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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Unterstützungssystem für eine Laserstrahlmaschine
und eine Laserstrahlmaschine einschließlich des Unterstützungssystems.
Die Erfindung betrifft außerdem
ein Speichermedium, das ein Unterstützungsprogramm für das System
der Erfindung speichert.
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STAND DER
TECHNIK
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In
einem herkömmlichen
Regelungssystem für
eine Laserstrahlmaschine prüft
ein Bediener einen Zustand oder ein Ergebnis der Bearbeitung, nachdem
die Versuchslaserbearbeitung ausgeführt ist, wobei der Bediener,
wenn die Bearbeitung unvollständig
oder unbefriedigend ist, eine Bearbeitungsbedingung (mehrere Bearbeitungsbedingungen)
oder einen Bearbeitungsbedingungsparameter (mehrere Bearbeitungsbedingungsparameter)
(wie etwa die Geschwindigkeit, die Höchstleistung, die relative
Einschaltdauer und die Frequenz), die geändert werden sollte/sollten,
ermittelt und den Betrag der Änderung
jedes Parameters anhand des Ergebnisses der Prüfung schätzt. Dann wird auf der Grundlage
der Prüfung
eine weitere Versuchsbearbeitung ausgeführt, wobei dieses Verfahren
wiederholt wird, bis ein wünschenswertes
Schneidergebnis erreicht ist.
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Der
Bediener muß jedoch äußerst erfahren
sein oder genug Wissen haben, um zu bestimmen, welche Bearbeitungsbedingung/Bearbeitungsbedingungen
von den zahlreichen Bearbeitungsbedingungen geändert werden sollte/sollten
und welcher Betrag der Änderung
bei jedem Bearbeitungsbedingungsparameter vorgenommen werden muß. Sogar
ein erfahrener Bediener braucht einige Zeit, um die Werte der Bearbeitungsbedingungen
zweckmäßig zu ändern. Es
ist deshalb eine Aufgabe der betreffenden Erfindung, ein Unterstützungssystem
für eine
Laserstrahlmaschine bereitzustellen, das einem Bediener ermöglicht,
die Bearbeitungsbedingungen in Abhängigkeit von dem Bearbeitungszustand
leicht zu ändern
oder einzustellen und eine Laserstrahlmaschine einschließlich eines
solchen Unterstützungssystems
bereitstellen.
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Aus
der
EP 0 769 343 A2 ist
es bekannt, die Bearbeitungszustände
für eine
Lichtbogenschweißvorrichtung
einzustellen. Zu diesem Zweck wird ein intelligentes Schweißverfahren-Regelungssystem
bereitgestellt, das Regelungsparameter ausgibt, die von den in dieses
System eingegebenen Bearbeitungsbedingungsparametern unabhängig sind.
Das Verfahrensregelungssystem ist lernfähig. Insbesondere kann es vor seiner
Verwendung als ein Regelungssystem in einer wirklichen Lichtbogenschweißvorrichtung
ein Lernverfahren ausführen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen,
stellt die vorliegende Erfindung ein Unterstützungssystem für eine Laserstrahlmaschine
gemäß Anspruch
1 bereit.
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Bei
dem Unterstützungssystem,
das wie oben beschrieben konstruiert ist, werden die Schätzwerte
für jede
der zu ändernden
Bearbeitungsbedingungen mit der Künstliche-Intelligenz-Funktion erzeugt, so daß die endgültigen Bearbeitungsbedingungen
anhand der Ableitungswerte oder Schätzwerte leicht bestimmt werden können.
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Die
oben beschriebene Schätz-
oder Ableitungswerterzeugungseinheit enthält ein Bearbeitungsbedingungsparameter-Auswahlmittel
zum Auswählen
eines Bearbeitungsbedingungsparameters, der den aktuellen Bearbeitungszustand
anhand der durch ein geeignetes Eingabemittel eingegebenen Auswertungsparameter am
wirksamsten verändern
kann, und ein Schätzwertberechnungsmittel
zum Berechnen des Schätzwerts
auf der Grundlage des durch das Bearbeitungsbedingungsparameter-Auswahlmittel ausgewählten wirksamsten Bearbeitungsbedingungsparameters
und der durch ein Eingabemittel eingegebenen Auswertungsparameter.
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Mit
dieser Anordnung können
die geeignetsten Ableitungswerte für den/die Bearbeitungsparameter schnell
erhalten werden.
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Vorzugsweise
enthält
der Ableitungswert-Berechnungsabschnitt ein zweites Tabellenmittel,
das zum Berechnen des abgeleiteten Werts anhand der Eingabeparameter
(wie etwa der Auswertungsparameter und der wirksamsten Bearbeitungsparameter)
verwendet wird. Die Ableitungswert-Erzeugungseinheit enthält einen
Tabellenkorrekturabschnitt, der das zweite Tabellenmittel gemäß einem
aktuellen abgeleiteten Wert und einem vorherigen abgeleiteten Wert
verändert.
Mit dieser Anordnung wird die Genauigkeit des zweiten Tabellenmittels
verbessert, wobei deshalb die Anzahl der Operationen zur Korrektur
der Bearbeitungsbedingungen verringert werden kann.
