特許 6871842 加工シミュレーションの条件の適正化方法、加工シミュレーション装置、加工シミュレーションシステム及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871842

(24)【登録日】2021年4月20日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】加工シミュレーションの条件の適正化方法、加工シミュレーション装置、加工シミュレーションシステム及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/4069 20060101AFI20210510BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/4069

   B23K26/00 M

【請求項の数】11

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-231018(P2017-231018)

(22)【出願日】2017年11月30日

(65)【公開番号】特開2019-101680(P2019-101680A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】315017775

【氏名又は名称】三菱重工工作機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】呉屋 真之

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 俊哉

(72)【発明者】

【氏名】二井谷 春彦

(72)【発明者】

【氏名】藤田 善仁

【審査官】 石川 薫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３６２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３６８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９１５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０８９２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １９／１８−１９／４１６

Ｇ０５Ｂ １９／４２−１９／４６

Ｂ２３Ｋ ２６／００−２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータによる加工シミュレーションの条件の適正化方法であって、
所定の加工内容を実施する際の工作機械の設定条件を受け付けるステップと、
受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合に想定される加工結果である第１の加工結果を計算するステップと、
受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合の加工結果である第２の加工結果を前記コンピュータが取得するステップと、
前記第１の加工結果と前記第２の加工結果との一致度を評価するステップと、
前記計算の前提条件を変化させるステップと、
を有し、
前記コンピュータは、前記一致度が所定の閾値以上になるまで、前記計算の前提条件を変化させつつ、前記第１の加工結果の計算を繰り返し実行する、
加工シミュレーションの条件の適正化方法。

【請求項2】

前記計算の前提条件を変化させるステップでは、前記設定条件で前記工作機械が加工を行ったときに計測した前記計算の前提条件に関する計測情報に基づいて、前記計算の前提条件を調整する、
請求項１に記載の加工シミュレーションの条件の適正化方法。

【請求項3】

前記第１の加工結果を計算するステップでは、前記加工内容と前記設定条件とを入力として、所定の加工シミュレーションモデルに基づいて、前記第１の加工結果を計算する、
請求項１または請求項２に記載の加工シミュレーションの条件の適正化方法。

【請求項4】

前記設定条件は、前記加工シミュレーションモデルと前記加工内容とに基づいて、逆解析により計算された値である、
請求項３に記載の加工シミュレーションの条件の適正化方法。

【請求項5】

前記設定条件は、前記加工シミュレーションモデルと前記加工内容とに基づいて、逆解析により計算された前記設定条件の範囲の代表値である、
請求項３に記載の加工シミュレーションの条件の適正化方法。

【請求項6】

前記計算の前提条件は、前記加工シミュレーションモデルに含まれる前記工作機械の性能に関するパラメータおよび前記加工シミュレーションモデルに含まれる加工対象の材質に関するパラメータのうち少なくとも一つを含む、
請求項３から請求項５の何れか１項に記載の加工シミュレーションの条件の適正化方法。

【請求項7】

前記一致度が所定の閾値以上になるときの前記計算の前提条件を蓄積するステップと、
蓄積した前記計算の前提条件に基づいて、前記計算の前提条件の最適値を計算するステップと、をさらに有する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の加工シミュレーションの条件の適正化方法。

【請求項8】

前記工作機械は、レーザ加工機である、
請求項３から請求項７の何れか１項に記載の加工シミュレーションの条件の適正化方法。

【請求項9】

所定の加工内容を実施する際の工作機械の設定条件を受け付ける受付部と、
受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合に想定される加工結果である第１の加工結果を計算する計算部と、
受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合の加工結果である第２の加工結果を取得する取得部と、
前記第１の加工結果と前記第２の加工結果との一致度を評価する評価部と、
前記計算の前提条件を変化させる変化部と、を有し、
前記計算部は、前記一致度が所定の閾値以上になるまで、前記計算の前提条件を変化させつつ、前記第１の加工結果の計算を繰り返し実行する、
加工シミュレーション装置。

【請求項10】

工作機械と、
請求項９に記載の加工シミュレーション装置と、
を有し、
前記加工シミュレーション装置は、前記工作機械で実行した加工における加工内容および設定条件を取得して、加工シミュレーションの条件の適正化を行う、
加工シミュレーションシステム。

【請求項11】

加工シミュレーションの条件の適正化方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
所定の加工内容を実施する際の工作機械の設定条件を受け付けるステップと、
受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合に想定される加工結果である第１の加工結果を計算するステップと、
受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合の加工結果である第２の加工結果を前記コンピュータが取得するステップと、
前記第１の加工結果と前記第２の加工結果との一致度を評価するステップと、
前記計算の前提条件を変化させるステップと、
を実行させ、
前記コンピュータは、前記一致度が所定の閾値以上になるまで、前記計算の前提条件を変化させつつ、前記第１の加工結果の計算を繰り返し実行する、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工シミュレーションの条件の適正化方法、加工シミュレーション装置、加工シミュレーションシステム及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、工作機械によって加工した結果を評価し、加工結果が所望の加工結果に近づくように加工条件を適正化する取り組みが行われている。例えば、特許文献１には、レーザの照射条件（加工条件）と加工対象物の加工状態との関係を示すデータを記憶し、このデータの中から目標仕様に適合する最適な照射条件を選択してレーザ加工を行う技術が記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、目標に適合する加工条件で加工を行うことができるので、所望の加工結果を得ることができる。

【0003】

また、様々な加工条件を設定したときの加工結果を加工シミュレーションにより予測し、所望の加工内容が得られる適切な加工条件が特定できるまでシミュレーションを繰り返すことにより、加工条件を適正化する取り組みがなされてきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１１４２５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

実際の加工結果とシミュレーションによる計算結果とに差異が生じ、加工条件を調整して差異を改善しようとする場合、シミュレーションモデルが正確であれば、適切な加工条件を得ることが可能である。しかし、例えば、新規材料に対して加工を行う場合など、その新規材料に対する加工を模擬するシミュレーションモデルの精度が十分でないことがある。そのようなシミュレーションモデルに基づいて適切な加工条件が算出できたとしても、その加工条件は、実機では適切な加工条件ではない可能性がある。このような課題に対し、実際の加工結果とシミュレーションによる計算結果との差異を、シミュレーションモデルの精度を効率的に向上することにより改善する方法は提案されていない。

【0006】

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる加工シミュレーションの条件の適正化方法、加工シミュレーション装置、加工シミュレーションシステム及びプログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一つの態様によれば、コンピュータによる加工シミュレーションの条件の適正化方法であって、所定の加工内容を実施する際の工作機械の設定条件を受け付けるステップと、受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合に想定される加工結果である第１の加工結果を計算するステップと、受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合の加工結果である第２の加工結果を前記コンピュータが取得するステップと、前記第１の加工結果と前記第２の加工結果との一致度を評価するステップと、前記計算の前提条件を変化させるステップと、を有し、前記コンピュータは、前記一致度が所定の閾値以上になるまで、前記計算の前提条件を変化させつつ、前記第１の加工結果の計算を繰り返し実行する。

