CN111496374A - 激光控制装置、激光控制系统、激光装置及激光控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光控制装置、激光控制系统、激光装置及激光控制方法。激光控制装置在将光纤用于激光传播的激光装置检测出异常产生而停止激光输出时,能够不使光穿过光纤而判定能否重新输出激光。激光控制装置具有判定部,判定部在激光装置的控制电路检测出激光振荡器或激光光学系统中异常的产生而使来自激光振荡器的激光输出停止时,将作为包含激光输出的停止时间点的预定期间的激光装置的状态数据及环境数据的至少一部分的输入数据输入判定器,由此按照判定能否重新输出来自激光振荡器的激光的结果对控制电路进行控制。预定期间的状态数据及输入数据包含该预定期间中激光的光量的时序数据以及与激光反向传播的返回光的光量的时序数据中的至少一方。
Description
技术领域
本发明例如涉及激光控制装置、激光控制系统及激光装置以及激光控制方法。
背景技术
近年来的激光加工用高功率激光装置中,正在研究利用被加工物(工件)所反射的激光(以下有时简称为反射光)等来防止激光光学系统或激光振荡器受到损伤。例如,激光加工用高功率激光装置以在短时间内能够检测出返回光等的光量的光检测器进行检测,并以非常短的时间间隔监视所检测出的光量,所述返回光沿与从激光振荡器射出的激光输出光或包含来自工件的反射光的激光输出光的传播方向相反的方向在激光光学系统内传导。并且,当所检测出的光量脱离预定范围时,以立即停止激光输出的方式控制激光加工用高功率激光装置。例如,从返回光的光量脱离预定范围等异常产生起到激光输出停止为止的时间多为数十μs以下。如此,由于将从异常产生起到激光输出停止为止的时间设定得非常短,因此,很多情况下,在激光加工用高功率激光装置检测出异常产生而停止激光输出时,激光振荡器及激光光学系统也未受到损伤,即使再次输出激光也不会存在问题。
但是,存在激光振荡器或激光光学系统稍微受到损伤的情况。例如,在激光加工用高功率激光装置的激光光学系统中,为了将激光输出光导光至加工头而使用光纤。即使在该光纤稍微受到损伤的情况下,若激光加工用高功率激光装置再次输出激光,也存在损伤部分因激光的损失造成的发热而使光纤的纤芯的温度上升的情况。这种情况下,产生所谓的光纤熔融,损伤部分沿朝向激光振荡器的方向迅速扩大。尤其在激光装置为激光加工用高功率激光装置中多使用的光纤激光装置的情况下,由于激光振荡器也由光纤构成,因此光纤熔融推进至激光振荡器,可能发生连昂贵的光纤激光振荡器都受到损伤的情形。因此,在基于光检测器的光量的检测结果等检测出异常产生,从而激光装置停止激光输出的情况下,分清激光装置是可以再次输出激光还是由于损伤扩大而不可再次输出激光具有非常重要的意义。
如前所述,在激光装置检测出异常产生而停止激光输出时,由于很多情况下也可以再次进行光输出,因此每次分解并调查激光装置会很耗费工时,不切实际。另外,即使分解并调查激光装置,在稍微的损伤的情况下,还存在很难发现损伤位置这一问题。
为了检测光纤的损伤,提出了使光穿过光纤来进行检查的技术(例如,参照日本特开平10-38751号公报、日本特开2000-221108号公报、日本特开2000-314673号公报、日本特开2006-292424号公报以及国际公开第2010/041564号)。例如,在日本特开平10-38751号公报中公开了如下的光纤断裂检测装置,该光纤断裂检测装置的特征在于,在传输高能的光的光纤的入射端设置有将来自光源的光会聚到光纤的透镜系统,并且在出射端设置有将光照射、会聚到传输目的地的透镜系统,在这些入射端透镜系统及出射端透镜系统的各自附近设置有接收透镜系统内的杂散光的光接受器,并设置有比较这些光接受器的输出来检测光纤的断裂的检测部。
另外,在日本特开2000-221108号公报中公开了光纤健全性检查装置。该光纤健全性检查装置被应用于激光加工装置,所述激光加工装置具备产生加工用激光的加工用激光振荡器、载送加工用激光的光纤以及对从该光纤放射的加工用激光进行聚光并照射到对象物的激光加工头。并且,该光纤健全性检查装置具备产生波长与加工用激光不同的检查用激光的检查用激光振荡器以及检测检查用激光的光检测器,其在与光纤的激光放出端邻接的位置利用光检测器测量将检查用激光导入光纤后从激光加工头返回的检查用激光来检测光纤的异常。
另外,日本特开2000-314673号公报中公开的YAG激光用光纤的断线检测方法,通过对照入射到YAG激光用光纤的激光输出信号的有无以及从光纤出射的激光检测信号的有无来检测光纤的断线。该方法将出射侧的返回光引导至入射侧附近,在该末端进行检测,并将所检测到的信号保持一定时间。并且,该方法将所保持的返回光检测信号与激光输出用控制部的输出指令信号进行对照,在存在输出指令信号却不存在返回光检测信号时,判定为光纤断线。
再者,日本特开2006-292424号公报中公开的光纤监控装置具备出射特定频率的激光的激光振荡器、将来自供激光入射的光纤的反射光进行会聚的聚光光学系统以及从聚光光学系统入射反射光并对反射光的光量进行测量的光检测器。
另外再者,在国际公开第2010/041564号中公开了对激光所传播的光纤中的光纤熔融进行检测的光纤熔融检测装置。该光纤熔融检测装置具备:配置在光纤的激光入射侧并输入相对于入射到光纤的光沿反方向传导的反方向传播光的至少一部分的光输入单元、将通过光输入单元输入的光进行光电转换的光接受单元、从光接受单元的输出信号提取包含光纤熔融的周期信号的预定频带成分的电滤波器单元、对电滤波器单元的输出电平的预定值以上的变化进行检测的检测单元以及根据检测单元的检测输出而发出警告信号的警告单元。
上述的检测光纤的损伤的技术均使激光穿过光纤来对光纤的损伤进行检测。但是,当在检测出异常产生后使激光穿过光纤时,尽管高速地检测异常产生并停止激光输出以使损伤不扩大,光纤的损伤还是会扩大,在一些情况下,有可能损伤至激光振荡器。也考虑使微弱的光穿过光纤来检测损伤以使损伤不扩大。但是,这种情况下,相对于使用微弱的光通过检测器测量到的光量的绝对值的测量误差的比例变大。因此,无法高精度地检测光纤的轻微的损伤。其结果,尽管光纤实际上存在损伤,但是有时会误判定为不存在损伤。这种情况下,在激光装置重新开始激光输出时,光纤的损伤有可能一举扩大。
发明内容
在一个方面,目的在于提供在将光纤用于激光传播的激光装置检测出异常产生而停止激光输出时,能够以不使光穿过光纤的方式来判定是否可以重新输出激光的激光控制装置。
根据一个实施方式,提供一种激光控制装置1,该激光控制装置1控制激光装置2、20,所述激光装置2、20具有:输出激光的激光振荡器21、检测从激光振荡器输出的激光的光量的输出光检测器23、检测在包含传播激光的光纤的激光光学系统22中与激光的传播方向反向地传播的返回光的光量的返回光检测器24以及控制激光振荡器的控制电路25。该激光控制装置具有判定部133,该判定部133在激光装置的控制电路检测出激光振荡器或激光光学系统中的异常的产生而使来自激光振荡器的激光输出停止时,将输入数据输入基于该输入数据判定能否重新输出来自激光振荡器的激光的判定器,由此判定能否重新输出来自激光振荡器的激光,并按照该判定结果对控制电路进行控制,所述输入数据为表示包含激光输出的停止时间点在内的预定期间的激光装置的状态的状态数据以及表示设置有激光装置及光纤的环境的状态的环境数据的至少一部分。并且,预定期间的状态数据以及输入数据包含该预定期间中的激光的光量的时间序列数据以及返回光的光量的时间序列数据中的至少一方
根据其他实施方式,提供一种激光控制系统200,其具有激光装置201以及能够经由通信网络202~204与激光装置进行通信的激光控制装置1。在该激光控制系统中,激光装置具有:输出激光的激光振荡器21、检测从激光振荡器输出的激光的光量的输出光检测器23、检测在包含传播激光的光纤的激光光学系统22中与激光的传播方向反向地传播的返回光的光量的返回光检测器24、控制激光振荡器的控制电路25以及状态数据记录部30,该状态数据记录部30在控制电路检测出激光振荡器或激光光学系统中的异常的产生而使来自激光振荡器的激光输出停止时存储输入数据,所述输入数据为表示包含该激光输出的停止时间点在内的预定期间的激光装置的状态的状态数据以及表示设置有激光装置及光纤的环境的状态的环境数据的至少一部分,当经由通信网络建立了激光装置与激光控制装置之间的通信时,控制电路将存储在状态数据记录部的输入数据发送给激光控制装置。另外,激光控制装置1具有判定部133,该判定部133将输入数据输入判定能否重新输出来自激光振荡器的激光的判定器,由此判定能否重新输出来自激光振荡器的激光,并按照该判定结果对控制电路进行控制。并且,预定期间的状态数据及输入数据包含该预定期间内的激光的光量的时间序列数据及返回光的光量的时间序列数据中的至少一方。
另外,根据其他实施方式,提供一种激光装置。该激光装置具有:输出激光的激光振荡器21、检测从激光振荡器输出的激光的光量的输出光检测器23、检测在包含传播激光的光纤的激光光学系统22中与激光的传播方向反向地传播的返回光的光量的返回光检测器24以及控制电路25,该控制电路25在检测出激光振荡器或激光光学系统中的异常的产生时,使来自激光振荡器的激光输出停止,并将输入数据输入基于该输入数据判定能否重新输出来自激光振荡器的激光的判定器,由此判定能否重新输出来自激光振荡器的激光,并按照该判定结果控制是否使激光振荡器重新输出激光,所述输入数据为表示包含激光输出的停止时间点在内的预定期间的激光装置的状态的状态数据以及表示设置有激光装置及光纤的环境的状态的环境数据的至少一部分。并且,预定期间的状态数据及输入数据包含该预定期间内的激光的光量的时间序列数据及返回光的光量的时间序列数据中的至少一方。
再者,根据其他实施方式,提供一种激光控制方法,该激光控制方法控制激光装置2、20,所述激光装置2、20具有:输出激光的激光振荡器21、检测从激光振荡器输出的激光的光量的输出光检测器23、检测在包含传播激光的光纤的激光光学系统22中与激光的传播方向反向地传播的返回光的光量的返回光检测器24以及控制激光振荡器的控制电路25。该激光控制方法包含:在激光装置的控制电路检测出激光振荡器或激光光学系统中的异常的产生而使来自激光振荡器的激光输出停止时,将输入数据输入基于输入数据判定能否重新输出来自激光振荡器的激光的判定器,由此判定能否重新输出来自激光振荡器的激光,并按照判定结果对激光装置的控制电路进行控制,所述输入数据为表示包含该激光输出的停止时间点在内的预定期间的激光装置的状态的状态数据以及表示设置有激光装置及光纤的环境的状态的环境数据的至少一部分。并且,预定期间的状态数据及输入数据包含该预定期间内的激光的光量的时间序列数据及返回光的光量的时间序列数据中的至少一方。
根据一个方面,在将光纤用于激光传播的激光装置检测出异常产生而停止激光输出时,能够以不使光穿过光纤的方式来判定是否可以重新输出激光。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的激光控制装置以及通过该激光控制装置控制的激光装置的概略结构图。
图2A~图2C分别是表示本发明的第1实施方式的学习模型的学习过程以及使用了学习完毕的学习模型的激光重新输出能否判定的一个例子的流程图。
图3是本发明的第2实施方式的激光控制装置以及通过该激光控制装置控制的激光装置的概略结构图。
图4是表示光纤断裂装置的结构的一个例子的图。
图5是表示光纤断裂装置的结构的另一个例子的图。
图6是表示光纤断裂装置的结构的又一个例子的图。
图7是表示本发明的第2实施方式的激光控制装置的学习过程的一个例子的流程图。
图8是本发明的第3实施方式的激光控制装置的处理器的功能框图。
图9A及图9B分别是表示本发明的第3实施方式的激光控制装置进行的价值函数的学习过程的一个例子的流程图。
图10是表示本发明的第3实施方式的激光控制装置进行的价值函数的学习过程的另一个例子的流程图。
图11是包含本发明的第4实施方式的激光控制装置的激光控制系统的概略结构图。
图12是本发明的第5实施方式的激光装置的概略结构图。
图13A~图13C分别是表示对本发明的第5实施方式的激光装置进行控制的情况下的价值函数的学习过程的一个例子的流程图。
图14是包含本发明的第6实施方式的激光装置的激光控制系统的概略结构图。
图15是本发明的第7实施方式的激光装置的概略结构图。
具体实施方式
以下,参照附图,对激光控制装置以及通过这样的激光控制装置控制的激光装置进行说明。此外,在各附图中,对相同的结构要素标注相同的附图标记。另外,为了便于理解这些附图,适当地变更了比例尺。
本申请的发明人发现:当在将光纤用于激光的传播的激光装置中检测出某些异常时,检测出该异常的前后的预定期间中的、表示激光装置的动作状况的数据,尤其检测出该异常的前后的预定期间中从激光装置输出的激光(以下有时仅称为激光输出光)的光量的时间序列数据以及在光纤中沿与激光的传播方向相反的方向传播的返回光(以下有时仅称为返回光)的时间序列数据与激光振荡器或包含光纤的激光光学系统有无损伤紧密相关。因此,该激光控制装置将在激光装置中检测出某些异常的前后的预定期间中的、表示激光装置的动作状况的数据,尤其该预定期间中的输出光及返回光的至少一方的时间序列数据输入判定器,由此判定激光装置能否重新输出激光,所述判定器是以判定是否能够进行激光的重新输出的方式预先学习了的判定器。
首先,对第1实施方式的激光控制装置进行说明。
