JP2022139055A - Control system, prediction model generation device, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、制御システム、予測モデル生成装置、及び、コンピュータプログラムに関する。 The present disclosure relates to a control system, a prediction model generation device, and a computer program.
ファクトリーオートメーション(Factory Automation:FA)の分野では、ワーク(材料)を加工するための制御対象の制御を自動で行う、制御系が多用されている。このような制御系では、制御対象の制御量が所定の設定値となるようなフィードバック制御が行われる。 In the field of Factory Automation (FA), a control system that automatically controls a control target for processing a work (material) is widely used. In such a control system, feedback control is performed such that the controlled variable of the controlled object becomes a predetermined set value.
しかし、上記制御系による制御外での外乱が、ワーク等に作用して、ワークの加工の結果としての出来栄えに影響することがある。具体例を挙げると、例えば工場内の温度変動等の外乱が、ワークあるいは制御対象により操作されてワークを加工する工具・金型等のツールに作用して、加工の結果が目標とする状態から逸脱することがある。 However, a disturbance outside the control of the above control system may act on the workpiece or the like and affect the work as a result of machining the workpiece. To give a specific example, for example, disturbances such as temperature fluctuations in the factory act on tools such as tools and dies that are operated by the workpiece or the control object to process the workpiece, and the result of machining differs from the target state. may deviate.
従来、加工の結果が目標とする状態から逸脱するような場合、熟練者が経験に基づいて上記設定値を補正し、出来栄えを調整することが行われていた。しかしながら、このような調整方法は属人的であり、制御対象の制御量の設定値を自動で適切に調整できるようにすることが望まれている。 Conventionally, when the result of processing deviates from the target state, a skilled worker corrects the above set values based on experience to adjust the workmanship. However, such an adjustment method depends on the individual, and it is desired to be able to automatically and appropriately adjust the set value of the control amount of the controlled object.
本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、外乱によるワークの加工の結果の目標とする状態からの逸脱を、自動で抑制することができる制御システムを実現することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a control system that can automatically suppress the deviation from the target state of the machining result of the workpiece due to disturbance. .
本開示は、上述の課題を解決するために、以下の構成を採用する。本開示の一側面に係る制御システムは、設定値に従って、制御対象がツールを通じてワークに作用することによって、前記ワークの加工をするための前記制御対象の制御量を制御する制御器と、前記ワーク又は前記ツールの少なくともいずれかに作用する外乱に応じて、前記設定値を補正する予測器と、を備え、前記予測器は、前記設定値と前記外乱と、前記加工の結果としての前記ワークの品質特性値が、品質特性目標値に所定値を加えた値よりも大きい第1のクラスに属するか、前記品質特性目標値から前記所定値を引いた値よりも小さい第2のクラスに属するかのクラス分けの結果と、の組を第1の教師データとして、第1の機械学習を行うことにより、前記外乱を入力とし、前記品質特性値を前記品質特性目標値とするための前記設定値を出力する、第1の予測モデルに基づいて構築されている。 The present disclosure employs the following configurations in order to solve the above-described problems. A control system according to one aspect of the present disclosure includes a controller that controls a control amount of the controlled object for machining the workpiece by causing the controlled object to act on the workpiece through a tool according to a set value; or a predictor that corrects the set value according to a disturbance acting on at least one of the tools, wherein the predictor corrects the set value, the disturbance, and the workpiece as a result of the machining. Whether the quality characteristic value belongs to a first class larger than the quality characteristic target value plus a predetermined value or belongs to a second class smaller than the quality characteristic target value minus the predetermined value and the set value for setting the quality characteristic value as the quality characteristic target value by performing the first machine learning with the set of the classification result as the first teacher data. It is built on the first prediction model, which outputs
上記構成によれば、外乱によるワークの加工の結果の目標とする状態からの逸脱を、自動で抑制することができる制御システムを実現することが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to realize a control system capable of automatically suppressing deviation from the target state of the machining result of the workpiece due to disturbance.
上記一側面に係る制御システムにおいて、前記所定値は0又は正値であってもよい。上記構成によれば、上記クラス分けを適切に行うことができる。特に前記所定値を正値とすることで、上記クラス分けの境界の判定を容易に行うことができるようになる。 In the control system according to the aspect described above, the predetermined value may be 0 or a positive value. According to the above configuration, the above classification can be performed appropriately. In particular, by setting the predetermined value to a positive value, it becomes possible to easily determine the boundary of the classification.
上記一側面に係る制御システムにおいて、前記第1の予測モデルは、サポートベクターマシンによって生成された予測モデルである構成を備えていてもよい。上記構成によれば、第1の予測モデルの生成を適切に行うことができるようになる。 In the control system according to the above aspect, the first prediction model may be a prediction model generated by a support vector machine. According to the above configuration, it is possible to appropriately generate the first prediction model.