【0008】

本発明の一つの態様によれば、前記計算の前提条件を変化させるステップでは、前記設定条件で前記工作機械が加工を行ったときに計測した前記計算の前提条件に関する計測情報に基づいて前記計算の前提条件を調整する。

【0009】

本発明の一つの態様によれば、前記第１の加工結果を計算するステップでは、前記加工内容と前記設定条件とを入力として、所定の加工シミュレーションモデルに基づいて、前記第１の加工結果を計算する。

【0010】

本発明の一つの態様によれば、前記設定条件は、前記加工シミュレーションモデルと前記加工内容とに基づいて、逆解析により計算された値である。

【0011】

本発明の一つの態様によれば、前記設定条件は、前記加工シミュレーションモデルと前記加工内容とに基づいて、逆解析により計算された前記工作機械の動作に関する設定条件の範囲の代表値である。

【0012】

本発明の一つの態様によれば、前記計算の前提条件は、前記加工シミュレーションモデルに含まれる前記工作機械の性能に関するパラメータおよび前記加工シミュレーションモデルに含まれる加工対象の材質に関するパラメータのうち少なくとも一つを含む。

【0013】

本発明の一つの態様によれば、前記加工シミュレーションの条件の適正化方法は、前記一致度が所定の閾値以上になるときの前記計算の前提条件を蓄積するステップと、蓄積した前記計算の前提条件に基づいて、前記計算の前提条件の最適値を計算するステップと、をさらに有する。

【0014】

本発明の一つの態様によれば、前記工作機械は、レーザ加工機である。

【0015】

本発明の一つの態様によれば、加工シミュレーション装置は、所定の加工内容を実施する際の工作機械の設定条件を受け付ける受付部と、受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合に想定される加工結果である第１の加工結果を計算する計算部と、受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合の加工結果である第２の加工結果を取得する取得部と、前記第１の加工結果と前記第２の加工結果との一致度を評価する評価部と、前記計算の前提条件を変化させる変化部と、を有し、前記計算部は、前記一致度が所定の閾値以上になるまで、前記計算の前提条件を変化させつつ、前記第１の加工結果の計算を繰り返し実行する。

【0016】

本発明の一つの態様によれば、加工シミュレーションシステムは、工作機械と、上記の加工シミュレーション装置と、を有し、前記加工シミュレーション装置は、前記工作機械で実行した加工における加工内容および設定条件を取得して、加工シミュレーションの条件の適正化を行う。

【0017】

本発明の一つの態様によれば、プログラムは、加工シミュレーションの条件の適正化方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、所定の加工内容を実施する際の工作機械の設定条件を受け付けるステップと、受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合に想定される加工結果である第１の加工結果を計算するステップと、受け付けた前記設定条件で前記工作機械が加工を行った場合の加工結果である第２の加工結果を前記コンピュータが取得するステップと、前記第１の加工結果と前記第２の加工結果との一致度を評価するステップと、前記計算の前提条件を変化させるステップと、を実行させ、前記コンピュータは、前記一致度が所定の閾値以上になるまで、前記計算の前提条件を変化させつつ、前記第１の加工結果の計算を繰り返し実行する。

【発明の効果】

【0018】

工作機械の加工を高精度に模擬する加工シミュレーションモデルを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る各実施形態におけるシミュレーションシステムの一例を示すブロック図である。

【図2】本発明に係る第一実施形態における加工内容と設定条件の一例を示す図である。

【図3】本発明に係る第一実施形態におけるシミュレーションモデルの最適化処理の一例を示す第１のフローチャートである。

【図4】本発明に係る第一実施形態におけるシミュレーションモデルの最適化処理の一例を示す第２のフローチャートである。

【図5】本発明に係る第一実施形態における設定条件の範囲について説明する図である。

【図6】本発明に係る第一実施形態における内部パラメータの調整処理について説明する図である。

【図7】本発明に係る第二実施形態におけるシミュレーションモデルの最適化処理について説明する図である。

【図8】本発明に係る第二実施形態におけるシミュレーションモデルの最適化処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】本発明に係るシミュレーション装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による工作機械のシミュレーションシステムについて図１〜図６を参照して説明する。
図１は、本発明に係る各実施形態におけるシミュレーションシステムの一例を示すブロック図である。シミュレーションシステム１は、工作機械３、３ａ、３ｂによる加工を模擬し、工作機械３等が加工を行った場合に想定される加工結果を計算するシミュレーション機能を提供する。図１に示すようにシミュレーションシステム１は、シミュレーション装置１０と、工作機械３、３ａ、３ｂと、ＣＡＤ（computer aided design）システム２、２ａ、２ｂとを含む。シミュレーション装置１０と工作機械３、３ａ、３ｂとは、ネットワーク（ＮＷ）を介して通信可能に接続されている。工作機械３、３ａ、３ｂを総称して工作機械３、ＣＡＤシステム２、２ａ、２ｂを総称してＣＡＤシステム２と記載する。シミュレーションシステム１において、シミュレーション装置１０、工作機械３、ＣＡＤシステム２の台数は図示した数に限定されない。例えば、シミュレーション装置１０が２台以上含まれていてもよいし、工作機械３およびＣＡＤシステム２は１台でも４台以上含まれていてもよい。また、工作機械３、３ａ、３ｂはそれぞれ異なる工場に設置されていてもよいし、１つの工場内に設置されたものであってもよい。シミュレーション装置１０、ＣＡＤシステム２は、例えばサーバ等のＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えたコンピュータである。

【0021】

シミュレーション装置１０は、工作機械３が行う加工について、その加工内容と設定条件を加工用のシミュレーションモデルに入力し、工作機械３による加工を模擬し、加工結果を計算する。そして、シミュレーション装置１０は、その加工結果をユーザへ提供する。ここで加工内容とは、加工対象物に対する加工の要求、仕様である。また、設定条件とは、適切な加工を行うために工作機械３に設定する工作機械３の動作条件（加工条件）である。加工内容と設定条件の範囲について図２を用いて説明する。

【0022】

図２は、本発明に係る第一実施形態における加工内容と設定条件の一例を示す図である。図２（ａ）に加工内容の一例として、「Ｓｉ」でできた板厚「４００μｍ」の部材に入口の穴径が「５０μｍ」で出口の穴径が「６０μｍ」のテ−パ穴を形成することを示す加工内容を示す。なお、加工内容には、穴径や穴の深さといった形状に関する項目だけでなく、品質に関する項目も含まれる。品質に関する項目とは、例えば、変質層の断面積、バリの高さ、付着物の大きさ、表面の粗さなどである。

【0023】

図２（ｂ）にこの加工内容を実現するための設定条件の範囲の一例を示す。図２（ｂ）に示すのは、工作機械３がレーザ加工機の場合における設定条件の例である。レーザ加工機の設定条件には、例えば、出力するレーザのパワー、ピアッシング時間、レーザの旋回ヘッド回転数、ＸＹ軸送り速度、デフォーカス量、テーパ角、アシストガスのガス圧、ガス種類、レーザの旋回の直径などがある。図示するように本実施形態では設定条件の各項目の値が範囲で与えられる。後述するように各項目の範囲は、工作機械の設置環境、加工対象物の個体差（材質）などの外乱による影響を考慮して定められた範囲である。

