DE112020006920T5

DE112020006920T5 - Einrichtung zur erzeugung von pfaden für additive fertigung, verfahren zur erzeugung von pfaden für additive fertigung und einrichtung für maschinelles lernen

Info

Publication number: DE112020006920T5
Application number: DE112020006920.6T
Authority: DE
Inventors: Kenji Iriguchi; Nobuhiro Shinohara; Nobuyuki Sumi; Shinji Fujishiro
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2022-12-29
Also published as: JPWO2021186723A1; US20230101500A1; WO2021186723A1; JP7325607B2; CN115279526A

Abstract

Eine Einrichtung (200) zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung weist auf: eine Einheit (202) zur Erzeugung von Formationspfaden, die ein additiv zu fertigendes Objekt in Schichten einteilt, die Einheiten der Formation des additiv zu fertigenden Objekts sind, sodass eine Formationshöhe einer Wulst, die die Schichten formt, eine obere Grenze nicht überschreitet, und Formationspfade, die Pfade zur Formation der eingeteilten Schichten aus Schichtdefinitionsinformationen und einer Formationspfadoberfläche sind, erzeugt, wobei die Schichtdefinitionsinformationen eine Einteilung des additiv zu fertigenden Objekts in die Schichten definieren, wobei es sich bei der Formationspfadoberfläche um eine Oberfläche handelt, die Positionen der Formationspfade einschränkt; und eine Einheit (205) zur Korrektur von Formationspfaden, die die Formationspfade zu einem Formationspfad korrigiert, der veranlasst, dass eine Vielzahl von Schichten teilweise auf kollektive Weise geformt wird, während die Formationshöhe innerhalb eines Bereichs zwischen der oberen Grenze und einer unteren Grenze beibehalten wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung, ein Verfahren zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung und eine Einrichtung für maschinelles Lernen zum Steuern einer Einrichtung für additive Fertigung, die ein Objekt durch Auftragen von Schichten aus geschmolzenem Metall formt oder aufbaut.
Allgemeiner Stand der Technik
Als Verfahren zur Formation eines Objekts durch Auftragen von Schichten aus geschmolzenem Metall ist ein Verfahren bekannt, das einen Schritt zum Einteilen eines zu formenden Objekts in geschichtete Körper entlang von Konturlinien basierend auf Formdaten über die Form des zu formenden Objekts und einen Schritt zum Erzeugen eines Bewegungspfades eines Schweißbrenners basierend auf Formdaten über die erhaltenen geschichteten Körper beinhaltet, wie in Patentliteratur 1 offenbart.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-015363
Kurzdarstellung
Technisches Problem
Bei dem vorstehend beschriebenen konventionellen Formationsverfahren kann jedoch, wenn ein Objekt entlang von Konturlinien in Schichten eingeteilt wird, der Betrag der Verschiebung einer Wulst einer oberen Schicht, die auf einer Wulst einer unteren Schicht aufgetragen ist, je nach der Form des zu formenden Objekts groß werden; daher kann es, selbst wenn die Menge des zugeführten geschmolzenen Metalls gesteuert wird, zu einem Durchhängen in Richtung der Schwerkraft kommen. Das Auftreten von Durchhängen in Richtung der Schwerkraft führt zu einer Abnahme der Genauigkeit eines geformten Objekts.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht der vorstehenden Ausführungen gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung zu erhalten, die in der Lage ist, einen Formationspfad zu erzeugen, der ein Durchhängen von geschmolzenem Metall verhindern kann.
Lösung des Problems
Um das vorstehende Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, weist die vorliegende Offenbarung auf: eine Einheit zur Erzeugung von Formationspfaden, um ein additiv zu fertigendes Objekt in Schichten einzuteilen, die Einheiten der Formation des additiv zu fertigenden Objekts sind, sodass eine Formationshöhe einer Wulst, die die Schichten formt, eine obere Grenze nicht überschreitet, und Formationspfade, die Pfade zur Formation der eingeteilten Schichten aus Schichtdefinitionsinformationen und einer Formationspfadoberfläche sind, zu erzeugen, wobei die Schichtdefinitionsinformationen eine Einteilung des additiv zu fertigenden Objekts in die Schichten definieren, wobei es sich bei der Formationspfadoberfläche um eine Oberfläche handelt, die Positionen der Formationspfade einschränkt; und eine Einheit zur Korrektur von Formationspfaden, um die Formationspfade zu einem Formationspfad zu korrigieren, der bewirkt, dass eine Vielzahl von Schichten teilweise auf kollektive Weise geformt wird, während die Formationshöhe innerhalb eines Bereichs zwischen der oberen Grenze und einer unteren Grenze gehalten wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Mit der vorliegenden Offenbarung wird der Effekt erreicht, dass eine Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung erhalten werden kann, die in der Lage ist, einen Formationspfad zu erzeugen, der ein Durchhängen von geschmolzenem Metall verhindern kann.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Objekt zeigt, das durch eine Einrichtung für additive Fertigung zu formen ist.
2 ist eine Darstellung, die ein Beispiel zeigt, in dem das in 1 veranschaulichte zu formende Objekt entlang von Konturlinien in Schichten eingeteilt ist.
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel zeigt, in dem das in 1 veranschaulichte zu formende Objekt nicht entlang von Konturlinien in Schichten eingeteilt ist.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang veranschaulicht, der durchzuführen ist, wenn eine Steuereinheit zur Erzeugung von Formationspfaden eine Anweisung zum Starten der Erzeugung von Formationspfaden in der ersten Ausführungsform empfängt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang veranschaulicht, der durchzuführen ist, wenn eine Einheit zur Erzeugung von Formationspfaden eine Anweisung zum Starten des Vorgangs in der ersten Ausführungsform empfängt.
7 ist eine Darstellung, die ein Bild von Eingabedaten veranschaulicht, die in eine Einheit zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden in der ersten Ausführungsform einzugeben sind.
8 ist eine Darstellung, die ein Bild von definierenden Grenzflächen F₁, F₂,... zwischen Schichten zum Definieren der Schichten in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine Darstellung, die Formationspfade P₀, P₁,... veranschaulicht, die in der ersten Ausführungsform zu erzeugen sind.
10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Definieren einer Formationsrichtung und einer Formationshöhe in Bezug auf einen Punkt Q_{i, j} auf einem Formationspfad in der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Darstellung zum Beschreiben des Festlegens einer unterteilten Schicht in der ersten Ausführungsform.
12 ist eine Darstellung zum Beschreiben des Festlegens einer unterteilten Schicht in der ersten Ausführungsform.
13 ist eine Darstellung zum Beschreiben des Festlegens einer unterteilten Schicht in der ersten Ausführungsform.
14 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang veranschaulicht, der durchzuführen ist, wenn eine Einheit zur Korrektur von Formationspfaden eine Anweisung zum Starten des Vorgangs in der ersten Ausführungsform empfängt.
15 ist eine Darstellung zum Beschreiben der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform.
16 ist eine Darstellung zum Beschreiben der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform.
17 ist eine Darstellung zum Beschreiben der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform.
18 ist eine Darstellung zum Beschreiben der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform.
19 ist eine Darstellung zum Beschreiben der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform.
20 ist eine Darstellung zum Beschreiben der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform.
21 ist eine Darstellung zum Beschreiben der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform.
22 ist eine Darstellung zum Beschreiben der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform.
23 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang veranschaulicht, der durchzuführen ist, wenn eine Einheit zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen eine Anweisung zum Starten des Vorgangs in der ersten Ausführungsform empfängt.
24 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang einer Einheit zur Simulation von Formationen veranschaulicht, der Formationspfaddaten und dergleichen von der Einheit zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen in der ersten Ausführungsform bereitgestellt wurden.
25 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Hardware zeigt, die die Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung gemäß der ersten Ausführungsform umsetzt.
26 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Einrichtung für maschinelles Lernen gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden eine Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung, ein Verfahren zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung und eine Einrichtung für maschinelles Lernen gemäß den Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Beispiel beschrieben, bei dem, wenn ein zu formendes oder zu bauendes Objekt, das ein additiv zu fertigendes Objekt ist, entlang von Konturlinien in Schichten eingeteilt und additiv gefertigt wird, der Betrag der Verschiebung einer Wulst einer oberen Schicht, die auf einer Wulst einer unteren Schicht aufgetragen ist, groß wird, und selbst wenn die Menge des zuzuführenden geschmolzenen Metalls gesteuert wird, ein Durchhängen in Richtung der Schwerkraft auftritt.
1 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Objekt zeigt, das durch eine Einrichtung für additive Fertigung zu formen ist. 2 ist eine Darstellung, die ein Beispiel zeigt, in dem das in 1 veranschaulichte zu formende Objekt entlang von Konturlinien in Schichten eingeteilt ist.
