして、前記第１の課題を解決
したものである。
【００５８】本発明は、又、加工エリア内で加工手段を
走査又は移動可能な複数の加工ユニット（例えば走査エ
リア内でレーザビームを走査可能なビーム照射ユニット
や、移動エリア内で機械式ドリルを移動可能なドリル移
動ユニット）により、移動可能なステージ上に配置され
たワークを同時に加工する際に、加工手段走査又は移動
回数（例えばビーム走査回数やドリル移動回数）やステ
ージ移動回数が最小となるように、加工ユニットの間隔
を決定するようにして、前記第１の課題を解決したもの
である。
走査又は移動可能な複数の加工ユニット（例えば走査エ
リア内でレーザビームを走査可能なビーム照射ユニット
や、移動エリア内で機械式ドリルを移動可能なドリル移
動ユニット）により、移動可能なステージ上に配置され
たワークを同時に加工する際に、加工手段走査又は移動
回数（例えばビーム走査回数やドリル移動回数）やステ
ージ移動回数が最小となるように、加工ユニットの間隔
を決定するようにして、前記第１の課題を解決したもの
である。
【００５９】又、前記加工手段走査又は移動回数とステ
ージ移動回数に、走査時間や移動時間の違いに応じた重
み付けをしたものである。
ージ移動回数に、走査時間や移動時間の違いに応じた重
み付けをしたものである。
【００６０】又、前記加工ユニットの間隔を設定し、そ
の時の各加工ユニットの走査又は移動範囲を重ね合わせ
て、最少の加工エリア数となるエリア配置を求め、その
時の加工手段走査又は移動回数及びステージ移動回数を
計算するようにしたものである。
の時の各加工ユニットの走査又は移動範囲を重ね合わせ
て、最少の加工エリア数となるエリア配置を求め、その
時の加工手段走査又は移動回数及びステージ移動回数を
計算するようにしたものである。
【００６１】本発明は、又、前記処理を、ワーク方向を
変えて行い、加工手段走査又は移動回数やステージ移動
回数が最小となるワーク方向を自動的に採用するように
して、前記第１の課題を解決したものである。
変えて行い、加工手段走査又は移動回数やステージ移動
回数が最小となるワーク方向を自動的に採用するように
して、前記第１の課題を解決したものである。
【００６２】本発明は、又、複数方向に走査又は移動可
能とされた加工手段を用いてワークを加工する際に、ワ
ーク上に散在する加工位置又は加工エリアを表わす点の
位置データを、ツリー型のデータ構造で表現することに
より、前記第２の課題を解決したものである。
能とされた加工手段を用いてワークを加工する際に、ワ
ーク上に散在する加工位置又は加工エリアを表わす点の
位置データを、ツリー型のデータ構造で表現することに
より、前記第２の課題を解決したものである。
【００６３】又、前記ツリーを、ｋ次元二分探索木とし
たものである。
たものである。
【００６４】又、ワーク上に散在する加工エリアの位置
を決定した後、前記ツリーを用いて、各加工エリア内の
点データを列挙するようにしたものである。
を決定した後、前記ツリーを用いて、各加工エリア内の
点データを列挙するようにしたものである。
【００６５】又、前記ツリーの根節点から、内部節点に
ついては、その節点の子節点が表わす領域と探索領域と
の重なり具合により、その節点の子節点を探索するかど
うかを判定し、葉節点に行き着いた時のみ、直接、点デ
ータにアクセスするようにしたものである。
ついては、その節点の子節点が表わす領域と探索領域と
の重なり具合により、その節点の子節点を探索するかど
うかを判定し、葉節点に行き着いた時のみ、直接、点デ
ータにアクセスするようにしたものである。
【００６６】又、前記ツリーを用いて、注目点に最も近
い点を探索する最近傍点探索処理を行うようにしたもの
である。
い点を探索する最近傍点探索処理を行うようにしたもの
である。
【００６７】又、前記最近傍点探索処理を、前記ツリー
の根節点から始めるようにしたものである。
の根節点から始めるようにしたものである。
【００６８】又、注目点を中心とする、現在の最近傍点
までの距離を半径に持つ円と節点の表わす領域が重なり
を持つ場合に、その節点について探索を行うようにした
ものである。
までの距離を半径に持つ円と節点の表わす領域が重なり
を持つ場合に、その節点について探索を行うようにした
ものである。
【００６９】又、前記節点が葉節点である場合は、当該
節点が表わす領域内の全ての点について距離を求め、短
いかどうか判定するようにしたものである。
節点が表わす領域内の全ての点について距離を求め、短
いかどうか判定するようにしたものである。
【００７０】又、各点のデータが、それぞれ自分の所属
する葉節点に関する情報を有し、前記最近傍点探索処理
を、最近傍を探そうとしている注目点の存在する葉節点
に直接アクセスし、次いで、探索が必要である節点が存
在する場合に限り、前記ツリーの根節点の方向に溯るこ
とにより行うようにしたものである。
する葉節点に関する情報を有し、前記最近傍点探索処理
を、最近傍を探そうとしている注目点の存在する葉節点
に直接アクセスし、次いで、探索が必要である節点が存
在する場合に限り、前記ツリーの根節点の方向に溯るこ
とにより行うようにしたものである。
【００７１】又、注目点を中心とする、現在の最近傍点
までの距離を半径に持つ円と節点の表わす領域が、現在
の節点を表わす領域の外にはみ出す場合は、そのはみ出
し具合に応じて、自分の兄弟節点又は自分の親の兄弟節
点の探索を行うようにしたものである。
までの距離を半径に持つ円と節点の表わす領域が、現在
の節点を表わす領域の外にはみ出す場合は、そのはみ出
し具合に応じて、自分の兄弟節点又は自分の親の兄弟節
点の探索を行うようにしたものである。
【００７２】又、前記最近傍点探索処理と、見つかった
最近傍点を外したツリーを用いて、次の最近傍点を探索
する処理とを反復することにより、注目点に近い順に近
傍点を列挙するようにしたものである。
最近傍点を外したツリーを用いて、次の最近傍点を探索
する処理とを反復することにより、注目点に近い順に近
傍点を列挙するようにしたものである。
【００７３】又、前記最近傍点探索処理により、未だ加
工経路につなげられていない最近傍点を探索して新たな
注目点とし、加工経路につなげる処理と、見つかった注
目点を外したツリーを用いて、次の最近傍点を探索して
新たな注目点とし、加工経路につなげる処理を、始点か
ら終点まで繰り返して、加工経路を作成するようにした
ものである。
工経路につなげられていない最近傍点を探索して新たな
注目点とし、加工経路につなげる処理と、見つかった注
目点を外したツリーを用いて、次の最近傍点を探索して
新たな注目点とし、加工経路につなげる処理を、始点か
ら終点まで繰り返して、加工経路を作成するようにした
ものである。
【００７４】又、前記ツリーから、見つかった点を外す
処理を、各点データに付随するインデックスの終了番号
を減らすか、又は、開始番号を増やすことにより行うよ
うにしたものである。
処理を、各点データに付随するインデックスの終了番号
を減らすか、又は、開始番号を増やすことにより行うよ
うにしたものである。
【００７５】又、前記ツリーから、見つかった点を外す
と、ある節点内の点データが全て消えてしまう場合は、
その節点を訪れる必要が無いことを示す情報を、節点に
持たせるようにしたものである。
と、ある節点内の点データが全て消えてしまう場合は、
その節点を訪れる必要が無いことを示す情報を、節点に
持たせるようにしたものである。
【００７６】又、前記のいずれかの加工計画方法により
決定された加工経路を、巡回セールスマン問題を適用し
て加工順序を決定する際の初期解とするようにしたもの
である。
決定された加工経路を、巡回セールスマン問題を適用し
て加工順序を決定する際の初期解とするようにしたもの
である。
【００７７】又、ある加工エリア内の点データの配置
と、別の加工エリア内の点データの配置とが相対的に一
致しているエリアの組を発見することにより、必要のな
い負荷の高い演算を省くことにより、前記第２の課題を
解決したものである。
と、別の加工エリア内の点データの配置とが相対的に一
致しているエリアの組を発見することにより、必要のな
い負荷の高い演算を省くことにより、前記第２の課題を
解決したものである。
【００７８】更に、前記点データの配置が相対的に一致
するエリアの組を探す処理を、一方のエリアの全点に対
し、一定の座標のずれ量を加えた点位置データを作成
し、もう一方のエリアのツリーの根節点から、前記点位
置データの存在する領域を表す節点へと次々に移り、葉
節点に移ったときにのみ前記点位置データと一致する点
位置データが存在するかどうかを調べるという処理によ
り行うようにしたものである。
するエリアの組を探す処理を、一方のエリアの全点に対
し、一定の座標のずれ量を加えた点位置データを作成
し、もう一方のエリアのツリーの根節点から、前記点位
置データの存在する領域を表す節点へと次々に移り、葉
節点に移ったときにのみ前記点位置データと一致する点
位置データが存在するかどうかを調べるという処理によ
り行うようにしたものである。
【００７９】又、前記ツリーを、加工エリア内の点デー
タを最少数の同寸矩形で囲む処理において、ループ呼び
出しで一時的な加工エリアを作成する度に、その一時的
な加工エリア、及び、各加工エリア内の一時的な点位置
データの両方について作成するようにしたものである。
タを最少数の同寸矩形で囲む処理において、ループ呼び
出しで一時的な加工エリアを作成する度に、その一時的
な加工エリア、及び、各加工エリア内の一時的な点位置
データの両方について作成するようにしたものである。
【００８０】又、前記ツリーを、加工エリア確定時に、
加工エリア、及び、各加工エリア内の点位置データの両
方について作成するようにしたものである。
加工エリア、及び、各加工エリア内の点位置データの両
方について作成するようにしたものである。
【００８１】本発明は、又、前記のいずれかの加工計画
により決定された加工（例えばレーザ加工やドリル加
工）を行う加工方法を提供するものである。
により決定された加工（例えばレーザ加工やドリル加
工）を行う加工方法を提供するものである。
【００８２】本発明は、又、前記のいずれかの加工計画
を実施するためのコンピュータプログラムを提供するも
のである。
を実施するためのコンピュータプログラムを提供するも
のである。
【００８３】本発明は、又、ワーク上に散在する多数の
加工位置を、同時加工される複数の加工エリアに割り当
てて加工するための加工計画装置において、各加工エリ
ア内の加工位置の最適な加工経路を決定する加工経路決
定手段と、同時加工される加工エリアの総加工時間が最
小となるよう、各加工エリア内の加工位置の加工順序を
決定する加工順序決定手段とを備えることにより、前記
第３の課題を解決したものである。
加工位置を、同時加工される複数の加工エリアに割り当
てて加工するための加工計画装置において、各加工エリ
ア内の加工位置の最適な加工経路を決定する加工経路決
定手段と、同時加工される加工エリアの総加工時間が最
小となるよう、各加工エリア内の加工位置の加工順序を
決定する加工順序決定手段とを備えることにより、前記
第３の課題を解決したものである。
【００８４】本発明は、又、ワーク上に散在する複数の
加工エリアの加工順序を決定する際に加工計画を立てる
ための加工計画装置において、複数存在する同時加工エ
リアについて、同時に行われる走査時間や移動時間を均
一化できるよう、各加工エリアにおける加工経路の始点
をシフトして、総加工時間を短縮する加工順序シフト手
段を備えることにより、同じく前記第３の課題を解決し
たものである。
加工エリアの加工順序を決定する際に加工計画を立てる
ための加工計画装置において、複数存在する同時加工エ
リアについて、同時に行われる走査時間や移動時間を均
一化できるよう、各加工エリアにおける加工経路の始点
をシフトして、総加工時間を短縮する加工順序シフト手
段を備えることにより、同じく前記第３の課題を解決し
たものである。
【００８５】本発明は、又、ワーク上に散在する複数の
加工位置又はワーク内に設定された加工エリアに対し、
巡回セールスマン問題を適用して加工順序を決定する際
に加工計画を立てるための加工計画装置において、巡回
セールスマン問題を解くことにより、一巡経路を最小化
した後、最長の移動を検出し、これを取り除くように、
始点と終点を決定する走査経路決定手段を備えることに
より、同じく前記第３の課題を解決したものである。
加工位置又はワーク内に設定された加工エリアに対し、
巡回セールスマン問題を適用して加工順序を決定する際
に加工計画を立てるための加工計画装置において、巡回
セールスマン問題を解くことにより、一巡経路を最小化
した後、最長の移動を検出し、これを取り除くように、
始点と終点を決定する走査経路決定手段を備えることに
より、同じく前記第３の課題を解決したものである。
【００８６】本発明は、又、ワーク上に散在する複数の
加工位置又はワーク内に設定された加工エリアに対し、
巡回セールスマン問題を適用して加工順序を決定する際
に加工計画を立てるための加工計画装置において、一巡
経路から最長の移動を引いた値を最小化するように改良
された巡回セールスマン問題を解くことにより、一巡経
路を求め、最後に最長の移動を取り除いて、始点と終点
を決定する走査経路決定手段を備えることにより、同じ
く前記第３の課題を解決したものである。
加工位置又はワーク内に設定された加工エリアに対し、
巡回セールスマン問題を適用して加工順序を決定する際
に加工計画を立てるための加工計画装置において、一巡
経路から最長の移動を引いた値を最小化するように改良
された巡回セールスマン問題を解くことにより、一巡経
路を求め、最後に最長の移動を取り除いて、始点と終点
を決定する走査経路決定手段を備えることにより、同じ
く前記第３の課題を解決したものである。
【００８７】本発明は、又、ワーク上に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、未だ加工
エリアで囲まれていない、第１の方向の端の点を囲むよ
うに、次の加工エリアを仮設定し、該仮設定した加工エ
リアが前記第１の方向とは異なる第２の方向の端の点を
囲むように、該第２の方向に移動し、該移動した加工エ
リアが、該移動後の位置における、前記第１の方向の端
の点を囲むように、該第１の方向に再び移動し、該再移
動した加工エリアが、該再移動後の位置における前記第
２の方向の端の点を囲むように、該第２の方向に再び移
動する手順を繰り返すことにより、次の加工エリアを確
定する手順を繰り返すエリア配置決定手段を備えること
により、前記第３の課題を解決したものである。
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、未だ加工
エリアで囲まれていない、第１の方向の端の点を囲むよ
うに、次の加工エリアを仮設定し、該仮設定した加工エ
リアが前記第１の方向とは異なる第２の方向の端の点を
囲むように、該第２の方向に移動し、該移動した加工エ
リアが、該移動後の位置における、前記第１の方向の端
の点を囲むように、該第１の方向に再び移動し、該再移
動した加工エリアが、該再移動後の位置における前記第
２の方向の端の点を囲むように、該第２の方向に再び移
動する手順を繰り返すことにより、次の加工エリアを確
定する手順を繰り返すエリア配置決定手段を備えること
により、前記第３の課題を解決したものである。
【００８８】本発明は、又、ワーク上に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアを決定する際に加工計画
を立てるための加工計画装置において、まずワーク全表
面を単純に加工エリアに分割し、ついで、加工位置の無
い加工エリアを全て除去するエリア配置決定手段を備え
ることにより、同じく前記第３の課題を解決したもので
ある。
置から、加工手段の加工エリアを決定する際に加工計画
を立てるための加工計画装置において、まずワーク全表
面を単純に加工エリアに分割し、ついで、加工位置の無
い加工エリアを全て除去するエリア配置決定手段を備え
ることにより、同じく前記第３の課題を解決したもので
ある。
【００８９】本発明は、又、ワーク状に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、まだ包囲
されていない加工位置の数の最も多い位置に加工エリア
を配置する処理を、全ての加工位置が包囲されるまで繰
り返すエリア配置決定手段を備えることにより、同じく
前記第３の課題を解決したものである。
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、まだ包囲
されていない加工位置の数の最も多い位置に加工エリア
を配置する処理を、全ての加工位置が包囲されるまで繰
り返すエリア配置決定手段を備えることにより、同じく
前記第３の課題を解決したものである。
【００９０】本発明は、又、ワーク状に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、まず、エ
リア配置を仮に定め、ついで加工エリアを近傍にシフト
させて、不要となる加工エリアを除去するエリア配置決
定手段を備えることにより、同じく前記第３の課題を解
決したものである。
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、まず、エ
リア配置を仮に定め、ついで加工エリアを近傍にシフト
させて、不要となる加工エリアを除去するエリア配置決
定手段を備えることにより、同じく前記第３の課題を解
決したものである。
【００９１】本発明は、又、ワーク上に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、同じ加工
位置が複数の加工エリアに属する場合は、複数の同時加
工エリアの各々に属する加工位置数が均等になるよう
に、当該加工を行う走査エリアを決定する所属エリア決
定手段を備えることにより、同じく前記第３の課題を解
決したものである。
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、同じ加工
位置が複数の加工エリアに属する場合は、複数の同時加
工エリアの各々に属する加工位置数が均等になるよう
に、当該加工を行う走査エリアを決定する所属エリア決
定手段を備えることにより、同じく前記第３の課題を解
決したものである。
【００９２】本発明は、又、ワーク上に散在する加工位
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、各加工エ
リアの中央部に加工位置が集まるように、エリア位置を
調整するエリア位置調整手段を備えることにより、同じ
く前記第３の課題を解決したものである。
置から、加工手段の加工エリアの配置を決定する際に加
工計画を立てるための加工計画装置において、各加工エ
リアの中央部に加工位置が集まるように、エリア位置を
調整するエリア位置調整手段を備えることにより、同じ
く前記第３の課題を解決したものである。
【００９３】本発明は、又、複数方向に移動可能とされ
たステージを用いて、該ステージ上に配置されたワーク
を加工する際に、前記ステージの移動経路の始点を、ワ
ークをローダからステージに乗せる位置、終点を、ワー
クをアンローダに移す前の位置とし、端点を固定した巡
回セールスマン問題を解くことにより、前記ステージの
移動経路を決定する移動経路決定手段を備えることによ
り、同じく前記第３の課題を解決したものである。
たステージを用いて、該ステージ上に配置されたワーク
を加工する際に、前記ステージの移動経路の始点を、ワ
ークをローダからステージに乗せる位置、終点を、ワー
クをアンローダに移す前の位置とし、端点を固定した巡
回セールスマン問題を解くことにより、前記ステージの
移動経路を決定する移動経路決定手段を備えることによ
り、同じく前記第３の課題を解決したものである。
【００９４】本発明は、又、加工エリア内で加工手段を
走査可能な複数の加工ユニットにより、移動可能なステ
ージ上に配置されたワークを同時に加工する際に加工計
画を立てるための加工計画装置において、加工手段走査
又は移動回数やステージ移動回数が最小となるように、
加工ユニットの間隔を決定するユニット間隔決定手段を
備えることにより、同じく前記第３の課題を解決したも
のである。
走査可能な複数の加工ユニットにより、移動可能なステ
ージ上に配置されたワークを同時に加工する際に加工計
画を立てるための加工計画装置において、加工手段走査
又は移動回数やステージ移動回数が最小となるように、
加工ユニットの間隔を決定するユニット間隔決定手段を
備えることにより、同じく前記第３の課題を解決したも
のである。
【００９５】本発明は、又、前記ユニット間隔決定手段
による処理をワーク方向を変えて行い、加工手段走査又
は移動回数やステージ移動回数が最小となるワーク方向
を自動的に採用するワーク方向決定手段を備えることに
より、同じく前記第３の課題を解決したものである。
による処理をワーク方向を変えて行い、加工手段走査又
は移動回数やステージ移動回数が最小となるワーク方向
を自動的に採用するワーク方向決定手段を備えることに
より、同じく前記第３の課題を解決したものである。
【００９６】本発明は、又、複数方向に走査又は移動可
能とされた加工手段を用いてワークを加工する際に加工
計画を立てるための加工計画装置において、ツリー型の
データ構造で表現された、ワーク上に散在する加工位置
又は加工エリアを表わす点の位置データを記憶する手段
と、前記ツリー型のデータ構造で表現された位置データ
を用いて、加工エリア位置や加工順序を決定する手段と