图1是本发明的第1实施方式的激光控制装置以及通过该激光控制装置控制的激光装置的概略结构图。此外,在图1中,空心的箭头模拟地表示在空气中或光纤中传导的激光,实线的箭头模拟地表示信号线等以及其信号的方向。此外,这一点也适用于图1之后的表示概念性结构的各图。
本实施方式的激光控制装置1对激光装置2进行控制。激光装置2至少具有激光振荡器21、激光光学系统22、输出光检测器23、返回光检测器24、控制电路25、输入装置26以及显示装置27。并且,从激光装置2输出的激光在光纤3中传播并从加工头4照射至工件(加工对象物)5,被用于工件5的加工。
激光振荡器21通过按照来自控制电路25的控制进行激光振荡来输出激光。对于本实施方式的激光振荡器21没有特别限制,激光振荡器21例如可以是光纤激光器、YAG激光器这样的固体激光器方式的激光振荡器或者直接二极管激光器这样的激光振荡器。
激光光学系统22设于激光振荡器21与光纤3之间,以使从激光振荡器21输出的激光入射到光纤3的方式将该激光会聚到光纤3的一端面。为此,激光光学系统22具有沿着连结激光振荡器21与光纤3的一端面的光轴配置的1个以上的透镜。此外,在激光振荡器21与光纤3直接连接的情况下,也可以省略激光光学系统22。另外,由于光纤3自身也被认为是激光光学系统的一部分,因此以下有时将激光光学系统22与光纤3一并称为激光光学系统。
输出光检测器23检测激光输出光的光量。为此,输出光检测器23例如具有对激光输出光具有灵敏度的1个以上的受光元件,诸如光电二极管。并且,输出光检测器23例如配置成接收从光纤3的熔接部(未图示)或其附近的光纤3的除去了保护覆膜的部分漏出的激光输出光。或者,输出光检测器23也可以配置成在激光光学系统22的激光振荡器21侧的附近接收激光输出光的一部分在激光光学系统22所具有的透镜面反射而产生的杂散光。或者,输出光检测器23也可以配置成接收由配置在激光振荡器21与激光光学系统22之间的分束器(未图示)分割的激光输出光的一部分。或者,输出光检测器23也可以配置成在光纤3的加工头4的附近接收激光输出光的一部分或由激光输出光产生的杂散光。并且,输出光检测器23将激光输出光的光量的测量值输出给控制电路25。
返回光检测器24检测在光纤3内沿与激光输出光的传播方向相反的方向传播并从光纤3的一端面朝向激光振荡器21侧射出的返回光的光量。为此,返回光检测器24例如具有对返回光具有灵敏度的1个以上的受光元件,诸如光电二极管。并且,返回光检测器24例如与输出光检测器23同样,配置成接收从光纤3的熔接部或其附近的光纤3的除去了保护覆膜的部分漏出的返回光。或者,返回光检测器24也可以配置成接收透过构成激光振荡器21的高反射鏡(未图示;光纤激光器的情况下为HRFBG:High-reflecting fiber Bragggrating;高反射光纤布拉格光栅)的返回光。或者,返回光检测器24也可以配置成在激光光学系统22的光纤3侧的附近接收返回光的一部分在激光光学系统22所具有的透镜面反射而产生的杂散光。或者,返回光检测器24也可以配置成接收由配置在激光光学系统22与光纤3之间的分束器(未图示)分割的返回光的一部分。并且,返回光检测器24将返回光的光量的测量值输出给控制电路25。
控制电路25按照来自激光控制装置1的控制信号、激光输出光的光量的测量值、返回光的光量的测量值或来自输入装置26的操作信号,输出使激光振荡器21输出激光的光输出指令或者使激光的输出停止的输出停止指令。此外,控制电路25对激光振荡器21输出光输出指令这一表述简略表述了向构成为对激光振荡器21供给驱动电力的电源(未图示)输出电力输出指令的意思。这也适用于之后的各实施方式或变形例。
控制电路25例如具有Central Processing Unit(CPU;中央处理器)这样的运算电路、存储器电路,驱动对激光振荡器21供给驱动电力的电源(未图示)的驱动电路以及用于与激光装置2的各部分及激光控制装置1进行通信的通信电路等。此外,控制电路25也可以由现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array)构成。控制电路25例如在从输入装置26接收到启动激光装置2的操作信号时向激光振荡器21输出光输出指令。另外,控制电路25在从输入装置26接收到使激光装置2停止的操作信号时,将输出停止指令输出给激光振荡器21。再者,控制电路25在激光输出光的光量的测量值或返回光的光量的测量值脱离预定的容许范围时,判定为在激光装置2或光纤3中产生了某些异常。例如,控制电路25在激光输出光的光量的测量值小于预定的下限阈值时或者在返回光的光量的测量值大于预定的上限阈值时,判定为在激光装置2或光纤3中产生了某些异常。此外,预定的下限阈值也可以设定成光输出指令的函数。另外,产生异常这一表述并非意指激光装置中产生了不可逆的损伤,而是以激光装置处于异常的状态这一意思而使用。控制电路25在检测出异常的产生时,将输出停止指令输出给激光振荡器21,并且将检测出异常的产生的情况通知给激光控制装置1。再者,在进行学习模型的学习的期间,在检测出异常产生后,控制电路25也可以将光输出指令再次输出给激光振荡器21。并且,在重新输出光输出指令后经过一定期间也没有检测出异常的产生的情况下,控制电路25将表示该情况的能光输出标签输出给激光控制装置1。另一方面,当重新输出光输出指令后在一定期间内再次检测出异常的产生时,控制电路25将表示该情况的不能光输出标签输出给激光控制装置1。
再者,控制电路25持续地向激光控制装置1输出表示激光装置2的各部分的状态的数据(以下称为状态数据)。此外,状态数据中例如包含激光输出光的光量的测量值、返回光的光量的测量值、指定对激光振荡器21供给的驱动电流量的值这样的控制电路25的控制数据以及激光装置2内设置的其他传感器(例如,电流计、电压计或者温度计)的测量值。
另外,当学习模型的学习结束时,在检测出异常的产生而使激光振荡器21暂且停止激光输出后,控制电路25将询问能否重新开始激光输出等的信号输出给激光控制装置1。并且,当从激光控制装置1接收到表示允许重新开始激光输出的控制信号时,控制电路25将光输出指令输出给激光振荡器21。另一方面,当从激光控制装置1接收到不允许重新开始激光输出的控制信号时,控制电路25维持使激光振荡器21的激光输出停止。
输入装置26例如具有多个操作按钮。并且,输入装置26生成与多个操作按钮中由用户操作的操作按钮相应的操作信号(例如,启动激光装置2的操作信号、停止激光装置2进行的激光的输出的操作信号、设定激光的输出强度的操作信号等)并输出给控制电路25。
显示装置27例如是液晶显示器,其显示从控制电路25收到的各种显示用的数据,例如表示激光装置2的状态的数据。此外,输入装置26与显示装置27也可以如触摸面板显示器那样一体地构成。另外,输入装置26与显示装置27也可以设置在激光控制装置1。
激光控制装置1具有通信接口11、存储器12以及处理器13。
通信接口11是通信部的一个例子,具有用于与激光装置2等进行通信的通信电路。并且,通信接口11将从激光装置2接收的各种数据或信号传递给处理器13。另外,通信接口11将从处理器13收到的针对激光装置2的控制信号输出给激光装置2。再者,通信接口11也可以与对表示激光装置2及光纤3的周围的环境的状态的数据(以下称为环境数据)进行测量的1个以上的传感器(例如,设于加工头4或工件5的附近的温度计或湿度计)以能够进行通信的方式连接,并将从该传感器接收到的环境数据传递给处理器13。此外,通信接口11也可以经由激光装置2的控制电路25接收环境数据。环境数据中例如包含加工头4或工件5的附近的温度或湿度、控制加工头4与工件5的相对位置关系的驱动装置(未图示)的内部数据。
存储器12是存储部的一个例子,其存储激光控制装置1为了控制激光装置2而使用的各种的数据以及在处理器13上运行的程序。例如,存储器12存储表示学习模型的参数群以及用于这样的学习模型的学习的、激光装置2的状态数据及环境数据,所述学习模型用于判定在激光装置2中检测出异常而暂且停止激光输出后能否重新开始激光输出。为此,存储器12例如具有非易失性只读半导体存储器以及易失性可读写半导体存储器。再者,存储器12也可以具有环形缓冲器。再者,存储器12也可以具有磁记录介质或光记录介质及其存取装置这样的存储装置。
处理器13是控制部的一个例子,例如具有Central Processing Unit(CPU;中央处理单元)及其外围电路。再者,处理器13也可以具有逻辑运算用的处理器及数值运算用的处理器。再者,处理器13也可以具有由现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable GateArray)构成的运算电路。并且,处理器13执行与激光装置2的控制相关的处理。为此,处理器13具有状态观测部131、标签取得部132、判定部133、学习部134以及学习控制部135。处理器13所具有的这些各部分例如是由在处理器13上执行的计算机程序来实现的功能模块。或者,这些各部分也可以作为安装在处理器13的一部分上的专用的运算电路来实现。另外,处理器13无需以一个处理器来构成,也可以设置用于执行计算负荷特别大的学习部134等的处理的其他专用处理器。
状态观测部131观测状态数据及环境数据。在本实施方式中,状态观测部131经由通信接口11持续地取得状态数据及环境数据并将其存储到存储器12。此时,状态观测部131也可以将状态数据及环境数据写入存储器12所包含的环形缓冲器。这种情况下,在环形缓冲器中存储最近的一定期间的状态数据及环境数据。
在激光装置2的控制电路25检测出异常产生而从控制电路25输出了输出停止指令后,标签取得部132将控制电路25能否再次输出光输出指令作为由能光输出标签或者不能光输出标签构成的标签来取得。例如,标签取得部132能够经由通信接口11从控制电路25取得在检测出异常产生后即使再次输出光输出指令也不会再次检测出异常产生这一能光输出标签以及当在检测出异常产生后输出光输出指令时再次检测出异常产生而立即再次停止光输出这一不能光输出标签。优选人不介入这些标签的取得,但是,在分解并调查激光装置2的结果为发现了在检测出异常产生后不能再次输出光输出指令的损伤时等,也可以由人操作输入装置26来使控制电路25输出不能光输出标签。
在因检测出异常产生,激光装置2的控制电路25向激光振荡器21输出了输出停止指令时,判定部133将作为包含控制电路25输出了输出停止指令的输出停止时间点(即停止激光输出的时间点)在内的预定期间内的状态数据及环境数据的至少一部分的输入数据输入到判定能否重新开始激光输出的学习模型。由此,判定部133判定能否重新开始激光输出。另外,判定部133根据该判定结果,针对能否重新开始激光输出来控制激光装置2的控制电路25。此外,学习模型是判定器的一个例子。
预定期间可以设为从由输出停止时间点回溯第1预定时间的时间点起到经过该输出停止时间点之后的第2预定时间的时间点为止的期间。就第1预定时间而言,若将时间设定得较长,则会产生数据量过大或者有效数据埋没于无效数据这样的问题,因此,优选设为大于0且典型地为10ms数量级程度。另外,第2预定时间也存在同样的问题,在输出停止时间点之前存在大量的有效数据,因此,优选第2预定时间设定为与第1预定时间相同或比第1预定时间短。另外,第2预定时间也可以设为0。即,也可以将输出停止时间点设定为预定期间的末端。
在本实施方式中,学习模型例如可以设为多层感知机类型的神经网络或者支持向量机。此外,在输入学习模型的输入数据中,尤其优选包含预定期间内的激光输出光的光量的测量值的时间序列数据以及返回光的光量的测量值的时间序列数据至少一方,更优选包含预定期间内的激光输出光的光量的测量值的时间序列数据以及返回光的光量的测量值的时间序列数据这两方。预定期间内的激光输出光的光量的测量值的时间序列数据以及返回光的光量的测量值的时间序列数据与激光振荡器21及光纤3的任一个中产生的异常的相关性高,因此,通过将这些时间序列数据作为学习模型的输入数据,学习模型能够高精度地判定能否重新开始激光输出。其结果,当在激光振荡器21及光纤3的任一个中存在若重新开始激光输出则损伤扩大这样的异常时,抑制重新开始激光输出。
此外,作为输入数据之一,可以使用状态数据中的对激光振荡器21供给的驱动电流的目标值这样的控制电路25的控制数据。就这样的控制数据而言,由于短时间内不会变化,因此,也可以将预定期间中的任一时间点的值用作输入数据。另外,作为另一输入数据,可以使用状态数据或环境数据中的由电流计、电压计或者光检测器这样的传感器测量到的数据。由于这样的测量数据在异常产生的前后有可能会变化,因此优选将预定期间中的时间序列的测量数据用作输入数据。
学习部134对学习模型进行学习。在本实施方式中,学习部134使用多个训练数据按照误差反向传播法这样的预定的有监督学习方法对学习模型进行学习,所述训练数据为激光装置2的控制电路25检测出异常的产生时的预定期间的状态数据及环境数据中的输入数据和与该输入数据对应的标签的对。
学习控制部135控制学习部134进行的学习模型的学习过程。为此,学习控制部135执行如下处理:通过将由状态观测部131获得的状态数据等与由标签取得部132获得的标签相对应来制作训练数据以及将训练数据写入存储器12、读取来自存储器12的训练数据以及将训练数据交付给学习部134等。例如,当从控制电路25通知了检测出异常的产生时,学习控制部135从存储器12读出上述的预定期间的状态数据等,并将其与由标签取得部132获得的标签相对应来作为训练数据另行存储在存储器12。再者,学习控制部135判定学习部134进行的学习模型的学习是否结束,在学习模型的学习已结束的情况下,经由通信接口11将该学习已结束的情况通知给激光装置2的控制电路25。