【0024】

工作機械３のユーザは、シミュレーション装置１０に加工内容と設定条件の範囲から選択した値とを入力し、シミュレーション装置１０が計算する加工結果を参照して、入力した設定条件で所望の加工結果が得られるかどうかを確認する。ユーザは、所望の加工結果が得られるまで、設定条件の範囲から選択する設定条件の値を調整する。適切な設定条件が得られると、ユーザは、その設定条件を工作機械３に設定し、加工対象物に対し実際の加工を開始する。これにより所望の加工対象物を得るための設定条件を効率的に設定することができる。

【0025】

このようにシミュレーション装置１０を用いると、ユーザは、実際の加工を行う前に所望の加工結果が得られる適切な設定条件を得ることができる。しかし、シミュレーション装置１０によるシミュレーションが、実際の工作機械３による加工と乖離していればシミュレーション装置１０によって設定した設定条件が適切なものではなく、工作機械３による加工結果の品質が十分ではなくなる可能性がある。このような課題に対し、シミュレーション装置１０は、加工シミュレーションに用いる解析モデルの各種パラメータを調整する機能を有する。各種パラメータとは、工作機械３の機能や性能に関するパラメータや加工対象物の材質に関するパラメータである。本実施形態では、各種パラメータを実際の工作機械３による加工や加工対象物に合わせて調整することでシミュレーションモデルの精度を向上させ、シミュレーション装置１０が計算する加工結果を、より実際の加工結果へと近づけることができる。

【0026】

シミュレーション装置１０は、入出力部１１、シミュレーション実行部１２、加工結果評価部１３、モデル最適化部１４、学習部１５、記憶部１６、通信部１７を有している。
入出力部１１は、工作機械３で実際に行った加工について、その加工内容を示す情報である加工内容情報と、その加工における設定条件を示す情報である設定条件情報と、加工結果を示す情報である加工結果情報を取得する。また、加工結果情報には、例えば、加工後の加工対象物を撮影した画像およびその画像を解析して得られる形状や品質に関する情報、加工後の加工対象物の所定の部分の計測結果に関する情報が含まれる。

【0027】

シミュレーション実行部１２は、加工内容情報と設定条件情報とを入力として、所定のシミュレーションモデルによって、加工結果を計算する。以下、シミュレーション実行部１２が計算した加工結果をシミュレーション結果情報と記載する。シミュレーション結果情報には、加工結果物の形状や品質に関する情報、例えば、加工結果物の２次元画像、３次元画像などが含まれる。シミュレーション実行部１２は、有限要素法、第一原理計算などの公知の解析方法によって、レーザ加工や切削加工による加工を模擬する。シミュレーション実行部１２は、例えば、ＣＡＥ（computer aided engineering）用のプログラムを実行してシミュレーションを行う。シミュレーション実行部１２が有するシミュレーションモデルは、例えば、ＣＡＥ用プログラムにおいて実行される各種計算式（加工穴の径や加工深さ、加工溝の幅などを解析するための計算式）、その計算式に適用するパラメータなどを含む。このパラメータには、外部から入力される加工内容情報、設定条件情報を設定する外部パラメータに加え、内部的に設定される内部パラメータ（工作機械３の性能等に関するパラメータ、材質に関するパラメータ）が存在する。例えば、工作機械３がレーザ加工機の場合、加工内容情報の材質の項目が「Ｓｉ」であれば、シミュレーション実行部１２は、シミュレーションモデルの材質に関する内部パラメータのうち、加工対象物の材質のレーザ光の吸収率の値に対して、材質「Ｓｉ」に応じた所定の値を設定する。あるいは、シミュレーション実行部１２は、シミュレーションモデルの工作機械３の性能等に関する内部パラメータのうち、レーザ発振器の出力、レーザ加工機の光学系（例えばレンズの性能）に対して経年変化に応じた所定の値を設定する。例えば、工作機械３の運転時間がＸ時間未満であれば、シミュレーション実行部１２は、レーザ発振器の出力に１００％、レンズの透過率に１００％を設定し、Ｘ時間以上となればレーザ発振器の出力に９０％、レンズの透過率に９０％を設定する。ここで、レーザ発振器の出力が９０％であることは、指示した出力の９０％しか実際には出力しないことを示し、レンズの透過率が９０％であることは、レンズの劣化により発振器が出力した出力の９０％しか透過しないことを示している。
また、シミュレーション実行部１２は、加工内容情報が与えられた場合、設定内容情報をシミュレーションモデルに基づいて逆解析する機能を有している。逆解析手法としては、例えば、逆定式化法、出力誤差法、最小分散推定法などが使用される。

【0028】

加工結果評価部１３は、入出力部１１が取得した加工結果情報とシミュレーション実行部１２が計算したシミュレーション結果情報とを比較して、シミュレーション実行部１２によるシミュレーション結果を評価する。
モデル最適化部１４は、シミュレーション実行部１２によるシミュレーションを最適化する処理を行う。例えば、モデル最適化部１４は、加工結果評価部１３による評価結果に基づいて、シミュレーションモデルの内部パラメータの値を調整することにより、シミュレーションを最適化する。
学習部１５は、モデル最適化部１４が最適化した内部パラメータの値を学習してシミュレーションモデルの精度をより向上させる。
記憶部１６は、工作機械３で行った加工における加工内容情報、設定条件情報、加工結果情報や、シミュレーションモデルの内部パラメータの値などを記憶する。なお、記憶部１６は、工作機械３、３ａ、３ｂなど複数の異なる工作機械から受信した加工結果情報をそのときの加工内容情報および設定条件情報と対応付けて、多数、記憶している。なお、記憶部１６が、シミュレーション装置１０内に配置されることを前提に説明するが、記憶部１６は、シミュレーション装置１０からネットワーク（ＮＷ）を介して接続可能な場所に配置されてもよいことは勿論である。
通信部１７は、工作機械３と通信を行う。例えば、通信部１７は、加工結果情報を工作機械３から受信する。

【0029】

工作機械３は、例えば、レーザ光を照射して加工を施すレーザ加工機である。工作機械３は、制御装置３０と、加工装置３８と、センサ３９とを含む。
制御装置３０は、例えばマイコン等のＭＰＵ（Micro Processing Unit）を備えたコンピュータである。制御装置３０は、加工内容情報に基づいて加工装置３８の動作を制御し、加工対象物を加工する。
加工装置３８は、レーザの発振器、ヘッドの駆動機構、アシストガスの噴射機構、加工対象物の設置機構、ユーザの操作盤などを含む工作機械の本体である。
センサ３９は、カメラ、Ｘ線ＣＴ（computed tomography）、振動センサ、変位センサ、温度計、スキャナなど、加工結果や加工環境を計測するセンサ類である。センサ３９は、加工装置３８が備えるものであってもよいし、加工装置３８とは独立した単独のセンサであってもよい。センサ３９は、加工対象物の形状や加工環境（加工中の温度、振動、位置）などを計測する。