を備えることにより、同じく第３の課題を解決したもの
である。
能とされた加工手段を用いてワークを加工する際に加工
計画を立てるための加工計画装置において、ツリー型の
データ構造で表現された、ワーク上に散在する加工位置
又は加工エリアを表わす点の位置データを記憶する手段
と、前記ツリー型のデータ構造で表現された位置データ
を用いて、加工エリア位置や加工順序を決定する手段と
を備えることにより、同じく第３の課題を解決したもの
である。
【００９７】本発明は、又、前記のいずれかに記載の加
工計画装置を含む加工装置を提供するものである。
工計画装置を含む加工装置を提供するものである。
【００９８】本発明は、又、前記のいずれかに記載の加
工計画装置を実現するためのコンピュータプログラムを
提供するものである。
工計画装置を実現するためのコンピュータプログラムを
提供するものである。
【００９９】本発明は、又、通信回線を介して加工装置
側より受信した加工位置データに基づいて加工計画を決
定し、前記加工装置側に返信するようにして、前記第４
の課題を解決したものである。
側より受信した加工位置データに基づいて加工計画を決
定し、前記加工装置側に返信するようにして、前記第４
の課題を解決したものである。
【０１００】又、前記加工計画を、前記のいずれかに記
載の方法により決定するようにしたものである。
載の方法により決定するようにしたものである。
【０１０１】本発明は、又、前記加工データ作成方法を
実現するためのコンピュータプログラムを提供するもの
である。
実現するためのコンピュータプログラムを提供するもの
である。
【０１０２】本発明は、又、加工データ作成装置におい
て、通信回線を介して加工装置側より加工位置データを
受信するための受信手段と、受信した加工位置データに
基づいて加工計画を決定するための計画手段と、決定し
た加工計画を前記加工装置側に返信するための送信手段
とを備えることにより、同じく前記第４の課題を解決し
たものである。
て、通信回線を介して加工装置側より加工位置データを
受信するための受信手段と、受信した加工位置データに
基づいて加工計画を決定するための計画手段と、決定し
た加工計画を前記加工装置側に返信するための送信手段
とを備えることにより、同じく前記第４の課題を解決し
たものである。
【０１０３】又、前記加工データ計画を、前記のいずれ
かに記載の方法により決定するようにしたものである。
かに記載の方法により決定するようにしたものである。
【０１０４】本発明は、又、前記加工データ作成装置を
実現するためのコンピュータプログラムを提供するもの
である。
実現するためのコンピュータプログラムを提供するもの
である。
【０１０５】本発明は、又、前記コンピュータプログラ
ムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記録媒体
を提供するものである。
ムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記録媒体
を提供するものである。
【０１０６】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、レーザ穴開
け機に適用した本発明の実施形態を詳細に説明する。
け機に適用した本発明の実施形態を詳細に説明する。
【０１０７】本発明に係るレーザ穴開け機の加工計画装
置７０の実施形態は、図１０に示す如く、複数ユニット
（本実施形態では２ユニット）のエリア配置計画装置７
２と、ステージ・ガルバノパス計画装置７６とから構成
される。
置７０の実施形態は、図１０に示す如く、複数ユニット
（本実施形態では２ユニット）のエリア配置計画装置７
２と、ステージ・ガルバノパス計画装置７６とから構成
される。
【０１０８】前記２ユニットのエリア配置計画装置７２
は、穴開け点の座標値を元に、走査エリア（加工エリ
ア）の数が最小となるような左右ガルバノユニット２２
Ｌ、２２Ｒの作業領域を決定し、ＸＹ座標値の変換が必
要ならば実行し、前記ユニット間距離Ａを決定して、走
査エリア位置データＢ、及び各走査エリア内の穴開け位
置データＤを作成する。
は、穴開け点の座標値を元に、走査エリア（加工エリ
ア）の数が最小となるような左右ガルバノユニット２２
Ｌ、２２Ｒの作業領域を決定し、ＸＹ座標値の変換が必
要ならば実行し、前記ユニット間距離Ａを決定して、走
査エリア位置データＢ、及び各走査エリア内の穴開け位
置データＤを作成する。
【０１０９】この２ユニットのエリア配置計画装置７２
の中には、２次元領域内のすべての点を最小数の同寸の
矩形により包囲して矩形の配置を決定するエリア配置計
画装置７４が組み込まれており、最適なユニット間距離
を決定できるまでループ処理を繰り返すという処理を行
う。
の中には、２次元領域内のすべての点を最小数の同寸の
矩形により包囲して矩形の配置を決定するエリア配置計
画装置７４が組み込まれており、最適なユニット間距離
を決定できるまでループ処理を繰り返すという処理を行
う。
【０１１０】前記エリア配置計画装置７４は、ある領域
とその領域内の穴開け位置に対し最小枚数の走査エリア
数となるエリア配置を計画する。
とその領域内の穴開け位置に対し最小枚数の走査エリア
数となるエリア配置を計画する。
【０１１１】前記ステージ・ガルバノパス計画装置７６
の入力は、走査エリア位置データＢと穴開け位置データ
Ｄであり、走査エリアを訪問する順序（ステージパス）
及び各エリアの穴開け位置を訪問する順序（ガルバノパ
ス）を計画して、走査エリア位置訪問順序データＣ及び
穴開け位置訪問順序データＥを作成する。
の入力は、走査エリア位置データＢと穴開け位置データ
Ｄであり、走査エリアを訪問する順序（ステージパス）
及び各エリアの穴開け位置を訪問する順序（ガルバノパ
ス）を計画して、走査エリア位置訪問順序データＣ及び
穴開け位置訪問順序データＥを作成する。
【０１１２】以下、図１１を参照して各装置が行う処理
について具体的に説明する。
について具体的に説明する。
【０１１３】前記２ユニットのエリア配置計画装置７２
は、図１２に示す如く、いわゆる「一変数関数の最小
化」処理を行う。本実施形態では、一変数関数の極小化
アルゴリズムとして一般的に知られる黄金分割法を用い
た。即ち、エリア配置計画装置７４にユニット間距離Ａ
を入力すると、ステージ移動回数及び「ビーム走査回
数」、又は、それらにそれぞれ重みを付けて加えたパラ
メータ（後で詳述する）を計算することができ、それら
の計算結果を関数の出力値と見なすことができるという
作用を利用し、その出力値を最小化するユニット間距離
を決定する、という方法である。
は、図１２に示す如く、いわゆる「一変数関数の最小
化」処理を行う。本実施形態では、一変数関数の極小化
アルゴリズムとして一般的に知られる黄金分割法を用い
た。即ち、エリア配置計画装置７４にユニット間距離Ａ
を入力すると、ステージ移動回数及び「ビーム走査回
数」、又は、それらにそれぞれ重みを付けて加えたパラ
メータ（後で詳述する）を計算することができ、それら
の計算結果を関数の出力値と見なすことができるという
作用を利用し、その出力値を最小化するユニット間距離
を決定する、という方法である。
【０１１４】具体的な計画の手順を説明する前に、前記
「ビーム走査回数」という用語の意味と、ステージ移動
回数及び「ビーム走査回数」を最少化する根拠、及び、
２ユニットのエリア配置計画装置７２の内部に組み込ま
れたエリア配置計画装置７４の利用方法について説明す
る。左右ユニットの同時加工エリアの穴開け数の内、大
きい方を取り、１を引いたものは、ある同時加工エリア
におけるビーム走査回数であるが、その値を全ての同時
加工エリアについて総和を取ったものを「ビーム走査回
数」と定義する。このビーム走査回数が少ないほど、左
右の同時加工エリアの穴数均衡性が取れており、一方の
ユニットのみで照射加工を行っている、いわゆる無駄打
ちの状況が減り、総加工時間は減少する可能性が高い。
又、ステージ移動回数が少ないほど、総加工時間が減少
する可能性が高いことは容易に想像できる。
「ビーム走査回数」という用語の意味と、ステージ移動
回数及び「ビーム走査回数」を最少化する根拠、及び、
２ユニットのエリア配置計画装置７２の内部に組み込ま
れたエリア配置計画装置７４の利用方法について説明す
る。左右ユニットの同時加工エリアの穴開け数の内、大
きい方を取り、１を引いたものは、ある同時加工エリア
におけるビーム走査回数であるが、その値を全ての同時
加工エリアについて総和を取ったものを「ビーム走査回
数」と定義する。このビーム走査回数が少ないほど、左
右の同時加工エリアの穴数均衡性が取れており、一方の
ユニットのみで照射加工を行っている、いわゆる無駄打
ちの状況が減り、総加工時間は減少する可能性が高い。
又、ステージ移動回数が少ないほど、総加工時間が減少
する可能性が高いことは容易に想像できる。
【０１１５】なぜなら、総ビーム走査時間と総ステージ
移動時間の２つは総加工時間の大部分を占めており、そ
れらは大略、 総ビーム走査時間の総和＝（ビーム走査時間の平均）×
（ビーム走査回数）、 総ステージ移動時間の総和＝（ステージ移動時間の平
均）×（ステージ移動回数） で求めることができる。ビーム走査時間とステージ移動
時間の平均値の短縮は、ステージ・ガルバノパス計画装
置７６の役割であり、実現可能であり、もし、２ユニッ
トのエリア配置計画装置７２によってビーム走査回数及
びステージ移動回数を最少ならしめることができれば、
総加工時間は減少するはずだからである。
移動時間の２つは総加工時間の大部分を占めており、そ
れらは大略、 総ビーム走査時間の総和＝（ビーム走査時間の平均）×
（ビーム走査回数）、 総ステージ移動時間の総和＝（ステージ移動時間の平
均）×（ステージ移動回数） で求めることができる。ビーム走査時間とステージ移動
時間の平均値の短縮は、ステージ・ガルバノパス計画装
置７６の役割であり、実現可能であり、もし、２ユニッ
トのエリア配置計画装置７２によってビーム走査回数及
びステージ移動回数を最少ならしめることができれば、
総加工時間は減少するはずだからである。
【０１１６】エリア配置が決定した時点における、左右
ビーム照射領域のエリア配置は、ユニット間距離が加工
時には一定であることから、他方は一方をユニット間距
離だけ平行シフトすると完全に一致する関係にある。そ
こで、ユニット間距離Ａをある値に設定すると、図１３
に示す如く、左右領域の例えば左端を一致させる重ね合
わせを行って、テンポラリーな領域を作成し、できた領
域に対して、エリア配置計画装置７４を用いて、最少数
の走査エリア配置を決定し、その時のビーム走査回数及
びステージ移動回数を計算することができる。
ビーム照射領域のエリア配置は、ユニット間距離が加工
時には一定であることから、他方は一方をユニット間距
離だけ平行シフトすると完全に一致する関係にある。そ
こで、ユニット間距離Ａをある値に設定すると、図１３
に示す如く、左右領域の例えば左端を一致させる重ね合
わせを行って、テンポラリーな領域を作成し、できた領
域に対して、エリア配置計画装置７４を用いて、最少数
の走査エリア配置を決定し、その時のビーム走査回数及
びステージ移動回数を計算することができる。
【０１１７】エリア配置計画装置７４を上述のように用
いることにより、任意のユニット間距離に対するステー
ジ移動回数及びビーム走査回数を図１４に示すように求
めることが可能である。即ち、これらの値が最小となる
ユニット間距離を、例えば黄金分割法などの一変数関数
の極小化手法により数ステップの反復処理で求めれば、
目的は達成される、という原理である。
いることにより、任意のユニット間距離に対するステー
ジ移動回数及びビーム走査回数を図１４に示すように求
めることが可能である。即ち、これらの値が最小となる
ユニット間距離を、例えば黄金分割法などの一変数関数
の極小化手法により数ステップの反復処理で求めれば、
目的は達成される、という原理である。
【０１１８】黄金分割法は、厳密には一変数関数の「最
小化」アルゴリズム（全域的最適解発見アルゴリズム）
ではなく、「極小化」アルゴリズム（局所的最適解発見
アルゴリズム）であるが、実際的には、多峰的形状の関
数の最小値を求めることは、非常に困難であるため、本
実施形態では、数ステップで極小値を発見することが可
能である黄金分割法を用いた。より最小値に近い極小値
を求める場合には、例えばシミュレーティッドアニーリ
ング法（simulated-annealing method）などのヒューリ
スティック（heuristic）解法（発見的解法ともいう）
を用いてもよい。
小化」アルゴリズム（全域的最適解発見アルゴリズム）
ではなく、「極小化」アルゴリズム（局所的最適解発見
アルゴリズム）であるが、実際的には、多峰的形状の関
数の最小値を求めることは、非常に困難であるため、本
実施形態では、数ステップで極小値を発見することが可
能である黄金分割法を用いた。より最小値に近い極小値
を求める場合には、例えばシミュレーティッドアニーリ
ング法（simulated-annealing method）などのヒューリ
スティック（heuristic）解法（発見的解法ともいう）
を用いてもよい。
【０１１９】実際には、上記二つの関数の形状は複雑で
あり、両方を最適にする位置を決定するのは困難である
（一般に「多目的（ここでは２目的）最適化問題」と呼
ばれる）。
あり、両方を最適にする位置を決定するのは困難である
（一般に「多目的（ここでは２目的）最適化問題」と呼
ばれる）。
【０１２０】そこで、ビーム走査平均時間は約１〜３ｍ
ｓｅｃ程度、ステージ移動平均時間は約０．２〜０．４
秒程度であるので、ビーム走査とステージ移動に約１０
０〜４００（＝β）程度の重みをつけ、 Ｇ（ビーム走査回数）＋β×Ｓ（ステージ移動回数） を最小とするように設定することができる（「重みパラ
メータ法」と呼ばれることもある）。ここで、βは、実
験により決めておく。
ｓｅｃ程度、ステージ移動平均時間は約０．２〜０．４
秒程度であるので、ビーム走査とステージ移動に約１０
０〜４００（＝β）程度の重みをつけ、 Ｇ（ビーム走査回数）＋β×Ｓ（ステージ移動回数） を最小とするように設定することができる（「重みパラ
メータ法」と呼ばれることもある）。ここで、βは、実
験により決めておく。
【０１２１】この操作により、２目的最適化問題を１目
的最適化問題に還元することもできる。
的最適化問題に還元することもできる。
【０１２２】なお、ビーム走査回数Ｇにも係数γを付加
して、 γ×Ｇ＋β×Ｓ としてもよい。
して、 γ×Ｇ＋β×Ｓ としてもよい。
【０１２３】この一般式は、実験で求めたβの値が小数
値である場合、一般に計算機は小数値の演算より整数値
の演算の方が高速であるので、Ｇ＋β×Ｓ全体を適当な
整数倍（γ倍）して、 γ×Ｇ＋γ×β×Ｓ として、γ×βを新たにβで置き換えたもの、と考える
ことができる。
値である場合、一般に計算機は小数値の演算より整数値
の演算の方が高速であるので、Ｇ＋β×Ｓ全体を適当な
整数倍（γ倍）して、 γ×Ｇ＋γ×β×Ｓ として、γ×βを新たにβで置き換えたもの、と考える
ことができる。
【０１２４】又、β＝０、γ＝１ならば、Ｇ、即ちビー
ム走査回数を表す。又、β＝１、γ＝０ならばＳ、即ち
ステージ移動回数を表す。本問題では、ＧとＳの最少と
なるユニット間距離の値は近いと予想されるので、どち
らか一方のみの最適化により、計算時間を短縮すること
も可能である。
ム走査回数を表す。又、β＝１、γ＝０ならばＳ、即ち
ステージ移動回数を表す。本問題では、ＧとＳの最少と
なるユニット間距離の値は近いと予想されるので、どち
らか一方のみの最適化により、計算時間を短縮すること
も可能である。
【０１２５】具体的には、図１２に示した如く、まずス
テップ１０１で、穴開け点位置の座標を入力する。
テップ１０１で、穴開け点位置の座標を入力する。
【０１２６】ついで、ステップ１０２〜１０４及びステ
ップ１０５及び１０７により、ユニット間距離が最小の
位置（約１００mm）と、最大の位置（約３００mm）にお
ける走査エリア数及びビーム走査回数、又は、それらに
それぞれ重みを付けて加えたパラメータを、エリア配置
計画装置７４により算出する。
ップ１０５及び１０７により、ユニット間距離が最小の
位置（約１００mm）と、最大の位置（約３００mm）にお
ける走査エリア数及びビーム走査回数、又は、それらに
それぞれ重みを付けて加えたパラメータを、エリア配置
計画装置７４により算出する。
【０１２７】ここでは、ユニット間距離Ａを、従来と同
様に、最小値１００ｍｍ、最大値３００ｍｍとしてい
る。シミュレーションにより、最適なユニット間距離
は、横幅を１／２に分割した位置に近い位置にあること
は確かであるが、基板によっては、１００ｍｍより小さ
い場合や、３００ｍｍより大きい場合もある。１００ｍ
ｍという下限は、ユニット自体の物理的な幅があるため
変えられない場合もあるが、３００ｍｍという上限は変
えられるようにすることもできる。又、１００ｍｍ、３
００ｍｍという最小値、最大値は、上記手順の初期位置
（ステップ１０２、１０５）に設定されているが、基板
の大きさによっては、この範囲にエリア最小の位置が入
らないことや、明らかに１００ｍｍ近辺は距離が短すぎ
て調べる必要がないこともある。従って、基板のサイズ
により、初期位置も臨機応変に設定する。
様に、最小値１００ｍｍ、最大値３００ｍｍとしてい
る。シミュレーションにより、最適なユニット間距離
は、横幅を１／２に分割した位置に近い位置にあること
は確かであるが、基板によっては、１００ｍｍより小さ
い場合や、３００ｍｍより大きい場合もある。１００ｍ
ｍという下限は、ユニット自体の物理的な幅があるため
変えられない場合もあるが、３００ｍｍという上限は変
えられるようにすることもできる。又、１００ｍｍ、３
００ｍｍという最小値、最大値は、上記手順の初期位置
（ステップ１０２、１０５）に設定されているが、基板
の大きさによっては、この範囲にエリア最小の位置が入
らないことや、明らかに１００ｍｍ近辺は距離が短すぎ
て調べる必要がないこともある。従って、基板のサイズ
により、初期位置も臨機応変に設定する。
【０１２８】ついで、ステップ１０８で、ユニット間距
離Ａを直前位置２回の間の適切な位置（例えば黄金分割
比）に再設定し、ステップ１０９及び１１０で、その位
置における走査エリア数をエリア配置計画装置７４によ
り算出する。
離Ａを直前位置２回の間の適切な位置（例えば黄金分割
比）に再設定し、ステップ１０９及び１１０で、その位
置における走査エリア数をエリア配置計画装置７４によ
り算出する。
【０１２９】図１２のステップ１１０でγ×Ｇ＋β×Ｓ
を計算した結果、最小であると判断できれば、ステップ
１１１でループを終了し、最小にはなっていないと判断
されれば、ステップ１０８に戻る。
を計算した結果、最小であると判断できれば、ステップ
１１１でループを終了し、最小にはなっていないと判断
されれば、ステップ１０８に戻る。
【０１３０】ステップ１１１でループを脱出した場合、
その時のエリア数及びユニット間距離を記憶して、ステ
ップ１１２で、点データのＸＹ座標を交換して、破線で
囲まれたステップ１０２乃至１１１のループ処理を再度
実行する。
その時のエリア数及びユニット間距離を記憶して、ステ
ップ１１２で、点データのＸＹ座標を交換して、破線で
囲まれたステップ１０２乃至１１１のループ処理を再度
実行する。
【０１３１】このようにして、データのＸＹ座標交換を
行うことにより、元のデータのＸＹ両方の軸の垂直分割
を実現し、その両方についてユニット間距離Ａの最適化
を行い、良い方を採用することにより、ビーム走査回
数、ステージ移動回数が、一層少なくなるようなユニッ
ト間距離の設定ができる。例えば図１５に示すような基
板の場合、図１６に示す如く、Ｘ軸方向の分割とＹ軸方
向の分割の両方について計算して、最適な方を選択する
ことができる。
行うことにより、元のデータのＸＹ両方の軸の垂直分割
を実現し、その両方についてユニット間距離Ａの最適化
を行い、良い方を採用することにより、ビーム走査回
数、ステージ移動回数が、一層少なくなるようなユニッ
ト間距離の設定ができる。例えば図１５に示すような基
板の場合、図１６に示す如く、Ｘ軸方向の分割とＹ軸方
向の分割の両方について計算して、最適な方を選択する
ことができる。
【０１３２】なお、基板の置き方を９０度変えた場合に
は、そのことを加工者に知らせる必要がある。あるい
は、基板をレーザ加工機に載置するローダに回転機構を
設けて、自動的に回転してもよい。
は、そのことを加工者に知らせる必要がある。あるい
は、基板をレーザ加工機に載置するローダに回転機構を
設けて、自動的に回転してもよい。
【０１３３】上記のような比較により、図１２のステッ
プ１１４で、ステージ移動回数及びビーム走査回数が最
少なユニット間距離を確定する。元のＣＡＤデータにお
けるＸ軸を分割しているのであれば、もう一度ＸＹ座標
交換を行って、元に戻す。
プ１１４で、ステージ移動回数及びビーム走査回数が最
少なユニット間距離を確定する。元のＣＡＤデータにお
けるＸ軸を分割しているのであれば、もう一度ＸＹ座標
交換を行って、元に戻す。
【０１３４】この段階で、ユニット間距離及びおおよそ
のエリア配置が求まる。エリア枚数は最小になったが、
走査エリアが重複している場合がある。そこで、ステッ
プ１１５に進み、重複箇所の穴開け位置がどの走査エリ
ア内に含まれるものであるかを確定、即ち、全ての穴開
け点位置の所属する走査エリアのラベル（番号）を確定
する。
のエリア配置が求まる。エリア枚数は最小になったが、
走査エリアが重複している場合がある。そこで、ステッ
プ１１５に進み、重複箇所の穴開け位置がどの走査エリ
