DE102020002263A1

DE102020002263A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erlernen einer Fokuspositionsverschiebung einer Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungssystem, das eine Fokuspositionsverschiebung korrigiert

Info

Publication number: DE102020002263A1
Application number: DE102020002263.4A
Authority: DE
Inventors: Kazuki Watanabe
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2020-10-22
Also published as: JP7103991B2; JP2020175425A; CN111844014A; US11565344B2; US20200331096A1

Abstract

Eine Maschinenlernvorrichtung zum Erlernen einer Fokuspositionsverschiebung einer Laserbearbeitungsvorrichtung. Eine Datenerfassungseinheit erfasst einen Lerndatensatz, der Daten eines Fokuspositionsbefehls für ein lichtfokussierendes optisches System, der an die Laserbearbeitungsvorrichtung gegeben wird, und Erkennungsdaten einer physikalischen Größe von Licht umfasst, die erkannt wird, wenn der Laserstrahl von einem Laseroszillator in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der den Fokuspositionsbefehl umfasst. Eine Lerneinheit erzeugt ein Lernmodell durch Verwenden des Lerndatensatzes, das eine Korrelation zwischen der physikalischen Größe und der positionsbezogenen Beziehung zwischen einer effektiven Lichtfokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems relativ zu einem Werkstück repräsentiert. Wenn eine Bearbeitung durchgeführt wird, wird die physikalische Größe des Lichts erkannt, sodass eine positionsbezogene Beziehung zwischen dem Werkstück und der effektiven Lichtfokusposition während der Bearbeitung anhand der erfassten Größe und des Lernmodells geschätzt werden kann.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenlernvorrichtung und ein Maschinenlernverfahren, die dazu eingerichtet sind, eine Fokuspositionsverschiebung einer Laserbearbeitungsvorrichtung zu erlernen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Laserbearbeitungssystem, das in der Lage ist, eine Fokuspositionsverschiebung zu korrigieren.
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
In einer Laserbearbeitungsvorrichtung oder einer Laserverarbeitungsvorrichtung, die ein lichtfokussierendes optisches System aufweist, das eine Linse, einen Spiegel, ein Schutzfenster etc. umfasst, ändert sich ein Fokusabstand des lichtfokussierenden optischen Systems manchmal aufgrund von Störungen wie beispielsweise Wärme, die mit der Laserstrahl-Bestrahlung zusammenhängt, und die Position eines Fokuspunkts auf dem tatsächlich fokussierten Laserstrahl (was in der vorliegenden Anmeldung als eine „effektive Lichtfokusposition“ des lichtfokussierenden optischen Systems bezeichnet wird) weicht dabei von der vorgesehenen Position des Fokuspunkts ab, die durch Berechnungen bestimmt wird (was in der vorliegenden Anmeldung als eine „Fokusposition“ des lichtfokussierenden optischen Systems bezeichnet wird). Falls die effektive lichtfokussierende Position des lichtfokussierenden optischen Systems von der Fokusposition des Letzteren zu der Zeit abweicht, zu der Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, ist eine positionsbezogene Beziehung zwischen einem Werkstück und der effektiven lichtfokussierenden Position dafür anfällig, von einer angestrebten positionsbezogenen Beziehung abzuweichen, die durch ein Bearbeitungsprogramm bestimmt wurde, und dafür, sich auf die Qualität der Laserbearbeitung auszuwirken.
Es ist üblicherweise bekannt, die Abweichung oder Verschiebung der effektiven Lichtfokusposition relativ zu der Fokusposition (in der vorliegenden Anwendung als „Fokuspositionsverschiebung“ bezeichnet) in einer Laserbearbeitungsvorrichtung zu korrigieren.
Zum Beispiel beschreibt die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-239768 ( JP 2002-239768A ): „eine fokussierte Größe oder Fläche eines Laserstrahls (3) auf einer bearbeiteten Oberfläche (4a) wird bestimmt, und falls die fokussierte Größe oder Fläche von einem vorgegebenen Referenzwert abweicht, wird angenommen, dass die Fokusposition des Laserstrahls (3) von einer vorbestimmten Referenzposition abweicht, und ein Laserkopf (2) und ein Werkstück (4) werden in Übereinstimmung mit dem Betrag der Abweichung relativ zueinander bewegt“ und „ein Bild des Laserstrahls 13, mit dem die bearbeitete Oberfläche 14a bestrahlt wird, wird von einer Kamera 16 aufgenommen, die Abweichung des Betriebsabstands von dem Fokusabstand, d. h. die Abweichung der Laserbestrahlungsposition von der Fokusposition, wird auf der Grundlage der Position des auf dem Kameraschirm aufgenommenen Laserstrahls 13 erkannt, und der Betriebsabstand wird auf der Grundlage der erkannten Abweichung gesteuert“ (Anspruch 1, Absatz 0003).
Die nicht geprüfte Patentveröffentlichung Nummer 2005-334928 ( JP 2005-334928 A ) beschreibt: „ein Laserstrahl, der von einem Laser-Oszillator 550 einer Laserbearbeitungsvorrichtung emittiert wird und durch einen Ausgangsspiegel 560 hindurchtritt, wird von einem Spiegel 570 reflektiert und in ein Laserbearbeitungswerkzeug 60 eingeführt. Der Laserstrahl, der von einer Bearbeitungslinse 62 eingefangen wird, wird von einer Reflektorplatte M1 reflektiert und von einem Detektor für reflektiertes Licht 580 erkannt. Eine automatische Anpassung des Fokuspunkts wird durch ein Erkennen der Leistung des reflektierten Lichts und von Änderungen in der Fokusposition aufgrund einer Verschmutzung der Bearbeitungslinse 62 erzielt“ (Zusammenfassung).
Die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung Nummer 20016-002580 ( JP 2016-002580 A ) beschreibt: „ein Bearbeitungskopf wird relativ zu einer Referenzmessfläche positioniert, die eine kleine Öffnung aufweist, durch die eine Laserstrahlachse hindurchtritt, Laserbestrahlung wird durchgeführt, während der Laser auf die Referenzmessfläche oder deren nahe oder ferne Seite fokussiert wird, der Grad strahlenden Lichts, das von zumindest einem Teil der Umgebung der kleinen Öffnung der Referenzmessfläche ausgestrahlt wird, wird gemessen, der Verschiebungsbetrag des Fokuspunkts wird auf der Grundlage des gemessenen Werts bestimmt, und die Fokusposition des Lasers wird korrigiert“ (Anspruchs 1).
Zusammenfassung der Erfindung
Um die Genauigkeit einer Korrektur einer Fokuspositionsverschiebung einer Laserbearbeitungsvorrichtung oder einer Laserverarbeitungsvorrichtung zu verbessern, die mit einem lichtfokussierenden optischen System ausgestattet ist, wird sichergestellt, dass dann, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Bearbeitung eines Werkstücks durchführt, eine positionsbezogene Beziehung zwischen dem Werkstück und einer effektiven Lichtfokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems geschätzt werden kann, während ein Unterschied hinsichtlich Bearbeitungsbedingungen oder Werkstücken berücksichtigt wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Maschinenlernvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine positionsbezogene Beziehung zwischen einem Werkstück und einer effektiven Lichtfokusposition eines lichtfokussierenden optischen Systems zu erlernen, wenn eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die mit dem lichtfokussierenden optischen System ausgestattet ist, eine Bearbeitung des Werkstücks durchführt, wobei die Maschinenlernvorrichtung umfasst: eine Datenerfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, einen Lerndatensatz zu erfassen, wobei der Lerndatensatz Daten eines Fokuspositionsbefehls für das lichtfokussierende optische System, der an die Laserbearbeitungsvorrichtung gegeben wird, und Erkennungsdaten einer physikalischen Größe des Lichts umfasst, die erkannt wird, wenn der Laserstrahl on einem Laseroszillator in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der den Fokuspositionsbefehl umfasst; und eine Lerneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Lernmodell durch Verwenden des Lerndatensatzes zu erzeugen, wobei das Lernmodell eine Korrelation zwischen der physikalischen Größe und der positionsbezogenen Beziehung repräsentiert.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Laserbearbeitungssystem, umfassend: eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die ausgestattet ist mit einem Laseroszillator, einem lichtfokussierenden optischen System, das dazu eingerichtet ist, einen von dem Laseroszillator emittierten Laserstrahl zu fokussieren, und einer Fokuspositionssteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Bewegungssteuerung einer Fokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems auszuführen; die Maschinenlernvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt; einen Lichtdetektor, der dazu eingerichtet ist, zu erkennen, eine physikalische Größe zu erkennen, die detektiert wird, wenn der Laserstrahl von dem Laseroszillator in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der einen Fokuspositionsbefehl umfasst; eine Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung, die dazu eingerichtet ist, eine positionsbezogene Beziehung zwischen einem Werkstück und einer effektiven Lichtfokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems während einer Bearbeitung des Werkstücks zu schätzen, indem das Lernmodell, das von der Lerneinheit erzeugt wurde, und die physikalische Größe, die von dem Lichtdetektor erkannt wurde, verwendet werden; und eine Positionsbefehlskorrektureinheit, die dazu eingerichtet ist, den Fokuspositionsbefehl, der an die Laserbearbeitungsvorrichtung gegeben wird, auf der Grundlage der positionsbezogenen Beziehung, die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung geschätzt wurde, zu korrigieren.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Maschinenlernverfahren, das dazu eingerichtet ist, eine positionsbezogene Beziehung zwischen einem Werkstück und einer effektiven Lichtfokusposition eines lichtfokussierenden optischen Systems zu erlernen, wenn eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die mit dem lichtfokussierenden optischen System ausgestattet ist, eine Bearbeitung des Werkstücks durchführt, wobei das Maschinenlernverfahren die folgenden Schritte umfasst, die von einem Prozessor ausgeführt werden: Erfassen eines Lerndatensatzes, wobei der Lerndatensatz Daten eines Fokuspositionsbefehls für das lichtfokussierende optische System, der an die Laserbearbeitungsvorrichtung gegeben wird, und Erkennungsdaten einer physikalischen Größe des Lichts umfasst, die erkannt wird, wenn der Laserstrahl von einem Laseroszillator in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der den Fokuspositionsbefehl umfasst; und Erzeugen eines Lernmodells durch Verwenden des Lerndatensatzes, wobei das Lernmodell eine Korrelation zwischen der physikalischen Größe und der positionsbezogenen Beziehung repräsentiert.
In der Maschinenlernvorrichtung gemäß einem Aspekt ist es möglich, eine positionsbezogene Beziehung zwischen einem Werkstück und einer effektiven Lichtfokusposition eines lichtfokussierenden optischen Systems zu erlernen, wenn eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die mit dem lichtfokussierenden optischen System ausgestattet ist, eine Bearbeitung des Werkstücks durchführt, in Verbindung mit der physikalischen Größe von Licht, die in Abhängigkeit von Unterschieden zwischen Bearbeitungsbedingungen oder Werkstücken erkannt wird. Wenn Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, wird die physikalische Größe des Lichts auf dieselbe Weise wie während der Lernschritte erkannt, sodass es möglich ist, die positionsbezogene Beziehung zwischen dem Werkstück und der effektiven Lichtfokusposition zu dem Zeitpunkt der Erkennung des Lichts (d. h. zu dem Zeitpunkt des Durchführens der Bearbeitungsschritte) auf der Grundlage der erkannten physikalischen Größe und des Lernmodells zu schätzen, während die Unterschiede zwischen Bearbeitungsbedingungen oder Werkstücken berücksichtigt werden.
