JP7171538B2 - Tool Condition Determination Apparatus, Learning Apparatus, and Method - Google Patents
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Description
本発明は、工具条件決定装置、学習装置、およびその方法に関する。 The present invention relates to a tool condition determination device, learning device, and method thereof.
従来、金型や金属部品が機械加工により目標とする加工形状に加工される際、オペレータが使用する工具を決定している。オペレータは目標とする加工形状を見ながら、その形状に合った工具の種類、工具軸方向、および加工範囲を含む工具条件を選定している。オペレータは、選定した工具条件に基づいてCAM(Computer Aided Manufacturing)により工具軌跡を生成してシミュレーションを行い、加工対象物が所望の形状に加工されるか判定を行って工具条件を決定している。 2. Description of the Related Art Conventionally, when a mold or metal part is machined into a target shape, an operator determines the tool to be used. The operator selects tool conditions, including the type of tool, tool axial direction, and machining range, while looking at the target machining shape. Based on the selected tool conditions, the operator generates a tool locus using CAM (Computer Aided Manufacturing), performs a simulation, determines whether the workpiece can be machined into a desired shape, and determines the tool conditions. .
選定される工具条件次第では加工時間が大きく変わるため、加工時間を短縮するための工具条件の選定には経験が必要であり、オペレータの技量によっては工具条件の検討に時間が掛かるという問題があった。また、所望の形状が複雑であればあるほど工具条件選定は難しく、熟練のオペレータといえども適切な条件を見つけることができない、という問題があった。 Since the machining time varies greatly depending on the selected tool conditions, experience is required to select the tool conditions to shorten the machining time. rice field. Moreover, the more complicated the desired shape is, the more difficult it is to select tool conditions, and even an experienced operator cannot find appropriate conditions.
これに対して特許文献1では、全ての工具から複数個の工具を選定した複数の工具選択パターンを設定し、そのすべての工具選択パターンの切削時間をシミュレーションにより見積り、最も切削時間が短いパターンを選定する方法を提案している。
On the other hand, in
しかしながら、特許文献1の方法では、あり得る工具選択パターンが少なければ短時間で最適パターンが選定できるものの、工具選択パターンが多い場合は、その数だけシミュレーションを実施しなければならないため、パターンの選定に時間を要する。また、工具軸方向は考慮されていないため、選定されたパターンは必ずしも切削時間が最短とは言えない。
However, in the method of
そこで本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ワークの初期形状から目標形状を得るための加工に用いる適切な工具条件を簡易に決定可能な技術を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a technique capable of easily determining appropriate tool conditions used for machining to obtain a target shape from an initial shape of a workpiece. do.
本発明の一態様は、
複数種類の工具を使用する工作機械に対する工具条件を決定する工具条件決定装置であって、
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを取得する取得手段と、
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを受け付け、前記初期形状から前記目標形状を得るために使用する一連の工具条件を決定する決定手段と、
を備え、
前記決定手段は、
ワークの現在形状から前記目標形状を得るための加工で使用する工具条件を出力するよ
うに機械学習された学習モデルと、
前記学習モデルが出力する工具条件による加工後の次形状を求める次形状取得手段と、
を有し、
前記ワークの初期形状を前記学習モデルへの最初の入力として工具条件を得て、前記学習モデルから得られた工具条件による加工後の次形状をさらに前記学習モデルの入力として次の工具条件を得る処理を繰り返すことにより、前記一連の工具条件を決定する、
工具条件決定装置である。
One aspect of the present invention is
A tool condition determination device for determining tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools,
Acquisition means for acquiring data representing the initial shape and the target shape of the workpiece;
determining means for receiving data representing an initial shape and a target shape of a workpiece and determining a set of tool conditions used to obtain said target shape from said initial shape;
with
The determining means is
a learning model machine-learned to output tool conditions used in machining for obtaining the target shape from the current shape of the workpiece;
a next shape obtaining means for obtaining a next shape after machining according to the tool conditions output by the learning model;
has
Tool conditions are obtained by using the initial shape of the workpiece as the first input to the learning model, and the next tool condition is obtained by using the next shape after machining by the tool conditions obtained from the learning model as input to the learning model. determining the set of tool conditions by repeating the process;
It is a tool condition determination device.
本発明の一態様は、
複数種類の工具を使用する工作機械に対する工具条件を決定するために用いる学習モデルを機械学習する学習装置であって、
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを取得する取得手段と、
前記ワークの初期形状から目標形状を得るまでの除去体積および加工時間を報酬とした強化学習により、前記学習モデルを学習する学習手段と、
を備える、学習装置である。
One aspect of the present invention is
A learning device for machine learning a learning model used to determine tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools,
Acquisition means for acquiring data representing the initial shape and the target shape of the workpiece;
learning means for learning the learning model by reinforcement learning with a reward for the removal volume and machining time from the initial shape of the workpiece to the target shape;
A learning device comprising:
本発明の一態様は、
複数種類の工具を使用する工作機械に対する工具条件を決定するための、コンピュータが行う工具条件決定方法であって
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを取得する取得ステップと、
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを受け付け、前記初期形状から前記目標形状を得るために使用する一連の工具条件を決定する決定ステップと、
を含み、
前記決定ステップでは、ワークの現在形状から前記目標形状を得るための次の加工で使用する工具条件を出力するように機械学習された学習モデルを用いて、前記ワークの初期形状を前記学習モデルへの最初の入力として工具条件を得て、前記学習モデルから得られた工具条件による加工後の次形状をさらに前記学習モデルの入力として次の工具条件を得る処理を繰り返すことにより、前記一連の工具条件を決定する、
工具条件決定方法である。
One aspect of the present invention is
A computer-implemented tool condition determination method for determining tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools, comprising: an acquisition step of acquiring data representing an initial shape and a target shape of a workpiece;
a determining step of receiving data representing an initial shape and a target shape of a workpiece and determining a set of tooling conditions to be used to obtain said target shape from said initial shape;
including
In the determining step, the initial shape of the work is transferred to the learning model using a learning model machine-learned so as to output tool conditions to be used in the next machining for obtaining the target shape from the current shape of the work. Obtaining the tool condition as the first input of the above-mentioned series of tools by repeating the process of obtaining the next tool condition by further inputting the next shape after machining according to the tool condition obtained from the learning model as an input to the learning model determine the conditions,
It is a tool condition determination method.
本発明の一態様は、
複数種類の工具を使用する工作機械に対する工具条件を決定するために用いる学習モデルを機械学習する、コンピュータが行う学習方法であって、
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを取得する取得ステップと、
前記ワークの初期形状から目標形状を得るまでの除去体積および加工時間を報酬とした強化学習により、前記学習モデルを学習する学習ステップと、
を備える、学習方法である。
One aspect of the present invention is
A computer-implemented learning method for machine learning a learning model used to determine tool conditions for a machine tool using multiple types of tools, comprising:
an acquisition step of acquiring data representing an initial shape and a target shape of the workpiece;
a learning step of learning the learning model by reinforcement learning with a reward of removal volume and processing time from the initial shape of the work to obtaining the target shape;
A learning method comprising:
本発明によれば、ワークの初期形状から目標形状を得るための加工に用いる適切な工具条件を簡易に決定できる。 According to the present invention, it is possible to easily determine appropriate tool conditions for machining to obtain a target shape from the initial shape of the workpiece.