ア内に含まれるものであるかを確定、即ち、全ての穴開
け点位置の所属する走査エリアのラベル（番号）を確定
する。
【０１３５】即ち、図１７に示す如く、エリアＦとＧが
重複していて、エリアＦ（１）、Ｆ（２）とエリアＧ
（１）、Ｇ（２）（括弧内の数字１は左ユニット、数字
２は右ユニットを表わす）の両方のエリアに重複する領
域Ｗ（１）、Ｗ（２）がある場合には、次式に示す如
く、左右のエリアＦの穴数の多い方と、左右のエリアＧ
の穴数の多い方の和が最小となるよう、左右の同時加工
エリアの穴数を均等に配分することによって、時間短縮
につなげることができる。
重複していて、エリアＦ（１）、Ｆ（２）とエリアＧ
（１）、Ｇ（２）（括弧内の数字１は左ユニット、数字
２は右ユニットを表わす）の両方のエリアに重複する領
域Ｗ（１）、Ｗ（２）がある場合には、次式に示す如
く、左右のエリアＦの穴数の多い方と、左右のエリアＧ
の穴数の多い方の和が最小となるよう、左右の同時加工
エリアの穴数を均等に配分することによって、時間短縮
につなげることができる。
【０１３６】
Ｍｉｎ（Ｍａｘ（Ｆ（１）の穴数、Ｆ（２）の穴数）+Ｍａｘ（Ｇ（１）の穴
数、Ｇ（２）の穴数）...（１）
【０１３７】今、図１８の上段に示す如く、左ユニット
のエリアＦ（１）のみに属する穴開け位置が３０穴、同
じくエリアＧ（１）のみに属する穴開け位置が２０穴、
重複エリアＷ（１）が６０穴とし、右ユニットのエリア
Ｆ（２）にのみ属するものが１０穴、エリアＧ（２）の
みが４０穴、重複エリアＷ（２）が５０穴であったとす
ると、特に工夫することなく、機械的に、例えば、先に
決定したエリアに全て配分した場合には、図１８の中段
に示す如く、左ユニットのＦ（１）が９０穴、Ｇ（１）
が２０穴、右ユニットのＦ（２）が６０穴、Ｇ（２）が
４０穴となり、エリアＦのガルバノショット数が９０
回、エリアＧのガルバノショット数が４０回で合計１３
０回となる。
のエリアＦ（１）のみに属する穴開け位置が３０穴、同
じくエリアＧ（１）のみに属する穴開け位置が２０穴、
重複エリアＷ（１）が６０穴とし、右ユニットのエリア
Ｆ（２）にのみ属するものが１０穴、エリアＧ（２）の
みが４０穴、重複エリアＷ（２）が５０穴であったとす
ると、特に工夫することなく、機械的に、例えば、先に
決定したエリアに全て配分した場合には、図１８の中段
に示す如く、左ユニットのＦ（１）が９０穴、Ｇ（１）
が２０穴、右ユニットのＦ（２）が６０穴、Ｇ（２）が
４０穴となり、エリアＦのガルバノショット数が９０
回、エリアＧのガルバノショット数が４０回で合計１３
０回となる。
【０１３８】これに対して、本発明により同時加工エリ
アの穴数を均等化した場合には、図１８の下段に示す如
く、左ユニットのＦ（１）に５５穴、Ｇ（１）に５５
穴、右ユニットのＦ（２）に５５穴、Ｇ（２）に４５穴
で、エリアＦのガルバノショット数が５５回、エリアＧ
のガルバノショット数が５５回となり、合計１１０回
で、計２０回減少させることができる。
アの穴数を均等化した場合には、図１８の下段に示す如
く、左ユニットのＦ（１）に５５穴、Ｇ（１）に５５
穴、右ユニットのＦ（２）に５５穴、Ｇ（２）に４５穴
で、エリアＦのガルバノショット数が５５回、エリアＧ
のガルバノショット数が５５回となり、合計１１０回
で、計２０回減少させることができる。
【０１３９】今、重複箇所配分処理を実行する順序は、
例えばランダムな順番、重複穴数の多い順番等のように
適切な方法を取るよう、決定しているものとして、重複
箇所配分処理の手順を述べる。ここで、穴数を小文字で
ｆ（１）、ｇ（１）等と示す。ここで、ｆ（１）、ｆ
（２）を、それぞれ、左又は右ユニットのエリアＦのＧ
と重複しない位置に属する穴、ｇ（１）、ｇ（２）を、
それぞれ左又は右ユニットのエリアｇのｆと重複しない
位置に属する穴とし、ｆｇ（１）、ｆｇ（２）を、それ
ぞれ、左又は右ユニットのエリアＦ、Ｇの２エリアの重
複領域Ｗ１、Ｗ２にある穴とし、｜ｆ（１）｜、｜ｇ
（１）｜、｜ｆ（２）｜、｜ｇ（２）｜を、それぞれ、
左ユニットのエリアＦ（１）又はＧ（１）、右ユニット
のエリアＦ（２）又はＧ（２）へ属している穴数とす
る。
例えばランダムな順番、重複穴数の多い順番等のように
適切な方法を取るよう、決定しているものとして、重複
箇所配分処理の手順を述べる。ここで、穴数を小文字で
ｆ（１）、ｇ（１）等と示す。ここで、ｆ（１）、ｆ
（２）を、それぞれ、左又は右ユニットのエリアＦのＧ
と重複しない位置に属する穴、ｇ（１）、ｇ（２）を、
それぞれ左又は右ユニットのエリアｇのｆと重複しない
位置に属する穴とし、ｆｇ（１）、ｆｇ（２）を、それ
ぞれ、左又は右ユニットのエリアＦ、Ｇの２エリアの重
複領域Ｗ１、Ｗ２にある穴とし、｜ｆ（１）｜、｜ｇ
（１）｜、｜ｆ（２）｜、｜ｇ（２）｜を、それぞれ、
左ユニットのエリアＦ（１）又はＧ（１）、右ユニット
のエリアＦ（２）又はＧ（２）へ属している穴数とす
る。
【０１４０】すると、具体的な処理手順は、例えば図１
９に示す如くとなり、まずステップ２０１で、ｆ（１）
−ｆ（２）、ｇ（１）−ｇ（２）及びその絶対値を計算
する。次いで、ステップ２０２で、数値例を示した図２
０に矢印Ａで示す如く、絶対値の大きい方のエリアの穴
数の少ない方に、重複箇所から穴数を補充する。次いで
ステップ２０３で、図２０に矢印Ｂで示す如く、絶対値
の小さい方のエリアの穴数の少ない方に、重複箇所から
穴数を補充する。次いでステップ２０４で、図２０に矢
印Ｃで示す如く、重複箇所に残った穴をＦとＧに均等に
配分して、処理を終了する。
９に示す如くとなり、まずステップ２０１で、ｆ（１）
−ｆ（２）、ｇ（１）−ｇ（２）及びその絶対値を計算
する。次いで、ステップ２０２で、数値例を示した図２
０に矢印Ａで示す如く、絶対値の大きい方のエリアの穴
数の少ない方に、重複箇所から穴数を補充する。次いで
ステップ２０３で、図２０に矢印Ｂで示す如く、絶対値
の小さい方のエリアの穴数の少ない方に、重複箇所から
穴数を補充する。次いでステップ２０４で、図２０に矢
印Ｃで示す如く、重複箇所に残った穴をＦとＧに均等に
配分して、処理を終了する。
【０１４１】以上のステップにより、重複箇所の穴開け
位置をエリアＦとＧに配分する個数が決定されるが、ど
の穴開け位置がＦへ、どの穴開け位置がＧへ配分される
かは、決定しない。その配分方法は、例えば、Ｆの中心
からの距離を重複箇所の穴開け位置すべてに関して求
め、Ｆの中心から近いもの順にＦへ配分される穴数分だ
けＦに配分する、というヒューリスティックな方法を取
る。
位置をエリアＦとＧに配分する個数が決定されるが、ど
の穴開け位置がＦへ、どの穴開け位置がＧへ配分される
かは、決定しない。その配分方法は、例えば、Ｆの中心
からの距離を重複箇所の穴開け位置すべてに関して求
め、Ｆの中心から近いもの順にＦへ配分される穴数分だ
けＦに配分する、というヒューリスティックな方法を取
る。
【０１４２】なお、エリアが重複した穴の配分方法は、
これに限定されず、例えば、図２１に示すごとく、各エ
リアの中心からの距離が近いほうに配分しても良い。
これに限定されず、例えば、図２１に示すごとく、各エ
リアの中心からの距離が近いほうに配分しても良い。
【０１４３】図１２のステップ１１５終了後、ステップ
１１６で、走査エリアの中心を、元のエリア８内の点デ
ータの存在位置を使って微調整し、修正後のエリア８´
の中央に点が集まるようにして、加工精度を向上する。
具体的には、図２２に示す如く、穴開け位置の広がりの
中心（各軸最小、最大の平均値）で微調整したり、ある
いは、図２３に示す如く、穴開け位置の重心が修正後の
エリア８´の中心となるように微調整することができ
る。後者の場合、一部の点Ｐが外れる場合には、すべて
の点が収まる限界まで修正する。図２３の例では、Ｙ軸
は重心位置までシフトしても問題ないが、Ｘ軸は重心位
置に移動すると、外れてしまう点Ｐがあるので、穴開け
位置がすべて収まる限界まで中心位置をシフトする。
１１６で、走査エリアの中心を、元のエリア８内の点デ
ータの存在位置を使って微調整し、修正後のエリア８´
の中央に点が集まるようにして、加工精度を向上する。
具体的には、図２２に示す如く、穴開け位置の広がりの
中心（各軸最小、最大の平均値）で微調整したり、ある
いは、図２３に示す如く、穴開け位置の重心が修正後の
エリア８´の中心となるように微調整することができ
る。後者の場合、一部の点Ｐが外れる場合には、すべて
の点が収まる限界まで修正する。図２３の例では、Ｙ軸
は重心位置までシフトしても問題ないが、Ｘ軸は重心位
置に移動すると、外れてしまう点Ｐがあるので、穴開け
位置がすべて収まる限界まで中心位置をシフトする。
【０１４４】この操作は時間短縮には結びつかないが、
ｆθレンズ３４Ｌ、３４Ｒの収差等の関係で、中心の方
が高精度であるため、加工精度向上に有効である。
ｆθレンズ３４Ｌ、３４Ｒの収差等の関係で、中心の方
が高精度であるため、加工精度向上に有効である。
【０１４５】実用上の問題として、パソコン上のウィン
ドウ５２により入力して代替処理として可能な、上記ス
テップをより簡略化した、次の方法を採用することもで
きる。
ドウ５２により入力して代替処理として可能な、上記ス
テップをより簡略化した、次の方法を採用することもで
きる。
【０１４６】この代替処理法は、点データのパターンを
利用する方法であり、図２４に本方法による処理の概略
を示す。又、図２５に、本方法におけるユニット間距離
の候補を表す例を示す。
利用する方法であり、図２４に本方法による処理の概略
を示す。又、図２５に、本方法におけるユニット間距離
の候補を表す例を示す。
【０１４７】本方法は、Ｘ軸に垂直にユニット作業領域
を分割した場合と、Ｙ軸に垂直に分割した場合の両方に
ついて、「点のある場所の左端から、点のある場所の横
幅を半分割した位置から点のある場所までユニットの分
割線をシフトした場所までの距離」をユニット間距離と
決めた時のエリア数と、ＣＡＤデータにパターン情報が
ある場合には、「パターンのシフト量のうちユニット間
距離の最小値（約１００mm）と最大値（約３００mm）の
間にあるもの」全てについて、パターンのシフト量をユ
ニット間距離と定めたときのエリア数をエリア配置計画
装置７４により求め、全ての中で最もエリア数の小さい
ものを選択する、という方法である。
を分割した場合と、Ｙ軸に垂直に分割した場合の両方に
ついて、「点のある場所の左端から、点のある場所の横
幅を半分割した位置から点のある場所までユニットの分
割線をシフトした場所までの距離」をユニット間距離と
決めた時のエリア数と、ＣＡＤデータにパターン情報が
ある場合には、「パターンのシフト量のうちユニット間
距離の最小値（約１００mm）と最大値（約３００mm）の
間にあるもの」全てについて、パターンのシフト量をユ
ニット間距離と定めたときのエリア数をエリア配置計画
装置７４により求め、全ての中で最もエリア数の小さい
ものを選択する、という方法である。
【０１４８】図２５の例では、最適なユニット間距離
は、最大パターンＡのシフト量２６０mm、若しくは半分
割（基板横幅５６０mm÷２＝）２８０mmとなる。
は、最大パターンＡのシフト量２６０mm、若しくは半分
割（基板横幅５６０mm÷２＝）２８０mmとなる。
【０１４９】本方法では、ユニット間距離を黄金分割法
により、適切な位置に定めていくのではなく、ステップ
３０２乃至３０５において、パターンのシフト量のうち
で、ユニット間距離の最小値と最大値の間にあるものに
ついて、すべて行うようにした点が、図１２の例と異な
る。他の点に関しては同様であるので、同じ符号を付し
て、説明は省略する。
により、適切な位置に定めていくのではなく、ステップ
３０２乃至３０５において、パターンのシフト量のうち
で、ユニット間距離の最小値と最大値の間にあるものに
ついて、すべて行うようにした点が、図１２の例と異な
る。他の点に関しては同様であるので、同じ符号を付し
て、説明は省略する。
【０１５０】一方、２ユニットのエリア配置計画装置７
２に組み込まれている前記エリア配置計画装置７４は、
２次元領域の全ての点を最少数の同寸矩形（例えば正方
形）で包囲するときの矩形エリアの配置を決定するもの
である。この装置により、最少走査エリア数（従って、
最少のステージ移動回数）を実現することが可能とな
る。
２に組み込まれている前記エリア配置計画装置７４は、
２次元領域の全ての点を最少数の同寸矩形（例えば正方
形）で包囲するときの矩形エリアの配置を決定するもの
である。この装置により、最少走査エリア数（従って、
最少のステージ移動回数）を実現することが可能とな
る。
【０１５１】以下、図２６を参照して、本装置によるエ
リア配置決定手順を詳細に説明する。
リア配置決定手順を詳細に説明する。
【０１５２】ここで、各処理において、現在注目してい
る位置（Ｘ、Ｙ）が、エリア（正方形）の左下隅の頂点
であるものとする。各処理において、エリアの位置を更
新する。
る位置（Ｘ、Ｙ）が、エリア（正方形）の左下隅の頂点
であるものとする。各処理において、エリアの位置を更
新する。
【０１５３】まずステップ４０１で穴開け位置の座標を
入力する。
入力する。
【０１５４】ついで、ステップ４０２で、穴開け位置を
Ｘ座標の値によってソートする。又ステップ４０６、４
０９、４１１において、エリア位置をＸ軸負の向き、も
しくはＸ軸正の向きに更新している。これは、全体的に
はＸ軸の値の小さい穴開け位置から、一つのエリア決定
ループにおいては、エリアの重複をなるべく避けられる
よう、エリアのＸ軸値、Ｙ軸値を更新しつつ、Ｙ軸の値
の小さい穴開け位置から点を包囲しようという狙いによ
る。
Ｘ座標の値によってソートする。又ステップ４０６、４
０９、４１１において、エリア位置をＸ軸負の向き、も
しくはＸ軸正の向きに更新している。これは、全体的に
はＸ軸の値の小さい穴開け位置から、一つのエリア決定
ループにおいては、エリアの重複をなるべく避けられる
よう、エリアのＸ軸値、Ｙ軸値を更新しつつ、Ｙ軸の値
の小さい穴開け位置から点を包囲しようという狙いによ
る。
【０１５５】本装置には、Ｙ軸負の向き（下方）の２つ
のエリア位置更新処理（ステップ４０６、４１１）と、
Ｘ軸正の向き（右方）のエリア位置更新処理（ステップ
４０９）がある。
のエリア位置更新処理（ステップ４０６、４１１）と、
Ｘ軸正の向き（右方）のエリア位置更新処理（ステップ
４０９）がある。
【０１５６】以下、図２７乃至図３２を参照して、具体
的な処理手順を説明する。
的な処理手順を説明する。
【０１５７】今、図２７において、４つのエリアＥ１〜
Ｅ４が確定し、５番目のエリアＥ５の位置を探す場合を
考えると、まず、ステップ４０３で、ソートされた順
に、まだ被覆エリアが確定していない点を探す。ステッ
プ４０４で、図２８に示す如く、囲まれていない一番左
の点Ｐ１を発見し、ステップ４０５で、該点Ｐ１を包囲
するエリアＥ５を仮に作成した後、ステップ４０６で、
エリア位置を下方に更新すべく、エリア幅分の帯領域Ｂ
１について、囲まれていない一番下の点、即ち、現在の
エリア位置Ｅ５の下の部分で、まだエリアの決定してい
ないＹ座標値が最小のものを探す（エリア位置の更新
）。無ければ、先ほどの位置で確定する。
Ｅ４が確定し、５番目のエリアＥ５の位置を探す場合を
考えると、まず、ステップ４０３で、ソートされた順
に、まだ被覆エリアが確定していない点を探す。ステッ
プ４０４で、図２８に示す如く、囲まれていない一番左
の点Ｐ１を発見し、ステップ４０５で、該点Ｐ１を包囲
するエリアＥ５を仮に作成した後、ステップ４０６で、
エリア位置を下方に更新すべく、エリア幅分の帯領域Ｂ
１について、囲まれていない一番下の点、即ち、現在の
エリア位置Ｅ５の下の部分で、まだエリアの決定してい
ないＹ座標値が最小のものを探す（エリア位置の更新
）。無ければ、先ほどの位置で確定する。
【０１５８】一方、図２９に示す如く、一番下の点Ｐ２
が見つかった場合には、この点が下辺の位置になるよう
に、エリアＥ５の位置を下方に動かす。見つかったとす
ると、Ｙ座標の値をＹ′で更新するが、（Ｘ、Ｙ'）に
おけるエリアと、これまでに確定しているエリアとの重
なりが、図３０に示す如く、ある値より大きい場合に
は、重なりが大きいエリアの上部の重なっていない領域
ｅの中でＹ座標が最小のものを再度探す。領域ｅ内に点
が発見されれば（Ｙ″）、領域ｅのＹ座標値最小のもの
Ｙ″でＹ座標の値を更新して重なりを回避する。領域ｅ
内に点が発見されない場合には、次に処理するエリア位
置の右方更新により、全く重なりがないように右方へ位
置を更新されるはずなので、Ｙ座標の値を、そのまま
Ｙ′で更新する。
が見つかった場合には、この点が下辺の位置になるよう
に、エリアＥ５の位置を下方に動かす。見つかったとす
ると、Ｙ座標の値をＹ′で更新するが、（Ｘ、Ｙ'）に
おけるエリアと、これまでに確定しているエリアとの重
なりが、図３０に示す如く、ある値より大きい場合に
は、重なりが大きいエリアの上部の重なっていない領域
ｅの中でＹ座標が最小のものを再度探す。領域ｅ内に点
が発見されれば（Ｙ″）、領域ｅのＹ座標値最小のもの
Ｙ″でＹ座標の値を更新して重なりを回避する。領域ｅ
内に点が発見されない場合には、次に処理するエリア位
置の右方更新により、全く重なりがないように右方へ位
置を更新されるはずなので、Ｙ座標の値を、そのまま
Ｙ′で更新する。
【０１５９】ステップ４０７でＹ座標の値が更新された
ときには、ステップ４０９に進み、エリア位置を右方に
更新すべく、図３１に示す如く、エリアＥ５の位置を右
方に移動し、現在のエリアの中で、Ｘ座標値が最小の点
Ｐ３の値でＸ座標の値を更新する（エリア位置の更新
）。
ときには、ステップ４０９に進み、エリア位置を右方に
更新すべく、図３１に示す如く、エリアＥ５の位置を右
方に移動し、現在のエリアの中で、Ｘ座標値が最小の点
Ｐ３の値でＸ座標の値を更新する（エリア位置の更新
）。
【０１６０】ステップ４０９でＸ座標の値が更新された
場合には、ステップ４１１に進み、エリア位置を再び下
方に更新するための処理を行う（エリア位置の更新
）。具体的には、図３２に示す如く、現在のエリアの
位置（Ｘ、Ｙ）から、Ｙ軸負の向きに、これまでに決定
しているエリアの４つの辺の内、上部の辺のＹ座標の中
で最大のものを探し出す。但し、下側に移動しても、一
定以上は辺が重複しないエリアは無視することにする。
発見された辺のＹ座標をＹ′とする。現在のエリアの下
部、且つＹ座標値がＹ′以上の矩形領域Ｂ２内につい
て、未だエリアの決定していないＹ座標値最小のものを
探す。発見されれば、その値でＹ座標値を更新する。
場合には、ステップ４１１に進み、エリア位置を再び下
方に更新するための処理を行う（エリア位置の更新
）。具体的には、図３２に示す如く、現在のエリアの
位置（Ｘ、Ｙ）から、Ｙ軸負の向きに、これまでに決定
しているエリアの４つの辺の内、上部の辺のＹ座標の中
で最大のものを探し出す。但し、下側に移動しても、一
定以上は辺が重複しないエリアは無視することにする。
発見された辺のＹ座標をＹ′とする。現在のエリアの下
部、且つＹ座標値がＹ′以上の矩形領域Ｂ２内につい
て、未だエリアの決定していないＹ座標値最小のものを
探す。発見されれば、その値でＹ座標値を更新する。
【０１６１】本装置には、一つのエリアを決定するため
の第一ループと、エリアの位置を右方、下方に微調整す
るための第二ループが存在する。エリア位置が決定する
と、第一ループから脱出し、エリア位置更新ステップ４
０９、４１１において、エリア位置が更新されないと、
第二ループから脱出する。
の第一ループと、エリアの位置を右方、下方に微調整す
るための第二ループが存在する。エリア位置が決定する
と、第一ループから脱出し、エリア位置更新ステップ４
０９、４１１において、エリア位置が更新されないと、
第二ループから脱出する。
【０１６２】上記の処理を、エリアの位置が確定する
迄、繰返して、図３３に示す如く、最終的なエリアＥ５
の位置を確定し、次のエリアを探すループに移る。な
お、走査方向やエリア位置の更新方向等は、前記説明に
限定されず、例えば逆であっても良い。
迄、繰返して、図３３に示す如く、最終的なエリアＥ５
の位置を確定し、次のエリアを探すループに移る。な
お、走査方向やエリア位置の更新方向等は、前記説明に
限定されず、例えば逆であっても良い。
【０１６３】前記エリア配置計画装置７４における処理
の変形例として、図３４に示す如く、組合せ最適化問題
における局所探索法（local search）（反復改善法（it
erative improvement method）ともいう）を応用して、
従来のエリアの配置から、まず全く点の無いエリアを除
去したエリア配置を作成し、エリア位置を上下左右にシ
フトさせて、不要になるエリアを次々に除去していくこ
とも可能である。
の変形例として、図３４に示す如く、組合せ最適化問題
における局所探索法（local search）（反復改善法（it
erative improvement method）ともいう）を応用して、
従来のエリアの配置から、まず全く点の無いエリアを除
去したエリア配置を作成し、エリア位置を上下左右にシ
フトさせて、不要になるエリアを次々に除去していくこ
とも可能である。
【０１６４】具体的には、図３５に示す如く、まずステ
ップ５０１で、図３４（Ａ）に示したような従来のエリ
アから、点の無いエリアを除くことにより、図３４
（Ｂ）に示したようなエリア配置を初期解として発生す
る。ただし、ここで「解」とは、「全ての点を包囲する
エリア配置（及びエリア数）」の可能な組合せ（解集
合）の内の一つを指す。又、「良い解」とは、ここでは
エリア数の少ない解を指す。
ップ５０１で、図３４（Ａ）に示したような従来のエリ
アから、点の無いエリアを除くことにより、図３４
（Ｂ）に示したようなエリア配置を初期解として発生す
