DE112018005809T5 - Verfahren des optimierens einer bearbeitungssimulationsbedingung, bearbeitungssimulationsvorrichtung, bearbeitungssimulationssystem und programm - Google Patents

Verfahren des optimierens einer bearbeitungssimulationsbedingung, bearbeitungssimulationsvorrichtung, bearbeitungssimulationssystem und programm Download PDF

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machine tool
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Saneyuki Goya
Toshiya Watanabe
Haruhiko Niitani
Yoshihito FUJITA
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Abstract

Ein Verfahren des Optimierens einer Bearbeitungssimulationsbedingung enthält einen Schritt des Empfangens einer Einstellbedingung einer Werkzeugmaschine zum Zeitpunkt des Durchführens eines vorgeschriebenen Bearbeitungsdetails, einen Schritt des Berechnens eines ersten Bearbeitungsergebnisses, das ein Bearbeitungsergebnis ist, das angenommen wird, wenn die Werkzeugmaschine die Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt, einen Schritt des Erfassens eines zweiten Bearbeitungsergebnisses, das ein Bearbeitungsergebnis ist, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt, und einen Schritt des Bewertens eines Grades der Übereinstimmung zwischen dem ersten Bearbeitungsergebnis und dem zweiten Bearbeitungsergebnis und führt wiederholt die Berechnung des ersten Bearbeitungsergebnisses durch, während die Vorbedingung der Berechnung geändert wird, bis der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren des Optimierens einer Bearbeitungssimulationsbedingung, eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung, ein Bearbeitungssimulationssystem und ein Programm. Priorität wird in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-231018 beansprucht, die am 30. November 2017 eingereicht wurde und deren Inhalt hierin durch Referenz aufgenommen wird.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurden Anstrengungen unternommen, ein Bearbeitungsergebnis durch eine Werkzeugmaschine zu bewerten und eine Bearbeitungsbedingung so zu optimieren, dass sich das Bearbeitungsergebnis einem gewünschten Bearbeitungsergebnis nähert. Beispielsweise offenbart PTL 1 eine Technik zum Speichern von Daten, die eine Beziehung zwischen einer Laserbestrahlungsbedingung (der Bearbeitungsbedingung) und einem Bearbeitungszustand eines zu bearbeitenden Objekts angeben, und zum Durchführen einer Laserbearbeitung durch Auswahl einer optimalen Bestrahlungsbedingung zum Erfüllen einer Zielspezifikation aus den Daten. Gemäß der in PTL 1 beschriebenen Technik kann die Bearbeitung unter der Bearbeitungsbedingung durchgeführt werden, um das Ziel zu erreichen, und somit kann ein gewünschtes Bearbeitungsergebnis erhalten werden.
  • Darüber hinaus wurden Anstrengungen unternommen, die Bearbeitungsbedingung zu optimieren, indem das Bearbeitungsergebnis vorhergesagt wird, wenn verschiedene Bearbeitungsbedingungen durch die Bearbeitungssimulation eingestellt werden, und eine Simulation wiederholt wird, bis geeignete Bearbeitungsbedingungen spezifiziert werden können, um ein gewünschtes Bearbeitungsdetail zu erhalten.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • [PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-114257
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In einem Fall, in dem es einen Unterschied zwischen dem tatsächlichen Bearbeitungsergebnis und dem Berechnungsergebnis durch die Simulation gibt und daher versucht wird, den Unterschied durch Anpassen der Bearbeitungsbedingung zu verbessern, kann, wenn das Simulationsmodell genau ist, die geeignete Bearbeitungsbedingung erhalten werden. In einem Fall jedoch, beispielsweise wenn die Bearbeitung eines neuen Materials und dergleichen durchgeführt wird, muss Genauigkeit eines Simulationsmodells, das eine Bearbeitung für das neue Material simuliert, nicht ausreichend sein. Selbst wenn die geeignete Bearbeitungsbedingung auf der Grundlage eines solchen Simulationsmodells berechnet werden kann, muss die Bearbeitungsbedingung in einer tatsächlichen Maschine nicht unbedingt eine geeignete Bearbeitungsbedingung sein. Um ein solches Problem zu lösen, wurde kein Verfahren zur Verbesserung des Unterschieds zwischen dem tatsächlichen Bearbeitungsergebnis und dem Berechnungsergebnis durch die Simulation durch effiziente Verbesserung der Genauigkeit des Simulationsmodells vorgeschlagen.
  • Die vorliegende Erfindung sieht das Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung, die Bearbeitungssimulationsvorrichtung, das Bearbeitungssimulationssystem und das Programm vor, die das oben beschriebene Problem lösen können.
  • Lösungen fürs Problem
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren des Optimierens einer Bearbeitungssimulationsbedingung durch einen Computer einen Schritt des Empfangens einer Einstellbedingung einer Werkzeugmaschine zum Zeitpunkt des Durchführens eines vorgeschriebenen Bearbeitungsdetails, einen Schritt des Berechnens eines ersten Bearbeitungsergebnisses, das ein Bearbeitungsergebnis ist, das angenommen wird, wenn die Werkzeugmaschine die Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt, einen Schritt des Veranlassens, dass der Computer ein zweites Bearbeitungsergebnis erfasst, das ein Bearbeitungsergebnis ist, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt, einen Schritt des Bewertens eines Grades der Übereinstimmung zwischen dem ersten Bearbeitungsergebnis und dem zweiten Bearbeitungsergebnis, und einen Schritt des Änderns einer Vorbedingung der Berechnung, in dem der Computer wiederholt die Berechnung des ersten Bearbeitungsergebnisses ausführt, während die Vorbedingung der Berechnung geändert wird, bis der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in dem Schritt des Änderns der Vorbedingung der Berechnung die Vorbedingung der Berechnung auf der Grundlage von Messinformationen über die Vorbedingung der Berechnung angepasst, die gemessen wird, wenn die Werkzeugmaschine die Bearbeitung unter der Einstellbedingung durchführt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden in dem Schritt des Berechnens des ersten Bearbeitungsergebnisses das Bearbeitungsdetail und die Einstellbedingung eingegeben und das erste Bearbeitungsergebnis wird auf der Grundlage eines vorgeschriebenen Bearbeitungssimulationsmodells berechnet.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Einstellbedingung ein Wert, der durch eine umgekehrte Analyse auf der Grundlage des Bearbeitungssimulationsmodells und des Bearbeitungsdetails berechnet wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Einstellbedingung ein repräsentativer Wert eines Bereichs der Einstellbedingung, der sich auf einen Betrieb der Werkzeugmaschine bezieht und durch eine umgekehrte Analyse auf der Grundlage des Bearbeitungssimulationsmodells und des Bearbeitungsdetails berechnet wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Vorbedingung der Berechnung mindestens einen Parameter, der sich auf eine Leistung der Werkzeugmaschine bezieht, die in dem Bearbeitungssimulationsmodell enthalten ist, oder einen Parameter, der sich auf ein Material des zu bearbeitenden Objekts bezieht, das in dem Bearbeitungssimulationsmodell enthalten ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung ferner einen Schritt des Akkumulierens der Vorbedingung der Berechnung, wenn der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist, und einen Schritt des Berechnens eines optimalen Werts der Vorbedingung der Berechnung auf Grundlage der akkumulierten Vorbedingung der Berechnung.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Werkzeugmaschine ein Laserbearbeitungsgerät.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung eine Empfangseinheit, die eine Einstellbedingung einer Werkzeugmaschine zum Zeitpunkt des Durchführens eines vorgeschriebenen Bearbeitungsdetails empfängt, eine Berechnungseinheit, die ein erstes Bearbeitungsergebnis berechnet, das ein Bearbeitungsergebnis ist, das angenommen wird, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt, eine Erfassungseinheit, die ein zweites Bearbeitungsergebnis erfasst, das ein Bearbeitungsergebnis ist, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt, eine Bewertungseinheit, die einen Grad der Übereinstimmung zwischen dem ersten Bearbeitungsergebnis und dem zweiten Bearbeitungsergebnis bewertet; und eine Änderungseinheit, die eine Vorbedingung der Berechnung ändert, in der die Berechnungseinheit wiederholt die Berechnung des ersten Bearbeitungsergebnisses ausführt, während die Vorbedingung der Berechnung geändert wird, bis der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Bearbeitungssimulationssystem eine Werkzeugmaschine und eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung, in der die Bearbeitungssimulationsvorrichtung ein Bearbeitungsdetail und eine Einstellbedingung bei der Bearbeitung erfasst, die von der Werkzeugmaschine ausgeführt wird, um eine Bearbeitungssimulationsbedingung zu optimieren.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Programm das Programm, das einen Computer veranlasst, ein Verfahren des Optimierens einer Bearbeitungssimulationsbedingung auszuführen, veranlasst das Programm einen Computer, einen Schritt des Empfangens einer Einstellbedingung einer Werkzeugmaschine zum Zeitpunkt des Durchführens eines vorgeschriebenen Bearbeitungsdetails, einen Schritt des Berechnens eines ersten Bearbeitungsergebnisses, das ein Bearbeitungsergebnis ist, das angenommen wird, wenn die Werkzeugmaschine die Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt, einen Schritt des Veranlassens, dass der Computer ein zweites Bearbeitungsergebnis erfasst, das ein Bearbeitungsergebnis ist, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt, einen Schritt des Bewertens eines Grades der Übereinstimmung zwischen dem ersten Bearbeitungsergebnis und dem zweiten Bearbeitungsergebnis, und einen Schritt des Änderns einer Vorbedingung der Berechnung auszuführen, wobei der Computer wiederholt die Berechnung des ersten Bearbeitungsergebnisses durchführt, während die Vorbedingung der Berechnung geändert wird, bis der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung, der Bearbeitungssimulationsvorrichtung, dem Bearbeitungssimulationssystem und dem Programm kann das Bearbeitungssimulationsmodell konstruiert werden, das eine Bearbeitung der Werkzeugmaschine mit hoher Genauigkeit simuliert.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Simulationssystems in jeder Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2A und 2B sind Diagramme, die Beispiele von Bearbeitungsdetails und Einstellbedingungen in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • 3 ist ein erstes Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Optimierungsverarbeitung eines Simulationsmodells in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist ein zweites Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Optimierungsverarbeitung eines Simulationsmodells in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 5 ist ein Diagramm, das einen Bereich der Einstellbedingung in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
    • 6 ist ein Diagramm, das die Anpassungsverarbeitung eines internen Parameters in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
    • 7 ist ein Diagramm, das die Optimierungsverarbeitung eines Simulationsmodells in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
    • 8 ist ein zweites Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Optimierungsverarbeitung eines Simulationsmodells in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration einer Simulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • <Erste Ausführungsform>
  • Nachstehend wird ein Simulationssystem für eine Werkzeugmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Simulationssystems in jeder Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Simulationssystem 1 sieht eine Simulationsfunktion des Simulierens der Bearbeitung durch Werkzeugmaschinen 3, 3a und 3b und des Berechnens eines Bearbeitungsergebnisses vor, das angenommen wird, wenn die Werkzeugmaschine 3 oder dergleichen eine Bearbeitung durchführt. Wie in 1 gezeigt, enthält das Simulationssystem 1 eine Simulationsvorrichtung 10, die Werkzeugmaschinen 3, 3a und 3b und Computer Aided Design (CAD)-Systeme 2, 2a und 2b. Die Simulationsvorrichtung 10 und die Werkzeugmaschinen 3, 3a und 3b sind via ein Netzwerk (NW) miteinander verbunden. Die Werkzeugmaschinen 3, 3a und 3b werden zusammen als Werkzeugmaschine 3 bezeichnet, und die CAD-Systeme 2, 2a und 2b werden zusammen als ein CAD-System 2 bezeichnet. In dem Simulationssystem 1 sind die Nummern der Simulationsvorrichtungen 10, der Werkzeugmaschine 3 und des CAD-Systems 2 nicht auf die dargestellten Nummern beschränkt. Beispielsweise können zwei oder mehr Simulationsvorrichtungen 10 enthalten sein, und eine oder vier oder mehr Werkzeugmaschinen 3 und CAD-Systeme 2 können enthalten sein. Darüber hinaus können die Werkzeugmaschinen 3, 3a und 3b in verschiedenen Fabriken beziehungsweise in einer Fabrik installiert werden. Die Simulationsvorrichtung 10 und das CAD-System 2 sind Computer, die mit einer Zentraleinheit (CPU) wie beispielsweise einem Server versehen sind.
