具体实施方式

尤其在平板激光切割机中，在此描述的二维(2D)嵌套问题可以在降低待使用的原料方面被解决，因为原料通常构成总成本的很大的一部分。但是，也可以考虑其他方面。例如，在平板激光机中，可以考虑过程中所产生的工件相对于激光切割机的支承腹板的相对位置。这例如在申请人的标题为“用于平板机床的切割过程的工件嵌套”、申请日为2018年9月26日的德国专利申请10 2018 124 146和标题为“嵌套布置中的工件位置的评估”的德国专利申请(与本申请在同一日提交)中公开。所提及的专利申请全部纳入于此。

此外，如在EP 2 029 313 B1中所公开的那样，可以在切割线的走向与支撑点尖端之间进行碰撞检查。此外，如在EP 2 029 316 B1中所公开的那样，可以借助可定位的支撑点尖端实现工件支承。

如J.A.Bennell等人的“The geometry of nesting problems:A tutorial”，European Journal of Operational Research(欧洲运筹学杂志)184(2008)397至415页中所公开的那样，可以使用嵌套(Nesting)方案。

在计算出的几何嵌套中，可以确定关于待切割的工件的行进序列、尤其尽可能好的行进序列，其中，例如可以借助例如旅行推销员方案来进行改善。

在此描述的方面部分地基于以下知识：在计划空间中嵌套子空间时(相应于工件在板上的布置，从该板中切割出工件)，所基于的切割过程的效率可以纳入到评估方法中，更确切地说尤其纳入到子空间的新嵌套或者说所基于的顺序的产生中。在这种情况下，该方法可以一直继续，直到达到诸如材料效率之类的标准为止。

因此，借助在此提出的方法，可以在评估中实现子空间的嵌套之间的往返(Roundtripping)与切割过程的改善，例如行进路径的改善。在此，行进路径是指激光头在切割过程之间相对于材料板所走过的路径。这例如可以如下地执行：在第一步骤中，产生嵌套结果，其中，已经应用用于工件布置(例如下-左放置)的指令，以便创建具有足够品质的初始嵌套结果。在第一步骤中，可以一起说明配置参数，例如残余材料腹板宽度，即至少应作为残余材料保留在两个工件之间的材料的宽度；但是，这是可选的。在第二步骤中，评估嵌套结果的品质。在此，子空间的参考点(例如刺入点或压力点)例如可以表示能够在评估行进路径时使用的输出数据。参考点可以例如表示为多边形列(Polygonzug)或多边形类列的一部分，以表明切割过程。还可以考虑例如子空间/工件的重叠、在切割过程中预计出现射束中断的角度或在考虑热效应的情况下激光切割所需的持续时间。评估结果用于产生新的嵌套。接着，再次执行评估并继续该过程，直到满足预给定的参数(例如材料效率和切割质量)为止。

在下文中，首先阐述借助平板激光切割机产生工件，并且关于嵌套计划设置所述产生(图1和2)。接着，结合图3描述用于产生嵌套计划的方法。

在图1中示出的示意性平板机床1包括主壳体3，在该主壳体中借助激光射束执行切割过程。激光射束的焦点尤其被控制系统以沿布置在加工区域中的预给定切割线的方式在材料上引导，以便从该材料中从例如基本上二维延伸的钣材中切割出具有特定形状的工件。

此外，平板机床1包括托盘更换器5。托盘更换器5构造为用于在制造期间定位一个或多个托盘。可以将待切割的材料板(作为原材料或开始材料)放置在托盘5A上，然后置入到主壳体3中以用于切割过程。在完成切割过程之后，如图1中所示，可以将托盘5A与经切割的材料板7从主壳体3中运出，从而可以分拣出经切割的工件9。

在主壳体3中，可以将激光加工头(激光射束从该激光加工头中射出)自由定位在加工区域中，使得基本上可以沿任何二维切割线地在待切割的材料板上引导激光射束。在进行激光切割时，激光射束沿切割线加热金属，直到金属熔化为止。气体射流(大多数情况下为氮气或氧气)通常从激光加工头的激光射束区域中射出，并且将熔融材料向下推动并从所构造的间隙中推出。因此，在切割时，材料板7被激光射束完全切穿。