る。ただし、ここで「解」とは、「全ての点を包囲する
エリア配置（及びエリア数）」の可能な組合せ（解集
合）の内の一つを指す。又、「良い解」とは、ここでは
エリア数の少ない解を指す。
【０１６５】初期解の発生方法は、上記に限らず様々な
方法が考えられる。例えば、「まだ包囲されていない点
を最も多く包囲する位置を発見し、エリアを配置する」
という処理を、全ての点が包囲されるまで繰り返す、と
いう組合せ最適化問題において知られる、いわゆるグリ
ーディー算法（貪欲算法）的な方法などでもよい。
方法が考えられる。例えば、「まだ包囲されていない点
を最も多く包囲する位置を発見し、エリアを配置する」
という処理を、全ての点が包囲されるまで繰り返す、と
いう組合せ最適化問題において知られる、いわゆるグリ
ーディー算法（貪欲算法）的な方法などでもよい。
【０１６６】又、図２６に見られるような手順により決
定されるエリア配置を初期解としても良い。
定されるエリア配置を初期解としても良い。
【０１６７】次いで、ステップ５０２で、ｙに初期解ｘ
を代入して、ステップ５０３で、解ｙの近傍Ｎ（ｙ）内
を探索する。具体的には、図３６に示す如く、ある注目
エリアＥiについて、そのエリア内に単独に所属してい
る点が、そのエリアから漏れないという制限下で、エリ
ア位置を動かせる領域内のある位置に動かしたときに、
動かした位置のエリア内に、注目エリアＥiの隣接エリ
アの１つＥj内に単独に所属している点が全て入る場合
には、その隣接エリアＥjは不要なので、削除すること
によって、ｙより良い解ｚを発見し、ステップ５０５
で、発見された解ｚの値をｙに代入して、再びステップ
５０３を繰り返す。
を代入して、ステップ５０３で、解ｙの近傍Ｎ（ｙ）内
を探索する。具体的には、図３６に示す如く、ある注目
エリアＥiについて、そのエリア内に単独に所属してい
る点が、そのエリアから漏れないという制限下で、エリ
ア位置を動かせる領域内のある位置に動かしたときに、
動かした位置のエリア内に、注目エリアＥiの隣接エリ
アの１つＥj内に単独に所属している点が全て入る場合
には、その隣接エリアＥjは不要なので、削除すること
によって、ｙより良い解ｚを発見し、ステップ５０５
で、発見された解ｚの値をｙに代入して、再びステップ
５０３を繰り返す。
【０１６８】ステップ５０３の処理において、Ｎ（ｙ）
内にｙより良い解が発見できなくなった段階で、ステッ
プ５０６に進み、現在のｙの値をもって解とし、処理を
終了する。
内にｙより良い解が発見できなくなった段階で、ステッ
プ５０６に進み、現在のｙの値をもって解とし、処理を
終了する。
【０１６９】あるいは、図３７に示す如く、重複箇所に
より連結しているある２つの隣接するエリアＥi、Ｅi+1
について、その２エリア内に単独に所属している点、即
ち重複部以外の領域に存在する点が、その２つのエリア
から漏れないという制限の下で、エリア位置を動かせる
領域内のある位置に２つのエリアを動かしたときに、隣
接エリアの一つＥj内に単独に所属している点が全て入
る場合には、その隣接エリアＥjは不要なので、削除す
ることもできる。
より連結しているある２つの隣接するエリアＥi、Ｅi+1
について、その２エリア内に単独に所属している点、即
ち重複部以外の領域に存在する点が、その２つのエリア
から漏れないという制限の下で、エリア位置を動かせる
領域内のある位置に２つのエリアを動かしたときに、隣
接エリアの一つＥj内に単独に所属している点が全て入
る場合には、その隣接エリアＥjは不要なので、削除す
ることもできる。
【０１７０】なお、重複箇所により連結しているエリア
の数は２より大きくても構わない。即ち、２以上の任意
のｎに対し、重複箇所により連結しているあるｎ個のエ
リアＥi、・・・Ｅi+n-1について、そのｎエリア内に単
独に所属している点、即ち重複部以外の領域に存在する
点が、そのｎ個のエリアから漏れないという制限の下
で、エリアを動かせる領域内のある位置にｎ個のエリア
を動かしたときに、隣接エリアの一つＥj内に単独に所
属している点が全て入る場合には、その隣接エリアＥj
は不要なので、削除することもできる。
の数は２より大きくても構わない。即ち、２以上の任意
のｎに対し、重複箇所により連結しているあるｎ個のエ
リアＥi、・・・Ｅi+n-1について、そのｎエリア内に単
独に所属している点、即ち重複部以外の領域に存在する
点が、そのｎ個のエリアから漏れないという制限の下
で、エリアを動かせる領域内のある位置にｎ個のエリア
を動かしたときに、隣接エリアの一つＥj内に単独に所
属している点が全て入る場合には、その隣接エリアＥj
は不要なので、削除することもできる。
【０１７１】前記ステージ・ガルバノパス計画装置７６
は、走査エリアの訪問順序（ステージパス）及び各走査
エリア内の加工位置（穴開け位置）点の訪問順序（ガル
バノパス）の最適化を計画する。この装置の基本的な処
理手順を図３８に示す。この装置は、一般に広く知られ
ている巡回セールスマン問題（全ての都市を訪問して最
初の都市に戻ってくる一巡経路の中で、一巡経路長が最
小のものを求める問題：ＴＳＰとも略する）、もしく
は、状況に応じて一般的なＴＳＰを改良した方法（改良
ＴＳＰと称する）を適用することを大きな特徴とする。
又、場合によっては、一巡してもとの位置に戻る必要が
ない場合は、走査あるいは移動の始点と終点を決定する
処理も必要となる。
は、走査エリアの訪問順序（ステージパス）及び各走査
エリア内の加工位置（穴開け位置）点の訪問順序（ガル
バノパス）の最適化を計画する。この装置の基本的な処
理手順を図３８に示す。この装置は、一般に広く知られ
ている巡回セールスマン問題（全ての都市を訪問して最
初の都市に戻ってくる一巡経路の中で、一巡経路長が最
小のものを求める問題：ＴＳＰとも略する）、もしく
は、状況に応じて一般的なＴＳＰを改良した方法（改良
ＴＳＰと称する）を適用することを大きな特徴とする。
又、場合によっては、一巡してもとの位置に戻る必要が
ない場合は、走査あるいは移動の始点と終点を決定する
処理も必要となる。
【０１７２】状況に応じた巡回セールスマン問題の適用
法及び始点と終点の決定に際しては、次の項目に特に注
目する。
法及び始点と終点の決定に際しては、次の項目に特に注
目する。
【０１７３】ステップ６０１のステージパスの計画の場
合、ＸＹステージ４０は、図１に示したように、Ｘ軸方
向のみへの移動を生み出すＸステージ４０Ｘと、Ｙ軸方
向のみへの移動を生み出すＹステージ４０Ｙの２台のス
テージにより構成されているため、ＸＹステージ４０の
１回の移動完了は、２台のステージ４０Ｘ、４０Ｙの両
方の移動が完了した時点とする。一般に、Ｘステージ４
０Ｘは、Ｙステージ４０Ｙの下に位置するため、重くで
きており、図３９に例示するように、応答性が劣る。
合、ＸＹステージ４０は、図１に示したように、Ｘ軸方
向のみへの移動を生み出すＸステージ４０Ｘと、Ｙ軸方
向のみへの移動を生み出すＹステージ４０Ｙの２台のス
テージにより構成されているため、ＸＹステージ４０の
１回の移動完了は、２台のステージ４０Ｘ、４０Ｙの両
方の移動が完了した時点とする。一般に、Ｘステージ４
０Ｘは、Ｙステージ４０Ｙの下に位置するため、重くで
きており、図３９に例示するように、応答性が劣る。
【０１７４】従って、加工位置（x１，ｙ１）から（x
２，ｙ２）への移動距離Ｌは、移動距離が等しいとき
は、常に、Ｘ軸方向の移動時間がＹ軸方向の移動時間の
一定（α）倍になると仮定して、定数αを実験などで求
めた後、次式で求める。
２，ｙ２）への移動距離Ｌは、移動距離が等しいとき
は、常に、Ｘ軸方向の移動時間がＹ軸方向の移動時間の
一定（α）倍になると仮定して、定数αを実験などで求
めた後、次式で求める。
【０１７５】
Ｌ＝ｍａｘ｛｜ｘ１−ｘ２｜，α｜ｙ１−ｙ２｜｝ ...（２）
ここで、ｍａｘ｛ｐ、ｑ｝は、ｐとｑの大きい方を表す
記号である。
記号である。
【０１７６】あるいは、移動距離ｌに対するＸ軸方向、
Ｙ軸方向の移動時間Ｔｘ（ｌ）、Ｔｙ（ｌ）を実験など
で求めて、次式で求めることもできる。
Ｙ軸方向の移動時間Ｔｘ（ｌ）、Ｔｙ（ｌ）を実験など
で求めて、次式で求めることもできる。
【０１７７】
Ｌ＝ｍａｘ｛Ｔｘ（｜ｘ１−ｘ２｜），Ｔｙ（｜ｙ１−ｙ２｜）｝...（３）
【０１７８】又、ステージパスの始点と終点であるが、
図４０の上段に示す如く、始点はローダからステージへ
搭載する位置、終点は、アンローダに移す前のステージ
の位置とし、端点を固定した巡回セールスマン問題を解
くことによって、ステージ動作時間を効果的に短縮する
ことができる。
図４０の上段に示す如く、始点はローダからステージへ
搭載する位置、終点は、アンローダに移す前のステージ
の位置とし、端点を固定した巡回セールスマン問題を解
くことによって、ステージ動作時間を効果的に短縮する
ことができる。
【０１７９】始点・終点を合わせたステージの最適経路
を図４０の中段に、その時の基板上の訪問順序（基板上
のエリア訪問方向とステージ移動方向は１８０°逆にな
る）を図４０の下段に示す。
を図４０の中段に、その時の基板上の訪問順序（基板上
のエリア訪問方向とステージ移動方向は１８０°逆にな
る）を図４０の下段に示す。
【０１８０】ステップ６０２〜６０４のガルバノバス計
画の場合、距離に関しては、第一、第二ガルバノスキャ
ナ２８Ｌ、２８Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒは、一方が他方の軸
（Ｘ軸又はＹ軸）の位置を独立に変更するような仕組み
であるため、一つの走査エリアの１回のガルバノスキャ
ナの走査完了は、第一、第二両方のガルバノスキャナの
走査が完了した時点とする必要がある。しかしながら、
一般に、第二ミラー３０Ｌ、３０Ｒへの照射可能範囲
は、第一ミラー２６Ｒ、２６Ｌへの照射可能範囲より広
く、従って第二ミラーは第一ミラーよりも重くできてお
り、図４１に例示する如く、応答性が劣る。
画の場合、距離に関しては、第一、第二ガルバノスキャ
ナ２８Ｌ、２８Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒは、一方が他方の軸
（Ｘ軸又はＹ軸）の位置を独立に変更するような仕組み
であるため、一つの走査エリアの１回のガルバノスキャ
ナの走査完了は、第一、第二両方のガルバノスキャナの
走査が完了した時点とする必要がある。しかしながら、
一般に、第二ミラー３０Ｌ、３０Ｒへの照射可能範囲
は、第一ミラー２６Ｒ、２６Ｌへの照射可能範囲より広
く、従って第二ミラーは第一ミラーよりも重くできてお
り、図４１に例示する如く、応答性が劣る。
【０１８１】以上の理由から、穴開け位置（ｘ１、ｙ
１）から（ｘ２、ｙ２）への移動距離Ｍは、（移動距離
が等しいときは、常に第二ミラーの移動時間が、第１ミ
ラーの移動時間の一定倍になると仮定して）定数αを実
験などで求めた後、次式で求めることができる。
１）から（ｘ２、ｙ２）への移動距離Ｍは、（移動距離
が等しいときは、常に第二ミラーの移動時間が、第１ミ
ラーの移動時間の一定倍になると仮定して）定数αを実
験などで求めた後、次式で求めることができる。
【０１８２】
Ｍ＝ｍａｘ｛｜ｘ１−ｘ２｜、α｜ｙ１−ｙ２｜｝ ...（４）
【０１８３】あるいは、移動距離Ｍを基板上の座標で求
めるのではなく、ガルバノミラーの走査角θ、δによ
り、次式で求めることもできる。
めるのではなく、ガルバノミラーの走査角θ、δによ
り、次式で求めることもできる。
【０１８４】
Ｍ＝ｍａｘ｛｜θ１−θ２｜，α｜δ１−δ２｜｝ ...（５）
【０１８５】更に、別の距離設定方法として、実験など
で移動距離ｍに対するＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動時間Ｔ
ｘ（ｍ）、Ｔｙ（ｍ）を実験で求め、次式で求めること
もできる。
で移動距離ｍに対するＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動時間Ｔ
ｘ（ｍ）、Ｔｙ（ｍ）を実験で求め、次式で求めること
もできる。
【０１８６】
Ｍ＝ｍａｘ｛Ｔｘ（｜ｘ１−ｘ２｜）、Ｔｙ（｜ｙ１−ｙ２｜）｝...（６）
【０１８７】なお、例えば図４２の上段に示す如く、左
右のユニットの同時加工エリアのビーム走査時間に偏り
があって、一方に待ち時間が生じる場合には、ステップ
６０３で、始点を互いにずらしてマッチングをとること
によってビーム走査時間の偏りを無くし、総加工時間を
短縮することができる。
右のユニットの同時加工エリアのビーム走査時間に偏り
があって、一方に待ち時間が生じる場合には、ステップ
６０３で、始点を互いにずらしてマッチングをとること
によってビーム走査時間の偏りを無くし、総加工時間を
短縮することができる。
【０１８８】即ち、例えば、図４３の上段に示すような
左エリアで点Ｐ１（１）〜Ｐ５（１）、右エリアで点Ｐ
１（２）〜Ｐ４（２）を加工する場合には、図４３の中
段よりも、下段のように、右領域の始点をＰ１からＰ２
に変更することによって、総移動時間を大幅に短縮する
ことができる。
左エリアで点Ｐ１（１）〜Ｐ５（１）、右エリアで点Ｐ
１（２）〜Ｐ４（２）を加工する場合には、図４３の中
段よりも、下段のように、右領域の始点をＰ１からＰ２
に変更することによって、総移動時間を大幅に短縮する
ことができる。
【０１８９】又、ガルバノパスの始点と終点であるが、
具体的には、図４４に示す如く、巡回セールスマン問題
を適用して一巡訪問順序を決定し、最も距離の長い（時
間のかかる）移動Ｌｍａｘを除けるよう、始点と終点を
決定することができる。
具体的には、図４４に示す如く、巡回セールスマン問題
を適用して一巡訪問順序を決定し、最も距離の長い（時
間のかかる）移動Ｌｍａｘを除けるよう、始点と終点を
決定することができる。
【０１９０】あるいは、実用上、特に訪問位置が少ない
時等は、代替処理として、図４５及び図４６に示す如
く、「（一巡経路長）−（最長の移動長）」を最短にす
るように一巡経路を決定して、最長の移動を除くように
することもできる。巡回セールスマン問題の手法の内、
ｋオプト法やＬＫ法は、いずれも「解（ある一巡経路）
の近傍を探索し、近傍解で更新する」というループの繰
返しにより解を逐次改善していく。従って、各ループの
「解」として、「一巡経路長」ではなく、「（一巡経路
長）−（最長の移動長）」で評価すれば、最終的な解と
しても、「（一巡経路長）−（最長の移動長）」が最小
になる。図４６の場合、右側の方が一巡経路長は少ない
が、「（一巡経路長）−（最長の移動長）」で較べる
と、左側の方が最適解となっている。
時等は、代替処理として、図４５及び図４６に示す如
く、「（一巡経路長）−（最長の移動長）」を最短にす
るように一巡経路を決定して、最長の移動を除くように
することもできる。巡回セールスマン問題の手法の内、
ｋオプト法やＬＫ法は、いずれも「解（ある一巡経路）
の近傍を探索し、近傍解で更新する」というループの繰
返しにより解を逐次改善していく。従って、各ループの
「解」として、「一巡経路長」ではなく、「（一巡経路
長）−（最長の移動長）」で評価すれば、最終的な解と
しても、「（一巡経路長）−（最長の移動長）」が最小
になる。図４６の場合、右側の方が一巡経路長は少ない
が、「（一巡経路長）−（最長の移動長）」で較べる
と、左側の方が最適解となっている。
【０１９１】又、ステップ６０１及び６０２で用いる巡
回セールスマン問題の手法としては、例えば、ニアレス
トネイバー法、マルチプルフラグメント法、２オプト
法、３オプト法、リンアンドカーニハン法（ＬＫ法）、
ＩＴＥＲＡＴＡＤ−ＬＫ法、ＣＨＡＩＮＤ−ＬＫ法、Ｉ
ＴＥＲＡＴＥＤ−３オプト法、ＣＨＡＩＮＤ−３オプト
法等を、計算時間と効果（経路長）の両方を考慮して、
使い分けることができる。
回セールスマン問題の手法としては、例えば、ニアレス
トネイバー法、マルチプルフラグメント法、２オプト
法、３オプト法、リンアンドカーニハン法（ＬＫ法）、
ＩＴＥＲＡＴＡＤ−ＬＫ法、ＣＨＡＩＮＤ−ＬＫ法、Ｉ
ＴＥＲＡＴＥＤ−３オプト法、ＣＨＡＩＮＤ−３オプト
法等を、計算時間と効果（経路長）の両方を考慮して、
使い分けることができる。
【０１９２】
【実施例】（１）２ユニットのエリア配置計画装置
（ａ）エリア配置計画装置の効果
いくつかの実基板データに対し、エリア数演算装置７４
を基板全体に適用した時の結果を図４７及び図４８に示
す。ここでは、エリア数の変化のみに着目するため、２
ユニットによる領域２分割処理は行わず、基板全体をエ
リア化している。又、数値的な結果を図４９にまとめて
示す。穴開け位置数や点の密集度等、様々な条件により
結果は異なるが、平均１０〜３０％程度エリア数が減少
することが確認されている。
を基板全体に適用した時の結果を図４７及び図４８に示
す。ここでは、エリア数の変化のみに着目するため、２
ユニットによる領域２分割処理は行わず、基板全体をエ
リア化している。又、数値的な結果を図４９にまとめて
示す。穴開け位置数や点の密集度等、様々な条件により
結果は異なるが、平均１０〜３０％程度エリア数が減少
することが確認されている。
【０１９３】（ｂ）ユニット間距離最適化の効果
ある実基板データ（穴開け位置数４８４９０）に対し、
Ｘ軸を２分割した時の、ユニット間距離Ａを横軸に、ビ
ーム走査回数を縦第１軸、ステージ移動回数を縦第２軸
にとったグラフを図５０に示す。ここではエリア配置計
画装置７４は使用しておらず、従来の方法で走査エリア
を決定している。又、数値的な結果を図５０にまとめて
示す。ここで、「半分割」、「パターンの先頭」が従来
法である。
Ｘ軸を２分割した時の、ユニット間距離Ａを横軸に、ビ
ーム走査回数を縦第１軸、ステージ移動回数を縦第２軸
にとったグラフを図５０に示す。ここではエリア配置計
画装置７４は使用しておらず、従来の方法で走査エリア
を決定している。又、数値的な結果を図５０にまとめて
示す。ここで、「半分割」、「パターンの先頭」が従来
法である。
【０１９４】ビーム走査回数は、２４６２７回となり、
従来法（半分割で２６１１１回、パターンの先頭で約２
７０００回）と比較して５％程度改善している。なお、
ステージ移動回数（７１回）は、従来の方法と最適な位
置とで差がなかったが、これは、縦、横の幅のみに依存
する従来のエリア配置決定法に従ってエリア配置を決定
したためである。本発明に係るエリア配置計画装置を使
ってエリア配置を決定すれば、ステージの移動回数につ
いても差が出ると思われる。
従来法（半分割で２６１１１回、パターンの先頭で約２
７０００回）と比較して５％程度改善している。なお、
ステージ移動回数（７１回）は、従来の方法と最適な位
置とで差がなかったが、これは、縦、横の幅のみに依存
する従来のエリア配置決定法に従ってエリア配置を決定
したためである。本発明に係るエリア配置計画装置を使
ってエリア配置を決定すれば、ステージの移動回数につ
いても差が出ると思われる。
【０１９５】（２）ステージ・ガルバノパス計画装置
（ｃ）巡回セールスマン問題適用の効果
４０ｍｍ×４０ｍｍの正方領域に、穴開け位置を乱数を
使って発生させて、シミュレーションを試みた。横軸に
穴開け位置の数、縦軸にガルバノスキャナの１回の移動
の平均値をとって作成した線図が図５２及び図５３であ
る。実験に用いた距離測度として、前出（２）式、
（４）式でα＝１として、ステージ、ガルバノスキャナ
共に、Ｘ方向の移動速度とＹ軸方向の移動速度を同じと
仮定した距離を用いている。ここでは、従来の方法と、
巡回セールスマン問題の１手法としてよく知られてい
る、３オプト法を適用した場合とを比較している。図５
４に結果の一部を抜粋してまとめる。穴開け位置数の違
いによらず、ガルバノスキャナの１回の移動距離の平均
値は、約３０〜４０％改善されている。
使って発生させて、シミュレーションを試みた。横軸に
穴開け位置の数、縦軸にガルバノスキャナの１回の移動
の平均値をとって作成した線図が図５２及び図５３であ
る。実験に用いた距離測度として、前出（２）式、
（４）式でα＝１として、ステージ、ガルバノスキャナ
共に、Ｘ方向の移動速度とＹ軸方向の移動速度を同じと
仮定した距離を用いている。ここでは、従来の方法と、
巡回セールスマン問題の１手法としてよく知られてい
る、３オプト法を適用した場合とを比較している。図５
４に結果の一部を抜粋してまとめる。穴開け位置数の違
いによらず、ガルバノスキャナの１回の移動距離の平均
値は、約３０〜４０％改善されている。
【０１９６】以上より、エリア配置計画装置によるエリ
ア数の減少の効果を合わせて、ステージ総移動時間は確
実に減少し、凡そ２０〜３０％程度改善する。
ア数の減少の効果を合わせて、ステージ総移動時間は確
実に減少し、凡そ２０〜３０％程度改善する。
【０１９７】以上のように、本発明に係るステージ・ガ
ルバノパス計画装置の適用により、ガルバノスキャナの
総移動時間は確実に減少し、約３０〜４０％改善する。
ルバノパス計画装置の適用により、ガルバノスキャナの
総移動時間は確実に減少し、約３０〜４０％改善する。
【０１９８】なお、前記のような計画装置の大きな特徴
として、巡回セールスマン問題等、組合せ最適化問題的
な面と、二次元平面のデータの探索等、計算幾何学的な
面がある。これらの問題は一般に、処理方法が悪いと、
膨大な計算時間を必要とする。即ち、穴開け位置という
ような幾何学的点データを解析し計画する場合、一般的
に、計画の精度を向上することと計画にかかる計算（Ｃ
ＰＵによる演算）時間とはトレードオフの関係にあり、
良い計画を実現するためには、計画の実行形態がオンラ
イン処理であれオフライン処理であれ、計算に費やす時
間が膨大に必要となり、計画自体に非常に時間が必要に
なる。
として、巡回セールスマン問題等、組合せ最適化問題的
