JP3394302B2 - Adaptive filter for digital scale - Google Patents

Adaptive filter for digital scale

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JP3394302B2
JP3394302B2 JP30471493A JP30471493A JP3394302B2 JP 3394302 B2 JP3394302 B2 JP 3394302B2 JP 30471493 A JP30471493 A JP 30471493A JP 30471493 A JP30471493 A JP 30471493A JP 3394302 B2 JP3394302 B2 JP 3394302B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、振動成分の周波数特性
が計量毎に変化するデジタル計量信号の入力に対して、
その振動成分を減衰させるデジタル秤用適応フィルタに
関する。 【0002】 【従来の技術】従来の適応デジタルフィルタ(以下、適
応フィルタという。)は、主に音声処理用や通信用とし
て開発されている。この音声処理用や通信用の適応フィ
ルタは、雑音成分の周波数特性が時間的に変化するデジ
タル信号、例えば雑音成分が存在する周波数帯域や、雑
音成分の振幅が時間的に変化するデジタル信号の入力に
対して、その雑音成分の周波数特性の変化に合わせて濾
波伝達関数を時間的に変化させることによって濾波処理
を実行し、これによって、不要な雑音成分を十分に減衰
させることを目的とするものである。なお、適応フィル
タの濾波伝達関数を時間的に変化させる方法としては、
フィルタ係数を変更する方法と、フィルタ次数を変更す
る方法が考えられる。しかし、前者のフィルタ係数を変
更する方法は、濾波伝達関数を希望のものに変化させる
ことが可能であるが、後者のフィルタ次数を変更する方
法は、濾波伝達関数を変化させる範囲に限界があるの
で、必ずしも希望の濾波伝達関数に変化させることがで
きない。従って、音声処理用や通信用の適応フィルタ
は、フィルタ係数を変更する方法を採用している。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】このように、従来の適
応フィルタは、フィルタ係数を時間的に書き換えること
により濾波伝達関数を時間的に変化させているが、その
同定完了のために、即ち、その濾波伝達関数を所要の濾
波伝達関数に変化させて濾波処理するために、繰り返し
計算を数多く必要とし、また、その計算には誤差の相関
行列等の煩雑な行列計算を必要とする。その結果、従来
の適応フィルタによる濾波処理には、この適応フィルタ
を構成するマイクロコンピュータやデジタル信号処理装
置(以下、DSPという。)等に対して多大な負担を掛
けるため、濾波処理時間が長くなってしまう。そのた
め、この従来の適応フィルタをそのままデジタル秤に使
用すると、計量時間が長く掛かり、高速計量を達成する
ことができないという問題がある。 【0004】また、デジタル秤の計量時間を少しでも短
縮するために、即ち、少しでも速い濾波処理を行うため
に、高い処理能力を有するマイクロコンピュータやDS
P等を使用することも考えられるが、このマイクロコン
ピュータやDSP等のコストの上昇によってデジタル秤
のコストも上がるという問題がある。 【0005】一方、従来の適応フィルタでは、フィルタ
係数は時間的に書き換えられているが、フィルタ次数は
一定の値に固定されている。このフィルタ次数は、一般
に、多くの周波数を有する雑音成分や、大きい振幅の雑
音成分を十分に減衰させることができるような値に設定
されるため、比較的大きな値(高次数)に固定される。
しかし、このフィルタ次数の大きさは、濾波処理時間に
比例するため、フィルタ次数が大きいほど濾波処理時間
は長くなる。 【0006】つまり、一般的なデジタル計量信号には、
比較的限られた周波数のみを有し、比較的小さな振幅の
振動成分を含むものもあるので、この様なデジタル計量
信号に従来の適応フィルタをデジタル秤に使用すると、
過剰な時間を掛けて濾波処理を行うこととなり、この過
剰な時間によってデジタル秤の計量速度の低下を来すと
いう問題がある。 【0007】本発明は、振動成分の周波数特性が計量毎
に変動することがあるデジタル計量信号の入力に対し
て、その振動成分を減衰させ、その減衰結果の度合いに
応じてフィルタ次数を更新して濾波伝達関数を変化さ
せ、これによって、デジタル秤の計量精度を向上させる
と共に、高速計量を可能にするデジタル秤用適応フィル
タを提供することを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明のデジタル秤用適
応フィルタは、予め定めた計量サイクル毎に予め定めた
格子構造の個数を初期個数に設定する初期個数設定手段
と、定常ゲインが1であり、かつ各々に予め定めた反射
係数を有する格子構造が、上記予め定めた計量サイクル
毎に上記初期個数設定手段により設定された上記初期個
数だけ直列に接続される構成であり、振動成分を含むデ
ジタル計量信号を濾波処理してこの濾波処理済みのデジ
タル計量信号を出力する格子型FIRフィルタと、上記
濾波処理済みのデジタル計量信号を監視してこの濾波処
理済みのデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が
所定の許容減衰範囲内であるか否かの判定を少なくとも
上記振動成分の振幅が上記許容減衰範囲内であると判定
するまで1計量サイクル中にデジタル計量信号のサンプ
リング毎に繰り返して行う判定手段と、該判定手段によ
って上記振動成分の振幅が上記許容減衰範囲外であると
判定されたとき、上記格子型FIRフィルタを構成して
いる上記格子構造に更に予め定めた個数の上記格子構造
を直列に接続させる格子構造増加手段と、を具備するこ
とを特徴とするものである。 【0009】 【作用】本発明に係るデジタル秤用の適応フィルタは、
デジタル計量信号の被計量物の重量に相当する直流成分
を抽出することを目的としており、従来の音声処理用や
通信用等の適応フィルタのように、その濾波伝達関数
が、広範囲な阻止域において十分な減衰率を達成し、ま
た、直線位相特性を確保し、そして、信号通過域におけ