Ein zu formendes Objekt 100 wird auf einer oberen Oberfläche 102 einer Basis 101 geformt. Das zu formende Objekt 100 weist eine gebogene zylindrische Form auf. Die zylindrische Wandoberfläche ist dünn geformt. 2 veranschaulicht einen Zustand, in dem das zu formende Objekt 100 entlang von Konturlinien, die Ebenen parallel zur oberen Oberfläche 102 der Basis 101 sind, in Schichten eingeteilt ist. Einige der benachbarten oberen und unteren Schichten unterscheiden sich stark in ihrer Querschnittsform, wenn sie entlang der Formationsrichtungen oder Aufbaurichtungen betrachtet werden, die in 2 durch Pfeile 103 angegeben sind. So unterscheiden sich beispielsweise eine erste Schicht 100a und eine zweite Schicht 100b stark in ihrer Querschnittsform. Wenn sich die Querschnittsform zwischen den Schichten stark unterscheidet, ist es für einen Abschnitt der unteren Schicht schwierig, das geschmolzene Metall eines Abschnitts der oberen Schicht zu stützen, und daher kommt es zu einem Durchhängen des geschmolzenen Metalls des Abschnitts der oberen Schicht.
3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel zeigt, in dem das in 1 veranschaulichte zu formende Objekt nicht entlang von Konturlinien in Schichten eingeteilt ist. Wie in 3 veranschaulicht, ist das zu formende Objekt 100 in Schichten eingeteilt, sodass die Formationshöhe einer Wulst an einer inneren Umfangsseite eines gebogenen Abschnitts niedriger ist. Infolgedessen werden die Unterschiede in der Querschnittsform zwischen den Schichten entlang der durch die Pfeile 104 in 3 angegebenen Formationsrichtungen reduziert. Auf diese Weise ist es möglich, das Durchhängen des geschmolzenen Metalls zu verhindern.
In dem in 3 gezeigten Beispiel kann jedoch bei zunehmender Änderung der Schichthöhe einer einzelnen Schicht die Objektformation in einigen Fällen nicht mit einer Wulstformationshöhe innerhalb eines Bereichs durchgeführt werden, der eine effiziente Objektformation bei gleichbleibender Qualität ermöglicht. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass sich die Qualität des zu formenden Objekts 100 verschlechtert, wie etwa durch eine Verringerung der Effizienz der Objektformation oder durch einen Defekt, was darauf zurückzuführen ist, dass das geschmolzene Metall nicht ordnungsgemäß mit dem zu formenden Objekt 100 verschweißt wird.
Erste Ausführungsform.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Eine Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung weist eine Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden, eine Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden, eine Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden, eine Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationspfaden, eine Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen, eine Einheit 208 zur Simulation von Formationen und eine Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden auf. Zunächst wird der Vorgang jeder Funktionseinheit der vorstehend beschriebenen Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung kurz beschrieben, und eine detaillierte Prozedur wird später unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm beschrieben.
Nach dem Empfang einer Anweisung zum Starten der Erzeugung von Formationspfaden von einer externen Vorrichtung steuert die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden den Start des Vorgangs jeder Einheit zum Erzeugen eines Formationspfades. Insbesondere überträgt die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden nacheinander eine Anweisung für den Start des Vorgangs an jede der Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden, der Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden und der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen. In diesem Fall wird die externe Vorrichtung durch eine übergeordnete Vorrichtung veranschaulicht, die die Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung aufweist. Beispiele für übergeordnete Vorrichtungen sind eine CAM-Vorrichtung und eine automatische Programmiervorrichtung an einer Formationsmaschine.
Darüber hinaus bestimmt die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden, dass der gesamte Vorgang zur Erzeugung des Formationspfades abgeschlossen ist, und zwar basierend auf dem Empfang der Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs von jeder der Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden, der Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden und der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen, und überträgt die Benachrichtigung über den Abschluss der Erzeugung von Formationspfaden an die externe Vorrichtung.
Die Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden weist eine Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden und eine Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten auf. Nach dem Empfang einer Anweisung zum Starten des Vorgangs von der Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden veranlasst die Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden die Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden und die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten, zu arbeiten und Formationspfaddaten zu erzeugen. Darüber hinaus speichert die Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden die erzeugten Formationspfaddaten in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden und überträgt eine Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs an die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden.
Nach dem Empfang einer Anweisung zum Starten des Vorgangs von der Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden erfasst die Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden Formationspfadoberflächendaten, Schichtdefinitionsdaten (Schichtdefinitionsinformationen) und Formationshöhenbereichsdaten von der externen Vorrichtung. Die Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden erzeugt vorläufige Formationspfaddaten basierend auf den erfassten Formationspfadoberflächendaten, Schichtdefinitionsdaten und Formationshöhenbereichsdaten. Die Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden überträgt die erzeugten Formationspfaddaten an die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten. Die Formationshöhenbereichsdaten weisen Daten, die eine obere Grenze der Wulstformationshöhe angeben, und Daten, die eine untere Grenze der Wulstformationshöhe angeben auf. Bei den Schichtdefinitionsdaten handelt es sich um Daten, die die Einteilung eines additiv zu fertigenden Objekts in Schichten definieren, die Einheiten der Formation des additiv zu fertigenden Objekts sind.
Hier weisen die in der vorliegenden Offenbarung zu erzeugenden Formationspfaddaten Daten über eine Scheitelpunktposition, eine Formationsrichtung und eine Wulstformationshöhe in der Formationsrichtung in Bezug auf Scheitelpunkte einer polygonalen Linie, die ungefähr einen idealen Formationspfad darstellt auf.
Die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten erfasst die Formationspfadoberflächendaten, die Schichtdefinitionsdaten und die Formationshöhenbereichsdaten von der externen Vorrichtung. Basierend auf den von der Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden übertragenen Formationspfaddaten, den Formationspfadoberflächendaten, den Schichtdefinitionsdaten und den Formationshöhenbereichsdaten legt die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten eine unterteilte Schicht so fest, dass eine maximale Formationshöhe die obere Grenze der Formationshöhenbereichsdaten in den Formationspfaddaten auf einer Schicht nicht überschreitet, bei der die maximale Formationshöhe der Wulst die obere Grenze der Formationshöhenbereichsdaten überschreitet. Die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten erzeugt Formationspfaddaten für die festgelegte unterteilte Schicht. Die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten legt eine unterteilte Schicht fest, indem sie die Daten zur Formationshöhe aktualisiert, die in den von der Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden übertragenen Formationspfaddaten beinhaltet sind. Die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten speichert in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden Daten, in denen eine unterteilte Schicht festgelegt wurde, sowie Formationspfaddaten, die für die unterteilte Schicht erzeugt wurden.
Nach dem Empfang einer Anweisung zum Starten des Vorgangs von der Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden erfasst die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden die in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden gespeicherten Formationspfaddaten. Nach dem Empfang einer Anweisung zum Starten des Vorgangs von der Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden erfasst die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden Formationshöhenbereichsdaten von der externen Vorrichtung. Nach dem Empfang einer Anweisung zum Starten des Vorgangs von der Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden prüft die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden, ob eine Anweisung zur Umwandlung von Punktformationspfaden von der externen Vorrichtung empfangen wurde.
Wenn eine Anweisung zur Umwandlung von Punktformationspfaden von der externen Vorrichtung empfangen wurde, überträgt die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden die Formationspfaddaten an die Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationspfaden und veranlasst die Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationspfaden, die Daten in Punktformationspfaddaten zur Formation einer Wulst an diskreten Positionen umzuwandeln. Die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden empfängt die Punktformationspfaddaten von der Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationspfaden.
Die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden korrigiert die Formationspfaddaten so, dass die Formationshöhe der Wulst die obere Grenze der Formationshöhenbereichsdaten nicht überschreitet und die untere Grenze der Formationshöhenbereichsdaten möglichst nicht unterschreitet. Die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden aktualisiert die in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden gespeicherten Daten mit den korrigierten Formationspfaddaten und überträgt eine Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs an die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden.
Die Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationspfaden wandelt die von der Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden übertragenen Formationspfaddaten in Punktformationspfaddaten zur Durchführung von Punktformation basierend auf den von der externen Vorrichtung erfassten Punktformationspfaddefinitionsdaten um. Die Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationspfaden überträgt die Punktformationspfaddaten an die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden.
Nach dem Empfang einer Anweisung zum Starten des Vorgangs von der Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden bestimmt die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen die Reihenfolge der Ausgabe von Formationspfaddaten basierend auf den in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden gespeicherten Formationspfaddaten, den Daten über die Definition zwischen Formationspfaden und den Bewegungsgeschwindigkeitsdaten, die von der externen Vorrichtung erfasst wurden, und eines Ergebnisses der Simulation in der Einheit 208 zur Simulation von Formationen. Die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen erzeugt Daten über die Bewegungspfade zwischen den Formationen, die in der bestimmten Reihenfolge auszugeben sind, und Daten über die Bereitschaftszeit von Formationen. Die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen gibt die in der bestimmten Reihenfolge auszugebenden Formationspfaddaten, die Daten über den Bewegungspfad zwischen den Formationen und die Daten über die Bereitschaftszeit von Formationen an die externe Vorrichtung aus. Wenn die Ausgabe aller Daten abgeschlossen ist, wird die Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs an die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden übertragen. Es ist anzumerken, dass es sich bei den Bewegungsgeschwindigkeitsdaten um Daten handelt, die die Bewegungsgeschwindigkeit einer Einheit angeben, die Metallmaterial zuführt, das zu einer Wulst zu schmelzen ist. Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung die Einheit, die das zu einer Wulst zu schmelzende Metallmaterial zuführt, als Einheit zur Zufuhr von Metallmaterial bezeichnet wird.