な面と、二次元平面のデータの探索等、計算幾何学的な
面がある。これらの問題は一般に、処理方法が悪いと、
膨大な計算時間を必要とする。即ち、穴開け位置という
ような幾何学的点データを解析し計画する場合、一般的
に、計画の精度を向上することと計画にかかる計算（Ｃ
ＰＵによる演算）時間とはトレードオフの関係にあり、
良い計画を実現するためには、計画の実行形態がオンラ
イン処理であれオフライン処理であれ、計算に費やす時
間が膨大に必要となり、計画自体に非常に時間が必要に
なる。
【０１９９】そこで、このような問題点を解消した実施
形態を詳細に説明する。
形態を詳細に説明する。
【０２００】本実施形態は、２次元平面における点の位
置データを、ツリー型のデータ構造、例えばｋ次元二分
探索木（略してｋｄ−木）で表現することにより、例え
ばレーザ穴開け機の加工計画装置に表われる、次のよう
な処理を高速化し、計画自体にかかる時間を短縮する。
置データを、ツリー型のデータ構造、例えばｋ次元二分
探索木（略してｋｄ−木）で表現することにより、例え
ばレーザ穴開け機の加工計画装置に表われる、次のよう
な処理を高速化し、計画自体にかかる時間を短縮する。
【０２０１】（１）矩形領域内に存在する点を列挙する
矩形領域探索問題 （２）ある点について最も近い点を探す最近傍点探索問
題 （３）ある点についての近傍点を、ある個数まで順番に
挙げていく近傍点リストの作成 （４）巡回セールスマン問題の解法の１つであるニアレ
ストネイバー法による巡回経路の形成 （５）ある領域とある領域の点配置が、全く同じかどう
かを判定する全一致問い合わせ処理
矩形領域探索問題 （２）ある点について最も近い点を探す最近傍点探索問
題 （３）ある点についての近傍点を、ある個数まで順番に
挙げていく近傍点リストの作成 （４）巡回セールスマン問題の解法の１つであるニアレ
ストネイバー法による巡回経路の形成 （５）ある領域とある領域の点配置が、全く同じかどう
かを判定する全一致問い合わせ処理
【０２０２】まず、ｋｄ−木について説明する。ｋｄ−
木は、多次元空間内の点データの探索（例えば、データ
ベースでの基本的な問い合わせである、直交領域探索
（range query）、全一致問い合わせ（exact match que
ry）、部分一致問い合わせ（partial match query）な
ど）を効率よく行うためのデータ構造の一つであり、一
次元領域内の探索を効率よく行うためのデータ構造とし
て知られている、二分探索木（binary search tree）
を多次元に一般化したもので、グラフ理論における二分
木の構造に表現されるものの一つである。
木は、多次元空間内の点データの探索（例えば、データ
ベースでの基本的な問い合わせである、直交領域探索
（range query）、全一致問い合わせ（exact match que
ry）、部分一致問い合わせ（partial match query）な
ど）を効率よく行うためのデータ構造の一つであり、一
次元領域内の探索を効率よく行うためのデータ構造とし
て知られている、二分探索木（binary search tree）
を多次元に一般化したもので、グラフ理論における二分
木の構造に表現されるものの一つである。
【０２０３】ここで、図５５に示す二分木に関して、用
語についてのみ簡単な注訳を加えておく（説明のための
最低限の注訳であり、用語の正確な定義についてはグラ
フ理論の参考書に委ねたい）。二分木は通常、最上部に
配置された根（root（図中のR））と呼ばれる特別な節
点（node（○印））から系統図的に下方へ広がった形に
表される。それゆえ、二分木の節点同士の関係は、一般
的に生物の血縁関係を表す用語を用いて表される。例え
ば、ＡはＣの「親」、Ｄ、ＥはＢの「子」、ＤとＥとは
「兄弟」、ＡはＦの「祖先」、ＦはＡの「子孫」など。
二分木の定義から、各節点は最大２つの子節点しか持た
ない。また、子を持たない節点を「葉（leaf）」節点と
いい、その他の節点を内部（internal）節点（根を含
む）と呼び区別する。
語についてのみ簡単な注訳を加えておく（説明のための
最低限の注訳であり、用語の正確な定義についてはグラ
フ理論の参考書に委ねたい）。二分木は通常、最上部に
配置された根（root（図中のR））と呼ばれる特別な節
点（node（○印））から系統図的に下方へ広がった形に
表される。それゆえ、二分木の節点同士の関係は、一般
的に生物の血縁関係を表す用語を用いて表される。例え
ば、ＡはＣの「親」、Ｄ、ＥはＢの「子」、ＤとＥとは
「兄弟」、ＡはＦの「祖先」、ＦはＡの「子孫」など。
二分木の定義から、各節点は最大２つの子節点しか持た
ない。また、子を持たない節点を「葉（leaf）」節点と
いい、その他の節点を内部（internal）節点（根を含
む）と呼び区別する。
【０２０４】通常の二分探索木は、簡単に言うと、
（１）木の内部節点（根を含む）は、必ず２つの子節点
を持ち、探索を手助けするための分割値を蓄える、
（２）木の葉節点は、点そのもの（複数も可）を蓄え
る、という構造を有する。
（１）木の内部節点（根を含む）は、必ず２つの子節点
を持ち、探索を手助けするための分割値を蓄える、
（２）木の葉節点は、点そのもの（複数も可）を蓄え
る、という構造を有する。
【０２０５】この考えを拡張し、多次元の二分探索木、
ｋｄ−木の場合には、（１）木の内部節点（根を含む）
は、２つの子節点を持ち、探索を手助けするための分割
線を入れる軸（Ｘ軸又はＹ軸）及び分割値を蓄える、
（２）木の葉節点は、点そのもの（複数も可）を蓄え
る、という構造を有する。即ち、通常の二分探索木で
は、内部節点は、区間情報（線分）と二分するための分
割値（線分の切断箇所）を保持していたが、ｋｄ−木の
場合は、領域情報（矩形領域）と領域を二分するための
分割線（矩形の縦もしくは横に平行な二分直線）を保持
する。例えば、図５６のように二次元平面に散布する９
個の点データ（Ｐ1〜Ｐ9）は、二分木を用いると図５７
のように表現され得る。各点データは、根から順に、内
部節点の蓄える分割線により次々に二分され、最終的に
点データの個数が二個以下にまで細分されると、葉節点
となっているのが分かる。
ｋｄ−木の場合には、（１）木の内部節点（根を含む）
は、２つの子節点を持ち、探索を手助けするための分割
線を入れる軸（Ｘ軸又はＹ軸）及び分割値を蓄える、
（２）木の葉節点は、点そのもの（複数も可）を蓄え
る、という構造を有する。即ち、通常の二分探索木で
は、内部節点は、区間情報（線分）と二分するための分
割値（線分の切断箇所）を保持していたが、ｋｄ−木の
場合は、領域情報（矩形領域）と領域を二分するための
分割線（矩形の縦もしくは横に平行な二分直線）を保持
する。例えば、図５６のように二次元平面に散布する９
個の点データ（Ｐ1〜Ｐ9）は、二分木を用いると図５７
のように表現され得る。各点データは、根から順に、内
部節点の蓄える分割線により次々に二分され、最終的に
点データの個数が二個以下にまで細分されると、葉節点
となっているのが分かる。
【０２０６】２次元ｋｄ−木は、分割軸の設定の仕方等
にバリエーションがあるが、本実施形態では、次のよう
に定めている。
にバリエーションがあるが、本実施形態では、次のよう
に定めている。
【０２０７】（１）内部節点（図５７のｌ1、ｌ2、ｌ
3、ｌ4）における分割軸は、その節点の表わす矩形領域
（節点の表す短形領域とは、元の点データの存在する領
域が根から順に次々と二分割されるときの、その節点の
蓄える分割線によって二分される前の領域のことを表
す。例えば、根の表す領域とは、元の点データの広がり
そのものである）の、横幅と縦幅の広がりを比較し、大
きい方を二分するように設定する。
3、ｌ4）における分割軸は、その節点の表わす矩形領域
（節点の表す短形領域とは、元の点データの存在する領
域が根から順に次々と二分割されるときの、その節点の
蓄える分割線によって二分される前の領域のことを表
す。例えば、根の表す領域とは、元の点データの広がり
そのものである）の、横幅と縦幅の広がりを比較し、大
きい方を二分するように設定する。
【０２０８】（２）内部節点における分割値は、その節
点の表わす矩形領域の全ての点（ｎ個とする）を、分割
軸の値（分割軸がＹ軸なら、Ｙ座標のことを指す）が、
小さい方から数えて、ｎ／２番目（ｎが奇数である場合
は切り捨て）の要素（即ち、真中の要素）の値により分
割する。
点の表わす矩形領域の全ての点（ｎ個とする）を、分割
軸の値（分割軸がＹ軸なら、Ｙ座標のことを指す）が、
小さい方から数えて、ｎ／２番目（ｎが奇数である場合
は切り捨て）の要素（即ち、真中の要素）の値により分
割する。
【０２０９】（３）節点は、その節点の示す点データの
数がある個数以下（図５７では２個以下）になったとき
葉節点（図１７ではＰ1・・・Ｐ9）となる。
数がある個数以下（図５７では２個以下）になったとき
葉節点（図１７ではＰ1・・・Ｐ9）となる。
【０２１０】（４）従って、葉節点は、図５８に示す如
く、（インデックス付の配列の点データが格納されてい
るとして）点データに割り振られた番号のインデックス
を２つ持つ（始まり位置と終わり位置）。
く、（インデックス付の配列の点データが格納されてい
るとして）点データに割り振られた番号のインデックス
を２つ持つ（始まり位置と終わり位置）。
【０２１１】各節点は、具体的には、例えばＣ言語（Ｃ
＋＋言語）における構造体を用いると、図５８のように
表すことができる。ここで、struct kdnodeは節点、bu
cket（整数型）は葉節点（例えば１）と内部節点（例え
ば０）の別、cutdim（整数型）は分割軸の方向（Ｘ軸又
はＹ軸に平行）、cutval（浮動小数点型もしくは整数
型）は分割値、＊loson、＊hisonは子節点のポインタ、
lopt（整数型）は開始インデックス、hipt（整数型）は
終了インデックスを、それぞれ示す。また、各葉節点の
表す領域に所属する実際の点データは、例えば配列を用
いてperm[lopt・・・hipt]に蓄えられる。
＋＋言語）における構造体を用いると、図５８のように
表すことができる。ここで、struct kdnodeは節点、bu
cket（整数型）は葉節点（例えば１）と内部節点（例え
ば０）の別、cutdim（整数型）は分割軸の方向（Ｘ軸又
はＹ軸に平行）、cutval（浮動小数点型もしくは整数
型）は分割値、＊loson、＊hisonは子節点のポインタ、
lopt（整数型）は開始インデックス、hipt（整数型）は
終了インデックスを、それぞれ示す。また、各葉節点の
表す領域に所属する実際の点データは、例えば配列を用
いてperm[lopt・・・hipt]に蓄えられる。
【０２１２】ｋｄ−木において、各節点が保持すべき最
低限必要な項目は、次のとおりである。
低限必要な項目は、次のとおりである。
【０２１３】・内部節点・・・分割線（分割軸及び分割
値）及び子の情報 ・葉節点・・・穴開け位置の開始インデックスと終了イ
ンデックス
値）及び子の情報 ・葉節点・・・穴開け位置の開始インデックスと終了イ
ンデックス
【０２１４】従って、内部節点（bucket＝０）の場合
は、図５８のcutdim、cutval、＊loson、＊hisonがあれ
ば良く、葉節点（bucket＝１）の場合は、loptとhiptが
あれば良い。
は、図５８のcutdim、cutval、＊loson、＊hisonがあれ
ば良く、葉節点（bucket＝１）の場合は、loptとhiptが
あれば良い。
【０２１５】以下、レーザ穴開け機の加工計画装置にお
いて、ｋｄ−木を用いることによる効果のある処理につ
いて、説明する。
いて、ｋｄ−木を用いることによる効果のある処理につ
いて、説明する。
【０２１６】（１）矩形領域探索
図５９に示す如く、矩形領域範囲（枠）内の、枠に平行
な矩形領域内の点を列挙する矩形領域探索処理におけ
る、「領域内の点を最少数の同寸矩形で囲む」処理にお
いて、エリア位置決定過程で、又、エリア位置を決定
後、そのエリア内の点を列挙するときに用いる。
な矩形領域内の点を列挙する矩形領域探索処理におけ
る、「領域内の点を最少数の同寸矩形で囲む」処理にお
いて、エリア位置決定過程で、又、エリア位置を決定
後、そのエリア内の点を列挙するときに用いる。
【０２１７】即ち、従来は、全ての点データにアクセス
し、探索領域内か否かを判定し、報告していたのに対
し、本発明では、ツリーの根節点から、葉節点へのトッ
プダウン的な探索を行う。即ち、節点が内部節点である
ならば、その節点の表わす領域と探索領域との重なり具
合により、その節点の両方の子節点を探索するかどうか
を判定する。判定は、次のようにして行う。
し、探索領域内か否かを判定し、報告していたのに対
し、本発明では、ツリーの根節点から、葉節点へのトッ
プダウン的な探索を行う。即ち、節点が内部節点である
ならば、その節点の表わす領域と探索領域との重なり具
合により、その節点の両方の子節点を探索するかどうか
を判定する。判定は、次のようにして行う。
【０２１８】（１）探索領域が節点の表わす領域内に含
まれるとき・・・その節点を根とする部分木内の点デー
タ全てを報告する。
まれるとき・・・その節点を根とする部分木内の点デー
タ全てを報告する。
【０２１９】（２）探索領域と節点の表わす領域とが一
部重なるとき・・・探索を続ける。
部重なるとき・・・探索を続ける。
【０２２０】（３）探索領域と節点の表わす領域とが重
なりを持たないとき・・・探索しない。
なりを持たないとき・・・探索しない。
【０２２１】節点が葉節点であれば、その節点の全ての
点データにアクセスし、探索領域内かどうかを判定し
て、探索領域内の点を順に報告する。
点データにアクセスし、探索領域内かどうかを判定し
て、探索領域内の点を順に報告する。
【０２２２】従来の方法では、全ての点にアクセスする
必要があり、レーザ穴開け機の穴開け位置の数が多くな
るにつれ、探索にかかる時間が大きく膨れ上がるのに対
して、本発明に係るｋｄ−木による探索方法では、直接
点データにアクセスするのではなく、木の根節点から葉
節点へのトップダウン的な探索方法であり、各節点での
判定は、探索領域との重なり具合（包含、重複、重複無
し）のみであり、葉に行き着いたときのみ、直接点デー
タにアクセスするので、探索に費やす時間が確実に削減
される。
必要があり、レーザ穴開け機の穴開け位置の数が多くな
るにつれ、探索にかかる時間が大きく膨れ上がるのに対
して、本発明に係るｋｄ−木による探索方法では、直接
点データにアクセスするのではなく、木の根節点から葉
節点へのトップダウン的な探索方法であり、各節点での
判定は、探索領域との重なり具合（包含、重複、重複無
し）のみであり、葉に行き着いたときのみ、直接点デー
タにアクセスするので、探索に費やす時間が確実に削減
される。
【０２２３】（２）最近傍点探索
（３）近傍点リストの作成
（４）ニアレストネイバー法（巡回セールスマン問題）
【０２２４】上記（２）（３）（４）の処理は、いずれ
も巡回セールスマン問題の演算高速化と密接に関係する
処理である。特に、（３）、（４）の処理は、（２）を
反復して用いるものであるので、まとめて説明する。
も巡回セールスマン問題の演算高速化と密接に関係する
処理である。特に、（３）、（４）の処理は、（２）を
反復して用いるものであるので、まとめて説明する。
【０２２５】（２）最近傍点探索
この最近傍点探索は、図６０に示す如く、領域内の注目
点に最も近い点を探索する処理である。この処理は、
（３）近傍点リストの作成、及び（４）ニアレストネイ
バー法において反復して用いられる。
点に最も近い点を探索する処理である。この処理は、
（３）近傍点リストの作成、及び（４）ニアレストネイ
バー法において反復して用いられる。
【０２２６】（３）近傍点リストの作成
図６０に示した如く、領域内の注目点について、その点
に近い順に、見つかった点を適当な数（リスト長と称す
る：図５８の例では３個）分、列挙する。この処理は、
最近傍点探索処理と、見つかった最近傍点をツリーから
一時的に外す処理の反復により実現される。又、この処
理は、巡回セールスマン問題の高速化のための各点デー
タに付随するデータ作成という位置付けの前処理であ
り、領域内全ての点に対して行う処理である。
に近い順に、見つかった点を適当な数（リスト長と称す
る：図５８の例では３個）分、列挙する。この処理は、
最近傍点探索処理と、見つかった最近傍点をツリーから
一時的に外す処理の反復により実現される。又、この処
理は、巡回セールスマン問題の高速化のための各点デー
タに付随するデータ作成という位置付けの前処理であ
り、領域内全ての点に対して行う処理である。
【０２２７】（４）ニアレストネイバー法
このニアレストネイバー法は、図６１に示す如く、初期
点を適当に決めて注目点とし、「注目している点の未だ
経路につなげられていない最近傍点を探し、発見された
点を新たな注目点とする」という処理を、一巡経路とな
るまで繰り返す処理である。この処理は、最近傍点探索
処理と、見つかった最近傍点をツリーから一時的に外す
処理の反復により実現される。
点を適当に決めて注目点とし、「注目している点の未だ
経路につなげられていない最近傍点を探し、発見された
点を新たな注目点とする」という処理を、一巡経路とな
るまで繰り返す処理である。この処理は、最近傍点探索
処理と、見つかった最近傍点をツリーから一時的に外す
処理の反復により実現される。
【０２２８】又、この処理は、高速な処理が行えること
と、それなりの精度（巡回経路長）の解が得られるとい
う２つの利点があるので、図６２に示す巡回セールスマ
ン問題の反復改善法の範疇に属する解法を用いるときの
初期解（ステップ５０１）として用いることが出来る。
と、それなりの精度（巡回経路長）の解が得られるとい
う２つの利点があるので、図６２に示す巡回セールスマ
ン問題の反復改善法の範疇に属する解法を用いるときの
初期解（ステップ５０１）として用いることが出来る。
【０２２９】前記最近傍点探索に際して、従来は、領域
内の注目点について、領域内のその点以外の全ての点へ
の距離を算出し、最も距離の近い点を挙げていた。
内の注目点について、領域内のその点以外の全ての点へ
の距離を算出し、最も距離の近い点を挙げていた。
【０２３０】又、前記近傍点リストの作成に際して、従
来は、領域内の注目点について、領域内の該注目点以外
の全ての点への距離を算出し、リストに距離の短いもの
から順にリスト長分に並べる処理をするようにしてい
た。
来は、領域内の注目点について、領域内の該注目点以外
の全ての点への距離を算出し、リストに距離の短いもの
から順にリスト長分に並べる処理をするようにしてい
た。
【０２３１】又、前記ニアレストネイバー法を実現する
ための従来の方法は、各反復において、注目点につい
て、未だ経路につなげられていない点全てについて距離
を算出し、一番短いものを探し出し、注目点を更新する
というものである。
ための従来の方法は、各反復において、注目点につい
て、未だ経路につなげられていない点全てについて距離
を算出し、一番短いものを探し出し、注目点を更新する
というものである。
【０２３２】これらの処理は、全て（２）最近傍点探索
を用いるものであるが、本発明による最近傍点探索の方
法は、木のなぞり方により大きく分けて２種類ある。木
の根から探索するトップダウン的方法、及び、最近傍点
を探している注目点の存在する葉節点から探索するボト
ムアップ的方法である。
を用いるものであるが、本発明による最近傍点探索の方
法は、木のなぞり方により大きく分けて２種類ある。木
の根から探索するトップダウン的方法、及び、最近傍点
を探している注目点の存在する葉節点から探索するボト
ムアップ的方法である。
【０２３３】まず、トップダウン的方法について、図６
３を参照して具体的な処理手順を説明する。
３を参照して具体的な処理手順を説明する。
【０２３４】この方法は、「現在の節点を根とする部分
木のトップダウン的探索処理」を再帰的（recursive）
に呼び出すことにより実行されるものである。即ち、破
線で囲んだ部分が、「現在の節点を根とする部分木のト
ップダウン的探索処理」であるが、この処理の内部で、
現在の節点を左もしくは右の節点に更新して破線部の処
理を行う（ステップ１００５、１００６、１００９、１
０１０）。
木のトップダウン的探索処理」を再帰的（recursive）
に呼び出すことにより実行されるものである。即ち、破
線で囲んだ部分が、「現在の節点を根とする部分木のト
ップダウン的探索処理」であるが、この処理の内部で、
現在の節点を左もしくは右の節点に更新して破線部の処
理を行う（ステップ１００５、１００６、１００９、１
０１０）。
【０２３５】ステップ１００１において、現在の節点を
根に設定し、最近傍点迄の距離を充分大きな値に設定す
る。次いで「現在の節点を根とする部分木のトップダウ
ン的探索処理」は、ステップ１００２において、まず現
在の節点が葉節点であるかどうかを判定する。葉節点で
ある場合は、ステップ１００３において、全ての点デー
タにアクセスし、最近傍点が発見できれば更新する。内
部節点ではある場合には、ステップ１００４において、
左右どちらの子節点の領域を優先して探索するかを決定
する。この処理は、現在の節点の分割線の分割値（図５
８における、cutval）と、最近傍点を探している注目点
の分割線の分割軸の値との比較により決定する。ステッ
プ１００７、ステップ１００８の判定は、直前の節点で
探索を行った節点の兄弟節点の表す領域を探索する必要
があるかどうかの判定である。ここでは、図６４に示す
如く、最近傍点を探している注目点を中心とする、現在
の最近傍点までの距離を半径に持つ円（ここで円とは、
中心から等距離上にある点を結んだ閉曲線という意味で
あり、距離測度はユークリッド距離である必要はない）