  • In Bezug auf die durch die Werkzeugmaschine 3 durchgeführte Bearbeitung simuliert die Simulationsvorrichtung 10 eine Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 3 und berechnet ein Bearbeitungsergebnis durch Eingabe eines Bearbeitungsdetails und einer Einstellbedingung zu einem Simulationsmodell zur Bearbeitung. Dann sieht die Simulationsvorrichtung 10 einem Benutzer das Bearbeitungsergebnis vor. Hier ist das Bearbeitungsdetail eine Anforderung und eine Spezifikation der Bearbeitung für ein zu bearbeitendes Objekt. Zusätzlich ist die Einstellbedingung eine Betriebsbedingung (die Bearbeitungsbedingung) der Werkzeugmaschine 3, die an der Werkzeugmaschine 3 eingestellt ist, um eine geeignete Bearbeitung durchzuführen. Das Bearbeitungsdetail und ein Bereich der Einstellbedingung werden mit Bezug auf 2A und 2B beschrieben.
  • 2A und 2B sind Diagramme, die Beispiele von Bearbeitungsdetails und Einstellbedingungen in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Ein Beispiel des Bearbeitungsdetails in 2A enthält das Bearbeitungsdetail, das zeigt, dass ein sich verjüngendes Loch, in dem der Lochdurchmesser eines Einlasses „50 µm“ und der Lochdurchmesser eines Auslasses „60 µm“ beträgt, auf einem Element gebildet wird, das aus „Si“ besteht und eine Plattendicke von „400 µm“ aufweist. Ferner enthält das Bearbeitungsdetail nicht nur Elemente, die sich auf eine Form beziehen, wie beispielsweise den Lochdurchmesser und eine Lochtiefe, sondern auch Elemente, die sich auf die Qualität beziehen. Die Elemente, die sich auf die Qualität beziehen, enthalten zum Beispiel eine Querschnittsfläche der verschlechterten Schichten, eine Höhe der Grate, eine Größe der Ablagerungen und Oberflächenrauheit.
  • 2B zeigt ein Beispiel des Bereichs der Einstellbedingung zum Realisieren des Bearbeitungsdetails. 2B zeigt ein Beispiel der Einstellbedingung in einem Fall, in dem die Werkzeugmaschine 3 ein Laserbearbeitungsgerät ist. Die Einstellbedingung des Laserbearbeitungsgerätes enthält beispielsweise Leistung eines auszugebenden Lasers, Einstechzeit, Drehzahl eines Drehkopfes des Lasers, Vorschubgeschwindigkeit der XY-Welle, Defokussierungsbetrag, einen Verjüngungswinkel und Gasdruck eines Hilfsgases, einen Gastyp, einen Drehdurchmesser des Lasers und dergleichen. Wie in den Figuren gezeigt, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Wert für jedes Element der Einstellbedingung in einem Bereich angegeben Wie später beschrieben wird, ist der Bereich jedes Elements ein Bereich, der unter Berücksichtigung des Einflusses gemäß der Störung, wie beispielsweise der Installationsumgebung der Werkzeugmaschine und eines individuellen Unterschieds (des Materials) des zu bearbeitenden Objekts, bestimmt wird.
  • Der Benutzer der Werkzeugmaschine 3 bestätigt, ob ein gewünschtes Bearbeitungsergebnis unter der eingegebenen Einstellbedingung erhalten werden kann, indem er das Bearbeitungsdetail und einen aus dem Bereich der Einstellbedingung ausgewählten Wert zu der Simulationsvorrichtung 10 eingibt und sich auf das von der Simulationsvorrichtung 10 berechnete Bearbeitungsergebnis bezieht. Der Benutzer passt den Wert der Einstellbedingung aus dem Bereich der Einstellbedingung an, bis das gewünschte Bearbeitungsergebnis erhalten wird. Wenn eine geeignete Einstellbedingung erhalten ist, stellt der Benutzer die Einstellbedingung in der Werkzeugmaschine 3 ein und startet tatsächliche Bearbeitung auf dem zu bearbeitenden Objekt. Dadurch kann die Einstellbedingung zum Erhalten eines gewünschten zu bearbeitenden Objekts effizient eingestellt werden.
  • Wenn die Simulationsvorrichtung 10 auf diese Weise verwendet wird, kann der Benutzer eine geeignete Einstellbedingung zum Erhalten des gewünschten Bearbeitungsergebnisses erhalten, bevor die tatsächliche Bearbeitung durchgeführt wird. In einem Fall, in dem die Simulation durch die Simulationsvorrichtung 10 von der tatsächlichen Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 3 abweicht, besteht jedoch die Möglichkeit, dass die durch die Simulationsvorrichtung 10 eingestellte Einstellbedingung nicht angemessen ist und die Qualität des Bearbeitungsergebnisses durch die Werkzeugmaschine 3 nicht ausreichend ist. Um ein solches Problem zu lösen, weist die Simulationsvorrichtung 10 eine Funktion des Anpassens verschiedener Parameter eines Analysemodells auf, das für die Bearbeitungssimulation verwendet wird. Die verschiedenen Parameter sind Parameter, die sich auf die Funktion und Leistung der Werkzeugmaschine 3 beziehen oder Parameter, die sich auf das Material des zu bearbeitenden Objekts beziehen. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Genauigkeit des Simulationsmodells verbessert werden, indem die verschiedenen Parameter in Abhängigkeit von der tatsächlichen Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 3 und dem zu bearbeitenden Objekt angepasst werden, und das von der Simulationsvorrichtung 10 berechnete Bearbeitungsergebnis kann näher an tatsächlichem Bearbeitungsergebnis liegen.
  • Die Simulationsvorrichtung 10 enthält eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 11, eine Simulationsausführungseinheit 12, eine Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13, eine Modelloptimierungseinheit 14, eine Lerneinheit 15, eine Speichereinheit 16 und eine Kommunikationseinheit 17.
  • Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 erfasst für tatsächliche Bearbeitung, die in der Werkzeugmaschine 3 durchgeführt wird, Bearbeitungsdetail-Informationen, das heißt Informationen, die die Bearbeitungsdetails angeben, Einstellbedingung-Informationen, das heißt Informationen, die die Einstellbedingung bei der Bearbeitung angeben, und Bearbeitungsergebnis-Informationen, das heißt Informationen, die das Bearbeitungsergebnis angeben. Ferner enthalten die Bearbeitungsergebnis-Informationen beispielsweise Informationen über ein Bild des Fotografierens des zu bearbeitenden Objekts nach einer Bearbeitung und die Form oder die Qualität, die durch die Analyse des Bildes erhalten wurde, und Informationen über ein Messergebnis eines vorgeschriebenen Abschnitts des zu bearbeitenden Objekts nach einer Bearbeitung.
  • Die Simulationsausführungseinheit 12 gibt die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen ein und berechnet das Bearbeitungsergebnis durch ein vorgeschriebenes Simulationsmodell. Nachstehend wird das von der Simulationsausführungseinheit 12 berechnete Bearbeitungsergebnis als Simulationsergebnis-Informationen bezeichnet. Die Simulationsergebnis-Informationen enthalten Informationen über die Form und die Qualität eines Bearbeitungsprodukts, wie beispielsweise ein zweidimensionales Bild und ein dreidimensionales Bild des Bearbeitungsprodukts. Die Simulationsausführungseinheit 12 simuliert Bearbeitung durch Laserbearbeitung oder Schneiden durch ein bekanntes Analyseverfahren wie ein Finite-Elemente-Verfahren oder einer ersten prinzipiellen Berechnung. Die Simulationsausführungseinheit 12 führt die Simulation durch, indem sie beispielsweise ein Programm für ein Computer Aided Engineering (CAE) ausführt. Das in der Simulationsausführungseinheit 12 enthaltene Simulationsmodell enthält beispielsweise verschiedene Berechnungsformeln (Berechnungsformeln zum Analysieren eines Durchmessers eines Bearbeitungslochs, einer Bearbeitungstiefe, einer Breite einer Bearbeitungsnut und dergleichen), die in dem Programm für CAE ausgeführt werden, und Parameter, die auf die Formeln anzuwenden sind. Die Parameter enthalten interne Parameter (Parameter, die sich auf die Leistung der Werkzeugmaschine 3 beziehen und Parameter, die sich auf das Material beziehen), die intern eingestellt werden, zusätzlich zu den externen Parametern, die die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen einstellen, die von außen eingegeben werden. Beispielsweise in einem Fall, in dem die Werkzeugmaschine 3 das Laserbearbeitungsgerät ist, wenn das Element des Materials der Bearbeitungsdetail-Informationen „Si“ ist, stellt die Simulationsausführungseinheit 12 einen vorgeschriebenen Wert entsprechend dem Material „Si“ für einen Wert des Absorptionsvermögens von Laserlicht des Materials des zu bearbeitenden Objekts unter den internen Parametern ein, die sich auf das Material des Simulationsmodells beziehen. Alternativ stellt die Simulationsausführungseinheit 12 unter den internen Parametern, die sich auf die Leistung der Werkzeugmaschine 3 und dergleichen des Simulationsmodells beziehen, den vorgeschriebenen Wert gemäß einer Änderung aufgrund der Alterung für die Leistung eines Laseroszillators und eines optischen Systems (beispielsweise die Leistung der Linse) des Laserbearbeitungsgeräts ein. Beispielsweise stellt die Simulationsausführungseinheit 12 in einem Fall, in dem die Betriebszeit der Werkzeugmaschine 3 weniger als X Stunden beträgt, die Ausgabe des Laseroszillators auf 100% und die Durchlässigkeit der Linse auf 100% ein. In einem Fall, in dem die Betriebszeit gleich oder länger als eine Zeit X ist, stellt die Simulationsausführungseinheit 12 die Ausgabe des Laseroszillators auf 90% und die Durchlässigkeit der Linse auf 90% ein. Hier gibt die Tatsache, dass die Ausgabe des Laseroszillators 90% beträgt, dass nur 90% der spezifizierten Ausgabe tatsächlich ausgegeben wird, an und die Tatsache, dass die Durchlässigkeit der Linse 90% beträgt, gibt an, dass aufgrund der Verschlechterung der Linse nur 90% der Ausgabe des Oszillators durchgelassen wird.