Die Einheit 208 zur Simulation von Formationen ist ein Simulator, der die Position der Einheit zur Zufuhr von Metallmaterial in Bezug auf ein Formationsobjekt im Zeitverlauf, eine Formationsobjektform und einen Wärmeakkumulationszustand, der die Wärmeverteilung des Formationsobjekts ist, basierend auf Basisformdaten und Formationsbedingungsdaten, die von der externen Vorrichtung erfasst wurden, und von Daten über den Bewegungspfad zwischen Formationen und Formationspfaddaten simuliert, in denen eine Bewegungsgeschwindigkeit angegeben wurde. Es ist anzumerken, dass die Basisformdaten Daten sind, die die Form der Basis 101 angeben. Die Formationsobjektform bezieht sich auf eine Form, die sich aus der Kombination der Form der Basis 101 und einer Form ergibt, die durch die schichtweise auf der oberen Oberfläche 102 abgelagerte Wulst geformt wird.
Die Einheit 208 zur Simulation von Formationen legt einen Anfangszustand in Übereinstimmung mit einer Anweisung von der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen fest. Wenn eine Anfrage von der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen vorliegt, berechnet die Einheit 208 zur Simulation von Formationen eine Wartezeit, das heißt die Zeit, die vergeht, bevor die Formation gestartet wird, basierend auf Daten über den Bewegungspfad zwischen Formationen und von bereitgestellten Formationspfaddaten sowie einer zulässigen maximalen Temperatur für die Formation, die von der externen Vorrichtung erfasst wird. Die Einheit 208 zur Simulation von Formationen überträgt die berechnete Wartezeit an die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen. Als Reaktion auf eine Anweisung von der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen hat die Einheit 208 zur Simulation von Formationen die Aufgabe, die Position der Einheit zur Zufuhr von Metallmaterial in Bezug auf ein Formationsobjekt, die Form des Formationsobjekts, auf dem eine Wulstform platziert ist, und den Wärmeakkumulationszustand des Formationsobjekts, die auf den bereitgestellten Daten über den Bewegungspfad zwischen Formationen und Formationspfaddaten basieren, in simulierte Zustände zu überführen.
Die Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden speichert die Formationspfaddaten, die von der Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten erzeugt wurden. Wenn die Formationspfaddaten von der Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden korrigiert werden, aktualisiert die Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden die gespeicherten Formationspfaddaten mit den korrigierten Formationspfaddaten.
Als Nächstes wird der detaillierte Vorgang jeder Funktionseinheit der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang veranschaulicht, der durchzuführen ist, wenn die Steuereinheit zur Erzeugung von Formationspfaden eine Anweisung zum Starten der Erzeugung von Formationspfaden in der ersten Ausführungsform empfängt.
In Schritt S300 überträgt die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden eine Anweisung zum Start des Vorgangs an die Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden und wartet auf den Empfang einer Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs von der Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden. Wenn die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden eine Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs von der Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden empfängt, geht der Prozess zu Schritt S301 über.
In Schritt S301 überträgt die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden eine Anweisung zum Start des Vorgangs an die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden und wartet auf den Empfang einer Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs von der Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden. Wenn die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden eine Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs von der Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden empfängt, geht der Prozess zu Schritt S302 über.
In Schritt S302 überträgt die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden eine Anweisung zum Start des Vorgangs an die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen und wartet auf den Empfang einer Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs von der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen. Wenn die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden eine Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs von der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen empfängt, geht der Prozess zu Schritt S303 über.
In Schritt S303 überträgt die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden eine Benachrichtigung über den Abschluss der Erzeugung von Formationspfaden an die externe Vorrichtung und beendet den Vorgang.
Als Nächstes wird der Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden eine Anweisung zum Start des Vorgangs von der Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden empfängt, d. h. der Vorgang in Schritt S300. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang veranschaulicht, der durchzuführen ist, wenn die Einheit zur Erzeugung von Formationspfaden eine Anweisung zum Starten des Vorgangs in der ersten Ausführungsform empfängt.
In Schritt S400 werden Daten zu vorläufigen Formationspfaden in der Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationsdaten erzeugt. Die erzeugten vorläufigen Formationspfaddaten werden an die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten übertragen.
Ein Beispiel für den Vorgang der Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden wird unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 beschrieben. 7 ist eine Darstellung, die ein Bild von Eingabedaten veranschaulicht, die in die Einheit zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden in der ersten Ausführungsform einzugeben sind. Die Positionen der Formationspfade werden durch eine Formationspfadoberfläche S begrenzt. Nachfolgend werden die folgenden Symbole als Informationen zur Definition von Schichten angegeben: Das Symbol „F₀“ bezeichnet eine Ebene, die als Referenzoberfläche dient, das Symbol „C“ bezeichnet eine Kurve zur Definition einer Schicht mit einer ungleichmäßigen Dicke entsprechend der Form, und das Symbol „b“ bezeichnet einen Wert zur Spezifikation einer Schichtdicke entlang der Kurve C. Die Ebene F₀ und die Kurve C schneiden sich in einem Punkt C₀.
Die Formationspfadoberfläche S entspricht dem zu formenden Objekt 100, das in den 1 bis 3 veranschaulicht ist. Da das zu formende Objekt 100 mit einer dünnen Wandoberfläche geformt ist, wird die Objektformation mit Hilfe einer Wulst entlang eines Pfads aus einer Linie pro Schicht durchgeführt. Die neutrale Oberfläche der Wandoberfläche wird als Formationspfadoberfläche betrachtet. Um die Objektformation durch Anordnen von Wulsten entlang einer Vielzahl von Pfaden für eine Schicht durchzuführen, wenn das zu formende Objekt 100 beispielsweise mit einer dicken Wandoberfläche geformt wird, ist es möglich, entsprechende Formationspfade zu erzeugen, indem für jede Wulst eine Vielzahl von Formationspfadoberflächen bereitgestellt wird.
8 ist eine Darstellung, die ein Bild von definierenden Grenzflächen F₁, F₂,... zwischen Schichten zum Definieren der Schichten in der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Eine Grenzfläche F_i zwischen der i-ten und der (i+1)-ten Schicht ist wie folgt definiert.
Ci: ein i-ter Punkt, der sich in einem Kurvenlängenabstand des Wertes b vom Punkt C₀ auf der Kurve C befindet
D₀: ein tangentialer Richtungsvektor der Kurve C am Punkt C₀ ( | D₀ |=1)
D_i: ein tangentialer Richtungsvektor der Kurve C an einem Punkt Ci ( | D_i |=1)
Die Grenzfläche F_i ergibt sich durch Verschiebung der Ebene F₀ entlang eines Vektors C_i-C₀ und Drehung der Ebene F₀ um einen Drehwinkel von θ=sin^-1( | D₀x_Di | ) um eine Gerade, die durch den Punkt Ci verläuft und sich in Richtung eines Vektors D₀×D_i erstreckt. Es ist anzumerken, dass das Symbol „×” eine äußere Produktoperation von Vektoren bezeichnet.
9 ist eine Darstellung, die Formationspfade P₀, P₁,.. veranschaulicht, die in der ersten Ausführungsform zu erzeugen sind. Ein Formationspfad P_i-1 der i-ten Schicht ergibt sich als Schnittlinie zwischen der Formationspfadoberfläche S und einer Grenzfläche F_i-1.
Die Formationspfaddaten in der vorliegenden Offenbarung weisen Daten auf, die die Position eines Formationspfades definieren, und Daten, die eine Formationsrichtung und eine Wulstformationshöhe in der Formationsrichtung in Bezug auf einen Punkt auf dem Formationspfad definieren.
10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für das Definieren einer Formationsrichtung und einer Formationshöhe in Bezug auf einen Punkt Q_i,j auf einem Formationspfad in der ersten Ausführungsform zeigt. Die Formationsrichtung ist definiert als eine Richtung T_i,j von dem Punkt Q_{i, j} zu einem Punkt P_i+1 (Q_i,j) auf einem Formationspfad einer Schicht eine Schicht darüber auf einem Querschnitt, der den Punkt Q_i,j einschließt, und senkrecht zu einer tangentialen Richtung F_i,_j eines Formationspfades an dem Punkt Q_i,j, und die Formationshöhe h_i,j ist definiert als ein Abstand zwischen dem Punkt Q_i,j und dem Punkt P_i+1(Q_i,_j).
Die Informationen über die Formationsrichtung und die Formationshöhe werden zur Steuerung der Position eines Formationsobjekts in Bezug auf die Einheit zur Zufuhr von Baumaterial und zur Steuerung der Menge des zuzuführenden Baumaterials und der Bewegungsgeschwindigkeit der Einheit zur Zufuhr von Baumaterial relativ zum Formationsobjekt in der Maschine für additive Fertigung verwendet, die die Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten in der vorliegenden Offenbarung durchführt.
In Schritt S401 entnimmt die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten die von der Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden übertragenen Formationspfaddaten in der Reihenfolge von der untersten Schicht.
In Schritt S402 wird geprüft, ob es Formationspfaddaten gibt, die entnommen wurden. Wenn keine Formationspfaddaten vorhanden sind (Schritt S402, Nein), wird der Vorgang der Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten beendet, und die Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden überträgt eine Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs an die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden. Wenn in der Zwischenzeit Formationspfaddaten vorhanden sind (Schritt S402, Ja), geht der Prozess zu Schritt S403 über.