【0030】

工作機械３では、制御装置３０が、図２（ｂ）で例示したような所定の範囲内の設定条件のみを許容して加工装置３８の動作を制御する。制御装置３０は、入出力部３１と、ＣＡＭ（computer aided manufacturing）システム３２と、センサデータ処理部３３と、加工装置制御部３４と、設定条件判定部３５と、通信部３６と、記憶部３７とを有する。
入出力部３１は、ユーザが操作盤から入力した操作情報や設定条件の入力を受け付けたり、ＣＡＤシステム２からの加工対象物の形状を示すＣＡＤデータの入力を受け付けたりする。ＣＡＤデータには、加工内容情報が含まれている。また、入出力部３１は、操作盤に設けられたディスプレイにユーザに通知すべき情報を出力する。

【0031】

ＣＡＭシステム３２は、入出力部３１が取得したＣＡＤデータから加工用のＮＣ（numerical control）データを生成する。
センサデータ処理部３３は、センサ３９が加工対象物について計測して得た計測情報（計測値や画像）を取得し、必要に応じて加工に関する他の情報を計算する等して、加工結果情報を生成する。例えば、センサデータ処理部３３は、加工対象物を撮影した画像から画像解析により穴径（加工穴の径）を計算したり、計算した穴径などを用いてテーパ角度を計算したりする。なお、穴径を算出する際の画像解析手法は、公知の手法が用いられる。
加工装置制御部３４は、ＣＡＭシステム３２が生成したＮＣデータと設定条件情報に基づいて、加工装置３８の動作を制御し、加工を行う。

【0032】

設定条件判定部３５は、入力された設定条件が、所定の設定条件の範囲に含まれるかどうかを判定する。
通信部３６は、シミュレーション装置１０と通信を行う。例えば、通信部３６は、加工結果情報をシミュレーション装置１０へ送信する。
記憶部３７は、入出力部３１が取得したＣＡＤデータなどの情報を記憶する。

【0033】

ユーザは、工作機械３で加工を行う前に、加工内容情報と設定条件情報とをシミュレーション装置１０へ入力し、シミュレーション装置１０にシミュレーションを実行させる。ユーザは、シミュレーション結果を参照して、設定条件を調整し、再度、シミュレーション装置１０にシミュレーションを実行させるという作業をシミュレーション結果が要求を満たすまで繰り返す。これにより、ある加工内容に対する適切な設定条件が定められ、その加工対象物の量産が可能となる。その為には、上記のとおり、シミュレーション装置１０によるシミュレーションに高い精度が求められる。次にシミュレーション装置１０が有するシミュレーションの最適化方法について説明する。

【0034】

図３は、本発明に係る第一実施形態におけるシミュレーションモデルの最適化処理の一例を示す第１のフローチャートである。
前提として、例えば、これまでに扱ったことのない材質でできた新規製品の加工の開始時や工作機械３による加工精度にばらつきが生じた時、及び工作機械３の経年変化などを反映した設定条件の見直しが必要となっている時など、高精度なシミュレーションモデルの構築が必要とされる場面であるとする。また、記憶部１６には、過去に工作機械３で実行された様々な加工における加工内容情報、設定条件情報、加工結果情報が対応付けて記憶されている。

【0035】

まず、ユーザが、シミュレーション装置１０に加工内容情報とシミュレーションの実行を要求する情報を入力する。例えば、入出力部１１がシミュレーション装置１０に接続されたディスプレイに加工内容情報の入力欄やシミュレーションの実行指示ボタンなどを表示した画面（インタフェース画像）を表示し、ユーザがこの画面から加工内容情報とシミュレーションの実行指示を入力する。すると、入出力部１１は、加工内容情報やシミュレーション実行要求の入力を受け付け（ステップＳ１１）、記憶部１６に入力された加工内容情報を記憶する。次にモデル最適化部１４が、記憶部１６に蓄積された加工結果情報の中から、ユーザが入力した加工内容情報と類似した加工結果情報を選択し、選択した加工結果情報と対応付けて記憶された加工内容情報と設定条件情報とを特定する（ステップＳ１２）。モデル最適化部１４は、特定した加工内容情報と設定条件情報とをシミュレーションモデルの入力パラメータとして設定する。また、シミュレーション実行部１２は、工作機械３の性能等に関する内部パラメータおよび材質に関する内部パラメータに所定の初期値を設定する。例えば、シミュレーション実行部１２は、工作機械３の性能等に関する内部パラメータについて、発振器の出力に１００％、レンズの透過率に１００％を設定する。また、例えば、モデル最適化部１４は、材質に関する内部パラメータについて、材料の吸収率に１００％を設定する。

【0036】

次にシミュレーション実行部１２が、シミュレーションモデルに基づいて加工シミュレーションを実行し（ステップＳ１３）、シミュレーション結果を計算する。加工結果評価部１３は、ステップＳ１２で選択した加工結果情報とシミュレーション結果情報とを比較して一致度を評価する（ステップＳ１４）。例えば、加工結果情報の穴径とシミュレーション結果情報の穴径との差を計算し、その差が所定の範囲内であれば、加工結果のうち穴径についての一致度は閾値以上であると評価し、差が範囲外であれば、一致度は閾値未満であると評価する。加工内容情報のうち形状や品質に関する項目について一致度の評価を行う。図２（ａ）の例であれば、加工結果評価部１３は、形状に関する「穴径（入口）」、「穴径（出口）」を評価する。

【0037】

全項目一致度が閾値以上の場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、シミュレーション実行部１２が計算したシミュレーション結果は実際に工作機械３で実際に加工おこなったときの加工結果とほぼ等しく、シミュレーションモデルの精度は十分高いため、内部パラメータの調整は必要ないと考えられる。モデル最適化部１４は、今回設定した内部パラメータ（工作機械３の性能等に関する内部パラメータ、材質に関する内部パラメータ）を、加工内容情報および設定条件情報およびシミュレーション結果情報および一致度に対応付けて記憶部１６に記憶し（ステップＳ１６）、本フローチャートの処理を終了する。

