Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines optimierten Parametersatzes.

Komplexe Messvorrichtungen, wie optische Kohärenztomografie (OCT) Messvor richtungen, verfügen über zahlreiche (Einstell-)Parameter, die es dem Nutzer er lauben, die Messvorrichtung an die jeweilige Messsituation bzw. Bearbeitungssitu ation eines Messkörpers anzupassen. Die Vielzahl der Parameter und deren Wech- selwirkungen führen zu einem hochkomplexen Parameterraum. Die Einstellung der Parameter eines Parametersatzes erfordert daher bislang Expertenwissen und ist zeitaufwändig. Aufgabe der Erfindung

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatisierten Ermittlung eines optimierten Parametersatzes bereit zu stel len.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentan spruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 12. Die abhängigen Pa tentansprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch ein Verfahren mit folgen den, insbesondere automatisiert durchgeführten, Verfahrensschritten:

C) Durchführen und Speichern von n Messungen eines Messkörpers mit je weils einem Parametersatz, wobei jede Messung eine Vielzahl von Mess- punkten aufweist;

D) Bewerten der n Messungen mit einer Bewertungsfunktion und Speichern der Bewertung, wobei die Bewertung insbesondere graduell, vorzugsweise zwischen 0 und 1, vorgenommen wird;

E) Erzeugen von, insbesondere n, neuen Parametersätzen, insbesondere durch Anwendung von Adaptionsfunktionen, die die Bewertung aus Verfah rensschritt D) bei der Bearbeitung, Auswahl und Weiterverwendung der Parametersätze berücksichtigt;

F) mehrfache, insbesondere m-fache, Durchführung der Verfahrensschritte C) bis E); J) Ausgabe zumindest eines Parametersatzes, insbesondere des Parameter satzes mit der besten Bewertung. Zusätzlich dazu können weitere Parame tersätze ausgegeben werden.

Die Messparameter sind notwendig, um die Messung an die Vielzahl von Bearbei- tungssituationen anpassen zu können. Der komplexe und asymmetrische Parame terraum mit der Vielzahl an Parametern und Wechselwirkungen kann vor dem Nut zer vollständig verborgen werden. Es ist somit kein spezifisches Wissen für die Bedienung erforderlich. Der Funktionsumfang und die Robustheit gegen die Ände rung von Messsituationen, insbesondere von Bauteileigenschaften, bleiben jedoch vollständig erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt mithin auch uner fahrenen Nutzern das Durchführen einer Messung mit sehr guten Messparametern.

Ein Parametersatz entspricht einer Anzahl an Messparametern, mit denen eine Messung möglich ist. Zwei Parametersätze unterscheiden sich, wenn wenigstens ein Parameter eines Parametersatzes verschieden vom gleichen Parameter im an deren Parametersatz ist.

Im Verfahrensschritt E) erfolgt die Erzeugung neuer Parametersätze insbesondere durch Anwendung von evolutionären Operatoren, vorzugsweise in Form von Cross- Over-Operatoren und/oder Mutationsoperatoren, auf die im Verfahrensschritt C) eingesetzten Parametersätze. Bei der Anwendung eines Cross-Over-Operators werden zwei Eltern-Parametersätze zu einem Parametersatz der nächsten Gene ration kombiniert. Bei Anwendung eines Mutationsoperators wird/werden ein ein zelnes Teil/Teile eines Elternparametersatzes zufällig geändert.

Der Messkörper kann in Form eines Werkstücks vorliegen. n und/oder m kann/können größer 1, insbesondere größer 2, vorzugsweise größer 5, besonders bevorzugt größer 10, sein.

Die Messung im Verfahrensschritt C) wird vorzugsweise in Form eines berührungs- freien Scans durchgeführt. Der Scan kann eindimensional (Linienscan) oder mehr dimensional durchgeführt werden.

Vorzugsweise wird die Messung im Verfahrensschritt C) in Form einer optischen Kohärenztomografie (OCT)-Messung oder in Form einer Pyrometrie-Messung durchgeführt. Der Parametersatz zur Durchführung von OCT-Messungen und Py- rometrie-Messungen ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut op timierbar. Die Bewertungsfunktion kann einen Algorithmus, insbesondere in Form eines Bild verarbeitungsalgorithmus, zur Beurteilung der Aufnahmequalität der Messung und/oder ein tiefes faltendes neuronales Netz beinhalten. Der Algorithmus kann ein Sensorrohsignal, beispielsweise ein Fast Fourier Transform (FFT)-Signal, be- werten. Der Bildverarbeitungsalgorithmus kann dazu ausgebildet sein, die Bildqua lität der Messung zu beurteilen. Beispielsweise kann der Bildverarbeitungsalgorith mus die Kantenschärfe und/oder das Bildrauschen beurteilen.

