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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerparametereinstellvorrichtung.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einer Steuereinrichtung, die eine Werkzeugmaschine, einen Roboter oder dergleichen steuert, die/der in einer Fabrik verwendet wird, wird anstelle einer mechanischen Taste eine als Bildschirm-Tastfeld oder Touch-Panel bezeichnete Zeigeeinrichtung verwendet.
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Bei einem Bildschirm-Tastfeld ist eine Kontakterkennungseinrichtung an einer Flüssigkristallanzeigeeinrichtung oder dergleichen angebracht. Das Bildschirm-Tastfeld zeigt ein eine Bedienung darstellendes Bild, etwa eine Taste oder einen Griff, auf der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung an, erkennt eine Berührungsbedienung des angezeigten, eine Bedienung darstellenden Bilds und ermöglicht dadurch die Eingabe von Informationen.
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Es gibt verschiedene Arten von Bildschirm-Tastfeldern, wie etwa ein Tastfeld vom Widerstandsschichttyp, ein optisches Tastfeld und dergleichen. Unter anderem wird in vielen Umgebungen ein Kapazitätstyp-Tastfeld verwendet, das einen relativ einfachen Aufbau aufweist und bei einer Einrichtung, in die das Bildschirm-Tastfeld eingebettet ist, leicht ein flaches äußeres Erscheinungsbild realisieren kann.
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Ein solches Kapazitätstyp-Tastfeld wird aufgrund seines Aufbaus voraussichtlich durch Rauschen beeinflusst. Beispielsweise kann das Kapazitätstyp-Tastfeld durch Störrauschen, wie etwa eine elektromagnetische Welle, Strahlungsrauschen, induziertes Rauschen oder dergleichen, das bei einer Bearbeitung durch eine Werkzeugmaschine erzeugt wird, eine Fehlfunktion verursachen. Eine solche Fehlfunktion tritt auf, da sich Störrauschen nicht von einem Signal unterscheiden lässt, das verursacht wird, wenn am Kapazitätstyp-Tastfeld ein Kontakt durch einen Bediener erkannt wird.
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Eine Gegenmaßnahme gegen Störrauschen bei einem Kapazitätstyp-Tastfeld kann beispielsweise ein Differenzerkennungsschema zum Erfassen einer Differenz erkannter Signale in nahe beieinander liegenden oder aneinander angrenzenden Berührungsleitungen, ein Filterschema zum Ausfiltern einer Hochfrequenzkomponente, die in Schwankungen eines erkannten statischen Kapazitätswerts enthalten ist, oder dergleichen umfassen (z.B.
japanische Patentanmeldungen Nr. 2012-094079 und
2016-058047 ). Außerdem wird ein Frequenzsprungschema zum Vermeiden von Rauschen durch wechselnde Abtastfrequenzen ebenfalls als Gegenmaßnahme gegen Rauschen verwendet (z.B.
japanische Patentanmeldung Nr. 2016-200886 ).
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Bei herkömmlichen Gegenmaßnahmen gegen externes Rauschen im Kapazitätstyp-Tastfeld ist es notwendig, Steuerparameter, wie etwa die Eingangsempfindlichkeit, die Anzahl der Filterungen oder eine Abtastfrequenz, die in jeweiligen Schemata verwendet werden, einzustellen. Das Einstellen von Steuerparametern ist jedoch im Allgemeinen eine komplexe Aufgabe, weshalb eine Parametereinstellung auf einem Firmware-Niveau erforderlich ist. Daher ist es für einen vor Ort arbeitenden Arbeiter nicht einfach, den Steuerparameter während des Betriebs zu ändern oder einzustellen.
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Eine der denkbaren Möglichkeiten kann ferner darin bestehen, Steuerparameter voreinzustellen. Selbst bei einer solchen Voreinstellung ist jedoch Fachwissen zum Einstellen geeigneter Steuerparameter unter Berücksichtigung einer Umgebung (Auftrittsbedingungen von Rauschen) erforderlich, in der das Kapazitätstyp-Tastfeld verwendet wird, wodurch das Problem besteht, dass sich die Einstellung schwierig gestaltet.
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Folglich besteht Bedarf an einer Steuerparametereinstellvorrichtung für ein Kapazitätstyp-Tastfeld, die basierend auf der Bedingung externen Rauschens in einer Betriebsumgebung des Kapazitätstyp-Tastfelds einen Steuerparameter einstellt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Steuerparametereinstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung generiert ein Lernmodell durch Durchführen maschinellen Lernens bezüglich eines geeigneten Steuerparameters gegen externes Rauschen, das aus einer Betriebsumgebung eines Kapazitätstyp-Tastfelds stammt, schätzt und stellt unter Verwendung des Lernmodells, das generiert wird, wenn das Kapazitätstyp-Tastfeld verwendet wird, einen Steuerparameter ein, der für die aktuelle Umgebung geeigneter ist, und löst dadurch das obige Problem.