【0038】

一致度が閾値未満の項目が存在する場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、モデル最適化部１４は、内部パラメータの調整を行う（ステップＳ１５）。例えば、実際の加工結果情報において、シミュレーション結果よりもレーザのパワーが不足しているような加工状態（加工深さが浅いなど）を示しているならば、例えば、加工対象物の形状や表面状態の影響でレーザ光が反射されてしまい、当初の想定より実際の吸収率が低い可能性があると考えられる。このような仮定に基づいて、モデル最適化部１４は、材質に関する内部パラメータのうち材料の吸収率を１００％から９０％に低下させるなどの調整を行う。どの内部パラメータをどのように調整するかについては、加工結果情報とシミュレーション結果情報とで差があった項目と対応付けて予め定められているとする。内部パラメータとしては、発振器の出力、レンズの透過率、材料の吸収率に加えて、ミラーの反射率、レンズやミラーでのレーザ光のケラレ、焦点位置、ビーム径等が挙げられる。あるいは、学習部１５が、差がある項目、その差分、調整すべき内部パラメータとその調整量の関係を学習し、モデル最適化部１４が、その学習結果に基づいてパラメータの調整を行ってもよい。内部パラメータを調整すると、ステップＳ１３からの処理を繰り返す。以降もシミュレーション実行部１２は、加工結果情報とシミュレーション結果情報との一致度が閾値以上となるまで、内部パラメータを変化させつつ、シミュレーション結果の計算を繰り返し実行する。一致度が閾値以上となると、シミュレーション実行部１２は、調整後の内部パラメータの値と加工内容情報と設定条件情報とシミュレーション結果情報と一致度とを対応付けて記憶部１６に記憶する。また、入出力部１１は、シミュレーションの最適化が完了したことをディスプレイに表示してユーザに通知する。

【0039】

本実施形態のシミュレーション装置１０によれば、内部パラメータを調整することで、シミュレーションモデルの精度を向上し、精度の高い加工シミュレーションを実行できるようになる。高精度な加工シミュレーションにより、ユーザは、実際に加工を行うことなく工作機械３に設定する適切な設定条件を見つけることができる。これにより、加工作業の効率化を図ることができる。

【0040】

図３では、過去に加工を行った際に記憶した加工結果情報等に基づいて加工シミュレーションを最適化する方法（オフラインでの最適化方法）について説明した。次に実際に工作機械３で加工を行ってその結果を参照しつつ、加工シミュレーションを最適化する方法（オンラインでの最適化方法）について説明する。

【0041】

図４は、本発明に係る第一実施形態におけるシミュレーションモデルの最適化処理の一例を示す第２のフローチャートである。
まず、ユーザが、シミュレーション装置１０に加工内容情報を入力する。すると、入出力部１１が、その入力を受け付け（ステップＳ２１）、加工内容情報をシミュレーション実行部１２へ出力する。シミュレーション実行部１２は、入力された加工内容情報を、加工結果としてシミュレーションモデルに入力し、逆解析により、当該加工結果が得られるような加工において設定される設定条件の範囲を計算する（ステップＳ２２）。または、シミュレーション実行部１２は、加工特性を示す加工結果情報に基づいて設定条件の範囲を計算する。ここで図５を用いて設定条件の範囲について説明する。

【0042】

図５は、本発明に係る第一実施形態における設定条件の範囲について説明する図である。図５のグラフは、レーザ加工機（工作機械３）によってＳｉでできた板に所定の径の穴をあけたときのレーザの出力であるパワー（設定条件）と板厚（加工内容）の関係を示すグラフである。図５のグラフの縦軸は板の厚さ（μｍ）、横軸はレーザのパワー（ｗ）を示している。グラフ内のＰ１〜Ｐ１６の印は、その印が位置する横軸の座標が示すパワーでレーザを出力し、縦軸の座標が示す板厚のＳｉ板に穴を形成する加工を行ったときの加工結果である。印の○と×は、それぞれ加工が成功したか失敗したかを表している。具体的には、○印は加工内容を満たす結果（成功）であり、×印は加工内容を満たさない結果（失敗）であることを示している。例えば印Ｐ１は、板厚Ｙ（μｍ）の銅板にα（Ｗ）のレーザを出力して穴あけ加工を行ったところ所定の加工内容を満たす穴、例えば穴径や品質が良好な穴があけられたことを示している。これらの加工結果から、加工が成功した場合と失敗した場合を切り分ける境界線を所定の手法（統計解析、機械学習など）を用いて計算すると、例えば、境界線Ｌ１、Ｌ２が得られる。境界線Ｌ１とＬ２に挟まれた領域は、所望の加工を実現するために設定条件「パワー」に設定できる適切な値の範囲であると考えられる。この考えによると、例えば、板厚４００μｍのＳｉ板について加工する場合は、縦軸４００μｍにおいて境界線Ｌ１、Ｌ２によって挟まれた範囲Ｒ１がレーザのパワーの適切な範囲であると考えられる。

【0043】

シミュレーション装置１０の記憶部１６は、図５で例示するような加工結果情報およびその加工における加工内容情報と設定条件情報とを工作機械３から受信して多数、記憶しており、シミュレーション実行部１２は、境界線Ｌ１、Ｌ２の計算処理、加工内容情報（例えば、板厚４００μｍ）に応じた設定条件の範囲（Ｒ１）を計算する。シミュレーション実行部１２は、計算した設定条件の範囲情報を記憶部１６に記憶する。

【0044】

印Ｐ１〜Ｐ１６に関する加工は、様々な条件下で行われたものである。例えば、部材の材質であるＳｉの純度、Ｓｉ以外の成分の種類や含有量、製造方法などにより様々な種類が存在する。あるいは、工作機械３が加工を行う環境も様々である。シミュレーション実行部１２は、均一ではない様々な条件下における加工結果に基づいて、設定条件の範囲を特定する。これにより、シミュレーション実行部１２は、工作機械の設置環境、加工対象物の個体差など加工結果に影響を与える外乱を考慮した設定条件の範囲を計算することができる。

【0045】

例えば、印Ｐ１〜Ｐ１６で示される加工結果には、加工内容情報（板厚など）と設定条件情報（パワーなど）に加え、加工時刻、加工場所、加工対象物の材質、加工環境（温度、湿度、振動など）、工作機械３の種類・型番、工作機械を導入してからの総運転時間（加工時間）などの情報が対応付けられていてもよい。そして、シミュレーション実行部１２は、入力された加工内容情報に含まれる加工対象物の材質の詳細情報に基づいて、印Ｐ１〜Ｐ１６の中から同じ材質（例えば純度の高いＳｉ製の部材）の加工結果のみを抽出して、設定条件の範囲を特定してもよい。あるいは、入出力部１１が、加工結果情報とともに加工環境に関する情報の入力を受け付けるようにし、シミュレーション実行部１２は、入力された加工環境と類似する加工環境で行われたときの加工結果のみを抽出して、設定条件の範囲を計算してもよい。これにより、実際の加工条件に合わせてより限定した設定条件の範囲を計算することができる。また、工作機械３のユーザは、最終的に適切な設定条件を見つけなければならないが、適切な設定条件が含まれる範囲の特定をシミュレーション実行部１２に任せることができる。
記憶部１６には、図５で例示した加工結果の他にも、例えば、材質ごとにパワーと穴の深さの関係を示す加工結果情報等が記憶されており、シミュレーション実行部１２は、加工結果情報から逆解析できる他の設定条件についても適切な値の範囲を計算する。そして、シミュレーション実行部１２は、それらの共通範囲を設定条件「パワー」についての範囲として設定する。

【0046】

なお、ここでは、逆解析等により設定条件の範囲を計算することとしたが、逆解析等により設定条件（１つの値）を計算するようにしてもよい。その場合、例えば、シミュレーション実行部１２は、上記の方法で計算した設定条件の範囲の中央値やその範囲に含まれる加工結果情報と対応する設定条件の平均値を、逆解析によって計算する設定条件の値としてもよい。また、シミュレーション実行部１２は、今回シミュレーションを行う加工内容に最も近い加工結果情報を抽出し、その加工結果と対応する設定条件の値を、逆解析によって計算する設定条件の値としてもよい。

