JP2016011869A - Metering device and metering method - Google Patents

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俊二 原田
博史 乾口
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博史 乾口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a highly accurate measurement and a shorter measurement time.SOLUTION: A metering device includes: a metering part 2 which outputs electric information corresponding to weight of a measuring object 3; a data holding part 10 which acquires the electric information as measurement data; an adaptation processing part 11 which smooths the measurement data by a moving average, calculates adaptation moving average number which is the moving average number minimizing variation of the moving average, and uses it for the smoothing; and an indicator 9 which displays the value smoothed by the moving average as measured value.

Description

本発明は、計量装置及び計量方法に関する。   The present invention relates to a weighing device and a weighing method.

製造業や流通の分野において、ロードセルを用いた計量装置が従来から広く用いられている。ロードセルは弾性体に歪ゲージが接着されていて、荷重を加えた時に生ずる弾性体の歪み量に応じた電圧出力を得るように構成されている。この出力値を増幅した後にデジタル変換し、デジタル変換された出力値に基づいて計量値が算出される。このような計量装置は、被計量物を計量部の積載台に載せるとロードセルに荷重が加えられ、これによって被計量物の計量値が表示されるように構成されている。被計量物を積載台に載せた直後は減衰自由振動が生じ、表示値は徐々に安定化する。また、この時の振動は、ばね−質量系の固有振動に近い周期で振動し、周期は積載台上の被計量物の重量によって変化する。一方、振動する計量値を急速に安定化させるために、振動周期の1周期、又はその整数倍の時間幅で平均化することが有効であることが知られていて、これを利用した技術がいくつか提案されている。   In the field of manufacturing industry and distribution, measuring devices using load cells have been widely used. The load cell has a strain gauge bonded to an elastic body, and is configured to obtain a voltage output corresponding to the amount of strain of the elastic body generated when a load is applied. This output value is amplified and then digitally converted, and a measured value is calculated based on the digitally converted output value. Such a weighing device is configured such that when the object to be weighed is placed on the loading platform of the weighing unit, a load is applied to the load cell, whereby the weighing value of the object to be weighed is displayed. Immediately after the object to be weighed is placed on the loading platform, a free damping vibration occurs and the displayed value is gradually stabilized. Moreover, the vibration at this time vibrates with a period close to the natural vibration of the spring-mass system, and the period varies depending on the weight of the object to be weighed on the loading platform. On the other hand, in order to quickly stabilize the oscillating measurement value, it is known that it is effective to average over one time of the vibration period or a time width that is an integral multiple of the vibration period. Several proposals have been made.

特許文献1では、計算で求めた時間幅(τ)及びその整数倍の時間幅を設定し、これを積分時間幅とする積分器を備えた計量装置が開示されている。しかし、計量装置が商業用の卓上デジタル計量器のような比較的小型機器の場合、ロードセルとこれと接続する計量装置内の機械要素のばね定数は製造メーカの設計開発段階で把握でき、固有振動周期を計算で求めることは可能としても、比較的大型の産業用計量装置の場合、振動周期は設置場所の支持部の影響を大きく受け、また、支持部のばね定数は不明で、計算で振動周期を求めることは困難な場合が多い。   Patent Document 1 discloses a measuring device including an integrator that sets a time width (τ) obtained by calculation and a time width that is an integral multiple of the time width and uses this time width as an integral time width. However, when the weighing device is a relatively small device such as a commercial desktop digital weighing device, the spring constant of the load cell and the mechanical elements in the weighing device connected to it can be grasped at the design and development stage of the manufacturer. Although it is possible to obtain the period by calculation, in the case of a relatively large industrial weighing device, the vibration period is greatly influenced by the support part at the installation location, and the spring constant of the support part is unknown, and the vibration is calculated. It is often difficult to determine the period.

特許文献2では、支持部が吊り下げ構造のロードセル秤で振動周期をフーリエ変換器で直接求め、求められた周期と移動平均による平均化時間を一致させる方法が開示されている。しかし、フーリエ変換は周期函数を振動函数に分解し、周波数毎のスペクトル成分を求めることができるが、被計量物を積載台に載せた直後の振動は減衰振動であり周期函数ではないため、FFT(Fast Fourier Transform)の出力結果には求める固有振動周期の他に、低周波のスペクトル成分が含まれ、有効な周期の抽出が難しい。また、構成機器としてはFFT専用のDSP(Digital Signal Processing)や高性能のCPU(Central Processing Unit)が必要となり高価となる問題がある。   Patent Document 2 discloses a method in which a vibration period is directly obtained by a Fourier transformer using a load cell balance having a support structure with a suspended structure, and the obtained period and the averaging time by moving average are matched. However, the Fourier transform can divide the periodic function into vibration functions and obtain the spectral components for each frequency. The output result of (Fast Fourier Transform) includes a low frequency spectrum component in addition to the natural vibration period to be obtained, and it is difficult to extract an effective period. In addition, as a component device, a DSP (Digital Signal Processing) dedicated to FFT and a high-performance CPU (Central Processing Unit) are required, which is expensive.

特許文献3では、振動周期を求める別の方法として、振動波形のピーク値及びピークの時間間隔(山−山又は谷−谷)等を検出し、この間の平均値を算出し、計量値として出力表示する方法が提案されている。しかし、高周波や低周波のノイズ成分があると、ピークを検出することが難しくなり、安定した時間間隔及びこの間の平均値が求まらず安定した計量値が得られないことがある。   In Patent Document 3, as another method for obtaining the vibration period, the peak value of the vibration waveform and the time interval (mountain-mountain or valley-valley) of the peak are detected, and an average value between them is calculated and output as a measured value. A display method has been proposed. However, if there is a high-frequency or low-frequency noise component, it is difficult to detect a peak, and a stable time interval and an average value between them cannot be obtained, and a stable measurement value may not be obtained.

特開昭62−261021号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-261021 特開平11−311566号公報JP 11-311566 A 特開昭59−54931号公報JP 59-54931 A

本発明は、高精度の計量及び計量時間の短縮を課題とする。   An object of the present invention is to provide highly accurate weighing and shortening of the weighing time.

本発明の第1の態様は、被計量物の重量に応じた電気信号を出力する計量部と、前記電気信号を計量データとして取り込むデータ保持部と、前記計量データを移動平均により平滑化し、前記移動平均の変動を最小化する移動平均個数である適合化移動平均個数を算出し、前記平滑化に使用する適合化処理部と、前記移動平均により平滑化した値を計量値として表示出力する表示器とを備える、計量装置を提供する。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a weighing unit that outputs an electrical signal corresponding to the weight of an object to be weighed, a data holding unit that takes in the electrical signal as weighing data, and smoothing the weighing data by moving average, An adaptive moving average number that is a moving average number that minimizes fluctuations in the moving average is calculated, and an adaptation processing unit that is used for the smoothing and a display that outputs the value smoothed by the moving average as a measured value A weighing device is provided.