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Eine Steuerparametereinstellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Steuerparameter einer Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung einzustellen, wobei die Steuerparametereinstellvorrichtung umfasst: eine Datenerfassungseinheit zum Erfassen zumindest von auf einen Steuerparameter bezogenen Daten, die einen Steuerparametersatz für die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung umfassen, und Daten, die auf externes Rauschen bezogen sind, das erkannt wird, wenn die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung nicht berührt wird, einen Vorprozessor zum Generieren von beim maschinellen Lernen verwendeten Lerndaten basierend auf den durch die Datenerfassungseinheit erfassten Daten und eine Maschinenlerneinrichtung zum Durchführen eines maschinellen Lernverfahrens (Lernprozesses), das auf die Einstellung des Steuerparameters der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung in einer Umgebung, in der die auf das externe Rauschen bezogenen Daten erfasst werden, bezogen ist, basierend auf den Lerndaten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bei Verwendung eines Kapazitätstyp-Tastfelds möglich, abhängig vom Einfluss eines Rauschens aus einer Umgebung einen Steuerparameter geeigneter zu ändern und einzustellen.
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Figurenliste
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Die vorstehend beschriebenen und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus einem Studium der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigt:
- 1 eine schematische Hardwarekonfigurationsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuerparametereinstellvorrichtung;
- 2 ein schematisches Funktionsblockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Einstellvorrichtung;
- 3 ein Bildschirmanzeigebeispiel beim Erfassen einer durch einen Arbeiter durchgeführten Berührungsbedienung;
- 4 ein schematisches Funktionsblockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Einstellvorrichtung; und
- 5 ein schematisches Funktionsblockdiagramm einer dritten Ausführungsform der Einstellvorrichtung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Hardwarekonfigurationsdarstellung, die einen Hauptteil zur Steuerparametereinstellung mit einer Maschinenlerneinrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt. Eine Steuerparametereinstellvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise in eine Steuereinrichtung mit einem Kapazitätstyp-Tastfeld eingebaut sein. Des Weiteren kann die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform in einen Computer, etwa einen Arbeitsplatzrechner, der zusammen mit einer Steuereinrichtung bereitgestellt ist, die ein Kapazitätstyp-Tastfeld aufweist, oder einen Computer, wie etwa eine Verwaltungseinrichtung, einen Edge-Computer, einen Fog-Computer oder einen Cloud-Server, der über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk mit der Steuereinrichtung verbunden ist, eingebaut sein.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 in einen Arbeitsplatzrechner eingebaut, der zusammen mit einer Steuereinrichtung 2 bereitgestellt ist, die eine Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung (Touch Panel kapazitiver Art) 70 aufweist.
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Bezug nehmend auf 1 umfasst die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Zentraleinheit (CPU) 11, einen Festwertspeicher (ROM) 12, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 13, einen nichtflüchtigen Speicher 14 und Schnittstellen 17 und 21.
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Die in der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthaltene CPU 11 ist ein Prozessor, der die Einstellvorrichtung 1 insgesamt steuert. Die CPU 11 liest über einen Bus 20 ein im ROM 12 gespeichertes Systemprogramm aus, um die gesamte Einstellvorrichtung 1 gemäß dem Systemprogramm zu steuern. Im RAM 13 werden temporäre Berechnungsdaten, verschiedene durch einen Arbeiter über eine Eingabeeinrichtung eingegebene Daten oder dergleichen zwischengespeichert.
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Der nichtflüchtige Speicher 14 kann durch eine Speichereinrichtung, ein Solid-State-Drive (SSD/Festkörperlaufwerk) oder dergleichen, die/das durch eine Batterie (nicht in den Zeichnungen gezeigt) usw. gestützt wird, gebildet werden. Dadurch wird der Speicherzustand des Speichers 14 selbst dann aufrechterhalten, wenn die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 abgeschaltet wird.
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Im nichtflüchtigen Speicher 14 wird ein Einstellparameter gespeichert, der von einem Einstellbereich, in dem auf den Betrieb der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 bezogene Einstellinformationen gespeichert sind, und der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erfasst wird. Im nichtflüchtigen Speicher 14 werden außerdem beispielsweise durch die Tastfeldeinrichtung 70 erkanntes externes Rauschen, durch die Tastfeldeinrichtung 70 erkannte Berührungsdaten, an die Tastfeldeinrichtung 70 ausgegebene Anweisungsdaten und über ein Netzwerk aus einem externen Speicher (nicht gezeigt) oder einem anderen Computer geladene Daten gespeichert.
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Ein Programm oder verschiedene Daten, die im nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert sind, können bei ihrer Ausführung oder Verwendung in das RAM 13 geladen werden. Des Weiteren werden ein Systemprogramm, das ein bekanntes Analyseprogramm zum Analysieren verschiedener Daten umfasst, und ein Programm zum Steuern der Transaktion mit einer später beschriebenen Maschinenlerneinrichtung 100 vorab in das ROM 12 geschrieben.
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Die Steuereinrichtung 2 ist eine Steuereinrichtung, die eine Industriemaschine (nicht gezeigt), wie etwa eine Werkzeugmaschine und einen Roboter, steuert. Die Steuereinrichtung 2 gibt verschiedene anzeigefähige Informationen, die während einer Steuerung einer Industriemaschine berechnet werden, und verschiedene von einer Industriemaschine erfasste Informationen an die als Anzeigeeinrichtung dienende Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung aus.