【0047】

図４のフローチャートの説明に戻る。次にユーザが、シミュレーション装置１０にシミュレーションの実行を要求する情報を入力する。すると、入出力部１１は、シミュレーション実行要求の入力を受け付け（ステップＳ２３）、シミュレーション実行部１２は、ステップＳ２１で入力された加工内容情報と、ステップＳ２２で各設定条件について計算した範囲の代表値（例えば中央値）をシミュレーションモデルに入力する。また、シミュレーション実行部１２は、例えば図３で説明した要領で内部パラメータに所定の初期値を設定する。あるいは、記憶部１６に今回のシミュレーションにおける加工内容情報および設定条件情報に類似する条件に対して最適化された内部パラメータが記憶されている場合、シミュレーション実行部１２は、その値を読み出して設定してもよい。次にシミュレーション実行部１２が、シミュレーションモデルに基づいて加工シミュレーションを実行し（ステップＳ２４）、シミュレーション結果を計算する。シミュレーション実行部１２は、シミュレーション結果情報を加工結果評価部１３へ出力する。

【0048】

また、シミュレーション実行部１２は、通信部１７を介して、シミュレーション時に用いた設定条件情報を工作機械３へ送信する。工作機械３では、制御装置３０の通信部３６が設定条件情報を受信し、加工装置制御部３４へ受信した設定条件情報を出力する。また、ユーザの操作により、ＣＡＤシステム２が、シミュレーション装置１０へ入力された加工内容情報を含むＣＡＤデータを制御装置３０へ入力する。入出力部３１は、ＣＡＤデータをＣＡＭシステム３２へ出力する。また、ユーザは、加工の実行を指示する操作を制御装置３０に入力する。すると、工作機械３は、ステップＳ２４のシミュレーションと同じ条件で加工を実行する（ステップＳ２５）。具体的には、ＣＡＭシステム３２は、加工内容情報からＮＣデータを生成し、加工装置制御部３４がＮＣデータと設定条件情報とに基づいて加工装置３８の動作を制御し加工を実行する。
なお、図４のフローチャートでは、ステップＳ２４で実行したシミュレーションと同じ条件で、ステップＳ２５で工作機械３による加工を実行する場合を例に挙げて説明したが、ユーザにより選択された設定条件で工作機械３が加工を実行することを決定した後で、選択された設定条件をシミュレーション装置１０が取得し、シミュレーション実行部１２が取得した設定条件に基づいてシミュレーションを実施してもよい。

【0049】

加工が完了すると、センサ３９が、加工結果を計測する（ステップＳ２６）。センサデータ処理部３３は、カメラ（センサ３９）が撮影した加工結果の画像を解析して、加工対象物の形状（例えば入口の径と出口の径）を計算したり、加工対象物の品質（表面粗さ）を計算したりする。
また、センサ３９は、シミュレーションモデルの内部パラメータに関する情報を計測する。例えば、パワーメータ（センサ３９）を用いて、ヘッドから出力されるレーザ光のパワーや、加工対象物の表面で反射された反射光のパワーを計測する。また、センサデータ処理部３３は、加工結果の画像を解析して、レーザによる加工跡の幅や大きさを計算する。パワーメータで計測したレーザ光のパワーは、内部パラメータのうち発振器やレンズの性能値に関係し、パワーメータで計測した反射光のパワーは、内部パラメータのうち材料の吸収率に関係し、加工跡の幅は内部パラメータのうちビーム径に関係する。後述するようにオンラインでシミュレーションモデルを最適化する場合、これらの内部パラメータに関する項目の実機での計測値を内部パラメータの調整に用いることができる。
センサデータ処理部３３は、計算した加工結果情報（形状、品質）と内部パラメータに関する情報を、通信部３６を介して、シミュレーション装置１０へ送信する。シミュレーション装置１０では、通信部１７を介して、加工結果評価部１３が加工結果情報を取得する。

【0050】

加工結果評価部１３は、加工結果情報とシミュレーション結果情報とを比較して一致度を評価する（ステップＳ２７）。評価方法は、図３のステップＳ１４と同様である。加工結果に関して評価すべき項目の全てにおいて一致度が閾値以上の場合（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、シミュレーション実行部１２は、今回設定した内部パラメータを、加工内容情報および設定条件情報およびシミュレーション結果情報および一致度に対応付けて記憶部１６に記憶し（ステップＳ２８）、本フローチャートの処理を終了する。

【0051】

一致度が閾値未満の項目が存在する場合（ステップＳ２７；Ｎｏ）、モデル最適化部１４は、内部パラメータの調整を行う（ステップＳ２９）。ここで、ステップＳ２６で計測した内部パラメータに関する計測情報を活用して内部パラメータの値を調整する方法について図６を用いて説明する。図６は、本発明に係る第一実施形態における内部パラメータの調整処理について説明する図である。図６に内部パラメータの一例を示す。「発振器の出力」および「レンズの透過率」は工作機械３の性能等に関する内部パラメータの例、「材料の吸収率」は材質に関する内部パラメータの例である。説明の便宜上、初期設定として、各パラメータに１００％が設定されるとする。「発振器の出力」が１００％とは、設定条件でレーザのパワーに１００Ｗが設定された場合、シミュレーションモデルは、発振器から１００ｗのレーザ光が出力される前提でシミュレーションを行うことを意味する。同様に「レンズの透過率」が１００％とは、発振器から出力された１００ｗのレーザ光が減衰することなく１００ｗのままヘッドから出力される前提であることを意味し、「材料の吸収率」が１００％とは、ヘッドから出力された１００ｗのレーザ光が全て加工対象物へ吸収される前提でシミュレーションが実行されることを意味する。

【0052】

モデル最適化部１４は、加工結果評価部１３から内部パラメータに関する情報を取得し、これらの内部パラメータの調整を行う。例えば、設定条件で設定したレーザのパワーが１００ｗであるにもかかわらず、ヘッドで計測したレーザのパワーが９０Ｗだった場合、モデル最適化部１４は、例えば、内部パラメータ「発振器の出力」に９０％を設定する（調整案１）。あるいは、モデル最適化部１４は、内部パラメータ「レンズの透過率」に９０％を設定してもよい（調整案２）。あるいは、モデル最適化部１４は、例えば、「発振器の出力」と「レンズの透過率」の各々に９５％を設定してもよい。これらの調整により、設定条件で１００ｗを設定しても実際には９０ｗしか出力しない前提で加工シミュレーションを実行することができ、実際に工作機械３で行う加工に近いシミュレーションを行うことができる。