この計量装置によれば、適合化移動平均個数を使用した移動平均による平滑化を行うため、高精度の計量及び計量時間の短縮が可能である。ここで、移動平均個数とは、各時刻において移動平均値を算出する際に使用するデータの数を表している。一般に計量データの振動は、固有振動周期又はその整数倍の平均時間幅で移動平均をとる場合、その振幅は殆どゼロになる。即ち、この場合の移動平均値が振動収束後の計量値となる。従って、この場合、計量データの振動の収束を待つことなく、収束後の計量値を正確に求めることができる。この計量装置では、移動平均個数を変更し、固有振動周期又はその整数倍の平均時間幅に対応する移動平均個数を適合化移動平均個数として算出することで、移動平均の変動を最小化している。従って、高精度の計量及び計量時間の短縮が可能である。   According to this weighing device, since smoothing is performed by moving average using the adapted moving average number, it is possible to measure with high accuracy and shorten the weighing time. Here, the moving average number represents the number of data used when calculating the moving average value at each time. In general, when the vibration of the measurement data takes a moving average with a natural vibration period or an average time width that is an integral multiple of the natural vibration period, the amplitude is almost zero. In other words, the moving average value in this case becomes the measured value after the vibration is converged. Therefore, in this case, the weight value after convergence can be obtained accurately without waiting for the convergence of the vibration of the weight data. In this weighing device, the moving average number is changed, and the moving average number corresponding to the natural vibration period or an average time width that is an integral multiple thereof is calculated as the adapted moving average number, thereby minimizing the fluctuation of the moving average. . Therefore, highly accurate weighing and shortening of the weighing time are possible.

前記適合化処理部での演算に必要な情報を外部から入力設定可能な操作設定部をさらに備え、前記適合化処理部は、予め設定するか又は前記操作設定部で入力された前記移動平均個数を、前記移動平均個数を間に含む3個以上の連続整数に変更して前記計量データの前記移動平均をそれぞれ試行計算し、各前記移動平均個数において移動平均の変動を表す変動評価値をそれぞれ算出し、各前記変動評価値に基づいて適合化移動平均個数を決定することが好ましい。   It further includes an operation setting unit capable of inputting and setting information necessary for calculation in the adaptation processing unit from the outside, and the adaptation processing unit sets the moving average number set in advance or input by the operation setting unit Is changed to a continuous integer of 3 or more including the moving average number in between, and the moving average of the weighing data is calculated by trial, and a variation evaluation value representing a variation of the moving average in each moving average number is respectively calculated. It is preferable to calculate and determine the adapted moving average number based on each of the fluctuation evaluation values.

この計量装置によれば、複数の連続する移動平均個数で移動平均を計算し、各移動平均に関する変動評価値を求め、これらの大小を比較することで、確実に移動平均の変動を最小化する移動平均個数(適合化移動平均個数)を求めることができる。   According to this weighing device, the moving average is calculated with a plurality of continuous moving average numbers, the fluctuation evaluation value for each moving average is obtained, and the magnitude of these is compared to reliably minimize the fluctuation of the moving average. The moving average number (adapted moving average number) can be obtained.

前記移動平均は、1重移動平均又は2重移動平均であり、前記変動評価値は、前記移動平均の時系列データに対して時間経過方向に隣接するデータ間の差分を取り、前記差分の平方和を計算したものであることが好ましい。   The moving average is a single moving average or a double moving average, and the fluctuation evaluation value is obtained by taking a difference between data adjacent in the time lapse direction with respect to the time series data of the moving average, and calculating the square of the difference. The sum is preferably calculated.

この計量装置によれば、変動評価値を上記のように設定することで、簡単に及び確実に移動平均の変動(振幅)を数値化して評価できる。変動評価値には、統計処理で使用される偏差平方和を使用しても良い。しかし、時系列データに単調増加又は低周波が含まれる場合、これらの影響を受ける。上記変動評価値は、偏差平方和のように平均値からの差分という概念を使用していないため、単調増加又は低周波の影響を受け難い点で偏差平方和よりも有利である。   According to this weighing apparatus, by setting the fluctuation evaluation value as described above, the fluctuation (amplitude) of the moving average can be numerically evaluated with ease. For the fluctuation evaluation value, a deviation sum of squares used in statistical processing may be used. However, when the time series data includes monotonic increase or low frequency, it is affected by these. Since the fluctuation evaluation value does not use the concept of the difference from the average value unlike the deviation sum of squares, it is more advantageous than the deviation sum of squares in that it is not easily affected by monotonic increase or low frequency.

前記移動平均は、2重移動平均であり、前記変動評価値は、隣接して異なる移動平均個数の前記2重移動平均の時系列データに対して同一サンプリング時刻のデータの差分を取り、前記差分の平方和を計算したものであってもよい。   The moving average is a double moving average, and the fluctuation evaluation value is obtained by taking a difference of data at the same sampling time with respect to time series data of the double moving average of adjacent moving average numbers. The sum of squares may be calculated.

この計量装置によれば、変動評価値を上記のように設定することで、同様に、簡単に及び確実に移動平均の変動(振幅)を数値化して評価できる。2重移動平均は、1重移動平均と比較して、振幅がゼロになる移動平均個数の近傍で、その振幅が小さいという特徴がある。従って、2重移動平均を使用した場合、1重移動平均に比べて変動量が少ないため、安定した計量が可能である。2重移動平均の場合、固有振動周期をτとすると、2τ,4τ,…の平均時間幅と一致する移動平均個数で、振幅はゼロになる。さらに、2τ,4τ,…の近傍では、下に凸の曲線となる。従って隣接する移動平均個数に対応する振幅の差分は2τ,4τ,…から離れるほど増大する。この特性を利用し、隣接する移動平均個数に対応する振幅の差分を評価することで、移動平均の変動を評価できる。   According to this measuring device, by setting the fluctuation evaluation value as described above, the fluctuation (amplitude) of the moving average can be converted into a numerical value and evaluated in the same manner. The double moving average is characterized in that the amplitude is smaller in the vicinity of the moving average number where the amplitude is zero compared to the single moving average. Therefore, when the double moving average is used, since the amount of fluctuation is small compared to the single moving average, stable weighing is possible. In the case of the double moving average, when the natural vibration period is τ, the number of moving averages coincides with the average time width of 2τ, 4τ,. Further, in the vicinity of 2τ, 4τ,..., A downwardly convex curve is formed. Therefore, the difference in amplitude corresponding to the adjacent moving average number increases as the distance from 2τ, 4τ,. By utilizing this characteristic and evaluating the difference in amplitude corresponding to the number of adjacent moving averages, the fluctuation of the moving average can be evaluated.

前記適合化移動平均個数を算出後、前記適合化移動平均個数及び対応する前記計量値の関係データを記憶保管し、計量を繰り返す毎に前記関係データを蓄積する記憶部をさらに備え、前記適合化処理部は、前記関係データに基づいて前記適合化移動平均個数と前記計量値の関係式を導出し、新たに計量する際、前記操作設定部で設定されるモードに応じて前記関係式を使用して前記適合化移動平均個数を決定し、移動平均個数を更新することが好ましい。   After calculating the adaptation moving average number, the storage unit stores the relation data of the adaptation moving average number and the corresponding metric value, and stores the relation data every time the measurement is repeated, and further includes the adaptation The processing unit derives a relational expression between the adaptive moving average number and the measurement value based on the relational data, and uses the relational expression according to the mode set in the operation setting unit when newly measuring. It is preferable to determine the adapted moving average number and update the moving average number.

この計量装置によれば、計量値に応じた適合化移動平均個数が直ちに得られるので、通常の移動平均の適合化処理を行う場合と比較して適合化処理時間による応答遅れを防止できる。   According to this weighing device, since the adapted moving average number corresponding to the measured value can be obtained immediately, it is possible to prevent a response delay due to the adaptation processing time as compared with the case of performing the normal moving average adaptation processing.