In Schritt S403 wird geprüft, ob eine maximale Formationshöhe in den entnommenen Formationspfaddaten eine obere Grenze h_u eines Formationshöhenbereichs überschreitet. Wenn die maximale Formationshöhe die obere Grenze h_u des Formationshöhenbereichs nicht überschreitet (Schritt S403, Nein), geht der Prozess zu Schritt S404 über. Wenn die maximale Formationshöhe in der Zwischenzeit die obere Grenze h_u des Formationshöhenbereichs überschreitet (Schritt S403, Ja), geht der Prozess zu Schritt S405 über.
In Schritt S404 werden die entnommenen Formationspfaddaten in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden gespeichert, und dann kehrt der Prozess zu Schritt S401 zurück.
In Schritt S405 wird eine unterteilte Schicht einer Schicht, zu der die entnommenen Formationspfaddaten gehören, festgelegt, und der unterteilten Schicht entsprechende Formationspfaddaten werden erzeugt. Die der unterteilten Schicht entsprechenden Formationspfaddaten werden als noch zu entnehmende Formationspfaddaten zu den vorläufigen Formationspfaddaten hinzugefügt. Wenn der Prozess zu Schritt S401 zurückkehrt, wird der Formationspfad der Schicht erneut entnommen, um erneut mit der oberen Grenze h_u des Formationshöhenbereichs verglichen zu werden.
Die Festlegung einer unterteilten Schicht wird unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 beschrieben. Die 11 bis 13 sind Darstellungen zur Beschreibung der Festlegung einer unterteilten Schicht in der ersten Ausführungsform. 11 basiert auf der Annahme, dass die Formationshöhe eines entnommenen Formationspfades P_i an einem Punkt Q_i,m auf dem Formationspfad einen maximalen Wert erreicht und dieser Wert die obere Grenze h_u des Formationshöhenbereichs überschreitet.
Eine Schicht, zu der der Formationspfad P_i gehört, wird zwischen Grenzflächen, die dem Punkt Ci und einem Punkt C_i+1 auf der Kurve C entsprechen, eingefügt, um Schichten zu definieren, und wie in 12 veranschaulicht, wird ein Punkt C_i,0 auf der Kurve C zwischen dem Punkt Ci und dem Punkt C_i+1 genommen und eine diesem entsprechende Grenzfläche hinzugefügt. Als Ergebnis wird eine unterteilte Schicht festgelegt.
Dann wird ein Formationspfad P_i,0 erzeugt, der der hinzugefügten Grenzfläche entspricht. Die Daten über die Formationsrichtung und die Formationshöhe werden in Bezug auf einen Formationspfad P_i+1 berechnet und im Formationspfad P_i,0 gehalten. Darüber hinaus werden Daten über die Formationsrichtung und die Formationshöhe, die im Formationspfad P_i zu halten sind, berechnet und in Bezug auf den Formationspfad P_i,0 aktualisiert.
Danach kehrt die Verarbeitung zu Schritt S403 zurück, und die maximale Formationshöhe wird erneut für den Formationspfad P_i geprüft, für den die Formationshöhendaten aktualisiert wurden.
Eine Vielzahl von Grenzflächen kann verwendet werden, wenn eine unterteilte Schicht festgelegt wird. Es ist möglich, eine Erhöhung der Anzahl an Schichten durch das Festlegen einer unterteilten Schicht zu verhindern und die Formationspfaddaten und die Betriebszeit zu reduzieren, indem zum Beispiel die Anzahl an Grenzflächen basierend auf dem Verhältnis der maximalen Formationshöhe des Formationspfades P_i zur oberen Grenze h_u des Formationshöhenbereichs bestimmt wird.
13 veranschaulicht ein Bild von Formationspfaddaten, die in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden gespeichert sind, nachdem der Vorgang der Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten abgeschlossen ist. Bei der Erzeugung der Formationspfaddaten unter Verwendung der Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden und der Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten ist es möglich, effizient Formationspfaddaten zu erzeugen, bei denen eine maximale Formationshöhe die obere Grenze h_u des Formationshöhenbereichs nicht überschreitet, indem eine unterteilte Schicht in einem erforderlichen Abschnitt festgelegt wird und Formationspfaddaten hinzugefügt werden.
Als Verfahren zur Erzeugung eines Formationspfades derart, dass die maximale Formationshöhe die obere Grenze h_u des Formationshöhenbereiches nicht überschreitet, ist es auch möglich, ein Verfahren zur explorativen Bestimmung der Position eines (i+1)-ten Schichtformationspfades derart einzusetzen, dass die maximale Formationshöhe eines i-ten Schichtformationspfades gleich der oberen Grenze h_u des Formationshöhenbereiches bei der Erzeugung von Anfangsformationspfaddaten wird. Dieses Verfahren ermöglicht die Erzeugung von Formationspfaddaten, bei denen die Gesamtzahl der Schichten weiter reduziert wird.
Als Nächstes wird der Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden eine Anweisung zum Start des Vorgangs von der Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden empfängt, d. h. der Vorgang in Schritt S301. 14 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang veranschaulicht, der durchzuführen ist, wenn die Einheit zur Korrektur von Formationspfaden eine Anweisung zum Starten des Vorgangs in der ersten Ausführungsform empfängt.
In Schritt S500 werden Formationspfaddaten, die als Referenzdaten dienen, nacheinander aus der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaddaten entnommen, und zwar von der untersten Schicht zu den oberen Schichten.
In Schritt S501 wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Formationspfaddaten, die als Referenzdaten dienen, geprüft. Wenn als Referenzdaten dienende Formationspfaddaten vorhanden sind (Schritt S501, Ja), geht der Prozess zu Schritt S502 über. Wenn keine als Referenzdaten dienenden Formationspfaddaten vorhanden sind (Schritt S501, Nein), wird eine Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs an die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden übertragen, und der Vorgang endet.
In Schritt S502 wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anweisung zur Umwandlung des Punktformationspfades von der externen Vorrichtung geprüft. Wenn eine Anweisung zur Umwandlung des Punktformationspfades vorhanden ist (Schritt S502, Ja), geht der Prozess zu Schritt S503 über. Wenn keine Anweisung zur Umwandlung des Punktformationspfades vorhanden ist (Schritt S502, Nein), geht der Prozess zu Schritt S504 über.
In Schritt S503 wandelt die Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationen die als Referenzdaten entnommenen Formationspfaddaten in Punktformationspfaddaten zur Durchführung einer Punktformation um, bei der eine Wulst an Punkten geformt wird, die diskret sind (diskrete Punkte). Hier bestimmt die Einheit 206 zur Umwandlung von Punkformationen ein tatsächliches Intervall d_a zwischen Formationspunkten für jede Schicht basierend auf den Formationspfaddaten von der Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden und den Punktformationszielintervalldaten, die in den von der externen Vorrichtung erfassten Punktformationspfaddefinitionsdaten beinhaltet sind. Die Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationen erzeugt Punkte auf einem durch die Formationspfaddaten angegebenen Formationspfad in tatsächlichen Intervallen d_a, erzeugt Formationspfaddaten für die Punktformation basierend auf den Positionen der erzeugten Punkte und überträgt die Formationspfaddaten an die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden.
Bei der Bestimmung des tatsächlichen Intervalls d_a zwischen Formationspunkten wird eine Pfadlänge L eines Formationspfades, der durch Formationspfaddaten angegeben wird, für jede Schicht berechnet, und ein maximaler ganzzahliger Wert N wird derart bestimmt, dass L/N ein Formationszielintervall dt nicht überschreitet, sodass das tatsächliche Intervall d_a wie folgt bestimmt wird: d_a=L/N.
In Schritt S504 wird ein kollektiver Formationsabschnitt aus einem Formationspfad extrahiert, der durch die Referenzformationspfaddaten angegeben wird. Im kollektiven Formationsabschnitt wird die Objektformation gemeinsam mit der Objektformation basierend auf einem Formationspfad einer oberen Schicht durchgeführt. Ein Beispiel für die Extraktion des kollektiven Formationsabschnitts wird unter Bezugnahme auf die 15 bis 22 beschrieben.
15 bis 22 sind Darstellungen zur Beschreibung der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts in der ersten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass die 15 bis 18 Darstellungen zur Beschreibung des Falls der Objektformation in Linieneinheiten, d. h. die Linienformation, sind.
In den 15 bis 18 gibt der Formationspfad P_i einen Referenzformationspfad an. Bei der Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts wird zunächst ein Abschnitt, bei dem die Formationshöhe niedriger ist als die untere Grenze h₁ des Formationshöhenbereichs im Referenzformationspfad P_i, als kollektiver Formationskandidat extrahiert.
16 ist ein Diagramm mit der Position eines Punktes auf dem Referenzformationspfad P_i auf der horizontalen Achse und der Formationshöhe für den Punkt auf dem Referenzformationspfad P_i auf der vertikalen Achse, wobei das Symbol „h_i“ eine Formationshöhe bezeichnet, die durch die in den Daten auf dem Formationspfad P_i beinhalteten Formationshöhendaten definiert ist. Ein Abschnitt zwischen einem Punkt QL_i,0 und einem Punkt QL_i,1 wird als ein Abschnitt extrahiert, bei dem die Formationshöhe h_i unterhalb der unteren Grenze h₁ liegt.