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Bei
einer in Anspruch 9 definierten alternativen Ausführungsform
enthält
das Unterstützungssystem ein
Prozeßleit-Bildschirm-Erzeugungsmittel
zum Erzeugen eines Prozeßleit-Bildschirms,
der eine Bearbeitungsbedingungsparameter-Suchführungstabelle umfaßt, die
eine Beziehung zwischen jeder der schlechten Bearbeitungserscheinungen,
die im Ergebnis der Laserbearbeitung beobachtet wurden, darstellt,
wobei jeder der mehreren Bearbeitungsbedingungsparameter für Bedingungen,
unter denen die Laserbearbeitung ausgeführt wird, kennzeichnend ist.
Anhand der Führungstabelle
können
die Verfahrenszustandsparameter leicht umgestellt oder verändert werden.
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Anspruch
15 definiert ein Speichermedium, das ein Unterstützungsprogramm zum Zeigen mehrerer Bearbeitungsbedingungsparameter
speichert, die für
Zustände,
unter denen eine Laserschweißbearbeitung ausgeführt wird,
kennzeichnend sind. Anspruch 17 betrifft eine Laserstrahlmaschine,
die das Unterstützungssystem
der Erfindung umfaßt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen ausführlicher
beschrieben, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das die Konstruktion einer Ausführungsform
eines Unterstützungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ein
Ablaufplan ist, der den Betrieb des Unterstützungssystems von 1 zeigt;
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3 eine
Ansicht ist, die einen auf dem Anzeigegerät des Unterstützungssystems
von 1 angezeigten Veränderungsziel-Eingabebildschirm
zeigt;
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4 eine
Ansicht ist, die einen auf dem Anzeigegerät des Unterstützungssystems
von 1 angezeigten Bearbeitungszustands-Eingabebildschirm
zeigt;
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5 eine
Ansicht ist, die einen auf dem Anzeigegerät des Unterstützungssystems
von 1 angezeigten Prozeßleit-Bildschirm zeigt;
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6 eine
Ansicht ist, die einen auf dem Anzeigegerät des Unterstützungssystems
von 1 angezeigten Vergangenheitsbearbeitungsdaten-Auflistbildschirm
zeigt;
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7 eine
Ansicht ist, die einen auf dem Anzeigegerät des Unterstützungssystems
von 1 angezeigten Vergangenheitsbearbeitungsdaten-Detailbildschirm
zeigt;
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8 ein
Schaubild ist, das den Korrekturverlauf der früheren Versuchsbearbeitung zeigt,
der auf dem Anzeigegerät
des Unterstützungssystems
von 1 angezeigt wird;
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9 ein
Ablaufplan ist, der beim Erklären
der Künstliche-Intelligenz-Funktion
des Unterstützungssystems
der vorliegenden Erfindung nützlich
ist;
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10 eine
Ansicht ist, die beim Erklären
der Wirkungsweise eines Tabellenkorrekturabschnitts des Unterstützungssystems
aus 1 nützlich
ist; und
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11 eine
weitere Ansicht ist, die beim Erklären der Wirkungsweise des Tabellenkorrekturabschnitts des
Unterstützungssystems
aus 1 nützlich
ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Unterstützungssystem für eine Laserstrahlmaschine
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zeigt. Das Unterstützungssystem
enthält
eine Hauptsteuereinheit 21, die den Betrieb des gesamten
Systems steuert. Dort sind eine Ableitungswert-Erzeugungseinheit 23 zum
Erzeugen abgeleiteter Werte für
die Laserbearbeitungsbedingungsparameter (die nachstehend auch "Bearbeitungsbedingungsparameter" oder "Bearbeitungsparameter" genannt werden)
durch die Verwendung einer Künstliche-Intelligenz-Funktion
(KI-Funktion) und
ein Anzeigegerät 25 zum
Anzeigen der durch die Ableitungswert-Erzeugungseinheit 23 erzeugten
Ableitungswerte mit der Hauptsteuereinheit 21 verbunden.
Ein Eingabegerät 27,
das es einem Bediener ermöglicht,
mehrere Auswertungsparameter und weitere Informationen, welche die
Bewertung des aktuellen Zustands der Laserbearbeitung durch den
Bediener darstellen, einzugeben, ist ebenfalls mit der Hauptsteuereinheit 21 verbunden.
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Die
Ableitungswert-Erzeugungseinheit 23 enthält einen
Bearbeitungsbedingungs-Auswahlabschnitt 29,
um auf der Grundlage der durch das Eingabegerät 27 eingegebenen
Auswertungsparameter eine der Bearbeitungsbedingungen auszuwählen, die
den aktuellen Bearbeitungszustand am wirksamsten verändern oder
korrigieren kann, und einen Ableitungswert-Berechnungsabschnitt 31,
um auf der Grundlage der Auswertungsparameter und der Ausgabedaten
des Bearbeitungsbedingungs-Auswahlabschnitts 29 die abgeleiteten Werte
zu berechnen.
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Der
Bearbeitungsbedingungs-Auswahlabschnitt 29 enthält ein erstes
Tabellenmittel 29a, auf das Bezug genommen wird, wenn die
oben erwähnte
Bearbeitungsbedingung ausgewählt
wird, und der Ableitungswert-Berechnungsabschnitt 31 enthält ein zweites
Tabellenmittel 31a, auf das Bezug genommen wird, wenn der
abgeleitete Wert auf der Grundlage von jedem der Auswertungsparameter
und weiterer Information, die durch den Bediener eingegeben werden,
berechnet wird.
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Die
Ableitungswert-Erzeugungseinheit 23 enthält ferner
einen Tabellenkorrekturabschnitt 33, um das zweite Tabellenmittel 31a gemäß einer
Differenz zwischen dem im vorherigen Regelungszyklus erhaltenen
abgeleiteten Wert und dem im aktuellen Regelungszyklus erhaltenen
abgeleiteten Wert zu korrigieren.
