JP4638961B2 - シート材のパターニング装置とその方法、及びプログラム - Google Patents

Description

この発明は、皮革などの不規則な形状のシート材のパターニングに関し、特にその装置と、パターニング方法、パターニングプログラムに関する。

特許文献１，２は、皮革などの不規則な形状のシート材のパターニングを開示している。デジタイザなどでこれらの形状を求めて入力し、また傷の有る個所を画面上で皮革の画像内にマークする。そしてパターニングしたいパーツを皮革の画像内に傷を避けるように配置し、この配置に従って皮革を裁断してパーツを取り出す。

ところで通常のパターニング装置は矩形の布帛などを裁断対象とするので、矩形以外の不規則な形状にパターニングするようには出来ていない。そこで例えば、シート材の形状を示す画像を１レイヤー分追加して、パーツがレイヤーでのシート材の外側にはみ出しているとエラーとすることが考えられる。しかしパターニング装置は元々、矩形の内部にパーツを密に配置することを目的としており、単にレイヤーを追加しただけでは、エラーが続出するだけで、パーツをシート材の内側に配置できる保証はない。
特公平３−６４２８０ 特許２９３９４４３

この発明の基本的課題は、矩形のシート材へパーツをパターニングするようにした装置を用いて、不規則な形状のシート材にパターニングが出来るようにすることにあり、特にシート材の外側にパーツが配置されないようにすることにある。
この発明の他の課題は、シート材の配向や傷などの属性とフィットするように、パーツをパターニングすることにある。

この発明のパターニング装置は、矩形の内部に複数のパーツを配置することにより、シート材をパターニングするための装置において、シート材の不規則な形状を入力するための手段と、入力されたシート材の形状を前記矩形の内部に配置すると共に、矩形の内側でシート材の形状の外側の部分をダミーパーツとするための手段とを設けて、ダミーパーツが他のパーツと重なることをブロックすることにより、シート材の形状の内部に複数のパーツを配置するようにしたことを特徴とする。

好ましくは、シート材の形状を表すデータに対して、シート材の各部の属性を付加するための手段と、パーツのデータに、パーツへの要求属性を付加するための手段と、シート材各部の属性とパーツへの要求属性とがマッチングするように、パーツをパターニングするための手段とを設ける。

この発明のパターニング方法は、パターニング装置により矩形の内部に複数のパーツを配置することにより、シート材をパターニングするための方法において、
a)：シート材の不規則な形状の入力を受け付けるステップ、
b)：シート材の形状を前記矩形の内部に配置するステップ、
c)：矩形の内側でシート材の形状の外側の部分からなるダミーパーツを発生させるステップ、
d)：シート材の形状の内側に前記複数のパーツを配置するステップとを、
前記パターニング装置により実行することを特徴とする。

この発明のパターニングプログラムは、矩形の内部に複数のパーツを配置することにより、シート材をパターニングするためのコンピュータのためのプログラムにおいて、
前記コンピュータを、
シート材の不規則な形状の入力を受け付けるための手段と、
入力されたシート材の形状を前記矩形の内部に配置すると共に、矩形の内側でシート材の形状の外側の部分をダミーパーツとするための手段として機能させることにより、
前記コンピュータにより、ダミーパーツが他のパーツと重なることをブロックするようにして、シート材の形状の内部に複数のパーツを配置するようにしたことを特徴とする。

この発明では、シート材の外側をダミーパーツでブロックするので、矩形の内側でシート材の外側にはパーツは配置されない。このため矩形のみを処理できるパターニング装置でも、簡単に不規則な形状のシート材の内側に複数のパーツを配置できる。