る利得が極力平坦になるような振幅特性を達成すること
を目的としてはいないものである。 【0010】本発明によれば、被計量物の重量を計量し
て得られるデジタル計量信号が格子型FIRフィルタ
(以下、FIRフィルタという。)に入力すると、この
FIRフィルタは、入力したデジタル計量信号の1サン
プリングデータを濾波処理して、濾波処理済みのデジタ
ル計量信号(以下、濾波信号という。)を出力する。判
定手段は、この濾波信号に含まれる振動成分の振幅が所
定の許容減衰範囲内であるか否かの判定を、少なくとも
この振動成分の振幅が許容減衰範囲内であると判定する
までこの1計量サイクル中にデジタル計量信号のサンプ
リング毎に繰り返して行う。そして、この振動成分の振
幅が許容減衰範囲外であると判定手段が判定する度に、
格子構造増加手段が、FIRフィルタの格子構造に、予
め定めた個数の格子構造を直列に接続する。このよう
に、FIRフィルタを構成している格子構造の個数を増
加することにより振動成分を減衰させる減衰率を高める
ことができ、最終的には、デジタル計量信号に含まれる
振動成分の振幅を許容減衰範囲内に減衰させることがで
きる。 【0011】ただし、予め定めた計量サイクル毎に、F
IRフィルタの格子構造の個数を所定の初期個数に設定
しているので、この予め定めた計量サイクルの当初に入
力されるデジタル計量信号のサンプリングデータは、格
子構造が初期個数に設定されたFIRフィルタによって
濾波処理される。このとき、この当初に入力されたデジ
タル計量信号の振動成分の振幅が許容減衰範囲内である
場合は、FIRフィルタの格子構造の個数は増加されな
い。 【0012】また、FIRフィルタは、各格子構造を直
列に接続する構成であり、かつ、各格子構造の定常ゲイ
ンを1としたことによって、FIRフィルタの格子構造
の個数を変更しても、FIRフィルタ全体の定常ゲンイ
は常に1であり、一定とすることができる。そして、各
々の格子構造の反射係数を予め定めおり、濾波処理の際
にはこの反射係数を用いるので、新たに格子構造を増加
させる際に反射係数を算出する必要がない。 【0013】 【実施例】本発明の一実施例を図1乃至図10を参照し
て説明する。図2は、本実施例のデジタル秤用適応フィ
ルタを備えるデジタル秤10の電気回路を示すブロック
図である。同図に示すように、このデジタル秤10は、
荷重検出器1と、増幅器2と、アナログ/デジタル変換
器(以降、A/D変換器と言う。)3と、記憶部4と、
演算制御部5と、入出力インターフェース6と、表示部
7と、操作部8と、通信制御部9とを備えている。ま
た、図3は、このデジタル秤10の基本構成を示すブロ
ック図であり、図2のブロック図を簡略化したものであ
る。この図3のデジタル秤用適応フィルタ20は、図2
に示す記憶部4と、演算制御部5と、記憶部4に記憶さ
れている反射係数と濾波処理の内容を示すプログラムと
によって構成されいる。 【0014】通信制御部9は、デジタル計量信号のサン
プルデータ(以下、サンプルデータという。)を後述の
反射係数算出装置に送信する機能と、この反射係数算出
装置によって算出された反射係数を受信して、入出力イ
ンターフェース6に出力する機能とを備えているもので
ある。そして、このデジタル秤10の通信制御部9に送
信された反射係数は、デジタル秤10に設けられている
記憶部4に記憶される。なお、サンプルデータとは、被
計量物11をロードセル等の荷重検出器1によって実際
に計量して得られたアナログ計量信号をデジタル化した
デジタル計量信号であって、適応フィルタ20によって
濾波処理されていないデジタル計量信号のことである。 【0015】入出力インターフェース6は、サンプルデ
ータを通信制御部9に出力する機能と、通信制御部9か
ら入力した反射係数を演算制御部5に出力する機能とを
備えている。演算制御部5は、例えばマイクロコンピュ
ータやDSP等により構成されており、入力するデジタ
ル計量信号を記憶部4に記憶されている反射係数と濾波
処理の内容を示すプログラムとに基づいて濾波処理す
る。そして、濾波処理したデジタル計量信号を重量値に
変換するものである。記憶部4は、例えばROMおよび
RAM等により構成されており、反射係数等の各種デー
タを書き込んだり、削除することができるものである。
また、記憶部4には、図1に示すフローチャートで表さ
れているプログラムが記憶されており、演算制御部5は
このプログラムに従って入力するデジタル計量信号を濾
波処理することができる。 【0016】表示部7は、演算制御部5により算出され
た計量値や、操作部8により入力された内容等を表示す
ることができる。操作部8は、オペレータがこの操作部
8を操作することにより、このデジタル秤10の電源を
ON/OFFしたり、例えば通信制御部9にサンプルデ
ータを送信させる命令等の種々の命令を入力することが
できるものである。 【0017】荷重検出器1は、例えばロードセル等から
成り、被計量物11の重量を計量してアナログ計量信号
を出力するものである。このアナログ計量信号は、微小
な信号であり、また、被計量物11の重量に相当する直
流成分の他に振動成分を含んでいる。増幅器2は、荷重
検出器1からの微小なアナログ計量信号を入力し、この
アナログ計量信号を所定の増幅率で増幅して、A/D変
換器3に出力するものである。また、この増幅器2に
は、アナログ計量信号をデジタル化する際に不要な高周
波成分を減衰させるためのローパスフィルタが付加され
ている。A/D変換器3は、増幅器2の出力信号を入力
し、この信号をデジタル計量信号に変換して演算制御部
5に出力するものである。 【0018】また、デジタル秤用適応フィルタ20は、
図2に示す記憶部4と、演算制御部5と、記憶部4に記
憶されている反射係数と濾波処理の内容を示すプログラ
ムとによって構成されており、図4に示す構造のFIR
フィルタ22を有している。このFIRフィルタ22
は、図5に示す格子構造24を直列に接続することによ
り構成されている。そして、この格子構造24を増加さ
せることによって、濾波伝達関数を変化させ、例えばノ
ッチを掛ける周波数(以下、ノッチ周波数という。)や
減衰率を変化させている。このFIRフィルタ22の各