上記一側面に係る制御システムにおいて、前記予測器は、前記第1の予測モデルを有していてもよい。上記構成によれば、予測器の構成がより具体化され、外乱によるワークの加工の結果の目標とする状態からの逸脱を、自動で抑制することができる制御システムを実現することが可能となる。 In the control system according to the above aspect, the predictor may have the first prediction model. According to the above configuration, the configuration of the predictor is more specific, and it is possible to realize a control system that can automatically suppress deviation from the target state of the machining result of the workpiece due to disturbance. .
上記一側面に係る制御システムにおいて、前記予測器は、前記第1の予測モデルに、入力する前記外乱の仮想値と、当該外乱の仮想値について前記第1の予測モデルが出力する前記設定値の仮想値と、の組を第2の教師データとして、第2の機械学習を行うことにより、前記外乱を入力とし、前記品質特性値を前記品質特性目標値とするための前記設定値を出力する、第2の予測モデルを有する構成を備えていてもよい。上記構成によれば、小さいリソースで、上記予測器を構築することが可能となる。 In the control system according to the above aspect, the predictor inputs the virtual value of the disturbance input to the first prediction model and the set value output by the first prediction model for the virtual value of the disturbance. By performing second machine learning using a pair of a virtual value and a virtual value as second teacher data, the disturbance is input and the set value for making the quality characteristic value the quality characteristic target value is output. , may have a configuration with a second prediction model. According to the above configuration, it is possible to construct the predictor with small resources.
上記一側面に係る制御システムにおいて、前記第2の予測モデルは、決定木モデルによって生成された予測モデルである構成を備えていてもよい。上記構成によれば、第2の予測モデルの生成を適切に行うことができるようになる。 In the control system according to the one aspect described above, the second prediction model may be a prediction model generated by a decision tree model. According to the above configuration, it is possible to appropriately generate the second prediction model.
本開示の一側面に係る予測モデル生成装置は、設定値に従って、制御対象がツールを通じてワークに作用することによって、前記ワークの加工をするための前記制御対象の制御量を制御する制御器と、前記ワーク又は前記ツールの少なくともいずれかに作用する外乱に応じて、前記設定値を補正する予測器と、を備える制御システムの、前記予測器に適用可能な予測モデルを生成する予測モデル生成装置であって、前記設定値と前記外乱と、前記加工の結果としての前記ワークの品質特性値が、品質特性目標値に所定値を加えた値よりも大きい第1のクラスに属するか、前記品質特性目標値から前記所定値を引いた値よりも小さい第2のクラスに属するかのクラス分けの結果と、の組を第1の教師データとして、第1の機械学習を行うことにより、前記外乱を入力とし、前記品質特性値を前記品質特性目標値とするための前記設定値を出力する、第1の予測モデルを生成する構成を備えている。 A predictive model generation device according to one aspect of the present disclosure includes a controller that controls a control amount of the controlled object for machining the workpiece by causing the controlled object to act on the workpiece through a tool according to a set value; A predictive model generating device for generating a predictive model applicable to the predictor of a control system, comprising: a predictor that corrects the set value in accordance with a disturbance acting on at least one of the workpiece and the tool wherein the set value, the disturbance, and the quality characteristic value of the workpiece as a result of the machining belong to a first class larger than a value obtained by adding a predetermined value to the quality characteristic target value, or the quality characteristic The first machine learning is performed using a combination of a result of classification as to whether it belongs to a second class smaller than the value obtained by subtracting the predetermined value from the target value and a set of the first teacher data, thereby reducing the disturbance. A configuration is provided for generating a first prediction model that receives as input and outputs the set value for making the quality characteristic value the quality characteristic target value.
上記構成によれば、外乱によるワークの加工の結果の目標とする状態からの逸脱を、自動で抑制することができる制御システムを実現することが可能となる。 According to the above configuration, it is possible to realize a control system capable of automatically suppressing deviation from the target state of the machining result of the workpiece due to disturbance.
本開示の一側面は、上記一側面に係る予測モデル生成装置として、コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムである。上記構成によれば、外乱によるワークの加工の結果の目標とする状態からの逸脱を、自動で抑制することができる制御システムを実現することが可能となる。 One aspect of the present disclosure is a computer program for causing a computer to function as the predictive model generation device according to the above aspect. According to the above configuration, it is possible to realize a control system capable of automatically suppressing deviation from the target state of the machining result of the workpiece due to disturbance.
本開示の一側面によれば、外乱によるワークの加工の結果の目標とする状態からの逸脱を、自動で抑制することができる制御システムを実現することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to realize a control system capable of automatically suppressing deviation from a target state of a result of machining a workpiece due to disturbance.