  • Ferner hat die Simulationsausführungseinheit 12 eine umgekehrte Analyse-Funktion des Einstellens von Detailinformationen auf der Grundlage des Simulationsmodells, wenn die Bearbeitungsdetail-Informationen gegeben werden. Ein umgekehrtes Analyseverfahren enthält beispielsweise ein umgekehrtes Formulierungsverfahren, ein Ausgabefehlerverfahren, ein Minimalvarianz-Schätzverfahren oder dergleichen.
  • Die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 vergleicht die von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 erfassten Bearbeitungsergebnis-Informationen mit den von der Simulationsausführungseinheit 12 berechneten Simulationsergebnis-Informationen, und bewertet das Simulationsergebnis von der Simulationsausführungseinheit 12.
  • Die Modelloptimierungseinheit 14 führt eine Verarbeitung des Optimierens der von der Simulationsausführungseinheit 12 durchgeführten Simulation durch. Beispielsweise optimiert die Modelloptimierungseinheit 14 die Simulation, indem die Werte der internen Parameter des Simulationsmodells auf der Grundlage des Bewertungsergebnisses durch die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 angepasst werden.
  • Die Lerneinheit 15 lernt die Werte der internen Parameter, die von der Modelloptimierungseinheit 14 optimiert wurden, um die Genauigkeit des Simulationsmodells weiter zu verbessern.
  • Die Speichereinheit 16 speichert die Bearbeitungsdetail-Informationen, die Einstellbedingung-Informationen, die Bearbeitungsergebnis-Informationen, die Werte der internen Parameter des Simulationsmodells, und dergleichen bei der von der Werkzeugmaschine 3 durchgeführten Bearbeitung. Ferner speichert die Speichereinheit 16 eine große Anzahl der Bearbeitungsergebnis-Informationen, die von mehreren verschiedenen Werkzeugmaschinen wie den Werkzeugmaschinen 3, 3a und 3b empfangen wurden, in Verbindung mit den Bearbeitungsdetail-Informationen und den Einstellbedingung-Informationen zu diesem Zeitpunkt. Weiterhin wird die Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass die Speichereinheit 16 in der Simulationsvorrichtung 10 angeordnet ist. Selbstverständlich kann die Speichereinheit 16 jedoch an einem Ort angeordnet sein, der von der Simulationsvorrichtung 10 via ein Netzwerk (NW) verbindbar ist.
  • Die Kommunikationseinheit 17 kommuniziert mit der Werkzeugmaschine 3. Beispielsweise empfängt die Kommunikationseinheit 17 die Bearbeitungsergebnis-Informationen von der Werkzeugmaschine 3.
  • Die Werkzeugmaschine 3 ist beispielsweise das Laserbearbeitungsgerät, das die Bearbeitung durch Bestrahlung des Laserlichts durchführt. Die Werkzeugmaschine 3 enthält eine Steuervorrichtung 30, eine Bearbeitungsvorrichtung 38 und einen Sensor 39.
  • Die Steuervorrichtung 30 ist beispielsweise ein Computer mit einer Mikroverarbeitungseinheit (MPU) wie einem Mikrocomputer. Die Steuervorrichtung 30 steuert einen Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 38 auf der Grundlage der Bearbeitungsdetail-Informationen, und bearbeitet das zu bearbeitende Objekt.
  • Die Bearbeitungsvorrichtung 38 ist ein Hauptkörper einer Werkzeugmaschine, der den Laseroszillator, einen Kopfantriebsmechanismus, einen Hilfsgasinjektion-Mechanismus, einen Installationsmechanismus des zu bearbeitenden Objekts, ein Benutzerbedienfeld und dergleichen enthält.
  • Der Sensor 39 ist ein Sensor zum Messen eines Bearbeitungsergebnisses und einer Bearbeitungsumgebung, wie beispielsweise einer Kamera, einer Röntgencomputertomographie (CT), eines Schwingungssensors, eines Wegsensors, eines Thermometers und eines Scanners. Der Sensor 39 kann in der Bearbeitungsvorrichtung 38 enthalten sein oder kann ein einzelner Sensor sein, der von der Bearbeitungsvorrichtung 38 unabhängig ist. Der Sensor 39 misst die Form des zu bearbeitenden Objekts, die Bearbeitungsumgebung (eine Temperatur, eine Schwingung und eine Position während der Bearbeitung) und dergleichen.
  • In der Werkzeugmaschine 3 steuert die Steuervorrichtung 30 den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 38, indem nur die Einstellbedingung innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs zugelassen wird, wie in 2B dargestellt. Die Steuervorrichtung 30 enthält eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 31, ein Computer Aided Manufacturing (CAM) -System 32, eine Sensordaten-Verarbeitungseinheit 33, eine Bearbeitungsvorrichtung-Steuereinheit 34, eine Einstellbedingung-Bestimmungseinheit 35, eine Kommunikationseinheit 36 und eine Speichereinheit 37.
  • Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 31 empfängt eine Eingabe der Betriebsinformationen und der Einstellbedingung, die vom Benutzer von dem Bedienfeld eingegeben wird, und empfängt eine Eingabe von CAD-Daten, die die Form des zu bearbeitenden Objekts angeben, von einem CAD-System 2. Die CAD-Daten enthalten die Bearbeitungsdetail-Informationen. Zusätzlich gibt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 31 die dem Benutzer mitzuteilenden Informationen auf eine Anzeige aus, die auf dem Bedienfeld vorgesehen ist.
  • Das CAM-System 32 erzeugt aus den von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 31 erfassten CAD-Daten numerische Steuerdaten (NC) zur Bearbeitung.
  • Die Sensordaten-Verarbeitungseinheit 33 erfasst Messinformationen (den gemessenen Wert und das Bild), die von dem Sensor 39 erfasst werden, der das zu bearbeitende Objekt misst, und erzeugt die Bearbeitungsergebnis-Informationen durch Berechnen anderer Informationen, die sich auf die Bearbeitung beziehen, falls erforderlich. Beispielsweise berechnet die Sensordaten-Verarbeitungseinheit 33 den Lochdurchmesser (den Durchmesser des Bearbeitungslochs) durch Analysieren des Bildes des zu bearbeitenden Objekts, oder berechnet einen Verjüngungswinkel unter Verwendung des berechneten Lochdurchmessers oder dergleichen. Ein bekanntes Verfahren wird als ein Bildanalyseverfahren bei des Berechnens des Lochdurchmessers verwendet.
  • Die Bearbeitungsvorrichtung-Steuereinheit 34 steuert den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 38 auf der Grundlage der vom CAM-System 32 erzeugten NC-Daten und der Einstellbedingung-Informationen, und führt eine Bearbeitung durch.
  • Die Einstellbedingung-Bestimmungseinheit 35 bestimmt, ob die eingegebenen Einstellbedingung in einem Bereich einer vorgeschriebenen Einstellbedingung enthalten ist oder nicht.
  • Die Kommunikationseinheit 36 kommuniziert mit der Simulationsvorrichtung 10. Beispielsweise überträgt die Kommunikationseinheit 36 die Bearbeitungsergebnis-Informationen zu der Simulationsvorrichtung 10.
  • Die Speichereinheit 37 speichert Informationen wie die von der Eingabe-/Ausgabeeinheit 31 erfassten CAD-Daten.
  • Der Benutzer gibt die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen zu der Simulationsvorrichtung 10 ein, bevor eine Bearbeitung mit der Werkzeugmaschine 3 durchgeführt wird, und veranlasst die Simulationsvorrichtung 10, die Simulation auszuführen. Der Benutzer passt die Einstellbedingung in Bezug auf das Simulationsergebnis an, und wiederholt den Betrieb des Veranlassens der Simulationsvorrichtung 10, die Simulation erneut auszuführen, bis das Simulationsergebnis die Anforderung erfüllt. Als ein Ergebnis wird eine geeignete Einstellbedingung für gewisse Bearbeitungsdetails bestimmt und eine Massenproduktion des zu bearbeitenden Objekts ermöglicht. Zu diesem Zweck ist, wie oben beschrieben, eine hohe Genauigkeit für die Simulation durch die Simulationsvorrichtung 10 erforderlich. Als nächstes wird ein Simulationsoptimierungsverfahren der Simulationsvorrichtung 10 beschrieben.
  • 3 ist ein erstes Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Optimierungsverarbeitung eines Simulationsmodells in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Als Annahme wird beispielsweise angenommen, dass ein Simulationsmodell mit hoher Genauigkeit erstellt werden muss, beispielsweise wenn eine Bearbeitung eines neuen Produkts aus einem bisher nicht behandelten Material begonnen wird, wenn eine Variation in der Bearbeitungsgenauigkeit durch die Werkzeugmaschine 3 auftritt und wenn es notwendig ist, die Einstellbedingung zu überprüfen, die die Änderung aufgrund der Alterung der Werkzeugmaschine 3 reflektieren. Weiter speichert die Speichereinheit 16 die Bearbeitungsdetail-Informationen,die Einstellbedingung-Informationen und die Bearbeitungsergebnis-Informationen bei verschiedenen Bearbeitungen, die von der Werkzeugmaschine 3 in der Vergangenheit in Verbindung miteinander ausgeführt wurden.
  • Zunächst gibt der Benutzer die Bearbeitungsdetail-Informationen und Informationen, die eine Ausführung der Simulation anfordern, zu der Simulationsvorrichtung 10 ein. Beispielsweise zeigt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 einen Bildschirm (ein Schnittstellenbild) an, der ein Eingabefeld für die Bearbeitungsdetail-Informationen anzeigt, eine Simulationsausführung-Anweisungstaste auf der Anzeige, die mit der Simulationsvorrichtung 10 verbunden ist, und der Benutzer gibt die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Simulationsausführungsanweisung vom Bildschirm ein. Dann empfängt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 die Eingabe der Bearbeitungsdetail-Informationen und der Simulationsausführungsanforderung (Schritt S11) und speichert die eingegebenen Bearbeitungsdetail-Informationen in der Speichereinheit 16. Als nächstes wählt die Modelloptimierungseinheit 14 die Bearbeitungsergebnis-Informationen ähnlich den vom Benutzer eingegebenen Bearbeitungsergebnis-Informationen aus den in der Speichereinheit 16 akkumulierten Bearbeitungsergebnis-Informationen aus, und spezifiziert die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen, die in Verbindung mit den ausgewählten Bearbeitungsergebnis-Informationen gespeichert sind (Schritt S12). Die Modelloptimierungseinheit 14 stellt die spezifizierten Bearbeitungsdetail-Informationen und Einstellbedingung-Informationen als Eingabeparameter des Simulationsmodells ein. Zusätzlich stellt die Simulationsausführungseinheit 12 einen vorgeschriebenen Anfangswert auf die internen Parameter, die sich auf die Leistung und dergleichen der Werkzeugmaschine 3 beziehen, und auf die internen Parameter ein, die sich auf das Material beziehen. Beispielsweise stellt die Simulationsausführungseinheit 12 die Ausgabe des Oszillators auf 100% und die Durchlässigkeit der Linse auf 100% für die internen Parameter, die sich auf die Leistung und dergleichen der Werkzeugmaschine 3 beziehen. Ferner stellt beispielsweise die Modelloptimierungseinheit 14 das Absorptionsvermögen des Materials auf 100% für die internen Parameter, die sich auf das Material beziehen, ein.