本発明の実施形態に係る工具条件決定装置3(図6参照)は、機械学習された学習モデル2を用いて、ワークの初期形状から目標形状を得るために使用する一連の工具条件を決定する。学習モデル2は、ワークの現在形状および目標形状を表すデータ(例えばCADモデル)を入力として受け付け、現在形状から目標形状を得るために使用する次の加工における工具条件を出力する。工具条件決定装置3は、ワークの初期形状を学習モデル2への最初の入力として工具条件を得て、得られた工具条件による加工後の次形状をさらに学習モデル2の入力として次の工具条件を得る処理を繰り返すことにより、適切な一連の工具条件を決定する。
A tool condition determination device 3 (see FIG. 6) according to an embodiment of the present invention uses a machine-learned
本発明の実施形態は、学習モデル2を学習するための学習装置1、および学習モデルを用いて工具条件を決定する工具条件決定装置1を含む。以下、それぞれ説明する。
An embodiment of the present invention includes a
<学習装置>
図1は、本実施形態に係る学習装置1の機能構成を示す図である。学習装置1は、CADモデル取得部11、学習部12、および学習モデル2を含む。学習部12は、データ変換部13、工具条件取得部14、次ワーク形状取得部15、加工時間・除去体積算出部16、機械学習部17を含む。
<Learning device>
FIG. 1 is a diagram showing the functional configuration of a
学習装置1は、1つ以上のプロセッサと、主記憶装置、補助記憶装置、入力装置、および出力装置を含むコンピュータであり、プロセッサがコンピュータプログラムを実行することにより上記の機能が実現される。学習装置1が有するプロセッサは、CPU(Central Processing Unit)を含み、さらにGPU(Graphic Processing Unit)を含んでもよい。なお、上記の機能部のうち一部または全部は、専用のハードウェア回路によって実現されても構わない。
The
CADモデル取得部11は、ワークの初期形状および目標形状(加工形状とも称する)のCADモデルを取得する。ここでCADモデルは、3次元CADにより生成された立体モデルであり、ワークの形状を表すデータの一例である。CADモデルのファイル形式はIGES,PRTなど様々であるが、いずれのファイル形式を採用してもよい。 The CAD model acquisition unit 11 acquires CAD models of an initial shape and a target shape (also called a machined shape) of a workpiece. Here, the CAD model is a three-dimensional model generated by three-dimensional CAD, and is an example of data representing the shape of the workpiece. There are various file formats for CAD models such as IGES and PRT, but any file format may be adopted.
データ変換部13は、ワークの形状を表すCADモデルを、学習モデル2の入力データに変換する。データ変換部13が変換する対象のCADモデルは、CADモデル取得部11が取得したワークの初期形状および目標形状のCADモデル、および次ワーク形状取得部15が取得する次ワークの形状のCADモデルである。データ変換部13による変換後のデータは、学習モデル2の入力データであり、加工条件を求めるために必要な特徴を含んでいる必要がある。そこで、本実施形態では、学習モデル2はワーク形状の点群データおよび二次元画像データを入力とする。他の実施形態では、学習モデルは点群データ及び二次元画像データのうちいずれか一方のみを入力としてもよい。
The
データ変換部13は、CADモデルを、座標データおよび法線ベクトルデータを含むデータである点群データに変換する。図2AはCADモデルが表す3次元形状20を示し、図2BはこのCADモデルを変換して得られる点群データ21を示す。点群データ21は、3次元形状20を点の集合体で表現したデータである。また、各点には座標データおよび法線ベクトルデータが付与される。例えば、点22には、(8,0,0)という座標データと、(0,-1,0)という大きさ1の法線ベクトルデータが付与される。なお、図2Aおよび図2Bにおいて、z軸はワークを工作機械に設置させる面に垂直な方向であり、x軸およびy軸は設置面に水平な方向である。
The
ここで、点群データの座標情報と法線ベクトル情報は、工具径および工具長および工具軸方向および加工範囲を決定するために有用なパラメータである。 Here, the coordinate information and normal vector information of the point cloud data are useful parameters for determining the tool diameter, tool length, tool axial direction, and machining range.
なぜなら、点群データの座標情報によって形状が特定され、幾何学的に切削加工可能かどうかの判断ができ、工具径および工具長および加工範囲を決めることができるからである。また、点群データの法線ベクトル情報は、工具軸方向の決定に寄与する。図3Aおよび図3Bは、形状30を構成する面31をラジアスエンドミル32で加工する際の工具軸の違いによる効率の差を示している。図3Aは、工具軸33が(0,0,1)方向、つまりz軸方向を向いている場合を示し、図3Bは、工具軸36が(0,0.71,0.71)方向、つまりz軸に対して斜め45°を向いている場合を示す。面31の法線ベクトルが(0,0.71,0.71)を向いているとき、図3Aの場合、ラジアスエンドミル32
のコーナー34で加工を行うため、所望のカスプハイトを満たすような走査線の加工経路となる。一方、図3Bの場合、ラジアスエンドミル32の底面37で加工を行うため、その加工経路は周回加工経路となる。したがって、図3Aおよび図3Bを比較すると、加工経路は図3Bの方が短くなり、加工時間も図3Bの方が短くなるため、法線方向ベクトル情報が重要となる。
This is because the shape is specified by the coordinate information of the point cloud data, it is possible to determine whether cutting is possible geometrically, and to determine the tool diameter, tool length, and machining range. Also, the normal vector information of the point cloud data contributes to the determination of the tool axis direction. 3A and 3B show the difference in efficiency due to the difference in the tool axis when machining the
Since the processing is performed at the
点群データ21に含まれる点群の数は、多ければ多いほど形状を忠実に表現できるため好ましい。しかしながら、コンピュータで処理を行う上でメモリに制限があるため、それにより最大の点群数が決まる。
The number of point clouds included in the