为了切割出工件9，使激光射束沿着切割线10运动。这通常在位于工件9外部的刺入点E(见图2)处开始，然后以弧形靠近工件9的轮廓(所谓的切口A)。切割线首先接触到工件轮廓的点就是之后结束切割的点(前提是连续的切割过程)。该点称为压力点D，因为该点是射出的气体射流对所切割的部分施加压力的点，具体说在其第一次可以自由运动的时间点施加。尤其在薄的材料板的情况下，气压可能导致工件的倾斜，从而使工件的一部分可能从金属板的平面中突出并且例如可能与切割头发生碰撞。

刺入点E和压力点D表示计划区域中的子空间的参考点。

在所示出的实施例中，托盘5A具有多个支承腹板11，这些支承腹板横向于嵌入方向延伸并且彼此平行地定向。例如，支承腹板11彼此之间具有20mm至100mm(例如60mm)的间距。支承腹板11构造出支承区域11A，在支承区域上放置有材料板7。支承区域11A通常形成网格点，这些网格点沿着支承腹板11可以具有5mm至50mm(例如15mm)的间距，其中，支承腹板具有1mm至5mm(例如2mm)的厚度。因此，支承区域11A形成以下区域组成的栅格：这些区域可以影响位于其上的材料板7的切割过程。支承腹板的影响切割过程的区域还可以延伸到与支承区域(该支承区域与材料板接触)直接邻接的区域(例如支承腹板11的引导至支承区域11A的边沿)上。

在计划空间23(对应于材料板7)中布置子空间9A-9F(对应于工件9)时，可以考虑支承腹板11和尤其支承区域11A，以便例如提高所切割的工件9的质量或降低对支承腹板11的损坏。

图1还示出摄像机13，该摄像机例如布置在主壳体3上。摄像机13尤其可以构造为用于托盘5A、支承腹板11和支承区域11A以及材料板7相对于托盘5A(以及可能支承腹板11和支承区域11A)的相对位置的图像检测，并且该摄像机与平板机床1的控制系统的图像分析处理单元连接。

平板机床1可以具有用于执行在此描述的方法的本地制造控制系统和/或基于云的制造控制系统。借助所述制造控制系统可以在平板机床1运行期间实时产生评估和嵌套。由此，平板机床例如可以被提供以嵌套计划，该嵌套计划关于切割过程被改善，尤其在放置材料板之后不久。

在本文中，“基于云”和“场外数据处理系统”是指尤其在地点上远程的、优选匿名化的存储设备和/或数据处理设备，在所述存储设备和/或数据处理设备中，可以存储和/或在计算技术上处理来自多于一个用户的、有利地来自几百个或几千个不同用户的数据和评估。由此，不管制造地点在哪里，不同的用户都可以对方法的改善做出贡献。已经认识到，仅当已经读取了数百个、尤其数千个，尤其数万个、尤其数十万个用户评估时，所述方法才取得决定性的成功。对于单个制造工厂而言，一年之内通常无法达到这样的数据量。因此，在某些情况下，该方法可能对于这样的制造工厂而言仍然无关紧要。

可以看出，腹板上的切割路径或工件9的倾斜导致支承腹板11处和/或工件9处和/或切割头处的损坏，并且因此提高废品的风险和故障时间。此外，支承腹板11的损坏导致用于更换的更高的服务成本或导致更长的停机时间。在支承区域11A中去除支承腹板11的情况下，还可能减少支承点的数量，这可能增加工件9的倾斜风险。如果切割线10在支承区域11A附近延伸，则例如工件下侧的质量降低的风险增加。如果无法将熔融材料充分吹出间隙并且工件因此无法完全分离，则切割过程也可能崩溃，这可能导致更多的废品零件。

因此，在此描述的嵌套方法的一个任务也是，提出计划空间23中的子空间9A-9F(对应于材料板7中的工件9)的布置，该布置降低前述风险和由例如废品零件、服务以及平板机床的故障而导致的可能的附加成本。

图2示出嵌套计划21(一般是子空间9A-9F的布置)，可以借助算法在二维计划空间23中借助布置规则来产生嵌套计划。布置规则可以是下(主方向)-左(次要方向)布置规则。在图2中，主方向从右向左延伸，次要方向从上向下延伸。计划空间23在计划板25的区域中展开。针对切割过程将计划板25如此转移到材料板上，使得计划空间23的相应几何形状数据相应于由平板机床1提供给材料板7的加工区域(并且支承情况与被支承空间的假定的位置数据一致)。在本示例中，假定矩形的计划空间23，其将应用于相应地矩形成形的材料板。也可以设想其他形状

