JPH02124423A - 所属度生成装置およびメンバシップ関数設定部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、自動機械のファジィ制御に通した、位置や
角度を検出する位置検出装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来、自動機械のファジィ制御において、位置を制御す
るために、リニアエンコーダやロータリーエンコーダ等
の位置検出装置が使用されている。例えば、ロータリー
エンコーダは被制御装置の可動部と連動して回転する回
転板上に指標部（スリット、コード等）を設け、投光素
子によりこの指標部に光を投射し、この指標部よりの透
過光（又は反射光）を光電変換素子により電気信号に変
換するものが知られている。このロータリーエンコーダ
からの、回転角度に応じて連続変化する電気信号又は電
気パルス信号は、ファジィ制御回路において、位置情報
のメンバシップ関数に照合されファジィ位置情報が求め
られる。

上記ファジィ制御回路の１例を第７図に示す。

このファジィ制御回路は、検出パラメータがＸとＹの２
つであり、それぞれについて５つの制御規則が割り当て
られている。エンコーダ５０．５０は、それぞれ、検出
パラメータＸ、ｆを検出するものであり、各出力は、５
Ｘ５＝２５の制御規則回路５１に入力する。

制御規則回路５１０、（ｉ＝１〜５、ｊ＝１〜５）は、
Ｘ、Ｙの入力に対してそれぞれ割り当てられた制御規則
に対応する位置メンバシップ関数Ｍ　Ｘ　、、Ｍ、を発
生するメンバシップ関数発生回路５２ｘ１．５２ｖ、、
Ｘ、Ｙのそれぞれのメンバシップ関数ＭＸ１、Ｍ、への
所属塵Ａ、　、Ｂ、を検出する所属度検出回路５３Ｘ４
．５３ｖ４．２つの所属塵Ａ８、ＢＪＯ内最小のものを
求めるＭＩＮ回路５４，４、割り当てられた制御規則の
制御メンバシップ関数Ｍ６０、を発生する制御メンバシ
ップ関数発生回路５５１４、この制御メンバシップ関数
Ｍ　ｃ　Ｌｊの高さをＭＩＮ回路５４．４の出力値で制
限して頭部を切断し、制御規則を表現する頭切断された
メンハシツブ関数Ｍ　Ｈｉ　ｊを出力する頭切断回路５
６８．より構成される。

各制御ｎ規則回路５１０、の出力、すなわち頭切断され
た制御メンバシップ関数Ｍ　Ｈｉ　ｊは、ＭＡＸ回路５
７に入力されてその論理和、すなわち合成された制？ｆ
ｆｆｆメンバシップ関数Ｍ、が求められる。この論理和
Ｍ５は、さらに重心座標演算回路５８において重心座標
Ｇが求められる。この重心座標演算回路５８の出力を制
御信号として、自動機器の駆動部分が制御される。

このファジィ制御回路では、位置Ｘは第８図（ａ）に示
すように５個のあいまい位置を定めるメンバシップ関数
Ｍに１〜ＭＸ５で区分されることとなる。

第８図（ａ）において、位置がＸの時、メンバシップ関
数ＭＸ３への所属塵はＡ３、メンバシップ関数Ｍ　Ｘ　
４への所属塵はＡ４と表現される。Ｘと同様、Ｙについ
ても、第８図（ｂ）に示すような５つのメンバシップ関
数Ｍｖ、−ＭＹ５で区分されることとなる。

例えば、位Ｈｙの時、メンバシップ関数Ｍ　ｙ　３への
所属塵はＢ１、メンバシップ関数ＭＶ４への所属塵はＢ
４と表現される。Ｘ、Ｙそれぞれについて５個のメンバ
シップ関数ＭＸ１〜Ｍ　Ｘ　＝、、Ｍ、１〜Ｍｖ、が割
り当てられるから、最大２５個の制御規則回路５１ｉｊ
が必要となるわけである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記従来の位置検出装置では、これに適用されるファジ
ィ制御回路中で、メンバシップ関数Ｍ　×！　。

ＭｖＪを電気的に発生し、さらにこれらメンバシップ関
数ＭＸ□、Ｍ７４への所属塵Ａ、　、Ｂ、を検出してい
た。このため、ファジィ制御回路内に、メンバシップ関
数ＭＸ３、ＭＶ４を記憶し発生する回路５２　Ｘｉ、５
２ｖ、及び所属塵を求める回路５３Ｘ八５３７４を専用
に必要とし、回路が複雑大型化し、価格が上昇すると共
に、電気的なノイズに対して弱いという問題点があった
。

