JP7178659B2 - 計量用機械学習装置、計量用機械学習システム及び計量システム - Google Patents
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被計量物を搬送しながら計量を行って良否を判定するための計量条件を学習する計量用機械学習装置であって、
計量に関する物理量と計量条件とで構成される状態変数を観測する状態観測部と、計量した被計量物の良否判定結果を示す判定データを取得する判定データ取得部と、
状態変数と判定データとを用いて、計量条件を学習する学習部と、を有し、
学習部は、学習した結果を記憶する学習結果記憶部を含んで構成されている。
学習部の学習結果に基づいて、状態観測部にて取得した状態変数から、計量条件を決定する意思決定部をさらに備えて構成されている。
計量条件は、
被計量物の計量を行う計量コンベアの計量コンベア搬送速度、
計量コンベアへ被計量物を送出する搬入コンベア搬送速度、
計量コンベアに設けられた重量検出部から出力された重量信号の一部を除去及び加工して出力するフィルタ種類、
重量信号に同期して、計量コンベアに設けられた振動検出部から出力された振動信号の一部を除去及び加工して出力するフィルタ種類、
重量信号及び振動信号から被計量物の良否判定用重量値を確定するために用いる判定信号確定処理の種類、
判定信号確定処理を適用する時間、のうちの少なくとも一つを含んでおり、
物理量は、
計量コンベアの上流側に設けられて被計量物の搬入を検出する搬入検出センサより出力される被計量物検出信号、
計量コンベアの重量検出部にて検出された被計量物の所定の期間中の重量信号波形データ、
重量信号波形データと同期して振動検出部により検出された計量コンベアが受ける振動の所定の期間中の振動信号波形データ、
計量コンベアの近傍に設けられる画像撮像部により撮像された計量時の被計量物の画像データ、のうちの少なくとも一つを含んで構成されている。
学習部は、状態変数と判定データとから計量条件を導く相関性モデルと予め用意された教師データから識別される相関性特徴との誤差を計算する誤差計算部と、
誤差を小さくするように相関性モデルを更新するモデル更新部と、を有している。
状態変数に基づいて計量条件を決定した結果に対する報酬を演算する報酬演算部と、
報酬に基づいて、行動価値関数を更新する行動価値関数更新部と、を含み、
行動価値関数更新部によって行動価値関数の更新を繰り返して、報酬が最も多く得られる計量条件を学習するように構成されている。
計量を実行する計量部と、
計量部に係る物理量を検出して演算する演算部を含んだ計量制御部と、
請求項1から8のいずれか一項に記載の計量用機械学習装置と、で構成されている。
請求項9に記載の計量用機械学習システムを複数備え、
各計量用機械学習システムを互いに通信にて接続するネットワークと、
各計量用機械学習システムに接続されて、状態観測部により観測された物理量及び学習結果記憶部により記憶された学習結果のうちの少なくとも一つを記憶する上位コンピュータと、を含んで構成されている。
請求項9に記載の計量用機械学習システムを複数備え、
各計量用機械学習システムを互いに通信にて接続するネットワークを有し、
ネットワークは、状態観測部により観測された物理量及び学習結果記憶部により記憶された学習結果のうちの少なくとも一つを各計量用機械学習システムの間で送受信するように構成されている。
計量を実行する複数の計量部と、
各計量装置をそれぞれ制御する複数の計量制御部と、
各計量制御部に接続した請求項1から8のいずれか一項に記載の少なくとも1つ以上の計量用機械学習装置と、を含んで構成されている。
被計量物の画像データ、などを含めることができる。被計量物検出信号は、計量コンベア104の上流側に設けられて被計量物の搬入を検出する搬入検出センサ107より出力される検出信号である。重量信号波形データは、計量コンベア104に設けられた重量検出部110により計量された被計量物120aの重量信号である。振動信号波形データは、計量コンベア104に設けられた振動検出部111により検出された計量コンベア104が受ける振動の振動信号である。被計量物の画像データは、計量コンベア104近傍に設けられた画像撮像部109により撮像された計量時の被計量物120aの画像データである。
数1式において、st及びatはそれぞれ時刻tにおける状態及び行動であり、行動atにより状態はst+1に変化する。rt+1は、状態がstからst+1に変化したことで得られる報酬である。maxの項は、時刻t+1で最大の価値になる行動を行った時の価値を意味する。αは学習係数であり、0<α≦1、 0<γ≦1で任意設定され、行動価値関数Q(s,a)の更新をどれだけ急速に行うかを設定するものである。一方、γは割引率であり、0<γ≦1で任意設定され、将来の価値をどれだけ割り引いて考えるかを設定するものである。
計量部101の振動による影響を除去若しくは低減することが可能となる。
1a~1d :計量装置
101 :計量部(環境)
101a~101d :計量部(環境)
102 :搬入コンベア
103 :搬入コンベアモータ
104 :計量コンベア
105 :計量コンベアモータ
106 :搬出コンベア
107 :搬入検出センサ
109 :画像撮像部
110 :重量検出部
111 :振動検出部
120a、120b :被計量物
201 :計量制御部
201a~201d :計量制御部
202 :重量信号処理部
202a :A/D変換器
202b :重量信号記憶手段
202c :フィルタ
203 :振動信号処理部
203a :A/D変換器