工具によっては、ワークと干渉する場合があり、干渉するかどうかの判定が必要となる。そこで本実施形態では、データ変換部13は、CADモデルを、ワークを所定の方向から見た二次元画像にも変換する。図4Aは、画像取得方向を示している。工具軸方向をz方向としたときに、xy平面と水平な方向からワークと工具を見ると、干渉の有無を確認できる。そこで本実施形態では、図4Aのように、ワーク40の加工の段取りにおける底面41(工作機械に設置させる面)に垂直な方向をz方向42とし、xy平面に水平、つまりz方向42に垂直な方向から二次元画像を取得する。図4Aの例では、データ変換部13は、30度ずつずらした方向から見た合計12個の二次元画像データを生成する。図4Bは方向Aから見た二次元画像43であり、このような画像の取得を方向B~Lにおいても同様に実施する。画像の枚数は多いほど形状を忠実に表現できるため方向A~Lだけでなく、さらに多くの方向からの画像取得が好ましい。実際にはコンピュータのメモリの制約上限られる。なお、データ変換部13は、z方向42と垂直な方向以外の方向から見た二次元画像を取得してもよい。
Depending on the tool, it may interfere with the workpiece, and it is necessary to determine whether or not there will be interference. Therefore, in this embodiment, the
ここで、学習モデル2について説明する。学習モデル2は、データ変換部13が生成した座標データおよび法線ベクトルデータを含む点群データおよび複数の二次元画像データを入力として、工具種類(工具径および工具長)、工具軸方向、および加工範囲を含む加工条件を出力する。学習モデル2の出力は、より正確には、取りうる行動(加工条件)の行動価値である。なお、モデルの初期形状から目標形状を得るためには複数ステップの加工が行われるが、学習モデル2は、ワークの現在形状と目標形状を表すデータを入力として受け付け、目標形状を得るために使用する次の1ステップの加工における工具条件を出力する。
Here, learning
本実施形態では、学習モデル2は、教師なし学習によって生成する。教師なし学習の例として、強化学習、特に深層強化学習が挙げられる。深層強化学習においては、行動価値関数を多層ニューラルネットワークで近似する。画像データには畳み込みニューラルネットワーク(CNN)、点群データには多層ニューラルネットワーク(MLP)が用いられることが多いが、どのようなアルゴリズムを採用してもよい。また、アンサンブル学習を
用いてもよい。
In this embodiment, the
工具条件取得部14は、学習モデル2の出力データから、次の加工における加工条件を決定する。加工条件は、工具径および工具長を含む工具種類、工具軸方向、および加工範囲を含む。工具条件取得部14は、学習モデル2の出力データから最適と判断される行動(加工条件)を採用することが基本であるが、所定の確率で最適ではない行動を採用して利用と探索のバランスを図る。
The tool
工具種類(工具径および工具長)は、予め定めた工具群の情報から選定される。この選定は、学習モデル2における分類により実現できる。
The tool type (tool diameter and tool length) is selected from predetermined tool group information. This selection can be realized by the classification in the
工具軸方向は、x,y,z軸における傾き角度として得られる数値であり、学習モデル2に回帰により算出される。x,y,zそれぞれの軸を任意の角度だけ回転させたときに得られるすべての方向を採用可能するが、工作機械の回転軸の可動範囲を超えた工具軸方向を選定することがないように算出範囲を指定してもよい。
The tool axis direction is a numerical value obtained as an inclination angle on the x, y, and z axes, and is calculated by regression to the
加工範囲は、任意のx,y,zの座標値で示される2点で囲まれた矩形領域で表現され、学習モデル2における回帰により算出される。ただし、3次元上で範囲がわかる形式であれば、上記の限りではない。ワークおよび加工形状から最大範囲が決定されるため、その範囲の中で算出される。
The processing range is represented by a rectangular area surrounded by two points indicated by arbitrary x, y, and z coordinate values, and is calculated by regression in the
次ワーク形状取得部(次形状取得部)15は、学習モデル2に入力として与えたワークの現在形状に対して、工具条件取得部14で取得された工具条件を適用したときに得られる形状をシミュレーションにより算出する。切削シミュレーションには、既知の任意のアルゴリズムを採用可能である。
A next workpiece shape acquisition unit (next shape acquisition unit) 15 acquires a shape obtained by applying the tool conditions acquired by the tool
加工時間・除去体積算出部16では、次ワーク形状取得部15で得られた形状とワークの差分を除去体積として算出する。また、各工具における単位時間あたりの体積を予め求めておき、除去体積を各工具における単位時間あたりの体積で除算することにより、加工時間を算出する。加工時間・除去体積算出部16は、それぞれの加工における除去体積および加工時間はメモリに記憶する。
The machining time/removed
機械学習部17は、機械学習アルゴリズムにしたがって学習モデル2の学習を行う。学習装置1は、ワークを目標の加工形状に加工するための複数の工具を使用する際の使用工具順序および工具径および工具軸方向および加工範囲よりなる工具条件を学習することを目的とする。ワークを目標の加工形状に対してどのような行動(工具条件の選定)をすることが正しいのかを一意に定めることが困難であることを考慮し、機械学習部17では、報酬を与えるだけで学習する強化学習アルゴリズムを採用する。強化学習のアルゴリズムは、Q-learning、Deep Q-Network(DQN)、Actor-Criticなどがあるが、本発明においてはいずれのアルゴリズムを採用してもよい。
The
また、機械学習部17の報酬は、加工時間・除去体積算出部16で算出した加工時間および除去体積に基づいて決定される。報酬は、加工時間が短いほど大きな値として決定され、また、除去体積が大きいほど大きな値として決定される。例えば、加工時間が予め設定した閾値よりも短いほどプラスの報酬、長いほどマイナスの報酬とし、除去体積が予め設定した閾値よりも多いほどプラスの報酬、少ないほどマイナスの報酬とする。なお、報酬の数値においては、都度適切な値に変更してもよい。たとえば、最も小さい工具のみを用いて除去可能な体積に実際の除去体積が近いほど、除去体積に基づく報酬を大きな値となるように決定する。また、加工時間が短いほど加工時間に基づく報酬を大きくし、最も小さい工具のみを用いて加工した場合の加工時間と等しい場合に加工時間に基づく報酬を
最小の値とする。
Further, the reward for the
図5を参照して、学習装置1が行う学習モデル2の学習処理について説明する。
The learning process of the
ステップS101において、機械学習部17は、学習モデル2の初期化を行う。具体的には、深層強化学習モデルにおける各ノード間の重みが、ランダムな値に設定される。
In step S<b>101 , the
ステップS102において、CADモデル取得部11がワークの初期形状および目標形状を表すCADデータを取得する。 In step S102, the CAD model acquisition unit 11 acquires CAD data representing the initial shape and target shape of the workpiece.