图2A~图2C分别是表示第1实施方式的学习模型的学习过程以及使用了学习完毕的学习模型的激光重新输出能否判定的一个例子的流程图。
当激光控制装置1开始动作时,首先,为了明确学习模型的学习的到达等级尚未达到设定的等级,在作为学习控制部135的内部变量的学习等级中设定0(步骤S101)。接着,学习控制部135判定激光装置2的控制电路25是否要求光输出指令的输出(步骤S102)。若要求光输出指令的输出(步骤S102-是),学习控制部135经由通信接口11对控制电路25输出允许按照光输出指令输出激光的控制信号。并且,通过控制电路25对激光振荡器21输出光输出指令,从激光振荡器21输出激光(步骤S103)。
状态观测部131始终从控制电路25取得包含激光输出光的光量的测量值及返回光的光量的测量值的激光装置2的状态数据及环境数据,并且还始终观测是否通过控制电路25输出了检测出异常产生及输出停止指令,在检测出异常产生时,经由通信接口11从控制电路25取得表示检测出异常产生的信号(步骤S104)。
学习控制部135通过状态观测部131判定控制电路25是否检测出异常产生,即是否输出了输出停止指令(步骤S105)。在输出了输出停止指令的情况下(步骤S105-是),学习控制部135从存储器12(例如,环形缓冲器)读取上述的预定期间内的状态数据及环境数据的至少某一个来作为输入数据(步骤S106)。接下来,学习控制部135为了确认学习等级而判定作为学习控制部135的内部变量的学习等级是否为0(步骤S107)。若学习等级为0(步骤S107-是),则称为学习中途,学习控制部135判定所设定的学习模式是否是自动重新输出模式(步骤S108)。
这里,自动重新输出模式为如下这样的学习模式:在控制电路25检测出异常产生而输出光输出停止指令并停止了激光输出时,例如在使加工头4退避到不产生来自工件5的反射光的位置后,学习控制部135以再次输出光输出指令的方式自动地指示控制电路25。虽然具有以无人介入的方式来推进学习的优点,但是光纤3或激光光学系统22的损伤扩大,在一些情况下,也可能发生损伤扩大至激光振荡器21而需要修理激光装置2的情形。但是,即使在控制电路25检测出异常产生而输出了光输出停止指令的情况下,也多为仅是来自工件5的反射光暂时地超过标准。这种情况下,由于通过光输出停止指令瞬间停止激光输出,因此光纤3等不会受到任何损伤。因此,即使有时如上所述损伤扩大需要进行修理,由于在通过来自控制电路25的输出停止指令激光装置2停止了激光输出时,控制电路25自动地判别能否再次输出光输出指令,因此在考虑为了开发便于使用且可靠性高的激光装置所必要的成本的情况下也可以采用。
当在步骤S108中判定为设定成自动重新输出模式时(步骤S108-是),学习控制部135经由通信接口11以向激光振荡器21再次输出光输出指令的方式指示控制电路25,再次输出激光(步骤S109)。作为重新输出激光的结果,学习控制部135通过状态观测部131判定是否从控制电路25再次输出了输出停止指令(步骤S110)。在判定为从控制电路25再次输出了输出停止指令的情况下(步骤S110-是),可认为激光装置2或光纤3中存在损伤部分处于需要修理的状态,因此,学习控制部135经由通信接口11以在显示装置27等显示处于需要修理状态的方式指示控制电路25(步骤S112)。这种情况下,虽然由人对损伤部进行修理(步骤S113),但是由于不能再次进行激光输出,因此标签取得部132将从控制电路25重新输出了输出停止指令作为不能光输出标签来取得(步骤S114)。然后,学习控制部135通过将在步骤S106所取得的输入数据与不能光输出标签相对应来形成作为训练数据之一的输入数据与不能光输出标签的对(步骤S115)。
另外,在步骤S110中判定为经过一定时间也没有从控制电路25再次输出输出停止指令的情况下(步骤S110-否),推定为激光装置2或光纤3没有受到成问题的损伤。因此,由于能够再次输出激光,标签取得部132将没有从控制电路25再次输出输出停止指令作为能光输出标签来取得(步骤S111)。并且,在步骤S115中,学习控制部135通过将在步骤S106中取得的输入数据与能光输出标签相对应来形成作为训练数据之一的输入数据与能光输出标签的对。
在步骤S115之后,学习控制部135判定在上次的学习模型的更新之后蓄积的训练数据的数量是否达到预定数量(例如,1000)(步骤S116)。若训练数据的数量没有达到预定数量(步骤S116-否),则学习控制部135判定是否对激光控制装置1发出了动作结束指令(步骤S131)。若发出了动作结束指令(步骤S131-是),则激光控制装置1结束动作。另一方面,若没有发出动作结束指令(步骤S131-否),则学习控制部135重复步骤S102以后的处理。
另一方面,若训练数据的数量达到了预定数量(步骤S116-是),则学习控制部135针对上次的学习模型的更新之后蓄积的训练数据的每一个,通过将该训练数据中所包含的输入数据输入学习模型而得的判定结果与该训练数据中所包含的标签进行对照,来判定学习模型的判定结果是否正确。并且,学习控制部135根据针对各训练数据的判定结果求出学习模型的判定结果的错误率(步骤S117)。此外,学习控制部135也可以不通过如上所述的批量学习而通过在线学习来针对实时的输入数据一边进行学习一边进行判定。
学习控制部135判定错误率是否在预定的设定值以下(步骤S118),若错误率大于预定的设定值(步骤S118-否),则学习模型的学习不充分,因此,激光重新输出的能否的判定精度不足。因此,学习控制部135使用存储器12中存储的全部的训练数据,使学习部134对学习模型进行学习,由此更新学习模型(步骤S119)。之后,若在步骤S131中没有发出动作结束指令,则学习控制部135重复步骤S102以后的处理。
另一方面,若错误率在预定的设定值以下(步骤S118-是),则学习模型的学习充分,其结果,针对激光重新输出的能否获得了充分的判定精度。因此,学习控制部135在学习等级中设定表示学习结束的1(步骤S120)。再者,学习控制部135经由通信接口11将学习模型的学习完成的情况通知给控制电路25,并且将学习模型的学习完成的情况显示在显示装置27(步骤S121)。
在步骤S121之后,针对步骤S102中没有要求输出光输出指令的情况(步骤S102-否)或者步骤S105中判定为没有从控制电路25输出输出停止指令的情况(步骤S105-否),学习控制部135判定是否对激光控制装置1发出了动作结束指令(步骤S131)。若发出了动作结束指令(步骤S131-是),激光控制装置1结束动作。另一方面,若没有发出动作结束指令(步骤S131-否),学习控制部135重复步骤S102以后的处理。此外,当步骤S102中没有对激光装置2发出光输出指令且步骤S131中没有发出动作结束指令时,直到发出光输出指令或动作结束指令的某一个为止,学习控制部135进行待机。
此外,优选按照步骤S104、步骤S105、步骤S131、步骤S102、步骤S103的顺序执行处理,至再次执行步骤S104的处理的时间周期为10μs数量级或其以下。
另外,当在步骤S108中判定为学习模式被设定为自动重新输出模式时(步骤S108-否),由于从控制电路25输出了输出停止指令,因此在显示装置27中显示激光装置2处于停止状态(步骤S122)。此外,控制电路25也可以同时鸣响蜂鸣器(未图示)等以使人(负责人)尽早发现激光装置2处于停止状态。这种情况下,在激光装置2处于停止状态后,由人(负责人)从疑似激光装置2或光纤3的损伤的部分进行分解调查来确认损伤部的有无或激光装置2或光纤3的状态。并且,经由输入装置26输入该调查结果(步骤S123)。学习控制部135从控制电路25收到所输入的调查结果,并参照该调查结果判定是否能够重新输出激光(步骤S124),在判定为能够重新输出激光的情况下(步骤S124-是),学习控制部135执行前述的步骤S109以后的处理。
另一方面,当在步骤S124中学习控制部135判定为不能重新输出激光时(步骤S124-否),需要修理损伤部。因此,由人进行激光装置2或光纤3的损伤部的修理(步骤S125),学习控制部135可以执行前述的步骤S114以后的处理。
当在前述的步骤S120中将1代入学习等级时,学习模型的学习完成。因此,在新检测出异常的产生时,判定部133能够使用作为学习结果的学习模型针对该检测时的输入数据适当地判定能否重新输出激光,即是否从控制电路25对激光振荡器21再次输出光输出指令。即,当在步骤S107中判定为学习等级为1时(步骤S107-否),判定部133将在步骤S106取得的输入数据输入学习模型(步骤S126)。并且,判定部133从学习模型获得是否能够重新输出激光的判定结果(步骤S127),判定部133判定该判定结果是否表示能够重新输出激光(步骤S128),若能够重新输出激光(步骤S128-是),判定部133针对来自控制电路25的能否重新输出激光的询问将给予允许重新输出的控制信号经由通信接口11输出给控制电路25(步骤S129)。
另一方面,若不能重新输出激光(步骤S128-否),判定部133针对来自控制电路25的能否重新输出激光的询问将不允许重新输出的控制信号经由通信接口11输出给控制电路25,并且将检测出故障的情况显示在显示装置27。并且,进行激光装置2或光纤3的损伤部的修理(步骤S130)。
在步骤S129或步骤S130之后,判定部133执行步骤S131的处理即可。
如以上所说明的那样,在检测出激光装置或光纤的异常的产生时,存在也可以再次输出光输出指令的情况,诸如该异常的原因为噪音引起的暂时的误检测的情况,或者该异常的原因为针对在工件表面反射的激光输出光的返回光超过预定等级的正常的损伤避免动作的情况。另一方面,该异常的原因为由于某些原因激光振荡器或光纤等中产生了损伤或正产生损伤,若再次输出光输出指令则损伤部分扩大,因此有时不能输出光输出指令。但是,本实施方式的激光控制装置,在检测出异常的产生而停止激光输出后,即使不将光再次入射到光纤等,通过将从包含检测出异常的产生而停止激光输出时在内的预定期间的状态数据及环境数据中选择出的输入数据输入学习模型,也能够立即且适当地判定是否能够再次输出光输出指令。因此,该激光控制装置能够削减不必要的工时,并且能够防止错误判断能否重新输出光输出指令而使激光振荡器或光纤等中产生的损伤扩大。
接下来,对第2实施方式进行说明。第2实施方式的激光控制装置能够容易地取得利用激光控制装置所具有的光纤断裂装置损伤光纤时即拒绝再次的光输出指令的情况下的训练数据。
图3是本发明的第2实施方式的激光控制装置以及通过该激光控制装置控制的激光装置的概略结构图。第2实施方式与图1所示的第1实施方式的区别在于,激光控制装置1还具有光纤断裂装置28。
在本实施方式中,虽然光纤断裂装置28是激光控制装置1的结构的一部分,但是其设置在激光装置2内,根据来自学习控制部135的指令断裂光纤3。此外,光纤断裂装置28也可以设置成断裂光纤3的位于激光装置2的外侧的部分。光纤断裂装置28构成为,在激光装置2输出激光过程中原则上能够在光纤3的至少1处以上的特定区间使光纤3断裂。特定区间例如优选为通过重新熔接断裂的光纤3能够功能性地修复激光装置2的区间。也可以是光纤断裂装置28在根据来自学习控制部135的指令断裂了光纤3时经由通信接口11将断裂产生信号输出给处理器13的标签取得部132,标签取得部132至少将断裂产生信号作为不能光输出标签来取得。
图4是表示光纤断裂装置28的结构的一个例子的图。在该例中,如图4所示,光纤断裂装置28具有使光纤3逐渐弯曲,并在弯曲部3a的曲率超过限度时使光纤3真正断裂的结构。光纤断裂装置28以使光纤3的除去了保护覆膜的部分(弯曲部)3a的曲率渐渐增大的方式,将光纤3的除去了保护覆膜的部分3a的一端侧保持在固定地保持光纤3的光纤固定保持器281a,并将该部分3a的另一端侧保持在光纤移动保持器281b。并且,光纤断裂装置28例如通过具有电动机及由电动机驱动的轮子的圆弧驱动装置281c使光纤移动保持器281b沿着圆弧驱动用导轨281d在附图所示的驱动方向上移动。为了唯一地确定断裂发生的位置或者为了便于断裂,也可以预先稍微损伤弯曲部3a的外侧的包覆层外表面。光纤断裂装置28的各部被收纳在遮光壳体281e内。由此,防止光纤3断裂时激光泄露到外部。另外,也可以在遮光壳体281e内配置光电二极管这样的散射光检测器281f。并且,光纤断裂装置28也可以通过利用散射光检测器281f检测在光纤3断裂时产生的遮光壳体281e内的散射光,将其用作断裂产生信号。为此,圆弧驱动装置281c和散射光检测器281f的信号线与激光控制装置1的通信接口11连接即可。