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Des Weiteren zeigt die Steuereinrichtung 2 ein Bild zur Bedienung, wie etwa eine virtuelle Taste oder einen virtuellen Griff, auf der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 an, um eine Bedienung durch einen Arbeiter zu akzeptieren, die zur Steuerung einer Industriemaschine nötig ist. Die Steuereinrichtung 2 steuert ferner den Betrieb der Steuereinrichtung 2 selbst und einer Industriemaschine basierend auf einer an dem Bild zur Bedienung durchgeführten Berührungsbedienung durch den Arbeiter, wobei die Berührungsbedienung durch die als Eingabeeinrichtung dienende Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erkannt wird.
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Die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 kann dazu eingerichtet sein, in Bezug auf die Tastfeldeinrichtung 70 über die Schnittstelle 17 die Anzeige auf der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 direkt steuern und Daten von der Tastfeldeinrichtung 70 erfassen zu können.
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Des Weiteren kann die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 dazu eingerichtet sein, durch Übermitteln von Daten an die Steuereinrichtung 2 über eine Schnittstelle (nicht gezeigt) die Anzeige auf der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 indirekt steuern und Daten von der Tastfeldeinrichtung 70 erfassen zu können.
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Die Schnittstelle 21 ist eine Schnittstelle, die dazu verwendet wird, die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 und die Maschinenlerneinrichtung 100 miteinander zu verbinden. Die Maschinenlerneinrichtung 100 umfasst einen Prozessor 101, der die gesamte Maschinenlerneinrichtung 100 integral steuert, ein ROM 102, das ein Systemprogramm oder dergleichen speichert, ein RAM 103 zur Zwischenspeicherung bei jedem auf das maschinelle Lernen bezogenen Verfahren und einen nichtflüchtigen Speicher 104, der zum Speichern eines Lernmodells oder dergleichen verwendet wird.
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Die Maschinenlerneinrichtung 100 kann über die Schnittstelle 21 verschiedene Informationen abfragen, die durch die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 erfasst werden können. Die verschiedenen Informationen, die durch die Einstellvorrichtung 1 erfasst werden können, können beispielsweise einen von der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erfassten Einstellparameter, durch die Tastfeldeinrichtung 70 erkanntes externes Rauschen, durch die Tastfeldeinrichtung 70 erkannte Berührungsdaten und an die Tastfeldeinrichtung 70 ausgegebene Anweisungsdaten umfassen.
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Des Weiteren erfasst die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 ein von der Maschinenierneinrichtung 100 über die Schnittstelle 21 ausgegebenes Verfahrensergebnis, um das erfasste Ergebnis zu speichern, das erfasste Ergebnis anzuzeigen und das Ergebnis über ein Netzwerk oder dergleichen an eine andere Einrichtung zu senden.
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2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 und der Maschinenlerneinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Jeder in 2 gezeigte Funktionsblock wird umgesetzt, wenn die in der Einstellvorrichtung 1 enthaltene CPU 11 und der Prozessor 101 der Maschinenlernvorrichtung 100, die in 1 gezeigt sind, jeweilige Systemprogramme ausführen, um den Betrieb jeweiliger Komponenten der Einstellvorrichtung 1 und der Maschinenlerneinrichtung 100 zu steuern.
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Die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Steuereinrichtung 30, eine Datenerfassungseinheit 32 und einen Vorprozessor 34. Die in der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 enthaltene Maschinenlerneinrichtung 100 umfasst eine Lerneinheit 110 und eine Entscheidungseinheit 120.
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Des Weiteren weist der in 1 gezeigte nichtflüchtige Speicher 14 einen Erfassungsdatenspeicher 50 zum Speichern von Daten auf, die von der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erfasst werden. Der in 1 gezeigte nichtflüchtige Speicher 104 der Maschinenlerneinrichtung 100 weist einen Lernmodellspeicher 130 zum Speichern eines Lernmodels auf, das durch ein durch die Lerneinheit 110 durchgeführtes maschinelles Lernen erstellt wird.
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Die Steuereinrichtung 30 ist eine Funktionseinheit, die basierend auf einem in dem in 1 gezeigten nichtflüchtigen Speicher 14 gespeicherten Steuerprogramm bezüglich einer Anzeige und eines Eingangs der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 eine Steuerung durchführt. Die Steuereinrichtung 30 steuert die Tastfeldeinrichtung 70 derart, dass sie zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, etwa beim Starten der Tastfeldeinrichtung 70, bei einer Bedienung der Tastfeldeinrichtung 70 durch einen Arbeiter oder dergleichen, in einem Steuerparameterlernmodus arbeitet.
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Wenn die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 im Steuerparameterlernmodus arbeitet, erfasst die Steuereinrichtung 30 Daten, die auf Rauschen bezogen sind, das durch die Tastfeldeinrichtung 70 in einem Zustand erkannt wird, in dem der Arbeiter keine Bedienung der Tastfeldeinrichtung 70 durchführt.
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Die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 ist dazu eingerichtet, einen Sensor an einem Feld der Einrichtung 70 anordnen zu können, wobei der Sensor eine Änderung der Kapazität erkennt, die zwischen der Elektrode und beispielsweise Masse oder einem Finger eines Arbeiters auftritt. Durch die Verwendung eines solchen Sensors als Antenne kann die Tastfeldeinrichtung 70 Störrauschen in der Betriebsumgebung erkennen. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung 30 eine Nachricht, wie etwa „Bitte Bildschirm nicht berühren“ auf dem Bildschirm anzeigen, um den Arbeiter anzuweisen, an dem Bildschirm der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 keine Bedienung durchzuführen. Wenn der Sensor der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 auch dann eine Änderung der Kapazität erkennt, wenn eine solche Anweisung bereitgestellt wird, ist die Steuereinrichtung 30 dazu in der Lage, diese Änderung als Rauschen anzusehen.