Das Erzeugen von n neuen Parametersätzen im Verfahrensschritt E) kann durch Zufall (El) oder (E2) eine künstliche Intelligenz (KI) erfolgen, die ihre Zielfunktion mittels eines online-learning Verfahrens und den Bewertungen der Bewertungs funktion adaptiert. Die KI erreicht durch das permanent (online) durchgeführte Lernverfahren unter Beachtung der Bewertungen eine signifikant schnellere Opti mierung des Parametersatzes.

In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden folgende Verfahrens schritte nach dem Verfahrensschritt F) und vor dem Verfahrensschritt J) durchge führt:

G) Zusammenführen, insbesondere Mitteln, aller im Verfahrensschritt C) durch- geführten Messungen;

H) Definition einer kleinstmöglichen region of interest (ROI) in dieser zusam mengeführten Messung, in der die Bewertungsfunktion einen definierten Schwellwert übersteigt;

I) mehrfache, insbesondere o-fache, Wiederholung der Verfahrensschritte C) bis F), wobei die Bewertungsfunktion im Verfahrensschritt D) nur innerhalb der

ROI angewendet wird.

Das Zusammenführen im Verfahrensschritt G) kann durch ein Mitteln, das Bestim men eines Median und/oder das Bestimmen anderer statistischer Werte erfolgen.

Die ROI entspricht dem Messbereich, in dem ein Messsignal vom Probenkörper erhalten wird. Hierdurch werden die Bereiche der Messung von der Optimierung ausgenommen, in denen kein Signal vom Probenkörper erhalten wird. Die Opti mierung wird hierdurch signifikant verbessert.

Die ROI ist vorzugsweise zusammenhängend. o kann größer 1, insbesondere größer 2, vorzugsweise größer 5, besonders bevor zugt größer 10, sein.

Nach dem Verfahrensschritt J) kann in einem Verfahrensschritt K) der im Verfah- rensschritt J) ausgegebene Parametersatz gespeichert werden. Zusätzlich dazu kann/können ein weiterer bzw. mehrere weitere gut bewertete Parametersätze gespeichert werden.

Vor dem Verfahrensschritt C) kann folgender Verfahrensschritt durchgeführt wer- den:

B) Erzeugen der im Verfahrensschritt C) eingesetzten n Parametersätze durch Bl) Zufall oder

B2) eine Default-Startparametrisierung oder

B3) Durchführen einer Messung des Messkörpers mit einer Defa u It- Start - Parametrisierung und Bestimmen eines oder mehrerer nächsten Nachbarn der Default-Startparametrisierung, insbesondere durch dichtebasiertes Clustering. Da bei können mehrere nächste Nachbarn in einem z-dimensionalen Featureraum durch dichtebasiertes Clustering bestimmt werden. Der Featureraum kann durch Featureextraktionsverfahren, wie Bildverarbeitungsverfahren und/oder tiefe fal- tende Netze aufgespannt sein z liegt vorzugsweise zwischen 10 und 1000.

Zusätzlich dazu kann vor dem Verfahrensschritt B) folgender Verfahrensschritt durchgeführt werden:

A) Definieren von Wertebereichen für die Messparameter der Parametersätze, wobei die Parameter der Parametersätze in den Verfahrensschritten B) und E) innerhalb dieser Wertebereiche erzeugt werden. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zum Bestimmen eines optimierten Parametersatzes mit einem hier beschriebenen Ver fahren, wobei die Vorrichtung eine Messvorrichtung zum Durchführen der Messun gen im Verfahrensschritt C) und einen Rechner zum Durchführen der weiteren Verfahrensschritte aufweist. Der Rechner kann Teil der Messvorrichtung sein.

Der Rechner kann eine Software mit einem Algorithmus zur Steuerung der Mess vorrichtung aufweisen. Die Messvorrichtung ist vorzugsweise in Form einer OCT-Messvorrichtung oder ei ner Pyrometrie-Messvorrichtung ausgebildet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausfüh rungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Messvorrichtung und einem Rechner zur Durchführung eines erfin dungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 mit einer Messvorrichtung 12 und einem Rechner 14. Der Rechner 14 steht drahtgebunden und/oder drahtungebunden in Verbin dung 16 mit der Messvorrichtung 12. Der Rechner 14 weist eine Software 18 mit einem Algorithmus 20 zum Steuern der Messvorrichtung 12 auf.

Die Messung mit der Messvorrichtung 12 erfolgt unter Einstellung mehrerer Messparameter. Die Messparameter werden vom Rechner 14 vorgegeben. Die Messvorrichtung 12 übermittelt nach und/oder während der Messung das Messer gebnis („die Messung") mit einer Vielzahl von Messpunkten an den Rechner 14.