In dem Laserbearbeitungssystem gemäß dem anderen Aspekt korrigiert dann, wenn Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, die Positionsbefehlskorrektureinheit den Fokuspositionsbefehl auf der Grundlage der positionsbezogenen Beziehung, die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung geschätzt wurde, sodass es möglich ist, die Genauigkeit einer Korrektur der Fokuspositionsverschiebung einer Laserbearbeitungsvorrichtung zu erhöhen, synergistisch zu der vorgenannten Wirkung der Maschinenlernvorrichtung. Im Ergebnis wird verhindert, dass die Qualität der Laserbearbeitung abnimmt, die von der Laserbearbeitungsvorrichtung durchgeführt wird, und die Lebensdauer von Komponenten des lichtfokussierenden optischen Systems wird verbessert.
Das Maschinenlernverfahren gemäß dem weiteren Aspekt eine Wirkung äquivalent zu der zuvor genannten Wirkung der Maschinenlernvorrichtung.
Figurenliste
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden sich anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher gegeben, wobei:

1 ein funktionelles Blockdiagramm ist, das eine Maschinenlernvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 eine Darstellung ist, die die Gesamtkonfiguration eines Laserbearbeitungssystems schematisch zeigt;
3 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Maschinenlernverfahren gemäß einer Ausführungsform zeigt;
4 ein funktionelles Blockdiagramm ist, das eine Maschinenlernvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt;
5A eine Darstellung ist, die ein Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
5B eine Darstellung ist, die ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
5C eine Darstellung ist, die noch ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
5D eine Darstellung ist, die noch ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
5E eine Darstellung ist, die noch ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
6A eine Darstellung ist, die noch ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
6B eine Darstellung ist, die noch ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
6C eine Darstellung ist, die noch ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
6D eine Darstellung ist, die noch ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
6E eine Darstellung ist, die noch ein weiteres Beispiel von Lichterfassungsdaten zeigt;
7A eine Darstellung zur Erläuterung von Neuronen ist;
7B eine Darstellung zur Erläuterung eines neuronalen Netzwerks ist;
8 ein funktionelles Blockdiagramm ist, das ein Laserbearbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform zeigt;
9 ein funktionelles Blockdiagramm ist, das ein Laserbearbeitungssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt; und
10 ein funktionelles Blockdiagramm ist, das ein Laserbearbeitungssystem gemäß noch einer weiteren Ausführungsform zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden untenstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen werden entsprechende Komponenten durch gleiche Bezugszeichen oder -nummern bezeichnet.
1 zeigt eine Maschinenlernvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform durch funktionelle Blöcke. 2 zeigt schematisch eine Gesamtkonfiguration eines Laserbearbeitungssystems oder Laserverarbeitungssystems 12, das mit der Maschinenlernvorrichtung 10 ausgestattet ist. Zuerst wird mit Bezug auf 2 die grundlegende Konfiguration des Bearbeitungssystems 12 erläutert.
Das Laserbearbeitungssystem 12 umfasst die Maschinenlernvorrichtung 10, eine Laserbearbeitungsvorrichtung oder Laserverarbeitungsvorrichtung 14 und einen Lichtdetektor 16. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 ist ausgestattet mit einem Laseroszillator 18, einem lichtfokussierenden optischen System 20, das dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl L zu fokussieren, der von dem Laseroszillator 18 emittiert wird, einer Steuerung 22, die dazu eingerichtet ist, eine Oszillationssteuerung des Laseroszillators 18 und eine Bewegungssteuerung einer Fokusposition des optischen Systems 20 relativ zu dem Werkstück W durchzuführen, und einem Antriebsmechanismus 24, der dazu eingerichtet ist, das lichtfokussierende optische System 20 und das Werkstück W auf der Grundlage eines Befehls von der Steuerung 22 relativ zueinander zu bewegen. Die Vorrichtung kann ferner mit weiteren nicht gezeigten Komponenten ausgestattet sein, wie beispielsweise mit einem Bearbeitungskopf, der das lichtfokussierende optische System 20 beherbergt, einem Gasversorgungsmechanismus zum Versorgen des Bearbeitungskopfes mit einem Prozessgas, einem Arbeitstisch, der ein Werkstück W trägt, etc.
Der Laseroszillator 18 ist zum Beispiel mit einem Resonator vom Faserlaser-Typ ausgestattet (nicht gezeigt). Der Laserstrahl L, der von dem Resonator verstärkt wird, wird durch ein Übertragungsmittel 26 in den Bearbeitungskopf eingeführt, zum Beispiel durch eine optische Faser. Der Laseroszillator 18 kann die Gestalt verschiedener Oszillatorsysteme annehmen, wie beispielsweise eines CO₂-Lasers etc. Das Übertragungsmittel 26 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen, wie einen Lichtleiter, einen reflektierenden Spiegel, etc. verwenden.
Das lichtfokussierende optische System 20 umfasst eine Linse 28 und ein Schutzfenster 30, die beide in einem Bearbeitungskopf ausgebildet sind. In dem Fall, dass das Übertragungsmittel 26 von einer optischen Faser gebildet ist, umfasst das lichtfokussierende optische System 20 ferner eine optische Komponente 32, wie beispielsweise einen Kollimator, etc., die an dem distalen Ende der optischen Faser befestigt ist. Der reflektierende Spiegel, etc., verwendet als das Übertragungsmittel 26, kann auch als ein Teil des lichtfokussierenden optischen Systems 20 betrachtet werden.
Der Antriebsmechanismus 24 kann beispielsweise den Bearbeitungskopf und das Werkstück relativ zueinander in eine Richtung entlang der Oberfläche des Werkstücks W oder selektiv in eine Richtung aufeinander zu oder voneinander weg bewegen. Ferner kann der Antriebsmechanismus 24 zum Beispiel die Linse 28 des lichtfokussierenden optischen Systems 20 in dem Bearbeitungskopf bewegen. Der Antriebsmechanismus 24 kann zum Beispiel wenigstens drei Steuerachsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) in einem kartesischen dreiachsigen Koordinatensystem aufweisen. In diesem Fall kann jede der Steuerachsen an einem oder an beiden von dem lichtfokussierenden optischen System 20 (oder dem Bearbeitungskopf) und dem Werkstück W (oder dem Arbeitstisch) angesetzt sein.
Die Steuerung 22 ist zum Beispiel als numerische Steuereinheit eingerichtet. Die Steuerung 22 kann ein vorgegebenes Bearbeitungsprogramm P interpretieren und einen Befehl an ein gesteuertes Objekt, wie beispielsweise den Laseroszillator 18, den Antriebsmechanismus 24, etc., senden, um den Laseroszillator 18 dazu zu veranlassen, einen Laserstrahl unter gewünschten Oszillationsbedingungen (Leistung, Frequenz, Mittel, etc.) zu oszillieren, oder um das lichtfokussierende optische System 20 dazu zu veranlassen, unter gewünschten Betriebsbedingungen zu arbeiten (Fokusposition, Spotdurchmesser, Bewegungsgeschwindigkeit, Prozessgasdruck, etc.). Die Steuerung 22 kann zum Beispiel wenigstens drei Steuerachsen (X-Achse, Y-Achse, Z-Achse) des Antriebsmechanismus 24 dazu veranlassen, auf der Grundlage eines Fokuspositionsbefehls in dem kartesischen dreiachsigen Koordinatensystem entsprechend zu arbeiten und dabei den Fokuspunkt des lichtfokussierenden optischen Systems 20 und der Oberfläche des Werkstücks W relativ zueinander dreidimensional zu bewegen. Ferner kann der Fokuspositionsbefehl von einem Befehlswert einer relativen Position relativ zu dem Werkstück oder einem Befehlswert einer absoluten Position relativ zu dem Ursprung gebildet sein, der an einer beliebigen Position definiert ist.
Der Lichtdetektor 16 erkennt detektiertes Licht in einer Bearbeitungsumgebung, die die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 und das Werkstück W umfasst, zu einem Zeitpunkt, wenn das Werkstück W mit dem Laserstrahl L bestrahlt wird, der von dem Laseroszillator 18 emittiert wird und sich durch das lichtfokussierende optische System 20 hindurch ausbreitet. Das von dem Lichtdetektor 16 zu erkennende Licht kann reflektiertes Licht des Laserstrahl L sein, mit dem das Werkstück W bestrahlt wird, oder es kann hierdurch entstandenes Licht sein, das durch ein Bestrahlen des Werkstücks W mit dem Laserstrahl L (zum Beispiel Plasma, Wärmestrahlung, etc.) erzeugt wurde. Die physikalische Größe Q des Lichts, die von dem Lichtdetektor 26 gemessen werden soll, kann eine Lichtintensität, die beispielsweise repräsentiert ist durch einen Strahlungsfluss (W), eine Strahlungsenergie (J), eine Lichtmenge (Im·s), eine Beleuchtungsstärke (W/m²), etc., oder ein Spektrum (zum Beispiel eine Lichtintensitätsverteilung) als eine Funktion der optischen Frequenz sein. In einer Konfiguration, in der der Lichtdetektor 16 reflektiertes Licht des Laserstrahls L erkennt, kann ein Sensor für reflektiertes Licht, der in der Laserbearbeitungsvorrichtung 14 zu dem Zweck eine Schutzes des Laseroszillators 18 verbaut ist, als der Lichtdetektor 16 verwendet werden.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 14 ändert sich der Fokusabstand des lichtfokussierenden optischen Systems 20 manchmal aufgrund von Störungen wie beispielsweise Wärme, die mit der Laserstrahlbestrahlung zusammenhängt, und die tatsächliche effektive Lichtfokusposition F des lichtfokussierenden optischen Systems 20 weicht daher von der vorgesehenen Fokusposition ab. Falls die effektive Lichtfokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems 20 von dessen Fokusposition zu dem Zeitpunkt abweicht, zu dem Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, ist eine positionsbezogene Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven Lichtfokusposition F anfällig dafür, von einer angestrebten positionsbezogenen Beziehung abzuweichen, die von einem Bearbeitungsprogramm P bestimmt ist, und dafür, sich auf die Qualität der Laserbearbeitung auszuwirken.
Die Maschinenlernvorrichtung 10 weist eine Konfiguration auf zum selbstständigen Erlernen, durch sogenanntes „Maschinenlernen“, der positionsbezogenen Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven Lichtfokusposition F des lichtfokussierenden optischen Systems 20 zu dem Zeitpunkt, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 mittels des lichtfokussierenden optischen Systems 20 das Werkstück W bearbeitet, und weist Hardware auf, wie beispielsweise einen Prozessor eines Computers (zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)), zum Ausführen von Software, die verschiedene Lernalgorithmen festlegt. Die positionsbezogene Beziehung R, die von der Maschinenlernvorrichtung 10 erlernt wird, entspricht einem Barometer, das einen gegenwärtigen Zustand der Fokuspositionsverschiebung der Laserbearbeitungsvorrichtung 14 anzeigt. Gemäß einer Konfiguration, in der die Maschinenlernvorrichtung 10 ein Lernmodel M erzeugt, das die positionsbezogene Beziehung R in Verbindung mit der physikalischen Größe Q des Lichts repräsentiert, ist es möglich, die Fokuspositionsverschiebung mit einem hohen Grad an Genauigkeit auf der Grundlage des Lernmodells zu schätzen und zu korrigieren, wenn die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden. Mit Bezug auf 1 und 2 wird nun die Konfiguration der Maschinenlernvorrichtung 10 erläutert.