图5是表示光纤断裂装置28的结构的另一个例子的图。在该例中,如图5所示,光纤断裂装置28使线性驱动装置282b沿着线性驱动用导轨282a并沿着图中所示的驱动方向移动,由此将边缘282c按压于光纤3而在与边缘承接台282d之间对光纤3的除去了保护覆膜的部分3a进行加圧来大角度第地弯曲该部分3a。并且,光纤断裂装置28也可以构成为通过弯曲损失的骤然增大,以该部分3a中产生的损失部为起点使光纤熔融产生,有效地断裂光纤3。也可以配置光电二极管这样的输出光检测器282e,其检测因光纤熔融的产生而沿与朝向激光振荡器21的方向相反的方向传导的输出光。并且,光纤断裂装置28也可以将通过输出光检测器282e检测出的、沿与朝向激光振荡器21的方向相反的方向传导的输出光的光量剧减(例如,最近的一定期间中的该光量的減少量在预定阈值以上)用作断裂产生信号。在图5的情况下,缓慢地弯曲光纤3的除去了保护覆膜的部分3a的一部分,并通过输出光检测器282e检测因弯曲损失而从纤芯漏出的输出光。线性驱动装置282b和输出光检测器282e的信号线与激光控制装置1的通信接口11连接即可。此外,在该例中,光纤断裂装置28的各部分也收纳在遮光壳体282f内。
图6是表示光纤断裂装置28的结构的又一个例子的图。在该例中,如图6所示,光纤断裂装置28具有激光振荡器283a,该激光振荡器283a射出具有与激光装置2的激光振荡器21的输出激光的波长以及输出光检测器23及返回光检测器24能够检测到的波长不同波长的激光,以便不直接影响输出光检测器23及返回光检测器24的检测结果。并且,光纤断裂装置28使用聚光光学系统283b会聚从激光振荡器283a射出的激光并照射到光纤3的除去了保护覆膜的部分3a来将光纤3局部地加热至高温。由此,该光纤断裂装置28使该部分3a产生光纤熔融,有效地使光纤3断裂。这种情况下,与图5所示的例子同样,也可以配置光电二极管这样的输出光检测器283c,其检测因光纤熔融的产生而沿与朝向激光振荡器21的方向相反的方向传导的输出光。并且,光纤断裂装置28也可以将通过输出光检测器283c检测出的、沿与朝向激光振荡器21的方向相反的方向传导的输出光的光量剧减(例如,最近的一定期间中的该光量的減少量在预定阈值以上)用作断裂产生信号。与图5所示的例子同样,缓慢地弯曲光纤3的除去了保护覆膜的部分3a的一部分,并通过输出光检测器283c检测因弯曲损失而从纤芯漏出的输出光。激光振荡器283a和输出光检测器283c的信号线与激光控制装置1的通信接口11连接即可。此外,在该例中,光纤断裂装置28的各部分收纳在遮光壳体283d内。
如上所述,在图4~图6所示的光纤断裂装置28中,将通过散射光检测器或输出光检测器检测出的光量的变化用作断裂产生信号。但是,也可以将从学习控制部135向光纤断裂装置28输出的光纤断裂指令用作断裂产生信号。这种情况下,也可以在光纤断裂装置28中省略散射光检测器及输出光检测器。
图7是表示本实施方式的激光控制装置1的学习过程的一个例子的流程图,也是本发明的激光控制方法中的学习过程的一个例子。
在本实施方式的学习过程中,当在图2A~图2C所示的流程图中的步骤S102的光输出指令的有无的判定中存在光输出指令时,追加判定步骤S201的有意断裂模式是否被设定为有效的处理、以及在判定为有意断裂模式有效时应用的步骤S202~步骤S212的处理。因此,在图7所示的流程图中图示了步骤S201~S212的处理。关于其他步骤的处理的详情,可参照图2A~图2C的流程图及相关的说明。
激光控制装置1开始学习模型的学习,学习控制部135判定激光装置2的控制电路25是否要求光输出指令的输出。并且,若要求光输出指令的输出(步骤S102-是),即在新发出了光输出指令的情况下或者在之前发出的光输出指令的执行未结束而存留的情况下,学习控制部135判定有意断裂模式是否被设定为有效(步骤S201)。有意断裂模式,是指使用光纤断裂装置28有意地断裂光纤3的模式。若有意断裂模式被设定为无效(步骤S201-否),则学习控制部135执行图2A~图2C所示的流程图中的步骤103以后的处理。
另一方面,若有意断裂模式被设定为有效(步骤S201-是),则学习控制部135经由通信接口11对控制电路25输出允许按照光输出指令输出激光的控制信号。并且,通过控制电路25对激光振荡器21输出光输出指令,从激光振荡器21输出激光(步骤S202)。再者,学习控制部135开始到执行光纤3的有意断裂为止的时间计量(步骤S203)。状态观测部131始终从控制电路25取得包含激光输出光的光量的测量值及返回光的光量的测量值的激光装置2的状态数据及环境数据,并且还始终观测是否通过控制电路25输出了异常产生的检测及输出停止指令,当检测出异常产生时,经由通信接口11从控制电路25取得表示检测到异常产生的信号(步骤S204)。
学习控制部135通过状态观测部131判定控制电路25是否检测出异常产生,即是否输出了输出停止指令(步骤S205)。在输出了输出停止指令的情况下(步骤S205-是),如后所述,在到光纤断裂装置28根据来自学习控制部135的指令执行光纤3的有意断裂为止的设定时间经过前,将输出停止指令输出。即,不执行光纤3的有意断裂。因此,学习控制部135执行图2A~图2C的流程图中的步骤S106以后的处理。
另一方面,当判定为没有从控制电路25输出来输出停止指令时(步骤S205-否),学习控制部135判定从步骤S204中开始计量起的经过时间是否达到作为到执行有意断裂为止的时间而设定的时间(步骤S206),当判定为经过时间没有达到设定时间时(步骤S206-否),学习控制部135执行图2A~图2C的流程图中的步骤S131以后的处理。
另一方面,当判定为经过时间达到了设定时间时(步骤S206-是),学习控制部135重置所计量的经过时间(步骤S207)。并且,学习控制部135对光纤断裂装置28输出光纤断裂指令(步骤S208)。并且,执行光纤3的断裂。通过光纤3断裂,控制电路25根据输出光检测器23的激光输出光的光量的检测结果或返回光检测器24的返回光的光量的检测结果等检测出异常产生,并将输出停止指令输出。另外,光纤断裂装置28或者学习控制部135输出断裂产生信号(步骤S209)。之后,学习控制部135从存储器12读取从由控制电路25输出了输出停止指令的停止指令时间点回溯第1预定时间而得的时间点起到停止指令时间点的经过第2预定时间后的时间点之间的预定期间内的状态数据及环境数据的至少某一个,来作为输入数据(步骤S210)。另外,光纤3的损伤部分即光纤3的断裂部,通过从光纤3除去该断裂部附近后进行重新熔接来修理(步骤S211)。通过光纤3断裂,激光装置2处于控制电路25不能重新输出光输出指令的状态已明确,因此,标签取得部132将断裂产生信号作为不能光输出标签来取得(步骤S212)。之后,学习控制部135执行图2A~图2C的流程图中的步骤S115以后的处理。
如以上所说明的那样,图7的流程图中所示的学习过程示出了作为判定器的一个例子的学习模型的学习方法的一个例子,在具有激光振荡器以及包含传导从激光振荡器射出的激光输出光的光纤的激光光学系统的激光装置中,该判定器通过输入包含检测出异常的产生而停止激光输出时在内的预定期间的状态数据及环境数据的至少某一个,来判定是否能够再次输出光输出指令。
为了适当地对学习模型进行学习以使光输出指令的重新输出的判定精度良好,还需要许多作为不能光输出标签与对应的输入数据的对的训练数据,但取得不能光输出标签需要实现光纤等受到损伤的状态。但是,激光装置通常昂贵,当无法容易修复的地方受到损伤时,会花费高额的修理费,因此存在作为不能光输出标签与对应的输入数据的对的训练数据的获取成本非常高这一问题。另外,获取许多的训练数据也非常需要时间。因此,如本实施方式这样,通过在利用光纤的重新熔接能够功能性地修复激光装置的位置(或者区间)有意地断裂光纤,能够以比较低的成本取得学习模型的适当的学习中不可缺的作为不能光输出标签与对应的输入数据的对的训练数据。另外,根据本实施方式,由于有意地断裂光纤,因此能够以比较短的时间取得大量的训练数据,从而也能够提高学习的进展速度。
另外,根据本实施方式的变形例,在不能光输出标签中也可以包含与不能重新输出来自激光装置的控制电路的光输出指令的理由即损伤部位和损伤状态相关的信息(以下有时称为损伤信息)。这种情况下,学习部134也可以以如下方式对学习模型进行学习:针对输入数据,不仅输出能否重新输出光输出指令,还在输出不能重新输出光输出指令的判定结果时输出表示所推定的损伤部位和所推定的损伤状态的信息(以下有时称为推定损伤信息)。这种情况下,学习部134使用作为包含损伤信息的不能光输出标签与对应的输入数据的对的训练数据,将误差反向传播法这样的预定的学习方法应用于学习模型的学习,由此也能够以输出推定损伤信息的方式对学习模型进行学习。此外,这种情况下,优选以能够变更光纤断裂装置28所断裂的光纤3的位置的方式设置光纤断裂装置28,以便能够变更损伤部位。
具体地,在图7的流程图中,在步骤S212中取得的不能光输出标签中,与不能光输出这一信息一起,还包含损伤信息即有意地断裂的光纤3的位置(即,损伤部位)的信息及在步骤S211的损伤部修理时所明确的损伤状态即可。同样地,在图2A~图2C的流程图中的步骤S114中取得的不能光输出标签中,也可以与不能光输出这一信息一起,还包含损伤信息即在步骤S113或步骤S125的损伤部修理时所明确的损伤部位及损伤状态。损伤信息例如可以经由输入装置26来输入。此时,例如将光纤3整体划分成多个区间,针对每个区间分配标签,通过包含损伤部位的区间的标签来表示损伤部位。另外,损伤状态例如可以表示为与损伤的程度相应的多个级别的某一个。由此,当学习模型的学习推进时,在控制电路25输出了输出停止指令而取得新的输入数据时,学习模型不仅能输出能否重新输出光输出指令,还能在输出控制电路25不能重新输出光输出指令的判定结果时输出其判定理由即推定损伤信息。
在学习模型输出了控制电路25不能重新输出光输出指令的判定结果的情况下,需要确定损伤部位并尝试激光装置2或光纤3的修复。因此,如该变形例这样,通过学习模型输出推定损伤信息,能够降低激光装置2或光纤3的修复所需要的时间。作为输入数据与不能光输出标签的对的训练数据中的、通过在利用重新熔接光纤3能够功能性地修复激光装置2的光纤3的区间有意地断裂光纤3而发现的对的训练数据,尤其容易在不能光输出标签中包含作为不能重新输出光输出指令的理由的损伤信息。
此外,在第1实施方式中,也可以在步骤S114取得的不能光输出标签中包含在步骤S113或步骤S125的损伤部修理时所明确的损伤部位及损伤状态。由此,当学习模型的学习推进时,学习模型在控制电路25输出了输出停止指令并取得新的输入数据时,不仅能够输出能否重新输出光输出指令,还能在输出控制电路25不能重新输出光输出指令的判定结果时输出表示该判定结果的理由即损伤部位和损伤状态的推定损伤信息,与本实施方式的情况同样,具有能够降低至修复所需要的时间这一効果。此外,推定损伤信息也可以仅包含损伤部位和损伤状态中的某一方。
接下来,对第3实施方式的激光控制装置进行说明。每当激光装置的控制电路检测出某些异常而停止激光输出时,第3实施方式的激光控制装置使用此时的激光装置的状态数据及环境数据,按照预定的强化学习方法逐次更新判定器,由此进一步提高能否重新输出来自控制电路的光输出指令的判定精度。
此外,第3实施方式的激光控制装置与第1实施方式的激光控制装置相比,区别在于通过处理器执行的处理,尤其在于与判定器的学习相关的处理。因此,以下对通过激光控制装置的处理器执行的处理进行说明。关于作为激光控制装置的控制对象的激光装置以及激光控制装置的处理器以外的各结构要素的详情,可参照第1实施方式中的对应的结构要素的说明。
图8是本发明的第3实施方式的激光控制装置的处理器的功能框图。本实施方式的激光控制装置1的处理器13具有状态观测部231、意图决定部232、判定数据取得部233、学习部234以及学习控制部237。再者,学习部234具有回报计算部235以及价值函数更新部236。处理器13所具有的这些各部分例如是由在处理器13上执行的计算机程序实现的功能模块。或者,这些各部分也可以作为安装在处理器13的一部分上的专用的运算电路来实施。另外,与第1实施方式同样,处理器13无需以一个处理器来构成,也可以特别设置用于执行计算负荷大的学习部234等的处理的其他专用处理器。
状态观测部231与第1实施方式中的状态观测部131同样,观测用作向判定器的输入数据的激光装置2的状态数据及环境数据。状态观测部231经由通信接口11持续地取得状态数据及环境数据并将其存储到存储器12。此外,状态数据及环境数据也可以为与上述的实施方式中的状态数据及环境数据同样的数据。另外,状态数据及环境数据中所包含的各数据中的用于判定能否重新输出光输出指令的1个以上的输入数据,也可以是与上述的实施方式中的输入数据同样的数据。
意图决定部232作为判定部的另一个例子,基于针对1个以上的输入数据进行加权的价值函数决定行为数据,并经由通信接口11将所决定的行为数据输出给激光装置2的控制电路25。价值函数为判定器的另一个例子。控制电路25基于输出光检测器23的激光输出光的光量的测量结果及返回光检测器24的返回光的光量的测量结果检测出异常产生,在控制电路25向激光振荡器21输出了输出停止指令时,行为数据表示控制电路25能够重新输出光输出指令或不能重新输出光输出指令的任一个。在本实施方式中,针对从由控制电路25输出了输出停止指令的输出停止时间点回溯第1预定时间而得的时间点与从该输出停止时间点起经过第2预定时间后的时间点之间的预定期间内的状态数据及环境数据的至少某一个(即,输入数据),意图决定部232基于价值函数决定控制电路25能够重新输出光输出指令或不能重新输出光输出指令的某一个的行为数据,并将所决定的行为数据输出给控制电路25。此外,第1预定时间及第2预定时间可以与第1实施方式中的第1预定时间及第2预定时间相同。