在切割过程之前的计划阶段中创建嵌套计划21，当在计划中考虑例如所检测的当前位置数据时，则例如借助平板机床的控制单元进行创建，或者，如果例如基于预确定的位置数据，则在具有相应计算能力的独立计划单元中进行创建，然后基于材料板在托板和支承腹板上的相应位置将所述位置数据转换用于切割过程。创建嵌套计划21可以是制造控制系统的一部分。

嵌套计划21示出在二维计划空间23中子空间9A至9F的无重叠布置，其中，(也是二维的)子空间9A至9F相应于六种不同类型的工件。嵌套计划21在此涉及例如50个测试工件的产生。

所示出的布置基于用于总共50个子空间的嵌入顺序。嵌入顺序一般确定以下顺序：在连续产生嵌套计划21时，以该顺序将子空间相继嵌入到计划空间23中，并且在此例如根据下-左布置规则(策略)以该顺序将子空间布置在计划空间23中。

在嵌套计划21中，还示意性地保持预确定的被支承空间27的空间布置。为了表明被支承空间的起源，将这些被支承空间以类似于支承腹板的方式部分地合并为线，并且仅在子空间9A至9F的区域中局部化地示出为点。如已提及的那样，尤其在评估子空间9A-9F的位置时可以使用位置数据。

为清楚起见，在计划空间23的角部的放大截面中示出其他切割过程数据和切割过程参数。子空间9A-9F中的每个都由一个或多个尤其封闭的轮廓限界。例如，针对子空间9A(以虚线突出显示)标明外部轮廓31A和内部轮廓31B。关于子空间9B的外部轮廓31A’附加地标明刺入点E、接近路径A和压力点D。

示例性的子空间还具有不同的尺寸，但是例如都足够小，以至于例如由激光切割喷嘴造成的气压可以影响子空间的稳定性。在图2的放大区域中，可以看到子空间9B中的各个被支承空间27，这些被支承空间与子空间的相应压力点D和相应重心S一起定义由子空间9B确定的工件的易倾斜性。

在图2中描绘的嵌套计划21还基于工件最小间距，尤其通过待切割的材料板的材料厚度和待实施的切割参数来确定该工件最小间距。在布置在计划空间23中的至少两个相邻的子空间9A至9F之间至少存在最小工件间距。最小工件间距例如处于例如5mm至20mm、尤其是10mm的范围中。

对于接下来描述的嵌套方法，一般可以使用布置规则，所述布置规则定义如何将子空间相继地在空间上布置在计划空间中。这不限于如在附图中示出的示例性嵌套计划所基于的下-左策略。而是例如也可以采用下-左填充策略或非拟合多边形方案。

参照在图3中示出的方法39(该方法用于嵌套用于操控平板机床1的切割过程的子空间9A-9F，以用于从材料板7中切割出工件9)的流程图，在此提出的嵌套方法一般从如下出发：存在用于嵌套的评估标准，能够基于计划空间中的子空间的表示来实施该评估标准。评估标准涉及例如几何形状的重叠、尤其子空间的重叠，但是也可能涉及与材料板的支承相对应的支承空间。此外，评估标准也可以涉及伴随射束中断的角度或在考虑热效应的情况下激光切割所需的持续时间。关于可实施的评估标准，另请参见例如开篇所提及的德国专利申请，申请号为10 2018 124 146，标题为“嵌套布置中的工件位置的评估”。

在第一步骤41中，读入用于嵌套的评估标准，作为评估嵌套结果的基础。

在步骤43中，产生用于嵌套的序列数据43'。关于此的示例性方法同样在开篇所提及的申请号为10 2018 124 146、标题为“嵌套布置中的工件位置的评估”的德国专利申请中得到描述。在此，序列数据包括描述完整嵌套序列的数据。一方面，所述序列数据是定义子空间的轮廓(即工件形状)的数据。此外，序列数据可以包括子空间的参考点、单个子空间和所有子空间的切割过程的待进行顺序以及切割过程之间的连接路径。

在步骤45中，在评估算法44的范畴中评估序列数据43'，并针对序列数据43'产生评估数据。在此，评估数据涉及所读入的评估标准。

在步骤47中，通常通过评估数据与评估标准的组合逻辑，通过评估数据与评估标准的例如比较、差异求取、比率求取、相关性计算来产生结果数据47'。结果数据47'可以例如涉及改善参数，例如材料效率、工件质量和损坏率。