Als Nächstes wird aus dem extrahierten Abschnitt ein Abschnitt extrahiert, bei dem die Objektformation gemeinsam mit der Objektformation basierend auf einem Formationspfad einer oberen Schicht durchgeführt werden kann. Bei dieser Extraktion wird eine Formationshöhe berechnet, die erforderlich ist, wenn die Objektformation zusammen mit der Objektformation basierend auf einem Formationspfad einer oberen Schicht durchgeführt wird, und zwar für den Abschnitt, bei dem die Formationshöhe h_i des Referenzformationspfads P_i unter der unteren Grenze h₁ liegt. Dann wird ein Abschnitt extrahiert, bei dem die berechnete Formationshöhe niedriger ist als die obere Grenze h_u des Formationshöhenbereichs.
In 16 bezeichnet das Symbol „h_i+1“ eine berechnete Formationshöhe, die benötigt wird, wenn die Objektformation auf dem Referenzformationspfad P_i zusammen mit der Objektformation basierend auf dem Formationspfad P_i+1 einer oberen Schicht kollektiv durchgeführt wird. Die Formationshöhe h_i+1, die sich aus der Addition der Formationshöhe der oberen Schicht ergibt, liegt in einem Abschnitt zwischen einem Punkt QU_i,0 und einem Punkt QU_i,1 unter der oberen Grenze h_u des Formationshöhenbereichs, sodass dieser Abschnitt als kollektiver Formationsabschnitt extrahiert wird.
Hier wird, wenn der extrahierte Abschnitt einen Abschnitt aufweist, bei dem die Formationshöhe h_i+1 niedriger ist als die untere Grenze h₁ des Formationshöhenbereichs, die Extraktion eines kollektiven Formationsabschnitts, bei dem die Objektformation zusammen mit der Objektformation basierend auf einem Formationspfad der nächsthöheren Schicht durchgeführt wird, wiederholt für den Abschnitt durchgeführt, bei dem die Formationshöhe h_i+1 niedriger ist als die untere Grenze h₁. Es ist anzumerken, dass es in Abhängigkeit von dem anzugebenden Formationshöhenbereich einen Abschnitt gibt, bei dem die Formationshöhe niedriger als die untere Grenze ist, wie etwa ein Teilstück zwischen dem Punkt QL_i,0 und dem Punkt QU_i,₀ oder ein Teilstück zwischen dem Punkt QU_i,1 und dem Punkt QL_i,1 des in 16 veranschaulichten Formationspfades P_i, jedoch ist ein solcher Abschnitt nicht in einem Abschnitt vorhanden, bei dem eine Objektformation zusammen mit einer Objektformation basierend auf einem Formationspfad einer oberen Schicht kollektiv durchgeführt werden kann, sodass der Abschnitt, bei dem die Formationshöhe niedriger als die untere Grenze ist, ein Teilstück ist, das so weit wie möglich verengt ist.
In Schritt S505 werden die in den Formationspfaddaten beinhalteten Formationshöhendaten in Daten über eine Formationshöhe geändert, die für die kollektive Formation erforderlich ist, und die Originaldaten in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden werden mit den geänderten Daten für den Abschnitt aktualisiert, in dem die Objektformation zusammen mit der Objektformation basierend auf einem Formationspfad einer oberen Schicht in dem in Schritt S504 extrahierten Referenzformationspfad kollektiv durchgeführt werden kann.
In Schritt S506 werden Formationspfaddaten auf einer oberen Schicht, die einen Abschnitt aufweist, der basierend auf dem Referenzformationspfad kollektiv zu formen ist, in Daten geändert, aus denen ein Pfad, der dem kollektiv zu formenden Abschnitt entspricht, gelöscht wurde, und die Originaldaten in der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden werden mit den geänderten Daten aktualisiert.
17 veranschaulicht ein Ergebnis des Aktualisierens der Formationshöhendaten auf dem Referenzformationspfad P_i und des Löschens eines Formationspfades, der einem kollektiv zu formenden Abschnitt aus dem Formationspfad P_i+1 der oberen Schicht entspricht, der den kollektiv zu formenden Abschnitt in der Objektformation basierend auf dem Referenzformationspfad P_i aufweist. 18 veranschaulicht das Ergebnis des Korrigierens von Formationspfaden durch sequentielles Entnehmen von Referenzformationspfaden in der Reihenfolge von den unteren zu den oberen Schichten.
Die 19 bis 22 sind Darstellungen zur Beschreibung des Falls der Punktformation. 19 basiert auf der Annahme, dass die Punktformation in Intervallen von d_a auf dem Referenzformationspfad P_i durchgeführt wird und die Linienformation auf einem Formationspfad einer oberen Schicht wie im vorstehenden Beispiel durchgeführt wird. Grundsätzlich wird in den Schritten S504 bis S506 die Verarbeitung auf dem Referenzformationspfad wie bei der Verarbeitung im Falle einer Linienformation durchgeführt. Der kollektive Formationsabschnitt, der in Schritt S504 aus dem Referenzformationspfad zu extrahieren ist, wird jedoch als ein Teilstück zwischen diskreten Punkten in der Punktformation extrahiert, wie in 20 veranschaulicht. Darüber hinaus werden basierend auf der Extraktion eines Teilstücks zwischen diskreten Punkten die Formationshöhendaten auf dem Referenzformationspfad aktualisiert, und der Pfad des kollektiven Formationsabschnitts wird aus einem Formationspfad einer oberen Schicht gelöscht, die den kollektiv zu formenden Abschnitt basierend auf dem Referenzformationspfad aufweist, wie in 21 veranschaulicht.
Wenn es eine Anweisung zur Umwandlung eines Punktformationspfades gibt, ist es möglich, die Position eines Endpunktes der Objektformation jeder Schicht basierend auf der Punktformation mit guter Ausrichtung zu bestimmen, sodass der Punkt P_i+1(QL_i,0) am Ende der (i+1)-ten Schicht dem Punkt QL_i,0 der i-ten Schicht in 22 entspricht, indem eine Formationspfadkorrektur durchgeführt wird, während nur die Objektformation auf dem Referenzformationspfad in eine Objektformation basierend auf der Punktformation umgewandelt wird. Dadurch kann die Objektformation mit guter Qualität durchgeführt werden.
Als Nächstes wird der Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen eine Anweisung zum Start des Vorgangs von der Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden empfängt, d. h. der Vorgang in Schritt S302. 23 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang veranschaulicht, der durchzuführen ist, wenn die Einheit zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen eine Anweisung zum Starten des Vorgangs in der ersten Ausführungsform empfängt.
In Schritt S600 weist die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen die Einheit 208 zur Simulation von Formationen an, eine Initialisierung durchzuführen. Nach dem Empfang der Anweisung zur Durchführung der Initialisierung führt die Einheit 208 zur Simulation von Formationen eine Initialisierung durch, sodass die Position der Formationsmaschine, die Formationsobjektform und die Wärmeverteilung des Formationsobjekts in Daten, die einen Simulationszustand darstellen, basierend auf den Basisformdaten und den Formationsbedingungsdaten, die von der externen Vorrichtung erfasst wurden, in einen Zustand vor dem Start der Objektformation zurückversetzt werden.
In Schritt S601 entnimmt die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen eine Datengruppe von Formationspfaddaten der nächsten Formationskandidaten aus der Einheit 210 zur Speicherung von Formationspfaden. Wenn Formationspfaddaten entnommen werden, werden die Formationspfaddaten nacheinander von der untersten Schicht zu den oberen Schichten entnommen, und Formationspfaddaten innerhalb eines Bereichs, in dem es keine obere und untere Beziehung zwischen Schichten gibt, werden als Daten für die nächsten Formationskandidaten aus den entnommenen Formationspfaden entnommen.
In Schritt S602 prüft die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Formationspfaddaten der nächsten Formationskandidaten. Wenn keine Formationspfaddaten der nächsten Formationskandidaten vorhanden sind (Schritt S602, Nein), wird eine Benachrichtigung über den Abschluss des Vorgangs an die Steuereinheit 201 für die Erzeugung von Formationspfaden übertragen, und der Vorgang der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen wird beendet. Wenn Formationspfaddaten der nächsten Formationskandidaten vorhanden sind (Schritt S602, Ja), geht der Prozess zu Schritt S603 über.
In Schritt S603 erzeugt die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen für jedes Stück von Formationspfaddaten der nächsten Formationskandidaten Bewegungspfaddaten auf einem Bewegungspfad vom Endpunkt eines Formationspfades, für den ein Formationszustand zuletzt in der Einheit 208 zur Simulation von Formationen reflektiert wurde, zum Startpunkt eines Formationspfades des nächsten Formationskandidaten. Die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen stellt der Einheit 208 zur Simulation von Formationen die Formationspfaddaten der nächsten Formationskandidaten und die Bewegungspfaddaten auf den Bewegungspfaden zu den Startpunkten der Formationspfade bereit und erfasst die Formationswartezeit und die Abkühlungszeit von der Einheit 208 zur Simulation von Formationen. Die Formationswartezeit ist eine Wartezeit, die vor dem Start der Objektformation basierend auf einem Formationspfad eines nächsten Formationskandidaten vergeht. Die Abkühlungszeit ist die Zeit, die für die Abkühlung des Formationsobjekts während der Wartezeit benötigt wird.
Hier wird der Vorgang beschrieben, der von der Einheit 208 zur Simulation von Formationen zum Berechnen der Wartezeit und der Abkühlungszeit durchgeführt wird, d. h. der Vorgang, der von der Einheit 208 zur Simulation von Formationen durchgeführt wird, wenn die Formationspfaddaten und dergleichen von der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen in Schritt S603 bereitgestellt werden. 24 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang der Einheit zur Simulation von Formationen veranschaulicht, der Formationspfaddaten und dergleichen von der Einheit zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen in der ersten Ausführungsform bereitgestellt wurden.