ステップS103において、データ変換部13は、CADモデル取得部11が取得したワークの初期形状および目標形状を表すCADモデルを、点群データと、複数の方向から二次元画像データに変換する。上述のように、点群データは、座標データおよび法線ベクトルデータをそれぞれ有する点データの集合である。また、二次元画像データは、ワークの設置面に垂直な方向をz軸として、z軸に垂直な複数な方向からワークを見た二次元画像データを含む。
In step S103, the
ステップS104において、工具条件取得部14は、データ変換部13によって変換されたデータを学習モデル2に入力し、学習モデル2の出力に基づいて、次の加工における工具条件を得る。なお、工具条件取得部14は、所定の確率で、ランダムな行動(加工条件)を採用して、利用と探索のバランスを取る。
In step S<b>104 , the tool
ステップS105において、次ワーク形状取得部15は、現在のワーク形状に対して、ステップS104で得た加工条件で加工した場合の、加工後の形状(次形状)をシミュレーションにより求める。
In step S105, the next workpiece
ステップS106において、加工時間・除去体積算出部16が、次形状および目標形状に基づいて加工時間および除去体積を求め、機械学習部17が加工条件および除去体積に基づいて報酬を決定する。
In step S106, the machining time/
ステップS107において、機械学習部17が、学習モデル2の学習を行う。本実施形態では、機械学習部17は、深層強化学習モデルにおける各ノード間の重みをバックプロパゲーション法により更新する。これにより、学習モデル2の価値関数(評価関数)が更新される。
In step S<b>107 , the
ステップS108において、機械学習部17は、目標形状を得るための加工が終了したか判定する。例えば、ステップS105で得られる次形状と目標形状とが所定の許容誤差の範囲内で一致する場合に加工が終了したと判断できる。あるいは、今回の加工における除去体積がゼロである場合または閾値より小さい場合に加工が終了したと判断してもよい。
In step S108, the
加工が終了していないと判定された場合(S108-NO)は、処理はステップS103に戻る。ステップS103では、ワークの初期形状の代わりに、ステップS105で得られた次形状のCADモデルを、点群データおよび二次元画像データに変換する。以上のように、学習部12は、ワークの初期形状を学習モデル2への最初の入力として工具条件を得て、学習モデル2から得られた工具条件による加工後の次形状をさらに学習モデル2の入力として次の工具条件を得る処理を目標形状が得られるまでに繰り返す。そして、この繰り返し処理の中で、学習部12は、これら一連の加工における除去体積および加工時間を報酬とした機械学習により、学習モデル2の学習を行う。学習部12は、ステップS108において加工が終了したと判定された場合(S108-YES)は、ステップS1
03からS107の繰り返し処理を終了して、ステップS109に進む。
If it is determined that the processing has not ended (S108-NO), the process returns to step S103. In step S103, instead of the initial shape of the workpiece, the CAD model of the next shape obtained in step S105 is converted into point cloud data and two-dimensional image data. As described above, the
03 to S107 are completed, and the process proceeds to step S109.
ステップS109において、学習部12は学習が終了したか判定し、学習が終了していなければ(S109-NO)処理はステップS102に戻る。ステップS102では、新たにワークの初期形状および目標形状を取得し、上記のステップS103からS108の繰り返し処理を実行する。学習が終了していれば(S109-YES)、処理を終了する。学習の終了条件は適宜設定すればよいが、例えば、所定数の初期形状および目標形状の組に対して上記の処理が行うことを終了条件とする。
In step S109, the
<工具条件決定装置>
図6は、本実施形態に係る工具条件決定装置3の機能構成を示す図である。工具条件決定装置3は、学習装置1によって学習された学習モデル2を用いて、複数種類の工具を使用する工作機械に対する工具条件を決定する。
<Tool Condition Determining Device>
FIG. 6 is a diagram showing the functional configuration of the tool condition determining device 3 according to this embodiment. A tool condition determination device 3 uses the
工具条件決定装置3は、CADモデル取得部61、工具条件決定部62、CAM66を含む。工具条件決定部62は、データ変換部63、工具条件取得部64、次ワーク形状取得部65、学習モデル2を含む。工具条件決定装置3は、1つ以上のプロセッサと、主記憶装置、補助記憶装置、入力装置、および出力装置を含むコンピュータであり、プロセッサがコンピュータプログラムを実行することにより上記の機能が実現される。なお、上記の機能部のうち一部または全部は、専用のハードウェア回路によって実現されても構わない。
The tool condition determination device 3 includes a CAD
CADモデル取得部61は、ワークの初期形状および目標形状のCADモデルを取得する。CADモデル取得部61は、CADモデル取得部11と実質的に同じであるため繰り返しの説明は省略する。
The CAD
データ変換部63は、ワークの形状を表すCADモデルを、学習モデル2の入力データに変換する。データ変換部63が変換する対象のCADモデルは、CADモデル取得部61が取得したワークの初期形状および目標形状のCADモデル、および次ワーク形状取得部65が取得する次ワークの形状のCADモデルである。
The
データ変換部63は、データ変換部13と同様に、CADモデルを、点群データおよび二次元画像データに変換する。点群データおよび二次元画像データについては、上記で説明したので繰り返しの説明は省略する。
The
学習モデル2は、学習装置1によって学習された学習済みのモデルである。学習モデル2は、ワークの現在形状および目標形状の点群データおよび二次元画像データを入力として受け付け、現在形状から目標形状を得るために使用する次の加工における工具条件を表すデータを出力する。
The
工具条件取得部64は、点群データおよび二次元画像データを学習モデル2に与え、得られる出力データに基づいて工具条件を選定する。工具条件は、工具種類(工具径および工具長)、工具軸方向、および加工範囲を含む。
The tool
次ワーク形状取得部65は、学習モデル2に入力として与えたワークの現在形状に対して、工具条件取得部64で取得された工具条件を適用したときに得られる形状をシミュレーションにより算出する。切削シミュレーションには、既知の任意のアルゴリズムを採用可能である。
The next workpiece
工具条件決定部62は、取得するワークの初期形状および目標形状を表すCADモデル
から変換した点群データおよび二次元画像データを学習モデル2への最初の入力として工具条件を得る。そして、工具条件決定部62は、得られた加工条件による加工後の次形状から変換した点群データおよび二次元画像データをさらに学習モデル2の入力として次の工具条件を得る処理を、目標形状が得られるまで繰り返す。工具条件決定部62は、このようにして得られた一連の工具条件を、ワークの初期形状から目標形状を得るために使用する一連の工具条件として出力する。
The tool
なお、工具条件決定部62が出力する工具条件は1組であってもよいし、複数組であってもよい。1組の工具条件を出力する場合は、工具条件取得部64が、学習モデル2の出力データに基づいて最適と判断される1つの工具条件を常に選択すればよい。複数組の工具条件を取得する場合には、いずれかのステップにおいて、学習モデル2の出力データに基づいて、最適と判断される複数の工具条件を選択し、複数の工具条件から得られる次形状それぞれについてそれ以降の加工条件を求めるようにすればよい。
The tool conditions output by the tool
工具条件決定部62が、複数組の一連の工具条件を出力する場合は、それぞれの工具条件の詳細を出力装置に出力し、ユーザにいずれの一連の工具条件が適切であるか選択させるとよい。
When the tool
CAM66は、CAMモデル取得部61から得られるワークの初期形状を表すCADモデルと、工具条件決定部62から得られる一連の加工条件に基づいて加工経路を算出し、工作機器67を制御するための制御データ(NCデータ)を生成して出力する。工作機器67は、この制御データに基づいて加工を行うことで、ワークを目標形状に加工できる。
The
図7を参照して、工具条件決定装置3が行う工具条件の決定処理について説明する。 A tool condition determination process performed by the tool condition determination device 3 will be described with reference to FIG. 7 .