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Wenn die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 im Steuerparameterlernmodus arbeitet, zeigt die Steuereinrichtung 30 ferner virtuelle Tasten auf dem Bildschirm an, die beispielhaft in 3 gezeigt sind, und führt eine Anzeige durch, die den Arbeiter anweist, eine vorgegebene Bedienung durchzuführen.
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Die vorgegebene Bedienung, deren Durchführung dem Arbeiter durch die Steuereinrichtung 30 nahegelegt wird, kann darin bestehen, an einer vorgegebenen Position zu einem vorgegebenen Zeitpunkt eine Berührungsbedienung durchzuführen. Die vorgegebene Bedienung kann ferner darin bestehen, gemäß einem vordefinierten Muster nacheinander mehrere vorgegebene Positionen auf dem Anzeigebildschirm zu berühren. Die Steuereinrichtung 30 erfasst dadurch Daten, die nach der Bereitstellung der Anzeige, die den Arbeiter auffordert, eine vorgegebene Bedienung durchzuführen, durch die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erkannt werden.
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Des Weiteren kann die Steuereinrichtung 30 einen aktuell für die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 eingestellten Steuerparameter erfassen. Überdies kann die Steuereinrichtung 30 auch einen Steuerparameter für die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 einstellen. Der durch die Steuereinrichtung 30 von der Tastfeldeinrichtung 70 erfasste oder durch diese für die Tastfeldeinrichtung eingestellte Steuerparameter ist gemäß einem Steuerschema der Tastfeldeinrichtung 70 unterschiedlich. Beispielsweise können die Eingangsempfindlichkeit, die Anzahl der Filterungen und eine.Abtastfrequenz ein Steuerparameter sein, der von der Tastfeldeinrichtung 70 erfasst oder für diese eingestellt wird.
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Die Datenerfassungseinheit 32 ist eine Funktionseinheit, die verschiedene durch die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erkannte Daten von Steuereinrichtung 30 erfasst. Die Datenerfassungseinheit 32 erfasst zumindest den für die Tastfeldeinrichtung 70 eingestellten Steuerparameter und auf Störrauschen in der Betriebsumgebung der Tastfeldeinrichtung 70 bezogene Daten von der Steuereinrichtung 30. Die Datenerfassungseinheit 32 kann ferner Anweisungsdaten zum Bereitstellen einer Anweisung einer Berührungsbedienung der Tastfeldeinrichtung, Daten, die auf die aufgrund der Anweisung erkannte Berührungsbedienung bezogen sind, und dergleichen von der Steuereinrichtung 30 erfassen. Die Datenerfassungseinheit 32 speichert von der Steuereinrichtung 30 erfasste Daten im Erfassungsdatenspeicher 50.
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Der Vorprozessor 34 ist eine Funktionseinheit zum Erzeugen von Lerndaten, die bei einem durch die Maschinenlerneinrichtung 100 durchgeführten maschinellen Lernen verwendet werden, basierend auf den durch die Datenerfassungseinheit 32 erfassten Daten. Der Vorprozessor 34 erzeugt Lerndaten, wobei die Daten, die durch die Datenerfassungseinheit 32 erfasst (und dann im Erfassungsdatenspeicher 50 gespeichert) werden, in ein einheitliches Format konvertiert (etwa digitalisiert oder abgetastet) werden, das in der Maschinenlerneinrichtung 100 verarbeitet wird. Wenn die Maschinenlerneinheit 100 beispielsweise ein verstärkendes Lernen durchführt, erzeugt der Vorprozessor 34 einen Satz Zustandsdaten S und Bestimmungsdaten D in einem zum Lernen vorgegebenen Format als Lerndaten.
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Die durch den Vorprozessor 34 der vorliegenden Ausführungsform erzeugten Zustandsdaten S enthalten zumindest Steuerparameterdaten S1, die einen für die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 eingestellten Steuerparameter umfassen, und Rauschdaten S2, die Daten umfassen, die auf Störrauschen bezogen sind, das unter der Bedingung, dass der Steuerparameter eingestellt ist, durch die Tastfeldeinrichtung 70 erkannt wird.
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Die Steuerparameterdaten S1 können Daten sein, die durch Anwenden des aktuell eingestellten Steuerparameters, welcher von der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erfasst wird, auf eine vorab definierte, vorgegebene Datenfolge erhalten werden.
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Die Rauschdaten S2 können auf das durch die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erkannte Störrauschen bezogene Daten sein, die beispielsweise Matrixdaten sein können, wobei ein Element, das einer Position entspricht, an der während einer vorgegebenen Zeitspanne Störrauschen in der Tastfeldeinrichtung 70 erkannt wird, mit 1 definiert ist.