Wie in 1 durch funktionelle Blöcke gezeigt ist, umfasst die Maschinenlernvorrichtung 10 eine Datenerfassungseinheit 34, die dazu eingerichtet ist, einen Lerndatensatz DS zu erfassen, wobei der Lerndatensatz DS Daten D1 eines Fokuspositionsbefehls für das lichtfokussierende optische System 20 umfasst, der an die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 gegen wird, und Erkennungsdaten D2 einer physikalischen Größe Q von Licht, die erkannt wird, wenn ein Laserstrahl von dem Laseroszillator 18 in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der den Fokuspositionsbefehl umfasst; und eine Lerneinheit 36, die dazu eingerichtet ist, ein Lernmodell durch Verwenden des Lerndatensatzes DS zu erzeugen, wobei das Lernmodell M eine Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q und der positionsbezogenen Beziehung R repräsentiert. Die Maschinenlernvorrichtung 10 kann eine Konfiguration eines Computers aufweisen, wie beispielsweise eines Personal Computers. Alternativ kann die Maschinenlernvorrichtung 10 in der zuvor erwähnten Steuerung 22 installiert sein.
Die Datenerfassungseinheit 34 kann beispielsweise als ein Prozessor eines Computers (oder eine Funktion des Prozessors) eingerichtet sein, oder sie kann alternativ zum Beispiels als ein Programm eingerichtet sein, das es einem Prozessor eines Computers gestattet, zu arbeiten (oder ein Teil des Programms). In dem Lerndatensatz DS, der von der Datenerfassungseinheit 34 erfasst wurde, werden die Daten D1 des Fokuspositionsbefehls (die im Folgenden gelegentlich als „Fokuspositionsbefehlsdaten D1“ bezeichnet werden) aus dem Bearbeitungsprogramm P gewonnen, das an die Steuerung 22 gegeben wird. Die Fokuspositionsbefehlsdaten D1 entsprechen einem Befehlswert einer Fokusposition (einer relativen oder absoluten Position), der an die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 angewiesen wird, die mit dem lichtfokussierenden optischen System 20 ausgestattet ist, in dem angenommen wird, dass keine Fokuspositionsverschiebung aufgetreten ist.
Ferner werden in dem Lerndatensatz DS die Erkennungsdaten D2 der physikalischen Größe des Lichts (die im Folgenden gelegentlich als „Lichterkennungsdaten D2“ bezeichnet werden aus dem Lichtdetektor 16 als ein tatsächlicher gemessener Wert von Licht gewonnen, das in einer Bearbeitungsumgebung in dem Moment gewonnen wird, in dem das Werkstück mit dem Laserstrahl L gemäß dem Bearbeitungsbefehl bearbeitet wird, der den Fokuspositionsbefehl der Fokuspositionsbefehlsdaten D1 umfasst. Die Lichterkennungsdaten D2 werden von dem Lichtdetektor 16 als verschiedene unterschiedliche Werte (physikalische Größen Q) erfasst, die von unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen wie beispielsweise Oszillationsbedingungen (Leistung, Frequenz, Pulsweite, etc.) des Laseroszillators 18, die von dem Bearbeitungsprogramm angewiesen sind, Betriebsbedingungen (Fokusposition, Spotdurchmesser, Bearbeitungsgeschwindigkeit, Prozessgasdruck, etc.) des lichtfokussierenden optischen Systems 20 usw.; und/oder Unterschieden bezüglich der Typen von Werkstücken W (Form, Oberflächenbeschaffenheit, Material, Temperatur, etc.) abhängen.
Die Lerneinheit 36 kann beispielsweise als ein Prozessor eines Computers (oder eine Funktion des Prozessors) eingerichtet sein, oder sie kann alternativ zum Beispiels als ein Programm eingerichtet sein, das es einem Prozessor eines Computers gestattet, zu arbeiten (oder ein Teil des Programms). Die Lerneinheit 36 führt eine arithmetische Verarbeitung zum Erlernen der positionsbezogenen Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven lichtfokussierenden Position F des lichtfokussierenden optischen Systems 20 in Übereinstimmung mit einem beliebigen Lernalgorithmus durch, was generisch als „Maschinenlernen“ bezeichnet wird.
Wie oben erläutert wurde, repräsentieren die Lichterkennungsdaten D2, die von der Datenerfassungseinheit 34 erfasst wurden, die physikalische Größe Q von Licht in Abhängigkeit von den Bearbeitungsbedingungen einschließlich der Fokusposition oder des Typs des Werkstücks W. Insbesondere wird davon ausgegangen, dass die Fokuspositionsbefehlsdaten D1 und die Lichterkennungsdaten D2 miteinander linear korrelieren. Ferner wird angenommen, dass andere Bearbeitungsbedingungen als die Fokusposition oder der Typ des Werkstücks W eine bestimmte Korrelation mit den Lichterkennungsdaten D2 aufweisen. Die Lerneinheit 36 erlernt die Korrelation zwischen den Daten D1 und D2 auf der Grundlage der Fokuspositionsbefehlsdaten D1 und der Lichterkennungsdaten D2, die in Reaktion auf den Fokuspositionsbefehl erkannt wurden. Ein solcher Lernzyklus wird für eine große Vielfalt an Typen von Werkstücken W unter einer großen Vielfalt von Bearbeitungsbedingungen wiederholt durchgeführt, sodass die Lerneinheit 36 das Lernmodell M erzeugen kann, das die Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q des Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R repräsentiert.
Zum Beispiel wird selbst dann, wenn Werkstücke W, die aus demselben Material gefertigt sind und dieselben Abmessungen aufweisen, mit einem Laserstrahl unter denselben Bearbeitungsbedingungen bestrahlt werden, die erkannten physikalischen Größen Q des Lichts voneinander abweichen, falls sich Formen, Bedingungen oder Temperaturen der bestrahlten Oberflächen der Werkstücke voneinander unterscheiden. Ferner werden selbst dann, wenn im Wesentlichen dieselben Typen von Werkstücken W mit einem Laserstrahl unter verschiedenen voneinander abweichenden Bearbeitungsbedingungen bestrahlt werden, verschiedene physikalische Größen Q des Lichts erkannt, auch wenn die Fokusposition dieselbe ist. Daher wird es möglich, ein hochgradig zuverlässiges Lernmodell zu erzeugen, indem eine große Vielfalt von Lerndatensätzen DS verwendet werden, die erfasst werden, wenn mehrere Typen von Werkstücken W, die sich hinsichtlich ihrer Form, Oberflächenbeschaffenheit, Materialien, Temperaturen, etc. unterscheiden, mit einem Laserstrahl unter mehreren Bearbeitungsbedingungen bestrahlt werden, die verschiedene voneinander abweichende Oszillationsbedingungen des Laseroszillators 18 oder verschiedene voneinander abweichende Betriebsbedingungen des lichtfokussierenden optischen Systems 14 mit sich bringen.
Selbst wenn die Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q des Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R im Wesentlichen unbekannt ist, wenn das Lernen begonnen wird, interpretiert die Lerneinheit 36 die Korrelation zunehmend, während das Lernen voranschreitet. Falls die Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q des Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R zu einem bestimmten zuverlässigen Grad interpretiert wird, wird es möglich, das Lernmodel M, das von der Lerneinheit 36 erzeugt wurde, dazu zu verwenden, eine Verhaltensauswahl derart durchzuführen, dass ein Befehlswert in einem gegenwärtigen Zustand (zum Beispiel vor einer Korrektur) der Fokusposition, die von dem Bearbeitungsprogramm P angewiesen wird, in einem bestimmten Umfang bezüglich der Laserbearbeitungsvorrichtung 14, die mit dem lichtfokussierenden optischen System 20 ausgestattet ist, in einem gegenwärtigen Zustand korrigiert werden soll (d. h. mit einer möglichen Änderung in einem Fokusabstand aufgrund von Störung wie beispielsweise Wärme). In anderen Worten kann die Lerneinheit 16 über das Fortschreiten des Lernalgorithmus das Lernmodell M dahingehend anpassen, dass es die Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q des Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R zunehmend an eine optimale Lösung annähert. Es ist zu beachten, dass unabhängig davon, ob der Befehlswert der Fokuspositionsbefehlsdaten D1 eine relative oder eine absolute Position ist, die positionsbezogene Beziehung R, die von der Lerneinheit 36 erlernt wird, durch eine relative Position des Werkstücks W und der effektiven Lichtfokusposition F oder durch eine absolute Position der effektiven Lichtfokusposition F ausgedrückt werden kann.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Maschinenlernverfahrens gemäß einer Ausführungsform, das von der Maschinenlernvorrichtung 10 ausgeführt wird. In dem dargestellten Lernfluss wird in Schritt S1 ein Werkstück W, das zum Lernen verwendet wird, aus mehreren Typen von Werkstücken W ausgewählt, die sich hinsichtlich gegenwärtiger Bedingungen wie beispielsweise ihrer Formen, Oberflächenbeschaffenheit, Materialien, Temperaturen, etc. unterscheiden. Das auszuwählende Werkstück W kann ein Werkstück W sein, das tatsächlich bearbeitet wird, indem Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, oder es kann ein Werkstück W sein, das separat für die Lernschritte bereitgestellt ist. In Schritt S2 wird ein Bearbeitungsbefehl zum Laserbearbeiten eines zu erlernenden Werkstücks W aus verschiedenen Bearbeitungsbefehlen ausgewählt, die Bearbeitungsbedingungen genügen (Oszillationsbedingungen des Laseroszillators 18; Betriebsbedingungen des lichtfokussierenden optischen Systems 20), denen die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 entsprechen kann. Der auszuwählende Bearbeitungsbefehl kann ein Bearbeitungsbefehl zum tatsächlichen Bearbeiten des Werkstücks W durch Durchführen der Bearbeitungsschritte oder ein Bearbeitungsbefehl sein, der separat für die Lernschritte bereitgestellt ist. Die Auswahl in den Schritten S1 und S2 kann optional von einem Bediener durchgeführt werden, der das Laserbearbeitungssystem 12 bedient, um das Lernen durch die Maschinenlernvorrichtung 10 auszuführen.
In Übereinstimmung mit dem ausgewählten Bearbeitungsbefehl wird der Laseroszillator 18 in Schritt S3 dazu gebracht, einen Laserstrahl L zu emittieren, und das zu erlernende Werkstück W wird mit dem Laserstrahl L bestrahlt, der durch das lichtfokussierende optische System 20 hindurchtritt. Schritt S3 wird von dem Bediener des Laserbearbeitungssystems 12 durchgeführt, der das zu erlernende Werkstück W auf dem Arbeitstisch W positioniert und ein Bearbeitungsprogramm P an die Steuerung 22 gibt, das den ausgewählten Bearbeitungsbefehl beschreibt. In Schritt S4 werden Daten D1 des Fokuspositionsbefehls für das lichtfokussierende optische System 20, die an die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 gegeben werden, und Erkennungsdaten D2 der physikalischen Größe Q des Lichts, die erkannt wird, wenn ein Laserstrahl von dem Laseroszillator 18 in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der einen Fokuspositionsbefehl umfasst, als ein Lerndatensatz DS erfasst. In Schritt S4 gewinnt die Erfassungseinheit 34 der Maschinenlernvorrichtung 10 die Fokuspositionsbefehlsdaten D1 aus dem Bearbeitungsprogramm P und gewinnt die Lichterkennungsdaten D2 von dem Lichtdetektor 16.