ステップS201において、CADモデル取得部61がワークの初期形状および目標形状を表すCADデータを取得する。
In step S201, the CAD
ステップS202において、データ変換部63は、CADモデル取得部61が取得したワークの初期形状および目標形状を表すCADモデルを、点群データと、複数の方向から二次元画像データに変換する。上述のように、点群データは、座標データおよび法線ベクトルデータをそれぞれ有する点データの集合である。また、二次元画像データは、ワークの設置面に垂直な方向をz軸として、z軸に垂直な複数な方向からワークを見た二次元画像データを含む。
In step S202, the
ステップS203において、工具条件取得部64は、データ変換部63によって変換されたデータを学習モデル2に入力し、学習モデル2の出力に基づいて、次の加工における工具条件を得る。なお、工具条件取得部14は、学習モデル2の出力から最適と判断される1つの加工条件を選定してもよいし、上位複数個の加工条件を選定してもよい。
In step S<b>203 , the tool
ステップS204において、次ワーク形状取得部65は、現在のワーク形状に対して、ステップS203で得た加工条件で加工した場合の、加工後の形状(次形状)をシミュレーションにより求める。
In step S204, the next workpiece
ステップS205において、工具条件決定部62は、目標形状を得るための加工が終了したか判定する。例えば、ステップS204で得られる次形状と目標形状との差が所定の閾値以下となったときに、加工が終了したと判断できる。より具体的には、ステップS204で得られる次形状と目標形状の体積の差が所定の許容誤差の範囲内で一致する場合に加工が終了したと判断できる。あるいは、今回の加工における除去体積がゼロである場合または閾値より小さい場合に加工が終了したと判断してもよい。
In step S205, the tool
加工が終了していないと判定された場合(S205-NO)は、処理はステップS202に戻る。ステップS202では、ワークの初期形状の代わりに、ステップS204で得られた次形状のCADモデルを、点群データおよび二次元画像データに変換する。以上のように、工具条件決定部62は、ワークの初期形状を学習モデル2への最初の入力として工具条件を得て、得られた工具条件による加工後の次形状をさらに学習モデル2の入力として次の工具条件を得る処理を目標形状が得られるまでに繰り返す。
If it is determined that the processing has not ended (S205-NO), the process returns to step S202. In step S202, instead of the initial shape of the workpiece, the CAD model of the next shape obtained in step S204 is converted into point cloud data and two-dimensional image data. As described above, the tool
ステップS205において加工が終了したと判定された場合(S205-YES)は、処理はステップS206に進み、工具条件決定部62は、以上の繰り返し処理で得られた一連の加工条件を出力する。なお、複数組の一連の加工条件が得られる場合は、工具条件決定部62は、いずれの一連の加工条件が使用すべきかをユーザに問い合わせて、ユーザによって指定された一連の工具条件を出力する。
If it is determined in step S205 that the machining has been completed (S205-YES), the process proceeds to step S206, and the tool
ステップS207において、CAM66は、一連の加工条件に基づいて、工作機器67を制御するためのNCデータを生成して出力する。
In step S207, the
<実施例>
以下に具体的な実施例を説明する。以下の例はあくまで一実施例であり、本発明をその内容に限定するものではない。
<Example>
Specific examples are described below. The following example is merely an example and does not limit the present invention to its content.
まず、学習装置1の実施例を説明する。
First, an embodiment of the
CADモデル取得部11は、ワークの初期形状および目標形状を表すCADモデルとして、PRASOLID形式のデータを取得する。 The CAD model acquisition unit 11 acquires PRASOLID format data as a CAD model representing the initial shape and target shape of the workpiece.
データ変換部13は、CADモデルを表示するソフトを用いてCADモデルを表示させ、加工の段取りにおける底面(工作機械に設置させる面)に垂直な方向をz方向とし、z軸に垂直な方向から、z軸回りに10°ずつの計36方向から二次元画像を取得した。データ変換部13は、また、ワークの初期形状および目標形状を2048点の点群データに変換し、それぞれの点のx,y,z座標情報と法線ベクトル情報を取得した。
The
図8は、学習装置1が学習する学習モデル2のネットワーク構造を示す図である。学習モデル2は、画像データ特徴抽出モデル80、点群データ特徴抽出モデル81、多層ニューラルネットワーク(MLP; Multi-Layer Perceptron)85を含む。画像データ特徴
抽出モデル80は公知のモデルであり、36枚の画像それぞれからCNN81で特徴を抽出し、Max Pooling72をしたあとにCNN73でさらに特徴を抽出する。点群データ特徴抽出モデル81も公知のモデルであり、幾何学変換(transform)、MLP、MaxPooling,MLPを含む。画像データ特徴抽出モデル80および
点群データ特徴抽出モデル81の出力はさらにMLP85に入力され、学習モデル2は109次元のデータを出力する。ここで、109次元のうち100次元は分類により工具種類を決定する出力であり、工具径および工具長の組み合わせ100種類を割り当てた。また、残りの9次元のうち3次元は、工具軸方向のx,y,zの傾きを示す値を回帰により算出する出力とした。さらに、残りの6次元は加工範囲を示す矩形領域の2点のx,y,z座標の値を回帰により算出する出力とした。
FIG. 8 is a diagram showing the network structure of the
次ワーク形状取得部13は、切削シミュレーションを行い、ワークに算出された工具条件を適用したときの加工後のワーク形状を算出した。より具体的には、NCデータがない状態で切削シミュレーションする方法として、工具情報に基づき加工形状を逆オフセットして工具経路を生成し、その工具経路に基づいてワークに対して切削シミュレーションを
行う方法を採用した。そして、最終的に削り残ったワークの形状をSTL形式で出力した。
The next workpiece
加工時間・除去体積算出部16は、削り残ったワークおよび切削シミュレーション前のワークの体積の差分を求め、除去体積とした。さらに、その除去体積を予め算出した工具毎の単位時間あたりの除去体積の値で除算することで、加工時間を算出した。
The machining time/removed
除去体積と加工時間の報酬は、下記に示す式で与えた。
除去体積の報酬 = 2×除去体積/最大除去体積 - 1
加工時間の報酬 = 1 - 2×加工時間/最大加工時間
Rewards for removed volume and processing time were given by the formulas shown below.