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Mit
der Hauptsteuereinheit 21 sind ferner eine Bearbeitungsbedingungsparameter-Speichereinheit 35, die
verschiedene Bearbeitungsbedingungsparameter speichert, die aus
den durch die Ableitungswert-Erzeugungseinheit 23 erzeugten
abgeleiteten Werten hergeleitet werden, und eine Anzeigebildschirm-Erzeugungseinheit 37,
welche die auf dem Anzeigegerät 25 anzuzeigenden
verschiedenen Bildschirmbilder erzeugt, verbunden.
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Die
Anzeigebildschirm-Erzeugungseinheit 37 enthält einen
Veränderungsziel-Eingabebildschirm-Erzeugungsabschnitt 39 der
einen Veränderungsziel-Eingabebildschirm 201 erzeugt,
einen Bearbeitungszustands-Eingabebildschirm-Erzeugungsabschnitt 41, der
einen Bearbeitungszustands-Eingabebildschirm 203 erzeugt,
einen Prozeßleit-Bildschirm-Erzeugungsabschnitt 43,
der einen Prozeßleit-Bildschirm 205 erzeugt, und
einen Vergangenheitsbearbeitungsdaten-Hinweisbildschirm-Erzeugungsabschnitt 45,
der Vergangenheitsbearbeitungsdaten-Hinweisbildschirme 121, 123, 125 erzeugt,
die unten ausführlich
beschrieben werden.
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Anhand
der 2 bis 11 wird
als Nächstes
die Wirkungsweise des Unterstützungssystems,
wie es oben beschrieben ist, ausführlich erklärt.
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2 zeigt
einen Ablaufplan des Betriebs des Unterstützungssystems. Im Schritt S1
wird die Laserbearbeitung oder -fertigung mit Hilfe empfohlener
Bearbeitungsbedingungsparameter (z. B. der Laserkopfgeschwindigkeit,
der Laserhöchstleistung,
der Frequenz, der relativen Einschaltdauer, des Gasdrucks und des Brennpunktes)
ausgeführt,
die im Voraus im Unterstützungssystem
gespeichert werden.
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Im
Schritt S2 wird das Ergebnis der Laserbearbeitung geprüft. Wenn
in Schritt S2 ermittelt wird, daß das Bearbeitungsergebnis
zufrieden stellend oder günstig
ist, endet das Steuerprogramm in Schritt S3. Wenn ermittelt wird,
daß das
Bearbeitungsergebnis unbefriedigend ist, geht der Steuerungsablauf
mit Schritt S4 weiter, um die Bearbeitungsbedingungsparameter zu ändern.
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Im
Schritt S4 gibt ein Bediener das Ziel ein, für das die Bearbeitungsbedingungsparameter
geändert werden.
Insbesondere wenn der Bediener eine bestimmte Schaltfläche bei
dem Unterstützungssystem
drückt, wird
der Veränderungsziel-Eingabebildschirm-Erzeugungsabschnitt 39 aktiviert,
um den Veränderungsziel-Eingabebildschirm 201 auf
dem Anzeigegerät 25 anzuzeigen,
wie in 3 gezeigt ist. Das Ziel der Veränderung
der Bearbeitungsbedingungsparameter kann, wie in 3 gezeigt
ist, ausgewählt
werden aus: der Verhinderung des schlechten Durchlochens, der Verhinderung
des Ausfugens (oder des Ausdünnens)
oder des schlechten Schneidens, dem Vermeiden von Alarmen und der
Einstellung der Bearbeitungsparameter. Hier wird die Aufstellung
der zu ändernden
Bearbeitungszustände
im rechten oberen Abschnitt des Bildschirms angezeigt. Die Verfahrensbedingungen
enthalten Daten zum Angeben des Materialnamens eines Werkstücks, Daten
zum Angeben der Art des Materials, Daten zum Angeben der Dicke des
Werkstücks
usw. Wie in 3 gezeigt, ist der Satz der
zu ändernden
Verfahrensbedingungen, die mit Nr. 3 numeriert ist, in der linken
Spalte im oberen rechten Abschnitt des Bildschirms 201 aufgeführt, wobei
die Zahlenwerte und weitere Information, die den jeweiligen Verfahrensbedingungen
entsprechen, in der rechten Spalte aufgeführt sind.
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Dort,
wo das Ziel der Veränderung
der Bearbeitungsbedingungen ist, die Bearbeitungsparameter einzustellen,
wird eine Schaltfläche 101 auf
der Bildanzeige des Bildschirms 201 ausgewählt. Wenn
der Bediener die Schaltfläche 101 drückt, erscheint
eine Bildanzeige 103 für
Regeln, gemäß denen
Bearbeitungsparameter eingestellt werden, auf dem Bildschirm 201 (die
Bildanzeige 103 wird anfangs nicht auf dem Veränderungsziel-Eingabebildschirm 201 bereitgestellt,
wenn er zuerst angezeigt wird). Wenn die Bearbeitungsparameter z. B.
mit einem besonders auf die Qualität gelegten Schwerpunkt eingestellt
werden sollen, soll der Bediener ein Prinzip (oder Objekt) 103a auswählen, das
qualitätsbewußt genannt
wird, wie in 3 gezeigt ist, und eine OK-Schaltfläche 105 drücken.