パラメータの関係を示す式を数1から数4に示す。 【0019】 【数1】 【0020】 【数2】 f(n) (m) ={f(n) (m-1) +km ・g(n-1) (m-1) }/(1+km ) 【0021】 【数3】 g(n) (m) ={g(n-1) (m-1) +km ・f(n) (m-1) }/(1+km ) 【0022】 【数4】f(n) (0) =g(n) (0) =x(n) 【0023】但し、km は反射係数、m(m=1,2,
・・・,M)はフィルタ次数、x(n) はデジタル計量信
号のデータ、n(n=0,1,2,・・・,N)はサン
プリング数である。また、一般に、f(n) (m) は自己回
帰モデルの前向き予測誤差、g(n) (m) は自己回帰モデ
ルの後向き予測誤差と呼ばれている。 【0024】また、このFIRフィルタ22の濾波伝達
関数F(z)は、数5で表される。 【0025】 【数5】 【0026】数5に示すai (m) は、フィルタ係数で、
このフィルタ係数ai (m) と反射係数km との間には、
数6に示す関係がある。 【0027】 【数6】 ai (m) =ai (m-1) +km ・am-i (m-1) :i=1,2,・・・,m-1 ai (m) =km :i=m 【0028】そして、数5の濾波伝達関数F(z)で濾
波処理されたFIRフィルタ22の出力である濾波信号
y(n) (m) は、数7で表される。 【0029】 【数7】y(n) (m) ={f(n) (m) +g(n) (m) }/2 【0030】従って、数1から数4、及び数7を計算す
ることによって、入力するデジタル計量信号x(n) に対
するFIRフィルタ22の出力である濾波信号y(n)
(m) を求めることができる。そして、このフィルタ次数
mは、図4のFIRフィルタ22を構成する図5の格子
構造24の接続数に相当する。つまり、FIRフィルタ
22のフィルタ次数を1つ増加させることは、格子構造
24を1つ増加させることになり、これによってFIR
フィルタ22の濾波伝達関数F(z)が変化する。な
お、この濾波伝達関数F(z)のタップ数Lは、L=m
+1である。 【0031】このデジタル秤10は、例えば組合せ秤に
利用されている。組合せ秤に利用する場合は、複数の荷
重検出器1と、荷重検出器1と同じ数の増幅器2と、マ
ルチプレクサ(図示せず)とを設ける。まず、被計量物
11の重量が各荷重検出器1に印荷されるとアナログ計
量信号が発生し、このアナログ計量信号は各荷重検出器
1に各々接続された増幅器2に入力される。そして、こ
の増幅器2によりアナログ計量信号は増幅される。この
増幅器2には、ローパスフィルタが付加されており、こ
のローパスフィルタによりアナログ計量信号の高周波成
分が除去される。高周波成分が除去されたアナログ計量
信号は、マルチプレクサ(図示せず)を介してA/D変
換器3に供給されデジタル計量信号に変換されて、演算
制御部5に供給される。この演算制御部5は、供給され
たデジタル計量信号を記憶部4に記憶されている反射係
数と図1に示すフローチャートで表されているプログラ
ムとに基づいて濾波処理を行う。そして、このデジタル
計量信号は、演算制御部5により振動成分は減衰され
て、直流成分が抽出され(濾波処理され)、この直流成
分が重量値に変換され、表示部7に表示される。 【0032】次に、このデジタル秤用適応フィルタ20
の濾波処理の作用を説明する。このデジタル秤用適応フ
ィルタ20は、上述の通り、FIRフィルタ22の構造
を有し、これを構成する格子構造24の数を増加させる
ことによって、濾波伝達関数F(z)を変化させてい
る。また、このFIRフィルタ22の出力である濾波信
号y(n) (m) は、数1から数4、及び数7を計算するこ
とによって求められる。 【0033】まず、濾波信号y(n) (m) を算出する際に
使用する反射係数km を予め算出しておく必要があるた
め、この反射係数km を算出する手順について説明す
る。この反射係数km は、反射係数算出装置によって求
めることができる。反射係数算出装置は、例えばパーソ
ナルコンピュータ等のコンピュータシステムによって構
成される。 【0034】この反射係数算出装置は、デジタル秤10
からサンプルデータx(n) を入力し、このサンプルデー
タx(n) の離散時間系列における差分値Δx(n) =x
(n) −x(n-1) を、反射係数算出装置の内部に構成して
いる図6に示すFIRフィルタ30に入力する。このF
IRフィルタ30は、数8に示す伝達関数H(z)を有
しており、また、各パラメータは、バーグ法のアルゴリ
ズムにより各々数9から数14に示す関係にある。そし
て、このFIRフィルタ30のフィルタ次数Mを、ある
程度大きな値に、例えば40次程度の値に設定し、数8
から数14のアルゴリズムを計算することによって、各
格子構造24の反射係数km (m=1,2,・・・,
M)を算出する。そして、この算出された反射係数km
は、図2に示すデジタル秤10の通信制御部9に送られ
て、入出力インターフェース6を通って記憶部4に記憶
される。なお、サンプルデータは、それに含まれる振動
成分がデジタル計量信号として考えられる最悪の条件を
有するようなデータ、例えば多くの周波数を有し、か
つ、大きな振幅の振動成分を含むデジタル計量信号とす
る。 【0035】 【数8】 H(z)={1+am (m) +(a1 (m) +am-1 (m) )z-1+・・・ +(1+am (m) )z-m}/2 【0036】 【数9】 【0037】 【数10】 ai (m) =ai (m-1) +km ・am-i (m-1) :i=1,2,・・・,m-1 ai (m) =km :i=m 【0038】 【数11】 f(n) (m) =f(n) (m-1) +km ・g(n-1) (m-1) 【0039】 【数12】 g(n) (m) =g(n-1) (m-1) +km ・f(n) (m-1) 【0040】 【数13】 f(n) (0) =g(n) (0) =Δx(n) :n=1,2,・・・,N-1 【0041】 【数14】 Δx(n)=-a1 (m) ・Δx(n-1)- ・・・-am (m) ・Δx(n-m)+f(n) (m) 【0042】但し、ai (m) (i=1,2,・・・,
m)はフィルタ係数、m(m=1,2,・・・,M)は
フィルタ次数、n(n=0,1,2,・・・,N)はサ
ンプリング数である。 【0043】なお、数8に示す伝達関数H(z)は、サ
ンプルデータに含まれる持続する振動成分を有する振動
成分が存在する周波数に対してのみ大きい減衰率でノッ
チを掛けることができるため、これによって、フィルタ