本発明の第2の態様は、計量データの振幅が予め定めた値以上であり、前記計量データの変化率が別の予め定めた値以下である場合、前記計量データを移動平均により平滑化し、前記移動平均の移動平均個数を、前記移動平均個数を間に含む少なくとも3個以上の連続整数に変更して各前記移動平均個数の前記移動平均をそれぞれ試行計算し、各前記移動平均の変動を表す変動評価値をそれぞれ算出し、各前記変動評価値に基づいて前記移動平均の変動を最小化する前記移動平均個数である適合化移動平均個数を決定し、前記計量データを前記適合化移動平均個数の前記移動平均により平滑化した値を計量値とする、計量方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, when the amplitude of the weighing data is equal to or greater than a predetermined value and the change rate of the weighing data is equal to or less than another predetermined value, the weighing data is smoothed by a moving average, The moving average number of the moving average is changed to at least 3 or more continuous integers including the moving average number, and the moving average of each moving average number is calculated by trial, and the fluctuation of each moving average is calculated. Each representing a fluctuation evaluation value to be represented, determining an adapted moving average number that is the moving average number that minimizes the fluctuation of the moving average based on each of the fluctuation evaluation values, and converting the metric data into the adapted moving average A weighing method is provided in which a value smoothed by the moving average of the number is used as a weighing value.

この計量方法によれば、適合化移動平均個数を使用した移動平均による平滑化を行うため、高精度の計量及び計量時間の短縮が可能である。複数の連続する移動平均個数で移動平均を計算し、各移動平均に関する変動評価値の大小を比較することで、移動平均の変動を最小化する移動平均個数(適合化移動平均個数)を求めることができる。計量データに対し、適合化移動平均個数の移動平均による平滑化を行うことで、計量データの振動の収束を待つことなく、収束後の計量値を正確に求めることができる。   According to this weighing method, since smoothing is performed by moving average using the adapted moving average number, it is possible to measure with high accuracy and shorten the weighing time. Calculate the moving average with multiple consecutive moving average numbers, and compare the magnitudes of the fluctuation evaluation values for each moving average to obtain the moving average number (adapted moving average number) that minimizes the fluctuation of the moving average. Can do. By smoothing the weighing data by the moving average of the adapted moving average number, the weighted value after convergence can be accurately obtained without waiting for the convergence of the vibration of the weighing data.

本発明によれば、適合化移動平均個数を使用した移動平均による平滑化を行うため、高精度の計量及び計量時間の短縮が可能である。   According to the present invention, since smoothing is performed by moving average using the adapted moving average number, it is possible to perform highly accurate weighing and shorten the weighing time.

本発明の計量装置を示す概念図。The conceptual diagram which shows the measuring device of this invention. 計量データ、平滑化出力、及び計量データの振動1周期あたりの変化率の時間変化を示す図。The figure which shows the time change of change rate per vibration 1 period of measurement data, smoothing output, and measurement data. 1重移動平均及び2重移動平均を示す概念図。The conceptual diagram which shows a single moving average and a double moving average. 1重移動平均処理データの時間変化を示す説明図。Explanatory drawing which shows the time change of single moving average process data. 1重移動平均及び2重移動平均による平滑特性の説明図。Explanatory drawing of the smoothing characteristic by a single moving average and a double moving average. 1重移動平均処理データの差分の時間変化を示す説明図。Explanatory drawing which shows the time change of the difference of single moving average process data. 図6の各移動平均個数における変動評価値を示す図。The figure which shows the fluctuation | variation evaluation value in each moving average number of FIG. 計量処理プログラムを示すフローチャート。The flowchart which shows a measurement process program. 図8Aの一部である移動平均個数適合化処理の2つのサブフローチャート。8B are two sub-flowcharts of the moving average number adaptation process that is a part of FIG. 8A. 本発明の第2実施形態の計量装置を示す概念図。The conceptual diagram which shows the measuring device of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の計算処理プログラムの一部を示すフローチャートThe flowchart which shows a part of calculation processing program of 2nd Embodiment of this invention. 適合化移動平均個数と計量値の関係式を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relational expression of the adaptation moving average number and measurement value. 本発明の適用例であるトラックスケールを示す図。The figure which shows the track scale which is an example of application of this invention. 本発明の適用例であるクレーンスケールを示す図。The figure which shows the crane scale which is an example of application of this invention. 本発明の適用例である車載計量を示す図。The figure which shows the vehicle-mounted measurement which is an example of application of this invention.

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の計量装置1を示している。計量装置1は、計量部2に載置された被計量物3の重量を計量する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a weighing device 1 according to a first embodiment of the present invention. The weighing device 1 measures the weight of the object 3 placed on the weighing unit 2.

計量装置1は、計量部2、支持部4、増幅器5、A/D変換器6、制御演算部7、操作設定部8、及び表示器9を備える。   The weighing device 1 includes a weighing unit 2, a support unit 4, an amplifier 5, an A / D converter 6, a control calculation unit 7, an operation setting unit 8, and a display 9.

計量部2は、被計量物3を載置する部分である。計量部2は、ロードセル2aを有する。ロードセル2aは、計量部2に荷重を加えた際に生ずる歪み量に応じて電圧を出力する。支持部4は、計量部2を支持している。本実施形態においては、計量部2の上に被計量物3を載置する方式をとっているが、吊り下げる方式など他の方式であってもよく、計量部2の態様は特に限定されない。   The weighing unit 2 is a part on which the object to be weighed 3 is placed. The weighing unit 2 has a load cell 2a. The load cell 2a outputs a voltage in accordance with the amount of strain generated when a load is applied to the measuring unit 2. The support part 4 supports the measuring part 2. In the present embodiment, a method of placing the object 3 to be measured on the weighing unit 2 is adopted, but other methods such as a hanging method may be used, and the mode of the weighing unit 2 is not particularly limited.

ロードセル2aの出力電圧は電気信号として増幅器5に伝送される。増幅器5では、この電気信号を増幅する。増幅された電気信号は、A/D変換器6に伝送される。A/D変換器6は、この電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。A/D変換器6により変換されたデジタル信号は、制御演算部7に伝送される。   The output voltage of the load cell 2a is transmitted to the amplifier 5 as an electric signal. The amplifier 5 amplifies this electric signal. The amplified electrical signal is transmitted to the A / D converter 6. The A / D converter 6 converts this electrical signal from an analog signal to a digital signal. The digital signal converted by the A / D converter 6 is transmitted to the control calculation unit 7.

制御演算部7は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)のような記憶装置を含むハードウェアと、それに実装されたソフトウェアにより構築されている。制御演算部7は、データ保持部10及び適合化処理部11を備える。適合化処理部11は、平滑処理部12を備える。   The control arithmetic unit 7 is constructed by hardware including a storage device such as a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory), and software installed therein. The control calculation unit 7 includes a data holding unit 10 and an adaptation processing unit 11. The adaptation processing unit 11 includes a smoothing processing unit 12.

データ保持部10は、A/D変換器6から伝送された信号を所定のサンプリング間隔で計量データとして取り込む。   The data holding unit 10 takes in the signal transmitted from the A / D converter 6 as measurement data at a predetermined sampling interval.