また、記憶容量に制限があるため、任意の形のメンバシ
ップ関数を発生することが難しく、最適の制御信号を得
ることが困難である問題点があった。

この発明は上記に濫みなされたもので、ファジィ制御回
路の簡略小形化、低価格化を可能とし、任意の形のメン
バシップ関数を容易に設定することのできる位置検出装
置の提供を目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段 上記ｙ５題を解決するため、この発明の位置検出装置は
、マスク体と、マスク体上に設けられる指標部と、この
指標部に光を投射する投光手段と、この指標部よりの光
を受光し電気信号に変換する光電変換手段とを備え、前
記マスク体と、前記投光手段及び光電変換手段との間で
、被制御機器の可動部に連動して相対運動を生じせしめ
るものにおいて、前記指標部は、前記相対運動方向に対
して、メンバシップ関数を表すよう光学的特性又は幾何
学的形状が変化することを特徴とするものである。

（ホ）作用 この発明の位置検出装置では、前記指標部がメンバシッ
プ関数を表しているから、前記光電変換手段から出力さ
れる電気信号は、すでにメンバシップ関数への所属塵を
表すものとなっている。従って、ファジィ制御回路中に
、メンバシップ関数発生回路や所属度検出回路を設ける
必要がなくなり、このファジィ制御回路の簡略小形化、
低価格化及び耐ノイズ性の向上を図ることが可能となる
。

また、メンハシツブ関数は、指標部の光学的特性又は幾
何学的形状により定まるが、これらは、比較的自由に設
定できるので、任意のメンハシツブ関数を容易に設定す
ることができ、適切な制御信号が得られる。

（へ）実施例 この発明の第１の実施例を第１図乃至第　図に基づいて
以下に説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る位置検出装置１の
構成を説明する斜視図である。３は、被制御１１機器の
可動部に連動して動くマスク板（マスク体）である。マ
スク板３には、指標部４−３〜４−５が移動方向に対し
てずらしながら列設されている。指標部４−１〜４−６
は、それぞれマスク板３移動方向に対して、第２図に示
す透過率分布、すなわち各指標部４の中心部での透過率
が最も大きく、両端にいくに従い低下する分布を有して
いる。

この透過率の分布は、そのままメンバシップ関数Ｍ、〜
Ｍ、に対応している。

マスク板３には、移動方向に対して直角となるようなス
リット光線２が照射される。このスリット光線Ｐは、微
小点発光ダイオード（投光手段）５よりの光をシリンド
リカルレンズ６．７を通して得られる。

一方、指標部４−１〜４−１を透過した光（第１図では
１つだけ示す）は、シリンドリカルレンズ８を通して光
検出ｈ（光電変換手段）９−１〜９−３に受光される。

各光検出器９−３〜９−２の受光信号は、アンプ１０−
ｔ〜１Ｏ−６で増幅され、所属度信号として出力される
。各アンプ１０−６〜１０−５の増幅率は、光検出器９
−１〜９−１の感度差等を補正するように設定されてい
る。

この実施例位置検出装置１では、マスク板の位置がＸで
ある時、第２図に示すように、光検出器９、が受光する
光の強度は、指標部４−２の透過率τ２に対応し、メン
バシップ関数Ｍ２への所属度はＡ２となる。また、光検
出器９−１が受光する光の強度は、指標部４−３の透過
率τ３に対応し、メンバシップ関数への所属度はＡ３と
なる。

第３図は、実施例位置検出装置１に適用されるファジィ
制御回路を示すブロック図である。このファジィ制御回
路は、２つの検出パラメータＸ、Ｙを用いるもので、２
つの位置検出装置ｌＸ、１ｖが使用される。位置検出装
置１ｘ、ｌｖは、それぞれ５つの制御規則が割り当てら
れているから、５Ｘ５−２５個の制御規則回路１１□、
１１．ｔ、・・・が備えられている。

各制御規則回路１１＊Ｊ（ｉ＝１〜５、ｊ−１〜５）の
構成を制御規則回路１１．１を用いて説明すると、位置
検出装置ＩＸ、１．よりの所属度信号Ａ、、Ｂ、の内か
ら最小のもの出力するＭＩＮ回路１２□、制御メンバシ
ップ関数Ｍｃ、、を発生する制’＋’ｆｆｆメンバシッ
プ関数発生回路１３１１、この制御メンバシップ関数Ｍ
　（１１をＭＩＮ回路１２□の出力値で切断する頭切断
回路１４□より構成される。結局、制御規則回路１１．
１からは、頭切断された制御関数Ｍａ１□が出力される
。各制御規則関数１１□、も同様の構成を有し、人力さ
れる所属度信号Ａ、　、Ｂ、に対して、制御関数Ｍ　１
１□ｊが出力される。