次数を一般のFIRフィルタ、例えば音響用等のFIR
フィルタのフィルタ次数よりも少ないフィルタ次数でF
IRフィルタを構成することができる。また、この伝達
関数H(z)のタップ数Lは、L=m+1である。 【0044】そして、適応フィルタ20を構成するFI
Rフィルタ22の濾波信号y(n) (m) は、この反射係数
算出装置で算出された反射係数km を用いて、上記数1
から数4、及び数7を計算することによって求められ
る。この適応フィルタ20の濾波処理の手順について、
図1に示すフローチャートに従って説明する。 【0045】まず、FIRフィルタ22を構成する格子
構造24の初期個数pを設定する。つまり、フィルタ次
数m=pを設定する(ステップS2)。このステップS
2が、初期個数設定手段に対応する。 【0046】次に、デジタル計量信号x(n)を取得す
る(ステップS4)。そして、m=pとして、FIRフ
ィルタ22により濾波処理する。FIRフィルタ22の
出力である濾波信号y(n) (m) は、数1から数4、及び
数7を計算することにより算出する(ステップS6)。
また、この濾波処理の計算には、上記反射係数算出装置
で算出した反射係数km を使用する。そして、この濾波
信号y(n) (m) を出力する(ステップS8)。 【0047】一方、この濾波信号y(n) (m) を監視し
て、この濾波信号y(n) (m) の変動Δy(n) (m) と、予
め定めた許容レベルVとを比較する(ステップS1
0)。このステップS10が、判定手段に対応する。な
お、濾波信号の変動Δy(n) (m) は、数15で表され
る。 【0048】 【数15】 【0049】この数15で表される濾波信号の変動y
(n) (m) が許容レベルVよりも大きい場合、即ち、y
(n) (m) >Vである場合、デジタル計量信号に含まれる
振動成分が許容減衰範囲外であると判定し、フィルタ次
数mを所定の数qだけ増加する。即ち、m=m+qとな
る。これによって、FIRフィルタ22の格子構造24
がq個だけ増加する(ステップS14)。そして、次の
デジタル計量信号のサンプリングデータx(n)を取得
して、上記と同様な処理を行うため、そのサンプリング
数nを更新し、即ち、n=n+1とし、そしてステップ
S4に戻る(ステップS16)。なお、このステップS
14が、格子構造増加手段に対応する。 【0050】また、数15の濾波信号の変動y(n) (m)
が許容レベルVよりも小さい場合、即ち、y(n) (m)
Vである場合、デジタル計量信号に含まれる振動成分が
許容減衰範囲内であると判定し、フィルタ次数を増加す
ることなく、次のデジタル計量信号のサンプリングデー
タx(n)を取得するために、n=n+1としてステッ
プS4に戻る(ステップS16)。 【0051】そして、この判定終了後、別個の被計量物
11を計量して得られたデジタル計量信号のサンプリン
グデータx(n)を取得し、上記と同様な処理を行う。
なお、判定手段は、少なくともデジタル計量信号に含ま
れる振動成分が許容減衰範囲内であると判定するまで、
即ち、y(n) (m) <Vを満足するまで、1計量サイクル
中におけるデジタル計量信号のサンプリングデータx
(n)を入力毎に判定しこれを繰り返す。また、フィル
タ次数mが増加して最大値Mに到達した場合、それ以降
のデジタル計量信号のサンプリングデータx(n)は、
フィルタ次数MのFIRフィルタ22、即ち、格子構造
24をM個直列に接続した構造から成るFIRフィルタ
22によって濾波処理する。 【0052】また、予め定めた回数の計量サイクル(例
えば1、2、3、・・・の回数の内、予め設定した回数
の計量サイクル)が終了した時点で、FIRフィルタ2
2を構成する格子構造24の数を初期個数pに設定し直
す。即ち、予め定めた計量サイクル毎にステップS2を
繰り返す。そして、再度FIRフィルタ22を構成して
いる格子構造24の個数を増加することにより振動成分
を減衰させる減衰率を高めることができ、最終的には、
デジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅を許容減衰
範囲内に減衰させることができる。なお、この予め定め
た計量サイクルの当初に入力されるデジタル計量信号x
(n) は、格子構造24が初期個数に設定されたFIRフ
ィルタ22によって濾波処理され、この当初に入力され
たデジタル計量信号x(n) の振動成分の振幅が許容減衰
範囲内である場合は、FIRフィルタ22の格子構造2
4の個数は増加されない。 【0053】本実施例の適応フィルタ20は、各格子構
造24を直列に接続したFIRフィルタ22から成り、
かつ、各格子構造24の定常ゲインを1としたことによ
って、格子構造24の個数を変更しても、FIRフィル
タ22全体の定常ゲンイは常に1であり、一定とするこ
とができる。そして、各々の格子構造24の反射係数を
予め定めおり、濾波処理の際にはこの反射係数km を用
いるので、新たに格子構造24を増加させる際に、反射
係数km を算出する必要がない。これによって、この適
応フィルタ20は、その構成要素であるマイクロコンピ
ュータやDSP等に対して大きな負荷を掛けることがな
いため、デジタル計量信号x(n) に含まれる振動成分
を、従来の適応フィルタ20と比較して、短時間で濾波
処理することができる。 【0054】また、この適応フィルタ20は、予め定め
た計量サイクル毎に、FIRフィルタ22の格子構造2
4の個数mを予め定めた初期個数pに設定し、まずは、
この初期個数pの格子構造24からなるFIRフィルタ
22によってデジタル計量信号x(n) のデータを濾波処
理し、その濾波処理の出力結果の振動成分の減衰の度合
いを監視しながら格子構造24を増加させていく構成で
ある。この構成によって、入力するデジタル計量信号x
(n) に含まれる振動成分を十分に減衰させることができ
る。また、その振動成分の振幅に応じた最低限の格子構
造24、即ちフィルタ次数mから成るFIRフィルタ2
2で濾波処理することになるため、濾波処理時間を最低
限の長さに抑えることができる。 【0055】従って、この適応フィルタ20を備えるデ
ジタル秤10により被計量物11を計量すると、高速計
量と高精度の計量を可能にすることができる。 【0056】なお、判定手段において、濾波信号の変動
Δy(n) (m) は、数15に示す式により算出されている
が、この数15の式以外の式、例えば濾波信号y(n)