§1 適用例
まず、図1を用いて、本開示が適用される場面の一例について説明する。図1は、適用例に関連する制御システム1の構成例を示すブロック図である。制御システム1は、ワークWKの加工を行うための制御系を含む。制御システム1は、FA分野に適用され得る。
§1 Application Example First, an example of a scene to which the present disclosure is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a
制御システム1は、制御器13と、制御器13の制御対象である機構部14とを備えている。制御器13は、設定値Sに従って、機構部14(制御対象)がツールTLを通じてワークWKに作用することによって、ワークWKの加工をするための、機構部14(制御対象)の制御量を制御する。なお、図1においては、ワークWK及び/又はツールTLを機能ブロック「ツール/ワーク20」と表している。
The
制御システム1は、更に予測器15と、学習器30(予測モデル生成装置)とを備えている。予測器15には、ワークWK又はツールTLの少なくともいずれかに作用する外乱Xが入力され、制御器13に入力される設定値Sを補正している補正値Dを出力する。予測器15は、学習器30が生成した第1の予測モデルに基づいて構築されている。
The
学習器30は、制御器13に入力される設定値Sと、外乱Xと、上記加工の結果としてのワークWKの品質特性値Rが、品質特性目標値Roに所定値εを加えた値よりも大きい第1のクラスに属するか、品質特性目標値Roから所定値εを引いた値よりも小さい第2のクラスに属するかのクラス分けの結果と、の組を第1の教師データとして、第1の機械学習を行う。そうして、学習器30は、外乱Xを入力とし、ワークWKの加工の結果としての品質特性値Rを、品質特性目標値Roとするための設定値Sを出力する第1の予測モデルを生成する。
The
よって、本適用例によれば、外乱によるワークの加工の結果の目標とする状態からの逸脱、すなわち品質特性値Rの品質特性目標値Roからの乖離を、自動で抑制することができる制御システムを実現することが可能となる。 Therefore, according to this application example, a control system capable of automatically suppressing the deviation from the target state of the machining result of the workpiece due to the disturbance, that is, the divergence of the quality characteristic value R from the quality characteristic target value Ro. can be realized.
§2 構成例
〔実施形態1〕
<制御システムの概要>
以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。図1は、実施形態1に係る制御システム1の構成例を示すブロック図である。以下では、制御システム1の構成等を理解しやすくするための具体的な事例として、制御システム1が、金型を用いてワークのプレス加工を行うサーボプレス機を備えている場合を適宜併せて示す。
§2 Configuration example [Embodiment 1]
<Overview of control system>
An embodiment of the present disclosure will be described in detail below. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a
制御システム1は、設定値生成部11、加算器12、制御器13、機構部14、予測器15が設けられた制御系10を備えている。機構部14は制御器13の制御対象である。制御器13は、機構部14がツールTLを通じてワークWKに作用することによって、ワークWKの加工をするための機構部14の制御量を制御する。制御器13は、機構部14の制御量が、入力される設定値Sに応じた値になるように、制御対象である機構部14をフィードバック制御する。
The
品質特性値Rとは、ワークWKの加工の結果の出来栄えを評価するための指標である。品質特性値Rは、一般的には多次元量であり、すなわちベクトルで表され得る。なお、品質特性値Rはスカラー量であってもよい。品質特性値Rの目標値である品質特性目標値Roが、設定値生成部11に入力されると、設定値生成部11は、品質特性目標値Roに応じた基礎設定値Soを出力する。制御器13に入力される設定値Sは、補正値Dが無い場合に、設定値生成部11が出力する基礎設定値Soに等しい。制御器13に入力される設定値Sに補正が施される場合には、加算器12によって補正値Dが基礎設定値Soに加算されて、設定値Sとして制御器13に入力される。
The quality characteristic value R is an index for evaluating the quality of the machining result of the work WK. The quality characteristic value R is generally a multidimensional quantity, ie can be represented by a vector. Note that the quality characteristic value R may be a scalar quantity. When the quality characteristic target value Ro, which is the target value of the quality characteristic value R, is input to the setting
図1に示されるように、ワークWK又はツールTLの少なくともいずれかには、制御器13と機構部14によるフィードバック制御の制御外での外乱Xが作用するものとする。予測器15は、外乱Xに応じた補正値Dを算出する。予測器15は、制御システム1が備える学習器30によって生成された予測モデル(第1の予測モデル)に基づいて、構築される。学習器30及び予測器15の詳細は後述される。
As shown in FIG. 1, it is assumed that at least one of the work WK and the tool TL is subjected to a disturbance X outside the feedback control by the
サーボプレス機の事例では、機構部14はサーボプレス機におけるサーボモータとスライダ等から構成される機構であり、制御量はスライダ位置等である。制御器13はサーボモータコントローラであり得、操作量は、サーボモータコントローラがサーボモータに指示する動作に関する量である。
In the example of a servo press, the
ワークWKはプレス加工の対象の材料である。ツールTLはスライダに取り付けられた金型等である。品質特性値Rは、例えばワークWKのプレス加工後の所定箇所の厚み等の寸法であり得る。この場合、品質特性目標値Roは、当該厚みの目標値であり得る。 The work WK is a material to be pressed. A tool TL is a die or the like attached to a slider. The quality characteristic value R can be, for example, a dimension such as a thickness of a predetermined portion of the workpiece WK after press working. In this case, the quality characteristic target value Ro may be the target value of the thickness.