  • Als nächstes führt die Simulationsausführungseinheit 12 die Bearbeitungssimulation auf der Grundlage des Simulationsmodells aus (Schritt S13), und berechnet das Simulationsergebnis. Die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 vergleicht die in Schritt S12 ausgewählten Bearbeitungsergebnis-Informationen mit den Simulationsergebnis-Informationen, um den Grad der Übereinstimmung zu bewerten (Schritt S14). Beispielsweise berechnet die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 einen Unterschied zwischen dem Lochdurchmesser der Bearbeitungsergebnis-Informationen und dem Lochdurchmesser der Simulationsergebnis-Informationen, und in einem Fall, in dem der Unterschied innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs liegt,bewertet die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13, dass der Grad der Übereinstimmung in Bezug auf den Lochdurchmesser in dem Bearbeitungsergebnis gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, und in einem Fall, in dem der Unterschied außerhalb des Bereichs liegt, bewertet die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13, dass der Grad der Übereinstimmung kleiner als ein Schwellenwert ist. Der Grad der Übereinstimmung wird für die Elemente bewertet, die sich auf die Form und die Qualität in der Bearbeitungsdetail-Informationen beziehen. In dem Beispiel von 2A bewertet die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 den „Lochdurchmesser (einen Einlass)“ und den „Lochdurchmesser (einen Auslass)“, die sich auf die Form beziehen.
  • In einem Fall, in dem der Grad der Übereinstimmung aller Elemente gleich oder größer als ein Schwellenwert ist (Schritt S14; JA), da das von der Simulationsausführungseinheit 12 berechnete Simulationsergebnis fast gleich dem Bearbeitungsergebnis ist, wenn es tatsächlich mit der Werkzeugmaschine 3 bearbeitet wird, und die Genauigkeit des Simulationsmodells ausreichend hoch ist, wird angenommen, dass die Anpassung der internen Parameter nicht notwendig ist. Die Modelloptimierungseinheit 14 speichert die aktuell eingestellten internen Parameter (die internen Parameter, die sich auf die Leistung und dergleichen der Werkzeugmaschine 3 beziehen, die internen Parameter, die sich auf das Material beziehen) in der Speichereinheit 16 in Verbindung mit den Bearbeitungsdetail-Informationen, den Einstellbedingung-Informationen, den Simulationsergebnis-Informationen, und dem Grade der Übereinstimmung (Schritt S16), und beendet die Verarbeitung des Flussdiagramms.
  • In einem Fall, in dem es Elemente gibt, deren Grad der Übereinstimmung kleiner als ein Schwellenwert ist (Schritt S14; Nein), passt die Modelloptimierungseinheit 14 die internen Parameter an (Schritt S15). In einem Fall, in dem tatsächliche Bearbeitungsergebnis-Informationen einen Bearbeitungszustand angeben, in dem die Laserleistung kleiner als das Simulationsergebnis ist (die Bearbeitungstiefe flach oder dergleichen ist), wird angenommen, dass das Laserlicht aufgrund des Einflusses der Form und des Oberflächenzustandes des zu bearbeitenden Objektes reflektiert wird, und das tatsächliche Absorptionsvermögen kann geringer als anfänglich angenommen sein. Auf der Grundlage einer solchen Annahme führt die Modelloptimierungseinheit 14 eine Anpassung durch, wie beispielsweise eine Reduzierung des Absorptionsvermögens des Materials von 100% auf 90% unter den internen Parametern, die sich auf das Material beziehen. Es wird durch Zuordnung zu den Elementen, die den Unterschied zwischen den Bearbeitungsergebnis-Informationen und den Simulationsergebnis-Informationen aufweisen, vorbestimmt, welche internen Parameter gewählt werden und wie die internen Parameter angepasst werden. Die internen Parameter enthalten ein Reflexionsvermögen eines Spiegels, eine Vignettierung des Laserlichts auf der Linse und dem Spiegel, eine Fokusposition, einen Strahldurchmesser und dergleichen, zusätzlich zu der Ausgabe des Oszillators, der Durchlässigkeit der Linse und dem Absorptionsvermögen des Materials. Alternativ lernt die Lerneinheit 15 die Elemente mit dem Unterschied und einer Beziehung zwischen den anzupassenden internen Parametern und dem Anpassungsbetrag, und die Modelloptimierungseinheit 14 kann die Parameter auf der Grundlage des Lernergebnisses anpassen. Nach dem Anpassen der internen Parameter wird die Verarbeitung aus Schritt S13 wiederholt. Danach führt die Simulationsausführungseinheit 12 wiederholt die Berechnung des Simulationsergebnisses aus, während die internen Parameter geändert werden, bis der Grad der Übereinstimmung zwischen den Bearbeitungsergebnis-Informationen und den Simulationsergebnis-Informationen gleich oder größer als ein Schwellenwert wird. Wenn der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein Schwellenwert wird, speichert die Simulationsausführungseinheit 12 Werte der angepassten internen Parameter, der Bearbeitungsdetail-Informationen, der Einstellbedingung-Informationen, der Simulationsergebnis-Informationen und des Grades der Übereinstimmung in der Speichereinheit 16 in Verbindung miteinander. Zusätzlich zeigt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 eine Tatsache an, dass die Optimierung der Simulation auf der Anzeige beendet wird, um den Benutzer zu benachrichtigen.
  • Gemäß der Simulationsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform kann die Genauigkeit des Simulationsmodells verbessert werden und die Bearbeitungssimulation mit hoher Genauigkeit kann durch Anpassen der internen Parameter ausgeführt werden. Unter Verwendung der Bearbeitungssimulation mit hoher Genauigkeit kann der Benutzer eine geeignete Einstellbedingung zur Einstellung auf der Werkzeugmaschine 3 finden, ohne eine Bearbeitung tatsächlich durchzuführen. Dadurch kann die Effizienz des Bearbeitungsvorgangs verbessert werden.
  • Auf der Grundlage der Bearbeitungsergebnis-Informationen und dergleichen, die gespeichert wurden, wenn in der Vergangenheit eine Bearbeitung durchgeführt wurde, ist in 3 ein Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulation (ein Offline-Optimierungsverfahren) beschrieben. Als nächstes wird, während eine Bearbeitung mit der Werkzeugmaschine 3 tatsächlich durchgeführt wird und in Bezug auf das Ergebnis, ein Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulation (eine Online-Optimierungsmethode) beschrieben.
  • 4 ist ein zweites Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Optimierungsverarbeitung eines Simulationsmodells in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Zunächst gibt der Benutzer die Bearbeitungsdetail-Informationen in die Simulationsvorrichtung 10 ein. Dann empfängt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 die Eingabe (Schritt S21), und gibt die Bearbeitungsdetail-Informationen zu der Simulationsausführungseinheit 12 aus. Die Simulationsausführungseinheit 12 gibt die eingegebenen Bearbeitungsdetail-Informationen als ein Bearbeitungsergebnis zu dem Simulationsmodell ein und berechnet den Bereich der bei der Bearbeitung eingestellten Einstellbedingung, um das Bearbeitungsergebnis durch eine umgekehrte Analyse zu erhalten (Schritt S22). Alternativ berechnet die Simulationsausführungseinheit 12 den Bereich der Einstellbedingung auf der Grundlage der Bearbeitungsergebnis-Informationen, die die Bearbeitungseigenschaften angeben. Hier wird der Bereich der Einstellbedingung mit Bezug auf 5 beschrieben.
  • 5 ist ein Diagramm, das einen Bereich der Einstellbedingung in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt. Ein Diagramm von 5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Leistung (der Einstellbedingung), die die Ausgabe des Lasers ist, und einer Plattendicke (dem Bearbeitungsdetail) zeigt, wenn ein Loch eines vorgeschriebenen Durchmessers in einer Platte aus Si durch das Laserbearbeitungsgerät (die Werkzeugmaschine 3) hergestellt wird. Eine vertikale Welle des Diagramms von 5 gibt eine Dicke (µm) der Platte an, und eine horizontale Welle gibt die Leistung (w) des Lasers an. Markierungen von P1 bis P16 in dem Diagramm geben das Bearbeitungsergebnis bei eines Durchführens der Bearbeitung an, dass der Laser mit der Leistung ausgegeben wird, die durch Koordinaten auf der horizontalen Welle angegeben ist, auf der sich die Markierungen befinden und das Loch in einer Si-Platte mit der durch die Koordinaten auf der vertikalen Welle angegebenen Plattendicke gebildet wird. Die Markierungen o und x geben an, ob jede Bearbeitung erfolgreich oder fehlgeschlagen war oder nicht. Insbesondere gibt die Markierung „o“ ein Ergebnis an, das das Bearbeitungsdetail erfüllt (ein Erfolg), und die Markierung „x“ gibt ein Ergebnis an, das das Bearbeitungsdetail nicht erfüllt (ein Fehler). Beispielsweise gibt die Markierung P1 an, dass ein Loch, das die vorgeschriebenen Bearbeitungsdetails erfüllt, beispielsweise ein Loch mit einem guten Lochdurchmesser oder einer guten Qualität, gebildet wird, wenn ein Laser von α (W) auf eine Kupferplatte mit der Plattendicke Y (µm) ausgegeben wird, um das Bohren durchzuführen. Aus dem Bearbeitungsergebnis, wenn eine Grenzlinie, die erfolgreiche und nicht erfolgreiche Bearbeitung trennt, unter Verwendung eines vorgeschriebenen Verfahrens (einer statistischen Analyse, maschinelles Lernens oder dergleichen) berechnet wird, werden beispielsweise Grenzlinien L1 und L2 erhalten. Ein Bereich, der zwischen den Begrenzungslinien L1 und L2 eingeklemmt ist, wird als ein Bereich mit einem geeigneten Wert angesehen, der auf die Einstellbedingung „Leistung“ eingestellt werden kann, um die gewünschte Bearbeitung zu realisieren. Gemäß der Idee wird beispielsweise bei der Bearbeitung einer Si-Platte mit der Plattendicke von 400 µm ein Bereich R1, der zwischen den Grenzlinien L1 und L2 auf der vertikalen Welle von 400 µm eingeklemmt ist, als ein geeigneter Bereich der Laserleistung angesehen.