皮革などのシート材では、配向の強弱とその向きや傷の有無、部材毎の強度や伸縮率などの特徴があり、これらの特徴をこの発明では属性という。そしてシート材の形状を表すデータに対して属性を付加すると共に、パーツのデータにも要求属性を付加すると、パーツがシート材の内部に収まり、しかもパーツの要求属性がシート材の属性とマッチングするようにパーツを配置できる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図１０に、実施例を示す。これらの図において、２はパターニング装置で、４は矩形のテーブルで、アーム６がテーブル４の長手方向に沿って移動できるようにしてある。アーム６には裁断ヘッド８を設けて、テーブル４の短辺方向に沿って移動できるようにしてあり、またアーム６に沿ってスキャナ１０を設けて、皮革１２などの不規則な形状のシート材の外形（形状）を入力できるようにする。なお皮革１２の外形の入力は、例えばテーブル４上に配置した皮革１２に対して、デジタルカメラなどでその画像を撮影し、画像の縮小率がカメラの視野の中心からの距離に応じて大きくなることを補正しても良い。またテーブル４をデジタイザとし、スタイラス２０などにより皮革１２の外形をなぞって、その外形形状を入力するようにしても良い。ここでは不規則形状のシート材を皮革１２とするが、端切れやその他のシート材でも良い。

１４はコンピュータで、１６は表示部、１８はキーボード、２０はスタイラスで、マウスなどの他の入力手段でも良い。キーボード１８とスタイラス２０を、マニュアルの入力手段とする。コンピュータ１４にはオブジェクトデータ記憶部２２を設けて、皮革１２の形状データと、その周囲のダミーパーツのデータ、並びに皮革１２の各部の属性データを記憶する。パターニングデータ記憶部２４では、ダミーパーツのデータと、皮革１２内に配置した各パーツの配置のデータとを記憶する。なおダミーパーツの配置はパターニングデータ記憶部２４で記憶しなくてもよい。パーツデータ記憶部２６では、皮革１２内に配置しようとする複数のパーツの、形状データ並びにその属性データを記憶する。

マッチング部２８は、テーブル４内の適宜のサイズの矩形の部分内で、ダミーパーツの内側の部分に、パーツデータ記憶部２６に記憶した各パーツを配置する。この時、オブジェクトデータ記憶部２２に記憶した皮革１２の各部位の属性と、パーツデータ記憶部２６に記憶したパーツへの要求属性とがなるべくマッチングするように配置する。マッチングを行うためのアルゴリズムは、ナップザック問題や最適配置問題として公知である。知識データベース３０は例えば皮革１２の各部位の部位名に対して、配向の程度とその向きや強弱、伸縮率などの標準値を記憶し、皮革１２での前足や肩，背中，腹などの部位名が判明すると、それに応じた配向の強弱や向き、伸縮率などを出力して、皮革１２の属性の入力を容易にする。

３２はパターニングプログラムの記録媒体で、コンピュータ１４で読み取ることにより、オブジェクトデータ記憶部２２〜知識データベース３０を、コンピュータ１４内に生成する。パターニングプログラム３２の構成を図２に示すと、オブジェクトデータ作成命令３４は、皮革１２の形状と属性の入力を受け付けて、オブジェクトデータを作成する。ここで補間命令３６は、皮革１２の限られた個所に対して配向や強弱などの傷以外の属性が入力されると、属性が入力された位置と位置の間で配向の向きや強弱などを補間する。知識データベース作成命令３８は、知識データベース３０をコンピュータ１４内に作成するための命令である。

ダミーパーツ作成命令４０は、皮革１２の形状データの外側にダミーパーツを発生させるための命令で、ダミーパーツの輪郭は裁断不要の属性を備えている。パーツデータ入力命令４２は、パターニングしようとするパーツの形状データとその属性データとの入力を受け付ける命令である。パターニングデータ作成命令４４は、皮革１２の周囲の矩形の部分で、ダミーパーツによりブロックされていない部分に対して、皮革側とパーツ側とで属性がなるべく一致するように、パーツを配置するデータを作成する命令である。また裁断命令４６は、裁断ヘッド８により皮革１２からパーツを裁断するための命令で、前記のようにダミーパーツの輪郭は裁断不要の属性が与えられており、これ以外のパーツの輪郭は裁断要の属性が与えられているものと見なされる。