と、節点の表す領域が重なりを持つかどうか（含まれて
も良い）によって判定する。
根に設定し、最近傍点迄の距離を充分大きな値に設定す
る。次いで「現在の節点を根とする部分木のトップダウ
ン的探索処理」は、ステップ１００２において、まず現
在の節点が葉節点であるかどうかを判定する。葉節点で
ある場合は、ステップ１００３において、全ての点デー
タにアクセスし、最近傍点が発見できれば更新する。内
部節点ではある場合には、ステップ１００４において、
左右どちらの子節点の領域を優先して探索するかを決定
する。この処理は、現在の節点の分割線の分割値（図５
８における、cutval）と、最近傍点を探している注目点
の分割線の分割軸の値との比較により決定する。ステッ
プ１００７、ステップ１００８の判定は、直前の節点で
探索を行った節点の兄弟節点の表す領域を探索する必要
があるかどうかの判定である。ここでは、図６４に示す
如く、最近傍点を探している注目点を中心とする、現在
の最近傍点までの距離を半径に持つ円（ここで円とは、
中心から等距離上にある点を結んだ閉曲線という意味で
あり、距離測度はユークリッド距離である必要はない）
と、節点の表す領域が重なりを持つかどうか（含まれて
も良い）によって判定する。
【０２３６】次いで、ボトムアップ的方法について、図
６５を参照して具体的な処理手順を説明する。
６５を参照して具体的な処理手順を説明する。
【０２３７】この方法は、最近傍点を探している注目点
の存在する葉節点を探索の開始節点に設定し、必要に応
じて現在の節点の兄弟節点や親節点の探索を行う探索方
法である（この場合、各接点に親節点を指すポインタを
付加する必要が生じる。従って、例えば図５８におい
て、構造体の要素に、kdnode型ポインタ*fatherを加え
る。ただし根節点の親節点は存在しないので、ＮＵＬＬ
とする）。
の存在する葉節点を探索の開始節点に設定し、必要に応
じて現在の節点の兄弟節点や親節点の探索を行う探索方
法である（この場合、各接点に親節点を指すポインタを
付加する必要が生じる。従って、例えば図５８におい
て、構造体の要素に、kdnode型ポインタ*fatherを加え
る。ただし根節点の親節点は存在しないので、ＮＵＬＬ
とする）。
【０２３８】ステップ２００１において、現在の接点を
最近傍点を探している注目点の存在する葉節点に設定し
（従って、各点データは自分の存在する葉節点を指すポ
インタを持つ必要が生じる）、最近傍点までの距離を充
分大きな値に設定する。ステップ２００２は、実際には
現在の接点は葉節点にあるので、現在の節点内の全ての
点にアクセスし最近傍点を更新する。ステップ２００３
において、現在の節点の表す領域の外を探索する必要が
あるかどうかを判定する。具体的には、最近傍点を探し
ている注目点を中心とする、現在の最近傍点までの距離
を半径に持つ円が、現在の節点の表す領域の内部に含ま
れるかどうかを判定する。内部に含まれないなら、次い
で破線により囲まれたループ処理に入る。
最近傍点を探している注目点の存在する葉節点に設定し
（従って、各点データは自分の存在する葉節点を指すポ
インタを持つ必要が生じる）、最近傍点までの距離を充
分大きな値に設定する。ステップ２００２は、実際には
現在の接点は葉節点にあるので、現在の節点内の全ての
点にアクセスし最近傍点を更新する。ステップ２００３
において、現在の節点の表す領域の外を探索する必要が
あるかどうかを判定する。具体的には、最近傍点を探し
ている注目点を中心とする、現在の最近傍点までの距離
を半径に持つ円が、現在の節点の表す領域の内部に含ま
れるかどうかを判定する。内部に含まれないなら、次い
で破線により囲まれたループ処理に入る。
【０２３９】ループからの脱出判定基準は２つある。一
つはステップ２００５における判定で、ここではステッ
プ２００６で更新された現在の節点が根であるかどうか
を判定する。もう一つはステップ２００８における判定
で、ここでは現在の節点の親節点の表す領域の外を探索
する必要があるかどうかを判定する。具体的には、ステ
ップ２００３と同じく、最近傍点を探している注目点を
中心とする、現在の最近傍点までの距離を半径に持つ円
が、親節点の表す領域に包含されているかどうかの判定
である。
つはステップ２００５における判定で、ここではステッ
プ２００６で更新された現在の節点が根であるかどうか
を判定する。もう一つはステップ２００８における判定
で、ここでは現在の節点の親節点の表す領域の外を探索
する必要があるかどうかを判定する。具体的には、ステ
ップ２００３と同じく、最近傍点を探している注目点を
中心とする、現在の最近傍点までの距離を半径に持つ円
が、親節点の表す領域に包含されているかどうかの判定
である。
【０２４０】ループ処理の内部のステップ２００６にお
いて、現在の節点の兄弟節点の表す領域を探索する必要
があるかどうかを判定する。具体的には、最近傍点を探
している注目点を中心とする、現在の最近傍点までの距
離を半径に持つ円が、現在の節点の表す領域と重なりを
持つかどうかの判定である。重なりを持つ場合は、ステ
ップ２００７において、実際に探索を行う。
いて、現在の節点の兄弟節点の表す領域を探索する必要
があるかどうかを判定する。具体的には、最近傍点を探
している注目点を中心とする、現在の最近傍点までの距
離を半径に持つ円が、現在の節点の表す領域と重なりを
持つかどうかの判定である。重なりを持つ場合は、ステ
ップ２００７において、実際に探索を行う。
【０２４１】即ち、図６６に例示する如く、注目点が領
域Ｄにあるとすると、ボトムアップ的方法では、探索を
注目点Ｑ１のある領域Ｄからスタートさせる（ステップ
２００１）。この領域において、全ての点について注目
点Ｑ１までの距離を調べ（ステップ２００２）、発見さ
れた最近傍点がＱ２であったとすると、次にこの領域外
にＱ２より近い点がある可能性があるかどうかを調べる
ため、Ｑ１を中心とする、半径がＱ１とＱ２の間の距離
の円が、領域Ｄの外にはみ出しているかを判定する（ス
テップ２００３）。この例では、円がＤ内に収まってい
ないので、まだ探索の必要がある。領域Ｄは根の表す領
域（全体領域）ではないので（ステップ２００５）、次
に領域Ｄの兄弟である領域Ｅの探索が必要かどうかを判
定する（ステップ２００６）。判定の基準は円との重複
であるが、この例では重複しているため、領域Ｅ内の探
索を行う（ステップ２００７）。この例では、領域Ｅに
おいてＱ２よりもＱ１に近い点、Ｑ３が発見された。こ
こまでで領域Ｄ、Ｅ内（即ち、領域Ｂ内）の探索が終了
したが、次に、領域Ｂの外にもＱ３より近い点があるか
もしれないので、再び注目点Ｑ１と最近傍点Ｑ３との間
の距離を半径に、注目点Ｑ１を中心に持つ円が領域Ｂの
外にはみ出しているかどうかを判定する（ステップ２０
０８）。この例では、はみ出しており、領域Ｂの兄弟領
域Ｃを探索する必要がある事が分かるので、現在の節点
を、領域Ｂを表している節点に更新し（即ち、領域Ｄの
親領域に更新し）（ステップ２００９）、ステップ２０
０５に戻る。以上のようなステップを繰り返して、この
例では最終的には領域Ｈ内に最近傍点Ｑ４を発見し、終
了する。
域Ｄにあるとすると、ボトムアップ的方法では、探索を
注目点Ｑ１のある領域Ｄからスタートさせる（ステップ
２００１）。この領域において、全ての点について注目
点Ｑ１までの距離を調べ（ステップ２００２）、発見さ
れた最近傍点がＱ２であったとすると、次にこの領域外
にＱ２より近い点がある可能性があるかどうかを調べる
ため、Ｑ１を中心とする、半径がＱ１とＱ２の間の距離
の円が、領域Ｄの外にはみ出しているかを判定する（ス
テップ２００３）。この例では、円がＤ内に収まってい
ないので、まだ探索の必要がある。領域Ｄは根の表す領
域（全体領域）ではないので（ステップ２００５）、次
に領域Ｄの兄弟である領域Ｅの探索が必要かどうかを判
定する（ステップ２００６）。判定の基準は円との重複
であるが、この例では重複しているため、領域Ｅ内の探
索を行う（ステップ２００７）。この例では、領域Ｅに
おいてＱ２よりもＱ１に近い点、Ｑ３が発見された。こ
こまでで領域Ｄ、Ｅ内（即ち、領域Ｂ内）の探索が終了
したが、次に、領域Ｂの外にもＱ３より近い点があるか
もしれないので、再び注目点Ｑ１と最近傍点Ｑ３との間
の距離を半径に、注目点Ｑ１を中心に持つ円が領域Ｂの
外にはみ出しているかどうかを判定する（ステップ２０
０８）。この例では、はみ出しており、領域Ｂの兄弟領
域Ｃを探索する必要がある事が分かるので、現在の節点
を、領域Ｂを表している節点に更新し（即ち、領域Ｄの
親領域に更新し）（ステップ２００９）、ステップ２０
０５に戻る。以上のようなステップを繰り返して、この
例では最終的には領域Ｈ内に最近傍点Ｑ４を発見し、終
了する。
【０２４２】（３）近傍点リストの作成
近傍点リストの作成は、上記（２）最近傍点探索と、
「発見された最近傍点を木から一時的に外す」処理を交
互に行うことにより実現される。
「発見された最近傍点を木から一時的に外す」処理を交
互に行うことにより実現される。
【０２４３】木から一時的に点データを外すのは、次の
ようにして行うことができる。即ち、木の葉節点は、図
５８に示したように、各点データに付随するインデック
スの開始番号と終了番号を持っている。従って、基本的
には、終了番号（又は開始番号）を１つ減らし（増や
し）、減らされた番号（増やされた番号）の位置のデー
タと交換すればよい。もしその点を消すと、その葉節点
内の点データが全て消えてしまうようなときには、その
葉節点を訪れる必要を無くすように、自分の節点が表わ
す領域から点が消えている状態であれば、それが分かる
ように節点の情報を持つ（各節点に対し、点があるかど
うかが分かるように、例えば図５８において、構造体の
要素にempty（整数型）を加える）。
ようにして行うことができる。即ち、木の葉節点は、図
５８に示したように、各点データに付随するインデック
スの開始番号と終了番号を持っている。従って、基本的
には、終了番号（又は開始番号）を１つ減らし（増や
し）、減らされた番号（増やされた番号）の位置のデー
タと交換すればよい。もしその点を消すと、その葉節点
内の点データが全て消えてしまうようなときには、その
葉節点を訪れる必要を無くすように、自分の節点が表わ
す領域から点が消えている状態であれば、それが分かる
ように節点の情報を持つ（各節点に対し、点があるかど
うかが分かるように、例えば図５８において、構造体の
要素にempty（整数型）を加える）。
【０２４４】（４）ニアレストネイバー法
このニアレストネイバー法の解法は、（３）と同様、上
記（２）の最近傍点探索と、発見された最近傍点を木か
ら一時的に外す処理を交互に行うことにより実現され
る。（３）と異なるのは、（３）は注目点では常に固定
しているのに対し、（４）は、発見された最近傍点を注
目点に更新していくところにある。
記（２）の最近傍点探索と、発見された最近傍点を木か
ら一時的に外す処理を交互に行うことにより実現され
る。（３）と異なるのは、（３）は注目点では常に固定
しているのに対し、（４）は、発見された最近傍点を注
目点に更新していくところにある。
【０２４５】従来、最近傍点探索については、注目点に
対し、他の点データ全てにアクセスして距離算出演算を
して、最大のものを残す必要があった。又、近傍点リス
トの作成については、各点データに関し、他の点データ
全てにアクセスして距離算出演算をする他、各演算の度
に現在のリストの相応しい順位に点データを挿入する必
要があった。又、この作業は、全ての点データに対し行
う処理なので、全ての点データの組に対し、距離算出演
算を行っていた。又、ニアレストネイバー法の解法につ
いては、各点に対し、未だ巡回路につなげられていない
点を認識し、それらの点データ全てにアクセスして距離
算出演算を行い、最大のものを残すという対応をする必
要があった。
対し、他の点データ全てにアクセスして距離算出演算を
して、最大のものを残す必要があった。又、近傍点リス
トの作成については、各点データに関し、他の点データ
全てにアクセスして距離算出演算をする他、各演算の度
に現在のリストの相応しい順位に点データを挿入する必
要があった。又、この作業は、全ての点データに対し行
う処理なので、全ての点データの組に対し、距離算出演
算を行っていた。又、ニアレストネイバー法の解法につ
いては、各点に対し、未だ巡回路につなげられていない
点を認識し、それらの点データ全てにアクセスして距離
算出演算を行い、最大のものを残すという対応をする必
要があった。
【０２４６】これらの方法は工夫が見られず、特に、近
傍点リストの作成については、ｋｄ−木を使わない方法
であると、計算時間が膨大となるため、ｋｄ−木を作成
しない方法、つまり巡回セールスマン問題の高速化のた
めの前処理をせずに、いきなり巡回セールスマン問題を
解くという方法を採らざるを得なくなっていた。しかし
ながら、前処理無しでは、限られた計算時間で精度のよ
い解を得ることはできず、加工時間短縮の効果は薄かっ
た。
傍点リストの作成については、ｋｄ−木を使わない方法
であると、計算時間が膨大となるため、ｋｄ−木を作成
しない方法、つまり巡回セールスマン問題の高速化のた
めの前処理をせずに、いきなり巡回セールスマン問題を
解くという方法を採らざるを得なくなっていた。しかし
ながら、前処理無しでは、限られた計算時間で精度のよ
い解を得ることはできず、加工時間短縮の効果は薄かっ
た。
【０２４７】一方、本発明によるｋｄ−木による探索方
法では、最近傍点探索については、トップダウン的な方
法とボトムアップ的な方法の２種類があるが、特に、ボ
トムアップ的な方法は、注目点の存在する葉節点に直接
アクセスできるので、大幅に高速化できる。
法では、最近傍点探索については、トップダウン的な方
法とボトムアップ的な方法の２種類があるが、特に、ボ
トムアップ的な方法は、注目点の存在する葉節点に直接
アクセスできるので、大幅に高速化できる。
【０２４８】又、近傍点リストの作成については、特に
ツリーから点データを外す処理が高速でできるので、処
理を大幅に高速化できる。この近傍点リストの作成は、
巡回セールスマン問題の局所探索法の範疇に属する方法
の高速化のための前処理であるので、間接的にではある
が、巡回セールスマン問題も高速化できる。
ツリーから点データを外す処理が高速でできるので、処
理を大幅に高速化できる。この近傍点リストの作成は、
巡回セールスマン問題の局所探索法の範疇に属する方法
の高速化のための前処理であるので、間接的にではある
が、巡回セールスマン問題も高速化できる。
【０２４９】ニアレストネイバー法の解法についても、
同様の理由で高速化できる。このニアレストネイバー法
は、巡回セールスマン問題の局所探索法の範疇に属する
方法の初期解であるので、結局、巡回セールスマン問題
の解法処理の一部を高速化できることになる。
同様の理由で高速化できる。このニアレストネイバー法
は、巡回セールスマン問題の局所探索法の範疇に属する
方法の初期解であるので、結局、巡回セールスマン問題
の解法処理の一部を高速化できることになる。
【０２５０】（５）全一致問い合わせ
全一致問い合わせとは、ある点について、それと相対座
標値が完全に一致するものが、領域の中に存在するかど
うかについて問い合わせを行う処理である。この問い合
わせを利用すれば、或る走査エリアと別の走査エリアに
おける相対的な配置パターンが、全く一致しているかど
うかを判定することができる。
標値が完全に一致するものが、領域の中に存在するかど
うかについて問い合わせを行う処理である。この問い合
わせを利用すれば、或る走査エリアと別の走査エリアに
おける相対的な配置パターンが、全く一致しているかど
うかを判定することができる。
【０２５１】全ての穴開け位置は、それぞれ所属する１
つの走査エリアを持っている。走査エリア内の点は、巡
回セールスマン問題を用いて訪問順序（ガルバノパス）
が最適化される。巡回セールスマン問題の計算量は、他
に比べて大きいので、全ての走査エリアについて巡回セ
ールスマン問題を解く代わりに、全ての走査エリアにつ
いて、全ての点位置が全く等しいエリアを探す処理を行
い、巡回セールスマン問題を解く必要のないエリアを探
す。そのようなエリアが発見でき、巡回セールスマン問
題を解く必要がなくなれば、計算高速化に直結する。
つの走査エリアを持っている。走査エリア内の点は、巡
回セールスマン問題を用いて訪問順序（ガルバノパス）
が最適化される。巡回セールスマン問題の計算量は、他
に比べて大きいので、全ての走査エリアについて巡回セ
ールスマン問題を解く代わりに、全ての走査エリアにつ
いて、全ての点位置が全く等しいエリアを探す処理を行
い、巡回セールスマン問題を解く必要のないエリアを探
す。そのようなエリアが発見でき、巡回セールスマン問
題を解く必要がなくなれば、計算高速化に直結する。
【０２５２】巡回セールスマン問題を解く必要を無くす
という意味であれば、エリアに対する全ての点位置が全
く等しいという必要はなく、各点の相対的な位置関係が
一致していれば充分である。即ち、図６７上段のよう
に、全ての点位置が全く等しい場合には、エリアＰのガ
ルバノパスを決定すれば、エリアＱのパスを再計画する
必要はない。同様に、図６７下段に示すエリアＲとエリ
アＳのように、一方の点位置が他方の点配置にオフセッ
トが載った状態である場合にも、やはり、エリアＲのパ
スを決定すればエリアＳのパスを計画する必要はない。
オフセット量は、両エリア内の代表的な点、例えばｘ最
小かつｙ最小な点同士の絶対座標の差にすればよい。
という意味であれば、エリアに対する全ての点位置が全
く等しいという必要はなく、各点の相対的な位置関係が
一致していれば充分である。即ち、図６７上段のよう
に、全ての点位置が全く等しい場合には、エリアＰのガ
ルバノパスを決定すれば、エリアＱのパスを再計画する
必要はない。同様に、図６７下段に示すエリアＲとエリ
アＳのように、一方の点位置が他方の点配置にオフセッ
トが載った状態である場合にも、やはり、エリアＲのパ
スを決定すればエリアＳのパスを計画する必要はない。
オフセット量は、両エリア内の代表的な点、例えばｘ最
小かつｙ最小な点同士の絶対座標の差にすればよい。
【０２５３】この全一致問い合わせを利用した走査エリ
ア同士の相対的な点配置一致判定処理は、エリア位置決
定時に行われる。
ア同士の相対的な点配置一致判定処理は、エリア位置決
定時に行われる。
【０２５４】従来は、領域内の点全てにアクセスし、注
目点の座標値と一致するかどうかを一つ一つ比較してい
た。
目点の座標値と一致するかどうかを一つ一つ比較してい
た。
【０２５５】これに対して、ｋｄ−木を用いる本発明で
は、ある注目エリアと別の注目エリアのオフセット量を
計算し、ある注目エリアの各点の座標にオフセット量を
加えた座標が別の注目エリアに存在するかどうかを、別
の注目エリアのツリーの根節点から、現在の節点の子節
点について、探している座標の存在する方の子節点へと
次々に移るという方法により探索を行い、葉節点に到達
したら、節点内の全ての点について、一致するかどうか
を一つ一つ比較する。
は、ある注目エリアと別の注目エリアのオフセット量を
計算し、ある注目エリアの各点の座標にオフセット量を
加えた座標が別の注目エリアに存在するかどうかを、別
の注目エリアのツリーの根節点から、現在の節点の子節
点について、探している座標の存在する方の子節点へと
次々に移るという方法により探索を行い、葉節点に到達
したら、節点内の全ての点について、一致するかどうか
を一つ一つ比較する。
【０２５６】このようにして、全ての点データにアクセ
スするのではなく、二分木の根節点からのトップダウン
的探索方法により、比較の回数が減り、計算が高速にな
る。
スするのではなく、二分木の根節点からのトップダウン
的探索方法により、比較の回数が減り、計算が高速にな
る。
【０２５７】本発明で用いるｋｄ−木は、点位置デー
タ、及び、点位置データが存在する領域から作成され
る。本実施形態においては、テンポラリな領域作成時と
エリア位置確定時にｋｄ−木を作成する。
タ、及び、点位置データが存在する領域から作成され
る。本実施形態においては、テンポラリな領域作成時と
エリア位置確定時にｋｄ−木を作成する。
【０２５８】即ち、テンポラリな領域作成時の直交領域
探索処理は、「領域内の点を最少数の同寸矩形で囲む」
処理において、エリア位置決定時のエリア内の点列挙そ
の他に適用される。従って、最適Ｌ軸値決定処理による
ループ呼び出しで、一時的な領域を作成する度に、その
一時的な領域及び一時的な点位置データに関する木を形
成する。
探索処理は、「領域内の点を最少数の同寸矩形で囲む」
処理において、エリア位置決定時のエリア内の点列挙そ
の他に適用される。従って、最適Ｌ軸値決定処理による
ループ呼び出しで、一時的な領域を作成する度に、その
一時的な領域及び一時的な点位置データに関する木を形
成する。
【０２５９】又、前記最近傍点探索処理、近傍点リスト
の作成、及び、ニアレストネイバー法の処理は、いずれ
も、巡回セールスマン問題に関するものである。巡回セ
ールスマン問題は、大きく分けて、エリア位置訪問順序
（ステージパス）と、走査エリア内穴開け位置訪問順序
（ガルバノパス）を最適化するものである。故に、エリ
ア位置確定時に、最適Ｌ軸値での一時的な領域及びＬ軸
値という点データに関する木を１つ作成すると共に、走
査エリア領域と走査エリアに従属する穴開け位置という
点データに関する木を、各走査エリアについてそれぞれ
１つずつ作成する。この各走査エリアに関する木は、前
記全一致問い合わせにも利用される。
の作成、及び、ニアレストネイバー法の処理は、いずれ
も、巡回セールスマン問題に関するものである。巡回セ
ールスマン問題は、大きく分けて、エリア位置訪問順序