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Als
Ergebnis wird in Schritt S5 bestimmt, daß das Ziel der Änderung
ein anderes Ziel als die Verhinderung des schlechten Durchlochens
oder des schlechten Schneidens (Ausdünnens) ist, und der Steuerungsablauf
geht zu Schritt S6 über.
In Schritt S6 wird der Bearbeitungszustands-Eingabebildschirm-Erzeugungsabschnitt 41 aktiviert,
so daß der
Bearbeitungszustands-Eingabebildschirm 203, wie in 4 gezeigt
ist, auf dem Anzeigegerät 25 angezeigt
wird. Auf dem Bearbeitungszustands-Eingabebildschirm 203 werden
zu bewertende Auswertungspositionen (oder Auswertungserscheinungen) 203,
anhand derer der Bearbeitungszustand beurteilt wird, angezeigt,
wobei die Positionen die Verbrennung, die Schlacke, die Bearbeitungskosten
usw. beinhalten. Eine Fünfschrittauswertung
wird bei dem Bearbeitungszustand in Bezug auf jede Auswertungsposition
oder alle Auswertungserscheinungen ausgeführt, die in der äußersten
linken Spalte einer Tabelle auf dem Bildschirm 203 aufgeführt ist
bzw. sind, wobei das Ergebnis der Auswertung in einer Reihe gezeigt
wird, die der betreffenden Auswertungsposition entspricht. In der
Tabelle, in der fünf
Spalten zugewiesen sind, um fünf
Schritte bzw. Stufen der Auswertung zu zeigen, wird die äußerste rechte
Spalte markiert, wenn das beste oder wünschenswerteste Ergebnis erhalten
wird, und die äußerste linke
Spalte wird markiert, wenn das schlechteste oder am wenigsten wünschenswerte
Ergebnis erhalten wird, während
die Zwischenspalten abgestufte Ergebnisse zwischen den besten Ergebnissen
und den schlechtesten Ergebnissen zeigen. Wenn sich z. B. herausstellt,
daß das
Ergebnis der Auswertung in Bezug auf die Kraterbildung 203b im
Ergebnis der Versuchslaserbearbeitung, wie sie oben beschrieben
ist, schlecht ist, wählt
der Bediener ein Kästchen 203c aus, das
sich in der äußersten
linken Spalte in der Reihe, die der Position "Kraterbildung" entspricht, befindet, so daß das Kästchen 203c geschwärzt wird,
wie in 4 gezeigt ist. Wenn das Ergebnis der Auswertung
in Bezug auf die Position "Schlacke" 203d relativ
schlecht oder schlecht ist, wählt
der Bediener entsprechend ein Kästchen
aus, das sich von links gezählt
in der zweiten Spalte in der Reihe, die der Position "Schlacke" entspricht, befindet,
so daß das
Kästchen 203e geschwärzt wird,
wie in 4 gezeigt ist. Die Ergebnisse der somit durch
den Bediener eingegebenen Auswertung, welche die Form von Niveaus
aufweisen, werden an ein geeignetes Speichermittel übertragen
und in diesem gespeichert. Diese Niveaus können in Form der Werte "4", "3", "2", "1", "0" ausgedrückt werden, die in der Reihenfolge
von links nach rechts den jeweiligen Spalten in der Tabelle entsprechen.
In dem Beispiel aus 4 ist die Eingabe in das Speichermittel
als das Ergebnis der Auswertung bei der Position "Kraterbildung" 203b "4", und die Eingabe als das Ergebnis der
Auswertung bei der Position "Schlacke" 203d ist "3", während
die Eingabe als das Ergebnis der Auswertung bei der Position "Bearbeitungskosten" 203f "1" ist. In der folgenden Beschreibung
werden diese Niveaus auch "Auswertungsparameter" genannt.
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Dort,
wo die Laserbearbeitung erneut ausgeführt wird, werden die in dem
vorherigen Regelungszyklus ausgewählten Niveaus standardmäßig angezeigt,
wobei deshalb eine neue Aufstellung von Auswertungsniveaus in dem
aktuellen Zyklus in Bezug auf die oben genannten Niveaus ausgewählt werden
kann.
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Wenn
alle oben beschriebenen Eingabeoperationen abgeschlossen sind, drückt der
Bediener eine OK-Schaltfläche 107.
Dann wird der Schritt S7 ausgeführt,
so daß die
Daten der Auswertungsparameter als Schlechtbearbeitungsinformation
in einer Speichereinheit 36, die als eine Datenbank dient,
gespeichert werden. Gleichzeitig können die Daten, welche die "Einstellung der Bearbeitungsparameter" und "qualitätsbewußt" darstellen, die
in dem obigen Schritt S4 ausgewählt
und eingegeben wurden, als ein Teil der Schlechtbearbeitungsinformation
zusätzlich
zu den Auswertungsparametern ebenfalls in der Datenbank 36 gespeichert werden.
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Wenn
das Ziel der in Schritt S4 ausgewählten Änderung ist, ein schlechtes
Durchlochen oder ein schlechtes Schneiden (Ausfugen) zu verhindern
oder zu überwinden,
wird in Schritt S5 eine positive Entscheidung (JA) erhalten und
der Steuerungsablauf geht zu Schritt S7 über. In Schritt S7 wird die
Information, die für das "schlechte Durchlochen" oder das "schlechte Schneiden" kennzeichnend ist,
in der Datenbank 36 als Schlechtbearbeitungsinformation
gespeichert.
