Prediction of Femtosecond Laser Etching Parameters Based on a Backpropagation Neural Network with Grey Wolf Optimization Algorithm

反向传播 人工神经网络 Python(编程语言) 均方误差 激光器 近似误差 算法 均方预测误差 计算机科学 人工智能 数学 统计 光学 物理 操作系统
作者
Haibo Liu,Duansen Shangguan,Liping Chen,Chang Su,Jing Liu
出处
期刊:Micromachines [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:15 (8): 964-964
标识
DOI:10.3390/mi15080964
摘要

Investigating the optimal laser processing parameters for industrial purposes can be time-consuming. Moreover, an exact analytic model for this purpose has not yet been developed due to the complex mechanisms of laser processing. The main goal of this study was the development of a backpropagation neural network (BPNN) with a grey wolf optimization (GWO) algorithm for the quick and accurate prediction of multi-input laser etching parameters (energy, scanning velocity, and number of exposures) and multioutput surface characteristics (depth and width), as well as to assist engineers by reducing the time and energy require for the optimization process. The Keras application programming interface (API) Python library was used to develop a GWO-BPNN model for predictions of laser etching parameters. The experimental data were obtained by adopting a 30 W laser source. The GWO-BPNN model was trained and validated on experimental data including the laser processing parameters and the etching characterization results. The R2 score, mean absolute error (MAE), and mean squared error (MSE) were examined to evaluate the prediction precision of the model. The results showed that the GWO-BPNN model exhibited excellent accuracy in predicting all properties, with an R2 value higher than 0.90.

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