在控制电路25按照从意图决定部232输出的行为数据进行与光输出指令的重新输出相关的行为时,判定数据取得部233取得用于判定该行为数据是否正确的判定数据。
学习部234按照Q学习这样的预定的强化学习方法对价值函数进行学习。为此,学习部234具有回报计算部235以及价值函数更新部236。
回报计算部235按照预定的强化学习方法根据判定数据来计算回报值(例如,Q值)。为此,回报计算部235基于判定数据判定行为数据是否正确,并在行为数据正确的情况下,以回报值为正的方式计算回报值。另一方面,在行为数据不正确的情况下,回报计算部235以回报值为负的方式计算回报值。例如,至少在意图决定部232输出了能够重新输出光输出指令的行为数据并且激光装置2的控制电路25按照来自意图决定部232的输出向激光振荡器21重新输出了光输出指令的结果为激光装置2中的损伤没有扩大的情况下,行为数据正确,因此回报计算部235以回报值为正的方式计算回报值。另一方面,针对能够重新输出光输出指令的行为数据,在激光装置2中的损伤即激光振荡器21、激光光学系统22或光纤3中的损伤扩大的情况下,行为数据不正确,因此回报计算部235以回报值为负的方式计算回报值。
价值函数更新部236根据通过回报计算部235求出的回报值,按照预定的强化学习方法逐次更新价值函数,由此基于判定数据试错性地学习价值函数以获得针对输入数据的最佳的行为数据。此外,作为价值函数的初始值,也可以使用第1实施方式或第2实施方式中的学习模型这样的有监督学习的学习结果。
优选人不介入从意图决定部232输出的、用于判定表示能否重新输出来自控制电路25的光输出指令的行为数据是否正确的判定数据的取得。但是,在人分解激光装置2并调查的结果为发现了不能重新输出光输出指令的损伤时等,也可以由人经由输入装置26输入判定数据。并且,判定数据取得部233例如可以经由控制电路25及通信接口11取得从输入装置26输入的判定数据。
与上述的各实施方式同样,学习控制部237控制学习过程。为此,学习控制部237为了状态观测部231的状态数据等的取得及判定数据取得部233的判定数据的取得等,控制经由通信接口11进行的与激光装置2的控制电路25的通信。另外,学习控制部237控制处理器13内的各部分间的各种数据的交付、来自存储器12的各种数据的读取、以及向存储器12的各种数据的写入。例如,当从控制电路25通知了检测出异常的产生时,学习控制部237从存储器12(例如,环形缓冲器)读出上述的预定期间的状态数据等,并传递给意图决定部232。
图9A及图9B分别是表示本实施方式的激光控制装置1进行的价值函数的学习过程的一个例子的流程图。
当激光控制装置1开始动作时,首先,学习控制部135将执行模式设定为自动执行模式或非自动执行模式的某一个(步骤S301),但这在本实施方式的价值函数的学习过程中并非是必须的处理。自动执行模式是如下这样的执行模式:在激光装置2的控制电路25检测出异常产生并输出了输出停止指令,停止了激光输出时,激光控制装置1按照作为学习结果的价值函数输出了控制电路25能够重新输出光输出指令的行为数据的情况下,自动地允许控制电路25重新输出光输出指令。另一方面,非自动执行模式是在激光控制装置1如上所述地输出了控制电路25能够重新输出光输出指令的行为数据时也不自动地允许控制电路25重新输出光输出指令的执行模式。设置该步骤的意义在于为了能够插入如下处理:直到价值函数的学习等级提高到达到目标等级为止,即使在激光控制装置1按照价值函数输出了控制电路25能够重新输出光输出指令的行为数据情况下,慎重起见,也由人来确认是否处于能够判断为能够重新输出光输出指令的状态。由此,当价值函数的学习等级尚不高并被设定为自动执行模式时,在光纤3、激光光学系统22或激光振荡器21受到重大损伤的概率高的情况下,可抑制在光纤3、激光光学系统22或激光振荡器21中产生这样的损伤。
接下来,学习控制部237判定控制电路25是否要求光输出指令的输出(步骤S302)。若要求光输出指令的输出(步骤S302-是),则学习控制部237经由通信接口11对控制电路25输出允许按照光输出指令输出激光的控制信号。并且,通过控制电路25对激光振荡器21输出光输出指令,从激光振荡器21输出激光(步骤S303)。
状态观测部231始终从控制电路25取得包含激光输出光的光量的测量值及返回光的光量的测量值的激光装置2的状态数据及环境数据。另外,状态观测部231还始终观测是否通过控制电路25输出了异常产生的检测及输出停止指令,在检测出异常产生时,经由通信接口11从控制电路25取得表示检测到异常产生的信号(步骤S304)。
学习控制部237通过状态观测部231判定控制电路25是否检测出异常产生,即是否输出了输出停止指令(步骤S305)。在输出了输出停止指令的情况下(步骤S305-是),学习控制部237从存储器12(例如,环形缓冲器)读取包含控制电路25输出了输出停止指令的停止指令时间点在内的上述的预定期间内的状态数据及环境数据的至少某一个,作为输入数据(步骤S306)。
意图决定部232通过将所读取的输入数据输入价值函数来决定行为数据(步骤S307)。如上所述,在从控制电路25向激光振荡器21输出了输出停止指令而停止了激光输出的状态下,该学习过程中的行为数据为表示控制电路25能够重新输出光输出指令的行为的数据(能重新光输出数据)或者表示不能重新输出光输出指令的行为的数据(不能重新光输出数据)。
接下来,学习控制部237判定从意图决定部232输出的行为数据是能重新光输出数据还是不能重新光输出数据(步骤S308)。在判定为行为数据是能重新光输出数据的情况下(步骤S308-是),学习控制部237判定执行模式是否被设定为自动执行模式和非自动执行模式的某一个(步骤S309)。当执行模式被设定为自动执行模式时(步骤S309-是),学习控制部237经由通信接口11以向激光振荡器21再次输出光输出指令的方式指示控制电路25,再次输出激光(步骤S310)。
另一方面,如价值函数的学习等级不够的情况那样,当执行模式被设定为非自动执行模式时(步骤S309-否),由于从控制电路25输出了输出停止指令,因此在显示装置27显示激光装置2处于停止状态(步骤S311)。此外,控制电路25也可以同时鸣响蜂鸣器(未图示)等,以使人(负责人)尽早发现激光装置2处于停止状态。这种情况下,在激光装置2处于停止状态后,由人(负责人)从激光装置2或光纤3的疑似损伤的部分进行分解调查来确认损伤部的有无或者激光装置2或光纤3的状态。并且,经由输入装置26输入该调查结果(步骤S312)。调查结果还包含是否能够重新输出激光这一结论。因此,学习控制部237判定在所输入的调查结果中是否能够重新输出激光(步骤S313),在能够重新输出激光的情况下(步骤S313-是),学习控制部237执行步骤S310以后的处理。由此,重新输出激光。
作为步骤S310中的激光的重新光输出的结果,学习控制部237通过状态观测部231判定是否从控制电路25再次输出了输出停止指令(步骤S314)。当判定为从控制电路25再次输出了输出停止指令的情况下(步骤S314-是),可认为激光装置2或光纤3中存在损伤部分,处于需要修理的状态,因此,学习控制部237经由通信接口11以在显示装置27等显示处于需要修理状态的方式指示控制电路25(步骤S315)。并且,例如由人来进行激光装置2或光纤3的损伤部的修理(步骤S316)。并且,经由输入装置26输入修理结果(步骤S317)。
此外,在步骤S313中不能重新输出激光的情况下(步骤S313-否),可以执行步骤S316以后的处理。
另外,在步骤S308中判定为从意图决定部232输出的行为数据为不能重新光输出数据的情况下(步骤S308-否),学习控制部237也可以执行步骤S311以后的处理。
在步骤S317中输入了修理结果后,判定数据取得部233取得从意图决定部232输出的行为数据以及从输入装置26输入的修理结果来作为判定数据(步骤S318)。并且,回报计算部235判定从意图决定部232输出的行为数据是能重新光输出数据还是不能重新光输出数据(步骤S319)。当判定为在步骤S307中从意图决定部232输出的行为数据是能重新光输出数据时(步骤S319-是),虽然行为数据是能重新光输出数据,但是实际上激光装置2或光纤3处于不能重新光输出的状态而需要进行修理,因此,从意图决定部232输出的行为数据不正确。因此,回报计算部235以回报值为负的方式计算回报值(步骤S320)。另一方面,当判定为在步骤S307中从意图决定部232输出的行为数据是不能重新光输出数据时(步骤S319-否),行为数据为不能重新光输出数据,实际上激光装置2或光纤3处于不能重新光输出的状态而需要进行修理,因此从意图决定部232输出的行为数据正确。因此,回报计算部235以回报值为正的方式计算回报值(步骤S321)。
另外,在步骤S314中判定为经过一定时间也没有从控制电路25再次输出输出停止指令的情况下(步骤S314-否),推定为激光装置2或光纤3没有受到成问题的损伤。因此,能够再次输出激光。因此,判定数据取得部233取得从意图决定部232输出的行为数据以及控制电路25向激光振荡器21重新输出光输出指令也不产生问题,能够重新输出激光这一事实,来作为判定数据(步骤S322)。并且,回报计算部235判定从意图决定部232输出的行为数据是能重新光输出数据还是不能重新光输出数据(步骤S323)。当判定为在步骤S307中从意图决定部232输出的行为数据是能重新光输出数据时(步骤S323-是),行为数据为能重新光输出数据,且事实上能够重新输出激光,因此,从意图决定部232输出的行为数据正确。因此,回报计算部235以回报值为正的方式计算回报值(步骤S324)。
另一方面,当判定为从意图决定部232输出的行为数据是不能重新光输出数据时(步骤S323-否),虽然行为数据为不能重新光输出数据,但是实际上能够重新输出激光,因此,从意图决定部232输出的行为数据不正确。因此,回报计算部235以回报值为负的方式计算回报值(步骤S325)。
在步骤S321、S322、S324或者S325之后,价值函数更新部236基于所算出的回报值更新价值函数(步骤S326)。此时,如上所述,价值函数更新部236可以按照Q学习这样的预定的强化学习方法来更新价值函数。
之后,学习控制部237判定回报值的移动平均是否大于目标值(步骤S327)。回报值的移动平均例如是最近的1000次的回报值的移动平均值等。若回报值的移动平均值大于目标值(步骤S327-是),则可认为价值函数的学习等级达到了目标等级。因此,在前述的执行模式没有被设定为自动执行模式的情况下,学习控制部237将执行模式设定为自动执行模式(步骤S328)。另外,学习控制部237也可以经由通信接口11将学习等级达到了目标等级显示在显示装置27。另外,由于学习等级达到了目标等级,因此学习控制部237也可以作为内部数据输出动作结束指令。动作结束指令也可以从输入装置26输入,并经由控制电路25及通信接口11来取得。
之后,学习控制部237判定是否对激光装置2发出了动作结束指令(步骤S329)。在发出了动作结束指令的情况下(步骤S329-是),激光控制装置1结束动作。
另一方面,在没有发出动作结束指令的情况下(步骤S329-否),学习控制部237重复步骤S302以后的处理。
另外,在步骤S327中判定为回报值的移动平均小于目标值的情况下(步骤S327-否)、在步骤S302中没有要求光输出指令的输出的情况下(步骤S302-否)或者在步骤S305中判定为没有从控制电路25输出来输出停止指令的情况下(步骤S305-否),学习控制部237也可以执行步骤S329的处理。此外,当步骤S302中没有对激光装置2发出光输出指令,且步骤S329中没有发出动作结束指令时,学习控制部237直到发出光输出指令或动作结束指令的某一个为止进行待机。
如以上所说明的那样,在本实施方式中,激光控制装置直到发出动作结束指令为止,重复执行从步骤S302到步骤S329的处理,由此能够持续价值函数的更新并推进价值函数的强化学习。另外,该激光控制装置将作为第1实施方式或第2实施方式的激光控制装置中的有监督学习的学习结果而获得的学习模型设定为价值函数的初始值并继续价值函数的强化学习,由此能够针对输入数据,就控制电路能否重新输出光输出指令,更可靠地输出正确的判定结果(行为数据)。
此外,当价值函数的学习等级达到了目标等级时,学习控制部237无需进一步继续价值函数的学习。这种情况下,当从激光装置2的控制电路25输出了输出停止指令时,意图决定部232可以仅输出通过在价值函数中输入包含输出停止指令的输出时间点在内的预定期间中由状态观测部231观测到的状态数据及环境数据中的输入数据而得的行为数据。因此,可以省略判定数据取得部233及学习部234的处理。另外,也不需要判定数据。
根据变形例,在不能重新输出光输出指令的行为数据中,也可以包含作为其理由的表示所推定的损伤部位和损伤状态的推定损伤信息。这种情况下,在针对不能重新输出光输出指令的行为数据的判定数据中,也可以包含表示由该行为数据中所含的推定损伤信息所示的损伤部位和损伤状态是否正确的判定结果的信息。并且,也可以是在输出了不能重新输出光输出指令的行为数据的情况下,当基于判定数据,推定损伤信息所示的损伤部位和损伤状态正确时,回报计算部235以追加的回报值为正的方式计算追加的回报值,另一方面,当推定损伤信息所示的损伤部位和损伤状态不正确时,回报计算部235以追加的回报值为负的方式计算追加的回报值。并且,回报计算部235也可以将针对推定损伤信息所示的损伤部位和损伤状态的正确与否的追加的回报值与针对能否重新输出光输出指令的正确与否的回报值进行合计并输出。价值函数更新部236也可以根据合计而得的回报值来更新价值函数。