(m) の移動平均を加算する方法等によって算出してもよ
い。また、この適応フィルタ20を備えるデジタル秤1
0は、組合せ秤に限らず、例えば荷重検出器1が1台設
けられているデジタル秤や重量選別機にも使用すること
ができる。 【0057】次に、図7に示すデジタル計量信号x(n)
を実際に濾波処理する場合の本実施例の適応フィルタ2
0の作用ついて、図7から図10を参照して説明する。 【0058】図7は、図2に示すデジタル秤10で20
0gの被計量物11を計量した(但し、組合せ秤で8個
のデジタル計量信号x(n) を平均した)デジタル計量信
号x(n) で、適応フィルタ20に入力する前のものであ
る。サンプリング時間Tは、5msecである。そし
て、この図7に示すデジタル計量信号x(n) に含まれる
振動成分を減衰させることを目的とした適応フィルタ2
0を製作した。 【0059】まず、被計量物11のデジタル秤10への
乗り込みが完了した状態のデジタル計量信号x(n) を、
例えば図7に示すサンプリング数n=150から250
の間(以降、データサンプル時間Dという。)のデジタ
ル計量信号x(n) をサンプルデータx(n) とし、このサ
ンプルデータx(n) をデジタル秤10から反射係数算出
装置に送信する。反射係数算出装置は、受信したこのサ
ンプルデータx(n) を基に、フィルタ次数M=40を数
8から数14に代入して、反射係数km を算出し、この
算出した反射係数km をデジタル秤10へ送り返す。そ
して、デジタル秤10は、この反射係数km を受信し
て、適応フィルタ20の反射係数km として記憶部4に
記憶する。この適応フィルタ20は、この記憶部4に記
憶された反射係数km を使用して数1から数4、及び数
7に基づいて、入力したデジタル計量信号x(n) に対し
て濾波処理を行う。なお、格子構造24の初期個数p
は、p=20とする。また、格子構造24の増加数q
は、q=1とする。 【0060】図8は、数5で示される適応フィルタ20
の濾波伝達関数F(z)の振幅特性を示す図で、同図に
示すF20、F30、F40は、それぞれフィルタ次数m=2
0、30、40のときの振幅特性である。同図におい
て、角周波数ω=120から130mrad/sec近傍が、サ
ンプルデータに含まれる振動成分に対して最も大きな減
衰を必要とする周波数を示している。そして、フィルタ
次数mの増加に伴って、ノッチ周波数が増加し、また、
減衰率が大きくなることが認められる。更に、フィルタ
次数mを変化させても直流成分における利得が変化しな
いことが認められる。このように、フィルタ次数mを変
化させるだけで、即ち、FIRフィルタ22を構成する
格子構造24を変化させるだけで濾波伝達関数F(z)
を変化させることができる。 【0061】また、図9は、図7のデジタル計量信号x
(n) の入力に対する、数5の濾波伝達関数F(z)を有
する適応フィルタ20の出力応答と、フィルタ次数mを
m=20及び40に固定した数5の濾波伝達関数F
(z)を有するFIRフィルタ22の出力応答を示す図
である。図9のYm は、適応フィルタ20の出力応答を
示す。また、Y20及びY40は、それぞれフィルタ次数m
がm=20及び40のときのFIRフィルタ22の出力
応答を示している。同図において、Ym の応答が、デー
タサンプル時間D以前、即ち、サンプリング数n=15
0までについてはフィルタ次数m=20のFIRフィル
タ22として動作し、それからサンプリング数nが増加
するにつれてフィルタ次数mを増加させていき、n=1
70以降についてはフィルタ次数m=40のFIRフィ
ルタ22として動作していることが認められる。 【0062】そして、図9のYm について、被計量物1
1の真値との誤差を示すグラフを図10に示す。同図か
ら、データサンプル時間Dの最初から、即ち、サンプリ
ング数n=150直後から、振動成分を減衰させている
ことが認められる。つまり、デジタル計量信号x(n) に
含まれる振動成分を短時間で減衰させていることが認め
られる。また、この適応フィルタ20の出力に含まれる
振動成分と、図7に示すデジタル計量信号x(n) の振動
成分とを比較すると、図7に示すデジタル計量信号の変
動Δdが、データサンプル時間Dにおいて最大約88g
であるのに対して、図10に示す適応フィルタ20の出
力の変動ΔFは、サンプリング数n=150以降におい
て最大約0.13gに減少している。このことから、本
実施例の適応フィルタ20は、入力したデジタル計量信
号x(n) に含まれる振動成分を十分減衰させていること
が認められる。 【0063】 【発明の効果】本発明のデジタル秤用適応フィルタは、
定常ゲインを1とした複数の格子構造を直列に接続した
FIRフィルタから成り、その格子構造の接続数を変更
する構成であり、また、各格子構造の反射係数を予め定
めており、濾波処理の際にはこの反射係数を用いてい
る。この構成によって、このデジタル秤用適応フィルタ
は、濾波処理のためにこの適応フィルタを構成するマイ
クロコンピュータやDSP等に対して大きな負担を掛け
ることがないため、高速で濾波処理することができる。
従って、この適応フィルタを使用することによって、デ
ジタル秤の高速計量を可能にするという効果がある。 【0064】そして、本発明のデジタル秤用適応フィル
タは、予め定めた計量サイクル毎に、つまり、例えば被
計量物を計量して得られるデジタル計量信号のデータ列
が入力する度に、FIRフィルタの格子構造の個数を予
め定めた初期個数に設定し、まずは、この初期個数の格
子構造からなるFIRフィルタによってデジタル計量信
号のデータを濾波処理する構成である。この構成によっ
て、入力するデジタル計量信号に含まれる振動成分の振
幅が小さく、又はこの振動成分の存在する周波数が少な
い場合、つまり、振動成分の振幅が許容減衰範囲内であ
る場合は、格子構造の個数が初期個数であるので、低次
数のフィルタとして機能し、その結果、デジタル秤の高
速計量を行うことができるという効果がある。なぜな
ら、格子構造の個数が少なく、即ち、フィルタ次数が小
さいほどFIRフィルタの濾波処理時間が短いからであ
る。 【0065】また、入力するデジタル計量信号に含まれ
る振動成分の振幅が大きく、又はこの振動成分の存在す
る周波数が多い場合、つまり、振動成分の振幅が許容減
衰範囲外である場合は、少なくとも振動成分の振幅が許
容減衰範囲内であると判定手段が判定するまで格子構造