Unter Verwendung des erfassten Lerndatensatzes DS wird in Schritt S5 ein Lernmodell M erzeugt, das die Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q des Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R repräsentiert. In Schritt S5 erlernt die Lerneinheit 36 der Maschinenlernvorrichtung 10 die Korrelation zwischen den Fokuspositionsbefehlsdaten D1 und den Lichterkennungsdaten D2 in Übereinstimmung mit dem Lernalgorithmus und erzeugt als Ergebnis hiervon das Lernmodell M. In Schritt S6 entscheidet der Bediener, ob der Lerndatensatz DS zum Erzeugen des Lernmodells M zufriedenstellend ist, d. h. ob das Lernmodell ein zuverlässiges Niveau erreicht hat. Falls entschieden wird, dass der Lerndatensatz zufriedenstellend ist, endet der Lernfluss.
Falls entschieden wird, dass der Lerndatensatz DS nicht zufriedenstellend ist, entscheidet der Bediener in Schritt S7, ob der Bearbeitungsbefehl geändert werden soll. Fall entschieden wird, dass der Bearbeitungsbefehl geändert werden soll, kehrt die Routine zu Schritt S2 zurück, es wird ein von dem vorherigen Befehl abweichender Bearbeitungsbefehl ausgewählt, und der folgende Lernfluss wird fortgesetzt. Falls entschieden wird, dass der Bearbeitungsbefehl nicht geändert werden soll, entscheidet der Bediener in Schritt S8, ob das Werkstück W gewechselt werden soll. Falls entschieden wird, dass das Werkstück W gewechselt werden soll, kehrt die Routine zu Schritt S1 zurück, ein von dem vorherigen Werkstück verschiedenes Werkstück W wird ausgewählt, und der folgende Lernfluss wird fortgesetzt. Falls entschieden wird, dass das Werkstück W nicht gewechselt werden soll, endet der Lernfluss in einem Zustand, in dem das Lernmodell kein zuverlässiges Niveau erreicht hat.
Der obige Lernfluss wird zumindest unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher Lerndatensätze DS durchgeführt, die mehrere unterschiedliche Fokuspositionsbefehlsdaten D1 umfassen. Die Anzahl unterschiedlicher Fokuspositionsbefehlsdaten D1 oder der Abstand zwischen Positionen desselben wird in Abhängigkeit von einer Zuverlässigkeit (Genauigkeit oder Präzision) eingestellt, die für das Lernmodell M erforderlich ist. Die Anzahl von Lichterkennungsdaten D2, die entsprechend mit den Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (die von anderen Bearbeitungsbedingungen als der Fokusposition oder Unterschieden zwischen Werkstücken W abhängen) kombiniert werden, wird bestimmt, während Zeit und Kosten, die für das Lernen zugelassen sind, zusätzlich zu der Zuverlässigkeit berücksichtigt werden, die für das Lernmodell M erforderlich ist.
Wie oben erläutert wurde, ist es aufgrund der Maschinenlernvorrichtung 10 möglich, die positionsbezogene Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven Lichtfokusposition F des lichtfokussierenden optischen Systems 20 zu dem Zeitpunkt zu erlernen, zu dem die Laserbearbeitungsvorrichtung 14, die mit dem lichtfokussierenden optischen System 20 ausgestattet ist, eine Bearbeitung des Werkstücks W durchführt, in Verbindung mit der physikalischen Größe Q des Lichts, die in Abhängigkeit von den Unterschieden zwischen Bearbeitungsbedingungen oder Werkstücken W erkannt wird. Wenn die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, wird die physikalische Größe Q des Lichts auf dieselbe Weise wie bei den Lernschritten erkannt, sodass es möglich ist, die positionsbezogene Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven Lichtfokusposition F zu dem Zeitpunkt, zu dem das Licht erkannt wird (d. h. zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden), auf der Grundlage der erkannten physikalischen Größe und des Lernmodells M zu schätzen, während die Unterschiede zwischen Bearbeitungsbedingungen oder Werkstücke berücksichtigt werden. Daher ist es in dem Fall, dass in dem lichtfokussierenden optischen System 20 eine Fokuspositionsverschiebung aufgrund von Störungen auftreten, wie beispielsweise aufgrund von Wärme, die mit der Laserstrahlbestrahlung zusammenhängt, möglich, einen Fokuspositionsbefehl für die Bearbeitungsschritte derart zu korrigieren, dass die Fokuspositionsverschiebung auf der Grundlage der positionsbezogenen Beziehung R ausgeglichen wird, die auf der Grundlage des Lernmodells M geschätzt wird. Falls der Fokuspositionsbefehl richtig korrigiert wird, kann verhindert werden, dass die Qualität der Laserbearbeitung abnimmt, die von der Laserbearbeitungsvorrichtung 14 durchgeführt wird. Ferner wird die Fokuspositionsverschiebung beseitigt und die Laserbearbeitung wird fortlaufend mit der effektiven Lichtfokusposition F durchgeführt, die als Zielwert eingestellt ist, sodass es möglich ist, eine Beschädigung oder Überhitzung von Komponenten des lichtfokussierenden optischen Systems 20 (insbesondere von Linsen oder Schutzfenstern) zu verringern und die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen.
Wenn die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, falls ein Werkstück W, das mit dem Werkstück W identisch ist, das bei der Erzeugung des Lernmodells M verwendet wurde (d. h. für die Lernschritte verwendet wurde), durch einen Bearbeitungsbefehl bearbeitet wird, der mit dem Bearbeitungsbefehl identisch ist (abgesehen von dem Fokuspositionsbefehl), der für die Lernschritte verwendet wurde, ist es möglich, die positionsbezogene Beziehung R zu dem Zeitpunkt zu schätzen, zu dem die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, indem der obige Lernfluss wiederholt ausgeführt wird, um die Zuverlässigkeit des Lernmodells M zu verbessern.
Eine Maßnahme zum Verbessern der Zuverlässigkeit des Lernmodells M ist es, mehrere Typen von Werkstücken W für die Lernschritte zu verwenden, die sich hinsichtlich ihrer Formen, Oberflächenbeschaffenheiten, Materialien, Temperaturen, etc. unterscheiden, wie dies bereits erläutert wurde. Als eine weitere Maßnahme wird eine Oberfläche eines Werkstücks W zuvor durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 bearbeitet, bevor der Lerndatensatz DS erfasst wird, und ein Lernmodell M wird erzeugt, indem Lichterkennungsdaten D2 verwendet werden, die erfasst werden, wenn die vorbearbeitete Oberfläche mit dem Laserstrahl L bestrahlt wird. Gemäß dieser Maßnahme werden die Oberflächenbedingungen des Werkstücks W im Vorhinein durch eine Oberflächenbearbeitung gleichförmig gemacht, sodass es möglich ist, ein Rauschen in den Lichterkennungsdaten D2 zu verringern und die Zuverlässigkeit des Lernmodells M zu verbessern.
Als eine weitere Maßnahme zum Verbessern der Zuverlässigkeit des Lernmodells M werden mehrere Bedingungsgruppen durch Gruppieren einer großen Vielfalt von Bearbeitungsbedingungen oder Werkstücken W in verschiedene Gruppen vorbereitet, die jeweils Bearbeitungsbedingungen oder Werkstücke W umfassen, die teilweise analog zueinander sind, und die Lernschritte werden für jede dieser Bedingungsgruppen ausgeführt, um mehrere Typen von Lernmodellen M zu erzeugen, die den jeweiligen Bedingungsgruppen entsprechen. Wenn Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, wird ein Lernmodell M, das der Bedingungsgruppe entspricht, zu der die Bearbeitungsbedingungen oder das Werkstück W in dem Bearbeitungsschritte gehören, aus den mehreren Typen von Lernmodellen M ausgewählt, sodass es möglich ist, die positionsbezogene Beziehung R zu dem Zeitpunkt des Durchführens der Bearbeitungsschritte genau zu schätzen.
In der Maschinenlernvorrichtung 10, die die obige Konfiguration aufweist, ist ein Lernverfahren, das von der Lerneinheit 36 ausgeführt wird, nicht in spezieller Weise beschränkt. Zum Beispiel können ein überwachtes Lernen, ein nicht überwachtes Lernen, ein bestärkendes Lernen und weitere Lernverfahren herangezogen werden, die als „Maschinenlernen“ bekannt sind. Ein überwachtes Lernen ist eine Methode, bei der eine große Menge bekannter Lerndatensätze im Vorhinein gegeben sind, von denen jeder Eingangsdaten und damit verbundene Ausgangsdaten umfasst (im Allgemeinen als „Lehrdaten“, „Kennzeichen“, etc.), und es werden Merkmale erkannt, die eine Korrelation zwischen den Eingangsdaten und den Ausgangsdaten auf der Grundlage der bekannten Lerndatensätze mit sich bringen, um ein Korrelationsmodell (d. h. das Lernmodell M in der Maschinenlernvorrichtung 10) zu erzeugen, das zum Schätzen einer Ausgabe verwendet wird, die bezüglich einer neuen Eingabe erforderlich ist. Auf der anderen Seite wird bei einem nicht überwachten Lernen oder einem bestärkenden Lernen ein Lernprozess ausgehend von einem Zustand begonnen, in dem eine Beziehung zwischen einer Eingabe und einer Ausgabe unbekannt ist.
4 zeigt eine Maschinenlernvorrichtung 40 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durch funktionelle Blöcke, die ein überwachtes Lernen ausführt. Die Konfiguration der Maschinenlernvorrichtung 40 wird unten mit Bezug auf 4 und 2 erläutert. Es ist zu beachten, dass die Maschinenlernvorrichtung 40 eine ähnliche Konfiguration aufweist wie die obige Maschinenlernvorrichtung 10, abgesehen von der Ausführung des überwachten Lernens als Lernverfahren, weshalb Erläuterungen der entsprechenden Komponenten zweckmäßiger Weise fortgelassen sind.
Die Maschinenlernvorrichtung 40 umfasst eine Datenerfassungseinheit 42, die dazu eingerichtet ist, einen Lerndatensatz DS zu erfassen, der Daten D1 eines Fokuspositionsbefehls für das lichtfokussierende optische System 20 umfasst, die an die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 gegeben werden, und Erfassungsdaten D2 einer physikalischen Größe Q des Lichts, die erfasst wird, wenn ein Laserstrahl L von dem Laseroszillator 18 in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der den Fokuspositionsbefehl umfasst; und eine Lerneinheit 44, die dazu eingerichtet ist, ein Lernmodell M unter Verwendung des Lerndatensatzes DS zu erzeugen, wobei das Lernmodell M die Korrelation zwischen der erkannten physikalischen Größe Q des Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R repräsentiert. Die Lerneinheit 44 erlernt die Korrelation zwischen den Lichterkennungsdaten D2 und den Lehrdaten D1 auf der Grundlage des bekannten Lerndatensatzes DS, in dem die Fokuspositionsbefehlsdaten D1 als Lehrdaten D1 verwendet werden. Das Lernmodell M wird durch wiederholtes Ausführen des Lernzyklus durch Verwenden einer großen Vielfalt bekannter Lerndatensätze DS erzeugt.