操作設定部8では、移動平均個数Nの初期値や運転モードを入力設定する。例えば、運転モードには運転モード0〜3の4つのモードがあり、操作設定部8で選択可能となっている。運転モード0は、適合化処理を実行せず、移動平均個数は操作設定部8の入力値を使用する。運転モード1は、適合化処理を実行し、移動平均個数更新は適合化処理完了後に実施され、次回計量開始時、適合化処理部11の予め設定する移動平均個数となる。運転モード2は、適合化処理を実行し、移動平均個数更新は次回計量開始後実施され、適合化処理部11の予め設定する移動平均個数となる。運転モード3は、適合化処理を実行し、移動平均個数更新は計量開始後、蓄積したデータから計量値に応じた適合化移動平均個数が直ちに適用され、適合化処理部11の予め設定する移動平均個数となる。なお、適合化処理を実行する場合、適合化処理は計量毎に1回のみ実施される。   The operation setting unit 8 inputs and sets the initial value of the moving average number N and the operation mode. For example, the operation mode includes four modes of operation modes 0 to 3 and can be selected by the operation setting unit 8. In the operation mode 0, the adaptation process is not executed, and the input value of the operation setting unit 8 is used as the moving average number. In the operation mode 1, the adaptation process is executed, and the moving average number update is performed after the adaptation process is completed, and the moving average number set in advance by the adaptation processing unit 11 is set when the next measurement is started. In the operation mode 2, the adaptation processing is executed, and the moving average number update is performed after the next measurement is started, and becomes the moving average number set in advance by the adaptation processing unit 11. In the operation mode 3, the adaptation process is executed, and the moving average number update is immediately applied with the adapted moving average number corresponding to the measured value from the accumulated data after the start of the measurement, and the adaptation processing unit 11 performs the preset movement. Average number. When executing the adaptation process, the adaptation process is performed only once for each measurement.

適合化処理部11は、データ保持部10から計量データを取得する。この計量データは、平滑処理部12で移動平均により平滑化される。また、適合化処理部11では、移動平均個数Nの適合化処理を実行し、適合化移動平均個数Naを決定する。運転モード及び運転状況によっては適合化処理部11が、移動平均個数Nの適合化処理を実行しない場合もある。   The adaptation processing unit 11 acquires the measurement data from the data holding unit 10. The measurement data is smoothed by the moving average in the smoothing processing unit 12. Further, the adaptation processing unit 11 executes an adaptation process for the moving average number N, and determines the adapted moving average number Na. The adaptation processing unit 11 may not execute the adaptation process of the moving average number N depending on the operation mode and the operation situation.

表示器9は、適合化処理後の移動平均により平滑化された計量データ、又は、適合化処理を実行していない計量データを計量値として表示する。ユーザは、表示器9の表示を確認することで、計量部2に載置した被計量物3の重量を認識する。   The display unit 9 displays the measurement data smoothed by the moving average after the adaptation process or the measurement data that has not been subjected to the adaptation process as a measurement value. The user recognizes the weight of the object to be weighed 3 placed on the weighing unit 2 by confirming the display on the display unit 9.

次に、計量装置1で実行される計量方法の原理を説明する。   Next, the principle of the weighing method executed by the weighing device 1 will be described.

被計量物3が計量部2に載置されると計量部2又は支持部4の撓みにより、計量値は安定せず、減衰自由振動が生じる。図2は、減衰振動する計量データ、これを平滑化した平滑化出力、及びその1周期あたりの変化率を示している。ここでの変化率は、振動の1周期あたりの変化率である。従って振動が定常状態の場合、この変化率は殆どゼロとなる。計量装置1は、この振動の収束を待つことなく正確な計量値を取得することができる。   When the object to be weighed 3 is placed on the weighing unit 2, the weighing value is not stabilized due to the bending of the weighing unit 2 or the support unit 4, and damped free vibration occurs. FIG. 2 shows metric data that oscillates damped, a smoothed output obtained by smoothing the data, and a rate of change per cycle. The rate of change here is the rate of change per cycle of vibration. Therefore, when the vibration is in a steady state, this rate of change is almost zero. The weighing device 1 can acquire an accurate measured value without waiting for the convergence of the vibration.

計量値の振動周期は、被計量物3の重量によって変化する。説明のため、計量値の振動周期をτとする。A/D変換器6でデジタル化された後の計量データのサンプリング周期をΔtとする。N(移動平均個数)×Δt=τとなる移動平均個数で、計量データを移動平均平滑化すると、振動による影響が原理上、最も低減されることが知られている。本発明は、この移動平均の平滑化特性を利用している。複数の連続する移動平均個数Nで試行計算し、偏差平方和に相当する変動評価値を比較することにより振動影響の小さい移動平均個数を求める。このように、被計量物3の重量によって変化する振動周期に追随して移動平均個数を適合化し、計量時間の短縮及び高精度の計量を可能としている。   The vibration period of the measured value varies depending on the weight of the object 3 to be weighed. For the sake of explanation, let τ be the vibration period of the measured value. The sampling period of the weighing data after being digitized by the A / D converter 6 is assumed to be Δt. It is known that the influence of vibration is most reduced in principle when the weighing data is smoothed by moving average with N (moving average number) × Δt = τ. The present invention uses the smoothing characteristic of this moving average. Trial calculation is performed with a plurality of continuous moving average numbers N, and a moving average number with a small vibration influence is obtained by comparing fluctuation evaluation values corresponding to deviation sum of squares. In this way, the moving average number is adapted following the vibration cycle that changes depending on the weight of the object 3 to be measured, and the measurement time can be shortened and the measurement can be performed with high accuracy.

本実施形態で使用する移動平均は、単純移動平均(1重移動平均)と単純移動平均を2回適用した2重移動平均である。時系列計量データを{Xi}、移動平均個数をNとすると、時刻iにおける1重移動平均S[N,i]及び2重移動平均D[N,i]は、それぞれ式(1)及び式(2)のように表される。   The moving average used in the present embodiment is a double moving average obtained by applying a simple moving average (single moving average) and a simple moving average twice. Assuming that the time series weighing data is {Xi} and the moving average number is N, the single moving average S [N, i] and the double moving average D [N, i] at time i are expressed by the equations (1) and (1), respectively. It is expressed as (2).

Figure 2016011869
N:移動平均個数
X:計量データ
Figure 2016011869
N: Moving average number
X: Weighing data

Figure 2016011869
N:移動平均個数
S:1重移動平均
Figure 2016011869
N: Moving average number
S: Double moving average

図3は、1重移動平均及び2重移動平均に関して移動平均個数N=5の場合の概念図である。1重移動平均は各時刻において過去5つの計量データの平均化を繰り返している。2重移動平均は、1重移動平均結果に対して同様に各時刻において過去5つの計量データの平均化を繰り返している。   FIG. 3 is a conceptual diagram when the moving average number N = 5 for the single moving average and the double moving average. The single moving average repeats averaging of the past five measurement data at each time. The double moving average repeats averaging of the past five pieces of measurement data at each time in the same manner with respect to the single moving average result.

振動周期と移動平均による平滑化特性を示すため、振動が正弦波(振幅A0=10kg、周期τ=400ms)、サンプリング周期Δt=40msで移動平均個数Nを変更した場合の応答計算結果例を使用して説明する。   In order to show the smoothing characteristics by the vibration period and moving average, an example of the response calculation result when the moving average number N is changed with a sine wave (amplitude A0 = 10 kg, period τ = 400 ms) and a sampling period Δt = 40 ms is used. To explain.

図4は、1重移動平均S[N,i]の時間変化を示している。移動平均開始直後から概略τ(sec)の間、過渡応答を示すが、その後は定常状態となる。特に、N×Δt=τとなるN=10では変動振幅はゼロになる。   FIG. 4 shows a time change of the single moving average S [N, i]. A transient response is shown for approximately τ (sec) immediately after the start of the moving average, but thereafter a steady state is obtained. In particular, at N = 10 where N × Δt = τ, the fluctuation amplitude becomes zero.