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Wenn
das "schlechte Durchlochen" oder das "schlechte Schneiden" auf dem Bildschirm 201 aus 3 ausgewählt wird
und die OK-Schaltfläche 15 gedrückt wird
oder wenn die OK-Schaltfläche 107 auf
dem Bildschirm 203 aus 4 gedrückt wird,
wird in Schritt S8 der Prozeßleit-Bildschirm-Erzeugungsabschnitt 43 aktiviert,
wobei ein Prozeßleit-Bildschirm 205,
wie in 5 gezeigt ist, auf dem Anzeigegerät 25 angezeigt
wird.
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Eine
Führungstabelle
(Bearbeitungsbedingungsparameter-Suchführungstabelle) 108,
die pfeilähnliche
Anzeigen enthält,
wird auf dem Prozeßleit-Bildschirm 205 angezeigt.
Die Führungstabelle 108 wird
auf der Grundlage einer geeigneten Intelligenzbasis für jede Position
(jede Erscheinung) erstellt, die als fehlerhaft oder als schlecht
ausgewertet wurde, deren Niveau (Auswertungsparameter) 1 oder höher ist.
In der Führungstabelle 108 bedeutet
ein Pfeil nach oben, der in einer Spalte erscheint, die einem bestimmten
Bearbeitungsparameter entspricht, daß der aktuelle Wert dieses
Bearbeitungsparameters erhöht
werden sollte, wobei ein Pfeil nach unten, der in einer Spalte erscheint,
die einem bestimmten Bearbeitungsparameter entspricht, bedeutet, daß der aktuelle
Wert dieses Bearbeitungsparameters vermindert werden sollte. Um
eine Kraterbildung zu verhindern, sollte z. B. die Laserkopfgeschwindigkeit
erhöht
werden und die Laserleistung sollte verringert werden. Um die Intelligenzbasis,
wie oben beschrieben ist, bereitzustellen, können aus der TABELLE 1 hergeleitete
Daten eines ersten Tabellenmittels 29a wie später beschrieben
verwendet werden.
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Durch
Bezug auf die Führungstabelle 108 kann
der Bediener, wie oben beschrieben ist, durch geeignete Eingabeoperationen
die Bearbeitungszustandsparameter wie gewünscht umstellen oder verändern.
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Der
Prozeßleit-Bildschirm 205 enthält außerdem eine
Ableitungswerttabelle 109, in der veränderte Werte, die durch Ableitung
mit einer Künstliche-Intelligenz-Funktion
(KI-Funktion) hergeleitet
wurden, wie später
beschrieben wird, angezeigt werden. In dem Beispiel aus 5 sind
veränderte
Werte, die in der Tabelle 109 auf dem Bildschirm 205 erscheinen,
4500 für
die Laserkopfgeschwindigkeit, 1200 für die Laserleistung, 400 für die Frequenz
und 20 für
die relative Einschaltdauer. Folglich ist der Bediener in der Lage,
die Bearbeitungszustände
auf der Grundlage der abgeleiteten veränderten Werte zu verändern.
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Dort,
wo die durch Ableitung mit der KI-Funktion hergeleiteten veränderten
Werte in der Tabelle 109 verwendet werden sollen, drückt der
Bediener in Schritt S9 eine Neubearbeitungsschaltfläche 111.
Dann wird auf dem Anzeigegerät 25 ein
(nicht gezeigter) Bestätigungsbildschirm
angezeigt. Auf diesem Bestätigungsbildschirm
werden die aktuellen Werte und die veränderten Werte der Bearbeitungsbedingungsparameter
parallel zueinander angezeigt. Wenn der Bediener die veränderten
Werte auf dem Bestätigungsbildschirm
bestätigt, wird
der Schritt S10 ausgeführt,
um die veränderten
Werte in der Bearbeitungsbedingungsparameter-Speichereinheit 35, die als
eine weitere Datenbank dient, zu speichern. Die somit in der Speichereinheit 35 gespeicherten
veränderten
Werte können
auf verschiedenen Arten von Speichermedien wie etwa auf eine Diskette übertragen
und darin gespeichert werden.
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Anschließend wird
der Schritt S11 ausgeführt,
um die Laserbearbeitung gemäß den veränderten
Bearbeitungsbedingungsparametern, wie oben beschrieben ist, erneut
auszuführen,
wobei anschließend
der Schritt S12 ausgeführt
wird, um das Ergebnis des Schneidens erneut auszuwerten.
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Wenn
der Bediener in Schritt S12 ermittelt, daß das Schneiden oder der Bearbeitungszustand
immer noch unbefriedigend ist, springt der Steuerungsablauf zu Schritt
S4 zurück
und die Bearbeitungsbedingungsparameter werden in dem nächsten Regelungszyklus
erneut eingestellt.
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Im
Schritt S9 kann der Bediener die Bearbeitungsparameter mit Bezug
auf Daten, die sich in der Vergangenheit angesammelt haben, umstellen
oder verändern.
In diesem Fall wird eine Vergangenheitsbearbeitungsdaten-Hinweisschaltfläche 113 auf
dem Bildschirm 205 aus 5 gedrückt. Dann
wird ein Vergangenheitsbearbeitungsdaten-Auflistbildschirm 121 wie in 6 gezeigt
auf dem Anzeigegerät 25 angezeigt.
Der Bildschirm 121 enthält
eine Tabelle, in der eine Spalte 121a, die mit "Verfahrensdaten" bezeichnet ist,
die Nummern 1, 2, 3 enthält,
welche die jeweiligen in der Vergangenheit ausgeführten Laserbearbeitungen
kennzeichnen. Dann kann der Bediener dazu in der Lage sein, die
aktuellen Werte der Bearbeitungsparameter mit Bezug auf diese Daten
zu ändern.