図３に、オブジェクトデータの作成アルゴリズムを示す。デジタイザやスキャナ、カメラなどで、皮革などのシート材の外形データをパターニング装置２に入力する。この時、矩形データのデフォールト値は、例えばテーブル４の内側全体のサイズとしてある。このようにしてシート材の形状データは、テーブル４を表す矩形データの内側に配置され、シート材の外側に１個〜複数個のダミーパーツを割り当てる。続いてダミーパーツの内側の部分、言い換えるとシート材の内部に対して、皮革の属性、例えばその配向方向とその程度，部位名，強弱，伸縮率などを入力する。これ以外に、皮革の中で傷のあるエリアとその程度を、傷データとして入力する。実際には、傷に関するデータも皮革の属性データの一部と見なされる。

図４〜図６に、オブジェクトデータの例５０〜７０を示すと、図４は例えば牛１頭分のオブジェクトデータを示し、その外形ラインがダミーパーツの境界線５１となり、皮革の形状データの外側には例えば４個のダミーパーツＤ１〜Ｄ４が配置してある。ダミーパーツの個数は任意で、例えば皮革の外形の外側を１個のダミーパーツと見なしても、より多数のダミーパーツと見なしても良い。５２はダミーパーツ相互の境界線である。そして境界線５１，５２には、前記のように裁断不要の属性が与えてある。

皮革１２の形状データの内側には、前足，肩，背などの部位名と、配向の向き並びにその大小などが、属性として記述されている。また傷のある部分に対しては、傷データ５７〜５９が記述され、これは傷のある部分を覆っているデータであり、傷のない部分では傷データの値は０と見なされ、傷データの値が１は微かな傷を、傷データ２はそれよりも重い傷で、傷データ３はさらに重い傷である。図４の右側に配向の向きの解釈を示すと、配向データ５４では、例えば皮革が左から右側に配向しており、配向データ５５では右から左側に配向している。配向データ５６では配向データ５４と配向データ５５を同じデータと見なしている。ここで配向データ５６のように、左から右へ配向するものも、右から左へ配向するものも同じデータと見なすか、あるいは配向データ５４，５５のようにこれらを区別するかは任意である。

オブジェクトデータ５０の入力では、例えば前足や肩，背などの部位名を入力して、配向の向きやその程度，強度，伸縮率などを、知識データベース３０から求めるようにしても良い。また部位名を入力せずに、スタイラス２０などを用いて、皮革の画像の内側に矢印などで配向の向きとその強弱などを入力するようにしても良い。皮革にはこれ以外に伸縮率や強度、１頭の皮革から少数しか取れない極めて貴重な部分や、そうでない部分などの属性があり、これらは例えばカラーデータなどとして、スタイラス２０によりカラー描画することにより入力すると良い。属性を皮革に対して詳細に入力することは困難なので、代表的な位置に対してのみ入力し、その間で属性が徐々に変化するように補間しても良い。あるいは皮革を複数のグループに分割し、各グループ内では属性をほぼ共通とし、グループを代表する属性を入力すると共に、グループとグループの境界付近では、両側のグループの中間の属性となるようにしてもよい。

傷データ５７〜５９は例えばスタイラス２０などにより、皮革の画像に対して、傷のある部分をマークすると共に、傷データの値をカラーデータなどとして入力すると良い。なお配向の向きや傷の有無などの属性は、マニュアルで入力するほか、スキャナ１０で皮革の画像をスキャンした際や、デジタルカメラで皮革を撮像した際に、画像認識により自動的に発生させても良い。

図５は半頭分のオブジェクトデータ６０を示し、他の点では図４のオブジェクトデータ５０と同様である。図６は例えば３頭分のオブジェクトデータ７０を示し、この場合８個のダミーパーツＤ１〜Ｄ８が、皮革の形状の外側に配置してある。他の点では、図４のオブジェクトデータ５０と同様である。