図5は、移動平均による平滑特性を示す図である。図5には、定常状態に移行した後の振幅と移動平均個数の関係を1重移動平均と2重移動平均とを並べて示している。1重移動平均では、τ、2τ、3τ、4τ…で振幅はゼロとなる。2重移動平均では、2τ、4τ…の平均時間幅と一致する移動平均個数で振幅はゼロとなる。また、これらの近傍の移動平均個数では振幅は小さくなり、離れると大きくなる。   FIG. 5 is a diagram showing the smoothing characteristic by the moving average. FIG. 5 shows the relationship between the amplitude after moving to the steady state and the moving average number, with the single moving average and the double moving average arranged side by side. In the single moving average, the amplitude becomes zero at τ, 2τ, 3τ, 4τ. In the double moving average, the amplitude is zero with the moving average number matching the average time width of 2τ, 4τ. In addition, the amplitude decreases with the moving average number in the vicinity, and increases with distance.

1重移動平均と2重移動平均の比較では、例えば、いずれも振幅がゼロとなる2τの近傍の移動平均個数では2重移動平均の振幅の方がより小さい。従って、より安定した計量値が期待できる。移動平均を複数の連続する移動平均個数で計算し、変動をばらつきと考えれば統計処理で使用される偏差平方和を計算し、この値の大小を比較することにより変動の小さい移動平均個数を求めることが出来る。これと同等の方法を以下で説明する。   In comparison between the single moving average and the double moving average, for example, the amplitude of the double moving average is smaller in the moving average number in the vicinity of 2τ where the amplitude is zero. Therefore, a more stable measurement value can be expected. Calculate the moving average with a number of continuous moving averages, and if the fluctuation is considered to be a variation, calculate the sum of squared deviations used in statistical processing, and compare the magnitudes of these values to find the moving average with the smallest fluctuation I can do it. An equivalent method will be described below.

通常、偏差平方和はサンプルデータの平均値(又は予測値)から各データに対する偏差を計算し、その平方和を取る。ここでは平均値を使用せず、時間経過方向に隣接するデータ間の差分の平方和を計算し、これを変動評価値P[N]とする。即ち、1重移動平均の場合には以下の式(3)のように表される。   Usually, the deviation sum of squares calculates the deviation for each data from the average value (or predicted value) of the sample data, and takes the sum of the squares. Here, the average value is not used, and the sum of squares of the differences between the data adjacent in the time lapse direction is calculated, and this is set as the fluctuation evaluation value P [N]. That is, in the case of a single moving average, it is expressed as the following formula (3).

Figure 2016011869
N:移動平均個数
S:1重移動平均
Figure 2016011869
N: Moving average number
S: Double moving average

同様に、2重移動平均の場合、以下の式(4)のように表される。   Similarly, in the case of the double moving average, it is expressed as the following formula (4).

Figure 2016011869
N:移動平均個数
D:2重移動平均
Figure 2016011869
N: Moving average number
D: Double moving average

通常の偏差平方和を変動評価値としても良いが、これは平均値からの偏差を計算するため、時系列計量データに単調増加や低周波が含まれる場合、この影響を受ける。これと比べて式(3)及び式(4)の場合、影響を受け難い利点がある。   A normal deviation sum of squares may be used as the fluctuation evaluation value, but this is calculated by calculating the deviation from the average value. Therefore, when the time series metric data includes monotonic increase or low frequency, it is affected by this. Compared with this, in the case of Formula (3) and Formula (4), there exists an advantage which is hard to be influenced.

各P[N]値の大小を比較することにより、より小さい値を取る移動平均個数Nを適合化移動平均個数Naとして求めることができる。図4の計算例の1重移動平均の差分の値を図6に示している。N=10のとき、1重移動平均の差分はゼロであり、計量値が変動していない。N=10から離れるほど、差分は大きくなり、計量値が変動している。また、図7に式(3)によってこの差分の平方和を計算した変動評価値P[N]を示している。P[N]の値を比較し、この場合N=10で最小となるのでN=10を適合化移動平均個数Naと判定する。   By comparing the magnitudes of the respective P [N] values, the moving average number N having a smaller value can be obtained as the adapted moving average number Na. The difference value of the single moving average in the calculation example of FIG. 4 is shown in FIG. When N = 10, the difference of the single moving average is zero, and the measured value does not change. The further away from N = 10, the larger the difference and the metric value fluctuates. Further, FIG. 7 shows a fluctuation evaluation value P [N] obtained by calculating the sum of squares of the differences by the equation (3). The values of P [N] are compared. In this case, N = 10 is minimum, and N = 10 is determined as the adapted moving average number Na.

変動評価値は、式(3)及び式(4)以外のものであってもよい。図5の移動平均による平滑特性のグラフを参照すると、2重移動平均の場合の平滑特性を示す曲線は2τ、4τ…の平均時間幅と一致する移動平均個数でゼロとなる。また、2τ、4τ…の近傍では下に凸の曲線となる。従って、隣接する移動平均個数に対応する振幅の差分は2τ、4τ…から離れるほど増大する。この特性を考慮して式(3)及び式(4)と同様な式(5)を定義する。この場合の移動平均は2重移動平均である。変動評価値は、隣接して異なる移動平均個数の2重移動平均の時系列データに対して同一サンプリング時刻のデータの差分を取り、この平方和を算出する。   The fluctuation evaluation value may be other than the formula (3) and the formula (4). Referring to the smoothing characteristic graph by the moving average of FIG. 5, the curve indicating the smoothing characteristic in the case of the double moving average becomes zero with the moving average number matching the average time width of 2τ, 4τ. Moreover, it becomes a downward convex curve in the vicinity of 2τ, 4τ. Therefore, the difference in amplitude corresponding to the adjacent moving average number increases as the distance from 2τ, 4τ. In consideration of this characteristic, Expression (5) similar to Expression (3) and Expression (4) is defined. The moving average in this case is a double moving average. As the fluctuation evaluation value, the difference between data at the same sampling time is calculated with respect to time series data of double moving averages of adjacent moving average numbers, and the sum of squares is calculated.

Figure 2016011869
N:移動平均個数
D:2重移動平均
Figure 2016011869
N: Moving average number
D: Double moving average

式(5)は2τ、4τ・・の平均時間幅に近い移動平均個数で小さくなり、離れるほど大きくなる。各P[N]値の大小を比較することで、より小さい値を取る移動平均個数Nを適合化移動平均個数Naとして求めることができる。また、各P[N]値に適当な重み付けをした後に、大小を比較しても良い。例えばa1,a2…を重み係数とすると、a1×P[N−2]、a2×P[N−1]、a3×P[N]、a4×P[N+1]、a5×P[N+2]の値の大小を比較できる。このようにすることで、各P[N]の大小の判別がつきにくい場合、移動平均個数が小さい方を選択して応答性を重視するか、又は、移動平均個数が大きい方を選択して変動の安定性を重視するかによって、重み付けを変更して使用できる。   Equation (5) decreases with the moving average number close to the average time width of 2τ, 4τ,. By comparing the magnitudes of the respective P [N] values, the moving average number N having a smaller value can be obtained as the adapted moving average number Na. Further, after each P [N] value is appropriately weighted, the magnitudes may be compared. For example, if a1, a2,... Are weight coefficients, a1 × P [N−2], a2 × P [N−1], a3 × P [N], a4 × P [N + 1], and a5 × P [N + 2]. You can compare the magnitude of values. In this way, if it is difficult to determine the size of each P [N], select the smaller moving average number and place importance on responsiveness, or select the larger moving average number. The weighting can be changed depending on whether the stability of fluctuation is important.