Die Lerneinheit 44 ist mit einer Fehlerberechnungseinheit 46 ausgestattet, die dazu eingerichtet ist, ein gegenwärtig erzeugtes Lernmodell M mit einem anschließend erfassten Korrelationsmerkmal zu vergleichen, das zwischen den Lehrdaten D1 und den Lichterkennungsdaten D2 auf der Grundlage des bekannten Lerndatensatzes DS identifiziert wird, um einen Fehler E zu berechnen, der zwischen dem Lernmodell M und dem Korrelationsmerkmal definiert ist; und mit einer Modellaktualisierungseinheit 48, die dazu eingerichtet ist, das Lernmodell M zu aktualisieren, um den Fehler E zu verringern. Die Lerneinheit 44 ist dazu eingerichtet, das Lernen der positionsbezogenen Beziehung R zu vertiefen, wobei die Modellaktualisierungseinheit 48 das Lernmodell M wiederholt aktualisiert und daher die Zuverlässigkeit des erzeuten Lernmodells M verbessert. In dem Lernfluss, der in 3 gezeigt ist, führt in Schritt S5 die Lerneinheit 44 eine Aktualisierung des Lernmodells M aus.
Die Maschinenlernvorrichtung 40, die das überwachte Lernen ausführt, hat zusätzlich zu der Wirkung der obigen Maschinenlernvorrichtung 10 eine Wirkung derart, dass es möglich ist, eine Lerneffizienz zu verbessern, indem der bekannte Lerndatensatz DS verwendet und ein hochgradig zuverlässiges Lernmodell M rasch erzeugt wird. Es ist zu beachten, dass das in 2 gezeigte Laserbearbeitungssystem 12 die Maschinenlernvorrichtung 40 anstelle der Maschinenlernvorrichtung 10 umfasst.
Die Maschinenlernvorrichtung 40 kann ein teilüberwachtes Lernen anstelle des überwachten Lernens durchführen. Bei dem teilüberwachten Lernen werden auf der Grundlage des bekannten Lerndatensatzes DS, der die Lehrdaten D1 und die Lichterkennungsdaten D2 umfasst, Fokuspositionsbefehlsdaten D1, die von den Lehrdaten D1 abweichen, absichtlich mit anderen Lichterkennungsdaten D2 als denjenigen des bekannten Lerndatensatzes DS verknüpft, um einen neuen Lerndatensatz DS zu erhalten. Selbst wenn die Anzahl bekannter Lerndatensätze DS, die im Vorhinein bereitgestellt werden, klein ist, ist es möglich, das Lernen der positionsbezogenen Beziehung R zu vertiefen. Alternativ kann die Vorrichtung derart eingerichtet sein, dass die Lerneinheit 44 in einer anfänglichen Phase des Lernens das überwachte Lernen ausführt, und in der Phase, in der das Lernen zu einem bestimmten Grad fortgeschritten ist, führt die Lerneinheit 44 ein unüberwachtes Lernen oder ein bestärkendes Lernen aus, wobei das Lernmodell M, das durch das überwachte Lernen erhalten wurde, als ein anfänglicher Wert verwendet wird.
In der Maschinenlernvorrichtung 10 oder 40 kann die Datenerfassungseinheit 34 oder 42 dazu eingerichtet sein, die Lichterkennungsdaten D2 als Daten eines instantanen Werts des Lichts zu erfassen, das zu einem vorgegebenen Zeitpunkt erkannt wird, oder dazu, die Lichterkennungsdaten D2 als Zeitreihendaten des Lichts zu erfassen, das für einen bestimmten Zeitraum erkannt wird. Wenn die Zeitreihendaten des Lichts als Lichterkennungsdaten D2 erkannt werden, ist es möglich, die Genauigkeit des Lernens zu verbessern.
5A bis 5E stellen Lichterkennungsdaten D2 als Zeitreihendaten dar, die von der Datenerfassungseinheit 34, 42 erfasst wurden. In jeder Darstellung zeigt die Abszisse „Zeit“, während die Ordinate „Lichtintensität“ zeigt. Die Erkennungsdaten D2 der 5A bis 5E repräsentieren Lichtintensitäten, d. h. physikalische Größen Q des Lichts), die im Zusammenhang mit wechselseitig unterschiedlichen Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (oder Lehrdaten D1) tatsächlich gemessen werden. Wechselseitig identische Bearbeitungsbedingungen, abgesehen von der Fokusposition, und wechselseitig identische Werkstück W werden bereitgestellt. Wenn zum Beispiel der Fokuspositionsbefehl ein Befehlswert einer Relativposition eines Fokuspunkts relativ zu einer bestrahlten Oberfläche des Werkstücks W ist, sind die Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (oder Lehrdaten D1), die mit den entsprechenden Lichterkennungsdaten D2 verknüpft sind: + (plus) 2,0 mm in 5A; + (plus) 1,0 mm in 5B; 0,0 mm in 5C; - (minus) 1,0 mm in 5D; und - (minus) 2,0 mm in 5E. Ein Pluszeichen bedeutet, dass die Fokusposition sich auf der nahen Seite der bestrahlten Oberfläche des Werkstücks befindet, betrachtet von dem lichtfokussierenden optischen System 20 aus, wohingegen ein Minuszeichen bedeutet, dass sich die Fokusposition auf der entfernten Seite der bestrahlten Oberfläche des Werkstücks W befindet, betrachtet von dem lichtfokussierenden optischen System 20 aus. 5C zeigt Erkennungsdaten D2 zu einem Zeitpunkt, zu dem der Laserstrahl L auf die bestrahlte Oberfläche des Werkstücks W fokussiert ist.
Wie dargestellt, weisen die Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (oder Lehrdaten D1) und die Lichterkennungsdaten D2 eine eineindeutige (eins-zu-eins) oder lineare Korrelation auf. Es wird durch einen Vergleich der entsprechenden Lichterkennungsdaten D2 aus 5A bis 5E ersichtlich sein, dass dann, wenn die Zeitreihendaten des Lichts, das über einen vorbestimmten Zeitraum erkannt wird, als die Lichterkennungsdaten D2 erfasst werden, der Unterschied hinsichtlich einer Wellenform der Lichterkennungsdaten D2 der entsprechenden Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (oder Lehrdaten D1) augenscheinlich ist, sodass die eineindeutige Korrelation der Daten D1 und D2 deutlich interpretiert wird. Im Ergebnis ist es möglich, die Genauigkeit des Lernens zu verbessern, das von der Lerneinheit 36, 42 durchgeführt wird, und dadurch ein hochgradig zuverlässiges Lernmodell M zu erzeugen.
Wenn die Bearbeitungsschritte in einem Fall durchgeführt werden, in dem die Erkennungsdaten D2 der physikalischen Größe Q des Lichts, die sich aufgrund einer Bestrahlung des Werkstücks W mit einem Laserstrahl L ergibt, im Wesentlichen dieselben sind wie beispielsweise die Lichterkennungsdaten D2, die in 5A gezeigt sind, wird die positionsbezogene Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven Lichtfokusposition F zu dem Zeitpunkt der Lichterkennung (d. h. zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden) als + 2,0 mm (relative Position) geschätzt. Falls angenommen wird, dass der Fokuspositionsbefehl zu diesem Zeitpunkt + 1,0 mm (relative Position) ist, ist es möglich, den anschließenden Fokuspositionsbefehl um - 1,0 mm zu korrigieren und dadurch sicherzustellen, dass die effektive Lichtfokusposition F während der Bearbeitungsschritte genau dem Fokuspositionsbefehl entspricht.
In der Konfiguration, bei der die Zeitreihendaten des Lichts als die Lichterkennungsdaten D2 erfasst werden, kann die Lerneinheit 36, 44 die Zeitreihendaten durch ein beliebiges einer Normierung, Glättung, Fouriertransformation, Funktionsnäherung und Differenzierung verarbeiten. Wird eine derartige Vorverarbeitung durchgeführt, wird es für die Lerneinheit 36, 44 möglich, das Lernmodell durch Verwendung der von Lichterkennungsdaten D2 zu erzeugen, die zum Lernen geeignet sind, und daher die Lerneffizienz zu verbessern.
In der Maschinenlernvorrichtung 10 oder 40 kann die Datenerfassungseinheit 34 oder 42 dazu eingerichtet sein, die Lichterkennungsdaten D2 als mehrere Daten zu erfassen, die an mehreren unterschiedlichen Komponenten des Lichts erkannt wurden, das in einer Bearbeitungsumgebung zu einem Zeitpunkt detektiert wird, zu dem ein Werkstück W mit einem Laserstrahl L bestrahlt wird. Zum Beispiel kann das Laserbearbeitungssystem 12 eine Konfiguration aufweisen, bei der Lichtdetektoren 16 an mehreren unterschiedlichen Positionen vorgesehen sind, und reflektiertes Licht des Laserstrahls L, mit dem das Werkstück W bestrahlt wird und/oder resultierendes Licht (Plasma, Wärmestrahlung, etc.), das durch eine Bestrahlung des Werkstücks W mit dem Laserstrahl L erzeugt wird, wird gleichzeitig an den unterschiedlichen Positionen erkannt. Gemäß der Konfiguration, bei der mehrere Lichterkennungsdaten D2 gleichzeitig erkannt werden, die an den unterschiedlichen Komponenten desselben Lichts erfasst werden, ist es möglich, die Genauigkeit des Lernens zu verbessern.
6A bis 6E veranschaulichen Lichterkennungsdaten D2 als Zeitreihendaten, die von der Datenerfassungseinheit 34, 42 erfasst wurden, wobei jede Darstellung Erkennungsdaten D2 zeigt, die an zwei Positionen desselben Lichts erkannt wurden (d. h. Erkennungsdaten 1 und 2). In jeder Darstellung zeigt die Abszisse „Zeit“ während die Ordinate „Lichtintensität“ zeigt. Die Erkennungsdaten D2 in 6A bis 6E repräsentieren Lichtintensitäten (d. h. physikalische Größen Q des Lichts), die im Zusammenhang mit wechselseitig unterschiedlichen Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (oder Lehrdaten D1) tatsächlich gemessen werden. Wechselseitig identische Bearbeitungsbedingungen, abgesehen von der Fokusposition, und wechselseitig identische Werkstück W werden bereitgestellt. Wenn zum Beispiel der Fokuspositionsbefehl ein Befehlswert einer Relativposition eines Fokuspunkts relativ zu einer bestrahlten Oberfläche des Werkstücks W ist, sind die Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (oder Lehrdaten D1), die mit den entsprechenden Lichterkennungsdaten D2 verknüpft sind: + (plus) 2,0 mm in 6A; + (plus) 1,0 mm in 6B; 0,0 mm in 6C; - (minus) 1,0 mm in 6D; und - (minus) 2,0 mm in 6E. Ein Pluszeichen bedeutet, dass die Fokusposition sich auf der nahen Seite der bestrahlten Oberfläche des Werkstücks befindet, betrachtet von dem lichtfokussierenden optischen System 20 aus, wohingegen ein Minuszeichen bedeutet, dass sich die Fokusposition auf der entfernten Seite der bestrahlten Oberfläche des Werkstücks W befindet, betrachtet von dem lichtfokussierenden optischen System 20 aus. 6C zeigt Erkennungsdaten D2 zu einem Zeitpunkt, zu dem der Laserstrahl L auf die bestrahlte Oberfläche des Werkstücks W fokussiert ist.