（ステージパス）と、走査エリア内穴開け位置訪問順序
（ガルバノパス）を最適化するものである。故に、エリ
ア位置確定時に、最適Ｌ軸値での一時的な領域及びＬ軸
値という点データに関する木を１つ作成すると共に、走
査エリア領域と走査エリアに従属する穴開け位置という
点データに関する木を、各走査エリアについてそれぞれ
１つずつ作成する。この各走査エリアに関する木は、前
記全一致問い合わせにも利用される。
【０２６０】なお、前記のような加工計画のプログラム
は、通常、レーザ加工機のソフトウェアに組み込まれて
いるが、計算負荷が大きく、計算専用の高速処理マシン
を持たせられない加工機側の動作に悪影響を与えたり、
最新のプログラムを使用するためには、毎回バージョン
アップする必要がある等の負担がかかる。これは、加工
計画のプログラムを抽出して、単品のソフトウェアとし
て提供する場合でも同じである。なお、フレキシブルデ
ィスク等の記録媒体を利用して、ユーザから加工位置デ
ータを郵送してもらい、メーカ側のサポートスセンタ等
で加工計画を作成して、郵送で送り返すことも考えられ
るが、郵送はやり取りに時間がかかってしまう。
は、通常、レーザ加工機のソフトウェアに組み込まれて
いるが、計算負荷が大きく、計算専用の高速処理マシン
を持たせられない加工機側の動作に悪影響を与えたり、
最新のプログラムを使用するためには、毎回バージョン
アップする必要がある等の負担がかかる。これは、加工
計画のプログラムを抽出して、単品のソフトウェアとし
て提供する場合でも同じである。なお、フレキシブルデ
ィスク等の記録媒体を利用して、ユーザから加工位置デ
ータを郵送してもらい、メーカ側のサポートスセンタ等
で加工計画を作成して、郵送で送り返すことも考えられ
るが、郵送はやり取りに時間がかかってしまう。
【０２６１】そこで、このような問題点を解決した実施
形態を詳細に説明する。
形態を詳細に説明する。
【０２６２】本実施形態は、図６８に示す如く、レーザ
加工機８０側に設けられたユーザのパソコン（ユーザＰ
Ｃと称する）８２と、例えばレーザ加工機メーカ側のサ
ポートセンタに設けられた加工計画計算専用の高速処理
が可能なパソコン（サポートセンタＰＣと称する）９０
とを、インターネット１００を介して接続し、該インタ
ーネット１００を介してユーザＰＣ８２より受信した加
工位置データに基づいて、サポートセンタＰＣ９０が加
工計画を決定し、決定した加工計画を、前記ユーザＰＣ
８２に返信するようにしたものである。
加工機８０側に設けられたユーザのパソコン（ユーザＰ
Ｃと称する）８２と、例えばレーザ加工機メーカ側のサ
ポートセンタに設けられた加工計画計算専用の高速処理
が可能なパソコン（サポートセンタＰＣと称する）９０
とを、インターネット１００を介して接続し、該インタ
ーネット１００を介してユーザＰＣ８２より受信した加
工位置データに基づいて、サポートセンタＰＣ９０が加
工計画を決定し、決定した加工計画を、前記ユーザＰＣ
８２に返信するようにしたものである。
【０２６３】図において、８４は、ユーザＰＣ８２をイ
ンターネット１００に接続させるためのブラウザ、９２
は、インターネット１００にホームページを提供するた
めのウェブサーバ、８６、９４はＪＡＶＡ（登録商標）
アプレット、８８は加工位置のＣＡＤデータ、９６は、
ユーザＰＣ８２から送られてきたＣＡＤデータ８８に対
して加工計画を決定するための加工順序最適化アプリケ
ーションである。
ンターネット１００に接続させるためのブラウザ、９２
は、インターネット１００にホームページを提供するた
めのウェブサーバ、８６、９４はＪＡＶＡ（登録商標）
アプレット、８８は加工位置のＣＡＤデータ、９６は、
ユーザＰＣ８２から送られてきたＣＡＤデータ８８に対
して加工計画を決定するための加工順序最適化アプリケ
ーションである。
【０２６４】以下、図６９を参照して作用を説明する。
【０２６５】ユーザは、ステップ３００１で、ユーザＰ
Ｃ８２のブラウザ８４を使って、サポートセンタのホー
ムページにアクセスし、ステップ３００２でサポートセ
ンタから返信されたＨＴＭＬデータにより、ステップ３
００３で変換サービスページにアクセスする。次いで、
ステップ３００４で送付されるＪＡＶＡ（登録商標）ア
プレットの指示に従って、ステップ３００５で変換に必
要な条件を入力し、加工順序を最適化したいファイルを
選択し、それらをサポートセンタＰＣ９０に、インター
ネット１００を利用して転送する。
Ｃ８２のブラウザ８４を使って、サポートセンタのホー
ムページにアクセスし、ステップ３００２でサポートセ
ンタから返信されたＨＴＭＬデータにより、ステップ３
００３で変換サービスページにアクセスする。次いで、
ステップ３００４で送付されるＪＡＶＡ（登録商標）ア
プレットの指示に従って、ステップ３００５で変換に必
要な条件を入力し、加工順序を最適化したいファイルを
選択し、それらをサポートセンタＰＣ９０に、インター
ネット１００を利用して転送する。
【０２６６】サポートセンタ側では、ステップ３００６
で、受信データに従って、加工順序最適化アプリケーシ
ョン９６により、データの加工順序の最適化変換を実施
し、加工機用のデータファイルを作成する。そして、そ
のファイルを同じくインターネット１００で返信する。
で、受信データに従って、加工順序最適化アプリケーシ
ョン９６により、データの加工順序の最適化変換を実施
し、加工機用のデータファイルを作成する。そして、そ
のファイルを同じくインターネット１００で返信する。
【０２６７】ユーザは、ステップ３００７で、受信した
変換済みデータファイルをレーザ加工機に転送して、加
工を実施する。
変換済みデータファイルをレーザ加工機に転送して、加
工を実施する。
【０２６８】このようにして、サポートセンタ側で変換
を実施することで、ユーザは、常に加工計画の最新バー
ジョンを利用し、且つ、サポートセンタの高速処理マシ
ンを利用することができる。
を実施することで、ユーザは、常に加工計画の最新バー
ジョンを利用し、且つ、サポートセンタの高速処理マシ
ンを利用することができる。
【０２６９】一方、サポートセンタ側では、ユーザに納
入された加工機の加工計画プログラムを一々更新する必
要がなく、加工計画プログラムの更新が容易である。
又、ユーザ情報を容易に収集・蓄積することができる。
入された加工機の加工計画プログラムを一々更新する必
要がなく、加工計画プログラムの更新が容易である。
又、ユーザ情報を容易に収集・蓄積することができる。
【０２７０】なお、前記実施形態では、ユーザＰＣが１
台とされ、レーザ加工機８０とは別置とされていたが、
ユーザＰＣの数や配設位置は、これに限定されず、図７
０に示す第１の変形例のように、ＣＡＤ用のユーザＰＣ
８３を別に設けたり、図７１に示す第２の変形例のよう
に、ユーザＰＣ８２をレーザ加工機８０に内蔵しても良
い。
台とされ、レーザ加工機８０とは別置とされていたが、
ユーザＰＣの数や配設位置は、これに限定されず、図７
０に示す第１の変形例のように、ＣＡＤ用のユーザＰＣ
８３を別に設けたり、図７１に示す第２の変形例のよう
に、ユーザＰＣ８２をレーザ加工機８０に内蔵しても良
い。
【０２７１】又、前記説明においては、ガルバノユニッ
トの数が２とされていたが、ガルバノユニットの数はこ
れに限定されず、１あるいは３以上の複数であってもよ
い。
トの数が２とされていたが、ガルバノユニットの数はこ
れに限定されず、１あるいは３以上の複数であってもよ
い。
【０２７２】又、前記説明においては、いずれも、エリ
アの形状が４０×４０ｍｍの正方形とされていたが、エ
リアの形状はこれに限定されず、他のサイズの正方形
や、長方形を含む矩形、あるいは、円形でもよい。又、
走査方向も、図７２の上段に示すような、エリアの１辺
と平行な通常の走査方向に限定されず、図７２の下段に
示す如く、点座標を同心回転変換した斜め方向の走査で
あってもよい。
アの形状が４０×４０ｍｍの正方形とされていたが、エ
リアの形状はこれに限定されず、他のサイズの正方形
や、長方形を含む矩形、あるいは、円形でもよい。又、
走査方向も、図７２の上段に示すような、エリアの１辺
と平行な通常の走査方向に限定されず、図７２の下段に
示す如く、点座標を同心回転変換した斜め方向の走査で
あってもよい。
【０２７３】又、走査エリアに対してレーザビームを走
査する手段もガルバノスキャナによるものに限定され
ず、出願人が特開２０００−７１０８９や特開２０００
−３３４６３７で提案したような、リニアモータＸＹス
テージと高速加工ヘッドを組み合わせたハイブリット加
工システム（いわゆるスクリーンカットシステムあるい
はフラッシュカットシステム）であってもよい。
査する手段もガルバノスキャナによるものに限定され
ず、出願人が特開２０００−７１０８９や特開２０００
−３３４６３７で提案したような、リニアモータＸＹス
テージと高速加工ヘッドを組み合わせたハイブリット加
工システム（いわゆるスクリーンカットシステムあるい
はフラッシュカットシステム）であってもよい。
【０２７４】又、適用対象も、レーザ穴開け機に限定さ
れず、レーザビーム以外の加工手段を用いた一般の加工
機（例えば機械式ドリルによる穴開け装置）にも同様に
適用できることは明らかである。
れず、レーザビーム以外の加工手段を用いた一般の加工
機（例えば機械式ドリルによる穴開け装置）にも同様に
適用できることは明らかである。
【０２７５】又、通信回線もインターネットに限定され
ず、専用回線や電話回線であってもよい。
ず、専用回線や電話回線であってもよい。
【０２７６】
【発明の効果】本発明によれば、加工位置情報を数学的
に捉えて機器の動作をより最適に計画することにより、
レーザ加工の加工時間を短縮させることが可能となる。
に捉えて機器の動作をより最適に計画することにより、
レーザ加工の加工時間を短縮させることが可能となる。
【０２７７】又、加工時間短縮を目的とする加工計画の
精度を落とすことなく、計画にかかる計算時間を短縮す
ることができる。
精度を落とすことなく、計画にかかる計算時間を短縮す
ることができる。
【０２７８】本発明より高速化される処理及び使用回数
は、例えば前記直交領域探索においては、一時的領域内
の一つ一つのエリア決定の途中、エリア決定時に用いら
れるので、凡そ「一時的領域の作成回数×エリア数平
均」回である。
は、例えば前記直交領域探索においては、一時的領域内
の一つ一つのエリア決定の途中、エリア決定時に用いら
れるので、凡そ「一時的領域の作成回数×エリア数平
均」回である。
【０２７９】又、前記近傍点リストの作成は、巡回セー
ルスマン問題の前処理であるため、全ての点データ及び
エリア位置データに各１回ずつ用いられるので、「穴開
け位置数＋半領域のエリア数」回である。
ルスマン問題の前処理であるため、全ての点データ及び
エリア位置データに各１回ずつ用いられるので、「穴開
け位置数＋半領域のエリア数」回である。
【０２８０】又、前記ニアレストネイバー法は、巡回セ
ールスマン問題につき１回ずつ用いられるので、最大
「１＋基板全体のエリア数」回である（"１"はステージ
パスを計画する時の巡回セールスマン問題）。
ールスマン問題につき１回ずつ用いられるので、最大
「１＋基板全体のエリア数」回である（"１"はステージ
パスを計画する時の巡回セールスマン問題）。
【０２８１】又、前記全一致問い合わせにおけるエリア
同士の比較の回数は、最大約「（基板全体のエリア数）
2／２」回である（二乗の項が存在するので計算量が多
いように一見感じられるが、エリア同士の穴配置の完全
一致判定は、一点でも全一致点が存在しない点が存在す
れば判定終了なので、一般的には大した計算量とはなら
ない）。
同士の比較の回数は、最大約「（基板全体のエリア数）
2／２」回である（二乗の項が存在するので計算量が多
いように一見感じられるが、エリア同士の穴配置の完全
一致判定は、一点でも全一致点が存在しない点が存在す
れば判定終了なので、一般的には大した計算量とはなら
ない）。
【０２８２】上記のうち、特に、近傍点リストを作成し
巡回セールスマン問題を解くという流れの処理（反復改
善法の範疇に属する解法は基本的にこの流れに沿う）、
全ての計算に対して占める割合が多く、その分、高速化
が顕著に表われる。
巡回セールスマン問題を解くという流れの処理（反復改
善法の範疇に属する解法は基本的にこの流れに沿う）、
全ての計算に対して占める割合が多く、その分、高速化
が顕著に表われる。
【０２８３】一方、木の作成にかかる時間は余計に必要
となるが、木の作成回数は、「一時的領域の作成回数＋
１＋基板全体のエリア数」回であり、木の作成により高
速化する処理を行う回数よりも十分小さく、又、作成に
費やす時間もそれほど長くはないので、問題にならな
い。
となるが、木の作成回数は、「一時的領域の作成回数＋
１＋基板全体のエリア数」回であり、木の作成により高
速化する処理を行う回数よりも十分小さく、又、作成に
費やす時間もそれほど長くはないので、問題にならな
い。
【０２８４】従って、全体的には計算時間の短縮効果は
十分にある。
十分にある。
【０２８５】又、通信回線を介して加工装置側より受信
した加工位置データに基づいて加工計画を決定し、前記
加工装置側に返信するようにした場合には、計算専用の
高速処理マシンを用いて、常に最新バージョンで加工デ
ータを迅速に作成することが可能となる。
した加工位置データに基づいて加工計画を決定し、前記
加工装置側に返信するようにした場合には、計算専用の
高速処理マシンを用いて、常に最新バージョンで加工デ
ータを迅速に作成することが可能となる。
【図１】本発明が適用されるレーザ穴開け機の全体構成
を示す斜視図
を示す斜視図
【図２】同じく、詳細構成を示す斜視図
【図３】同じく、ステップアンドリピートによる全体の
加工動作を示すタイムチャート
加工動作を示すタイムチャート
【図４】同じく、各走査エリア内の加工動作を示すタイ
ムチャート
ムチャート
【図５】レーザ穴開け機の従来の装置システム構成を示
すブロック線図
すブロック線図
【図６】同じく、ＣＡＤデータの例を示す線図
【図７】同じく、従来のデータ設定方法の処理手順の概
略を示す流れ図
略を示す流れ図
【図８】同じく、従来のステージ位置及びパスの例を示
す斜視図
す斜視図
【図９】同じく、従来のガルバノスキャナパスの例を示
す平面図
す平面図
【図１０】本発明に係るレーザ穴開け加工計画装置の実
施形態の構成を示すブロック線図
施形態の構成を示すブロック線図
【図１１】前記実施形態における全体的な処理手順を示
す流れ図
す流れ図
【図１２】同じく、２ユニットのエリア配置計画装置の
処理手順を示す流れ図
処理手順を示す流れ図
【図１３】同じく、ユニット間距離設定の原理を説明す
るための平面図
るための平面図
【図１４】同じく、ビーム走査回数及びステージ移動回
数と最適なユニット間距離の関係の例を示す線図
数と最適なユニット間距離の関係の例を示す線図
【図１５】同じく、ＸＹ座標変換の有用性を示すための
基板の例を示す線図
基板の例を示す線図
【図１６】同じく、ＸＹ座標変換の様子を示す線図
【図１７】同じく、エリア重複時の穴開け位置の配分の
原理を説明するための、重複時のエリア配分の例を示す
平面図
原理を説明するための、重複時のエリア配分の例を示す
平面図
【図１８】同じく、前記穴開け位置の配分の例を示す線
図
図
【図１９】同じく、重複配分処理の具体的な処理手順の
例を示す流れ図
例を示す流れ図
【図２０】同じく配分の一例を示す線図
【図２１】同じく配分の他の例を示す線図
【図２２】同じく、穴開け位置の広がりの中心でエリア
位置を微調整している様子を示す平面図
位置を微調整している様子を示す平面図
【図２３】同じく、穴開け位置の重心でエリア位置を微
調整している様子を示す平面図
調整している様子を示す平面図
【図２４】２ユニットのエリア配置計画装置の変形例の
処理手順を示す流れ図
処理手順を示す流れ図
【図２５】前記変形側におけるユニット間距離の候補の
例を示す平面図
例を示す平面図
【図２６】前記実施形態のエリア配置計画装置の処理手
順を示す流れ図
順を示す流れ図
【図２７】前記処理手順を具体的に説明するための、次
のエリア位置を探している状態を示す平面図
のエリア位置を探している状態を示す平面図
【図２８】同じく、囲まれていない一番左の点を発見し
た状態を示す平面図
た状態を示す平面図
【図２９】同じく、エリア幅分の帯領域について、囲ま
れていない一番下の領域を発見した状態を示す平面図
れていない一番下の領域を発見した状態を示す平面図
【図３０】同じく、確定エリアとの重なりが大きい場合
の例外処理を示す平面図
の例外処理を示す平面図
【図３１】同じく、次のエリアの中で一番左の点が発見
された状態を示す平面図
された状態を示す平面図
【図３２】同じく、重なりを回避している状態を示す平
面図
面図
【図３３】同じく、次のエリアが確定した状態を示す平
面図
面図
【図３４】エリア決定方法の変形例の原理を示す平面図
【図３５】同じく処理手順を示す流れ図
【図３６】前記変形例においてエリア近傍を探索する一
例を示す線図
例を示す線図
【図３７】同じく他の例を示す線図
【図３８】前記実施形態のステージ・ガルバノパス計画
装置の処理手順を示す流れ図
装置の処理手順を示す流れ図
【図３９】本発明の原理を説明するための、ステージに
よる移動時間の違いの例を示す線図
よる移動時間の違いの例を示す線図
【図４０】ローダ、アンローダとＸＹステージ等の位置
関係と最適経路の例を示す平面図
関係と最適経路の例を示す平面図
【図４１】本発明の原理を説明するための、ガルバノス
キャナによる移動時間の違いの例を示す線図
キャナによる移動時間の違いの例を示す線図
【図４２】前記ステージ・ガルバノパス計画装置で実行
される左右ユニットの移動パターンのマッチングの原理
を示すタイムチャート
される左右ユニットの移動パターンのマッチングの原理
を示すタイムチャート
【図４３】同じく、左右走査エリアの一方の訪問順序の
シフトによる効果を示す平面図及びタイムチャート
シフトによる効果を示す平面図及びタイムチャート
【図４４】始点、終点の最適設定に関して、一巡経路を
決定後、最長の移動を除いている様子を示す平面図
決定後、最長の移動を除いている様子を示す平面図
【図４５】同じく、「（一巡経路）−（最長の移動）」
により一巡経路を決定する手順を示す流れ図
により一巡経路を決定する手順を示す流れ図
【図４６】同じく、平面図
【図４７】エリア配置計画装置の効果の一例を示す平面
図
図
【図４８】同じく、前記効果の他の例を示す平面図
【図４９】同じく、エリア数の変化状態をまとめて示す
図表
図表
【図５０】ユニット間距離最適化の効果を示すための、
ユニット間距離に対するビーム走査回数とステージ移動
回数の関係の例を示す線図
ユニット間距離に対するビーム走査回数とステージ移動
回数の関係の例を示す線図
【図５１】同じく、数値的な結果をまとめて示す図表
【図５２】同じく、従来のガルバノパスと本発明適用後
のガルバノパスの例を比較して示す線図
のガルバノパスの例を比較して示す線図
【図５３】同じく、従来例と本発明の実施例における穴
開け位置数とガルバノスキャナ移動距離の関係の例を比
較して示す線図
開け位置数とガルバノスキャナ移動距離の関係の例を比
較して示す線図
【図５４】同じく、数値的な結果をまとめて示す図表
【図５５】ツリーの節点同士の関係を表す用語を説明す
るための線図
るための線図
【図５６】本発明で用いられる二次元データの例を示す
平面図
平面図
【図５７】同じくツリーへの格納状態を示す線図
【図５８】同じくデータの記述例を示す線図
【図５９】本発明の適用対象である矩形領域探索の様子
を示す平面図
を示す平面図
【図６０】同じく最近傍点探索及び近傍点リストの作成
の様子を示す平面図
の様子を示す平面図
【図６１】本発明の実施形態における、二アレストネイ
バー法による巡回経路の作成過程の例を示す平面図
バー法による巡回経路の作成過程の例を示す平面図
【図６２】同じく反復改善法（局所探索法）による処理
手順の例を示す流れ図
手順の例を示す流れ図
【図６３】同じくトップダウン的方法による処理手順の
例を示す流れ図
例を示す流れ図
【図６４】前記トップダウン的方法における、探索を行
うべき領域を判定する様子を示す平面図
うべき領域を判定する様子を示す平面図
【図６５】本発明の実施形態における、ボトムアップ的
方法による処理手順の例を示す流れ図
方法による処理手順の例を示す流れ図
【図６６】前記ボトムアップ的方法における、探索を行
うべき領域を判定する様子を示す平面図
うべき領域を判定する様子を示す平面図
【図６７】本発明の実施形態における、全一致問い合わ
せの有効性を示す平面図
せの有効性を示す平面図
【図６８】本発明の実施形態のシステム構成を示すブロ
ック図
ック図
【図６９】同じく処理手順を示す流れ図
【図７０】前記実施形態の変形例のシステム構成を示す
ブロック図
ブロック図
【図７１】前記実施形態の更に他の変形例のシステム構
成を示すブロック図
成を示すブロック図
【図７２】走査方向の変形例を示す平面図
６…プリント配線基板（ワーク）
８、８´、８Ｌ、８Ｒ…走査エリア
１０…レーザ穴開け機
１２…レーザ発振器
１３、１３Ｌ、１３Ｒ…レーザビーム
１４…ビームスプリッタ
２２Ｌ、２２Ｒ…ガルバノユニット
４０…ＸＹステージ
４２Ｘ…Ｘステージ
４２Ｙ…Ｙステージ
７０…計画装置
７２…２ユニットのエリア配置計画装置
７４…エリア配置計画装置
７６…ステージ・ガルバノパス計画装置
８０…レーザ加工機
８２、８３…ユーザＰＣ
８４…ブラウザ
８８…ＣＡＤデータ
９０…サポートセンタＰＣ
９２…ウェブサーバ
９６…加工順序最適化アプリケーション
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年９月２０日（２００２．９．２