ＭＡＸ回路１５には、各制御規則回路１１４．からの制
御関数Ｍ、、、が入力され、これらの論理和関数（図示
せず）が求められる。重心座標演算回路１６は、この論
理相関数の重心座標Ｇを演算して、これを制御出力とし
て図示しない被制御機器の駆動部に出力する。

第４図は、実施例位置検出装置の変形例を示し、被制御
２ｆｆ機器の可動体と連動して動くマスク板２３上に、
光反射性の指標部２４−１〜２４−３が設けられている
。これら指標部２４−１〜２４−１は、マスク板２３の
移動方向に対してずらせて設けられており、各りの指標
部２４−６〜２４−３はこの移動方向に対してメンバシ
ップ関数を表すような反射率分布を有している。マスク
板２３には、スリット光線！が照射され、各指標部２４
−１〜２４−３よりの反射光は、それぞれ光検出Ｒ”Ａ
２９−、〜２９−１によりメンバシップ関数への所属度
を表す電気信号に変換される。

第５図は、回転角度の検出に適した変形例を示している
。被制御機器の回転部と連動する回転軸３２には、マス
ク円板３３が取付けられている。

マスク円板３３には、同心円状に指標部３４−１〜３４
−３が設けられており、各指標部３４−１〜３４−１は
、回転方向に対してメンバシップ関数を表す透過率分布
を有している。マスク円板３３には、やはりスリット光
線！が照射され、各指標部３４−５〜３４．を透過した
光は、それぞれ光検出器３９−２〜３９４で受光される
。先と同様、これら光検出器３９−１〜３９−２の受光
信号がメンバシップ関数への所属度を表している。

第６図は、指標部の幾何学的形状によりメンバシップ関
数を表す変形例を示している。マスク板４３上には、指
標部４４−Ｉ〜４４−Ｓが、マスク板４３移動方向に対
してずらせて設けられている。

指標部４４−１〜４４−ｓの形状は、マスク板４３移動
方向に対してその幅がメンバシップ関数を表すよう変化
するもの、例えば三角形とされる。マスク板４３には、
スリット光ｌ７ｉｚが照射され、各指標部４４−１〜４
４−２を透過した光は、それぞれ光検出ＲＮ４９−Ｉ〜
４９−３に受光され、メンバシップ関数への所属度を示
す電気信号に変換される。

なお、この実施例では、マスク板が被制御機器の可動体
と連動して動く場合を示しているが、投光手段及び光電
変換手段が、被制御機器の可動体と連動する構成として
もよく適宜設計変更可能である。

（ト）発明の詳細 な説明したように、この発明の位置検出装置は、指標部
が相対運動方向に対してメンバシップ関数を表すよう光
学的特性又は幾何学的形状が変化することを特徴とする
ものである。従って、これに適用されるファジィ制御回
路が小形簡素化できると共に、耐ノイズ性を向上できる
利点を有している。また、任意のメンバシップ関数を容
易に設定できる利点も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る位置検出装置の構
成を説明する斜視図、第２図は、同位置検出装置の指標
部の透過率を説明する図、第３図は、同位置検出装置に
適用されるファジィ制御回路のブロック図、第４図、第
５図及び第６図は、それぞれ同位置検出装置の変形例を
説明する斜視図、第７図は、従来の位置、検出装置に適
用されるファジィ制御回路のブロック図、第８図（ａ）
及び第８図の）は、それぞれメンバシップ関数を説明す
る図である。 ３・２３・４３：マスク板、３３：マスク円板、４・２
４・３４・４４：指標部、 ５：微小点発光ダイオード、 ９・２９・３９・４９：光検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク体と、マスク体上に設けられる指標部と、
   この指標部に光を投射する投光手段と、この指標部より
   の光を受光し電気信号に変換する光電変換手段とを備え
   、前記マスク体と、前記投光手段及び光電変換手段との
   間で、被制御機器の可動部に連動して相対運動を生じせ
   しめる位置検出装置において、 前記指標部は、前記相対連動方向に対して、メンバシッ
   プ関数を表すよう光学的特性又は幾何学的形状が変化す
   ることを特徴とする位置検出装置。