外乱Xとしては、金型の温度が例示できる。制御系10がプレス加工を繰り返し実行するに当たり、厚みの目標値(品質特性目標値Ro)に応じて、設定値生成部11が出力する基礎設定値Soに従って、制御器13が機構部14の制御を続けていたとする。この場合には、金型の温度に作用されて、プレス加工の結果としての、ワークWKの所定箇所の厚みが変動することがある。
As the disturbance X, the temperature of the mold can be exemplified. When the
このように、品質特性値Rが、外乱Xに影響され得ることが上記事例から理解される。しかし、実施形態1に係る制御システム1では、予測器15が外乱Xに応じて補正値Dを出力することで、制御器13に入力される設定値Sを調整し、外乱Xによる品質特性値Rの変動を抑え込むことができる。
It can be seen from the above example that the quality characteristic value R can thus be influenced by the disturbance X. However, in the
<比較例、効果>
図2は、実施形態1に係る制御システム1の制御系10と比較するための、従来技術を適用した比較例の制御系10Pを示す図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図示されるように、比較例の制御系10Pでは、予測器15を備えていない点が、制御系10とは異なる。
<Comparative example, effect>
FIG. 2 is a diagram showing a
比較例の制御系10では、上記説明と同様にして外乱Xの影響により品質特性値Rが品質特性目標値Roから乖離してきた場合には、熟練の作業者Wが、品質特性値RすなわちワークWKの加工の出来栄えを判断して、感や経験に基づいて補正値Dを決定する。そうして、制御器13に入力される設定値Sに補正を施して、品質特性値Rを品質特性目標値Roに近づけようとする。
In the
しかし、このような手法は属人的であり効率がよくなく、補正値Dの決定を自動化することが望まれていた。また、補正値Dが適正であることは担保されておらず、外乱Xに応じて適正に補正値Dを算出されることが望まれる。実施形態1に係る制御システム1では、上記構成を備えることにより、これらの課題が解決されている。
However, such a method is individualized and inefficient, and it has been desired to automate the determination of the correction value D. Moreover, it is not guaranteed that the correction value D is appropriate, and it is desired that the correction value D is properly calculated according to the disturbance X. The
すなわち、実施形態1に係る制御システム1によれば、外乱Xの影響による品質特性値Rの品質特性目標値Roからの乖離が効果的に抑制される。補正値Dの調整は、予測器15が自動で行うため、外乱Xの影響の補正が直ちに実行され、効率的に行われる。更に、予測器15の構築は、後述するように機械学習を用いて行われているため、制御システム1では、補正値Dの調整が正確に行われるようになる。
That is, according to the
<予測器の構築>
図3のフローチャートに沿って、以下に、実施形態1に係る制御システム1の予測器15の構築方法とその原理が、図4から図7をも参照しつつ詳細に説明される。図3は、予測器15の構築方法を示すフローチャートである。
<Construction of predictor>
Along the flow chart of FIG. 3, the construction method and principle of the
始めに、学習器30は、制御系10から、制御系10による多数の加工についての、品質特性目標値Ro、設定値S、外乱Xを取得する。以下では、各加工を示すインデックスを記号iで表すこととする。予測器15が稼動していない初期の状態では、設定値Sに変えて、基礎設定値Soを取得してもよい(ステップS11)。
First, the
更に、学習器30は、制御系10による多数の加工についての、ワークWKの加工の出来栄えである品質特性値Rを取得する。品質特性値Rは、検査機、測定器等により評価されるため、学習器30は、これらの機器から直接、又は間接的に品質特性値Rを取得する(ステップS12)。
Furthermore, the
品質特性値Rは、制御器13に入力される設定値Sにより変化する他、上述の通り、外乱Xに影響されるため、設定値Sと外乱Xの関数すなわち、R=R(S,X)である。ここで、設定値Sは一次元量には限られず、多次元量、すなわちベクトルであってもよい。また、外乱Xも一次元量には限られず、多次元量、すなわちベクトルであってもよい。
The quality characteristic value R varies depending on the set value S input to the
図4は、X-S-R空間を模式的に示す図であり、ここでは図示のために、品質特性値R、設定値S、外乱Xがそれぞれ一次元量であるように表されている。なお、各パラメタの数値は任意単位である。図4には、X-S-R空間内の関数R=R(S,X)を示す面が模式的に示されている。また図4には、品質特性値Rが品質特性目標値Roに一致する条件R=Roを示す面も併せて模式的に示されている。これらの2つの面が交差する領域が、外乱Xが与えられた時に品質特性値Rを品質特性目標値Roに一致するように維持するための、設定値Sの値を示す。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the XSR space, where for the sake of illustration, the quality characteristic value R, the set value S, and the disturbance X are each represented as one-dimensional quantities. . Note that the numerical values of each parameter are in arbitrary units. FIG. 4 schematically shows a surface representing the function R=R(S,X) in the XSR space. FIG. 4 also schematically shows a plane showing the condition R=Ro where the quality characteristic value R matches the quality characteristic target value Ro. The area where these two planes intersect shows the value of the setpoint S to keep the quality characteristic value R in line with the quality characteristic target value Ro when the disturbance X is applied.