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Wenn
der Bediener ein Kästchen 121b als
ein Teil der Vergangenheitsbearbeitungsdaten-Auflistung auf dem
Bildschirm 121 aus 6 drückt, wird
ein Verlauf (Verfahren des Probierens) bis zu dem Zeitpunkt, in dem
der Bediener die Daten erreichte, auf einem Bildschirm 123 angezeigt,
wie in 7 gezeigt ist. Zum Beispiel wurden nach dem Ausführen der
Versuche 1–3,
in denen Daten, wie sie in 7 gezeigt
sind, erhalten wurden, die Daten der Verfahrensdatennummer 1 aus 6 in
der vierten Versuchsbearbeitung erhalten.
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Wenn
der Bediener ein Kästchen 123a für einen
der Bearbeitungsparameter in der Tabelle auf dem Bildschirm 123 aus 7 drückt, wird
ein Schaubild, das den Korrekturverlauf dieses Bearbeitungsparameters darstellt,
angezeigt, wie in 8 gezeigt ist. Durch den Bezug
auf das Schaubild aus 8 kann der Bediener den aktuellen
Parameter in einer kurzen Zeit leicht in einen gewünschten
idealen Parameter ändern.
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Anhand
der 9 wird als Nächstes
die Künstliche-Intelligenz-Funktion
(KI-Funktion), mit der die abgeleiteten Werte 109 (5)
für die
Bearbeitungsbedingungsparameter durch Ableitung hergeleitet werden, ausführlich beschrieben.
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Wenn
der Bediener in Schritt S6 die Auswertungsparameter eingibt und
die Schlechtbearbeitungsinformation in Schritt S7, z. B. in dem
Ablaufplan aus 2, in der Datenbank gespeichert
wird, geht der Steuerungsablauf mit Schritt S21 aus 9 weiter.
In Schritt S21 wird auf der Grundlage der Auswertungsparameter ermittelt,
welcher der Bearbeitungsbedingungsparameter (oder Bearbeitungsparameter)
verändert
werden könnte,
um die Fehler bei der aktuellen Laserbearbeitung am wirksamsten
zu beseitigen. Diese Operation wird durch den Bearbeitungsbedingungs-Auswahlabschnitt 29 ausgeführt. Um
den wirksamsten Bearbeitungsbedingungsparameter zu ermitteln, wird
in Schritt S23 durch das Verwenden der Tabelle 1, die in dem ersten
Tabellenspeichermittel 29a (1) enthalten
ist, wie unten beschrieben ist, ein erster Korrekturwirkungswert Peff(n)
für jeden
Bearbeitungsbedingungsparameter n berechnet.
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In
der TABELLE 1 sind schlechte oder unerwünschte Erscheinungen, die im
Ergebnis der Laserbearbeitung beobachtet wurden, in der äußersten
linken Spalte aufgeführt
und die Bearbeitungsparameter sind in der obersten Reihe aufgeführt. In
dieser Tabelle bezeichnet der Wert "+1" eine
Zunahme des entsprechenden Bearbeitungsparameters, und "–1" bezeichnet eine Abnahme des Bearbeitungsparameters,
während "0" keine Änderung des Bearbeitungsparameters
bezeichnet. Aus der TABELLE 1 ist z. B. selbstverständlich offensichtlich,
daß es
erwünscht
ist, die Laserkopfgeschwindigkeit zu erhöhen und die Leistung zu verringern,
um die Kraterbildung zu verhindern.
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Die
TABELLE 1 kann in Form einer Matrix K(m, n) ausgedrückt werden,
wobei "m" die Nummer der Reihe
darstellt, die jeder schlechten Erscheinung wie etwa dem Ausfugen
(Ausdünnen)
oder der Kraterbildung entspricht, wobei "n" die
Nummer der Spalte darstellt, die jedem Bearbeitungszustandsparameter
wie etwa der Laserkopfgeschwindigkeit oder der Laserleistung entspricht.
Durch das Verwenden dieser Tabelle wird der erste Korrekturwirkungswert
Peff(n) gemäß der folgenden
Gleichung berechnet: Peff(n) = ΣmK(m,
n)*Auswertungsparameter (m).
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Wenn
die Auswertungsparameter von Kraterbildung, Schlacke und Bearbeitungskosten,
die in Bezug auf die aktuelle Laserbearbeitung erhalten werden,
4, 3 bzw. 1 sind, und wenn die anderen Auswertungsparameter 0 sind,
werden die ersten Korrekturwirkungswerte Peff(n) auf die folgende
Art berechnet: Peff(1) "Geschwindigkeit" = (–1*0) + (1 *4) + (1*3) + (1*1)
= 8 Peff(2) "Leistung" = (1*0) + (–1*4) + (–1*3) + (1*1) = 6.
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In
Abhängigkeit
von der Anpassungsposition (qualitätsbewußt, geschwindigkeitsbewußt, kostenbewußt), die,
wie oben beschrieben ist, auf dem Bildschirm 201 aus 3 ausgewählt wird,
kann es einen oder mehrere Bearbeitungsbedingungsparameter geben,
der/die nicht geändert
werden sollte/sollten, wobei sich diese Situation auf die Berechnung
des Korrekturwirkungswerts auswirken muß. In Schritt S25 wird deshalb durch
das Multiplizieren des ersten Korrekturwirkungswerts Peff(n) mit
einem Filter F(i, n), der im Voraus für jede Position der Anpassungspositionen
bestimmt worden ist, für
jeden Bearbeitungszustandsparameter ein zweiter Korrekturwirkungswert
Peff'(n) berechnet. Peff'(n)
= F(i, n)*Peff(n)
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Die
oben beschrieben Filter F(i, n) für die jeweiligen Anpassungspositionen
sind unten in der TABELLE 2 gezeigt.