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Die durch den Vorprozessor 34 erzeugten Bestimmungsdaten D sind Daten, die durch Bestimmen, ob der Steuerparameter für einen Zustand mit Störrauschen gut ist, basierend auf einer Berührungsbedienung, die erkannt wird, wenn eine Anweisung der Berührungsbedienung der Tastfeldeinrichtung 70 bereitgestellt wird, in einem Zustand erhalten werden, in dem der den Steuerparameterdaten S1 entsprechende Steuerparameter für die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 eingestellt ist und die Rauschdaten S2 erkannt werden. Die Bestimmungsdaten D umfassen zumindest Bedienungsbestimmungsdaten D1, die auf einer Differenz zwischen einer Anweisung einer Berührungsbedienung der Tastfeldeinrichtung 70 und einer aufgrund der Anweisung erkannten Berührungsbedienung basieren.
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Die Bedienungsbestimmungsdaten D1 können beispielsweise dazu verwendet werden, zu bestimmen, dass der Steuerparameter „gut“ ist, wenn zwischen einem Muster, das die Anzahl, Position und Reihenfolge von Anweisungen für Berührungsbedienungen der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 umfasst, und einem Muster, das die Anzahl, Position und Reihenfolge von aufgrund der Anweisungen erkannten Berührungsbedienungen umfasst, eine Übereinstimmung besteht, und zu bestimmen, dass der Steuerparameter „nicht gut“ ist, wenn keine Übereinstimmung besteht. Ein Fall, in dem anhand der Bedienungsbestimmungsdaten D1 „nicht gut“ bestimmt wird, kann beispielsweise ein Fall sein, in dem selbst bei einer Anweisung für eine Berührungsbedienung an einer Stelle Berührungsbedienungen an zwei oder mehr Stellen erkannt werden, ein Fall, in dem trotz einer Anweisung eine Berührungsbedienung mit einem vorgegebenen Muster erkannt wird, ein Fall, in dem trotz einer Anweisung der gesamte Bildschirm reagiert, und ein Fall, in dem eine andere Position als eine Position gemäß einer Anweisung reagiert.
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Des Weiteren kann den Bedienungsbestimmungsdaten D1 ein Grad zugeordnet werden, wobei bei einer größeren Differenz zwischen dem Muster, das die Anzahl, Position und Reihenfolge von Anweisungen für Berührungsbedienungen der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 umfasst, und dem Muster, das die Anzahl, Position und Reihenfolge der aufgrund der Anweisungen erkannten Berührungsbedienungen umfasst, „nicht gut“ durch einen höheren Grad angegeben werden kann.
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Die Lerneinheit 110 führt unter Verwendung der durch den Vorprozessor 34 erzeugten Lerndaten ein maschinelles Lernen durch. Die Lerneinheit 110 generiert ein Lernmodell, wobei Einstellaktionen einer Einstellung des Steuerparameters des Tastfelds in Bezug auf Störrauschen in einer Betriebsumgebung der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 unter Verwendung eines bekannten Schemas zum verstärkenden Lernen gelernt werden. Die Lerneinheit 110 speichert ferner das generierte Lernmodell im Lernmodellspeicher 130.
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Das verstärkende Lernen ist ein Schema zum Ermitteln des aktuellen Zustands (d.h. Eingang) einer Umgebung, in der ein Lernziel vorhanden ist, und Durchführen einer vorgegebenen Aktion (d.h. Ausgang) in dem aktuellen Zustand, Wiederholen eines Zyklus zum Vergeben einer Belohnung an die Aktion nach Art von Versuch und Irrtum und Lernen einer Strategie als optimale Lösung, damit sich die Summe der Belohnungen maximiert. Im Hinblick auf die Maschinenlerneinrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform kann die Strategie, damit sich die Summe der Belohnungen maximiert, eine Einstellaktion für den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 sein, wie etwa ein Erhöhen oder Verringern der Eingangsempfindlichkeit mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, ein Erhöhen oder Verringern der Anzahl der Filterungen um eine vorgegebene Anzahl oder ein Erhöhen oder Verringern der Abtastfrequenz mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit. Das durch die Lerneinheit 110 durchgeführte Schema zum verstärkenden Lernen kann Q-Lernen oder dergleichen sein.
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Bei dem durch die Lerneinheit 110 durchgeführten Q-Lernen kann eine Belohnung R beispielsweise eine positive (plus) Belohnung R sein, wenn die Bedienungsbestimmungsdaten D1 „gut“ angeben, und eine negative (minus) Belohnung R sein, wenn die Bedienungsbestimmungsdaten D1 „nicht gut“ angeben. Ferner kann die Belohnung R gemäß dem durch die Bedienungsbestimmungsdaten D1 angegebenen Grad „nicht gut“ eine höhere negative (minus) Belohnung R sein.