次に学習器30は、取得した各加工iについてのデータに基づいて、各加工iのクラス分けを行う。学習器30は、予め定められた所定値εを用いて、条件式R-Ro>εを満たす加工は、クラスC1(第1のクラス)に属すると判定する。すなわち、品質特性値Rが品質特性目標値Roよりも上振れした加工について、クラスC1に属すると判定する。また、条件式R-Ro<-εを満たす加工は、クラスC2(第2のクラス)に属すると判定する。すなわち、品質特性値Rが品質特性目標値Roよりも下振れした加工について、クラスC2に属すると判定する(ステップS13)。
Next, the
図5は、こうして学習器30が行ったクラス分けの結果を、X-S空間において示す図である。なお図5においても、上述のように設定値S、外乱Xがそれぞれ一次元量であるように表されており、そのためここではX-S空間は2次元である。図5においてクラスC1、クラスC2に属する加工のデータが、それぞれ白丸(オープンサークル)、四角のプロットで表されている。
FIG. 5 is a diagram showing the result of classification performed by the
また図5において、クラスC1、クラスC2のいずれにも属さない、条件式|R-Ro|≦εを満たす加工のデータが黒点のプロットで表されている。条件式|R-Ro|≦εを満たす加工は、品質特性値Rが、誤差が所定値εである範囲内で品質特性目標値Roに一致している加工に相当する。すなわち、出来栄えが良好であった加工に相当する。 Further, in FIG. 5, machining data satisfying the conditional expression |R−Ro|≦ε that does not belong to either class C1 or class C2 is plotted with black dots. Machining that satisfies the conditional expression |R−Ro|≦ε corresponds to machining in which the quality characteristic value R matches the quality characteristic target value Ro within a range in which the error is the predetermined value ε. That is, it corresponds to the processing in which the workmanship was good.
次に学習器30は、X-S空間におけるクラスC1、クラスC2の2つのクラス分類の決定境界Bを求める予測モデル(第1の予測モデル)を、機械学習(第1の機械学習)を用いて生成する。その際、学習器30は、図5にプロットで表されているような、各加工iについての設定値S、外乱X、クラス(クラスC1又はクラスC2)のデータのセットを教師データ(第1の教師データ)として用いる。
Next, the
このような機械学習(第1の機械学習)のアルゴリズムとしては、サポートベクターマシン(support vector machine:SVM)を適用することが望ましい。サポートベクターマシンは、2クラスのパターン識別器を生成するための性能が極めて高い機械学習として知られているからである(ステップS14)。 As an algorithm for such machine learning (first machine learning), it is desirable to apply a support vector machine (SVM). This is because the support vector machine is known as machine learning with extremely high performance for generating two-class pattern classifiers (step S14).
図6は、こうして学習器30が生成した予測モデル(第1の予測モデル)によるクラス分類の決定境界Bを、図5にて示したX-S空間上に表した図である。決定境界Bは、X-S空間内において、S=f(X)として定義される関数fに相当させることができる。なお、図4と図6とを比較すると、以上のようにして決定境界Bを求める手続きは、図4のX-S-R空間内の関数R=R(S,X)を示す面と、条件R=Roを示す面との交差する領域を求めていることに相当することが理解される。
FIG. 6 is a diagram representing the determination boundary B of class classification by the prediction model (first prediction model) thus generated by the
よって、生成された予測モデル(第1の予測モデル)は、外乱Xが入力されたときに、品質特性値Rを、品質特性目標値Roと一致させるための設定値Sを、予測する学習モデルである。また、生成された予測モデル(第1の予測モデル)は、結果として上記関数fを実行する演算器に相当する。 Therefore, the generated prediction model (first prediction model) is a learning model that predicts the set value S for matching the quality characteristic value R with the quality characteristic target value Ro when the disturbance X is input. is. Also, the generated prediction model (first prediction model) corresponds to a computing unit that executes the function f as a result.