Wie dargestellt, weisen die Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (oder Lehrdaten D1) und die Lichterkennungsdaten D2 eine eineindeutige (eins-zu-eins) oder lineare Korrelation auf. Es wird durch einen Vergleich der entsprechenden Lichterkennungsdaten D2 aus 6A bis 6E ersichtlich sein, dass es selbst dann, wenn Daten instantaner Werte des Lichts, die zu einem vorbestimmten Zeitpunkt erkannt werden, gleichzeitig an zwei Positionen als die Lichterkennungsdaten D2 (d. h. Erkennungsdaten 1 und 2) erfasst werden, möglich ist, die eineindeutige Korrelation der Daten D1 und D2 zu interpretieren. Ferner wird es aus 6A bis 6E ersichtlich sein, dass dann, wenn die Zeitreihendaten des erkannten Lichts, das an zwei Positionen über einen bestimmten Zeitraum gleichzeitig als die Lichterkennungsdaten D2 (d. h. Erkennungsdaten 1 und 2) erfasst wurden, der Unterschied hinsichtlich einer Wellenformen der Lichterkennungsdaten D2 der entsprechenden Fokuspositionsbefehlsdaten D1 (oder Lehrdaten D1) augenscheinlich ist, und zusätzlich hierzu ist der Unterschied hinsichtlich einer Wellenformen der Lichterkennungsdaten D2, die an zwei Positionen erkannt wurden (d. h. Erkennungsdaten 1 und 2), zwischen diesen ebenfalls augenscheinlich. Daher wird die eineindeutige Korrelation der Daten D1 und D2 deutlicher interpretiert als die Lichterkennungsdaten D2 aus 5A bis 5E, die an einer einzigen Position erkannt werden. Im Ergebnis ist es möglich, die Genauigkeit des Lernens zu verbessern, das von der Lerneinheit 36, 44 ausgeführt wird, und dadurch ein hochgradig zuverlässiges Lernmodell M zu erzeugen. Es wird erwartet, dass es die Genauigkeit des Lernens weiter erhöht, wenn die Anzahl von Komponenten desselben Lichts erhöht wird, die gleichzeitig erfasst werden.
Wenn die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, wird in einem Fall, in dem die Erkennungsdaten D2 der physikalischen Größe Q des Lichts, die zu einem Zeitpunkt erkannt wird, zu dem das Werkstück W mit einem Laserstrahl L bestrahlt wird, und an zwei Positionen, ähnlich zu den Lernschritten, im Wesentlichen dieselben sind wie beispielsweise die Lichterkennungsdaten D2 die in 6A gezeigt sind, die positionsbezogene Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven Lichtfokusposition F zu dem Zeitpunkt der Lichterkennung (d. h. zu dem Zeitpunkt der Bearbeitungsschritte) als - 2,0 mm geschätzt. Falls angenommen wird, dass der Fokuspositionsbefehl zu diesem Zeitpunkt 0,0 mm ist (relative Position), ist es möglich, den folgenden Fokuspositionsbefehl um + 2,0 mm zu korrigieren und dadurch sicherzustellen, dass die effektive Lichtfokusposition F während der Bearbeitungsschritte präzise mit dem Fokuspositionsbefehl übereinstimmt.
In der Maschinenlernvorrichtung 10 oder 40 kann die Datenerfassungseinheit 34 oder 42 dazu eingerichtet sein, die Lichterkennungsdaten D2 als Daten zu erfassen, die bezüglich des Lichts einer vorbestimmten Wellenlänge erkannt werden. Zum Beispiel kann das Laserbearbeitungssystem 12 eine Konfiguration aufweisen, bei der der Lichtdetektor 16 an einer Position angeordnet ist, die die gleichzeitige Erkennung reflektierten Lichts des Laserstrahls L, mit dem das Werkstück W bestrahlt wird, und resultierenden Lichts (Plasma, Wärmestrahlung, etc.), das durch Bestrahlung des Werkstücks W mit dem Laserstrahl L erzeugt wird, ermöglicht, und ein optischer Filter, der die Transmission des reflektierten Lichts oder des resultierenden Lichts (Plasma, Wärmestrahlung, etc.) gestattet, ist an dem Lichtdetektor 16 befestigt. Gemäß der Konfiguration, in der die Lichterkennungsdaten D2, die zum Lernen verwendet werden, auf lediglich das reflektierte Licht oder das resultierende Licht (Plasma, Wärmestrahlung, etc.) beschränkt sind, ist es möglich, die Lerneffizienz und die Zuverlässigkeit des Lernmodells M zu verbessern.
In der Maschinenlernvorrichtung 10 oder 40 kann die Lerneinheit 36 oder 44 einen bekannten Lernalgorithmus verwenden, wie beispielsweise einen Entscheidungsbaum, ein neuronales Netzwerk, etc., um mit dem Lernen durch überwachtes Lernen oder eine andere Methode fortzufahren. 7A zeigt schematisch ein Modell eines Neurons. 7B zeigt schematisch ein Modell eines dreischichtigen neuronalen Netzwerks, dass durch Verbinden von Neuronen hergestellt ist, die jeweils in 7A gezeigt sind. Das neuronale Netzwerk kann von einer arithmetischen Einheit, einer Steuereinheit, etc. hergestellt sein, die ein Modell der Neuronen simuliert.
Das in 7A gezeigten Neuron gibt das Ergebnis „y“ für mehrere Eingaben „x“ (in der Zeichnung beispielsweise Eingaben x1 bis x3) aus. Eingaben „x“ (x1, x2, x3) werden jeweils mit Gewichtungen „w“ (w1, w2, w3) multipliziert. In dem dreischichtiges neuronalen Netzwerk, das in 7B gezeigt ist, werden mehrere Eingaben „x“ (in der Zeichnung beispielsweise die Eingaben x1 bis x3) von einer linken Seite her eingegeben, und Ergebnisse „y“ in der Zeichnung beispielsweise Ergebnisse y1 bis y3) werden zu einer rechten seitlichen ausgegeben. In dem dargestellten Beispiel werden die Eingaben x1, x2, x3 jeweils durch entsprechende Gewichtungen (gemeinsam bezeichnet als „W1“) multipliziert, und gewichtete Eingaben x1, x2, x3 werden jeweils in die drei Neuronen N11, N12, N13 eingegeben.
In 7B sind die Ausgaben der Neuronen N11 bis N13 gemeinsam mit „Z1“ bezeichnet. Z1 kann als Merkmalsvektor aufgefasst werden, der den Merkmalsumfang eines Eingangsvektors extrahiert. In dem dargestellten Beispiel werden die Merkmalsvektoren Z1 jeweils mit entsprechenden Gewichtungen (gemeinsam bezeichnet als „W2“) multipliziert, und jeder Merkmalsvektor Z1 wird in zwei Neuronen N21, N22 eingegeben. Der Merkmalsvektor Z1 repräsentiert ein Merkmal zwischen Gewichtungen W1 und W2. Ferner werden in 7B die Ausgaben der Neuronen N21 bis N22 gemeinsam als „Z2“ bezeichnet. Z2 kann als ein Merkmalsvektor aufgefasst werden, der den Merkmalsumfang des Merkmalsvektors Z1 extrahiert. In dem dargestellten Beispiel werden die Merkmalsvektoren Z2 jeweils mit entsprechenden Gewichtungen (gemeinsam bezeichnet als „W2“) multipliziert, und jeder Merkmalsvektor Z2 wird in drei Neuronen N31, N32, N33 eingegeben. Der Merkmalsvektor Z2 repräsentiert ein Merkmal zwischen Gewichtungen W2 und W3. Schließlich geben die Neuronen N31 bis N33 jeweils Ergebnisse y1 bis y3 aus. In der Maschinenlernvorrichtung 10, 40 führt die Lerneinheit 36, 44 eine mehrschichtige Berechnung in Übereinstimmung mit dem zuvor beschriebenen neuronale Netzwerk aus, indem der Lerndatensatz DS als Eingabe „x“ verwendet wird, sodass es möglich ist, das Lernmodell M (d. h. das Ergebnis „y“) auszugeben.
8 zeigt ein Laserbearbeitungssystem 50 gemäß einer Ausführungsform durch funktionelle Blöcke. Das Laserbearbeitungssystem 50 weist eine Konfiguration auf, die grundsätzlich ähnlich ist zu derjenigen des Laserbearbeitungssystems 12 aus 2. Entsprechende Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen oder Nummern versehen und eine Beschreibungen derselben wird zweckmäßiger Weise weggelassen.
Das Laserbearbeitungssystem 50 umfasst eine Maschinenlernvorrichtung 10, eine Laserbearbeitungsvorrichtung 14 und einen Lichtdetektor 16. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 ist mit einem Laseroszillator 18, einem lichtfokussierenden optischen System 20, das dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl L zu fokussieren, der von dem Laseroszillator 18 emittiert wird, und einer Fokuspositionssteuereinheit 52 ausgestattet, die dazu eingerichtet ist, eine Bewegungssteuerung einer Fokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems 20 relativ zu dem Werkstück W auszuführen.
Die Fokuspositionssteuereinheit 42 entspricht in ihrer Funktionalität einer Komponente, die dadurch erzeugt ist, dass die Steuerung 22 und der Antriebsmechanismus 24, die in dem obigen Laserbearbeitungssystem 12 vorgesehen sind, miteinander integriert werden. Der Lichtdetektor 16 ist dazu eingerichtet, eine physikalische Größe Q des Lichts zu erkennen, die in einer Bearbeitungsumgebung detektiert wird, wenn ein Laserstrahl von dem Laseroszillator 18 in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der einen Fokuspositionsbefehl umfasst. Wenn die Maschinenlernvorrichtung 10 ein Lernen ausführt, wie es bereits beschrieben wurde, erfasst die Datenerfassungseinheit 34 die Daten D1 des Fokuspositionsbefehls von der Fokuspositionssteuereinheit 52 und die Erkennungsdaten D2 der physikalischen Größe Q des Lichts von dem Lichtdetektor 16, und die Lerneinheit 36 erzeugt ein Lernmodell M, indem sie den Lerndatensatz DS verwendet, der die Daten D1 und D2 umfasst, wobei das Lernmodell M die Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q des Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R repräsentiert.
Das Laserbearbeitungssystem 50 umfasst ferner eine Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54, die dazu eingerichtet ist, eine positionsbezogene Beziehung zwischen einem Werkstück W und einer effektiven Lichtfokusposition F (2) des lichtfokussierenden optischen Systems 20 während einer Bearbeitung des Werkstücks W zu schätzen, indem das Lernmodell M, das von der Lerneinheit 36 erzeugt wurde, und die physikalische Größe Q des Lichts, die von dem Lichtdetektor erkannt wurde, verwendet werden; und eine Positionsbefehlskorrektureinheit 56, die dazu eingerichtet ist, den Fokuspositionsbefehl, der an die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 gegeben wird, auf der Grundlage der positionsbezogenen Beziehung R, die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 geschätzt wurde, zu korrigieren.
Die Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 kann beispielsweise als Prozessor eines Computers (oder eine Funktion des Prozessors) konfiguriert sein, oder sie kann alternativ zum Beispiel als ein Programm konfiguriert sein, das es einem Prozessor eines Computers gestattet, zu arbeiten (oder ein Teil des Programms). Ferner kann die Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 in der Maschinenlernvorrichtung 10 oder der Steuerung 22 (2) installiert sein. Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 Bearbeitungsschritte an dem Werkstück W in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm durchführt, erkennt der Lichtdetektor 16 die physikalische Größe Q des Lichts in derselben Weise wie die Lernschritte, und die Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 überprüft die physikalische Größe Q des Lichts, das von dem Lichtdetektor 16 erkannt wurde, gegenüber dem Lernmodell M, das von der Lerneinheit 36 erzeugt wurde, und schätzt dadurch die positionsbezogene Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven Lichtfokusposition F zu dem Zeitpunkt der Erkennung des Lichts (d. h. zu dem Zeitpunkt, zu dem die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden).