这种情况下,在图9A及图9B的流程图中,当在步骤S307中意图决定部232输出不能重新输出来自控制电路25的光输出指令的行为数据时,使行为数据中还包含推定损伤信息。另外,在步骤S317中的修理结果输入中,输入进行修理的结果所查明的表示损伤部位和损伤状态的损伤信息。此外,如第2实施方式那样,例如,将激光振荡器21、激光光学系统22及光纤3划分成多个区间,针对每个区间分配标签,可以通过该多个区间中的包含损伤部位的区间来表示损伤部位。另外,损伤状态可以表示为与损伤的程度相应的多个级别的某一个。
另外,在步骤S318中,还取得意图决定部232所输出的行为数据中所包含的推定损伤信息所示的损伤部位及损伤状态与作为修理结果而输入的损伤部位及损伤状态的差异度来作为判定数据。并且,在步骤S321中,设针对推定损伤信息所示的损伤部位及损伤状态的正确与否的追加的回报值与针对能否重新输出光输出指令的正确与否的回报值的合计值为正,回报计算部235可以以差异度越大则追加的回报值越小的方式算出追加的回报值,另一方面,回报计算部235可以以差异度越小则追加的回报值越大的方式算出追加的回报值。此外,在该变形例中,也可以在推定损伤信息中仅包含损伤部位及损伤状态的某一方。这种情况下,回报计算部235可以基于损伤部位及损伤状态中的包含于推定损伤信息中的一方来如上所述地计算追加的回报值。
根据该变形例,在意图决定部232输出了控制电路25不能重新输出光输出指令的行为数据时,由于还输出了损伤部位和损伤状态的推定结果,因此,激光控制装置能够降低到修复激光装置2为止所需要的时间。
另外,根据其他变形例,意图决定部232还可以具有如下这样的紧急停止功能:在将由状态观测部231观测到的状态数据及环境数据中的最近的预定期间的输入数据输入价值函数而获得不能重新输出光输出指令的行为数据的情况下,经由通信接口11指示激光装置2的控制电路25立即输出光输出停止指令。该紧急停止功能也可以是能够进行有效或无效的切换。此外,该预定期间的长度可以和从由停止指令时间点回溯第1预定时间而得的时间点起到停止指令时间点的经过第2预定时间后的时间点为止的长度相同。
图10是表示包含紧急停止功能的情况下的价值函数的学习过程的另一个例子的流程图。在该变形例的学习过程中,在图9A及图9B所示的流程图中的步骤S303的处理之后,追加与紧急停止功能的有效、无效的判定相关的处理以及在紧急停止功能有效的情况下的紧急停止处理。因此,关于这些处理以外的各步骤的处理,可参照图9A及图9B的流程图。
当在步骤S303中从激光振荡器21输出激光时,学习控制部237判定紧急停止功能是否有效(步骤S330)。在紧急停止功能无效的情况下(步骤S330-否),学习控制部237执行步骤S304以后的处理。即,按照图9A及图9B所示的流程图推进价值函数的学习。另一方面,在紧急停止功能有效的情况下(步骤S330-是),状态观测部231始终从控制电路25取得包含激光输出光的光量的测量值及返回光的光量的测量值的、激光装置2的状态数据及环境数据(步骤S331)。并且,意图决定部232将由状态观测部231观测到的状态数据及环境数据中的最近的预定期间的输入数据输入价值函数,由此判定是否获得了不能重新输出光输出指令的行为数据,即是否存在异常产生的征兆(步骤S332)。在没有获得不能重新输出光输出指令的行为数据的情况下(步骤S332-否),即在不存在异常产生的征兆的情况下,学习控制部237可以执行步骤S305以后的处理。另一方面,在获得了不能重新输出光输出指令的行为数据的情况下(步骤S332-是),即在存在异常产生的征兆的情况下,意图决定部232经由通信接口11对控制电路25输出指示立即输出光输出停止指令的信号即光输出紧急停止指令(步骤S333)。并且,控制电路25对激光振荡器21输出光输出停止指令而停止激光输出。之后,学习控制部237执行步骤S306以后的处理即可。
在价值函数的学习推进时,通过使用价值函数,在控制电路25检测出异常的产生而输出光输出停止指令之前,基于由状态观测部231观测到的状态数据及环境数据,识别出若保持原样继续激光输出则光纤3等中产生不能重新输出光输出指令这样的损伤的可能性高的情况成为可能。因此,通过追加上述的功能,在实际检测出异常的产生之前,激光控制装置1使控制电路25输出光输出停止指令而停止激光输出,由此提高了能够防止不能重新输出光输出指令这样的损伤产生的可能性。
此外,上述的紧急停止功能也可以应用于第1及第2实施方式或其变形例的激光控制装置。这种情况下,在通过判定部将最近的预定期间的输入数据输入学习模型而获得了不能重新输出光输出指令的判定结果时,经由通信接口11对控制电路25输出光输出紧急停止指令即可。
切换紧急停止功能的有效和无效的理由在于,在价值函数的学习等级尚不太高的阶段,通过使紧急停止功能无效来使其不妨碍学习的进度。例如,在将紧急停止功能应用于第2实施方式的机器学习装置的情况下,通过使紧急停止功能无效,在预定位置有意断裂光纤3而想要制作输入数据与不能光输出标签的配对样本时,能够防止妨碍这样的配对样本的制作这一学习阻碍。
接下来,对第4实施方式进行说明。第4实施方式的激光控制装置经由局域网与多个激光装置连接,基于从该多个激光装置的每一个获得的状态数据及环境数据对判定器进行学习。再者,该激光控制装置能够在与经由广域网连接的其他激光控制装置之间共享学习到的判定器。
图11是包含本发明的第4实施方式的激光控制装置的激光控制系统的概略结构图。本实施方式的激光控制系统100具有多个激光加工单元101。多个激光加工单元101以能够经由广域网102相互通信的方式连接。
多个激光加工单元101的每一个包含激光控制装置1以及多个激光装置2。此外,在各激光加工单元101中,激光控制装置1也可以是第1实施方式或第2实施方式的激光控制装置或者第3实施方式的激光控制装置的任一个。并且,在各激光加工单元101中,激光控制装置1与多个激光装置2以能够经由本地网络103相互通信的方式连接。例如,激光控制装置1的通信接口11(参照图1等)可以具有用于与本地网络103连接的通信电路。这里,本地网络103例如可以是在路由器或交换集线器这样的、具有根据经由网络接收的信号的传输目的地决定该信号的输出目的地的功能的一个中继装置之下连接的网络。另一方面,广域网102例如可以是连接各个本地网络103彼此的网络。
在各激光加工单元101中,激光控制装置1基于经由本地网络103从多个激光装置2的某一个取得的该激光装置2的状态数据、环境数据及表示异常产生的检测的信号等来学习判定器(第1、第2实施方式中的学习模型、第3实施方式中的价值函数等)。再者,激光控制装置1通过经由本地网络103对多个激光装置2的每一个输出表示能否重新输出光输出指令的信号等来控制多个激光装置2的每一个。
另外,各激光加工单元101的激光控制装置1也可以经由广域网102共享学习到的判定器或者学习过程中的判定器。在共享学习过程中的判定器的情况下,也可以经由广域网102共享用于学习的训练数据的数量、判定器的更新次数或者最近的回报值的移动平均值。这种情况下,多个激光加工单元101中的任一个激光控制装置1也可以将本装置所具有的判定器的学习的进展状况与多个激光加工单元101中的其他激光加工单元的判定器的学习的进展状况进行比较,将学习超前的一方的判定器作为之后的学习对象的判定器。这种情况下,激光控制装置1的处理器13的学习控制部判定为用于学习的训练数据的数量越多、判定器的更新次数越多或者最近的回报值的移动平均值越大,则判定器的学习越有进展即可。
激光控制装置1的状态观测部需要观测从激光装置2的控制电路25输出了输出停止指令的停止指令时间点回溯第1预定时间而得的时间点与从停止指令时间点经过了第2预定时间后的时间点之间的10ms数量级的预定期间的状态数据及环境数据,其结果,状态数据及环境数据的传输中要求实时性。因此,在本实施方式中,通过在各激光加工单元中利用如上所述的本地网络连接激光控制装置与作为该激光控制装置的控制对象的多个(例如,数台~100台)激光装置,能够满足所要求的实时性。另一方面,关于不要求实时性的判定器的共享,通过经由广域网在多个激光控制装置之间共享判定器以及表示学习的进展状况的信息,该激光控制系统能够加速各激光控制装置中的判定器的学习的进度。再者,该激光控制系统可以使其他激光加工单元的激光控制装置经由广域网也能够使用任一个激光加工单元的激光控制装置中学习结束的判定器。
接下来,对第5实施方式进行说明。在第5实施方式中,激光装置的控制电路一旦检测出异常产生而停止激光输出,即使接收到重新开始激光输出的指示,仍处于不向激光振荡器输出光输出指令的停止状态。并且,独立于输入装置而设有用于解除停止状态的停止状态解除输入部。
图12是本实施方式的激光装置的概略结构图。图12所示的激光装置20与图1所示的激光装置2相比,区别在于具有停止状态解除输入部29以及控制电路25的动作的一部分。因此,以下对控制电路25、停止状态解除输入部29及其相关部分进行说明。关于激光装置20的其他结构要素以及激光控制装置1,可参照上述的各实施方式中的对应的结构要素的说明。另外,本实施方式的激光控制装置1也可以是第1实施方式~第3实施方式或变形例的激光控制装置的任一个。
与上述的各实施方式同样,当基于输出光检测器23的激光输出光的光量的测量值及返回光检测器24的返回光的光量的测量值检测出激光振荡器21、激光光学系统22或光纤3中产生的异常时,控制电路25将输出停止指令输出给激光振荡器21来停止激光的输出。再者,控制电路25例如将作为内部参数保持的停止状态标志设为开并进入停止状态。在停止状态下,即使从输入装置26接收到重新开始激光输出的指示或者从激光控制装置1接收到允许重新输出光输出指令或能够重新输出光输出指令的行为数据,控制电路25也不向激光振荡器21输出光输出指令。并且,当从停止状态解除输入部29接收到指示停止状态的解除的信号时,控制电路25将停止状态标志设为关,解除停止状态。当解除了停止状态时,控制电路25在从输入装置26接收到重新开始激光输出的指示或者从激光控制装置1接收到允许重新输出光输出指令或能够重新输出光输出指令的行为数据时,向激光振荡器21输出光输出指令。
停止状态解除输入部29例如是按钮开关,其例如独立于输入装置26而设置在与输入装置26不同的位置。并且,停止状态解除输入部29根据人的操作生成指示停止状态的解除的信号并将该信号输出给控制电路25。由此,解除激光装置20的停止状态。此外,输入部26及停止状态解除输入部29也可以设置在激光控制装置1。
通过设定停止状态,在不应该输出激光的情况下,例如在预料到光纤3等的损伤的扩大的情况下,即使经由输入装置26错误指示了激光的输出,也能够防止激光输出造成的损伤的扩大。另外,通过独立于用于输入通常的指令的输入装置26而设置停止状态解除输入部29,可防止错误操作停止状态解除输入部29,其结果,可防止在不应该解除停止状态的情况下解除停止状态。
此外,当从停止状态解除输入部29输入了指示停止状态的解除的信号时,控制电路25也可以将是否进行了解除停止状态前所需的确认等表示提醒最终确认的内容的消息显示在显示装置27。另外,在与推定损伤信息一起从激光控制装置1接收到不能重新输出光输出指令的判定结果或行为数据时,控制电路25也可以将推定损伤信息所示的损伤部位和损伤状态显示在显示装置27。在激光控制装置1输出了不能重新输出光输出指令的判定结果或行为数据的情况下,可预想为需要修理激光装置20。但是,当将所推定的损伤部位和损伤状态显示在显示装置27时,可容易地确定损伤地方,能够缩短到激光装置的修复为止所需要的时间。
根据变形例,在通过控制电路25检测出异常产生而停止了来自激光装置20的激光输出后,即使在激光控制装置1输出了能够重新输出光输出指令的判定结果或行为数据的情况下,控制电路25也可以在对激光振荡器21输出指定激光装置20的额定输出或最大输出的光输出指令之前,对激光振荡器21输出指定比额定输出或最大输出低的输出的光输出指令。并且,控制电路25也可以在此后以将激光输出逐渐提高至额定输出或最大输出的方式控制激光振荡器21。即使在激光控制装置1输出了能够重新输出光输出指令的判定结果或行为数据的情况下,也存在光纤3等中产生了轻微的损伤的可能性。但是,根据该变形例,即使光纤3等中产生了轻微的损伤,控制电路25通过逐渐提高激光输出的强度,也能够防止激光输出的重新开始造成激光振荡器21、激光光学系统22或光纤3等的损伤一举扩大。因此,可将激光振荡器21、激光光学系统22或光纤3等的损伤的扩大抑制为最小。
图13A~图13C分别是表示对本发明的第5实施方式的激光装置进行控制的情况下的价值函数的学习过程的一个例子的流程图。此外,在图13A~图13C的流程图中,假定第3实施方式的激光控制装置1对激光装置20进行控制。
当激光装置20开始动作时,学习控制部237判定控制电路25是否要求光输出指令的输出(步骤S401)。若要求光输出指令的输出(步骤S401-是),则学习控制部237经由通信接口11对控制电路25输出允许按照光输出指令输出激光的控制信号。并且,通过控制电路25对激光振荡器21输出光输出指令,从激光振荡器21输出激光(步骤S402)。