０）
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２４
【補正方法】変更
【補正内容】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42
(72)発明者 柳浦 睦憲
京都府京都市上京区今出川通寺町東入下る
米屋町288 サントハイム御所東402
(72)発明者 野々部 宏司
京都府京都市北区上賀茂豊田町11 サンガ
ーデン北山Ｂ−102
(72)発明者 奥平 恭之
神奈川県平塚市久領堤１番15号 住友重機
械工業株式会社平塚事業所内
Ｆターム(参考） 4E068 AF01 CE01 DA11
5B056 BB91 HH00
5H004 GA18 GB15 HA07 KC02 KC04
KC12
5H269 AB11 AB19 CC01 DD01
Claims (69)
- 【請求項１】ワーク上に散在する多数の加工位置を、同
時加工される複数の加工エリアに割り当てて加工する際
に、 まず、各加工エリア内の加工位置の最適な加工経路を決
定し、 次いで、同時加工される加工エリアの総加工時間が最小
となるよう、各加工エリア内の加工位置の加工順序を決
定することを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項２】ワーク上に散在する複数の加工エリアの加
工順序を決定する際に、 複数存在する同時加工エリアについて、同時に行われる
走査時間又は移動時間を均一化できるよう、各加工エリ
アにおける加工経路の始点をシフトして、総加工時間を
短縮することを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項３】ワーク上に散在する複数の加工位置又はワ
ーク内に設定された加工エリアに対し、巡回セールスマ
ン問題を適用して加工順序を決定する際に、 巡回セールスマン問題を解くことにより、一巡経路を最
小化した後、 最長の移動を検出し、これを取り除くように、始点と終
点を決定することを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項４】ワーク上に散在する複数の加工位置又はワ
ーク内に設定された加工エリアに対し、巡回セールスマ
ン問題を適用して加工順序を決定する際に、 一巡経路から最長の移動を引いた値を最小化するように
改良を加えた巡回セールスマン問題を解くことにより、
一巡経路を求め、 最後に最長の移動を取り除いて、始点と終点を決定する
ことを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項５】ワーク上に散在する加工位置から、加工手
段の加工エリアの配置を決定する際に、 未だ加工エリアで囲まれていない、第１の方向の端の点
を囲むように、次の加工エリアを仮設定し、 該仮設定した加工エリアが、前記第１の方向とは異なる
第２の方向の端の点を囲むように、該第２の方向に移動
し、 該移動した加工エリアが、該移動後の位置における、前
記第１の方向の端の点を囲むように、該第１の方向に再
び移動し、 該再移動した加工エリアが、該再移動後の位置における
前記第２の方向の端の点を囲むように、該第２の方向に
再び移動する手順を繰り返すことにより、次の加工エリ
アを確定する手順を繰り返すことを特徴とする加工計画
方法。 - 【請求項６】前記加工エリアが、前記第１の方向及び第
２の方向と直交する四角形の枠を有することを特徴とす
る請求項５に記載の加工計画方法。 - 【請求項７】前記第１の方向及び第２の方向が、ワーク
の移動方向に対応するように設定されていることを特徴
とする請求項５又は６に記載の加工計画方法。 - 【請求項８】ワーク上に散在する加工位置から、加工手
段の加工エリアの配置を決定する際に、 まずワーク全表面を単純に加工エリアに分割し、 ついで、加工位置の無い加工エリアを全て除去すること
を特徴とする加工計画方法。 - 【請求項９】ワーク状に散在する加工位置から、加工手
段の加工エリアの配置を決定する際に、 まだ包囲されていない加工位置の数の最も多い位置に加
工エリアを配置する処理を、全ての加工位置が包囲され
るまで繰り返すことを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項１０】ワーク状に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に、 まず、エリア配置を仮に定め、 ついで、加工エリアを近傍にシフトさせて、不要となる
加工エリアを除去することを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項１１】前記エリア配置を、請求項５に記載の方
法により仮に定めることを特徴とする請求項１０に記載
の加工計画方法。 - 【請求項１２】前記エリア配置を、請求項８に記載の方
法により仮に定めることを特徴とする請求項１０に記載
の加工計画方法。 - 【請求項１３】前記エリア配置を、請求項９に記載の方
法により仮に定めることを特徴とする請求項１０に記載
の加工計画方法。 - 【請求項１４】前記加工エリアを、そのエリア内に単独
に所属している点が、そのエリアから外れないという条
件で、近傍にシフトさせて、不要となる隣接エリアを除
去することを特徴とする請求項１０に記載の加工計画方
法。 - 【請求項１５】前記加工エリアの内、重複箇所により連
結している２以上のエリアを、当該２以上のエリアに単
独に所属している点が、当該２以上のエリアから外れな
いという条件で、前記２以上のエリアを近傍にそれぞれ
シフトさせて、不要となる隣接エリアを除去することを
特徴とする請求項１０に記載の加工計画方法。 - 【請求項１６】ワーク上に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に、 同じ加工位置が複数のエリアに所属する場合は、複数の
同時加工エリアの各々に所属する加工位置数が均等にな
るように、当該加工を行うエリアを決定することを特徴
とする加工計画方法。 - 【請求項１７】前記複数のエリアに属する加工位置を、
まず複数の同時加工エリアの内、差の大きい方のエリア
に割り当て、 ついで、残った加工位置を、差の小さい方のエリアに割
り当て、 最後に残った加工位置を両エリアに均等に配分すること
を特徴とする請求項１６に記載の加工計画方法。 - 【請求項１８】ワーク上に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に、 各加工エリアの中央部に加工位置が集まるように、エリ
ア位置を調整することを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項１９】前記加工位置の広がりの中心が、加工エ
リアの中心と一致するように、エリア位置を調整するこ
とを特徴とする請求項１８に記載の加工計画方法。 - 【請求項２０】前記加工位置が加工エリアを外れない限
度まで、エリア位置を加工位置の重心に近づけることを
特徴とする請求項１８に記載の加工計画方法。 - 【請求項２１】複数方向に移動可能とされたステージを
用いて、該ステージ上に配置されたワークを加工する際
に、 前記ステージの移動経路の始点を、ワークをローダから
ステージに乗せる位置、終点を、ワークをアンローダに
移す前の位置とし、端点を固定した巡回セールスマン問
題を解くことにより、前記ステージの移動経路を決定す
ることを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項２２】加工エリア内で加工手段を走査又は移動
可能な複数の加工ユニットにより、移動可能なステージ
上に配置されたワークを同時に加工する際に、 加工手段走査又は移動回数やステージ移動回数が最小と
なるように、加工ユニットの間隔を決定することを特徴
とする加工計画方法。 - 【請求項２３】前記加工手段走査又は移動回数とステー
ジ移動回数に、走査時間や移動時間の違いに応じた重み
付けがされていることを特徴とする請求項２２に記載の
加工計画方法。 - 【請求項２４】前記加工手段ユニットの間隔を設定し、 その時の各加工手段ユニットの走査又は移動範囲を重ね
合わせて、最少の加工エリア数となるエリア配置を求
め、 その時の加工手段走査又は移動回数及びステージ移動回
数を計算することを特徴とする請求項２２又は２５に記
載の加工計画方法。 - 【請求項２５】請求項２２の処理をワーク方向を変えて
行い、 加工手段走査又は移動回数やステージ移動回数が最小と
なるワーク方向を自動的に採用することを特徴とする加
工計画方法。 - 【請求項２６】複数方向に走査又は移動可能とされた加
工手段を用いてワークを加工する際に、 ワーク上に散在する加工位置又は加工エリアを表わす点
の位置データを、ツリー型のデータ構造で表現すること
を特徴とする加工計画方法。 - 【請求項２７】前記ツリーが、ｋ次元二分探索木である
ことを特徴とする請求項２６に記載の加工計画方法。 - 【請求項２８】ワーク上に散在する加工エリアの位置を
決定した後、前記ツリーを用いて、各加工エリア内の点
データを列挙することを特徴とする請求項２６又は２７
に記載の加工計画方法。 - 【請求項２９】前記ツリーの根節点から、内部節点につ
いては、その節点の子節点が表わす領域と探索領域との
重なり具合により、その節点の子節点を探索するかどう
かを判定し、葉節点に行き着いた時のみ、直接、点デー
タにアクセスすることを特徴とする請求項２６に記載の
加工計画方法。 - 【請求項３０】前記ツリーを用いて、注目点に最も近い
点を探索する最近傍点探索処理を行うことを特徴とする
請求項２６又は２７に記載の加工計画方法。 - 【請求項３１】前記最近傍点探索処理を、前記ツリーの
根節点から始めることを特徴とする請求項３０に記載の
加工計画方法。 - 【請求項３２】注目点を中心とする、現在の最近傍点ま
での距離を半径に持つ円と節点の表わす領域が重なりを
持つ場合に、その節点について探索を行うことを特徴と
する請求項３１に記載の加工計画方法。 - 【請求項３３】前記節点が葉節点である場合は、当該節
点が表わす領域内の全ての点について距離を求め、短い
かどうか判定することを特徴とする請求項３２に記載の
加工計画方法。 - 【請求項３４】各点のデータが、それぞれ自分の所属す
る葉節点に関する情報を有し、 前記最近傍点探索処理を、最近傍を探そうとしている注
目点の存在する葉節点に直接アクセスし、次いで、探索
が必要である節点が存在する場合に限り、前記ツリーの
根節点の方向に溯ることにより行うことを特徴とする請
求項３０に記載の加工計画方法。 - 【請求項３５】注目点を中心とする、現在の最近傍点ま
での距離を半径に持つ円と節点の表わす領域が、現在の
節点を表わす領域の外にはみ出す場合は、そのはみ出し
具合に応じて、自分の兄弟節点又は自分の親の兄弟節点
の探索を行うことを特徴とする請求項３４に記載の加工
計画方法。 - 【請求項３６】前記最近傍点探索処理と、 見つかった最近傍点を外したツリーを用いて、次の最近
傍点を探索する処理とを反復することにより、 注目点に近い順に近傍点を列挙することを特徴とする請
求項３０に記載の加工計画方法。 - 【請求項３７】前記最近傍点探索処理により、未だ加工
経路につなげられていない最近傍点を探索して新たな注
目点とし、加工経路につなげる処理と、 見つかった注目点を外したツリーを用いて、次の最近傍
点を探索して新たな注目点とし、加工経路につなげる処
理を、 始点から終点まで繰り返して、加工経路を作成すること
を特徴とする請求項３０に記載の加工計画方法。 - 【請求項３８】前記ツリーから、見つかった点を外す処
理を、各点データに付随するインデックスの終了番号を
減らすか、又は、開始番号を増やすことにより行うこと
を特徴とする請求項３６又は３７に記載の加工計画方
法。 - 【請求項３９】前記ツリーから、見つかった点を外す
と、ある節点内の点データが全て消えてしまう場合は、
その節点を訪れる必要が無いことを示す情報を、節点に
持たせることを特徴とする請求項３８に記載の加工計画
方法。 - 【請求項４０】請求項３７乃至３９のいずれかに記載の
加工計画方法により決定された加工経路を、巡回セール
スマン問題を適用して加工順序を決定する際の初期解と
することを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項４１】ある加工エリア内の点データの配置と、
別の加工エリア内の点データの配置とが相対的に一致し
ているエリアの組を発見することにより、必要のない負
荷の高い演算を省くことを特徴とする加工計画方法。 - 【請求項４２】前記点データの配置が相対的に一致する
エリアの組を探す処理を、 一方のエリアの全点に対し、一定の座標のずれ量を加え
た点位置データを作成し、 もう一方のエリアのツリーの根節点から、前記点位置デ
ータの存在する領域を表す節点へと次々に移り、 葉節点に移ったときにのみ前記点位置データと一致する
点位置データが存在するかどうかを調べるという処理に
より行うことを特徴とする請求項４１に記載の加工計画
方法。 - 【請求項４３】前記ツリーを、加工エリア内の点データ
を最少数の同寸矩形で囲む処理において、ループ呼び出
しで一時的な加工エリアを作成する度に、その一時的な
加工エリア、及び、各加工エリア内の一時的な点位置デ
ータの両方について作成することを特徴とする請求項２
６又は２７に記載の加工計画方法。 - 【請求項４４】前記ツリーを、加工エリア確定時に、加
工エリア、及び、各加工エリア内の点位置データの両方
について作成することを特徴とする請求項２６又は２７
に記載の加工計画方法。 - 【請求項４５】請求項１乃至４４のいずれかに記載の加
工計画方法により決定された加工を行うことを特徴とす
る加工方法。 - 【請求項４６】請求項１乃至４４のいずれかに記載の加
工計画方法を実施するためのコンピュータプログラム。 - 【請求項４７】ワーク上に散在する多数の加工位置を、
同時加工される複数の加工エリアに割り当てて加工する
ための加工計画装置において、 各加工エリア内の加工位置の最適な加工経路を決定する
加工経路決定手段と、 同時加工される加工エリアの総加工時間が最小となるよ
う、各加工エリア内の加工位置の加工順序を決定する加
工順序決定手段と、を備えたことを特徴とする加工計画
装置。 - 【請求項４８】ワーク上に散在する複数の加工エリアの
加工順序を決定する際に加工計画を立てるための加工計
画装置において、 複数存在する同時加工エリアについて、同時に行われる
走査時間や移動時間を均一化できるよう、各加工エリア
における加工経路の始点をシフトして、総加工時間を短
縮する加工順序シフト手段を備えたことを特徴とする加
工計画装置。 - 【請求項４９】ワーク上に散在する複数の加工位置又は
ワーク内に設定された加工エリアに対し、巡回セールス
マン問題を適用して加工順序を決定する際に加工計画を
立てるための加工計画装置において、 巡回セールスマン問題を解くことにより、一巡経路を最
小化した後、最長の移動を検出し、これを取り除くよう
に、始点と終点を決定する走査経路決定手段を備えたこ
とを特徴とする加工計画装置。 - 【請求項５０】ワーク上に散在する複数の加工位置又は
ワーク内に設定された加工エリアに対し、巡回セールス
マン問題を適用して加工順序を決定する際に加工計画を
立てるための加工計画装置において、 一巡経路から最長の移動を引いた値を最小化するように
改良された巡回セールスマン問題を解くことにより、一
巡経路を求め、最後に最長の移動を取り除いて、始点と
終点を決定する走査経路決定手段を備えたことを特徴と
する加工計画装置。 - 【請求項５１】ワーク上に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に加工計画を立て
るための加工計画装置において、 未だ加工エリアで囲まれていない、第１の方向の端の点
を囲むように、次の加工エリアを仮設定し、該仮設定し
た加工エリアが前記第１の方向とは異なる第２の方向の
端の点を囲むように、該第２の方向に移動し、該移動し
た加工エリアが、該移動後の位置における、前記第１の
方向の端の点を囲むように、該第１の方向に再び移動
し、該再移動した加工エリアが、該再移動後の位置にお
ける前記第２の方向の端の点を囲むように、該第２の方
向に再び移動する手順を繰り返すことにより、次の加工
エリアを確定する手順を繰り返すエリア配置決定手段を
備えたことを特徴とする加工計画装置。 - 【請求項５２】ワーク上に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に加工計画を立て
るための加工計画装置において、 まずワーク全表面を単純に加工エリアに分割し、つい
で、加工位置の無い加工エリアを全て除去するエリア配
置設定手段を備えたことを特徴とする加工計画装置。 - 【請求項５３】ワーク状に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に加工計画を立て
るための加工計画装置において、 まだ包囲されていない加工位置の数の最も多い位置に加
工エリアを配置する処理を、全ての加工位置が包囲され
るまで繰り返すエリア配置決定手段を備えたことを特徴
とする加工計画装置。 - 【請求項５４】ワーク状に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に加工計画を立て
るための加工計画装置において、 まず、エリア配置を仮に定め、ついで加工エリアを近傍
にシフトさせて、不要となる加工エリアを除去するエリ
ア配置決定手段を備えたことを特徴とする加工計画装
置。 - 【請求項５５】ワーク上に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に加工計画を立て
るための加工計画装置において、 同じ加工位置が複数の加工エリアに属する場合は、複数
の同時加工エリアの各々に属する加工位置数が均等にな
るように、当該加工を行うエリアを決定する所属エリア
決定手段を備えたことを特徴とする加工計画装置。 - 【請求項５６】ワーク上に散在する加工位置から、加工
手段の加工エリアの配置を決定する際に加工計画を立て
るための加工計画装置において、 各加工エリアの中央部に加工位置が集まるように、エリ
ア位置を調整するエリア位置調整手段を備えたことを特
徴とする加工計画装置。 - 【請求項５７】複数方向に移動可能とされたステージを
用いて、該ステージ上に配置されたワークを加工する際
に加工計画を立てるための加工計画装置において、 前記ステージの移動経路の始点を、ワークをローダから
ステージに乗せる位置、終点を、ワークをアンローダに
移す前の位置とし、端点を固定した巡回セールスマン問
題を解くことにより、前記ステージの移動経路を決定す
る移動経路決定手段を備えたことを特徴とするレーザ加
工計画装置。 - 【請求項５８】加工エリア内で加工手段を走査可能な複
数の加工ユニットにより、移動可能なステージ上に配置
されたワークを同時に加工する際に加工計画を立てるた
めの加工計画装置において、 加工手段走査又は移動回数やステージ移動回数が最小と
なるように、加工ユニットの間隔を決定するユニット間
隔決定手段を備えたことを特徴とする加工計画装置。 - 【請求項５９】前記ユニット間隔決定手段による処理を
ワーク方向を変えて行い、 加工手段走査又は移動回数やステージ移動回数が最小と
なるワーク方向を自動的に採用するワーク方向決定手段
を備えたことを特徴とする請求項５８に記載の加工計画
装置。 - 【請求項６０】複数方向に走査又は移動可能とされた加
工手段を用いてワークを加工する際に加工計画を立てる
ための加工計画装置において、 ツリー型のデータ構造で表現された、ワーク上に散在す
る加工位置又は加工エリアを表わす点の位置データを記
憶する手段と、 前記ツリー型のデータ構造で表現された位置データを用
いて、加工エリア位置や加工順序を決定する手段と、 を備えたことを特徴とする加工計画装置。 - 【請求項６１】請求項４７乃至６０のいずれかに記載の
加工計画装置を含むことを特徴とする加工装置。 - 【請求項６２】請求項４７乃至６０のいずれかに記載の
加工計画装置を実現するためのコンピュータプログラ
ム。 - 【請求項６３】通信回線を介して加工装置側より受信し
た加工位置データに基づいて加工計画を決定し、 前記加工装置側に返信することを特徴とする加工データ
作成方法。 - 【請求項６４】前記加工計画を、請求項１乃至４４のい
ずれかに記載の方法により決定することを特徴とする請
求項６３に記載の加工データ作成方法。 - 【請求項６５】請求項６３又は６４に記載の加工データ
作成方法を実施するためのコンピュータプログラム。 - 【請求項６６】通信回線を介して加工装置側より加工位
置データを受信するための受信手段と、 受信した加工位置データに基づいて加工計画を決定する
ための計画手段と、 決定した加工計画を前記加工装置側に返信するための送
信手段と、 を備えたことを特徴とする加工データ作成装置。 - 【請求項６７】前記加工計画を、請求項１乃至４４のい
ずれかに記載の方法により決定することを特徴とする請
求項６６に記載の加工データ作成装置。 - 【請求項６８】請求項６６又は６７に記載の加工データ
作成装置を実現するためのコンピュータプログラム。 - 【請求項６９】請求項４６、６２、６５又は６８に記載
のコンピュータプログラムが記録された、コンピュータ
読み取り可能な記録媒体。
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