Die Positionsbefehlskorrektureinheit 56 kann beispielsweise als Prozessor eines Computers (oder eine Funktion des Prozessors) konfiguriert sein, oder sie kann alternativ zum Beispiel als ein Programm konfiguriert sein, das es einem Prozessor eines Computers gestattet, zu arbeiten (oder ein Teil des Programms). Ferner kann die Positionsbefehlskorrektureinheit 56 in der Maschinenlernvorrichtung 10 oder der Steuerung 22 (2) installiert sein. Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 Bearbeitungsschritte an dem Werkstück W in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm durchführt, korrigiert die Positionsbefehlskorrektureinheit 56 einen Fokuspositionsbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm beschrieben ist, um die Fokuspositionsverschiebung auszugleichen, die möglicherweise in dem lichtfokussierenden optischen System 20 aufgrund von Störungen wie beispielsweise Wärme, die mit der Laserstrahlbestrahlung zusammenhängt, auftritt, auf der Grundlage der positionsbezogenen Beziehung R, die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 geschätzt wurde.
Gemäß dem Laserbearbeitungssystem 50 korrigiert dann, wenn die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, die Positionsbefehlskorrektureinheit 56 den Fokuspositionsbefehl auf der Grundlage der positionsbezogenen Beziehung R, die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 geschätzt wurde, sodass es möglich ist, die Genauigkeit der Korrektur der Fokuspositionsverschiebung der Laserbearbeitungsvorrichtung 14 synergistisch mit den oben erläuterten Wirkungen zu verbessern, die durch die Maschinenlernvorrichtung 10 erzielt werden. Falls der Fokuspositionsbefehl präzise korrigiert werden kann, ist es möglich, eine Verschlechterung der Qualität der Laserbearbeitung zu verhindern, die durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 durchgeführt wird. Ferner wird die Fokuspositionsverschiebung beseitigt und die Laserbearbeitung wird durchgehend derart durchgeführt, dass die effektive Lichtfokusposition F als ein Zielwert eingestellt ist, sodass es möglich ist, eine Beschädigung oder ein Überhitzen von Komponenten des lichtfokussierenden optischen Systems 20 zu verringern und die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen.
Ferner wird gemäß dem Laserbearbeitungssystem 50 während der Bearbeitungsschritte, die durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 an dem Werkstück W in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsprogramm durchgeführt werden, die physikalische Größe Q des Lichts, die von dem Lichtdetektor 16 erkannt wurde, gegenüber dem Lernmodell M überprüft, das von der Lerneinheit 36 erzeugt wurde, um in Echtzeit die positionsbezogene Beziehung R zwischen dem Werkstück W und der effektiven Lichtfokusposition F zu dem Zeitpunkt zu überprüfen, zu dem die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, und daher ist es möglich, den Fokuspositionsbefehl umgehend zu korrigieren, falls dies erforderlich ist. Das Laserbearbeitungssystem 50 kann die Aktionen wie beispielsweise eine Erkennung, eine Schätzung und eine Korrektur automatisch ohne menschliches Zutun durchführen, sodass es möglich ist, einen ausgedehnten bedienungsfreien Betrieb durchzuführen, ohne Bearbeitungsfehler zu verursachen. In diesem Fall ist es zudem möglich, dass die Maschinenlernvorrichtung 10 das Lernmodell M bei Bedarf aktualisiert, wobei die Lerneinheit 36 die physikalische Größe Q des Lichts als die Lichterkennungsdaten D2 verwendet, die während der Bearbeitungsschritte erkannt werden.
In dem Laserbearbeitungssystem 50 ist es als Teil einer anfänglichen Einstellung unmittelbar vor dem Durchführen der Bearbeitungsschritte möglich, die Erkennung der physikalischen Größe Q von Licht, die Schätzung der positionsbezogenen Beziehung R und die Korrektur des Fokuspositionsbefehls durchzuführen. Wenn der Fokuspositionsbefehl in der anfänglichen Einstellung korrigiert werden kann, ist es möglich, eine schlanke und qualitativ hochwertige Bearbeitung des Werkstücks W durchzuführen. In diesem Fall ist es getrennt von dem Werkstück W, das tatsächlich bearbeitet werden soll, möglich, ein Werkstück W zu verwenden, das ausschließlich für die anfängliche Einstellung bereitgestellt wird (d. h. für die Korrektur des Fokuspositionsbefehls). Wenn das Werkstück W, das ausschließlich für die Korrektur bereitgestellt wird, unter denselben Bedingungen wie denjenigen während der Lernschritte laserbearbeitet wird, ist es möglich, die Genauigkeit eines Überprüfens der erkannten physikalischen Größe Q des Lichts gegenüber dem Lernmodell M zu verbessern und dadurch die Genauigkeit der Schätzung der positionsbezogenen Beziehung zu verbessern, die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 ausgeführt wird. Es ist zu beachten, dass das Laserbearbeitungssystem 50 eine Maschinenlernvorrichtung 40 anstelle der Maschinenlernvorrichtung 10 umfassen kann.
9 zeigt ein Laserbearbeitungssystem 60 gemäß einer weiteren Ausführungsform durch funktionelle Blöcke. Das Laserbearbeitungssystem 60 weist eine bestimmte Funktion auf, die dem Laserbearbeitungssystem 50 aus 8 hinzugefügt ist. Entsprechende Komponenten sind mit gemeinsamen Bezugszeichen oder Nummern versehen und Erläuterungen derselben werden zweckmäßigerweise weggelassen.
Das Laserbearbeitungssystem 60 umfasst zusätzlich zu den Komponenten des Laserbearbeitungssystems 50 eine Benachrichtigungseinheit 62, die dazu eingerichtet ist, einen Benachrichtigungsvorgang durchzuführen, falls eine Differenz zwischen dem Fokuspositionsbefehl und der effektiven Lichtfokusposition F (2) zu dem Zeitpunkt, zu dem die Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 die positionsbezogene Beziehung R schätzt, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Die Benachrichtigungseinheit 62 kann beispielsweise als Prozessor eines Computers (oder eine Funktion des Prozessors) konfiguriert sein, oder sie kann alternativ zum Beispiel als ein Programm konfiguriert sein, das es einem Prozessor eines Computers gestattet, zu arbeiten (oder ein Teil des Programms). Ferner kann die Benachrichtigungseinheit 62 in der Maschinenlernvorrichtung 10 oder der Steuerung 22 (2) installiert sein. Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 Bearbeitungsschritte an dem Werkstück W in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm durchführt, kann die Benachrichtigungseinheit 62 dann, wenn ein Unterschied zwischen dem Fokuspositionsbefehl und der effektiven Lichtfokusposition F, die mit der geschätzten positionsbezogenen Beziehung R zusammenhängt, übermäßig groß ist, die Maschinenlernvorrichtung 10 oder die Steuerung 22 dazu veranlassen, ein Geräusch, Licht, eine Bildanzeige, etc. zu erzeugen, die von Menschen wahrgenommen werden können. Der Wert des Schwellenwerts kann im Vorhinein von einem Entwerfer oder einem Bediener des Laserbearbeitungssystems 60 mit Erfahrung etc. eingestellt sein. Zum Beispiel ist es dann, wenn eine Beschädigung oder Verschlechterung der Komponenten des lichtfokussierenden optischen Systems 20 zu einem solchen Grad voranschreitet, dass eine bestimmte Tätigkeit wie beispielsweise eine Wartung oder ein Austausch erforderlich sind, möglich, durch Einstellen eines geeigneten Schwellenwerts den Bediener, etc., dazu zu bringen, sich darauf vorzubereiten, die bestimmte Tätigkeit aufgrund des Benachrichtigungsvorgang der Benachrichtigungseinheit 62 durchzuführen und als Ergebnis hiervon eine Stillstandzeit des Systems zu verringern.
Das Laserbearbeitungssystem 60 kann ferner ein Netzwerk 66 umfassen, das dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation zwischen der Benachrichtigungseinheit 62 und peripherer Ausstattung 64 der Laserbearbeitungsvorrichtung 14 herzustellen. Selbst wenn es keinen Bediener, etc., des Laserbearbeitungssystems 60 in der Nähe der Laserbearbeitungsvorrichtung 14 gibt, kann ein Bediener, etc., an einem entfernten Ort den Benachrichtigungsvorgang der Benachrichtigungseinheit 62 beispielsweise durch das periphere Equipment 64 wie zum Beispiel einen Monitor oder einen Personal Computer wahrnehmen, das mit dem Netzwerk 66 verbunden ist.
10 zeigt eine Laserbearbeitungsvorrichtung 70 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform durch funktionelle Blöcke. Das Laserbearbeitungssystem 70 weist eine bestimmte Funktion auf, die der Laserbearbeitungsvorrichtung 50 aus 8 hinzugefügt ist. Entsprechende Komponenten sind mit gemeinsamen Bezugszeichen oder Nummern versehen und deren Beschreibung ist zweckmäßiger Weise weggelassen.
Das Laserbearbeitungssystem 70 umfasst zusätzlich zu den Komponenten des Laserbearbeitungssystem 50 eine Befehlseinheit 72, die dazu eingerichtet ist, den Bearbeitungsbefehl an den Laseroszillator 18 zu geben, wobei der Bearbeitungsbefehl einen Befehlswert zum Lernen oder Schätzen umfasst, um eine geringere Energie zu bewirken als ein Befehlswert zum Bearbeiten des Werkstücks W. Der Befehlswert, der von der Befehlseinheit 72 an den Laseroszillator 18 gegeben wird, ist ein Wert, der die Energie des Laserstrahls festlegt, der von dem Laseroszillator 18 emittiert wird, und beispielsweise ein Wert, der mit Oszillationsbedingungen (Leistung, Frequenz, Pulsweite, etc.) zusammenhängt, denen der Laseroszillator 18 genügen kann.
Die Befehlseinheit 72 kann beispielsweise als Prozessor eines Computers (oder eine Funktion des Prozessors) konfiguriert sein, oder sie kann alternativ zum Beispiel als ein Programm konfiguriert sein, das es einem Prozessor eines Computers gestattet, zu arbeiten (oder ein Teil des Programms). Ferner kann die Befehlseinheit 62 in der Maschinenlernvorrichtung 10 oder der Steuerung 22 (2) installiert sein. Wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 Bearbeitungsschritte an dem Werkstück W in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm durchführt, veranlasst die Befehlseinheit 72 durch einen Befehlswert den Laseroszillator 18 zu Lernzwecken dazu, einen Laserstrahl zu emittieren, der eine Laserstrahlemission mit einer geringeren Energie befiehlt als ein Befehlswert, der im Allgemeinen in den Bearbeitungsschritten eines Werkstücks W verwendet wird. Falls die Oberfläche des Werkstücks W mit einer Laserstrahl niedriger Energie zum Erlernen bestrahlt wird, während sich absichtlich Zeit gelassen wird, wird es einfach, Schwankungen in Zeitreihendaten des Lichts zu erkennen, das von dem Lichtdetektor 16 erkannt wird (zum Beispiel gezeigt in 5A bis 6E), was die Interpretation der Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q der Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R erleichtert, die von der Lerneinheit 36 ausgeführt wird. Alternativ veranlasst die Befehlseinheit 72 dann, wenn die Laserbearbeitungsvorrichtung 14 Bearbeitungsschritte an einem Werkstück W in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsprogramm ausführt, den Laseroszillator 18 durch einen Befehlswert zu Schätzzwecken dazu, einen Laserstrahl zu emittieren, der eine Laserstrahlemission mit einer niedrigeren Energie befiehlt als ein Befehlswert, der im Allgemeinen in den Bearbeitungsschritten des Werkstücks W verwendet wird. Falls die Oberfläche des Werkstücks W mit einer Laserstrahl niedriger Energie zum Schätzen bestrahlt wird, während sich absichtlich Zeit gelassen wird, wird es einfach, Schwankungen in Zeitreihendaten des Lichts zu erkennen, das von dem Lichtdetektor 16 erkannt wird (zum Beispiel gezeigt in 5A bis 6E), was die Schätzung der Korrelation zwischen der physikalischen Größe Q der Lichts und der positionsbezogenen Beziehung R erleichtert, die von der Lerneinheit 36 ausgeführt wird. Ferner ist es möglich, zu verhindern, dass das Werkstück W, das den Bearbeitungsschritten ausgesetzt werden soll, unwirtschaftlich bearbeitet wird.