図７，図８にパーツデータの作成を示す。ダミーパーツを、位置が固定の仮想的なパーツとして発生させる。またダミーパーツはその周囲の輪郭が裁断不要の属性を付与されている。なおダミーパーツは位置を固定しなくても良いが、このようにすると、例えば図８のダミーパーツＤ１とＤ３とを入れ替え、ダミーパーツＤ２とＤ４とを入れ替えることが、パターニングの途中で起こり得る。そこで好ましくは、ダミーパーツは位置が固定されているパーツとして取り扱う。

実際に配置する各パーツの形状と要求属性及びその重要度を入力する。例えば図８のパーツデータ８０でのパーツ８１の場合、配向方向の要求値が属性として記述され、その重要度が１として記述されている。実施例では、例えば重要度の値が大きいほど重要性が低く、値が０で最も重要度が高いものとする。またパーツ８１に対して傷の許容度が０とされ、傷のあるエリアはパーツ８１には使ってはならないことになる。図８ではダミーパーツＤ１〜Ｄ４が最初に配置され、実際に配置するパーツの一部が初期的にダミーパーツＤ１〜Ｄ４の内側に配置され、残りが外側に配置してある。

図９，図１０に、パターニングデータの作成アルゴリズムを示す。矩形データの内で皮革などのシート材の外側に、ダミーパーツを位置が固定のパーツとして配置する。次に各パーツを、ダミーパーツによりブロックされていない部分に配置する。元々パターニング装置では、各パーツが重ならないように配置して行くので、最初にダミーパーツを配置して位置を固定すると、これを避けるように各パーツが配置され、その結果、皮革などのシート材の外形の内側に各パーツが配置される。

各パーツの配置では、パーツへの要求属性と皮革の要求属性とが一致し、傷が許容範囲内にあるように配置する。このようにして各パーツを仮に配置し、パターニング結果を評価する。すべてのパーツをダミーパーツの内側に、かつ属性がパーツ側と皮革側とで一致し、傷がパーツ側の許容範囲内になるように配置できれば、例えば評価値は１００％となる。そうでなければ、配置できなかったパーツの数や、配向や傷などの属性が皮革側とパーツ側とでフィットしなかった程度、などに応じて減点していく。このようにして所定値以上の評価値のパターニングが得られれば、自動でのパターニングを終了する。そうでない場合、所定回数に達するまでリトライを行う。これらの過程で評価値の高いパターニングデータを、上位から所定枚数分記憶しておく。

自動でのパターニングが終了すると、マニュアルでの修正に移り、例えば評価値の高いパターニングデータから順に、図１０のように表示する。図１０のパターニングデータ１００では、オブジェクトデータに得られたパターニングを重ねて表示し、各パーツの配向などの属性と、その付近での皮革側の属性とを、色や線の太さなどを変えてパーツの要求属性と皮革の属性とを対比できるように表示し、オブジェクトデータ側の傷データ１０１，１０２も表示する。またエラーが生じているパーツ１０３を、正常に配置できたパーツと区別できるように、適宜のマークを付けたり、色替えをしたりして表示する。ここではパーツ１０３の配向方向への要求属性（図の実線）と、その位置での皮革の配向方向（図の破線）とが異なっていることがエラーの内容で、その旨が視覚的に分かるように表示する。そこで例えばマニュアルでパーツ１０３を移動させるなどにより、パターニングを完成する。パターニングされた皮革は裁断ヘッド８により裁断され、この時各パーツは輪郭に沿って裁断されるが、ダミーパーツの輪郭は裁断されない。

実施例では以下の効果が得られる。
1) 矩形データに対してしかパーツを配置できないパターニング装置でも、不規則な形状の皮革１２をパターニングできる。
2) 皮革の配向や傷などの属性を、パーツへの要求属性と一致させることができる。
3) 知識データベースを用いることや、入力された属性を補間することにより、属性の入力を簡単にできる。
なおダミーパーツは皮革や端切れなどの外側にのみ配置するとは限らない。例えば１頭分の皮革の半頭分だけをパターニングに用い、残りの半頭分を使わずに残しておきたい場合、パターニングの対象から外して残しておきたい部分をダミーパーツで覆うと、ダミーパーツで覆われていない部分だけがパターニングされる。