  • Die Speichereinheit 16 der Simulationsvorrichtung 10 empfängt die Bearbeitungsergebnis-Informationen und die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen in der Bearbeitung von der Werkzeugmaschine 3, und speichert eine große Anzahl davon, wie in 5 dargestellt. Die Simulationsausführungseinheit 12 berechnet den Bereich (R1) der Einstellbedingung gemäß der Berechnungsverarbeitung der Grenzlinien L1 und L2 und der Bearbeitungsdetail-Informationen (zum Beispiel der Plattendicke von 400 µm). Die Simulationsausführungseinheit 12 speichert die Bereichsinformationen der berechneten Einstellbedingung in der Speichereinheit 16.
  • Eine Bearbeitung in Bezug auf die Markierungen P1 bis P16 wird unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt. Beispielsweise gibt es verschiedene Typen in Abhängigkeit von einer Reinheit von Si, das das Material des Elements ist, einem Typ und Inhalt an anderen Komponenten als Si, einem Herstellungsverfahren und dergleichen. Alternativ gibt es verschiedene Umgebungen, in denen die Werkzeugmaschine 3 eine Bearbeitung durchführt. Die Simulationsausführungseinheit 12 spezifiziert den Bereich der Einstellbedingung auf der Grundlage der Bearbeitungsergebnisse unter verschiedenen Bedingungen, die nicht einheitlich sind. Dadurch kann die Simulationsausführungseinheit 12 den Bereich der Einstellbedingung unter Berücksichtigung einer Störung berechnen, die das Bearbeitungsergebnis beeinflusst, wie beispielsweise die Installationsumgebung der Werkzeugmaschine und einen individuellen Unterschied des zu bearbeitenden Objekts.
  • Zum Beispiel können die durch die Markierungen P1 bis P16 angegebenen Bearbeitungsergebnisse mit Informationen wie einer Bearbeitungszeit, einem Bearbeitungsort, dem Material des zu bearbeitenden Objekts, der Bearbeitungsumgebung (eine Temperatur, eine Feuchtigkeit, eine Schwingung und dergleichen), dem Typ und Modellzahl der Werkzeugmaschine 3, einer Gesamtbetriebszeit seit Einführung der Werkzeugmaschinen (eine Bearbeitungszeit) zusätzlich zu den Bearbeitungsdetail-Informationen (die Plattendicke und dergleichen) und den Einstellbedingung-Informationen (die Leistung und dergleichen) zugeordnet werden. Dann kann die Simulationsausführungseinheit 12 den Bereich der Einstellbedingung spezifizieren, indem nur das Bearbeitungsergebnis desselben Materials (zum Beispiel ein Si-Element mit hoher Reinheit) aus den Markierungen P1 bis P16 auf der Grundlage von Detailinformationen des Materials des zu bearbeitenden Objekts, die in den eingegebenen Bearbeitungsdetail-Informationen enthalten sind, extrahiert wird. Alternativ empfängt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 eine Eingabe von Informationen über die Bearbeitungsumgebung zusammen mit den Bearbeitungsergebnis-Informationen, und die Simulationsausführungseinheit 12 extrahiert nur ein Bearbeitungsergebnis, wenn eine Bearbeitung in der Bearbeitungsumgebung ähnlich der eingegebenen Bearbeitungsumgebung durchgeführt wird, und dadurch kann der Bereich der Einstellbedingung berechnet werden. Dadurch ist es möglich, einen begrenzteren Bereich der Einstellbedingung in Übereinstimmung mit einer tatsächlichen Bearbeitungsbedingung zu berechnen. Ferner ist der Benutzer der Werkzeugmaschine 3 schließlich verpflichtet, die geeignete Einstellbedingung zu finden, kann aber die Spezifikation des Bereichs einschließlich einer geeigneten Einstellbedingung der Simulationsausführungseinheit 12 überlassen.
  • Zusätzlich zu dem in 5 dargestellten Bearbeitungsergebnis speichert die Speichereinheit 16 beispielsweise die Bearbeitungsergebnis-Informationen und dergleichen, die eine Beziehung zwischen der Leistung und der Lochtiefe für jedes Material angeben, und die Simulationsausführungseinheit 12 berechnet den Bereich des geeigneten Werts für andere Einstellbedingungen, die aus den Bearbeitungsergebnis-Informationen umgekehrt analysiert werden können. Dann stellt die Simulationsausführungseinheit 12 gemeinsame Bereiche davon als Bereiche für die Einstellbedingung „Leistung“ein.
  • Hier wird der Bereich der Einstellbedingung durch eine umgekehrte Analyse oder dergleichen berechnet, aber die Einstellbedingung (ein Wert) kann durch eine umgekehrte Analyse oder dergleichen berechnet werden. In diesem Fall kann beispielsweise die Simulationsausführungseinheit 12 einen Mittelwert des Bereichs der Einstellbedingung, der durch das oben beschriebene Verfahren berechnet wird, und einen Durchschnittswert der Einstellbedingung verwenden, der den Bearbeitungsergebnis-Informationen entspricht, die in dem Bereich als der Wert der Einstellbedingung enthalten sind, der durch eine umgekehrte Analyse berechnet wird. Zusätzlich kann die Simulationsausführungseinheit 12 die Bearbeitungsergebnis-Informationen extrahieren, die dem aktuell zu simulierenden Bearbeitungsdetail am nächsten liegen, und den Wert der Einstellbedingung einstellen, der dem Bearbeitungsergebnis als der Wert der Einstellbedingung entspricht, die durch eine umgekehrte Analyse berechnet wird.
  • Zurück zur Beschreibung des Flussdiagramms von 4. Zunächst gibt der Benutzer die Informationen, die eine Ausführung der Simulation anfordern, zu der Simulationsvorrichtung 10 ein. Dann empfängt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 die Eingabe der Simulationsausführungsanforderung (Schritt S23), und die Simulationsausführungseinheit 12 gibt die in Schritt S21 eingegebenen Bearbeitungsdetail-Informationen und einen repräsentativen Wert (zum Beispiel einen Mittelwert) des für jede Einstellbedingung in Schritt S22 berechneten Bereichs zu dem Simulationsmodell ein. Zusätzlich stellt die Simulationsausführungseinheit 12 einen vorgeschriebenen Anfangswert auf die internen Parameter ein, beispielsweise auf die in 3 beschriebene Weise. Alternativ kann in einem Fall, in dem die Speichereinheit 16 interne Parameter speichert, die für eine Bedingung optimiert sind, die den Bearbeitungsdetail-Informationen und den Einstellbedingung-Informationen in der aktuellen Simulation ähnlich ist, die Simulationsausführungseinheit 12 den Wert auslesen und einstellen. Als nächstes führt die Simulationsausführungseinheit 12 die Bearbeitungssimulation auf der Grundlage des Simulationsmodells aus (Schritt S24), und berechnet das Simulationsergebnis. Die Simulationsausführungseinheit 12 gibt die Simulationsergebnis-Informationen an die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 aus.
  • Ferner überträgt die Simulationsausführungseinheit 12 die zum Zeitpunkt der Simulation verwendeten Einstellbedingung-Informationen via die Kommunikationseinheit 17 an die Werkzeugmaschine 3. In der Werkzeugmaschine 3 empfängt die Kommunikationseinheit 36 der Steuervorrichtung 30 die Einstellbedingung-Informationen und die empfangenen Einstellbedingung-Informationen an die Bearbeitungsvorrichtung-Steuereinheit 34 aus. Zusätzlich gibt das CAD-System 2 die CAD-Daten einschließlich der Bearbeitungsdetail-Informationen, die in die Simulationsvorrichtung 10 eingegeben werden, in die Steuervorrichtung 30 durch die Benutzerbedienung ein. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 31 gibt die CAD-Daten an das CAM-System 32 aus. Ferner gibt der Benutzer eine Bedienung zum Anweisen der Vorrichtung, die Bearbeitung auszuführen, an die Steuervorrichtung 30 ein. Dann führt die Werkzeugmaschine 3 die Bearbeitung unter den gleichen Bedingungen wie die Simulation in Schritt S24 (Schritt S25) aus. Insbesondere erzeugt das CAM-System 32 NC-Daten aus den Bearbeitungsdetail-Informationen, und die Bearbeitungsvorrichtung-Steuereinheit 34 steuert den Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung 38 auf der Grundlage der NC-Daten und der Einstellbedingung-Informationen, um die Bearbeitung auszuführen.
  • In dem Flussdiagramm von 4 wurde der Fall, in dem die Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 3 in Schritt S25 unter der gleichen Bedingung wie die in Schritt S24 ausgeführte Simulation ausgeführt wird, als Beispiel beschrieben. Nachdem jedoch entschieden wurde, dass die Werkzeugmaschine 3 eine Bearbeitung unter der vom Benutzer gewählten Einstellbedingung durchführt, kann die gewählte Einstellbedingung von der Simulationsvorrichtung 10 erfasst werden und die Simulation kann auf der Grundlage der von der Simulationsausführungseinheit 12 erfassten Einstellbedingung durchgeführt werden.
  • Wenn die Bearbeitung beendet ist, misst der Sensor 39 das Bearbeitungsergebnis (Schritt S26). Die Sensordaten-Verarbeitungseinheit 33 analysiert das Bild des von der Kamera (dem Sensor 39) fotografierten Bearbeitungsergebnisses, berechnet die Form des zu bearbeitenden Objekts (zum Beispiel den Durchmesser des Einlasses und den Durchmesser des Auslasses) und berechnet die Qualität des zu bearbeitenden Objekts (die Oberflächenrauheit).
  • Zusätzlich misst der Sensor 39 Informationen über die internen Parameter des Simulationsmodells. Beispielsweise werden die Leistung des vom Kopf ausgegebenen Laserlichts und die Leistung des an der Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts reflektierten Lichts mit einem Leistungsmesser (dem Sensor 39) gemessen. Zusätzlich analysiert die Sensordaten-Verarbeitungseinheit 33 das Bild des Bearbeitungsergebnisses und berechnet die Breite und Größe einer Bearbeitungsspur durch den Laser. Die vom Leistungsmesser gemessene Leistung des Laserlichts bezieht sich auf den Leistungswert des Oszillators und der Linse unter den internen Parametern, und die vom Leistungsmesser gemessene Leistung des reflektierten Lichts bezieht sich auf das Absorptionsvermögen des Materials unter den internen Parametern. Zusätzlich bezieht sich die Breite der Bearbeitungsspur auf den Strahldurchmesser unter den internen Parametern. Wenn das Simulationsmodell, wie später beschrieben, online optimiert wird, kann der gemessene Wert der Elemente, die sich auf die internen Parameter in der tatsächlichen Maschine beziehen, zum Anpassen der internen Parameter verwendet werden.