Reward for volume removed = 2 x volume removed/maximum volume removed - 1
Reward for processing time = 1 - 2 x processing time / maximum processing time
ここで、最大除去体積は、ワークから加工形状を引いた体積の値であり、最大加工時間は、最大除去体積をΦ1の単位時間あたりの除去体積で割った値とした。これにより、除
去体積、加工時間ともに報酬のレンジが-1~1となり、除去体積が多いほど、また加工時間が短いほど報酬は大きくなる。また、上記の式とは別に、除去体積が0の場合は報酬を-2、加工時間が0の場合は報酬を-2とした。
Here, the maximum removal volume is the value obtained by subtracting the machining shape from the workpiece, and the maximum machining time is the value obtained by dividing the maximum removal volume by the removal volume of Φ1 per unit time. As a result, the reward ranges for both the removed volume and the processing time are -1 to 1, and the greater the removed volume and the shorter the processing time, the greater the reward. Separately from the above formula, the reward was set to -2 when the removed volume was 0, and -2 when the processing time was 0.
機械学習部17は、上記の報酬を用いて、学習モデル2の強化学習を行った。さらに、削り残ったワーク形状および加工形状をデータ変換して次の工具条件を算出し、切削シミュレーションを行い、加工時間と除去体積を算出して報酬に換算し、学習を行った。以上を削り残しがなくなるまで繰り返し行った。そして、一連の作業をこの他20000モデルについて行い、学習を進めた。
The
次に、工具条件決定装置3の実施例について説明する。なお、CADモデル取得部61、データ変換部63、次ワーク形状取得部65は学習装置1の対応する機能部と同様であるため説明を省略する。学習モデル2は、学習装置1によって学習が完了したモデルである。
Next, an embodiment of the tool condition determining device 3 will be described. Note that the CAD
工具条件決定装置3は、工具条件を求めるための、ワークの初期形状および目標形状を表すCADモデルを入力とし、CADモデルから変換した点群データおよび二次元画像データを学習モデルに与えて工具条件の選定を行う。さらに、加工後のワーク形状および目標形状に対応する点群データおよび二次元画像データを学習モデルに与えて工具条件を得る処理を、目標形状が得られるまで繰り返す。以上の繰り返し処理により、工具条件決定装置3は、ワークの初期形状から目標形状を得るための加工効率の良い一連の工具条件を得られた。 The tool condition determination device 3 receives as input a CAD model representing the initial shape and target shape of the workpiece for determining the tool conditions, and provides the learning model with point cloud data and two-dimensional image data converted from the CAD model to determine the tool conditions. selection. Furthermore, the process of obtaining the tool conditions by providing the learning model with point cloud data and two-dimensional image data corresponding to the work shape after machining and the target shape is repeated until the target shape is obtained. Through the above iterative processing, the tool condition determination device 3 has obtained a series of tool conditions with good machining efficiency for obtaining the target shape from the initial shape of the workpiece.
<有利な効果>
上記の実施形態および実施例によれば、目標形状を得るための使用工具順序および各加工における工具種類、工具軸方向、加工範囲を含む一連の加工条件が、精度良くかつ短時間で取得できる。学習モデル2の入力データとして点群データを用いているので、加工方向選定の精度が向上できる。また、学習モデル2の入力データとしてz軸に垂直な方向から見た複数の画像データを用いているので、工具とワークの干渉を考慮することができる。また、選定される加工条件による加工後の形状を、切削シミュレーションによって求めているので、処理時間を短縮することができる。
<advantageous effect>
According to the above-described embodiments and examples, a series of machining conditions including the order of tools to be used for obtaining the target shape, the tool type, tool axial direction, and machining range for each machining can be obtained with high accuracy and in a short time. Since the point cloud data is used as the input data for the
<その他の実施例>
上記の実施形態および実施例は、本発明の一具体例であり、本発明は様々な態様により実施可能である。
<Other Examples>
The above embodiments and examples are specific examples of the invention, and the invention can be implemented in various ways.
例えば、学習モデル2の具体的なモデル構造は、ワークの現在形状および目標形状を表すデータから、行動(工具条件)を決定することができるものであれば、任意の構造を採用できる。また、学習アルゴリズムは、Deep Q-Network以外の深層強化学習アルゴリズム、およびQ Learning,Actor Critic, SRASAのような強化学習アルゴリズムを採用可能である。
For example, as the specific model structure of the
また、学習モデル2の入力データとして、点群データと二次元画像データの両方を用いているが、点群データのみを入力として用いてもよいし、二次元画像データのみを入力として用いてもよい。また、二次元画像データは、モデルをz軸(設置面に垂直な方向)に垂直な方向から見た画像に限られず、その他の方向から見た画像が含まれてもよい。
In addition, both point cloud data and two-dimensional image data are used as input data for the
また、上記の説明では、学習モデル2を学習するための学習装置1と、学習モデル2を用いた工具条件決定装置3をそれぞれ別個の装置として説明したが、1つの装置(コンピュータ)に学習装置1と工具条件決定装置3の両方の機能を実装してもよい。
Further, in the above description, the
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.
2:学習モデル 3:工具条件決定装置 61:CADモデル取得部
62:工具条件決定部 63:データ変換部 65:次ワーク形状取得部
2: learning model 3: tool condition determination device 61: CAD model acquisition unit 62: tool condition determination unit 63: data conversion unit 65: next workpiece shape acquisition unit
Claims (20)
ワークの初期形状および目標形状を表すデータとして、前記ワークの初期形状および目標形状を複数の方向から見た二次元画像の画像データを受け付け、前記初期形状から前記目標形状を得るために使用する一連の工具条件を決定する決定手段と、
を備え、
前記決定手段は、
ワークの現在形状から前記目標形状を得るための加工で使用する工具条件を出力するように機械学習された学習モデルと、
前記学習モデルが出力する工具条件による加工後の次形状を求める次形状取得手段と、
を有し、
前記ワークの初期形状を前記学習モデルへの最初の入力として工具条件を得て、前記学習モデルから得られた工具条件による加工後の次形状をさらに前記学習モデルの入力として次の工具条件を得る処理を繰り返すことにより、前記一連の工具条件を決定する、
工具条件決定装置。 A tool condition determination device for determining tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools,
Image data of two-dimensional images obtained by viewing the initial shape and target shape of the work from a plurality of directions as data representing the initial shape and target shape of the work, and a series of images used to obtain the target shape from the initial shape a determining means for determining the tool condition of
with
The determining means is
a learning model machine-learned to output tool conditions used in machining for obtaining the target shape from the current shape of the workpiece;
a next shape obtaining means for obtaining a next shape after machining according to the tool conditions output by the learning model;
has
Tool conditions are obtained by using the initial shape of the workpiece as the first input to the learning model, and the next tool condition is obtained by using the next shape after machining by the tool conditions obtained from the learning model as input to the learning model. determining the set of tool conditions by repeating the process;
Tool condition determination device.
請求項1に記載の工具条件決定装置。 conversion means for converting the CAD models of the initial shape and the target shape of the workpiece into the image data;
The tool condition determination device according to claim 1.