の個数を所定個数ずつ増加させる構成である。この構成
によって、入力するデジタル計量信号の振動成分の振幅
が大きく、又はこの振動成分の存在する周波数が多い場
合は、格子構造の個数を初期個数よりも多くすることが
できるので、フィルタ次数の大きい高次数のFIRフィ
ルタとして機能し、その結果、振幅が大きい振動成分や
多くの周波数を有する振動成分を含むデジタル計量信号
が入力した場合でも、デジタル秤の高い計量精度が得ら
れるという効果がある。ただし、この場合、計量時間が
若干長くなるが、その長くなる時間も振動成分の振幅の
大きさに応じた最低限の長さにすることができるという
効果がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency characteristic of a vibration component.
For digital weighing signal input that changes every weighing,
Digital filter adaptive filter to attenuate the vibration component
Related. [0002] 2. Description of the Related Art Conventional adaptive digital filters (hereinafter referred to as
This is called a response filter. ) Is mainly for audio processing and communication
Has been developed. This adaptive filter for voice processing and communication
Is a digital filter whose frequency characteristics change with time.
Signal, such as a frequency band where noise components are present or noise
For input of digital signal whose amplitude of sound component changes with time
On the other hand, filtering is performed according to changes in the frequency characteristics of the noise component.
Filtering by changing the wave transfer function over time
And thereby sufficiently attenuate unwanted noise components
The purpose is to make The adaptive fill
To change the filter's transfer function over time,
How to change the filter coefficient and change the filter order
Can be considered. However, the former filter coefficient is changed.
A further way is to change the filtering transfer function to the desired one
It is possible to change the latter filter order
The method limits the range over which the filter transfer function can be varied.
So that it is not always possible to change to the desired filtering transfer function.
I can't. Therefore, adaptive filters for speech processing and communications
Employs a method of changing the filter coefficient. [0003] As described above, the prior art
The adaptive filter rewrites the filter coefficients over time.
Changes the transfer function of the filter over time.
To complete the identification, i.e., to
Repeatedly to change the wave transfer function and filter
Many calculations are required, and the calculations involve correlation of errors.
Complicated matrix calculations such as matrices are required. As a result,
This adaptive filter is used for filtering by the adaptive filter
Microcomputer and digital signal processing equipment
(Hereinafter referred to as DSP), etc.
Therefore, the filtering processing time becomes long. That
Therefore, this conventional adaptive filter can be used as it is for a digital scale.
Weighing time is long and achieves high-speed weighing
There is a problem that you can not. In addition, the weighing time of a digital scale is reduced as much as possible.