次に計量装置1の動作方法を説明する。   Next, an operation method of the weighing device 1 will be described.

図8Aは、本発明の第1実施形態の計量装置1の動作を示すフローチャートである。データ保持部10は、計量部2のロードセル2aから増幅器5及びA/D変換器6を介して計量データ{Xi}を取得する(ステップS1)。操作設定部8で予め入力設定した運転モード及び運転状況により移動平均個数更新要否が判断される(ステップS2)。例えば、運転モード0で操作設定部8の入力値が変更されれば、即、移動平均個数の更新が行われる。また、操作設定部8で入力した移動平均個数以外に予め設定する移動平均個数を使用してもよい。ここで使用される予め設定する移動平均個数には、プログラムの初期値として設定された値の他、直前の適合化処理で決定した適合化移動平均個数も含む。ステップS2で移動平均個数更新が必要と判断された場合、ステップS3で更新される。ステップS2で移動平均個数更新が不要と判断された場合、ステップS4へ移行する。初回は、操作設定部8で入力設定した移動平均の初期値に設定される(ステップS3)。時系列計量データ{Xi}として、設定された移動平均個数を使用して、式(1)に基づいて1重移動平均を計算する(ステップS4)。その後、式(2)に基づいて2重移動平均を計算する(ステップS5)。次に計量データの所定時間あたりの変化率を計算する(ステップS6)。この所定時間には、サンプリング時間Δtの整数倍を取ることができるが、振動周期τに近い値を取ることが好ましく、N(移動平均個数)×Δtとしてもよい。続いて操作設定部8の運転モード及び運転状況に応じて移動平均個数適合化要否を判断する(ステップS7)。例えば、運転モード1で、適合化処理が1回も実施されていないなら、適合化処理に移る。   FIG. 8A is a flowchart showing the operation of the weighing device 1 according to the first embodiment of the present invention. The data holding unit 10 acquires the measurement data {Xi} from the load cell 2a of the measurement unit 2 via the amplifier 5 and the A / D converter 6 (Step S1). Whether or not the moving average number needs to be updated is determined based on the operation mode and the operation state input and set in advance by the operation setting unit 8 (step S2). For example, if the input value of the operation setting unit 8 is changed in the operation mode 0, the moving average number is immediately updated. In addition to the moving average number input in the operation setting unit 8, a preset moving average number may be used. The previously set moving average number used here includes not only the value set as the initial value of the program but also the adapted moving average number determined in the last adaptation process. If it is determined in step S2 that the moving average number needs to be updated, it is updated in step S3. If it is determined in step S2 that the moving average number update is unnecessary, the process proceeds to step S4. The first time is set to the initial value of the moving average input and set by the operation setting unit 8 (step S3). A single moving average is calculated based on the equation (1) using the set moving average number as the time series weighing data {Xi} (step S4). Thereafter, a double moving average is calculated based on the equation (2) (step S5). Next, the rate of change per predetermined time of the weighing data is calculated (step S6). The predetermined time can be an integral multiple of the sampling time Δt, but is preferably a value close to the vibration period τ, and may be N (moving average number) × Δt. Subsequently, it is determined whether or not the moving average number adaptation is necessary according to the operation mode and operation state of the operation setting unit 8 (step S7). For example, in the operation mode 1, if the adaptation process has not been performed once, the process proceeds to the adaptation process.

ステップS7で移動平均個数適合化を不要と判断した場合、ステップS4及びステップS5で平滑化された計量データをさらに平滑化する必要があるかを、操作設定部8のデジタルフィルタの定数設定に基づいて判断する(ステップS8)。例えば、指数平滑化フィルタ係数として、0〜99%が使用される。この値が大きいほど、平滑化効果が大きく、0%設定時は平滑化効果がなく、分岐はNとなる。このフィルタ係数の設定は計量値の安定状況を見て操作者が調整設定する。
ステップS8で平滑化が必要と判断された場合、平滑処理部12において、指数平滑化フィルタのようなデジタルフィルタで平滑化する(ステップS9)。ステップS8で平滑化が不要と判断された場合、ステップS10へ移行する。そして、表示器9において、計量値として表示出力する(ステップS10)。
If it is determined in step S7 that the moving average number adaptation is unnecessary, whether or not the weighing data smoothed in steps S4 and S5 needs to be further smoothed is determined based on the digital filter constant setting in the operation setting unit 8. (Step S8). For example, 0 to 99% is used as the exponential smoothing filter coefficient. The larger this value, the greater the smoothing effect. When 0% is set, there is no smoothing effect and the branch is N. The filter coefficient is adjusted and set by the operator in view of the stable state of the measured value.
If it is determined in step S8 that smoothing is necessary, the smoothing processing unit 12 performs smoothing with a digital filter such as an exponential smoothing filter (step S9). If it is determined in step S8 that smoothing is unnecessary, the process proceeds to step S10. Then, it is displayed and output as a measured value on the display 9 (step S10).

ステップS7で移動平均個数適合化を必要と判断した場合、移動平均個数適合化処理の前準備として一定期間の計量データの収集を開始する。図8Bは、移動平均個数適合化処理を示す図8Aの2つのサブフローチャートである。まず、計量データ{Xi}が所定の振幅閾値以上、及び、ステップS6で求めた計量データの変化率が別の所定の閾値以下であるかを判断する(ステップS11,ステップS12)。これにより、被計量物3が計量部2に載置され、計量値が増加中であるのか、積載後の減衰振動であるのか判別を行う(図2参照)。この条件(ステップS11,ステップS12)を満たすとき、データ保持部10は、一定期間の計量データ{Xi}を取得する(ステップS14,ステップS15)。この条件(ステップS11,ステップS12)を満たさない場合、ステップS8へ移行する。所定の時間を経過しても一定期間の計量データ{Xi}の取得が完了しない場合は、この処理を中断し、ステップS8へ移行するようにタイマーがセットされている(ステップS13)。ステップS15において、計量データ{Xi}の取得が完了した場合、適合化処理部11において、移動平均個数適合化処理が開始される(ステップS21へ移行する)。ステップS15において、計量データ{Xi}の取得が完了しなかった場合、ステップS11へ移行する。   If it is determined in step S7 that moving average number adaptation is necessary, collection of measurement data for a certain period is started as preparation for moving average number adaptation processing. FIG. 8B is two sub-flowcharts of FIG. 8A showing the moving average number adaptation process. First, it is determined whether the metric data {Xi} is equal to or greater than a predetermined amplitude threshold value and the change rate of the metric data obtained in step S6 is equal to or less than another predetermined threshold value (steps S11 and S12). As a result, the object 3 is placed on the weighing unit 2, and it is determined whether the measured value is increasing or is the damped vibration after loading (see FIG. 2). When this condition (step S11, step S12) is satisfied, the data holding unit 10 acquires measurement data {Xi} for a certain period (step S14, step S15). When this condition (step S11, step S12) is not satisfied, the process proceeds to step S8. If the acquisition of the measurement data {Xi} for a certain period is not completed even after a predetermined time has elapsed, this process is interrupted and a timer is set so as to proceed to step S8 (step S13). In step S15, when acquisition of the weighing data {Xi} is completed, the adaptation processing unit 11 starts the moving average number adaptation process (the process proceeds to step S21). If acquisition of the weighing data {Xi} is not completed in step S15, the process proceeds to step S11.