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Die Lerneinheit 110 kann dazu eingerichtet sein, ein neuronales Netz als Wertfunktion Q (Lernmodell) zu verwenden, Zustandsdaten S und eine Aktion a als Eingang des neuronalen Netzes zu verwenden und ferner einen Wert (Ergebnis y) der Aktion a in dem Zustand auszugeben. Wenn die Lerneinheit 110 wie vorstehend gestaltet ist, kann als Lernmodell ein neuronales Netz verwendet werden, das drei Schichten aufweist, die eine Eingangsschicht, eine Zwischenschicht und eine Ausgangsschicht umfassen. Alternativ ist es durch Verwenden eines Schemas zum sogenannten tiefen Lernen unter Verwendung eines drei oder mehr Schichten bildenden neuronalen Netzes möglich, ein Lernmodell so zu gestalten, dass ein effektiveres Lernen und Schätzen durchgeführt wird. Das durch die Lerneinheit 110 generierte Lernmodell wird in dem im nichtflüchtigen Speicher 104 bereitgestellten Lernmodellspeicher 130 gespeichert und bei einem Schätzverfahren verwendet, das zum Schätzen einer Einstellaktion für den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 durch die Entscheidungseinheit 120 durchgeführt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Lerneinheit 110 in einer Lernphase eine wesentliche Komponente ist, aber nicht immer eine wesentliche Komponente darstellt, nachdem die Lerneinheit 110 das Lernen einer Einstellaktion für den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 abgeschlossen hat. Wenn die Maschinenlerneinrichtung 100, die das Lernen abgeschlossen hat, an einen Kunden versandt wird, kann die Lerneinheit 110 beispielsweise vor dem Versand aus der Einrichtung 100 entfernt werden.
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Die Entscheidungseinheit 120 berechnet die optimale Lösung für eine Einstellaktion für den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 unter Verwendung des im Lernmodellspeicher 130 gespeicherten Lernmodells basierend auf den vom Vorprozessor 34 eingegebenen Zustandsdaten S. Die Entscheidungseinheit 120 gibt ferner die berechnete Aktion zum Einstellen des Steuerparameters der Tastfeldeinrichtung 70 aus.
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In der Entscheidungseinheit 120 der vorliegenden Ausführungsform werden die vom Vorprozessor 34 eingegebenen Zustandsdaten S (der Steuerparameter S1, die Rauschdaten S2 oder dergleichen) und eine Einstellaktion für den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 (z.B. eine Einstellung der Eingangsempfindlichkeit, der Anzahl der Filterungen oder einer Abtastfrequenz) als Eingangsdaten in das Lernmodel eingegeben (in dem der Parameter bestimmt wird), das durch verstärkendes Lernen durch die Lerneinheit 110 generiert wurde, wodurch, wenn die Aktion im aktuellen Zustand vorgenommen wird, eine Belohnung berechnet werden kann. Die Entscheidungseinheit 120 führt diese Berechnung der Belohnung an mehreren Einstellaktionen für den Steuerparameter der Tastfeldeinrichtung 70 durch, die zu diesem Zeitpunkt vorgenommen werden können. Des Weiteren vergleicht die Entscheidungseinheit 120 mehrere berechnete Belohnungen und schätzt eine Einstellaktion für einen Steuerparameter der Tastfeldeinrichtung 70, bei der die größte Belohnung berechnet wird, als optimale Lösung.
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Die durch die Entscheidungseinheit 120 geschätzte optimale Lösung für eine Einstellaktion für einen Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 wird in die Steuereinrichtung 30 eingegeben und bei der Einstellung eines Steuerparameters der Tastfeldeinrichtung 70 verwendet. Darüber hinaus kann die optimale Lösung für die Einstellaktion für den Steuerparameter der Tastfeldeinrichtung 70 verwendet werden, indem sie auf der Tastfeldeinrichtung 70 angezeigt und ausgegeben oder über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk (nicht gezeigt) an einen Fog-Computer, Cloud-Computer oder dergleichen gesendet und ausgegeben wird.
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Wenn die Steuereinrichtung 2 ihren Betrieb startet oder ein Arbeiter die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 bedient, veranlasst die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 die Entscheidungseinheit 120, beispielsweise eine Einstellaktion für den Steuerparameter der Tastfeldeinrichtung 70 in einem vorgegebenen Zyklus während der Bedienung der Tastfeldeinrichtung 70 zu schätzen. Dadurch kann die Einstellvorrichtung 1 einen geeigneteren Steuerparameter für die Tastfeldeinrichtung 70 einstellen, ohne den Arbeiter zu bemühen.
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Bei der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist es möglich, gemäß dem Zustand externen Rauschens in einer Betriebsumgebung der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 einen geeigneteren Steuerparameter für die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 einzustellen. Demgemäß ist davon auszugehen, dass die Einstellvorrichtung 1 fehlerhafte Erkennungen einer Berührungsbedienung reduziert.
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4 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform und der darin enthaltenen Maschinenlerneinrichtung 100. Die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die erforderlich ist, wenn die Maschinenlerneinrichtung 100 ein überwachtes Lernen (Lernmodus) durchführt. Jeder in 4 gezeigte Funktionsblock wird umgesetzt, wenn die in der Einstellvorrichtung 1 enthaltene CPU 11 und der Prozessor 101 der Maschinenlernvorrichtung 100, die in 1 gezeigt sind, jeweilige Systemprogramme ausführen und den Betrieb jeweiliger Komponenten der Einstellvorrichtung 1 und der Maschinenlerneinrichtung 100 steuern.
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Die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuereinrichtung 30, die Datenerfassungseinheit 32 und den Vorprozessor 34. Die in der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 enthaltene Maschinenlerneinrichtung 100 umfasst die Lerneinheit 110.
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Des Weiteren ist der Erfassungsdatenspeicher 50 zum Speichern von Daten, die von der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erfasst werden, in dem in 1 gezeigten nichtflüchtigen Speicher 14 bereitgestellt. Der Lernmodellspeicher 130 zum Speichern eines Lernmodels, das durch ein durch die Lerneinheit 110 durchgeführtes maschinelles Lernen erstellt wird, ist in dem in 1 gezeigten nichtflüchtigen Speicher 104 der Maschinenlerneinrichtung 100 bereitgestellt.