In Schritt S700 speichert die Einheit 208 zur Simulation von Formationen darin Daten, um später zum aktuellen Simulationszustand zurückzukehren. In Schritt S701 reflektiert die Einheit 208 zur Simulation von Formationen basierend auf den von der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen bereitgestellten Bewegungspfaddaten und der von der externen Vorrichtung erfassten Bewegungsgeschwindigkeitsdaten den Zustand der Bewegung auf einem Bewegungspfad in der Simulation und erhält die Zeit t_m. Dabei ist die Zeit t_m die Zeit, die die Einheit zur Zufuhr von Metallmaterial benötigt, um vom Endpunkt des Formationspfades, für den der Formationszustand zuletzt reflektiert wurde, zum Startpunkt eines Formationspfades auf dem nächsten Formationskandidaten entlang des bereitgestellten Bewegungspfades zu gelangen.
In Schritt S702 initialisiert die Einheit 208 zur Simulation von Formationen die Abkühlungszeit t_c auf 0. In Schritt S703 erhält die Einheit 208 zur Simulation von Formationen eine maximale Temperatur T_m im Simulationszustand eines Abschnitts, der einer Formationsobjektform entspricht, auf der eine Wulst basierend auf dem Formationspfad platziert wird, auf der Grundlage der Formationspfaddaten, die von der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen bereitgestellt werden, und der Formationsbedingungsdaten, die von der externen Vorrichtung erfasst werden.
In Schritt S704 prüft die Einheit 208 zur Simulation von Formationen, ob die erhaltene maximale Temperatur T_m niedriger ist als eine von der externen Vorrichtung erfasste zulässige Formationstemperatur T_p. Wenn die maximale Temperatur T_m niedriger ist als die zulässige Formationstemperatur T_p (Schritt S704, Ja), geht der Prozess zu Schritt S706 über. Wenn die maximale Temperatur T_m gleich oder höher ist als die zulässige Formationstemperatur T_p (Schritt S704, Nein), geht der Prozess zu Schritt S705 über.
In Schritt S705 aktualisiert die Einheit 208 zur Simulation von Formationen den Simulationszustand derart, dass der Simulationszustand nach Ablauf einer sehr kurzen Zeitspanne Δt in einen gezeigten Zustand geändert wird, und erhöht die Abkühlungszeit t_c um die sehr kurze Zeitspanne Δt. Anschließend geht der Prozess zu Schritt S703 über. In Schritt S706 kehrt der Zustand zu dem in Schritt S700 gespeicherten Simulationszustand zurück.
In Schritt S707 gibt die Einheit 208 zur Simulation von Formationen die Wartezeit t_w und die Abkühlungszeit t_c an die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen zurück und beendet dann den Vorgang der Wartezeitberechnung. Die Wartezeit t_w wird aus der Summe der Bewegungszeit t_m und der Abkühlungszeit t_c berechnet. Dies ist der Vorgang, der von der Einheit 208 zur Simulation von Formationen zum Berechnen der Wartezeit und der Abkühlungszeit durchzuführen ist.
Wieder bei 23 wird in Schritt S604 ein Stück von Formationspfaddaten, für den eine minimale Formationswartezeit erfasst wurde, aus den Stücken von Formationspfaddaten der nächsten Formationskandidaten ausgewählt. In Schritt S605 werden die ausgewählten Stücke von Formationspfaddaten der Einheit 208 zur Simulation von Formationen bereitgestellt, um einen Simulationszustand in einen Zustand zu ändern, der nach der Durchführung der Objektformation basierend auf den bereitgestellten Daten gezeigt wird.
In Schritt S606 gibt die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen die in Schritt S603 erzeugten Bewegungspfaddaten, zu denen die in Schritt S603 erfassten Abkühlungszeitdaten in Bezug auf das ausgewählte Stück von Formationspfaddaten hinzugefügt wurden, zusammen mit dem ausgewählten Stück von Formationspfaddaten an die externe Vorrichtung aus. Anschließend kehrt der Prozess zu Schritt S601 zurück. Dies ist der Vorgang der Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung ist es möglich, einen Formationspfad so zu erzeugen, dass die Formationshöhe eine spezifizierte obere Grenze nicht überschreitet und eine vorbestimmte untere Grenze nicht unterschreitet, soweit dies bei einer Objektformation möglich ist, bei der Schichten mit ungleichmäßiger Höhe aufgetragen werden. Dadurch kann die Objektformation mit einer angemessenen Formationshöhe basierend auf einem Ausgabeformationspfad durchgeführt werden, sodass eine Verschlechterung der Formationseffizienz und -qualität verhindert werden kann.
Darüber hinaus bestimmt die Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung die Reihenfolge, in der die Formationspfaddaten ausgegeben werden, derart, dass die Wartezeit vor dem Start der Objektformation minimiert wird, und zwar basierend auf der Zeit, die erforderlich ist, um sich zwischen den Formationspfaden zu bewegen, und der Abkühlungszeit, die erforderlich ist, damit die Temperatur eines Teils des Formationsobjekts, auf dem die Wulst basierend auf dem Formationspfad platziert wird, auf eine bestimmte Temperatur abnimmt. Dann gibt die Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung Bewegungspfaddaten aus, zu denen Abkühlungszeitdaten zwischen den Formationspfaddaten hinzugefügt wurden. Durch die Durchführung der Objektformation basierend auf den Ausgabedaten ist es möglich, die Objektformationszeit zu verkürzen und gleichzeitig zu verhindern, dass ein Formationsobjekt seine Form verliert, indem die Temperatur eines Abschnitts des Formationsobjekts, in dem die Wulst platziert wird, bei oder unter der spezifizierten Temperatur gehalten wird.
25 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die Hardware zeigt, die die Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung gemäß der ersten Ausführungsform umsetzt. Bei einem Prozessor 11 handelt es sich um eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU, auch als Verarbeitungsvorrichtung, Rechenwerk, Mikroprozessor, Mikrocomputer oder digitaler Signalprozessor (DSP) bezeichnet), eine Large Scale Integration (LSI) des Systems oder dergleichen. Beispiele für einen Speicher 12 sind ein Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), ein Festwertspeicher (read only memory - ROM), ein löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (erasable programmable read only memory - EPROM), ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (electrically erasable programmable read only memory - EEPROM) (eingetragenes Warenzeichen) und ein Festplattenlaufwerk. Eine Schnittstellenschaltung 13 ist eine Schaltung, die es der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung ermöglicht, Daten mit der externen Vorrichtung auszutauschen.
Die Steuereinheit 201 zur Erzeugung von Formationspfaden, die Einheit 202 zur Erzeugung von Formationspfaden, die Einheit 203 zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden, die Einheit 204 zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten, die Einheit 205 zur Korrektur von Formationspfaden, die Einheit 206 zur Umwandlung von Punktformationspfaden, die Einheit 207 zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen und die Einheit 208 zur Simulation von Formationen der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Formationspfaden für additive Fertigung werden durch den Prozessor 11 umgesetzt, der Programme ausführt, die den Betrieb dieser Einheiten veranlassen.
Die Programme werden im Voraus im Speicher 12 gespeichert. Der Prozessor 11 liest die vorstehend beschriebenen Programme aus dem Speicher 12 und führt die Programme aus. Es ist anzumerken, dass die Programme im Voraus im Speicher 12 gespeichert werden, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die Programme können auf ein Aufzeichnungsmedium, wie etwa eine Compact-Disc(CD)-ROM oder eine Digital-Versatile-Disc(DVD)-ROM geschrieben und einem Benutzer zur Verfügung gestellt werden, damit dieser die vorstehend beschriebenen Programme im Speicher 12 installiert. In diesem Fall weist die Hardware, die die Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung umsetzt, ferner eine Lesevorrichtung zum Lesen der Programme vom Aufzeichnungsmedium auf. Alternativ kann die Lesevorrichtung auch mit der Schnittstellenschaltung 13 verbunden werden, um die Programme zu installieren.
Zweite Ausführungsform.
Nachfolgend wird eine Einrichtung für maschinelles Lernen gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass dieselben Elemente wie bei der ersten, vorstehend beschriebenen Ausführungsform durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind und eine detaillierte Beschreibung derselben entfällt. 26 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Einrichtung für maschinelles Lernen gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Eine Einrichtung 220 für maschinelles Lernen weist eine Einheit 221 zur Beobachtung von Zuständen und eine Lerneinheit 222 auf.
Die Einheit 221 zur Beobachtung von Zuständen beobachtet als Zustandsvariablen Formationspfaddaten, die von der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung ausgegeben werden, Baumaterialqualitätstypdaten und die Formationsgenauigkeit eines Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten, die von der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung ausgegeben werden.
Es ist beispielsweise wünschenswert, als Formationsgenauigkeit eines Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten einen Wert zu verwenden, der unter Verwendung einer Vorrichtung, wie etwa einer dreidimensionalen Messmaschine, eines Oberflächenrauhigkeitsprüfgeräts oder eines Bilddimensionsmessgeräts gemessen wurde. Informationen über die Formationsgenauigkeit können zum Beispiel in einer Einheit 211 zur Speicherung von Formationsergebnisinformationen gespeichert werden.