  • Die Sensordaten-Verarbeitungseinheit 33 überträgt die berechneten Bearbeitungsergebnis-Informationen (die Form und die Qualität) und Informationen zu den internen Parametern über die internen Parameter via die Kommunikationseinheit 36 an die Simulationsvorrichtung 10. In der Simulationsvorrichtung 10 erfasst die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 Bearbeitungsergebnis-Informationen über die Kommunikationseinheit 17.
  • Die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 vergleicht die Bearbeitungsergebnis-Informationen mit den Simulationsergebnis-Informationen, um den Grad der Übereinstimmung zu bewerten (Schritt S27). Das Bewertungsverfahren ist das gleiche wie in Schritt S14 in 3. In einem Fall, in dem der Grad der Übereinstimmung aller zu bewertenden Elemente in Bezug auf das Bearbeitungsergebnis gleich oder größer als ein Schwellenwert ist (Schritt S27; Ja), speichert die Simulationsausführungseinheit 12 die aktuell eingestellten internen Parameter in der Speichereinheit 16 in Verbindung mit den Bearbeitungsdetail-Informationen, den Einstellbedingung-Informationen, den Simulationsergebnis-Informationen und dem Grad der Übereinstimmung (Schritt S28), und beendet die Verarbeitung des Flussdiagramms.
  • In einem Fall, in dem es Elemente gibt, deren Grad der Übereinstimmung kleiner als ein Schwellenwert ist (Schritt S27; Nein), passt die Modelloptimierungseinheit 14 die internen Parameter an (Schritt S29). Hier wird ein Verfahren des Anpassens der Werte der internen Parameter unter Verwendung der in Schritt S26 gemessenen Messinformationen über die internen Parameter mit Bezug auf 6 beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das die Anpassungsverarbeitung eines internen Parameters in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt. 6 zeigt ein Beispiel der internen Parameter. „Die Ausgabe des Oszillators“ und „die Durchlässigkeit der Linse“ sind Beispiele der internen Parameter, die sich auf die Leistung und dergleichen der Werkzeugmaschine 3 beziehen, und „das Absorptionsvermögen des Materials“ ist ein Beispiel der internen Parameter, die sich auf das Material beziehen. Zur Vereinfachung der Erklärung wird angenommen, dass jeder Parameter als Anfangseinstellung auf 100% eingestellt ist. „Die Leistung des Oszillators“ von 100% bedeutet, dass das Simulationsmodell die Simulation unter der Annahme durchführt, dass das Laserlicht von 100W von dem Oszillator ausgegeben wird, wenn die Leistung des Lasers unter der Einstellbedingung auf 100W eingestellt wird. In ähnlicher Weise bedeutet „die Durchlässigkeit der Linse“ von 100%, dass angenommen wird, dass das vom Oszillator ausgegebene Laserlicht von 100W vom Kopf als 100W ausgegeben wird, ohne gedämpft zu werden, und „das Absorptionsvermögen des Materials“ von 100% bedeutet dass die Simulation unter der Annahme ausgeführt wird, dass alles Laserlicht von 100w, das vom Kopf ausgegeben wird, von dem zu bearbeitenden Objekt absorbiert wird.
  • Die Modelloptimierungseinheit 14 erfasst Informationen über interne Parameter von der Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 und passt die internen Parameter an. In einem Fall, in dem die Leistung des im Kopf gemessenen Lasers 90W beträgt, obwohl die Leistung des in der Einstellbedingung eingestellten Lasers 100W beträgt, stellt die Modelloptimierungseinheit 14 beispielsweise die internen Parameter „die Ausgabe des Oszillators“ auf 90% ein (Anpassungsplan 1). Alternativ kann die Modelloptimierungseinheit 14 die internen Parameter „der Durchlässigkeit der Linse“ auf 90% einstellen (Anpassungsplan 2). Alternativ kann die Modelloptimierungseinheit 14 beispielsweise jeweils „die Ausgabe des Oszillators“ und „die Durchlässigkeit der Linse“ auf 95% einstellen. Mit der Anpassung ist es möglich, die Bearbeitungssimulation unter der Annahme auszuführen, dass tatsächlich nur 90W ausgegeben werden, obwohl die Einstellbedingung auf 100W eingestellt ist, und eine Simulation durchzuführen, die einer tatsächlich von der Werkzeugmaschine 3 durchgeführten Bearbeitung nahe kommt.
  • Ferner zum Beispiel in einem Fall, in dem angenommen wird, dass eine Summe von absorbiertem Licht und reflektiertem Licht eine Gesamtausgabe ist, ohne das durch das zu bearbeitende Objekt durchgelassene Licht zu berücksichtigen, wenn das vom Leistungsmesser gemessene Reflexionsvermögen durch das zu bearbeitende Objekt 10% beträgt, da davon ausgegangen wird, dass 90% der vom Kopf ausgegebenen Laserleistung durch das zu bearbeitende Objekt absorbiert wird, stellt die Modelloptimierungseinheit 14 die internen Parameter „des Absorptionsvermögens des Materials“ (Anpassungsplan 3) auf 90% ein. Durch die Anpassung kann, obwohl der Laser von 100W ausgegeben wird, die Bearbeitungssimulation ausgeführt werden, und eine Bearbeitung nahe dem tatsächlich von der Werkzeugmaschine 3 durchgeführten Fall kann simuliert werden, unter der Annahme, dass nur 90W tatsächlich von dem zu bearbeitenden Objekt absorbiert werden, beispielsweise aufgrund des Einflusses der Form des zu bearbeitenden Objektes und dergleichen.
  • Beispielsweise stellt die Modelloptimierungseinheit 14 in einem Fall, in dem der Anfangseinstellwert der internen Parameter „des Strahlendurchmessers“ Z ist und die Breite der durch die Bildanalyse erhaltenen Bearbeitungsspur etwa 80% beträgt, die internen Parameter „des Strahldurchmessers“ auf 80% ein.
  • Es ist möglich, ein der Realität besser entsprechendes Simulationsmodell zu konstruieren und die Genauigkeit der Bearbeitungssimulation zu verbessern, indem das Simulationsmodell auf der Grundlage der Informationen über die internen Parameter, die aus dem Ergebnis der tatsächlichen Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine 3 erhalten werden, optimiert wird. Nach dem Anpassen der internen Parameter führt die Simulationsausführungseinheit 12 die Simulation erneut unter Verwendung des angepassten Simulationsmodells durch, ohne die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen zu ändern (Schritt S30). Modelloptimierungseinheit 14 führt wiederholt die Berechnung des Simulationsergebnisses aus, während die internen Parameter geändert werden, bis der Grad der Übereinstimmung zwischen den Bearbeitungsergebnis-Informationen und den Simulationsergebnis-Informationen gleich oder größer als ein Schwellenwert wird.
  • Wenn der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein Schwellenwert wird, speichert die Simulationsausführungseinheit 12 die internen Parameter, die Bearbeitungsdetail-Informationen, die Einstellbedingung-Informationen, die Simulationsergebnis-Informationen und Grade der Übereinstimmung in der Speichereinheit 16 in Verbindung miteinander. Zusätzlich zeigt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 eine Tatsache an, dass die Optimierung der Simulation auf der Anzeige beendet wird, um den Benutzer zu benachrichtigen. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 zeigt den Bereich der Einstellbedingung an, die von der Simulationsausführungseinheit 12 auf der Anzeige berechnet wurde, um den Benutzer zu benachrichtigen. Der Benutzer bezieht sich auf den Bereich der Einstellbedingung für jede der angezeigten Einstellbedingungen, wählt einen zufälligen Wert aus dem Bereich aus und gibt den Wert in die Simulationsvorrichtung 10 ein. Ferner gibt der Benutzer die durchzuführenden Bearbeitungsdetail-Informationen in die Simulationsvorrichtung 10 ein. Dann wird das Simulationsergebnis unter Verwendung des Simulationsmodells erhalten, das dadurch optimiert wird, dass die Simulationsausführungseinheit 12 veranlasst wird, die Bearbeitungssimulation auszuführen. Der Benutzer passt die Einstellbedingung an, bis das Simulationsergebnis mit dem gewünschten Bearbeitungsergebnis übereinstimmt. Dadurch kann der Benutzer eine geeignete Einstellbedingung erhalten.
  • Zusätzlich kann beispielsweise in einem Fall, in dem die internen Parameter für eine vorgeschriebene Anzahl von Malen angepasst werden, aber das Ergebnis, dass der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist, nicht erhalten wird, eine Warnmeldung erteilt und die Optimierungsverarbeitung gestoppt werden. Da der in Schritt S22 berechnete Bereich der Einstellbedingung der Bereich ist, der durch Durchführen einer umgekehrten Analyse auf der Grundlage des Modells vor dem Optimieren der internen Parameter erhalten wird, kann der Bereich der Einstellbedingung ungeeignet sein. Daher wird nach dem Optimieren der internen Parameter der Bereich der Einstellbedingung durch die umgekehrte Analyse unter Verwendung des Simulationsmodells, das die optimierten internen Parameter einstellt, erneut berechnet und ein Prozess des Durchführens der Verarbeitung nach Schritt S22 wird mehrmals wiederholt. Beispielsweise kann eine Ausführungsform verwendet werden, bei der der Wert der internen Parameter in einem Prozess mit dem höchsten Grad der Übereinstimmung übernommen wird.
  • Gemäß dem Verfahren zum Optimieren der Bearbeitungssimulation online, das mit Bezug auf 4 bis 6 beschrieben wird, kann die Genauigkeit des Simulationsmodells verbessert werden und die Bearbeitungssimulation mit der hohen Genauigkeit kann durch Anpassen der internen Parameter durchgeführt werden, indem die Informationen über die internen Parameter, die von der tatsächlichen Maschine gemessen werden, verwendet werden. Da das Simulationsmodell optimiert wird, während es mit dem aktuellen Bearbeitungsergebnis durch die Werkzeugmaschine 3 und dem Messwert, der sich auf die internen Parameter bezieht, verglichen wird, kann ein Modell auf der Grundlage einer Änderung aufgrund von Alterung und dergleichen konstruiert werden. Zusätzlich zum Optimieren der Simulation wird der Bereich der Einstellbedingung berechnet und die Informationen können dem Benutzer der Werkzeugmaschine 3 vorgesehen werden. Daher, da der Benutzer nur die Einstellbedingung aus dem Bereich der eingestellten Einstellbedingung unter Berücksichtigung der Störung finden muss, kann eine geeignete Einstellbedingung effizient in kürzerer Zeit eingestellt und die Effizienz des Bearbeitungsbetriebs verbessert werden.
  • Darüber hinaus ist anzumerken, dass das oben beschriebene Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulation natürlich auch dann ausgeführt werden kann, selbst wenn der Bereich der Einstellbedingung dem Benutzer der Werkzeugmaschine 3 nicht präsentiert wird. In diesem Fall werden Bearbeitung und Simulation auf der Grundlage der vom Benutzer ausgewählten Einstellbedingung ausgeführt und der Grad der Übereinstimmung der Ergebnisse wird bewertet.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • In der ersten Ausführungsform verbessert die Modelloptimierungseinheit 14 die Genauigkeit der Bearbeitungssimulation aufgrund der Simulationsausführungseinheit 12 durch Anpassen der internen Parameter des Simulationsmodells. In der zweiten Ausführungsform wird der Wert der internen Parameter gelernt, wenn der Grad der Übereinstimmung zwischen den Bearbeitungsergebnis-Informationen und den Simulationsergebnis-Informationen gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist, und die Genauigkeit des Simulationsmodells wird weiter erhöht.