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Die Steuereinrichtung 30 und die Datenerfassungseinheit 32 der vorliegenden Ausführungsform haben ähnliche Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuereinrichtung 30 mehrmals eine Erfassung von Daten, die auf durch die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erkanntes Rauschen bezogen sind, und eine Erfassung einer Berührungsbedienung durch, die erkannt wird, wenn eine Anweisung einer Berührungsbedienung der Tastfeldeinrichtung 70 in einem Zustand bereitgestellt wird, in dem der Arbeiter keine Bedienung der Tastfeldeinrichtung 70 durchführt. Durch Durchführen einer solchen Wiederholung unterstützt die Steuereinrichtung 30 die Datenerfassungseinheit 32 beim Erfassen von zum Lernen verwendeten Daten. Zu dieser Zeit wird die vorstehend beschriebene Bedienung durch den Arbeiter mehrmals durchgeführt, während ein erfahrener Arbeiter eine Einstellung des Steuerparameters der Tastfeldeinrichtung 70 durchführt.
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Der Vorprozessor 34 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Funktionseinheit zum Erzeugen von Lerndaten, die bei einem durch die Maschinenlerneinrichtung 100 durchgeführten maschinellen Lernen verwendet werden, basierend auf den durch die Datenerfassungseinheit 32 erfassten Daten. Der Vorprozessor 34 erzeugt Lerndaten, wobei die Daten, die durch die Datenerfassungseinheit 32 erfasst (und dann im Erfassungsdatenspeicher 50 gespeichert) werden, in ein einheitliches Format konvertiert (digitalisiert, abgetastet oder dergleichen) werden, das in der Maschinenlerneinrichtung 100 verarbeitet wird. Wenn die Maschinenlerneinheit 100 beispielsweise ein überwachtes Lernen durchführt, erzeugt der Vorprozessor 34 einen Satz Zustandsdaten S und Labeldaten L in einem zum maschinellen Lernen vorgegebenen Format als Lerndaten.
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Der Vorprozessor 34 der vorliegenden Ausführungsform erzeugt Lerndaten basierend auf Erfassungsdaten, wobei der Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 anhand von durch die Datenerfassungseinheit 32 erfassten Daten durch einen erfahrenen Arbeiter eingestellt wird. Beispielsweise erzeugt der Vorprozessor 34 Lerndaten basierend auf Erfassungsdaten, bei denen ein Muster, das die Anzahl, Position und Reihenfolge von Anweisungen für Berührungsbedienungen der Tastfeldeinrichtung 70 umfasst, mit einem Muster übereinstimmt, das die Anzahl, Position und Reihenfolge von Berührungsbedienungen umfasst, die aufgrund der Anweisungen aus den durch die Datenerfassungseinheit 32 erfassten Daten erkannt werden.
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Die durch den Vorprozessor 34 der vorliegenden Ausführungsform erzeugten Zustandsdaten S umfassen zumindest Rauschdaten S2, die auf in der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erkanntes Störrauschen bezogene Daten umfassen. Die Rauschdaten S2 können beispielsweise Matrixdaten sein, wobei ein Element, das einer Position entspricht, an der während einer vorgegebenen Zeitspanne Störrauschen in der Tastfeldeinrichtung 70 erkannt wird, mit einem Wert von 1 definiert ist.
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Im Gegensatz dazu umfassen die durch den Vorprozessor 34 der vorliegenden Ausführungsform erzeugten Labeldaten L zumindest Steuerparameterdaten L1, die einen Steuerparametersatz für die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 enthalten. Die Steuerparameterdaten L1 können Daten sein, bei denen ein von der Tastfeldeinrichtung 70 erfasster Steuerparameter auf eine vorgegebene Datenfolge angewandt wird.
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Die Lerneinheit 110 der vorliegenden Ausführungsform führt unter Verwendung von durch den Vorprozessor 34 erzeugten Lerndaten ein maschinelles Lernen durch. Die Lerneinheit 110 generiert ein Lernmodell, wobei eine Einstellung des Steuerparameters der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung in Bezug auf Störrauschen in einer Betriebsumgebung der Tastfeldeinrichtung 70 unter Verwendung eines bekannten Verfahrens zum überwachten Lernen gelernt wird. Die Lerneinheit 110 speichert ferner das generierte Lernmodell im Lernmodellspeicher 130.
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Das durch die Lerneinheit 110 durchgeführte Verfahren zum überwachten Lernen kann ein mehrschichtiges Perzeptron-Verfahren, ein ein rekurrentes neuronales Netz verwendendes Verfahren, ein Long Short-Term-Memory- (langes Kurzzeitgedächtnis) Verfahren, ein ein Convolutional Neural Network (faltendes neuronales Netz) verwendendes Verfahren oder dergleichen sein.
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Die Lerneinheit 110 führt ein überwachtes Lernen, das auf Lerndaten basiert, die durch das durch den Vorprozessor 34 durchgeführte Verfahren erhalten werden, an Erfassungsdaten durch, die von der Tastfeldeinrichtung 70 erfasst werden, wenn der Arbeiter den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erfolgreich einstellt. Somit kann die Lerneinheit 110 ein Lernmodell generieren, bei dem der Steuerparameter des Kapazitätstyp-Tastfelds in Bezug auf Störrauschen in einer Betriebsumgebung der Tastfeldeinrichtung 70 gelernt wird.