図7は、図6のグラフに更に、条件式|R-Ro|≦εを満たす加工のデータをプロットした図である。図中の矢印は、当該データの強調のための記号である。図7のようなグラフによって、出来栄えが良好であった加工のデータが、算出された決定境界Bと一致しているかを確認することによって、得られた決定境界Bが適切であるかを判断することができる。また、出来栄えが良好である加工のデータを多数準備することが困難である場合でも、上記の手続きを用いることで、良好に決定境界Bを定めることができることが、図7から理解される。 FIG. 7 is a diagram obtained by plotting processing data that satisfies the conditional expression |R−Ro|≦ε on the graph of FIG. 6 . Arrows in the figure are symbols for emphasizing the data. Whether or not the obtained decision boundary B is appropriate is judged by confirming whether or not the data of the machining with good performance matches the calculated decision boundary B, using a graph such as that shown in FIG. be able to. Further, it is understood from FIG. 7 that even if it is difficult to prepare a large number of processing data with good quality, the decision boundary B can be determined well by using the above procedure.
続いて、学習器30は、生成された予測モデル(第1の予測モデル)を用いて、補正値Dを算出する予測器を制御系10内に設定する。ここで、補正値D=f(X)-Soに相当する(ステップS15)。
Subsequently, the
以上のように実施形態1に係る制御システム1では、いわゆる回帰曲線に相当する関数fを演算する学習モデルを構築するに当たり、品質特性値Rが品質特性目標値Roより上振れしているか、下振れしているか、の2つのクラスに分類する手続きを利用している。そのため、出来栄えが良好であった加工が相対的に少ないデータセットであっても、決定境界Bを良好に定めることができる。その結果として、出来栄えが良好であった加工が相対的に少ないデータセットであっても、品質特性値Rを、品質特性目標値Roと一致させるための設定値Sを、予測する学習モデルを良好に構築することができる。
As described above, in the
更に、実施形態1に係る制御システム1では、品質特性値Rが品質特性目標値Roより上振れしているか、下振れしているか、の2つのクラスに分類する手続きを巧みに利用して、2クラスのパターン識別器であるサポートベクターマシンを適用し得るようにしている。
Furthermore, in the
従って制御システム1によれば、外乱Xから補正値Dを求める予測器15を構築するに当たり、性能が極めて高い機械学習として知られているサポートベクターマシンを用いることができる。そのため、複雑な教師データから正しく補正値Dの予測を行う予測器15を構築させることができる。
Therefore, according to the
所定値εは0であってよいが、正値であってもよい。所定値εを適切な正値とすることで、教師データ(第1の教師データ)における各データのクラス分類が明確になり、決定境界Bを求める予測モデルを生成する機械学習(第1の機械学習)をより適切に実行することができるようになる。 Although the predetermined value ε may be 0, it may also be a positive value. By setting the predetermined value ε to an appropriate positive value, the class classification of each data in the teacher data (first teacher data) becomes clear, and machine learning (first machine learning) for generating a prediction model for determining the decision boundary B learning) can be performed more appropriately.
〔実施形態2〕
本開示の他の実施形態が以下に説明される。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Other embodiments of the disclosure are described below. For convenience of description, members having the same functions as those of the members described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
<予測器の構築>
実施形態2に係る制御システム1では、学習器30が生成し、予測器15に適用される予測モデル(第2の予測モデル)が実施形態1とは異なっている他は、実施形態1と同様である。図8のフローチャートに沿って、以下に、実施形態2に係る制御システム1の予測器15の構築方法とその原理が、図9をも参照しつつ詳細に説明される。
<Construction of predictor>
The
図8は、実施形態2に係る制御システム1における予測器15の構築方法を示すフローチャートである。ステップS21からステップS24までは、実施形態1におけるステップS11からステップS14までと同じである。
FIG. 8 is a flow chart showing a method of constructing the
続いて、学習器30は、生成された予測モデル(第1の予測モデル)を用いて、外乱Xと、設定値Sの組の仮想データを第2の教師データとして生成する。その際、学習器30は、外乱の仮想値を、外乱Xの取り得る範囲内で均一に分布するように選択する。設定値の仮想値は、外乱の仮想値を第1の予測モデルに入力して得られる出力値である(ステップS25)。
Subsequently, the
図9は、このようにして得られる第2の教師データを、図7と同様のX-S空間上に示したグラフである。図中には、図7と同様に、矢印で、条件式|R-Ro|≦εを満たす加工のデータ、すなわち出来栄えが良好であった加工のデータが存在した位置が示されている。図9に模式的に示されるように、第2の教師データは外乱Xに対して均一に分布している。よって、機械学習のための教師データとして良質である。また、出来栄えが良好であった加工のデータが多量に準備できない場合であっても、機械学習のための良質な教師データを準備できることが理解される。 FIG. 9 is a graph showing the second teacher data obtained in this manner on the XS space similar to FIG. In the drawing, as in FIG. 7, arrows indicate the positions where machining data that satisfies the conditional expression |R−Ro|≦ε, ie, machining data with good performance exists. As schematically shown in FIG. 9, the second teacher data are uniformly distributed with respect to the disturbance X. In FIG. Therefore, it is good quality as teacher data for machine learning. In addition, even if a large amount of processing data with good performance cannot be prepared, it is understood that good teacher data for machine learning can be prepared.