Die Messvorrichtung 12 ist in Form einer optischen Kohärenztomografie (OCT)- Messvorrichtung ausgebildet. Die Messvorrichtung 12 weist zur Messung eines Messkörpers 22 einen OCT-Scanner 24 auf. Zusätzlich dazu kann eine Laserbear beitungsoptik 28 zur Bearbeitung des Messkörpers 22 vorgesehen sein. In die Messvorrichtung 12 wird ein OCT-Messstrahl 30 eingekoppelt. Zusätzlich dazu kann ein Bearbeitungslaserstrahl 32 eingekoppelt werden. Die Messvorrichtung 12 kann alternativ oder zusätzlich zu den gezeigten Einrichtungen Umlenkspiegel und/oder Strahlteiler aufweisen.

Die bei der Messung verwendeten Messparameter („Parametersatz") werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren optimiert. Dies wird in Fig. 2 erläutert.

Fig. 2 zeigt den Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens:

Im Verfahrensschritt A) werden Wertebereiche für Messparameter der Parame- tersätze definiert, wobei die Parameter der Parametersätze in den Verfahrens schritten B) und E) innerhalb dieser Wertebereiche erzeugt werden.

Im Verfahrensschritt B) werden n Parametersätze innerhalb der zuvor definierten Wertebereiche erzeugt. Dies erfolgt durch Bl) Zufall; oder B2) eine Defa u It- Start - Parametrisierung; oder B3) Messung des Messkörpers 22 mit einer Default- Start parametrisierung und Bestimmung eines oder mehrerer nächster Nachbarn der Default-Startparametrisierung.

Im Verfahrensschritt C) werden n Messungen des Messkörpers 22 mit jeweils ei- nem Parametersatz durchgeführt und gespeichert, wobei jede Messung eine Viel zahl von Messpunkten aufweist. Im Verfahrensschritt D) werden die n Messungen aus dem Verfahrensschritt C) mit einer Bewertungsfunktion bewertet. Die Bewertungen werden gespeichert.

Im Verfahrensschritt E) wird eine Schleife ausgeführt. Im Verfahrensschritt E) werden n neue Parametersätze erzeugt. Die Erzeugung erfolgt durch Anwendung von Cross-Over-Operatoren und/oder Mutationsoperatoren auf die im Verfahrens schritt C) verwendeten Parametersätze. Die Erzeugung erfolgt durch El) Zufall; oder E2) eine künstliche Intelligenz, die ihre Zielfunktion mittels online-learning- Verfahren und den zuvor erstellten Bewertungen adaptiert.

Die Schleife der Verfahrensschritte C), D) und E) wird gemäß Verfahrensschritt F) m-fach wiederholt.

Nach m Wiederholungen werden im Verfahrensschritt G) alle im Verfahrensschritt C) durchgeführten Messungen gemittelt.

Anschließend wird im Verfahrensschritt H) eine kleinstmögliche region of interest (ROI) in der gemittelten Messung ermittelt. In dieser ROI übersteigt die Bewer tungsfunktion einen definierten Schwellwert.

Im Verfahrensschritt I wird eine erneute Schleife durchgeführt: Die Verfahrens schritte C), D), E) und F) werden o-fach durchgeführt, wobei der Verfahrensschritt D) dahingehend modifiziert wird, dass die Bewertungsfunktion nur innerhalb der ROI angewendet wird.

Nach den o Wiederholungen wird im Verfahrensschritt J) die Optimierung der Pa rametersätze beendet und ein Parametersatz mit einer guten Bewertung ausgege ben. Im Verfahrensschritt K) wird zumindest dieser Parametersatz mit einer guten Be wertung gespeichert. Dieser Parametersatz kann in einem späteren Verfahren im Verfahrensschritt B) eingesetzt werden. Unter Vornahme einer Zusammenschau beider Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend ein Verfahren und eine Vorrichtung 10 zum Auffinden eines optimierten Parametersatzes für eine Messung mit einer Messvorrichtung 12. Hierfür werden insbesondere n*m Messungen durchgeführt und bewertet, vor zugsweise gemittelt und in der gemittelten Messung eine region of interest (ROI) bestimmt. Anschließend können o-fach n*m Messungen durchgeführt werden, wo bei die Bewertung nur in der ROI erfolgt. Spätestens nach o Wiederholungen kann die Optimierung beendet und ein gut bewerteter Parametersatz ausgegeben und für eine Messung verwendet werden.

Bezuaszeichenliste 10 Vorrichtung

12 Messvorrichtung

14 Rechner

16 Verbindung (Kommunikation)

18 Software

20 Algorithmus

22 Messkörper

24 OCT-Scanner

28 Laserbearbeitungsoptik

30 OCT-Messstrahl

32 Bearbeitungslaserstrahl

A)-K) Verfahrensschritte