Die Lerneinheit 222 lernt eine zulässige Formationstemperatur, die die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten erfüllt, gemäß einem Datensatz, der basierend auf den Zustandsvariablen der Formationspfaddaten, der Baumaterialqualitätstypdaten und der Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten erstellt wurde.
Die zulässige Formationstemperatur spezifiziert eine maximale Temperatur, die für einen Abschnitt erforderlich ist, der einer Formationsobjektform entspricht, auf der eine Wulst basierend auf einem Formationspfad platziert wird, wenn die Einheit 208 zur Simulation von Formationen die Abkühlungszeit berechnet, die eine Komponente der Formationswartezeit für den Formationspfad ist, der als Basis bei der Bestimmung der Formationsreihenfolge bezüglich der Formationspfade in der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung dient.
Die Lerneinheit 222 kann jeden beliebigen Lernalgorithmus verwenden. Als Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem Verstärkungslernen angewendet wird. Beim Verstärkungslernen beobachtet ein Agent (Aktionssubjekt) in einer bestimmten Umgebung einen aktuellen Zustand und bestimmt eine zu ergreifende Handlung. Der Agent erhält eine Belohnung von der Umgebung, indem er eine Aktion auswählt, und lernt eine Maßnahme, die die Belohnung durch eine Reihe von Aktionen maximiert. Q-learning und TD-learning sind als repräsentative Verfahren für das Verstärkungslernen bekannt. Im Falle von Q-learning beispielsweise wird eine allgemeine Aktualisierungsformel (Aktionswerttabelle) einer Aktionswertfunktion Q(s,a) durch die nachstehende Formel (1) ausgedrückt.
[Formel 1] $Q (s_{t}, a_{t}) \leftarrow Q (s_{t}, a_{t}) + α (r_{t + 1} + γ max_{α} Q (s_{t + 1}, a) - Q (s_{t}, a_{t}))$
In Formel (1) steht das Symbol „S_t“ für eine Umgebung zum Zeitpunkt t und das Symbol „a_t“ für eine Aktion zum Zeitpunkt t. Infolge der Aktion at ändert sich die Umgebung zu s_t+1. Das Symbol „r_t+1“ steht für eine Belohnung, die in Abhängigkeit von einer Veränderung der Umgebung vergeben wird, das Symbol „γ“ steht für einen Diskontsatz und das Symbol _„α“ für einen Lernkoeffizienten. Man beachte, dass γ in einem Bereich von 0<γ≤1 und α in einem Bereich von 0<α≤1 liegt. Bei Anwendung von Q-learning entspricht die zulässige Formationstemperatur, die einzugeben ist, der Aktion at.
Die durch Formel (1) dargestellte Aktualisierungsformel erhöht einen Aktionswert Q, wenn der Aktionswert der besten Aktion _„a“ zum Zeitpunkt t+1 größer ist als der Aktionswert Q der zum Zeitpunkt t durchgeführten Aktion „a“, und verringert den Aktionswert Q im umgekehrten Fall. Mit anderen Worten wird die Aktionswertfunktion Q(s,a) so aktualisiert, dass sich der Aktionswert Q der Aktion „a“ zum Zeitpunkt „t“ dem besten Aktionswert zum Zeitpunkt „t+1“ annähert. Folglich wird der beste Aktionswert in einer bestimmten Umgebung nacheinander auf die Aktionswerte in den vorherigen Umgebungen verteilt.
Die Lerneinheit 222 weist eine Einheit zur Berechnung von Belohnungen und eine Einheit zur Aktualisierung von Funktionen auf. Die Einheit zur Berechnung von Belohnungen berechnet eine Belohnung auf der Grundlage von Zustandsvariablen. Die Einheit zur Berechnung von Belohnungen berechnet eine Belohnung „r“ auf der Grundlage der Verarbeitungsgenauigkeit des Ergebnisses der Formation basierend auf den Formationspfaddaten, die von der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung ausgegeben werden. Wenn beispielsweise die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten besser ist als die gewünschte Formationsgenauigkeit, wird die Belohnung „r“ erhöht (zum Beispiel wird eine Belohnung von „1“ vergeben). Wenn die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten schlechter ist als die gewünschte Formationsgenauigkeit, wird die Belohnung „r“ unterdessen reduziert (zum Beispiel wird eine Belohnung von „-1“ vergeben).
Die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten wird gemäß einem bekannten Verfahren extrahiert. Beispielsweise wird die Belohnung r basierend auf der Bestimmung bestimmt, ob ein mit einer Vorrichtung, wie etwa einer dreidimensionalen Messmaschine, einem Oberflächenrauhigkeitsmessgerät oder einem Bildmaßmessgerät, gemessener Wert innerhalb eines Bereichs der gewünschten Formationsgenauigkeit liegt.
Die Einheit zur Aktualisierung von Funktionen aktualisiert eine Funktion zum Bestimmen einer zulässigen Formationstemperatur, die die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten erfüllt, gemäß der von der Einheit zur Berechnung von Belohnungen berechneten Belohnung. Im Falle von Q-learning wird beispielsweise eine Aktionswertfunktion Q(s_t,a_t), die durch die Formel (1) dargestellt wird, als Funktion zur Berechnung der zulässigen Formationstemperatur verwendet, die die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten erfüllt.
Man beachte, dass der Fall, in dem das Verstärkungslernen als ein von der Lerneinheit 222 zu verwendender Lernalgorithmus angewendet wird, in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, aber der Lernalgorithmus ist darauf nicht beschränkt. Als Lernalgorithmus kann nicht nur Verstärkungslernen, sondern auch überwachtes Lernen, unüberwachtes Lernen, teilüberwachtes Lernen oder dergleichen angewendet werden.
Darüber hinaus kann tiefes Lernen, bei dem die Extraktion einer Merkmalsmenge selbst gelernt wird, als der vorstehend beschriebene Lernalgorithmus verwendet werden. Alternativ kann das maschinelle Lernen gemäß einem anderen bekannten Verfahren durchgeführt werden, wie etwa einem neuronalen Netz, genetischer Programmierung, funktionslogischer Programmierung oder einer Support-Vector-Maschine.
Es ist anzumerken, dass die Einrichtung 220 für maschinelles Lernen, die verwendet wird, um eine zulässige Formationstemperatur zu erlernen, die die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten, die von der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung ausgegeben werden, erfüllt, beispielsweise eine Vorrichtung sein kann, die mit der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung über ein Netz verbunden ist und separat von der Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung bereitgestellt wird. Darüber hinaus kann die Einrichtung 220 für maschinelles Lernen in die Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung eingebaut werden. Außerdem kann sich die Einrichtung 220 für maschinelles Lernen auf einem Cloud-Server befinden.
Des Weiteren kann die Lerneinheit 222 eine zulässige Formationstemperatur erlernen, die die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten gemäß einem Datensatz erfüllt, der für eine Vielzahl der Einrichtungen 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung erstellt wurde. Es ist anzumerken, dass die Lerneinheit 222 Datensätze von einer Vielzahl von Einrichtungen 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung erfassen kann, die am selben Standort zu verwenden sind, oder eine zulässige Formationstemperatur erlernen kann, die die Formationsgenauigkeit des Verarbeitungsergebnisses basierend auf den Formationsbahndaten erfüllt, indem sie Datensätze verwendet, die von einer Vielzahl von Maschinen 209 für additive Fertigung erfasst wurden, die unabhängig voneinander an verschiedenen Standorten arbeiten. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung, von der ein Datensatz erfasst wird, zu einem Ziel der Datensatzsammlung im Verlauf eines Lernprozesses hinzuzufügen oder im Gegenteil die Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung von dem Ziel zu entfernen. Darüber hinaus kann die Einrichtung 220 für maschinelles Lernen, die eine zulässige Formationstemperatur erlernt hat, die die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten für eine bestimmte Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung erfüllt, an eine andere Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung angebracht werden, sodass eine zulässige Formationstemperatur, die die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf den Formationspfaddaten erfüllt, für die andere Einrichtung 200 zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung neu erlernt und aktualisiert werden kann.
Außerdem kann die Einrichtung 220 für maschinelles Lernen durch die in 25 veranschaulichte Hardware umgesetzt werden. Der Prozessor 11 liest Programme aus dem Speicher 12 und führt die Programme aus, um als Einheit 221 zur Beobachtung von Zuständen und Lerneinheit 222 zu arbeiten.
Die in den vorstehenden Ausführungsformen dargelegten Konfigurationen zeigen Beispiele, und es ist möglich, die Konfigurationen mit einer anderen bekannten Technik zu kombinieren oder die Ausführungsformen miteinander zu kombinieren, und es ist auch möglich, die Konfigurationen teilweise wegzulassen oder zu ändern, ohne vom Umfang abzuweichen.
Bezugszeichenliste

100: zu formendes Objekt;
100a: erste Schicht;
100b: zweite Schicht;
101: Basis;
102: obere Oberfläche;
200: Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung;
201: Steuereinheit zur Erzeugung von Formationspfaden;
202: Einheit zur Erzeugung von Formationspfaden;
203: Einheit zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden;
204: Einheit zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schicht;
205: Einheit zur Korrektur von Formationspfaden;
206: Einheit zur Umwandlung von Punktformationspfaden;
207: Einheit zur Bestimmung Formationsreihenfolgen;
208: Einheit zur Simulation von Formationen;
209: Maschine für additive Fertigung;
210: Einheit zur Speicherung von Formationspfaden;
211: Einheit zur Speicherung von Formationsergebnisinformationen;
220: Einrichtung für maschinelles Lernen;
221: Einheit zur Beobachtung von Zuständen;
222: Lerneinheit.