次に学習器30は、第2の教師データを用いた第2の機械学習により、外乱Xを入力とし、設定値Sを出力する第2の予測モデルを生成する。第2の予測モデルによって出力される設定値Sは、上記第2の教師データを用いているため、品質特性値Rを品質特性目標値Roとするための設定値Sに相当する。
Next, the
第2の機械学習のアルゴリズムとしては、決定木モデルを適用することが望ましい。決定木モデルによる第2の予測モデルは、計算量、メモリ等の演算のためのリソースが比較的小さくても生成できるからである。ディープバイナリーツリー(Deep Binary Tree)アルゴリズムは、このような決定木モデルの一例である(ステップS26)。 As the second machine learning algorithm, it is desirable to apply a decision tree model. This is because the second prediction model based on the decision tree model can be generated even if the amount of computation and resources for operations such as memory are relatively small. A Deep Binary Tree algorithm is an example of such a decision tree model (step S26).
更に学習器30は、生成された第2の予測モデルを用いて、補正値Dを算出する予測器15を制御系10内に設定する(ステップS27)。
Furthermore, the
以上のように、実施形態1に係る制御システム1では、第1の予測モデルによって生成された第2の教師データを用いて、第2の機械学習を行うことで、予測器15に適用するための第2の予測モデルを生成する。第2の教師データは、機械学習のための良質な教師データであるために、第2の機械学習は、演算のためのリソースを多量に要求しないアルゴリズムを用いることができる。そのため、例えばプログラマブルロジックコントローラ(Programmable Logic Controller:PLC)等にも第2の機械学習のアルゴリズムを実装することができ、FAの現場において、制御系10を容易に構築することができるようになる。
As described above, in the
<検証例>
図10、図11は、それぞれ図2に示された比較例の制御系10P、実施形態2に係る制御系10を運用した時の、製品品質値Rのばらつきの結果を表すグラフである。各図は、制御系がサーボプレス機によるプレス加工に適用された場合の結果である。
<Verification example>
10 and 11 are graphs showing the results of variation in the product quality value R when the
各図において、品質特性値R、品質特性目標値Roとしては、ワークのプレス加工後の製品厚が採用されている。補正量Dは、制御量であるスライダ位置についての補正量である。各図において、グラフの横軸は加工のインデックスiであり、プレス加工のショットに相当する。 In each figure, the product thickness after press working of the workpiece is employed as the quality characteristic value R and the quality characteristic target value Ro. The correction amount D is a correction amount for the slider position, which is a control amount. In each figure, the horizontal axis of the graph is the working index i, which corresponds to the press working shot.
また各図においては、プレス加工のショットを連続して複数回実施した一連の試験の結果が示されている。各一連の試験においては、プレス加工のショットが連続して実行されることで、金型の温度が上昇する。各図の結果は、金型の温度上昇に伴って、製品品質値Rがドリフトしようとする現象を、補正値Dを調整することで抑制することが試みられたものである。 Each figure also shows the results of a series of tests in which press working shots were continuously performed multiple times. In each series of tests, successive press shots are performed to increase the temperature of the mold. The results shown in each figure were obtained by adjusting the correction value D to suppress the phenomenon in which the product quality value R tends to drift as the temperature of the mold rises.
熟練の作業者Wが手動で補正値Dの調整を行う図10の場合と比較して、予測器15が補正値Dの調整を行う図11の場合では、補正値Dの調整が適時に適切な幅で実行されており、その結果として品質特性値Rの変動が抑制されていることが明らかである。
In the case of FIG. 11, in which the
〔ソフトウェアによる実現例〕
制御システム1の機能ブロック(特に、設定値生成部11、加算器12、制御器13、予測器15、学習器30)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of realization by software]
The functional blocks of the control system 1 (particularly, the
後者の場合、制御システム1は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラム(コンピュータプログラム)の命令を実行する少なくとも1つのコンピュータを備えている。この各コンピュータは、例えば1つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本開示の目的が達成される。
In the latter case, the
上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、磁気ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを更に備えていてもよい。 As the processor, for example, a CPU (Central Processing Unit) can be used. As the recording medium, a "non-temporary tangible medium" such as a ROM (Read Only Memory), a magnetic disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used. In addition, a RAM (Random Access Memory) for developing the above program may be further provided.