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In
der TABELLE 2 sind die bei Änderungen
der Bearbeitungsbedingungsparameter zu betrachtenden Anpassungspositionen
in der äußersten
linken Spalte aufgeführt,
und die Verfahrensbedingungsparameter sind in der obersten Reihe
aufgeführt.
Hinsichtlich des Filters F(i, n) stellt "i" die
Nummer der Reihe dar, die jeder Position wie etwa qualitätsbewußt, geschwindigkeitsbewußt und kostenbewußt der Anpassungspositionen
entspricht, und "n" stellt die Nummer
der Spalte dar, die jedem Parameter der Bearbeitungszustandsparameter
wie etwa der Geschwindigkeit, der Leistung, der relativen Einschaltdauer
und der Frequenz entspricht. In der TABELLE 2 ergibt "neg+" den Wert "0", wenn Peff(n) für den Bearbeitungsparameter
n der entsprechenden Spalte positiv ist, und ergibt den Wert "1 ", wenn Peff(n) für den entsprechenden
Bearbeitungsparameter n negativ ist, während "neg–" den Wert "0" ergibt, wenn Peff(n) für den Bearbeitungsparameter
n der entsprechenden Spalte negativ ist, und den Wert "1" ergibt, wenn Peff(n) für den entsprechenden
Bearbeitungsparameter n positiv ist. Beispielsweise wird im Fall
von geschwindigkeitsbewußt
(i = 2) der Filter F(i = 2, n = 1) für die Laserkopfgeschwindigkeit
n = 1 durch "neg–" dargestellt, was
den Wert "0" ergibt, wenn der
Wirkungswert Peff(1) negativ ist, und den Wert "1" ergibt,
wenn der Wirkungswert Peff(1) positiv ist.
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Dann
wird einer der Bearbeitungsbedingungsparameter, bei dem der zweite
Korrekturwirkungswert Peff'(n)
den größten Absolutwert
aufweist, als der wirksamste Bearbeitungsbedingungsparameter bestimmt.
In dem obigen Beispiel ist Peff'(1)
gleich 8, Peff'(2)
gleich 6 und Peff'(3)
gleich 0. Daher weist der Peff'-Wert
der Geschwindigkeit (n = 1) den größten Wert auf, wobei deshalb
der Geschwindigkeitsparameter als der wirksamste Bearbeitungszustandsparameter ermittelt
ist. Die obige TABELLE 2 kann in dem Tabellenspeichermittel 29a enthalten
sein, wie es in 1 gezeigt ist.
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In
Schritt S27 aus 9 berechnet der Ableitungswert-Berechnungsabschnitt 31 auf
der Grundlage des Ergebnisses der obigen Berechnung und der durch
den Bediener eingegebenen Auswertungsparameter einen abgeleiteten
Wert des wirksamsten Bearbeitungsbedingungsparameters. In dieser
Operation verwendet der Berechnungsabschnitt 31 die TABELLE
3, wie unten gezeigt ist, die in dem zweiten Tabellenspeichermittel 31a (1)
gespeichert ist.
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In
der TABELLE 3 sind die Werte oder Niveaus der oben erwähnten Auswertungsparameter
in der äußersten
linken Spalte aufgeführt,
und die Bearbeitungsbedingungsparameter, von denen der wirksamste
ausgewählt
wird, sind in der obersten Reihe aufgeführt. Jedes je Reihe und je
Spalte definierte Kästchen
enthält einen
Korrekturwert für
den entsprechenden Bearbeitungsbedingungsparameter. Um einen Änderungswert (Korrekturwert)
mit Hilfe der obigen TABELLE 3 durch Ableitung zu bestimmen, wird
eine der Bearbeitungsbedingungen, die durch den Bearbeitungsbedingungs-Auswahlabschnitt 29 als
wirksamste Bedingung ermittelt wurde, aus den (in der horizontalen
Richtung angeordneten) Spalten ausgewählt, wobei der größte Wert
L von den durch den Bediener eingegebenen Auswertungsparametern
aus den (in der vertikalen Richtung angeordneten) Reihen ausgewählt wird.
Im oben beschriebenen Beispiel wird die mit "Geschwindigkeit" bezeichnete Spalte ausgewählt, da
die Geschwindigkeit als die wirksamste Bearbeitungsbedingung ermittelt
wurde, wobei die Reihe "L
= 4" ausgewählt wird,
da der Auswertungsparameter "Kraterbildung" das größte Niveau
hat, das gleich 4 ist. Auf diese Weise wird der in dem Kästchen,
das in der TABELLE 3 der Spalte von "Geschwindigkeit" und der Reihe von "L4" entspricht,
enthaltene Geschwindigkeitskorrekturwert 300 erhalten. Dieser Wert
wird dann zu dem aktuellen Geschwindigkeitswert addiert. Wenn der
aktuelle Wert z. B. 1500 ist, wird die endgültige abgeleitete Geschwindigkeit
(der optimale Bearbeitungsbedingungsparameter) im Ergebnis der Berechnung gleich
1800.