【0053】

また、例えば、パワーメータで計測した加工対象物による反射率が１０％だった場合、加工対象物を透過する光を考えず、吸収された光と反射された光の合計が全出力と仮定すると、加工対象物に吸収されたのはヘッドから出力されたレーザのパワーの９０％と考えられるので、モデル最適化部１４は、内部パラメータ「材料の吸収率」に９０％を設定する（調整案３）。この調整により、１００ｗのレーザを出力しても、例えば加工対象物の形状等の影響により実際には９０ｗしか加工対象物には吸収されない前提で加工シミュレーションを実行することができ、実際に工作機械３で行う場合と近い加工を模擬することができる。

【0054】

また、例えば、内部パラメータ「ビーム径」の初期設定値がＺで、画像解析により得られた加工跡の幅が８割程度の幅であれば、モデル最適化部１４は、内部パラメータ「ビーム径」に８０％を設定する。

【0055】

このように工作機械３で実際に加工を行った結果から得られる内部パラメータに関する情報に基づいて、シミュレーションモデルを最適化することで、より現実に合ったシミュレーションモデルを構築し、加工シミュレーションの精度を向上させることができる。内部パラメータを調整すると、シミュレーション実行部１２は、調整後のシミュレーションモデルを用いて、加工内容情報、設定条件情報を変えずに再度シミュレーションを行う（ステップＳ３０）。モデル最適化部１４は、加工結果情報とシミュレーション結果情報との一致度が閾値以上となるまで、内部パラメータを変化させつつ、シミュレーション結果の計算を繰り返し実行する。

【0056】

一致度が閾値以上となると、シミュレーション実行部１２は、内部パラメータと加工内容情報と設定条件情報とシミュレーション結果情報と一致度とを対応付けて記憶部１６に記憶する。また、入出力部１１は、シミュレーションの最適化が完了したことをディスプレイに表示してユーザに通知する。入出力部１１は、シミュレーション実行部１２が計算した設定条件の範囲をディスプレイに表示してユーザに通知する。ユーザは、表示された各設定条件についての設定条件の範囲を参照してその中から任意に値を選択して、シミュレーション装置１０へ入力する。また、ユーザは、これから行おうとする加工内容情報をシミュレーション装置１０へ入力する。そして、シミュレーション実行部１２に加工シミュレーションを実行させることにより、最適化されたシミュレーションモデルによってシミュレーション結果を得る。ユーザは、シミュレーション結果が所望の加工結果と一致するまで設定条件を調整する。これにより、ユーザは、適切な設定条件を得ることができる。

【0057】

なお、例えば、内部パラメータを、所定の回数にわたって調整しても一致度が所定の閾値以上となる結果が得られない場合、警告メッセージを通知して最適化処理を中止してもよい。また、ステップＳ２２で計算した設定条件の範囲は、内部パラメータを最適化する前のモデルに基づいて逆解析することにより求めた範囲のため、設定条件の範囲が不適切である可能性がある。従って、内部パラメータの最適化を行った後、再度、最適化後の内部パラメータを設定したシミュレーションモデルを用いて逆解析により設定条件の範囲を計算し、ステップＳ２２以降の処理を行うというプロセスを何度か繰り返し、例えば、最も一致度が高かったプロセスにおける内部パラメータの値を採用するという実施形態でも良い。

【0058】

図４〜図６を用いて説明したオンラインで加工シミュレーションを最適化する方法によれば、実機で計測された内部パラメータに関する情報を活用して内部パラメータを調整することによりシミュレーションモデルの精度を向上し、精度の高い加工シミュレーションを可能にすることができる。また、現在の工作機械３による加工結果や内部パラメータに関する計測値と比較しつつ、シミュレーションモデルの最適化を行うので、経年変化等を踏まえたモデルを構築することができる。また、シミュレーションの最適化を行うばかりでなく、設定条件の範囲を計算し、この情報を工作機械３のユーザに提供することができる。これにより、ユーザは、外乱を考慮して設定された設定条件の範囲の中から設定条件を見つけ出せばよいので、より短時間で効率的に適切な設定条件を設定することができ、加工作業の効率化を図ることができる。
なお、上述した加工シミュレーションを最適化する方法は、工作機械３のユーザに設定条件の範囲が提示されない場合でも、実行可能なことは勿論である。この場合、ユーザが選択した設定条件に基づいて、加工とシミュレーションが実行され、結果の一致度が評価される。

【0059】

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、モデル最適化部１４が、シミュレーションモデルの内部パラメータを調整することにより、シミュレーション実行部１２による加工シミュレーションの精度を向上させた。第二実施形態では、加工結果情報とシミュレーション結果情報の一致度が所定の閾値以上となるときの内部パラメータの値を学習し、シミュレーションモデルの精度を更に高める。

【0060】

図７は、本発明に係る第二実施形態におけるシミュレーションモデルの最適化処理について説明する図である。
図示するように、図３、図４を用いて説明した第一実施形態の方法でシミュレーションの最適化を繰り返し行うと、ある加工内容情報と設定条件情報について、加工結果情報とシミュレーション結果情報の一致度が所定の閾値以上となるような内部パラメータのセットが複数得られる。記憶部１６にはこのようにして得られた内部パラメータのセットが複数、記憶されている。例えば、内部パラメータのうち、「発振器の出力」、「レンズの透過率」、「材料の吸収率」の値の組み合わせ（内部パラメータのセット）とその組み合わせでシミュレーションを実行したときの一致度の例を以下に示す。各値は、左から順に「発振器の出力」、「レンズの透過率」、「材料の吸収率」、「一致度」である。

【0061】

【表1】

【0062】

学習部１５は、これらの内部パラメータセット１〜４を学習し、内部パラメータ「発振器の出力」、「レンズの透過率」、「材料の吸収率」各々の最適な値を計算する。例えば、学習部１５は、４つの内部パラメータセットの平均値を計算して。その平均値を各内部パラメータの最適値として設定してもよい。あるいは、学習部１５は、一致度による重み付け平均を計算して各内部パラメータの最適値としてもよい。（例えば、「発振器の出力」の最適値は、（９０％×９５％＋９５％×９６％＋１００％×９２％＋９５％×９８％）÷４で計算してもよい。

【0063】

あるいは、学習部１５は、一致度が閾値以上となるときの加工内容情報と設定条件情報とシミュレーション結果情報とを教師データとして、加工内容情報と設定条件情報を入力したときに、シミュレーション結果情報を出力する論理モデルを機械学習や深層学習の手法（例えば、ニューラルネットワークなど）により構築してもよい。

【0064】

図８は、本発明に係る第二実施形態におけるシミュレーションモデルの最適化処理の一例を示すフローチャートである。
まず、シミュレーション実行部１２が、図３、図４で説明したシミュレーションモデルの最適化処理を行い、記憶部１６が、加工結果情報とシミュレーション結果情報の一致度が所定の閾値以上となったときの加工内容情報と設定条件情報とシミュレーション結果情報と内部パラメータの値と一致度とを対応付けて蓄積する（ステップＳ３１）。
次に学習部１５が、加工内容情報と設定条件情報と内部パラメータの関係を学習し、加工内容情報および設定条件情報ごとに内部パラメータの最適値を計算する（ステップＳ３２）。最適値を計算する方法は、例えば、学習部１５が、加工内容情報および設定条件情報の各項目の値が類似するデータごとにグループ分けを行い、同じグループに所属するデータの内部パラメータの値の平均値や一致度による加重平均値を最適値とするといった方法でも良い。学習部１５は、計算した内部パラメータの最適値を、そのグループに分類されるための加工内容情報および設定条件情報の値と対応付けて記憶部１６に記憶する。