For compression, that is, to perform a little faster filtering
Microcomputers and DSs with high processing capabilities
It is conceivable to use P, etc.
Digital weighing equipment is becoming more expensive due to rising costs of computers and DSPs.
However, there is a problem that the cost is increased. On the other hand, in a conventional adaptive filter, a filter
The coefficients are rewritten in time, but the filter order is
Fixed to a fixed value. This filter order is generally
Noise components with many frequencies and large amplitude noise.
Set to a value that can sufficiently attenuate sound components
Therefore, it is fixed to a relatively large value (high order).
However, the magnitude of this filter order is
Because the filter order is proportional, the larger the filter order, the longer the filtering time
Becomes longer. That is, a general digital weighing signal includes:
It has only a relatively limited frequency and a relatively small amplitude
Some include vibration components.
Using a conventional adaptive filter on the signal for a digital scale,
Filtering takes an excessive amount of time.
When the weighing speed of the digital scale slows down due to extra time
There is a problem. According to the present invention, the frequency characteristic of the vibration component is
Digital weighing signal input that may fluctuate
To attenuate the vibration component,
Update the filter order accordingly to change the filter transfer function.
To improve the weighing accuracy of the digital scale.
Adaptable filter for digital weighing that enables high-speed weighing
The purpose is to provide data. [0008] According to the present invention, there is provided a digital weighing apparatus suitable for a digital weighing machine.
The response filter is set in advance for each predetermined weighing cycle.
Initial number setting means for setting the number of lattice structures to the initial number
And the steady-state gain is 1 and each has a predetermined reflection
The grid structure having the coefficient is determined by the predetermined weighing cycle.
The initial number set by the initial number setting means for each
It is configured to be connected in series by the number of
Digital weighing signal is filtered and this filtered digital
A grid-type FIR filter that outputs a total weight signal;
Monitor the filtered digital weighing signal and
Of the vibration component contained in the processed digital weighing signal
At least a determination as to whether or not it is within the predetermined allowable attenuation range is made.
Judgment that the amplitude of the vibration component is within the allowable damping range
Sampling of digital weighing signal during one weighing cycle until
Determining means that is repeatedly performed for each ring;
Therefore, if the amplitude of the vibration component is outside the allowable damping range,
When it is determined, the lattice type FIR filter is configured
A predetermined number of said lattice structures in said lattice structure
Means for increasing the lattice structure for connecting
It is characterized by the following. [0009] The adaptive filter for a digital scale according to the present invention is
DC component corresponding to the weight of the weighing object of the digital weighing signal
The purpose is to extract
Its filtering transfer function, such as an adaptive filter for communications, etc.
Achieves sufficient attenuation over a wide stopband,
In addition, ensure linear phase characteristics, and
To achieve an amplitude characteristic such that the gain is as flat as possible.
It is not for the purpose. According to the present invention, the weight of an object to be weighed is measured.
Digital weighing signal is obtained by a lattice FIR filter
(Hereinafter referred to as an FIR filter),
The FIR filter is used for one sample of the input digital weighing signal.
Filters the coupled data and filters the filtered digital data.
And outputs a weighing signal (hereinafter, referred to as a filtered signal). Size
The determining means determines the amplitude of the vibration component contained in the filtered signal.
The determination whether or not within the specified allowable attenuation range
It is determined that the amplitude of this vibration component is within the allowable damping range
Digital weighing signal sampling during this one weighing cycle
Repeat for each ring. And the vibration of this vibration component
Each time the determining means determines that the width is outside the allowable attenuation range,
The grating structure increasing means is added to the grating structure of the FIR filter.
A predetermined number of lattice structures are connected in series. like this
In addition, the number of lattice structures constituting the FIR filter is increased.
Increase the damping rate to attenuate vibration components
Can eventually be included in the digital weighing signal
The amplitude of the vibration component can be attenuated within the allowable attenuation range.
Wear. However, every predetermined weighing cycle, F
Set the number of lattice structures of the IR filter to a predetermined initial number
At the beginning of this predetermined weighing cycle.
The sampling data of the input digital weighing signal
By FIR filter with child structure set to initial number
It is filtered. At this time, the digital input
The amplitude of the vibration component of the weighing signal is within the allowable attenuation range
In this case, the number of grating structures of the FIR filter is not increased.
No. In the FIR filter, each lattice structure is directly
It is connected to columns, and the stationary gay
The lattice structure of the FIR filter is
Even if the number of FIR filters is changed,
Is always 1 and can be constant. And each
The reflection coefficient of each grating structure is determined in advance,
Use this reflection coefficient for
There is no need to calculate the reflection coefficient when performing this. [0013] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Will be explained. FIG. 2 shows an adaptive filter for a digital scale according to the present embodiment.
Block showing an electric circuit of the digital scale 10 having a filter
FIG. As shown in FIG.
Load detector 1, amplifier 2, analog / digital conversion
(Hereinafter referred to as an A / D converter) 3, a storage unit 4,
Operation control unit 5, input / output interface 6, display unit
7, an operation unit 8, and a communication control unit 9. Ma
FIG. 3 is a block diagram showing the basic configuration of the digital scale 10.
FIG. 3 is a simplified block diagram of FIG.
You. The digital scale adaptive filter 20 of FIG.
Are stored in the storage unit 4, the operation control unit 5, and the storage unit 4.
A program showing the reflection coefficient and the content of the filtering process
It is composed by The communication control unit 9 is provided with a digital weighing signal
Pull data (hereinafter referred to as sample data) will be described later.
The function to transmit to the reflection coefficient calculation device and the reflection coefficient calculation
It receives the reflection coefficient calculated by the device and
And a function to output to the interface 6.
is there. Then, it is sent to the communication control unit 9 of the digital scale 10.