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Durch Verwenden des auf diese Weise generierten Lernmodells kann eine später beschriebene Schätzeinheit 122 einen geeigneteren Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 im erfassten Zustand basierend auf den Zustandsdaten S schätzen, die erhalten werden, nachdem der Vorprozessor 34 von der Tastfeldeinrichtung 70 erfasste Erfassungsdaten verarbeitet hat.
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5 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 gemäß einer dritten Ausführungsform und der darin enthaltenen Maschinenlerneinrichtung 100. Die Einstellvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die erforderlich ist, wenn die Maschinenlerneinrichtung 100 den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 schätzt (Schätzmodus). Jeder in 5 gezeigte Funktionsblock wird umgesetzt, wenn die CPU 11 der Einstellvorrichtung 1 und der Prozessor 101 der Maschinenlernvorrichtung 100, die in 1 gezeigt sind, jeweilige Systemprogramme ausführen und den Betrieb jeweiliger Komponenten der Einstellvorrichtung 1 und der Maschinenlerneinrichtung 100 steuern.
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Die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuereinrichtung 30, die Datenerfassungseinheit 32 und den Vorprozessor 34. Die Maschinenlerneinrichtung 100 der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 umfasst die Schätzeinheit 122.
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Des Weiteren ist der Erfassungsdatenspeicher 50 zum Speichern von Daten, die von der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 erfasst werden, in dem in 1 gezeigten nichtflüchtigen Speicher 14 bereitgestellt. Der Lernmodellspeicher 130 zum Speichern eines Lernmodels, das, wie bereits in der zweiten Ausführungsform beschrieben, durch ein durch die Lerneinheit 110 durchgeführtes maschinelles Lernen erhalten wird, ist in dem in 1 gezeigten nichtflüchtigen Speicher 104 der Maschinenlerneinrichtung 100 bereitgestellt.
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Die Steuereinrichtung 30 und die Datenerfassungseinheit 32 der vorliegenden Ausführungsform haben ähnliche Funktionen wie die Steuereinrichtung 30 und die Datenerfassungseinheit 32 der ersten Ausführungsform. Die Steuereinrichtung 30 der vorliegenden Ausführungsform erkennt Störrauschen in einer Betriebsumgebung der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt. Der vorgegebene Zeitpunkt zum Erkennen des Störrauschens kann beispielsweise der Zeitpunkt, zu dem die Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 startet, der Zeitpunkt, zu dem ein Arbeiter die Tastfeldeinrichtung 70 bedient, um eine Anweisung zur Einstellung des Steuerparameters bereitzustellen, oder ein vorab definierter, vorgegebener Zyklus sein.
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Der Vorprozessor 34 der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Zustandsdaten S in einem vorgegebenen Format zur Verwendung bei einer durch die Maschinenlerneinrichtung 100 durchgeführten Schätzung. Genauer gesagt, erzeugt der Vorprozessor 34 die Zustandsdaten S in einem vorgegebenen Format durch Konvertieren (Digitalisieren, Abtasten oder dergleichen) von durch die Datenerfassungseinheit 32 erfassten Daten in ein einheitliches Format, das in der Maschinenlerneinrichtung 100 verarbeitet wird, in einer Phase, in der die Maschinenlerneinrichtung 100 den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 unter Verwendung des Lernmodells schätzt.
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Die Schätzeinheit 122 schätzt den Steuerparameter der Kapazitätstyp-Tastfeldeinrichtung 70 unter Verwendung des im Lernmodellspeicher 130 gespeicherten Lernmodells basierend auf den durch den Vorprozessor 34 erzeugten Zustandsdaten S. In der Schätzeinheit 122 der vorliegenden Ausführungsform werden die vom Vorprozessor 34 eingegebenen Zustandsdaten S in das durch die Lerneinheit 110 (in der über den Parameter entschieden wird) generierte Lernmodell eingegeben, wodurch der Steuerparameter der Tastfeldeinrichtung 70 geschätzt und ausgegeben wird. Das durch die Schätzeinheit 122 geschätzte Ergebnis (d.h. der Steuerparameter der Tastfeldeinrichtung 70) wird an die Steuereinrichtung 30 ausgegeben. Die Steuereinrichtung 30 stellt den Steuerparameter für die Tastfeldeinrichtung 70 ferner basierend auf dem Schätzergebnis ein.
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Obgleich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die Beispiele in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und lässt sich durch Hinzufügen geeigneter Modifikationen auf verschiedene Art und Weise umsetzen.
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Gemäß den vorstehend genannten Ausführungsformen umfasst die Steuerparametereinstellvorrichtung 1 eine CPU (Prozessor) und die Maschinenlerneinrichtung 100 eine andere CPU. Die Maschinenlerneinrichtung 100 kann jedoch auch durch die in der Steuerparametereinstellvorrichtung 1 enthaltene CPU 11 und ein im ROM 12 gespeichertes Systemprogramm umgesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012094079 [0006]
- JP 2016058047 [0006]
- JP 2016200886 [0006]