In dem Laserbearbeitungssystem 70 kann die Befehlseinheit 72 dazu eingerichtet sein, einen Befehlswert zum Erlernen oder Schätzen an den Laseroszillator 18 zu geben, während der Befehlswert bedarfsweise geändert wird. Die Anzahl an Lerndatensätzen DS wird durch ein Ändern der Laserstrahlenergie während des Lernens vergrößert, was das Lernen erleichtert, das von der Lerneinheit 36 durchgeführt wird. Ferner werden die Genauigkeit und Präzision eines Überprüfens der physikalischen Größe Q des Lichts, das zu dem Zeitpunkt erkannt wird, zu dem die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, gegenüber dem Lernmodell M durch Ändern der Laserstrahlenergie während des Schätzens verbessert, was die Genauigkeit der Schätzung verbessert, die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 ausgeführt wird.
In dem Laserbearbeitungssystem 70 kann die Fokuspositionssteuereinheit 52 dazu eingerichtet sein, die Fokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems 20 bedarfsweise während eines Zeitraums zu bewegen, in dem die Befehlseinheit 72 den Befehlswert zum Lernen oder Schätzen an den Laseroszillator 18 gibt. Die Anzahl von Lerndatensätzen DS wird durch ein Bewegen der Fokusposition während des Lernens erhöht, was das Lernen erleichtert, das von der Lerneinheit 36 durchgeführt wird. Ferner werden die Genauigkeit und Präzision eines Überprüfens der physikalischen Größe Q des Lichts, das zu dem Zeitpunkt erkannt wird, zu dem die Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, gegenüber dem Lernmodell M Bewegen der Fokusposition während des Schätzens verbessert, was die Genauigkeit der Schätzung verbessert, die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung 54 ausgeführt wird.
Das Laserbearbeitungssystem 60 oder 70 hat eine Wirkung, die im Wesentlichen gleich ist wie diejenige der oben erwähnten Wirkungen des Laserbearbeitungssystems 50. Ferner kann das Laserbearbeitungssystem 60 oder 70 die Maschinenlernvorrichtung 40 anstelle der Maschinenlernvorrichtung 10 umfassen.
Während Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, sollte vom Fachmann verstanden werden, dass verschiedene Änderungen oder Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der nachfolgenden Ansprüche abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002239768 A [0004]
JP 2005334928 A [0005]
JP 2016002580 A [0006]

Claims

Maschinenlernvorrichtung (10; 40), die dazu eingerichtet ist, eine positionsbezogene Beziehung (R) zwischen einem Werkstück (W) und einer effektiven Lichtfokusposition (F) eines lichtfokussierenden optischen Systems (20) zu erlernen, wenn eine Laserbearbeitungsvorrichtung (13), die mit dem lichtfokussierenden optischen System (20) ausgestattet ist, eine Bearbeitung des Werkstücks (W) durchführt, wobei die Maschinenlernvorrichtung (10; 40) umfasst: eine Datenerfassungseinheit (34; 42), die dazu eingerichtet ist, einen Lerndatensatz (DS) zu erfassen, wobei der Lerndatensatz (DS) Daten (D1) eines Fokuspositionsbefehls für das lichtfokussierende optische System (20), der an die Laserbearbeitungsvorrichtung (14) gegeben wird, und Erkennungsdaten (D2) einer physikalischen Größe (Q) des Lichts umfasst, die erkannt wird, wenn der Laserstrahl (L) von einem Laseroszillator (18) in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der den Fokuspositionsbefehl umfasst; und eine Lerneinheit (36; 44), die dazu eingerichtet ist, ein Lernmodell durch Verwenden des Lerndatensatzes (DS) zu erzeugen, wobei das Lernmodell (M) eine Korrelation zwischen der physikalischen Größe (Q) und der positionsbezogenen Beziehung (R) repräsentiert.
Maschinenlernvorrichtung (10; 40) nach Anspruch 1, wobei die physikalische Größe (Q) eine Lichtintensität reflektierten Lichts des Laserstrahls (L), mit dem das Werkstück (W) bestrahlt wird, oder eine Lichtintensität resultierenden Lichts umfasst, das durch Bestrahlen des Werkstücks (W) mit dem Laserstrahl (L) erzeugt wird.
Maschinenlernvorrichtung (40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lerneinheit (44) dazu eingerichtet ist, die Daten (D1) des Fokuspositionsbefehls als Lehrdaten (D1) zu verwenden und eine Korrelation zwischen den Erkennungsdaten (D2) und den Lehrdaten (D1) zu bestimmen, um das Lernmodell (M) zu erzeugen.
Maschinenlernvorrichtung (10; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Datenerfassungseinheit (34; 42) dazu eingerichtet ist, die Erkennungsdaten (D2) als Zeitreihendaten des Lichts zu erfassen, das für einen bestimmten Zeitraum erkannt wird.
Maschinenlernvorrichtung (10; 40) nach Anspruch 4, wobei die Lerneinheit (36; 44) dazu eingerichtet ist, die Erkennungsdaten (D2) in Form von Daten zu verwenden, die durch ein Verarbeiten der Zeitreihendaten durch eines der Folgenden erhalten werden: Normalisierung, Glättung, Fouriertransformation, Funktionsnäherung und Differenzierung.
Maschinenlernvorrichtung (10; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Datenerfassungseinheit (34; 42) dazu eingerichtet ist, die Erkennungsdaten (D2) als mehrere Daten zu erfassen, die an mehreren unterschiedlichen Komponenten des Lichts erkannt wurden.
Maschinenlernvorrichtung (10; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Datenerfassungseinheit (34; 42) dazu eingerichtet ist, die Erkennungsdaten (D2) als Daten zu erfassen, die zu dem Licht einer vorbestimmten Wellenlänge erkannt wurden.
Laserbearbeitungssystem (50; 60; 70), umfassend: eine Laserbearbeitungsvorrichtung (14), die ausgestattet ist mit einem Laseroszillator (18), einem lichtfokussierenden optischen System (20), das dazu eingerichtet ist, einen von dem Laseroszillator (18) emittierten Laserstrahl (L) zu fokussieren, und einer Fokuspositionssteuereinheit (52), die dazu eingerichtet ist, eine Bewegungssteuerung einer Fokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems (20) auszuführen; eine Maschinenlernvorrichtung (10; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; einen Lichtdetektor (16), der dazu eingerichtet ist, zu erkennen, eine physikalische Größe (Q) zu erkennen, die detektiert wird, wenn der Laserstrahl (L) von dem Laseroszillator (18) in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der einen Fokuspositionsbefehl umfasst; eine Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung (54), die dazu eingerichtet ist, eine positionsbezogene Beziehung (R) zwischen einem Werkstück (W) und einer effektiven Lichtfokusposition (F) des lichtfokussierenden optischen Systems (20) während einer Bearbeitung des Werkstücks (W) zu schätzen, indem das Lernmodell (M), das von der Lerneinheit (36; 44) erzeugt wurde, und die physikalische Größe (Q), die von dem Lichtdetektor (16) erkannt wurde, verwendet werden; und eine Positionsbefehlskorrektureinheit (56), die dazu eingerichtet ist, den Fokuspositionsbefehl, der an die Laserbearbeitungsvorrichtung (14) gegeben wird, auf der Grundlage der positionsbezogenen Beziehung (R), die von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung (54) geschätzt wurde, zu korrigieren.
Laserbearbeitungssystem (60) nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Benachrichtigungseinheit (62), die dazu eingerichtet ist, einen Benachrichtigungsvorgang durchzuführen, falls eine Differenz zwischen dem Fokuspositionsbefehl und der effektiven Lichtfokusposition (F), wenn die positionsbezogene Beziehung (R) von der Einheit zum Schätzen einer positionsbezogenen Beziehung (54) geschätzt wird, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Laserbearbeitungssystem (60) nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Netzwerk (66), das dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation zwischen der Benachrichtigungseinheit (62) und peripherer Ausstattung (64) der Laserbearbeitungsvorrichtung (14) herzustellen.
Laserbearbeitungssystem (60; 70) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend eine Befehlseinheit (72), die dazu eingerichtet ist, den Bearbeitungsbefehl an den Laseroszillator (18) zu geben, wobei der Bearbeitungsbefehl einen Befehlswert zum Lernen oder Schätzen umfasst, um eine geringere Energie zu bewirken als ein Befehlswert zum Bearbeiten des Werkstücks (W).
Laserbearbeitungssystem (60; 70) nach Anspruch 11, wobei die Fokuspositionssteuereinheit (51) dazu eingerichtet ist, die Fokusposition des lichtfokussierenden optischen Systems (20) während einer Zeitdauer zu bewegen, zu der die Befehlseinheit (72) den Befehlswert zum Lernen oder Schätzen an den Laseroszillator (18) gibt.
Maschinenlernverfahren, das dazu eingerichtet ist, eine positionsbezogene Beziehung (R) zwischen einem Werkstück (W) und einer effektiven Lichtfokusposition (F) eines lichtfokussierenden optischen Systems (20) zu erlernen, wenn eine Laserbearbeitungsvorrichtung (14), die mit dem lichtfokussierenden optischen System (20) ausgestattet ist, eine Bearbeitung des Werkstücks (W) durchführt, wobei das Maschinenlernverfahren die folgenden Schritte umfasst, die von einem Prozessor ausgeführt werden: Erfassen eines Lerndatensatzes (DS), wobei der Lerndatensatz (DS) Daten (D1) eines Fokuspositionsbefehls für das lichtfokussierende optische System (20), der an die Laserbearbeitungsvorrichtung (14) gegeben wird, und Erkennungsdaten (D2) einer physikalischen Größe (Q) des Lichts umfasst, die erkannt wird, wenn der Laserstrahl (L) von einem Laseroszillator (18) in Übereinstimmung mit einem Bearbeitungsbefehl emittiert wird, der den Fokuspositionsbefehl umfasst; und Erzeugen eines Lernmodells durch Verwenden des Lerndatensatzes (DS), wobei das Lernmodell (M) eine Korrelation zwischen der physikalischen Größe (Q) und der positionsbezogenen Beziehung (R) repräsentiert.
Maschinenlernverfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend eine vorausgehende Bearbeitung einer Oberfläche des Werkstücks (W) durch die Laserbearbeitungsvorrichtung (14), bevor der Lerndatensatz (DS) erfasst wird, und wobei das Erzeugen des Lernmodells (M) ein Verwenden der Erkennungsdaten (D2) umfasst, die erfasst werden, wenn die zuvor bearbeitete Oberfläche mit dem Laserstrahl (L) bestrahlt wird.
Maschinenlernverfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Erzeugen des Lernmodells (M) ein Verwenden mehrere Typen von Werkstücken (W) umfasst, die sich hinsichtlich ihrer Form, ihrer Oberflächenbedingungen, ihrer Materialien oder ihrer Temperaturen unterscheiden.