  • 7 ist ein Diagramm, das die Optimierungsverarbeitung eines Simulationsmodells in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
  • Wie in Fign. gezeigt, werden, wenn die Optimierung der Simulation wiederholt durch das Verfahren der ersten Ausführungsform, die mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben wird, durchgeführt wird, für bestimmte Bearbeitungsdetail-Informationen und Einstellbedingung-Informationen mehrere Sätze der internen Parameter erhalten, so dass der Grad der Übereinstimmung zwischen den Bearbeitungsergebnis-Informationen und den Simulationsergebnis-Informationen gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist. Die Speichereinheit 16 speichert mehrere Sätze der internen Parameter, die wie oben beschrieben erhalten wurden. Beispielsweise sind unter den internen Parametern Beispiele für Kombinationen der Werte „der Ausgabe des Oszillators“, „der Durchlässigkeit der Linse“ und „ des Absorptionsvermögens des Materials“ (die Sätze der internen Parameter) und Beispiele des Grades der Übereinstimmung bei der Ausführung der Simulation mit den Kombinationen unten dargestellt. Jeder der Werte ist „die Ausgabe des Oszillators“, „die Durchlässigkeit der Linse“, „das Absorptionsvermögen des Materials“ und „der Grad der Übereinstimmung“ in der Reihenfolge von links. [Tabelle 1]
    Ausgabe des Oszillators Durchlässigkeit der Linse Absorptionsv ermögen von Material Grad der Übereinstimm ung
    Interner Parametersatz 1 90% 100% 80% 95%
    Interner Parametersatz 2 95% 95% 85% 96%
    Interner Parametersatz 3 100% 90% 80% 92%
    Interner Parametersatz 4 95% 90% 80% 98%
  • Die Lerneinheit 15 lernt die internen Parametersätze 1 bis 4 und berechnet die optimalen Werte jedes der internen Parameter „der Ausgabe des Oszillators“, „der Durchlässigkeit der Linse“ und „des Absorptionsvermögens des Materials“. Beispielsweise berechnet die Lerneinheit 15 einen Durchschnittswert von vier internen Parametersätzen, und der Durchschnittswert kann als der optimale Wert jedes internen Parameters eingestellt werden. Alternativ kann die Lerneinheit 15 einen gewichteten Durchschnitt gemäß dem Grad der Übereinstimmung berechnen und den Durchschnitt als den optimalen Wert jedes internen Parameters verwenden. (Zum Beispiel kann der optimale Wert „der Ausgabe des Oszillators“ berechnet werden durch (90% × 95% + 95% × 96% + 100% × 92% + 95% × 98%) ÷ 4.
  • Alternativ kann die Lerneinheit 15 unter Verwendung der Bearbeitungsdetail-Informationen, der Einstellbedingung-Informationen und der Simulationsergebnis-Informationen, wenn der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein Schwellenwert als Lehrerdaten ist, ein logisches Modell konstruieren, das die Simulationsergebnis-Informationen durch Verfahren eines maschinellen Lernens oder eines Tiefenlernens (beispielsweise ein neuronales Netzwerk und dergleichen) ausgibt, wenn die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen eingegeben werden.
  • 8 ist ein zweites Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Optimierungsverarbeitung eines Simulationsmodells in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Zunächst führt die Simulationsausführungseinheit 12 die Optimierungsverarbeitung des in 3 und 4 beschriebenen Simulationsmodells durch, und die Speichereinheit 16 akkumuliert die Bearbeitungsdetail-Informationen, die Einstellbedingung-Informationen, die Simulationsergebnis-Informationen und den Wert der internen Parameter und den Grad der Übereinstimmung in Verbindung miteinander, wenn der Grad der Übereinstimmung zwischen den Bearbeitungsergebnis-Informationen und den Simulationsergebnis-Informationen gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert (Schritt S31) ist.
  • Als nächstes lernt die Lerneinheit 15 eine Beziehung zwischen den Bearbeitungsdetail-Informationen, den Einstellbedingung-Informationen und den internen Parametern und berechnet den optimalen Wert der internen Parameter für jede der Bearbeitungsdetail-Informationen und der Einstellbedingung-Informationen (Schritt S32). Als ein Verfahren des Berechnens des optimalen Wertes kann beispielsweise ein Verfahren verwendet werden, bei dem die Lerneinheit 15 eine Gruppierung für Daten durchführt, bei der die Werte jedes Elements der Bearbeitungsdetail-Informationen und der Einstellbedingung-Informationen ähnlich sind, und einen Durchschnittswert der Werte interner Parameter von Daten, die zur gleichen Gruppe gehören, oder einen gewichteten Durchschnittswert gemäß dem Grad der Übereinstimmung als einen optimalen Wert einstellt. Die Lerneinheit 15 speichert den berechneten optimalen Wert der internen Parameter in der Speichereinheit 16 in Verbindung mit den Werten der Bearbeitungsdetail-Informationen und der Einstellbedingung-Informationen dafür, in die Gruppe eingestuft zu werden.
  • Wenn als nächstes eine Simulationsausführungsanforderung empfangen wird, wird die Simulation unter Verwendung der berechneten optimalen Werte der internen Parameter ausgeführt (Schritt S33). Insbesondere bestimmt die Simulationsausführungseinheit 12 auf der Grundlage der Bearbeitungsdetail-Informationen und der mit der Simulationsausführungsanforderung eingegebenen Einstellbedingung-Informationen, welcher in Schritt S32 klassifizierten Gruppe die Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen in der aktuellen Simulation entsprechen, liest die optimalen Werte der internen Parameter, die für die Gruppe eingestellt wurden, die als entsprechend bestimmt wurde, aus der Speichereinheit 16 aus und stellt die optimalen Werte in dem Simulationsmodell zusammen mit den Bearbeitungsdetail-Informationen und den Einstellbedingung-Informationen ein.
  • Dann führt die Simulationsausführungseinheit 12 die Simulation aus. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Simulation mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden. Daher kann die geeignetere Einstellbedingung ausgewählt werden.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde der Fall, in dem die Werkzeugmaschine 3 das Laserbearbeitungsgerät ist, als Beispiel beschrieben. Die Werkzeugmaschine 3 ist jedoch nicht auf das Laserbearbeitungsgerät beschränkt, sondern kann eine andere Bearbeitungsvorrichtung sein, wie beispielsweise ein Bearbeitungszentrum oder eine NC-Drehmaschine.
  • Verschiedene Bearbeitungsdetail-Informationen und Werte der internen Parameter, die für jede der Einstellbedingung-Informationen optimiert sind, werden in der Speichereinheit 16 der Simulationsvorrichtung 10 akkumuliert, kann ein Dienst dem Benutzer als Simulatorvorlage vorgesehen werden, die die Bearbeitungsdetail-Informationen, die Einstellbedingung-Informationen und die optimierten internen Parameter kombiniert. Beispielsweise zeigt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 einen Bildschirm zum Auswählen einer Sprache an, und wenn die Sprache ausgewählt ist, zeigt sie einen Bildschirm an, in dem ein Eingabefeld für Bearbeitungsdetail-Informationen und die Einstellbedingung-Informationen, ein Auswahlfeld der Vorlage, eine Simulationsausführung-Anweisungstaste und dergleichen in der ausgewählten Sprache angezeigt werden. Wenn die Eingabe der Bearbeitungsdetail-Informationen und dergleichen und die Eingabe der Simulationsausführungsanweisung empfangen werden, gibt die Simulationsausführungseinheit 12 die eingegebenen Bearbeitungsdetail-Informationen und dergleichen in das Simulationsmodell ein und stellt ferner die Werte der internen Parameter in der ausgewählten Vorlage im Simulationsmodell ein und führt die Simulation aus. Dann zeigt die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 die Simulationsergebnis-Informationen durch die Simulationsausführungseinheit 12 auf der Anzeige an. In einem Fall, in dem ein gewünschtes Simulationsergebnis erhalten wird, kann die Simulationsvorrichtung 10 die Bearbeitungsdetail-Informationen, die Einstellbedingung-Informationen und die in der aktuellen Simulation verwendeten internen Parameter als neuen Simulator zur Vorlage hinzufügen. Alternativ können die Simulationsvorrichtung 10 und ein Abrechnungssystem verknüpft werden, um jedes Mal, wenn der Benutzer die Simulation durchführt, eine Gebühr zu erheben.
  • In ähnlicher Weise kann ein Dienst vorgesehen werden, bei dem der Benutzer die Bearbeitungsdetail-Informationen, die Einstellbedingung-Informationen und die Bearbeitungsergebnis-Informationen eingibt, um die Simulation zu optimieren und den Simulator nach der Optimierung vorzusehen. Dadurch kann der Benutzer die Simulation unter Verwendung des Simulationsmodells durchführen, das auf die üblicherweise verwendete Werkzeugmaschine 3 angewendet wird.
  • (Konfiguration der Hardware)
  • Die Simulationsvorrichtung 10 kann unter Verwendung eines allgemeinen Computers 500 realisiert werden. 9 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration des Computers 500.
  • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration einer Simulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Der Computer 500 enthält eine Zentraleinheit (CPU) 501, einen Arbeitsspeicher (RAM) 502, einen Festspeicher (ROM) 503, eine Speichervorrichtung 504, eine externe Schnittstelle 505, eine Eingabevorrichtung 506, eine Ausgabevorrichtung 507, eine Kommunikationsschnittstelle 508 und dergleichen. Die Vorrichtungen übertragen und empfangen gegenseitig Signale via einen Bus B.
  • Die CPU 501 ist eine Recheneinrichtung, die jede Funktion des Computers 500 realisiert, indem sie Programme und Daten, die in dem ROM 503, der Speichervorrichtung 504 und dergleichen gespeichert sind, auf das RAM 502 ausliest und eine Verarbeitung ausführt. Beispielsweise ist jede der oben beschriebenen funktionalen Einheiten eine Funktion, die in dem Computer 500 enthalten ist, wenn die CPU 501 ein in dem ROM 503 oder dergleichen gespeichertes Programm ausliest und ausführt. Das RAM 502 ist ein flüchtiger Speicher, der als ein Arbeitsbereich der CPU 501 und dergleichen verwendet wird. Das ROM 503 ist ein nichtflüchtiger Speicher, der Programme und Daten behält, selbst wenn der Strom abgeschaltet wird. Die Speichervorrichtung 504 wird beispielsweise durch ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein Solid-State-Laufwerk (SSD) und dergleichen realisiert und speichert ein Betriebssystem (OS), ein Anwendungsprogramm und verschiedene Daten. Das externe Schnittstelle 505 ist eine Schnittstelle zu einer externen Vorrichtung. Die externe Vorrichtung enthält beispielsweise ein Speichermedium 509. Der Computer 500 kann das Speichermedium 509 via die externe Schnittstelle 505 lesen und schreiben. Das Speichermedium 509 enthält beispielsweise eine optische Scheibe, eine magnetische Scheibe, eine Speicherkarte, einen USB-Speicher (Universal Serial Bus) und dergleichen.