状态观测部231始终从控制电路25取得包含激光输出光的光量的测量值及返回光的光量的测量值的激光装置2的状态数据及环境数据,并且还始终观测是否通过控制电路25输出了异常产生的检测及输出停止指令,在检测出异常产生时,经由通信接口11从控制电路25取得表示检测到异常产生的信号(步骤S403)。
学习控制部237通过状态观测部231判定控制电路25是否检测出异常产生,即是否输出了输出停止指令(步骤S404)。在输出了输出停止指令的情况下(步骤S404-是),学习控制部237从存储器12(例如,环形缓冲器)读取从由控制电路25输出了输出停止指令的停止指令时间点回溯第1预定时间而得的时间点起到停止指令时间点的经过第2预定时间后的时间点为止的预定期间内的状态数据及环境数据的至少某一个来作为输入数据(步骤S405)。
意图决定部232通过将所读取的输入数据输入价值函数来决定行为数据(步骤S406)。并且,意图决定部232经由通信接口11将该行为数据输出给控制电路25。控制电路25判定接收到的行为数据是能重新光输出数据还是不能重新光输出数据(步骤S407)。
在判定为行为数据是能重新光输出数据的情况下(步骤S407-是),控制电路25在光输出指令所包含的输出设定值P中设定例如最大输出Pmax的100分之1这样的微小输出值ΔP(步骤S408)。并且,控制电路25通过将光输出指令输出给激光振荡器21来输出激光(步骤S409)。与步骤S403同样,激光控制装置1的状态观测部231始终从控制电路25取得激光装置2的状态数据及环境数据,并且还始终观测是否通过控制电路25输出了异常产生的检测及输出停止指令,在检测出异常产生时,经由通信接口11从控制电路25取得表示检测都异常产生的信号(步骤S410)。并且,与步骤S404同样,学习控制部237判定是否输出了输出停止指令(步骤S411)。在输出了输出停止指令的情况下(步骤S411-是),与步骤S405同样,学习控制部237从存储器12读取包含停止指令时间点在内的预定期间内的状态数据及环境数据的至少某一个来作为输入数据(步骤S412)。并且,与步骤S406同样,意图决定部232通过将所读取的输入数据输入价值函数来决定行为数据(步骤S413)。并且,意图决定部232经由通信接口11将该行为数据输出给控制电路25。与步骤S407同样,控制电路25判定接收到的行为数据是能重新光输出数据还是不能重新光输出数据(步骤S414)。在判定为接收到的行为数据是能重新光输出数据的情况下(步骤S414-是),控制电路25判定光输出指令中所包含的输出设定值P是否大于最大输出Pmax(步骤S415)。在判定为输出设定值P小于最大输出Pmax的情况下(步骤S415-否),将输出设定值P加上微小输出值ΔP而得的值作为新的输出设定值P(步骤S416)。并且,控制电路25根据新的输出设定值P来重复步骤S409以后的处理。
此外,当在步骤S411中判定为输出了输出停止指令时,进行步骤S412及步骤S413的处理,在步骤S414中接收到的行为数据是能重新光输出数据的情况下,谨慎起见,控制电路25也可以代替步骤S415的处理而执行步骤S408的处理,使输出设定值返回到微小输出值ΔP。
如上所述,即使从控制电路25输出了输出停止指令,也从意图决定部232输出控制电路25能够重新输出光输出指令的行为数据(能重新光输出数据),并重复从步骤S409到步骤S416的处理,由此输出设定值P渐渐变为高值。并且,当在步骤S415中判定为输出设定值P达到了最大输出Pmax时(步骤S415-是),判定数据取得部233实际上取得能够重新输出最大输出Pmax等级的激光这一判定数据(步骤S417)。
回报计算部235判定从意图决定部232输出的行为数据是能重新光输出数据还是不能重新光输出数据(步骤S418)。在上述的控制的流程中,行为数据是能重新光输出数据(步骤S418-是),根据在步骤S417中获得的判定数据可知行为数据正确。因此,回报计算部235以回报值为正的方式计算回报值(步骤S419)。并且,价值函数更新部236基于算出的回报值更新价值函数(步骤S421)。
此外,当在步骤S411中学习控制部237判定为没有从控制电路25输出来输出停止指令时(步骤S411-否),不进行步骤S412~S414的处理而执行步骤S415以后的处理。
另一方面,当在步骤S407或步骤S414中判定为接收到的行为数据是不能重新光输出数据时(步骤S407-否或步骤S414-否),控制电路25转移到停止状态(步骤S422)。此外,控制电路25也可以将转移到停止状态通知给激光控制装置1。并且,控制电路25将表示激光装置20处于停止状态且需要调查的消息显示在显示装置27(步骤S423)。收到激光装置20处于停止状态,由人(负责人)从激光装置20的疑似损伤的部分进行分解调查来调查损伤部的有无及损伤状态,并经由输入装置26输入该调查结果(步骤S424)。调查结果中还包含是否能够重新输出激光这一结论。因此,学习控制部237判定在所输入的调查结果中是否能够重新输出激光(步骤S425),在能够重新输出激光的情况下(步骤S425-是),学习控制部237将该情况通知给控制电路25。控制电路25参照停止状态标志来判定是否解除了停止状态(步骤S426),若解除了停止状态(步骤S426-是),控制电路25及激光控制装置1执行步骤S408以后的处理。
另一方面,在没有解除停止状态的情况下(步骤S426-否),控制电路25将表示激光装置20处于停止状态,为了重新开始激光输出需要解除停止状态的消息显示在显示装置27(步骤S427)。并且,当从停止状态解除输入部29输入了解除停止状态的指令时,控制电路25解除停止状态(步骤S428)。
之后,在步骤S426中判定为解除了停止状态,并执行步骤S408以后的处理。在该控制流程中,在步骤S417中也取得能够重新输出最大输出Pmax的激光这一判定数据。但是,在步骤S418中判定为从意图决定部232输出的行为数据是不能重新光输出数据(步骤S418-否)。因此,根据判定数据可知该行为数据不正确。因此,回报计算部235以回报值为负的方式计算回报值(步骤S420)。并且,价值函数更新部236按照所算出的回报值更新价值函数(步骤S421)。
另外,当在步骤S425中判定为调查的结果是不能重新输出激光时(步骤S425-否),由负责人进行激光装置20或光纤3的损伤部的修理(步骤S429)。并且,经由输入装置26输入修理结果(步骤S430)。再者,由于修理完成,因此经由停止状态解除输入部29输入解除停止状态的指令(步骤S431)。接着,判定数据取得部233取得从意图决定部232输出的行为数据和从输入装置26输入的修理结果来作为判定数据(步骤S432)。并且,回报计算部235判定从意图决定部232输出的行为数据是能重新光输出数据还是不能重新光输出数据(步骤S433)。
当在步骤S407中判定为从意图决定部232输出的行为数据是能重新光输出数据时(步骤S433-是),虽然行为数据是能重新光输出数据,但是实际上激光装置20或光纤3为不能重新光输出的状态并需要进行修理,因此,从意图决定部232输出的行为数据不正确。因此,回报计算部235以回报值为负的方式计算回报值(步骤S434)。
另一方面,当在步骤S407中判定为从意图决定部232输出的行为数据是不能重新光输出数据时(步骤S433-否),行为数据为不能重新光输出数据,实际上激光装置20或光纤3为不能重新光输出的状态并需要进行修理,因此,从意图决定部232输出的行为数据正确。因此,回报计算部235以回报值为正的方式计算回报值(步骤S435)。在步骤S434或S435之后,价值函数更新部236按照所算出的回报值更新价值函数(步骤S421)。
接着步骤S421,学习控制部237判定回报值的移动平均是否大于目标值(步骤S436)。若回报的移动平均值大于目标值(步骤S436-是),则可认为价值函数的学习等级达到了目标等级。并且,学习控制部237经由通信接口11将学习等级达到了目标等级显示在显示装置27(步骤S437)。此后也可以省略判定数据的取得及回报计算的步骤。
之后,学习控制部237判定是否对激光装置20发出了动作结束指令(步骤S438)。另外,在步骤S401中没有要求光输出指令的输出的情况下(步骤S401-否),学习控制部237执行步骤S438的处理即可。在发出了动作结束指令的情况下(步骤S438-是),激光控制装置1结束动作。
另一方面,在没有发出动作结束指令的情况下(步骤S438-否),激光控制装置1及控制电路25重复步骤S401以后的处理。此外,在步骤S401中没有对激光装置20发出光输出指令,且在步骤S438中没有发出动作结束指令的情况下,激光控制装置1及控制电路25直到发出光输出指令或动作结束指令的某一个为止进行待机。
如上所述,本实施方式的激光装置的控制电路在检测出异常产生而暂且停止来自激光振荡器的激光输出后,当从激光控制装置获得能够重新输出光输出指令的判定结果或行为数据时,以使激光输出从微小的输出逐渐上升到额定输出或最大输出的方式控制激光振荡器。因此,在光纤等中产生轻微的损伤的情况下,即使激光控制装置输出能够重新输出光输出指令的判定结果或行为数据,通过逐渐提高激光输出,也可以防止激光输出的重新开始造成光纤等的损伤一举扩大。其结果,可将光纤等的损伤的扩大抑制为最小。
另外,通过独立于用于输入通常的指令的输入装置而设置停止状态解除输入部,可防止错误操作停止状态解除输入部29,其结果,可防止在不应该解除停止状态的情况下解除停止状态。
接下来,对第6实施方式进行说明。第6实施方式的激光装置还具有存储最近的一定期间的状态数据及环境数据的状态数据记录部。并且,该激光装置在检测出异常产生而停止激光输出时,将存储在状态数据记录部中的包含该激光输出的停止时间点在内的预定期间的状态数据及环境数据发送给激光控制装置。
图14是本发明的第6实施方式的包含激光装置的激光控制系统的概略结构图。本实施方式的激光控制系统200具有至少一个激光装置201以及激光控制装置1。各激光装置201以能够经由本地网络202、203及广域网204与激光控制装置1进行通信方式连接。激光控制装置1可以是上述的各实施方式的激光控制装置的任一个。另外,本地网络202,203可以与图11所示的本地网络103相同。同样地,广域网204可以与图11所示的广域网102相同。此外,在图14中,虚线的连接信号线表示并非始终建立连接,在需要时建立连接。
本实施方式的激光装置201与图1所示的激光装置2相比,区别在于具有状态数据记录部30。因此,以下对状态数据记录部30及其相关部分进行说明。关于激光装置201的其他结构要素及激光控制装置的各结构要素,可参照上述的各实施方式中的对应的结构要素的说明。
状态数据记录部30例如具有环形缓冲器。并且,每当取得状态数据及环境数据时,控制电路25将该状态数据及环境数据写入状态数据记录部30。即,将最新的状态数据及环境数据实时地写入状态数据记录部30。并且,当状态数据记录部30中所记录的状态数据及环境数据的容量超过状态数据记录部30的存储器容量时,从旧的状态数据及环境数据开始依次覆写。由此,可将最近的一定期间的状态数据及环境数据记录在状态数据记录部30中。此外,一定期间被设定为从控制电路25检测出异常产生而输出了输出停止指令的停止指令时间点回溯第1预定时间而得的时间点与从停止指令时间点经过第2预定时间后的时间点之间的预定期间以上。
如上述的各实施方式那样,当从检测出异常产生而对激光振荡器21输出了输出停止指令起经过了第2预定时间时,控制电路25停止将状态数据及环境数据写入状态数据记录部30。由此,将上述的预定期间的状态数据及环境数据记录在状态数据记录部30。
另外,在激光装置201停止了激光输出并在状态数据记录部30中记录了上述的预定期间的状态数据及环境数据时,在没有建立激光装置201与激光控制装置1的连接的情况下,控制电路25执行用于建立激光装置201与激光控制装置1之间的连接的处理来建立激光装置201与激光控制装置1之间的连接。此外,在连接激光装置201与本地网络202之间的信号线物理上断开时,控制电路25在连接该信号线后执行建立上述的连接的处理即可。并且,当建立了连接时,控制电路25将从状态数据记录部30读出的预定期间的状态数据及环境数据发送给激光控制装置1。此外,在状态数据记录部30中记录有上述的预定期间的状态数据及环境数据时,在建立了激光装置201与激光控制装置1的连接的情况下,控制电路25将从状态数据记录部30读出的预定期间的状态数据及环境数据立即发送给激光控制装置1即可。并且,激光控制装置1使用接收到的预定期间的状态数据及环境数据学习判定器,或者判定能否重新输出光输出指令。
根据本实施方式,即使在没有建立激光装置与激光控制装置之间的通信,激光装置无法将状态数据及环境数据实时地发送给激光控制装置的情况下,激光装置也能够将激光装置中检测出异常产生而停止激光输出的前后的状态数据及环境数据发送给激光控制装置。
此外,状态数据记录部30中也可以仅记录预定期间的状态数据及环境数据中的用于向判定器输入的输入数据。这种情况下,控制电路25可以在激光装置201与激光控制装置1的连接建立时将从状态数据记录部30读出的预定期间的输入数据发送给激光控制装置1。
接下来,对第7实施方式进行说明。第7实施方式的激光装置存储表示通过上述的任一实施方式的激光控制装置学习到的判定器的数据。并且,激光装置的控制电路自身利用该数据执行判定部或意图决定部的处理,由此,在检测出异常产生而暂且停止激光输出后判定能否重新输出光输出指令。