203b :振動信号記憶手段
203c :フィルタ
204 :演算部
205 :記憶部
206 :判定部
207 :判定結果表示部
208 :画像信号処理部
209 :制御実行部
210 :設定部
211 :駆動部
P :物理量
C :計量条件
301 :計量用機械学習装置
301a~301d :計量用機械学習装置
302 :状態観測部
303 :意思決定部
304 :学習部
304a、304b :学習部
305 :誤差計算部
306 :モデル更新部
307 :学習結果記憶部
308 :判定データ取得部
309 :報酬演算部
310 :報酬条件設定部
311 :行動価値関数更新部
401 :計量用機械学習システム
401a~401d :計量用機械学習システム
402 :上位コンピュータ
403 :ネットワーク
501 :計量システム
502 :計量システム
503 :計量システム
Claims (12)
- 被計量物を搬送しながら計量を行って良否を判定するための計量条件を学習する計量用機械学習装置であって、
計量に関する物理量と前記計量条件とで構成される状態変数を観測する状態観測部と、 計量した前記被計量物の良否判定結果を示す判定データを取得する判定データ取得部と、
前記状態変数と前記判定データとを用いて、前記計量条件を学習する学習部と、を有し、 前記学習部は、学習した結果を記憶する学習結果記憶部を含み、
前記計量条件は、
前記計量コンベアに設けられた重量検出部から出力された重量信号の一部を除去及び加工して出力するフィルタ種類と、
前記重量信号に同期して、前記計量コンベアに設けられた振動検出部から出力された振動信号の一部を除去及び加工して出力するフィルタ種類と、
前記重量信号及び前記振動信号から前記被計量物の良否判定用重量値を確定するために用いる判定信号確定処理の種類と、を含み
前記物理量は、
前記計量コンベアの前記重量検出部にて検出された前記被計量物の所定の期間中の重量信号波形データと、
前記重量信号波形データと同期して前記振動検出部により検出された前記計量コンベアが受ける振動の所定の期間中の振動信号波形データと、
を含むことを特徴とする計量用機械学習装置。 - 前記物理量は、
前記計量コンベアの近傍に設けられる画像撮像部により撮像された計量時の前記被計量物の画像データを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の計量用機械学習装置。 - 前記学習部の学習結果に基づいて、前記状態観測部にて取得した前記状態変数から、前記計量条件を決定する意思決定部をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の計量用機械学習装置。
- 前記学習部は、前記状態変数と前記判定データとから前記計量条件を導く相関性モデルと予め用意された教師データから識別される相関性特徴との誤差を計算する誤差計算部と、
前記誤差を小さくするように前記相関性モデルを更新するモデル更新部と、を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の計量用機械学習装置。 - 前記学習結果記憶部は、前記モデル更新部が更新した結果を記憶することを特徴とする請求項4に記載の計量用機械学習装置。
- 前記学習部は、
前記状態変数に基づいて前記計量条件を決定した結果に対する報酬を演算する報酬演算部と、
前記報酬に基づいて、行動価値関数を更新する行動価値関数更新部と、を含み、
前記行動価値関数更新部によって前記行動価値関数の更新を繰り返して、前記報酬が最も多く得られる前記計量条件を学習することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の計量用機械学習装置。 - 前記報酬演算部は、報酬条件を設定する報酬条件設定部を含んでおり、前記報酬演算部は、前記報酬条件設定部により設定された前記報酬条件に基づいて前記報酬を演算する、ことを特徴とする請求項6に記載の計量用機械学習装置。
- 前記学習結果記憶部は、前記行動価値関数更新部が更新した結果を記憶することを特徴とする請求項6又は7に記載の計量用機械学習装置。
- 計量を実行する計量部と、
前記計量部に係る前記物理量を検出して演算する演算部を含んだ計量制御部と、
請求項1から8のいずれか一項に記載の計量用機械学習装置と、を備えたことを特徴とする計量用機械学習システム。 - 請求項9に記載の計量用機械学習システムを複数備え、
前記各計量用機械学習システムを互いに通信にて接続するネットワークと、
前記各計量用機械学習システムに接続されて、前記状態観測部により観測された前記物理量及び前記学習結果記憶部により記憶された学習結果のうちの少なくとも一つを記憶する上位コンピュータと、を含むことを特徴とする計量システム。 - 請求項9に記載の計量用機械学習システムを複数備え、
前記各計量用機械学習システムを互いに通信にて接続するネットワークを有し、
前記ネットワークは、前記状態観測部により観測された前記物理量及び前記学習結果記憶部により記憶された学習結果のうちの少なくとも一つを前記各計量用機械学習システムの間で送受信する、ことを特徴とする計量システム。 - 計量を実行する複数の計量部と、
前記各計量装置をそれぞれ制御する複数の計量制御部と、
前記各計量制御部に接続した請求項1から8のいずれか一項に記載の少なくとも1つ以上の計量用機械学習装置と、を含むことを特徴とする計量システム。
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