  • Die Eingabevorrichtung 506 enthält beispielsweise eine Maus, eine Tastatur und dergleichen und gibt als Reaktion auf eine Anweisung des Bedieners verschiedene Vorgänge in den Computer 500 ein. Die Ausgabevorrichtung 507 wird beispielsweise durch eine Flüssigkristallanzeige realisiert und zeigt ein Verarbeitungsergebnis durch die CPU 501 an. Die Kommunikationsschnittstelle 508 ist eine Schnittstelle, die den Computer 500 mit einem Netzwerk wie dem Internet per Drahtkommunikation oder drahtloser Kommunikation verbindet. Der Bus B ist mit jeder der oben beschriebenen Komponentenvorrichtungen verbunden und überträgt und empfängt verschiedene Signale und dergleichen zwischen den Komponentenvorrichtungen.
  • Der Prozess jeder Verarbeitung in der oben beschriebenen Simulationsvorrichtung 10 wird in einem computerlesbaren Speichermedium in der Form des Programms gespeichert, und die oben beschriebene Verarbeitung wird durch Auslesen und Ausführen des Programms durch den mit der Simulationsvorrichtung 10 montierten Computer 500 durchgeführt. Das computerlesbare Speichermedium bezieht sich hier auf eine Magnetscheibe, eine magneto-optischen Scheibe, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, einen Halbleiterspeicher oder dergleichen. Alternativ kann das Computerprogramm via Kommunikationsleitung an einen Computer verteilt werden, und der Computer, der die Verteilung empfangen hat, kann das Programm ausführen.
  • Das oben beschriebene Programm kann zum Realisieren einiger der oben beschriebenen Funktionen dienen. Ferner kann das verwendet werden, was die oben beschriebenen Funktionen in Kombination mit den bereits im Computersystem gespeicherten Programmen realisieren kann, das heißt, eine sogenannte Differenzdatei (ein Differenzprogramm).
  • Ferner kann die Simulationsvorrichtung 10 von einem Computer konfiguriert werden oder kann von mehreren Computern, die kommunikativ miteinander verbunden sind, konfiguriert werden. Ferner können die funktionalen Einheiten (die Simulationsausführungseinheit 12, die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13, die Modelloptimierungseinheit 14, die Lerneinheit 15 und die Speichereinheit 16) der Simulationsvorrichtung 10 auf die Steuervorrichtung 30 montiert werden.
  • Darüber hinaus ist es möglich, Komponenten in der oben beschriebenen Ausführungsform in geeigneter Weise durch bekannte Komponenten zu ersetzen, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Der technische Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die Simulationsvorrichtung 10 ist ein Beispiel der Bearbeitungssimulationsvorrichtung. Das Simulationssystem 1 ist ein Beispiel des Bearbeitungssimulationssystems. Darüber hinaus sind die internen Parameter des Simulationsmodells ein Beispiel einer Vorbedingung zur Berechnung. Die Simulationsergebnis-Informationen sind ein Beispiel eines ersten Bearbeitungsergebnisses, und die von der Werkzeugmaschine 3 bearbeiteten Bearbeitungsergebnis-Informationen sind ein Beispiel eines zweiten Bearbeitungsergebnisses. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 11 ist ein Beispiel einer Empfangseinheit. Die Simulationsausführungseinheit 12 ist ein Beispiel einer Berechnungseinheit. Die Kommunikationseinheit 17 ist ein Beispiel einer Erfassungseinheit. Die Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit 13 ist ein Beispiel einer Bewertungseinheit. Die Modelloptimierungseinheit 14 ist ein Beispiel einer Änderungseinheit. Die Werkzeugmaschinen 3a bis 3e sind Beispiele für Bearbeitungswerkzeuge. Anpassung der internen Parameter des Simulationsmodells ist ein Beispiel des Verfahrens des Optimierens der Bedingung der Bearbeitungssimulation.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung, der Bearbeitungssimulationsvorrichtung, dem Bearbeitungssimulationssystem und dem Programm kann das Bearbeitungssimulationsmodell konstruiert werden, das eine Bearbeitung der Werkzeugmaschine mit hoher Genauigkeit simuliert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Simulationssystem
    2, 2a, 2b
    CAD-System
    3, 3a, 3b
    Werkzeugmaschinen
    10
    Simulationsvorrichtung
    11
    Eingabe-/Ausgabeeinheit
    12
    Simulationsausführungseinheit
    13
    Bearbeitungsergebnis-Bewertungseinheit
    14
    Modelloptimierungseinheit
    15
    Lerneinheit
    16
    Speichereinheit
    17
    Kommunikationseinheit
    30
    Steuervorrichtung
    31
    Eingabe-/Ausgabeeinheit
    32
    CAM-System
    33
    Sensordaten-Verarbeitungseinheit
    34
    Bearbeitungsvorrichtung-Steuereinheit
    35
    Einstellbedingung-Bestimmungseinheit
    36
    Kommunikationseinheit
    37
    Speichereinheit
    38
    Bearbeitungsvorrichtung
    39
    Sensor
  • 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 2017231018 [0001]

Claims (11)

  1. Verfahren des Optimierens einer Bearbeitungssimulationsbedingung durch einen Computer, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Empfangens einer Einstellbedingung einer Werkzeugmaschine zum Zeitpunkt des Durchführens eines vorgeschriebenen Bearbeitungsdetails; einen Schritt des Berechnens eines ersten Bearbeitungsergebnisses, das ein Bearbeitungsergebnis ist, das angenommen wird, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt; ein Schritt des Veranlassens, dass der Computer ein zweites Bearbeitungsergebnis erfasst, das ein Bearbeitungsergebnis ist, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt; einen Schritt des Bewertens eines Grades der Übereinstimmung zwischen dem ersten Bearbeitungsergebnis und dem zweiten Bearbeitungsergebnis; und ein Schritt des Änderns einer Vorbedingung der Berechnung, wobei der Computer wiederholt die Berechnung des ersten Bearbeitungsergebnisses ausführt, während die Vorbedingung der Berechnung geändert wird, bis der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist.
  2. Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt des Änderns der Vorbedingung der Berechnung die Vorbedingung der Berechnung auf der Grundlage von Messinformationen über die Vorbedingung der Berechnung angepasst wird, die gemessen wird, wenn die Werkzeugmaschine die Bearbeitung unter der Einstellbedingung durchführt.
  3. Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Schritt des Berechnens des ersten Bearbeitungsergebnisses das Bearbeitungsdetail und die Einstellbedingung eingegeben werden und das erste Bearbeitungsergebnis auf der Grundlage eines vorgeschriebenen Bearbeitungssimulationsmodells berechnet wird.
  4. Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung nach Anspruch 3, wobei die Einstellbedingung ein Wert ist, der durch eine umgekehrte Analyse auf der Grundlage des Bearbeitungssimulationsmodells und des Bearbeitungsdetails berechnet wird.
  5. Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung nach Anspruch 3, wobei die Einstellbedingung ein repräsentativer Wert eines Bereichs der Einstellbedingung ist, der durch eine umgekehrte Analyse auf der Grundlage des Bearbeitungssimulationsmodells und des Bearbeitungsdetails berechnet wird.
  6. Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Vorbedingung der Berechnung mindestens einen Parameter, der sich auf eine Leistung der Werkzeugmaschine bezieht, die in dem Bearbeitungssimulationsmodell enthalten ist, oder einen Parameter, der sich auf ein Material eines zu bearbeitenden Objekts bezieht, das in dem Bearbeitungssimulationsmodell enthalten ist, enthält.
  7. Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: ein Schritt des Akkumulierens der Vorbedingung der Berechnung, wenn der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist; und ein Schritt der Berechnung eines optimalen Wertes der Vorbedingung der Berechnung auf der Grundlage der akkumulierten Vorbedingung der Berechnung.
  8. Verfahren des Optimierens der Bearbeitungssimulationsbedingung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Werkzeugmaschine ein Laserbearbeitungsgerät ist.
  9. Bearbeitungssimulationsvorrichtung, umfassend: eine Empfangseinheit, die zum Zeitpunkt der Ausführung eines vorgeschriebenen Bearbeitungsdetails eine Einstellbedingung einer Werkzeugmaschine empfängt; eine Berechnungseinheit, die ein erstes Bearbeitungsergebnis berechnet, das ein Bearbeitungsergebnis ist, das angenommen wird, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt; eine Erfassungseinheit, die ein zweites Bearbeitungsergebnis erfasst, das ein Bearbeitungsergebnis ist, wenn die Werkzeugmaschine die Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt; eine Bewertungseinheit, die einen Grad der Übereinstimmung zwischen dem ersten Bearbeitungsergebnis und dem zweiten Bearbeitungsergebnis bewertet; und eine Änderungseinheit, die eine Vorbedingung der Berechnung ändert, wobei die Berechnungseinheit wiederholt die Berechnung des ersten Bearbeitungsergebnisses durchführt, während die Vorbedingung der Berechnung geändert wird, bis der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist.
  10. Bearbeitungssimulationssystem, umfassend: eine Werkzeugmaschine; und die Bearbeitungssimulationsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Bearbeitungssimulationsvorrichtung ein Bearbeitungsdetail und eine Einstellbedingung bei der Bearbeitung erfasst, die von der Werkzeugmaschine ausgeführt wird, um eine Bearbeitungssimulationsbedingung zu optimieren.
  11. Programm, das einen Computer veranlasst, ein Verfahren des Optimierens einer Bearbeitungssimulationsbedingung auszuführen, wobei das Programm einen Computer veranlasst, auszuführen: einen Schritt des Empfangens einer Einstellbedingung einer Werkzeugmaschine zum Zeitpunkt des Ausführens eines vorgeschriebenen Bearbeitungsdetails; einen Schritt des Berechnens eines ersten Bearbeitungsergebnisses, das ein Bearbeitungsergebnis ist, das angenommen wird, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt; ein Schritt des Veranlassens, dass der Computer ein zweites Bearbeitungsergebnis erfasst, das ein Bearbeitungsergebnis ist, wenn die Werkzeugmaschine eine Bearbeitung unter der empfangenen Einstellbedingung durchführt; einen Schritt des Bewertens eines Grades der Übereinstimmung zwischen dem ersten Bearbeitungsergebnis und dem zweiten Bearbeitungsergebnis; und ein Schritt des Änderns einer Vorbedingung der Berechnung, wobei der Computer wiederholt die Berechnung des ersten Bearbeitungsergebnisses durchführt, während er die Vorbedingung der Berechnung ändert, bis der Grad der Übereinstimmung gleich oder größer als ein vorgeschriebener Schwellenwert ist.
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