計量データ{Xi}に対して、現在使用中の移動平均個数Nを、この移動平均個数Nを間に含む連続数(例えばN−2,N−1、N、N+1,N+2)に変更し、平滑処理部12において、各移動平均個数について式(1)に基づいた1重移動平均計算と式(2)に基づいた2重移動平均計算の試行計算を行う(ステップS21〜24)。そして、試行計算が終了するまでステップS22へ移行し、これらを繰り返す(ステップS25)。複数の連続する移動平均個数での移動平均の試行計算が全て終了した場合(ステップS25)、得られた平滑化データを使用して、適合化処理部11において、異なる移動平均個数Nに対する変動評価値P[N]を式(3)〜(5)のいずれかを使って計算する(ステップS26)。得られた複数のP[N]に対して大小比較を行い(ステップS27)、最小となるP[N]の移動平均個数Nを求める。この移動平均個数Nを適合化移動平均個数Naと決定する(ステップS28)。例えばP[N−1]が最小であればNa=N−1と決定する。現在使用中の移動平均個数に対して適合化移動平均個数Naにいずれのタイミングで更新するかは操作設定部8で設定される運転モードによって異なり、ステップS2で判断される。移動平均個数適合化処理終了後直ちに変更することもできるし、又は次回の計量開始から変更することもできる。なお、図8A及び図8Bのフローチャートは2重移動平均を使う場合の説明図となっているが、本発明は1重移動平均のみでも可能であり、この場合には2重移動平均計算は省略できる。   For the weighing data {Xi}, the moving average number N currently in use is changed to a continuous number (for example, N−2, N−1, N, N + 1, N + 2) including the moving average number N in between, In the smoothing processing unit 12, for each moving average number, a single moving average calculation based on the equation (1) and a trial calculation of a double moving average calculation based on the equation (2) are performed (steps S21 to S24). Then, the process proceeds to step S22 until the trial calculation is completed, and these are repeated (step S25). When the trial calculation of the moving average with a plurality of continuous moving average numbers is completed (step S25), the adaptation processing unit 11 uses the obtained smoothed data to evaluate the variation for different moving average numbers N. The value P [N] is calculated using any one of formulas (3) to (5) (step S26). A comparison of the magnitudes of the obtained P [N] is performed (step S27), and the moving average number N of P [N] that is the minimum is obtained. This moving average number N is determined as the adapted moving average number Na (step S28). For example, if P [N-1] is minimum, it is determined that Na = N-1. The timing at which the adapted moving average number Na is updated with respect to the currently used moving average number depends on the operation mode set in the operation setting unit 8 and is determined in step S2. It can be changed immediately after the moving average number adaptation processing is completed, or can be changed from the start of the next measurement. The flowcharts of FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams in the case of using the double moving average. However, the present invention can be performed using only the single moving average. In this case, the double moving average calculation is omitted. it can.

以上のように、計量装置1は、適合化移動平均個数を使用した移動平均による平滑化を行うため、固有振動周期が被計量物3の重量によって変化する使用環境においても、高精度の計量及び計量時間の短縮が可能である。また、周辺の外乱振動の影響を受け難く、安定した計量が可能である。   As described above, since the weighing device 1 performs smoothing by moving average using the adapted moving average number, even in a use environment in which the natural vibration period changes depending on the weight of the object 3 to be measured, The weighing time can be shortened. In addition, it is difficult to be affected by peripheral disturbance vibrations, and stable measurement is possible.

(第2実施形態)
図9は、第2実施形態の計量装置1を示している。本実施形態に係る計量装置1は、記憶部13に関係する部分以外の構成は図1の第1実施形態と同様である。従って、図1に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows the weighing device 1 of the second embodiment. The weighing device 1 according to the present embodiment is the same as the first embodiment in FIG. 1 except for the portion related to the storage unit 13. Therefore, the same parts as those shown in FIG.

本実施形態では、制御演算部7は、記憶部13を備える。記憶部13は、これまでの計量の際に計算した適合化移動平均個数Naとそのときの計量値Wとの関係データを記憶保管している。即ち、計量を繰り返すごとにこの関係データを蓄積している。   In the present embodiment, the control calculation unit 7 includes a storage unit 13. The storage unit 13 stores and stores relational data between the adapted moving average number Na calculated at the time of measurement so far and the measured value W at that time. That is, this relationship data is accumulated every time measurement is repeated.

本実施形態では、図10の移動平均個数適合化処理のサブフローチャートの最終ステップ(ステップS29)において、適合化移動平均個数NaとステップS21〜S24で得られている平滑化データに基づく計量値Wの関係データを記憶部13に保管する。計量を繰り返すごとにこの関係データを蓄積し、蓄積したデータから図11に示すような計量値Wと移動平均個数Nの関係式(近似式)を導出する。この関係式(近似式)を使用して、計量値Wに対する移動平均個数を決定する。そして、ステップS3で移動平均個数を変更する機能が追加されている。蓄積したデータ(Wi、Ni)の集合から最小二乗法を使用して直線近似式や曲線近似式が導出される。本実施形態では計量部2の積載面に被計量物3が載置されると、計量値に応じた適合化移動平均個数が直ちに適用されるので、移動平均個数適合化処理時間による応答遅れがないという利点がある。   In this embodiment, in the final step (step S29) of the sub-flowchart of the moving average number adaptation process in FIG. 10, the metric value W based on the adapted moving average number Na and the smoothed data obtained in steps S21 to S24. Are stored in the storage unit 13. Each time measurement is repeated, this relational data is accumulated, and a relational expression (approximate expression) between the measurement value W and the moving average number N as shown in FIG. 11 is derived from the accumulated data. Using this relational expression (approximate expression), the moving average number for the measured value W is determined. In step S3, a function of changing the moving average number is added. A linear approximation equation or a curve approximation equation is derived from the set of accumulated data (Wi, Ni) using the least square method. In this embodiment, when the weighing object 3 is placed on the loading surface of the weighing unit 2, the adapted moving average number corresponding to the measured value is immediately applied, so that there is a response delay due to the moving average number adaptation processing time. There is no advantage.

1重移動平均と2重移動平均の比較では1重移動平均の方が応答の遅れは小さいのに対して、2重移動平均は変動がより安定する特質がある。これらを考慮して計量の用途に応じて使い分けることができる。この使い分けは、操作設定部8の運転モードに応じて行われる。例えば、計量の用途による上記の運転モードの使い分けには、計量対象がトラックスケール、クレーンスケール、及び塵芥車の場合がある。図12aで示すトラックスケールの場合、トラックが積載台上に進入して停車して計量が開始するまでの数秒間に移動平均個数適合化処理は完了するため、運転モード1が適用できる。図12bのクレーンスケールで計量時間の短縮を目的とする場合、運転モード3が採用される。図12cに示す車載計量で例えば塵芥車では地域を巡回しながら収集場所毎に計量を行う。このような場合、運転モード2を適用し、移動平均個数適合化処理完了後、移動平均個数の更新は、次の収集場所で計量開始前に行うようにすれば移動平均個数適合化処理時間による応答遅れは回避できる。操作設定部8では、このように計量対象に応じた運転モードを設定し、適合化処理部11で適切な処理を行う。   In comparison between the single moving average and the double moving average, the single moving average has a smaller response delay, whereas the double moving average has a characteristic that fluctuations are more stable. Considering these, it can be properly used according to the purpose of measurement. This proper use is performed according to the operation mode of the operation setting unit 8. For example, in the proper use of the above operation modes depending on the purpose of weighing, there are cases where the weighing object is a truck scale, a crane scale, and a garbage truck. In the case of the truck scale shown in FIG. 12a, the operation mode 1 can be applied because the moving average number adaptation process is completed within a few seconds from when the truck enters the platform, stops, and starts weighing. Operation mode 3 is employed when the crane scale of FIG. In the on-vehicle weighing shown in FIG. 12c, for example, in a garbage truck, weighing is performed for each collection place while traveling around the area. In such a case, if the operation mode 2 is applied and the moving average number adaptation process is completed, the moving average number is updated before the start of measurement at the next collection location. Response delay can be avoided. The operation setting unit 8 sets the operation mode according to the measurement target in this way, and the adaptation processing unit 11 performs an appropriate process.