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 2000015363 [0003]

Claims

Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung, umfassend: eine Einheit zur Erzeugung von Formationspfaden, um ein additiv zu fertigendes Objekt in Schichten einzuteilen, die Einheiten der Formation des additiv zu fertigenden Objekts sind, sodass eine Formationshöhe einer Wulst, die die Schichten formt, eine obere Grenze nicht überschreitet, und Formationspfade, die Pfade zur Formation der eingeteilten Schichten aus Schichtdefinitionsinformationen und einer Formationspfadoberfläche sind, zu erzeugen, wobei die Schichtdefinitionsinformationen eine Einteilung des additiv zu fertigenden Objekts in die Schichten definieren, wobei es sich bei der Formationspfadoberfläche um eine Oberfläche handelt, die Positionen der Formationspfade einschränkt; und eine Einheit zur Korrektur von Formationspfaden, um die Formationspfade zu einem Formationspfad zu korrigieren, der veranlasst, dass eine Vielzahl von Schichten teilweise auf kollektive Weise geformt wird, während die Formationshöhe innerhalb eines Bereichs zwischen der oberen Grenze und einer unteren Grenze gehalten wird.
Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung nach Anspruch 1, wobei Formationshöheninformationen über eine Wulst, die auf dem Formationspfad zu formen ist, zu dem Formationspfad hinzugefügt werden, und die Einheit zur Korrektur von Formationspfaden: einen Teil des Formationspfades, dessen Formationshöhe unter der unteren Grenze liegt, als kollektiven Formationskandidaten extrahiert; als einen kollektiven Formationsabschnitt einen Abschnitt des kollektiven Formationskandidaten extrahiert, in dem eine Summe einer Formationshöhe der Objektformation basierend auf dem kollektiven Formationskandidaten und einer Formationshöhe der Objektformationen basierend auf dem Formationspfad über und benachbart zu dem kollektiven Formationskandidaten die obere Grenze nicht überschreitet; die Formationshöheninformationen über den extrahierten kollektiven Formationsabschnitt mit der Summe der Formationshöhe der Objektformation basierend auf dem kollektiven Formationskandidaten und der Formationshöhe der Objektformation basierend auf dem Formationspfad über und benachbart zu dem kollektiven Formationskandidaten aktualisiert; und einen Teil des Formationspfades über und benachbart zu dem kollektiven Formationsabschnitt aus dem Formationspfad löscht.
Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung nach Anspruch 1, wobei die Einheit zur Erzeugung von Formationspfaden ferner Folgendes aufweist: eine Einheit zur Erzeugung von vorläufigen Formationspfaden, um vorläufige Formationspfade aus den Schichtdefinitionsinformationen und der Formationspfadoberfläche zu erzeugen, wobei die vorläufigen Formationspfade Formationspfade sind, die vorläufig sind; und eine Einheit zur Erzeugung von Formationspfaden mit unterteilten Schichten, um die Schicht auszuwählen, in der eine maximale Formationshöhe einer Wulst auf dem vorläufigen Formationspfad die obere Grenze überschreitet, eine unterteilte Schicht durch Einteilen der ausgewählten Schicht in einer Höhenrichtung so festzulegen, dass eine maximale Formationshöhe einer Wulst auf einem Formationspfad der festgelegten unterteilten Schicht die obere Grenze nicht überschreitet, und einen Formationspfad der festgelegten unterteilten Schicht zu erzeugen, um den Formationspfad der ausgewählten Schicht durch den erzeugten Formationspfad zu ersetzen.
Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine Einheit zur Umwandlung von Punktformationspfaden, um diskrete Punkte auf dem Formationspfad festzulegen und einen Formationspfad zu erzeugen, indem der Formationspfad so bereitgestellt wird, dass der Formationspfad die diskreten Punkte verbindet, wobei die Formationspfade zwischen den diskreten Punkten gleich lang sind und die Längen der Formationspfade zwischen den diskreten Punkten einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten.
Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: eine Einheit zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen, wobei die Einheit zur Bestimmung von Formationsreihenfolgen als nächste Ausgabekandidaten Formationspfade innerhalb eines Bereichs bestimmt, in dem es keine obere und untere Beziehung zwischen Schichten gibt, wenn die Formationspfade in der Reihenfolge von den unteren zu den oberen Schichten entnommen werden, die Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung eine Einheit zur Simulation von Formationen umfasst, um eine Form eines Formationsobjekts, in dem eine Wulst basierend auf dem Formationspfad auf einer Basis platziert wird, auf der ein additiv zu fertigendes Objekt zu platzieren ist, und eine Wärmeverteilung des Formationsobjekts im Zeitverlauf zu simulieren und die Bewegungszeit basierend auf einem bereitgestellten Bewegungspfad zwischen den Formationen und einer maximalen Temperatur eines Teils des Formationsobjekts, auf dem eine Wulst eines Formationspfads platziert wird, zu bewerten, ein Bewegungspfad von einem Endpunkt eines zuletzt ausgegebenen Formationspfades zu einem Startpunkt eines Formationspfades, der ein nächster Ausgabekandidat ist, für jeden der Formationspfade der nächsten Ausgabekandidaten erzeugt wird, die Bewegungszeit von der Einheit zur Simulation von Formationen basierend auf den erzeugten Bewegungspfaden und einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit bewertet und erfasst wird, die Abkühlungszeit berechnet wird, indem die Einheit zur Simulation von Formationen dazu veranlasst wird, die maximale Temperatur des Teils des Formationsobjekts, auf dem die Wulst platziert wird, basierend auf einem Formationspfad des Ausgabekandidaten zu bewerten, während der Einheit zur Simulation von Formationen eine vorbestimmte Ablaufzeit von einem Zustand zu einem Zeitpunkt bereitgestellt wird, zu dem die Bewegungszeit nach der Objektformation basierend auf einem zuletzt ausgegebenen Formationspfad abläuft, wobei die Abkühlungszeit erforderlich ist, damit die maximale Temperatur des Teils des Formationsobjekts, auf dem die Wulst platziert wird, auf eine vorbestimmte zulässige Formationstemperatur abnimmt, die Formationswartezeit als Summe der erfassten Bewegungszeit und der berechneten Abkühlungszeit berechnet wird, wobei die Formationswartezeit die Zeit ist, die vor einem Start der Objektformation basierend auf dem Formationspfad des Ausgabekandidaten vergeht, ein Formationspfad, der die berechnete Formationswartezeit minimiert, aus den Formationspfaden der nächsten Ausgabekandidaten als auszugebender Formationspfad ausgewählt wird, und der ausgewählte Formationspfad der Einheit zur Simulation von Formationen bereitgestellt wird, um einen Zustand der Einheit zur Simulation von Formationen mit Zuständen einer Form und einer Wärmeverteilung eines geformten Formationsobjekts zu aktualisieren und einen Bewegungspfad und eine Formationswartezeit entsprechend dem ausgewählten Formationspfad und dem Formationspfad auszugeben.
Verfahren zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung, umfassend: einen Schritt zur Erzeugung von Formationspfaden zum Einteilen eines additiv zu fertigenden Objekts in Schichten, die Einheiten der Formation des additiv zu fertigenden Objekts sind, sodass eine Formationshöhe einer Wulst, die die Schichten formt, eine obere Grenze nicht überschreitet, und Erzeugen von Formationspfaden, die Pfade zur Formation der eingeteilten Schichten aus Schichtdefinitionsinformationen und einer Formationspfadoberfläche sind, wobei die Schichtdefinitionsinformationen eine Einteilung des additiv zu fertigenden Objekts in die Schichten definieren, wobei es sich bei der Formationspfadoberfläche um eine Oberfläche handelt, die Positionen der Formationspfade einschränkt; und einen Schritt zur Korrektur von Formationspfaden zum Korrigieren der im Schritt zur Erzeugung von Formationspfaden erzeugten Formationspfade zu einem Formationspfad, der veranlasst, dass eine Vielzahl von benachbarten Schichten teilweise auf kollektive Weise geformt wird, während die Formationshöhe der Wulst innerhalb eines Bereichs zwischen der oberen Grenze und einer unteren Grenze gehalten wird.
Einrichtung für maschinelles Lernen zum Erlernen einer zulässigen Formationstemperatur, die die Verarbeitungsgenauigkeit eines Ergebnisses der Objektformation basierend auf einem Formationspfad, der von einer Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung ausgegeben wird, erfüllt, wobei die Einrichtung für maschinelles Lernen Folgendes umfasst: eine Einheit zur Beobachtung von Zuständen, um als Zustandsvariablen den von der Einrichtung zur Erzeugung von Pfaden für additive Fertigung ausgegebenen Formationspfad, einen Baumaterialqualitätstyp und eine Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation basierend auf dem Formationspfad zu beobachten; und eine Lerneinheit zum Erlernen einer zulässigen Formationstemperatur, die die Formationsgenauigkeit des Ergebnisses der Objektformation gemäß einem basierend auf den Zustandsvariablen erstellten Datensatz erfüllt.