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを受け付け、前記初期形状から前記目標形状を得るために使用する一連の工具条件を決定する決定手段、
を備え、
前記決定手段は、
ワークの現在形状から前記目標形状を得るための加工で使用する工具条件を出力するように機械学習された学習モデルと、
前記学習モデルが出力する工具条件による加工後の次形状を、求める次形状取得手段と、
を有し、
前記次形状取得手段は、前記工具条件に含まれる工具情報に基づき加工形状を逆オフセットして工具経路を生成し、前記工具経路に基づいてワークに対してシミュレーションを行うことにより次形状を求める、
工具条件決定装置。 A tool condition determination device for determining tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools,
determining means for receiving data representing an initial shape and a target shape of a workpiece and determining a set of tool conditions to be used to obtain said target shape from said initial shape;
with
The determining means is
a learning model machine-learned to output tool conditions used in machining for obtaining the target shape from the current shape of the workpiece;
a next shape obtaining means for obtaining a next shape after machining according to the tool conditions output by the learning model;
has
The next shape acquisition means generates a tool path by inversely offsetting the machining shape based on the tool information included in the tool condition, and obtains the next shape by simulating the workpiece based on the tool path.
Tool condition determination device.
請求項1から3のいずれか1項に記載の工具条件決定装置。 The determining means receives point cloud data of the initial shape and target shape of the workpiece as data representing the initial shape and target shape of the workpiece.
A tool condition determination device according to any one of claims 1 to 3.
前記決定手段は、変換された前記点群データに含まれる、前記ワークの初期形状および目標形状の座標データおよび法線ベクトルデータを入力として受け付ける、
請求項4に記載の工具条件決定装置。 conversion means for converting the CAD models of the initial shape and the target shape of the workpiece into the point cloud data so that the point cloud data includes coordinate data and normal vector data;
the determining means receives as input coordinate data and normal vector data of the initial shape and target shape of the workpiece, which are included in the converted point cloud data;
The tool condition determination device according to claim 4.
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを取得する取得手段と、
前記ワークの初期形状および目標形状のCADモデルを、座標データおよび法線ベクトルデータを含む点群データに変換する変換手段と、
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを受け付け、前記初期形状から前記目標形状を得るために使用する一連の工具条件を決定する決定手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記ワークの初期形状および目標形状を表すデータとして、前記ワークの初期形状および目標形状のCADモデルを取得し、
前記決定手段は、変換された前記ワークの初期形状および目標形状の座標データおよび法線ベクトルデータを入力として受け付け、
前記変換手段は、前記ワークの初期形状および目標形状のCADモデルを、前記ワークを前記工作機械に設置させる面に垂直な軸をz軸として、前記ワークの初期形状および目標形状のCADモデルをz軸に垂直な複数の方向から見た二次元画像にも変換し、
前記決定手段は、変換された前記ワークの初期形状および目標形状の座標データ、法線ベクトルデータ、および二次元画像を入力として受け付け、
前記決定手段は、
ワークの現在形状から前記目標形状を得るための加工で使用する工具条件を出力するように機械学習された学習モデルと、
前記学習モデルが出力する工具条件による加工後の次形状を求める次形状取得手段と、を有し、
前記ワークの初期形状を前記学習モデルへの最初の入力として工具条件を得て、前記学習モデルから得られた工具条件による加工後の次形状をさらに前記学習モデルの入力として次の工具条件を得る処理を繰り返すことにより、前記一連の工具条件を決定する、
工具条件決定装置。 A tool condition determination device for determining tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools,
Acquisition means for acquiring data representing the initial shape and the target shape of the workpiece;
conversion means for converting the CAD models of the initial shape and target shape of the workpiece into point cloud data including coordinate data and normal vector data;
determining means for receiving data representing an initial shape and a target shape of a workpiece and determining a set of tool conditions used to obtain said target shape from said initial shape;
with
The acquisition means acquires a CAD model of the initial shape and target shape of the work as data representing the initial shape and target shape of the work,
the determination means receives as input coordinate data and normal vector data of the transformed initial shape and target shape of the workpiece;
The conversion means converts the CAD models of the initial shape and the target shape of the work into the CAD models of the initial shape and the target shape of the work with the axis perpendicular to the plane on which the work is installed on the machine tool as the z axis. Convert to a two-dimensional image viewed from multiple directions perpendicular to the axis,
The determining means receives as input coordinate data of the transformed initial shape and target shape of the workpiece, normal vector data, and a two-dimensional image,
The determining means is
a learning model machine-learned to output tool conditions used in machining for obtaining the target shape from the current shape of the workpiece;
a next shape acquiring means for obtaining a next shape after machining according to the tool conditions output by the learning model;
Tool conditions are obtained by using the initial shape of the workpiece as the first input to the learning model, and the next tool condition is obtained by using the next shape after machining by the tool conditions obtained from the learning model as input to the learning model. determining the set of tool conditions by repeating the process;
Tool condition determination device.
請求項1、2、および6のいずれか1項に記載の工具条件決定装置。 The determination means terminates the repetition when a difference between the next shape obtained by the next shape acquisition means and the target shape is equal to or less than a threshold.
7. A tool condition determination device according to any one of claims 1 , 2 and 6.
前記工具条件は、工具の種類、軸方向、および加工範囲を含む、
請求項1から7のいずれか1項に記載の工具条件決定装置。 further comprising output means for outputting control data for controlling the machine tool based on the series of tool conditions output by the determination means;
The tool conditions include tool type, axial direction, and machining range.
The tool condition determination device according to any one of claims 1 to 7.
ワークの初期形状および目標形状を表すデータとして、前記ワークの初期形状および目標形状の点群データ、および、前記ワークの初期形状および目標形状を複数の方向から見た二次元画像の画像データの少なくとも一方を受け付け、前記ワークの初期形状から目標形状を得るまでの除去体積および加工時間を報酬とした強化学習により、前記学習モデルを学習する学習手段と、
を備える、学習装置。 A learning device for machine learning a learning model used to determine tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools,
As data representing the initial shape and target shape of the work, at least point cloud data of the initial shape and target shape of the work and image data of two-dimensional images of the initial shape and target shape of the work viewed from a plurality of directions. learning means for receiving one and learning the learning model by reinforcement learning using the removed volume and machining time from the initial shape of the workpiece to the target shape as a reward;
A learning device comprising:
請求項9に記載の学習装置。 conversion means for converting the CAD models of the initial shape and the target shape of the workpiece into the image data;
10. A learning device according to claim 9.
請求項9または10に記載の学習装置。 conversion means for converting the CAD models of the initial shape and the target shape of the workpiece into the point cloud data;
A learning device according to claim 9 or 10.