ここで記載した実施形態では、計量の対象を図12a〜12cのように、トラックスケール、クレーンスケール、及び塵芥車としたが、本発明の計量装置1は、これらに限定されない。被計量物3の重量が大きい場合、計量値の振動の収束に時間がかかるため、本発明はより有効である。しかし、重量が小さい場合、例えば卓上で使用する計量装置1の場合でも使用可能である。従って、本発明は、特に計量の対象を限定することなく使用することができる。   In the embodiment described here, the objects to be weighed are the truck scale, the crane scale, and the garbage truck as shown in FIGS. 12a to 12c, but the weighing apparatus 1 of the present invention is not limited to these. When the weight of the object to be weighed 3 is large, it takes time to converge the vibration of the measurement value, so the present invention is more effective. However, when the weight is small, for example, the weighing device 1 used on a table can be used. Therefore, the present invention can be used without any particular limitation on the object of measurement.

1 計量装置
2 計量部
2a ロードセル
3 被計量物
4 支持部
5 増幅器
6 A/D変換器
7 制御演算部
8 操作設定部
9 表示器
10 データ保持部
11 適合化処理部
12 平滑処理部
13 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Weighing device 2 Weighing part 2a Load cell 3 To-be-measured object 4 Support part 5 Amplifier 6 A / D converter 7 Control operation part 8 Operation setting part 9 Display 10 Data holding part 11 Adaptation process part 12 Smoothing process part 13 Storage part

Claims (6)

被計量物の重量に応じた電気信号を出力する計量部と、
前記電気信号を計量データとして取り込むデータ保持部と、
前記計量データを移動平均により平滑化し、前記移動平均の変動を最小化する移動平均個数である適合化移動平均個数を算出し、前記平滑化に使用する適合化処理部と、
前記移動平均により平滑化した値を計量値として表示出力する表示器と
を備える、計量装置。
A weighing unit that outputs an electrical signal corresponding to the weight of the object to be weighed;
A data holding unit for capturing the electrical signal as measurement data;
Smoothing the metric data with a moving average, calculating a moving average number that is a moving average number that minimizes fluctuations in the moving average, and an adaptation processing unit used for the smoothing;
And a display that displays and outputs a value smoothed by the moving average as a measured value.
前記適合化処理部での演算に必要な情報を外部から入力設定可能な操作設定部をさらに備え、
前記適合化処理部は、
予め設定するか又は前記操作設定部で入力された前記移動平均個数を、前記移動平均個数を間に含む3個以上の連続整数に変更して前記計量データの前記移動平均をそれぞれ試行計算し、
各前記移動平均個数において移動平均の変動を表す変動評価値をそれぞれ算出し、
各前記変動評価値に基づいて適合化移動平均個数を決定する、請求項1に記載の計量装置。
Further comprising an operation setting unit capable of inputting and setting information necessary for calculation in the adaptation processing unit from the outside;
The adaptation processing unit includes:
The moving average number set in advance or input in the operation setting unit is changed to three or more continuous integers including the moving average number in between, and the moving average of the weighing data is calculated by trial,
In each of the moving average number, to calculate a fluctuation evaluation value representing the fluctuation of the moving average,
The weighing device according to claim 1, wherein an adapted moving average number is determined based on each of the fluctuation evaluation values.
前記移動平均は、1重移動平均又は2重移動平均であり、
前記変動評価値は、前記移動平均の時系列データに対して時間経過方向に隣接するデータ間の差分を取り、前記差分の平方和を計算したものである、請求項1又は請求項2に記載の計量装置。
The moving average is a single moving average or a double moving average;
The said fluctuation | variation evaluation value takes the difference between the data adjacent to the time passage direction with respect to the time series data of the said moving average, and calculates the sum of squares of the said difference. Weighing equipment.
前記移動平均は、2重移動平均であり、
前記変動評価値は、隣接して異なる移動平均個数の前記移動平均の時系列データに対して同一サンプリング時刻のデータの差分を取り、前記差分の平方和を計算したものである、請求項1又は請求項2に記載の計量装置。
The moving average is a double moving average;
The fluctuation evaluation value is obtained by calculating a sum of squares of the differences by taking a difference of data at the same sampling time with respect to time series data of the moving averages of adjacent moving average numbers adjacent to each other. The weighing device according to claim 2.
前記適合化移動平均個数を算出後、前記適合化移動平均個数及び対応する前記計量値の関係データを記憶保管し、計量を繰り返す毎に前記関係データを蓄積する記憶部をさらに備え、
前記適合化処理部は、前記関係データに基づいて前記適合化移動平均個数と前記計量値の関係式を導出し、
新たに計量する際、前記操作設定部で設定されるモードに応じて前記関係式を使用して前記適合化移動平均個数を決定し、移動平均個数を更新する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の計量装置。
After calculating the adaptation moving average number, the storage unit stores the relation data of the adaptation moving average number and the corresponding measurement value, and further stores the relation data every time the measurement is repeated,
The adaptation processing unit derives a relational expression between the adaptation moving average number and the metric value based on the relation data,
5. When performing a new measurement, the adaptive moving average number is determined using the relational expression according to a mode set in the operation setting unit, and the moving average number is updated. The weighing device according to any one of the above.
計量データの振幅が予め定めた値以上であり、前記計量データの変化率が別の予め定めた値以下である場合、前記計量データを移動平均により平滑化し、
前記移動平均の移動平均個数を、前記移動平均個数を間に含む少なくとも3個以上の連続整数に変更して各前記移動平均個数の前記移動平均をそれぞれ試行計算し、
各前記移動平均の変動を表す変動評価値をそれぞれ算出し、
各前記変動評価値に基づいて前記移動平均の変動を最小化する前記移動平均個数である適合化移動平均個数を決定し、
前記計量データを前記適合化移動平均個数の前記移動平均により平滑化した値を計量値とする、計量方法。
When the amplitude of the weighing data is not less than a predetermined value and the rate of change of the weighing data is not more than another predetermined value, the weighing data is smoothed by a moving average,
The moving average number of the moving average is changed to a continuous integer of at least 3 including the moving average number in between, and the moving average of each moving average number is calculated by trial,
Calculate a fluctuation evaluation value representing a fluctuation of each moving average,
Determining an adaptive moving average number that is the moving average number that minimizes the variation of the moving average based on each of the fluctuation evaluation values;
A weighing method, wherein a value obtained by smoothing the weighing data by the moving average of the adapted moving average number is used as a weighing value.
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