在步骤49中，借助评估算法44从序列数据43'、评估数据和结果数据47'中产生结算数据。结算数据是用于改善嵌套结果(即评估数据和/或结果数据)的数据。将结算数据结合到聚合中，所述聚合在此一般理解为借助聚合例程对数据集进行重新组合(Neuzusammenstellung)，如以下还针对评估算法44所阐述的那样。

在考虑结算数据的情况下，在步骤51中借助评估算法44产生新的序列数据43”。(应当注意，用于产生(初始)序列数据43'的步骤43和/或步骤47，即产生结果数据，已经可以实现为评估算法44的一部分。)结算数据可以例如纳入到待布置子空间9A，…的新顺序的产生中，所述结算数据在评估中设置新的重点或者使单个子空间或所有子空间9A，…的切割过程的特定顺序成为优选。

在产生评估数据、结算数据和/或其他序列数据43”时，包括例如步骤45、49和51的算法44激活至少一个数据聚合例程的执行，该数据聚合例程将多个输入数据聚合为输出数据。数据聚合例程本身可以表示将多个数据类型的多个数据相互链接的小型算法/子例程。示例性的输入数据例如是通过评估算法读入的序列数据、通过评估算法产生的评估数据和通过评估算法产生的结算数据、同一数据聚合例程的输出数据和/或另一数据聚合例程的输出数据。输入数据包括所提及的数据类型中的至少两种。在此，在一些实施方式中，数据聚合例程总是可以借助结算数据和输入数据的所提及的其他数据类型中的至少一种来运行。输出数据例如是通过评估算法产生的序列数据、通过评估算法产生的评估数据和通过评估算法产生的结算数据。

在评估算法44中，可以将结算数据对应于数据聚合例程的确定的其他输入数据，并且可以与这些输入数据链接、尤其相乘。由此可以求取哪些输入数据可以对结果数据和/或评估数据具有影响、尤其尽可能正面的影响。然后如此调节对应于这些输入数据的结算数据，使得对应于输入数据的结算数据的链接(相乘)导致输出数据尤其尽可能正面地影响结果，则可以连续地改善结果。但是，同时也可以求取结算数据对其他评估数据和/或结果数据的影响，并且在必要时相应地重新调整所述结算数据。

如在图3中说明的那样，多次重复步骤45至51，并且相应地针对多个序列数据43'、43”产生多个结果数据47'、47”。可以继续这一点，直到结果数据超出关于评估标准预给定的范围或最大数量为止。

然后，在步骤53中，从到那时为止生成的序列数据43”中推导出子空间的待针对切割过程实施的布置以及切割顺序的实施，作为用于嵌套子空间的方法的结果。这包括切割计划25，操控平板机床以产生对应于子空间的工件应基于该切割计划。

换句话说，在此所描述的方法可以用于借助遗传算法产生嵌套结果。然后可以通过神经网络分别评估嵌套结果的效率，并在此基础上推动遗传算法的下一个进化阶段。当达到预给定的标准(例如材料效率)时，该方法结束。因此，可以在嵌套与行进路径改善/优化之间进行往返。这例如可以如下地实现：

在第一步骤中，产生代表嵌套结果的遗传序列。为此，应用(布置)规则(例如下-左放置)，以便创建具有足够品质的初始嵌套结果。在第一步骤中，可以一起说明配置参数，例如腹板宽度，但这纯粹是可选的。

在第二步骤中，使用神经网络(例如Kohonen特征图)，以便评估嵌套结果的品质。在此，可以通过零件的参考点(例如示出为多边形列)代表输出神经元，其中，通过异常情况(例如通过几何形状的重叠、伴随射束中断的角度或在考虑热效应的情况下进行激光切割所需的持续时间)确定输出神经元的连接。

在第三步骤中，使用神经网络的输出，以便执行基因序列的重新测序，然后将该基因序列用于遗传算法中。接着，通过神经网络再次进行分类。继续该方法，直到满足预给定的优化参数(例如材料效率、质量等)为止。

明确强调，出于原始公开的目的以及出于限制要求保护的发明的目的，在说明书和/或权利要求书中公开的所有特征都应视为独立且彼此独立，而不取决于实施方式和/或权利要求中的特征组合。明确指出，出于原始公开的目的以及出于限制要求保护的发明的目的，所有范围说明或对单位的组的说明都公开每个可能的中间值或单位的子组，尤其也作为范围说明的限制。