[发明专利]用于运行激光材料加工机的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于运行激光材料加工机（1、2）的计算机实现的方法，其中，借助贝叶斯优化来改变过程参数（x），直到激光材料加工的结果（y）足够好，其中，借助基于数据的过程模型（GP）进行贝叶斯优化，其中，在第一阶段（A）中基于数据的过程模型（GP）根据估算的结果（y_sim）进行训练，并且其中，在第二阶段（B）中基于数据的过程模型（GP）根据在操控激光材料加工机（1、2）时得出的经求取的结果（y_exp）进行训练。

技术领域

本发明涉及一种用于运行激光材料加工机的方法、一种试验台、一种计算机程序和一种机器可读的存储介质。

背景技术

由未预先公开的DE 102020205967.5公开了一种用于借助高斯过程模型和贝叶斯优化来运行激光材料加工机的方法。

用激光辐射钻孔是一种用于在极为不同的材料中制造钻孔的制造方法。在此，工件被加载例如脉冲的且焦点的激光射束。由于非常高的强度，吸收的激光能量导致工件材料的脉冲式的非常快速的加热，这在短的时间尺度上并且在空间上非常局部化地导致熔体形成并且也部分蒸发。

由于过程引起的爆炸式产生的蒸汽压力和与此相关的大的压力梯度或者也由于外部输送的气体流，熔化的材料被从钻孔中排出。在例如通过使用具有超短激光脉冲的激光辐射实现的特别高的强度的情况下，蒸发部分更大并且可以实现更精确的钻孔。

在较长的脉冲持续时间和较低的强度下，钻孔形成明显地由熔体排出（Schmelzaustrieb）占主导，这在明显较高的生产率下导致精度降低。在许多情况下，每个钻孔需要大量的激光脉冲来制造所期望的钻孔。为了改善钻孔精度，通常可以在钻孔位置处通过合适的装置在圆形或螺旋轨道上引导激光射束。

在激光钻孔制造方法中，过程开发通常通过实验来完成，因为目前大量高动态和相互作用的物理效应不能以足够的精度来建模。这也包括，对于相关的压力和温度的工件特征数据常常是未知的。在任何情况下，高度简化的模型是可用的，利用这些模型，在给定的过程参数和在特定的参数范围内，可以对所获得的钻孔形状进行一定程度的预测。利用这些模型，对于质量特性的可靠预测，像比如在钻孔内的凝固的熔体沉积或者也呈在钻孔入口处的毛刺的形式的熔体沉积、钻孔边缘的损坏或者钻孔的圆度，目前是不可行的。

激光焊接是用于由不同材料来制造工件的连接部的成熟的制造方法。在此，利用焦点的激光射束加载待连接的工件。由于非常高的强度，吸收的激光能量导致工件材料的非常快速的局部加热，这在短的时间尺度并且在空间上非常局部化地导致共同的熔池形成。在熔池凝固之后，在工件之间以焊缝的形式形成连接部。

为了满足对连接强度（以及疲劳强度）的要求，可以期望的是，焊缝的几何形状不低于最小允许的焊缝深度以及最小允许的焊缝宽度。为了实现所期望的焊缝形状，可以如此选择过程参数，使得材料通过激光辐射的快速和局部加热导致熔池中的蒸发。由于过程引起的爆炸式产生的蒸汽压力和与此相关的大的压力梯度或也由于外部输送的气体流，融化的材料被从熔池中排出。所产生的金属飞溅（所谓的焊接飞溅）可能导致构件质量的下降和/或需要中断生产以清洁激光焊接设备，这导致制造成本的显著提高。

与激光钻孔一样，在激光焊接时，过程开发（以最小化飞溅为目的的过程优化）也是通过实验强烈受到影响，因为大量高动态和相互作用的物理效应不能以足够的准确度来建模。