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Wenn
der Auswertungsparameter des Ausfugens (oder des Ausdünnens) das
größte Niveau
aufweist und die Geschwindigkeit als die wirksamste Bearbeitungsbedingung
bestimmt wird, muß die
Geschwindigkeit gesenkt werden, wie in der TABELLE 1 gezeigt ist.
Dementsprechend wird der abgeleitete Wert (der optimale Bearbeitungsbedingungsparameter)
durch das Subtrahieren des Korrekturwerts von dem aktuellen Wert
erhalten.
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Um
die Anzahl der Bearbeitungsbedingungs-Änderungsoperationen mit der
KI-Funktion wie
oben beschrieben zu verringern, ist es notwendig, das zweite Tabellenmittel
(TABELLE 3) bereitzustellen, das die geeignetsten Werte in Bezug
auf die durch den Bediener eingegebenen Niveaus der schlechten Bearbeitung (Auswertungsparameter)
enthält.
Zu diesem Zweck ist das Unterstützungssystem
der betreffenden Ausführungsform
mit dem Tabellenkorrekturabschnitt 33 versehen, um das
zweite Tabellenmittel (TABELLE 3) jedes Mal, wenn der Bearbeitungsbedingungsparameter
durch Ableitung verändert
wird, zu verändern.
Anhand der 10 und 11 wird
die Wirkungsweise des Tabellenkorrekturabschnitts 33 ausführlich erklärt.
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Wenn
das Vorzeichen (+: Zunahme, –:
Abnahme) des Korrekturbetrags ΔX1,
der im vorherigen Regelungszyklus erhalten wurde, das Gleiche ist,
wie das Vorzeichen des Korrekturbetrags ΔX2, der im aktuellen Zyklus
erhalten wird, wie in dem Schaubild auf der linken Seite der 10 gezeigt
ist, bedeutet dies, daß der beim
ersten Mal verwendete Korrekturbetrag nicht ausreichte, und daß der Wert
in der Korrekturwerttabelle folglich erhöht werden muß (es ist
zu beachten, daß ΔX jeden Korrekturwert
in der TABELLE 3 darstellt und daß z. B. im Fall der Geschwindigkeit
die Korrekturwerte 50, 100, 200, 300 sind). Hier kann der Korrekturwert jedoch,
wenn das Niveau der schlechten Bearbeitung (Auswertungsparameter)
sehr niedrig ist (das heißt, wo der
Absolutwert von ΔX
kleiner als ein vorgegebener Wert ist), als ein Fehler innerhalb
eines gestatteten Bereichs oder Grenzwerts angesehen werden, wobei
an dem Bearbeitungsparameter keine Korrektur ausgeführt wird.
Wenn jedes Kästchen
in der TABELLE 3 durch M(n, m) vertreten ist, wird die TABELLE 3
durch das Ändern
der Korrekturwerte gemäß der folgenden
Gleichung verändert: M(n, m) = M(n, m)*Kp,wobei Kp einen Lerngewinn
darstellt, der größer als
1 ist. Im Ergebnis dieser Korrektur wird der abgeleitete Korrekturwert
größer als
der Korrekturwert, der bei der vorherigen Operation verwendet wurde,
wobei der Bearbeitungsbedingungsparameter einen Zielwert durch nur
eine Korrekturoperation erreichen kann, wie in dem Schaubild auf
der rechten Seite der 10 gezeigt ist.
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Wenn
das Vorzeichen (+: Zunahme, –:
Abnahme) des Korrekturbetrags ΔX1,
der im vorherigen Regelungszyklus erhalten wurde, dem Vorzeichen
des Korrekturbetrags ΔX2,
der im aktuellen Regelungszyklus erhalten wird, entgegengesetzt
ist, wie in dem Schaubild auf der linken Seite der 11 gezeigt
ist, bedeutet dies, daß der
beim ersten Mal verwendete Korrekturbetrag zu groß war und
daß der
entsprechende Wert in der Korrekturwerttabelle folglich verringert
werden muß.
Wenn das Niveau der schlechten Bearbeitung (Auswertungsparameter)
sehr niedrig ist (das heißt,
wo der Absolutwert von ΔX
kleiner als ein vorgegebener Wert ist), wird der Korrekturwert jedoch
als ein Fehler innerhalb eines gestatteten Bereichs angesehen, wobei
an dem Bearbeitungsparameter keine Korrektur ausgeführt wird.
Wenn jedes Kästchen
in der TABELLE 3 durch M(n, m) vertreten ist, wird die TABELLE 3
durch das Ändern
der Korrekturwerte gemäß der folgenden
Gleichung verändert: M(n, m) = M(n)*Kp,wobei Kp einen Lerngewinn
darstellt, der kleiner als 1 ist. Im Ergebnis dieser Korrektur wird
der abgeleitete Korrekturwert kleiner als der Korrekturwert, der
bei der vorherigen Operation verwendet wurde, wobei der Bearbeitungsbedingungsparameter
einen Zielwert durch nur eine Korrekturoperation erreichen kann,
wie in dem Schaubild auf der rechten Seite der 11 gezeigt
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, können die Bearbeitungsbedingungen
anhand des Bearbeitungszustandes leicht umgestellt oder verändert werden.
Insbesondere kann sogar ein unerfahrener Bediener leicht ermitteln,
welcher der Bearbeitungsbedingungen geändert werden sollte, und in
welchem Maße
die Bearbeitungsbedingung korrigiert werden sollte.