ワークの初期形状および目標形状を表すデータを受け付け、前記ワークの初期形状から目標形状を得るまでの除去体積および加工時間を報酬とした強化学習により、前記学習モデルを学習する学習手段と、
前記学習モデルが出力する工具条件による加工後の次形状を、前記工具条件に含まれる工具情報に基づき加工形状を逆オフセットして工具経路を生成し、前記工具経路に基づいてワークに対してシミュレーションを行うことにより求める次形状取得手段と、
を備える、
学習装置。 A learning device for machine learning a learning model used to determine tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools,
a learning means for receiving data representing an initial shape and a target shape of a workpiece, and learning the learning model by reinforcement learning with a reward for the removal volume and machining time from the initial shape of the workpiece to the target shape;
A tool path is generated by inversely offsetting the next shape after machining according to the tool conditions output by the learning model based on the tool information included in the tool conditions, and a workpiece is simulated based on the tool paths. a next shape obtaining means for obtaining by performing
comprising
learning device.
前記学習手段は、前記ワークの初期形状を前記学習モデルへの最初の入力として工具条件を得て、前記学習モデルから得られた工具条件による加工後の次形状をさらに前記学習モデルの入力として次の工具条件を得る処理を前記目標形状が得られるまでに繰り返し、除去体積および加工時間を報酬とした強化学習により、前記学習モデルを学習する、
請求項9から12のいずれか1項に記載の学習装置。 The learning model is a model that outputs tool conditions used in machining for obtaining the target shape from the current shape of the workpiece,
The learning means obtains a tool condition by using the initial shape of the workpiece as an initial input to the learning model, and further uses the next shape after machining according to the tool condition obtained from the learning model as an input to the learning model. Repeat the process of obtaining the tool conditions until the target shape is obtained, and learn the learning model by reinforcement learning with the removal volume and machining time as rewards.
A learning device according to any one of claims 9 to 12.
請求項9から13のいずれか1項に記載の学習装置。 The reward is a larger value as the removal volume is larger, and a larger value as the processing time is shorter.
A learning device according to any one of claims 9 to 13.
ワークの初期形状および目標形状を表すデータとして、前記ワークの初期形状および目標形状のCADモデルを取得する取得手段と、
前記ワークの初期形状および目標形状のCADモデルを、座標データおよび法線ベクトルデータに変換する変換手段と、
前記ワークの初期形状から目標形状を得るまでの除去体積および加工時間を報酬とした強化学習により、前記学習モデルを学習する学習手段と、
を有し、
前記学習手段は、変換された前記ワークの初期形状および目標形状の座標データおよび法線ベクトルデータを入力として受け付ける、
学習装置。 A learning device for machine learning a learning model used to determine tool conditions for a machine tool using a plurality of types of tools,
Acquisition means for acquiring a CAD model of the initial shape and target shape of the work as data representing the initial shape and target shape of the work;
conversion means for converting the CAD models of the initial shape and target shape of the workpiece into coordinate data and normal vector data;
learning means for learning the learning model by reinforcement learning with a reward for the removal volume and machining time from the initial shape of the workpiece to the target shape;
has
the learning means receives as input coordinate data and normal vector data of the transformed initial shape and target shape of the workpiece;
learning device.
前記学習手段は、変換された前記ワークの初期形状および目標形状の座標データ、法線ベクトルデータ、および二次元画像を入力として受け付ける、
請求項15に記載の学習装置。 The conversion means converts the CAD models of the initial shape and the target shape of the work into the CAD models of the initial shape and the target shape of the work with the axis perpendicular to the plane on which the work is installed on the machine tool as the z axis. Convert to a two-dimensional image viewed from multiple directions perpendicular to the axis,
The learning means receives as input coordinate data of the transformed initial shape and target shape of the workpiece, normal vector data, and a two-dimensional image.
16. A learning device according to claim 15.
ワークの初期形状および目標形状を表すデータとして、前記ワークの初期形状および目標形状を複数の方向から見た二次元画像の画像データを受け付け、前記初期形状から前記目標形状を得るために使用する一連の工具条件を決定する決定ステップ、
を含み、
前記決定ステップでは、ワークの現在形状から前記目標形状を得るための加工で使用する工具条件を出力するように機械学習された学習モデルを用いて、前記ワークの初期形状を前記学習モデルへの最初の入力として工具条件を得て、前記学習モデルから得られた工具条件による加工後の次形状をさらに前記学習モデルの入力として次の工具条件を得る処理を繰り返すことにより、前記一連の工具条件を決定する、
工具条件決定方法。 A computer-implemented tool condition determination method for determining tool conditions for a machine tool using multiple types of tools, wherein a plurality of initial shapes and target shapes of the workpiece are used as data representing the initial shape and target shape of the workpiece. a determination step of receiving image data of a two-dimensional image viewed from the direction of and determining a set of tool conditions to be used to obtain the target shape from the initial shape;
including
In the determining step, using a learning model machine-learned so as to output tool conditions used in machining for obtaining the target shape from the current shape of the work, the initial shape of the work is transferred to the learning model. obtains the tool conditions as an input, and repeats the process of obtaining the next tool conditions by using the next shape after machining according to the tool conditions obtained from the learning model as an input to the learning model, thereby obtaining the series of tool conditions decide,
Tool condition determination method.
前記学習モデルは、ワークの初期形状および目標形状を表すデータとして、前記ワークの初期形状および目標形状の点群データ、および、前記ワークの初期形状および目標形状を複数の方向から見た二次元画像の画像データの少なくとも一方を受け付け前記ワークの初期形状から目標形状を得るまでの除去体積および加工時間を報酬とした強化学習により、前記学習モデルを学習する学習ステップ、
を備える、学習方法。 A computer-implemented learning method for machine learning a learning model used to determine tool conditions for a machine tool using multiple types of tools, comprising:
The learning model includes point cloud data of the initial shape and target shape of the workpiece as data representing the initial shape and target shape of the workpiece, and two-dimensional images of the initial shape and target shape of the workpiece viewed from a plurality of directions. A learning step of learning the learning model by reinforcement learning in which at least one of the image data is received and the removal volume and processing time from the initial shape of the workpiece to the target shape are obtained as rewards,
A learning method comprising:
前記学習ステップでは、前記ワークの初期形状を前記学習モデルへの最初の入力として工具条件を得て、前記学習モデルから得られた工具条件による加工後の次形状をさらに前記学習モデルの入力として次の工具条件を得る処理を前記目標形状が得られるまでに繰り返し、除去体積および加工時間を報酬とした強化学習により、前記学習モデルを学習する、
請求項18に記載の学習方法。 The learning model is a model that outputs tool conditions in the next machining used to obtain the target shape from the current shape,
In the learning step, the tool conditions are obtained by using the initial shape of the workpiece as the first input to the learning model, and the next shape after machining according to the tool conditions obtained from the learning model is further input to the learning model. Repeat the process of obtaining the tool conditions until the target shape is obtained, and learn the learning model by reinforcement learning with the removal volume and machining time as rewards.
19. Learning method according to claim 18.
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