実施例のパターニング装置のブロック図 実施例のパターニングプログラムのブロック図 実施例でのオブジェクトデータの作成アルゴリズムを示すフローチャート 実施例でのオブジェクトデータの例を模式的に示す図 実施例でのオブジェクトデータの他の例を模式的に示す図 実施例でのオブジェクトデータの更に他の例を模式的に示す図 実施例でのパーツデータの入力アルゴリズムを示すフローチャート 実施例でのパーツデータの例を模式的に示す図 実施例でのパターニングデータの作成アルゴリズムを示すフローチャート 実施例でのパターニングデータの例を模式的に示す図

符号の説明

２ パターニング装置
４ テーブル
６ アーム
８ 裁断ヘッド
１０ スキャナ
１２ 皮革
１４ コンピュータ
１６ 表示部
１８ キーボード
２０ スタイラス
２２ オブジェクトデータ記憶部
２４ パターニングデータ記憶部
２６ パーツデータ記憶部
２８ マッチング部
３０ 知識データベース
３２ パターニングプログラムの記録媒体
３４ オブジェクトデータ作成命令
３６ 補間命令
３８ 知識データベース作成命令
４０ ダミーパーツ作成命令
４２ パーツデータ入力命令
４４ パターニングデータ作成名
４６ 裁断命令
５０，６０，７０ オブジェクトデータ
５１，５２ ダミーパーツの境界線
５４〜５６ 配向データ
５７〜５９ 傷データ
８０ パーツデータ
８１ パーツ
１００ パターニングデータ
１０１，１０２ 傷データ
１０３ パーツ
Ｄ１〜Ｄ８ ダミーパーツ

Claims (4)

1. 矩形の内部に複数のパーツを配置することにより、シート材をパターニングするための装置において、
   シート材の不規則な形状を入力するための手段と、
   入力されたシート材の形状を前記矩形の内部に配置すると共に、矩形の内側でシート材の形状の外側の部分をダミーパーツとするための手段とを設けて、
   ダミーパーツが他のパーツと重なることをブロックすることにより、シート材の形状の内部に複数のパーツを配置するようにしたことを特徴とする、パターニング装置。
2. シート材の形状を表すデータに対して、シート材の各部の属性を付加するための手段と、
   パーツのデータに、パーツへの要求属性を付加するための手段と、
   シート材各部の属性とパーツへの要求属性とがマッチングするように、パーツをパターニングするための手段とを設けたことを特徴とする、請求項１のパターニング装置。
3. パターニング装置により矩形の内部に複数のパーツを配置することにより、シート材をパターニングするための方法において、
   a)：シート材の不規則な形状の入力を受け付けるステップ、
   b)：シート材の形状を前記矩形の内部に配置するステップ、
   c)：矩形の内側でシート材の形状の外側の部分からなるダミーパーツを発生させるステップ、
   d)：シート材の形状の内側に前記複数のパーツを配置するステップとを、
   前記パターニング装置により実行することを特徴とする、パターニング方法。
4. 矩形の内部に複数のパーツを配置することにより、シート材をパターニングするためのコンピュータのためのプログラムにおいて、
   前記コンピュータを、
   シート材の不規則な形状の入力を受け付けるための手段と、
   入力されたシート材の形状を前記矩形の内部に配置すると共に、矩形の内側でシート材の形状の外側の部分をダミーパーツとするための手段として機能させることにより、
   前記コンピュータにより、ダミーパーツが他のパーツと重なることをブロックするようにして、シート材の形状の内部に複数のパーツを配置するようにしたことを特徴とする、パターニングプログラム。

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