【0065】

次にシミュレーションの実行要求を受け付けると、計算した内部パラメータの最適値を用いてシミュレーションを実行する（ステップＳ３３）。具体的には、シミュレーション実行部１２は、シミュレーションの実行要求とともに入力を受け付けた加工内容情報および設定条件情報に基づいて、今回のシミュレーションにおける加工内容情報および設定条件情報がステップＳ３２で分類したどのグループに該当するかを判定し、該当すると判定されたグループについて設定された内部パラメータの最適値を記憶部１６から読み出して、加工内容情報および設定条件情報とともにシミュレーションモデルに設定する。そして、シミュレーション実行部１２は、シミュレーションを実行する。本実施形態によれば、より高精度なシミュレーションを実行することができる。その為、より適正な設定条件を選定することができる。

【0066】

上記の実施形態では、工作機械３がレーザ加工機である場合を例に説明を行った。しかし、工作機械３は、レーザ加工機に限定されず、マシニングセンタ、ＮＣ旋盤など他の加工機であってもよい。

【0067】

なお、シミュレーション装置１０の記憶部１６に、様々な加工内容情報、設定条件情報ごとに最適化された内部パラメータの値が蓄積し、これら加工内容情報、設定条件情報、最適化された内部パラメータを組みとするシミュレータのテンプレートとしてユーザに提供するサービスを行ってもよい。例えば、入出力部１１は、言語の選択を受け付ける画面を表示し、言語が選択されると、加工内容情報や設定条件情報の入力欄、テンプレートの選択欄、シミュレーション実行指示ボタンなどを選択された言語で表示した画面を表示する。そして、加工内容情報等の入力とシミュレーション実行指示の入力を受け付けると、シミュレーション実行部１２が、入力された加工内容情報等をシミュレーションモデルに入力し、さらに選択されたテンプレートにおける内部パラメータの値をシミュレーションモデルに設定し、シミュレーションを実行する。そして、入出力部１１は、シミュレーション実行部１２によるシミュレーション結果情報をディスプレイに表示する。所望のシミュレーション結果が得られた場合、シミュレーション装置１０は、今回のシミュレーションで用いられた加工内容情報、設定条件情報、内部パラメータを新たなシミュレータとしてテンプレートに追加してもよい。また、シミュレーション装置１０と、課金システムを連携させ、ユーザがシミュレーションを行う度に課金を行うようにしてもよい。

【0068】

同様に加工内容情報、設定条件情報、加工結果情報をユーザに入力させてシミュレーションを最適化し、最適化後のシミュレータを提供するサービスを行ってもよい。これにより、ユーザは、普段使用している工作機械３に適用させたシミュレーションモデルによってシミュレーションを行うことができるようになる。

【0069】

（ハードウェア構成）
シミュレーション装置１０は、一般的なコンピュータ５００を用いて実現することができる。図９にコンピュータ５００の構成の一例を示す。
図９は、本発明に係るシミュレーション装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
コンピュータ５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０３、ストレージ装置５０４、外部Ｉ／Ｆ（Interface）５０５、入力装置５０６、出力装置５０７、通信Ｉ／Ｆ５０８等を有する。これらの装置はバスＢを介して相互に信号の送受信を行う。

【0070】

ＣＰＵ５０１は、ＲＯＭ５０３やストレージ装置５０４等に格納されたプログラムやデータをＲＡＭ５０２上に読み出し、処理を実行することで、コンピュータ５００の各機能を実現する演算装置である。例えば、上記の各機能部は、ＣＰＵ５０１が、ＲＯＭ５０３等が記憶するプログラムを読み込んで実行することにより、コンピュータ５００に備わる機能である。ＲＡＭ５０２は、ＣＰＵ５０１のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリである。ＲＯＭ５０３は、電源を切ってもプログラムやデータを保持する不揮発性のメモリである。ストレージ装置５０４は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等により実現され、ＯＳ（Operation System）、アプリケーションプログラム、及び各種データ等を記憶する。外部Ｉ／Ｆ５０５は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、例えば、記憶媒体５０９等がある。コンピュータ５００は、外部Ｉ／Ｆ５０５を介して、記憶媒体５０９の読取り、書き込みを行うことができる。記憶媒体５０９には、例えば、光学ディスク、磁気ディスク、メモリカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等が含まれる。

【0071】

入力装置５０６は、例えば、マウス、及びキーボード等で構成され、操作者の指示を受けてコンピュータ５００に各種操作等を入力する。出力装置５０７は、例えば、液晶ディスプレイにより実現され、ＣＰＵ５０１による処理結果を表示する。通信Ｉ／Ｆ５０８は、有線通信又は無線通信により、コンピュータ５００をインターネット等のネットワークに接続するインタフェースである。バスＢは、上記各構成装置に接続され、構成装置間で各種信号等を送受信する。

【0072】

なお、上述したシミュレーション装置１０における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されており、このプログラムを、シミュレーション装置１０を実装したコンピュータ５００が読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

【0073】

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記憶されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
また、シミュレーション装置１０は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。また、制御装置３０にシミュレーション装置１０の機能部（シミュレーション実行部１２、加工結果評価部１３、モデル最適化部１４、学習部１５、記憶部１６）を実装してもよい。

【0074】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。シミュレーション装置１０は、加工シミュレーション装置の一例である。シミュレーションシステム１は、加工シミュレーションシステムの一例である。また、シミュレーションモデルの内部パラメータは、計算の前提条件の一例である。シミュレーション結果情報は第１の加工結果の一例、工作機械３で加工した加工結果情報は第２の加工結果の一例である。入出力部１１は、受付部の一例である。シミュレーション実行部１２は、計算部の一例である。通信部１７は、取得部の一例である。加工結果評価部１３は、評価部の一例である。モデル最適化部１４は、変化部の一例である。工作機械３ａ〜３ｅは加工機械の一例である。シミュレーションモデルの内部パラメータの調整は、加工シミュレーションの条件の適正化方法の一例である。

【符号の説明】

【0075】

１・・・シミュレーションシステム
２、２ａ、２ｂ・・・ＣＡＤシステム
３、３ａ、３ｂ・・・工作機械
１０・・・シミュレーション装置
１１・・・入出力部
１２・・・シミュレーション実行部
１３・・・加工結果評価部
１４・・・モデル最適化部
１５・・・学習部
１６・・・記憶部
１７・・・通信部
３０・・・制御装置
３１・・・入出力部
３２・・・ＣＡＭシステム
３３・・・センサデータ処理部
３４・・・加工装置制御部
３５・・・設定条件判定部
３６・・・通信部
３７・・・記憶部
３８・・・加工装置
３９・・・センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】