また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。 Also, the program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program. Note that one aspect of the present invention can also be implemented in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments is also included in the technical scope of the present disclosure.
1 制御システム
10 制御系
11 設定値生成部
12 加算器
13 制御器
14 機構部(制御対象)
15 予測器
20 ツール/ワーク
30 学習器(予測モデル生成装置)
D 補正値
So 基礎設定値
S 設定値
Ro 品質特性目標値
R 品質特性値
X 外乱
15
D Correction value So Basic setting value S Setting value Ro Quality characteristic target value R Quality characteristic value X Disturbance
Claims (8)
前記ワーク又は前記ツールの少なくともいずれかに作用する外乱に応じて、前記設定値を補正する予測器と、を備え、
前記予測器は、
前記設定値と
前記外乱と、
前記加工の結果としての前記ワークの品質特性値が、品質特性目標値に所定値を加えた値よりも大きい第1のクラスに属するか、前記品質特性目標値から前記所定値を引いた値よりも小さい第2のクラスに属するかのクラス分けの結果と、の組を第1の教師データとして、第1の機械学習を行うことにより、
前記外乱を入力とし、前記品質特性値を前記品質特性目標値とするための前記設定値を出力する、第1の予測モデルに基づいて構築された、制御システム。 a controller that controls the amount of control of the controlled object for machining the workpiece by causing the controlled object to act on the workpiece through the tool according to a set value;
a predictor that corrects the set value according to a disturbance acting on at least one of the workpiece or the tool;
The predictor is
the set value and the disturbance;
The quality characteristic value of the workpiece as a result of the machining belongs to a first class greater than a value obtained by adding a predetermined value to the quality characteristic target value, or is greater than the quality characteristic target value minus the predetermined value. By performing the first machine learning using the combination of the classification result as to whether it belongs to the second class, which is smaller, as the first teacher data,
A control system built based on a first predictive model that receives the disturbance as an input and outputs the set value for making the quality characteristic value the quality characteristic target value.
前記第1の予測モデルを有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の制御システム。 The predictor is
4. A control system according to any preceding claim, comprising said first predictive model.
前記第1の予測モデルに、入力する前記外乱の仮想値と、当該外乱の仮想値について前記第1の予測モデルが出力する前記設定値の仮想値と、の組を第2の教師データとして、第2の機械学習を行うことにより、
前記外乱を入力とし、前記品質特性値を前記品質特性目標値とするための前記設定値を出力する、第2の予測モデルを有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の制御システム。 The predictor is
A set of a virtual value of the disturbance input to the first prediction model and a virtual value of the set value output by the first prediction model for the virtual value of the disturbance is set as second teacher data, By performing the second machine learning,
4. The control system according to any one of claims 1 to 3, comprising a second predictive model that receives said disturbance and outputs said set value for making said quality characteristic value said quality characteristic target value. .
前記ワーク又は前記ツールの少なくともいずれかに作用する外乱に応じて、前記設定値を補正する予測器と、を備える制御システムの、
前記予測器に適用可能な予測モデルを生成する予測モデル生成装置であって、
前記設定値と
前記外乱と、
前記加工の結果としての前記ワークの品質特性値が、品質特性目標値に所定値を加えた値よりも大きい第1のクラスに属するか、前記品質特性目標値から前記所定値を引いた値よりも小さい第2のクラスに属するかのクラス分けの結果と、の組を第1の教師データとして、第1の機械学習を行うことにより、
前記外乱を入力とし、前記品質特性値を前記品質特性目標値とするための前記設定値を出力する、第1の予測モデルを生成する予測モデル生成装置。 a controller that controls the amount of control of the controlled object for machining the workpiece by causing the controlled object to act on the workpiece through the tool according to a set value;
and a predictor that corrects the set value in response to a disturbance acting on at least one of the workpiece or the tool,
A prediction model generation device that generates a prediction model applicable to the predictor,
the set value and the disturbance;
The quality characteristic value of the workpiece as a result of the machining belongs to a first class that is greater than the quality characteristic target value plus a predetermined value, or is greater than the quality characteristic target value minus the predetermined value. By performing the first machine learning using the combination of the classification result as to whether it belongs to the second class, which is smaller, as the first teacher data,
A prediction model generation device for generating a first prediction model that receives the disturbance as an input and outputs the set value for making the quality characteristic value the quality characteristic target value.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024070903A1 (en) * | 2022-09-28 | 2024-04-04 | Jfeスチール株式会社 | Calculation method, manufacturing method of product, management method of product, calculation device, manufacturing facility of product, measurement method, measurement system, measurement device, creation method of teacher data, teacher data, generation method of model, program, and storage medium |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP6490131B2 (en) | 2017-03-31 | 2019-03-27 | ファナック株式会社 | Machine learning device, servo control device, servo control system, and machine learning method |
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-
2021
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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