图15是本发明的第7实施方式的激光装置的概略结构图。本实施方式的激光装置210具有激光振荡器21、激光光学系统22、输出光检测器23、返回光检测器24、控制电路25、输入装置26、显示装置27以及学习结果记录部31。并且,从激光振荡器21输出的激光在激光光学系统22及光纤3中传播,从加工头4照射到工件(加工对象物)5。此外,激光装置210还可以独立于输入装置26地具有第5实施方式所示的停止状态解除输入部。本实施方式的激光装置210与图1所示的激光装置2相比,区别在于具有学习结果记录部31以及控制电路25进行的处理的一部分。因此,以下对学习结果记录部31及控制电路25的处理进行说明。关于激光装置210的其他结构要素,可参照上述的各实施方式中的对应的结构要素的说明。
学习结果记录部31例如具有非易失性半导体存储器电路或磁记录介质及其存取装置。并且,学习结果记录部31存储表示通过上述的任一实施方式的激光控制装置学习到的判定器的数据。例如,学习结果记录部31存储表示在第1实施方式或第2实施方式的激光控制装置中学习到的学习模型的数据、或者表示在第3实施方式的激光控制装置中学习到的价值函数的数据。此外,表示判定器的数据中不仅包含表示该判定器的结构的数据(例如,用于规定由神经网络的各层的神经元执行的运算的数据或者表示支持向量机的支持向量的数据等),还包含用于执行与该判定器相关的处理的应用程序。
在检测出异常产生并向激光振荡器21输出了光输出停止指令而停止了激光输出后,控制电路25使用学习结果记录部31中存储的表示判定器的数据以及上述的预定期间的状态数据及环境数据中的输入数据来判定能否重新输出光输出指令。即,在学习结果记录部31中存储有表示学习模型的数据的情况下,控制电路25使用该数据执行第1实施方式或第2实施方式中的激光控制装置的处理器的状态观测部及判定部的处理。另外,在学习结果记录部31中存储有表示价值函数的数据的情况下,控制电路25使用该数据执行第3实施方式中的激光控制装置的处理器的状态观测部及意图决定部的处理即可。另外,在激光装置210具有停止状态解除输入部的情况下,与第5实施方式同样,当检测出异常产生时,控制电路25例如也可以将作为内部参数保存的停止状态标志设为开,来使激光装置210转移至停止状态。并且,当经由停止状态解除输入部进行了解除停止状态的操作时,控制电路25可以将停止状态标志设为关,来解除激光装置210的停止状态。
如此,以激光装置自身能够利用的方式保持学习到的判定器的数据,由此,激光装置自身能够适当地判定能否重新输出光输出指令。因此,即使不存在上述的各实施方式那样的激光控制装置或者网络环境不完备,激光装置设置在不能与激光控制装置通信的位置,激光装置也能够抑制光纤等的损伤扩大。
再者,也可以在第1~第6实施方式中的激光控制装置的存储器12中还预先存储表示学习到的判定器的数据。这种情况下,例如可以通过其他激光控制装置预先对判定器进行学习。并且,这种情况下,也可以在激光控制装置的处理器13中省略与判定器的学习相关的处理。即,如第1实施方式或第2实施方式那样,在将学习模型用作判定器的情况下,处理器13执行状态观测部及判定部的处理即可。另外,如第3实施方式那样,在将价值函数用作判定器的情况下,处理器13执行状态观测部及意图决定部的处理即可。
此外,在上述的各实施方式或变形例中,判定器也可以针对输入数据输出激光的重新输出是否会造成包含激光振荡器或光纤的激光光学系统的损伤扩大的预测结果。输出包含激光振荡器或光纤的激光光学系统的损伤会扩大这一预测结果,实质上与输出不能重新输出激光的判定结果含义相同。另外,输出包含激光振荡器及光纤的激光光学系统的损伤不会扩大这一预测结果,实质上与输出能够重新输出激光的判定结果含义相同。
这里列举的全部例子以及特定的用语旨在用于教示的目的,以帮助读者理解由本发明人对于本发明以及该技术的促进而赋予的概念,应被解释为与表示本发明的优势以及劣势相关的、本说明书的任何例子的构成并不限定于这样的特定列举的例子以及条件。本发明的实施方式虽被详细说明,但应理解为在不脱离本发明的主旨以及范围的情况下,能够对其施加各种变更、置换以及修正。
Claims (15)
1.一种激光控制装置,其控制激光装置,
该激光装置具有:
输出激光的激光振荡器;
输出光检测器,其检测从所述激光振荡器输出的激光的光量;
返回光检测器,其检测在包含传播所述激光的光纤的激光光学系统中与所述激光的传播方向反向地传播的返回光的光量;以及
控制所述激光振荡器的控制电路,
其特征在于,
所述激光控制装置具有判定部,所述判定部在所述控制电路检测出所述激光振荡器或所述激光光学系统中的异常的产生而使来自所述激光振荡器的激光输出停止时,将输入数据输入基于所述输入数据判定能否重新输出来自所述激光振荡器的激光的判定器,由此判定能否重新输出来自所述激光振荡器的激光,并按照该判定结果对所述控制电路进行控制,所述输入数据为表示包含该激光输出的停止时间点在内的预定期间的所述激光装置的状态的状态数据以及表示设置有所述激光装置及所述光纤的环境的状态的环境数据的至少一部分,
所述预定期间的所述状态数据以及所述输入数据包含所述预定期间中的所述激光的光量的时间序列数据以及所述返回光的光量的时间序列数据中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的激光控制装置,其特征在于,
所述激光控制装置还具有基于多个所述停止时间点的每一个的所述输入数据对所述判定器进行学习的学习部。
3.根据权利要求2所述的激光控制装置,其特征在于,
所述激光控制装置还具有标签取得部,其针对多个所述停止时间点的每一个取得标签数据,当在该停止时间点以后通过所述激光振荡器重新输出激光,所述激光振荡器或所述激光光学系统中损伤扩大时,所述标签数据表示不能重新输出激光,另一方面,当在该停止时间点以后即使所述激光振荡器重新输出激光,所述激光振荡器及所述激光光学系统中损伤也不扩大时,所述标签数据表示能够重新输出激光,
所述学习部按照基于多个所述停止时间点的每一个的所述输入数据与所述标签数据的组合的有监督学习方法对所述判定器进行学习。
4.根据权利要求3所述的激光控制装置,其特征在于,
所述激光控制装置还具有能够在所述光纤的预定的区间断裂所述光纤的断裂装置,
所述标签取得部取得多个所述停止时间点中的、通过利用所述断裂装置断裂所述光纤而检测出所述异常的产生的停止时间点的所述标签数据,来作为表示不能重新输出激光的数据。
5.根据权利要求2所述的激光控制装置,其特征在于,
所述激光控制装置还具有判定数据取得部,其针对多个所述停止时间点的每一个,按照所述判定器通过输入包含该停止时间点在内的所述预定期间的所述输入数据而输出的能否重新输出激光的判定结果,取得表示所述控制电路控制所述激光振荡器是否正确的判定数据,
所述学习部针对多个所述停止时间点的每一个,按照与该停止时间点的所述判定数据相应的强化学习方法对所述判定器进行学习,
在所述判定结果是判定为能够重新输出激光且即使从所述激光振荡器重新输出激光所述激光振荡器及所述激光光学系统的损伤也不扩大的情况下,或者,在所述判定结果是判定为不能重新输出激光且在从所述激光振荡器重新输出激光时所述激光振荡器或所述激光光学系统的损伤扩大的情况下,所述判定数据表示正确。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的激光控制装置,其特征在于,
所述激光控制装置还具有通信部,所述通信部构成为能够与经由第1通信网络连接的多个所述激光装置以及经由第2通信网络连接的其他激光控制装置进行通信,所述第2通信网络连接所述第1通信网络和连接有所述其他激光控制装置的其他通信网络,
所述学习部基于经由所述通信部从经由所述第1通信网络连接的多个所述激光装置的任意一个以上所述激光装置取得的所述输入数据对所述判定器进行学习,
所述判定部针对经由所述第1通信网络连接的多个所述激光装置的每一个,通过将从该激光装置获得的所述输入数据输入所述判定器来判定能否重新输出来自该激光装置的所述激光振荡器的激光,
与所述其他激光控制装置共享所述判定器。
7.根据权利要求1所述的激光控制装置,其特征在于,
所述判定器在输出不能重新输出激光的判定结果时,还输出在所述激光振荡器或所述激光光学系统中推定的损伤部位及损伤状态的至少一方,
所述判定部将所推定的所述损伤部位及损伤状态的至少一方显示在显示装置。
8.根据权利要求7所述的激光控制装置,其特征在于,
所述激光控制装置还具有基于多个所述停止时间点的每一个的所述输入数据和损伤部位及损伤状态的所述至少一方对所述判定器进行学习的学习部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的激光控制装置,其特征在于,
当通过对所述判定器输入与所述预定期间相同长度的最近的一定期间中的所述输入数据,所述判定器输出了不能重新输出激光的判定结果时,所述判定部对所述控制电路进行控制以使其停止所述激光的输出。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的激光控制装置,其特征在于,
当所述控制电路使来自所述激光振荡器的激光输出停止时,所述激光装置转移到不重新开始激光输出的停止状态,
所述激光控制装置还具有:
用于操作所述激光装置的输入部;以及
停止状态解除输入部,其独立于所述输入部而设置,且在所述控制电路使来自所述激光振荡器的激光输出停止后,接受用于解除所述停止状态的操作。
11.一种激光控制系统,其具有激光装置以及能够经由通信网络与所述激光装置进行通信的激光控制装置,其特征在于,
所述激光装置具有:
输出激光的激光振荡器;
输出光检测器,其检测从所述激光振荡器输出的激光的光量;
返回光检测器,其检测在包含传播所述激光的光纤的激光光学系统中与所述激光的传播方向反向地传播的返回光的光量;
控制所述激光振荡器的控制电路;以及
状态数据记录部,其在所述控制电路检测出所述激光振荡器或所述激光光学系统中的异常的产生而使来自所述激光振荡器的激光输出停止时存储输入数据,所述输入数据为表示包含该激光输出的停止时间点在内的预定期间的所述激光装置的状态的状态数据以及表示设置有所述激光装置及所述光纤的环境的状态的环境数据的至少一部分,
当经由所述通信网络建立了所述激光装置与所述激光控制装置之间的通信时,所述控制电路将所述状态数据记录部中存储的所述输入数据发送给所述激光控制装置,
所述激光控制装置具有:
判定部,其通过将所述输入数据输入判定能否重新输出来自所述激光振荡器的激光的判定器来判定能否重新输出来自所述激光振荡器的激光,并按照该判定结果对所述控制电路进行控制,
所述预定期间的所述状态数据及所述输入数据包含所述预定期间中的所述激光的光量的时间序列数据及所述返回光的光量的时间序列数据中的至少一方。
12.一种激光装置,其特征在于,具有:
输出激光的激光振荡器;
输出光检测器,其检测从所述激光振荡器输出的激光的光量;
返回光检测器,其检测在包含传播所述激光的光纤的激光光学系统中与所述激光的传播方向反向地传播的返回光的光量;以及
控制电路,其在检测出所述激光振荡器或所述激光光学系统中的异常的产生时使来自所述激光振荡器的激光输出停止,并将输入数据输入基于所述输入数据判定能否重新输出来自所述激光振荡器的激光的判定器,由此判定能否重新输出来自所述激光振荡器的激光,并按照该判定结果对是否使所述激光振荡器重新输出激光进行控制,所述输入数据为表示包含该激光输出的停止时间点在内的预定期间的所述激光装置的状态的状态数据以及表示设置有所述激光装置及所述光纤的环境的状态的环境数据的至少一部分,
所述预定期间的所述状态数据及所述输入数据包含所述预定期间中的所述激光的光量的时间序列数据及所述返回光的光量的时间序列数据中的至少一方。
13.根据权利要求12所述的激光装置,其特征在于,
当所述控制电路使来自所述激光振荡器的激光输出停止时,所述激光装置转移到不重新开始激光输出的停止状态,
所述激光装置还具有:
用于操作所述激光装置的输入部;以及
停止状态解除输入部,其独立于所述输入部而设置,且在所述控制电路使来自所述激光振荡器的激光输出停止后,接受用于解除所述停止状态的操作。
14.一种激光控制方法,其控制激光装置,所述制激光装置具有:
输出激光的激光振荡器;
输出光检测器,其检测从所述激光振荡器输出的激光的光量;
返回光检测器,其检测在包含传播所述激光的光纤的激光光学系统中与所述激光的传播方向反向地传播的返回光的光量;以及
控制所述激光振荡器的控制电路,
其特征在于,所述激光控制方法包括:
在所述控制电路检测出所述激光振荡器或所述激光光学系统中的异常的产生而使来自所述激光振荡器的激光输出停止时,将输入数据输入基于所述输入数据判定能否重新输出来自所述激光振荡器的激光的判定器,由此判定能否重新输出来自所述激光振荡器的激光,所述输入数据为表示包含该激光输出的停止时间点在内的预定期间的所述激光装置的状态的状态数据以及表示设置有所述激光装置及所述光纤的环境的状态的环境数据的至少一部分;以及
按照所述判定结果对所述控制电路进行控制,
所述预定期间的所述状态数据以及所述输入数据包含所述预定期间中的所述激光的光量的时间序列数据以及所述返回光的光量的时间序列数据中的至少一方。
15.根据权利要求14所述的激光控制方法,其特征在于,
还包括:基于多个所述停止时间点的每一个的所述输入数据对所述判定器进行学习。
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