The transmitted reflection coefficient is provided on the digital scale 10.
It is stored in the storage unit 4. Note that sample data is
The weighing object 11 is actually measured by the load detector 1 such as a load cell.
Digitized analog weighing signal obtained by weighing
A digital weighing signal, which is
Digital weighing signal that has not been filtered. The input / output interface 6 is a
Function to output data to the communication control unit 9,
Function to output the reflection coefficient input from the
Have. The arithmetic control unit 5 includes, for example, a microcomputer.
Data and DSP, etc.
The reflection coefficient and the filtering stored in the storage unit 4
Filtering based on the program that indicates the processing content
You. Then, the filtered digital weighing signal is converted to a weight value.
It is something to convert. The storage unit 4 includes, for example, a ROM and
It is composed of RAM etc. and various data such as reflection coefficient
Data can be written and deleted.
In addition, the storage unit 4 is represented by a flowchart shown in FIG.
The stored program is stored, and the arithmetic control unit 5
Filter the digital weighing signal input according to this program.
Can be wave treated. The display unit 7 is calculated by the arithmetic and control unit 5.
Display the weighed values, the contents input by the operation unit 8, etc.
Can be The operation unit 8 is operated by the operator.
By operating 8, the power of the digital scale 10 is turned off.
ON / OFF, and, for example, sample data
Input various commands such as commands to send data.
You can do it. The load detector 1 is provided, for example, from a load cell or the like.
The weight of the object 11 is weighed and an analog weighing signal is obtained.
Is output. This analog weighing signal
Signal corresponding to the weight of the object 11 to be weighed.
It contains a vibration component in addition to the flow component. Amplifier 2 is a load
A minute analog weighing signal from the detector 1 is input and
The analog weighing signal is amplified at a predetermined amplification rate, and A / D conversion is performed.
Output to the converter 3. Also, this amplifier 2
Is unnecessary high frequency when digitizing analog weighing signals.
A low-pass filter is added to attenuate wave components
ing. A / D converter 3 receives the output signal of amplifier 2
This signal is converted to a digital weighing signal and
5 is output. The digital scale adaptive filter 20 is
The storage unit 4, the arithmetic control unit 5, and the storage unit 4 shown in FIG.
A program showing the stored reflection coefficient and the contents of the filtering process
And an FIR having the structure shown in FIG.
It has a filter 22. This FIR filter 22
Is obtained by connecting the lattice structures 24 shown in FIG. 5 in series.
It is configured. And this lattice structure 24 is increased
Change the filtering transfer function, e.g.
Frequency (hereinafter referred to as notch frequency)
The decay rate is changed. Each of the FIR filters 22
Equations 1 to 4 show equations indicating the relationship between the parameters. [0019] (Equation 1) [0020] (Equation 2)   f (n)(m)= {F (n)(m-1)+ Km・ G (n-1)(m-1)} / (1 + km) [0021] (Equation 3)   g (n)(m)= {G (n-1)(m-1)+ Km・ F (n)(m-1)} / (1 + km) [0022] ## EQU4 ## f (n)(0)= G (n)(0)= X (n) Where kmIs the reflection coefficient, and m (m = 1, 2,
..., M) is the filter order, and x (n) is the digital measurement signal
Data, n (n = 0, 1, 2,..., N)
The number of pulling. Also, in general, f (n)(m)Is self-time
Forward prediction error of the regression model, g (n)(m)Is an autoregressive model
This is called the backward prediction error. The FIR filter 22 transmits the filtered signal.
The function F (z) is represented by Expression 5. [0025] (Equation 5) A shown in Equation 5i (m)Is the filter coefficient,
This filter coefficient ai (m)Between the reflection coefficient km and
There is a relationship shown in Equation 6. [0027] (Equation 6)   ai (m)= Ai (m-1)+ Km・ Ami (m-1)        : I = 1,2, ・ ・ ・, m-1   ai (m)= Km                                  : I = m Then, the filtering is performed by the filtering transfer function F (z) of Formula 5.
Filtered signal which is the output of the wave processed FIR filter 22
y (n)(m)Is represented by Expression 7. [0029] [Equation 7] y (n)(m)= {F (n)(m)+ G (n)(m)} / 2 Therefore, Equations 4 and 7 are calculated from Equations 1 and 4.
This allows the input digital weighing signal x (n) to be
Filtered signal y (n), which is the output of FIR filter 22
(m)Can be requested. And this filter order
m is the grating of FIG. 5 that constitutes the FIR filter 22 of FIG.
This corresponds to the number of connections of the structure 24. That is, FIR filter
Increasing the filter order of 22 by one is a lattice structure
24 by one, which results in a FIR
The filtering transfer function F (z) of the filter 22 changes. What
Note that the number of taps L of the filtering transfer function F (z) is L = m
+1. The digital weigher 10 is, for example, a combination weigher.
It's being used. When using a combination weigher,
Load detector 1, the same number of amplifiers 2 as load detector 1, and
And a multiplexer (not shown). First, the object to be weighed
When a weight of 11 is imposed on each load detector 1, an analog meter
A weight signal is generated, and this analog weighing signal is output to each load detector.
1 are input to the amplifiers 2 connected to the respective amplifiers 1. And this
The amplifier 2 amplifies the analog weighing signal. this
The amplifier 2 is provided with a low-pass filter.
High-frequency analog weighing signal
Minutes are removed. Analog weighing with high-frequency components removed
The signal is A / D converted via a multiplexer (not shown).
Is supplied to the converter 3 and converted into a digital weighing signal.
It is supplied to the control unit 5. This arithmetic control unit 5 is supplied
Of the digital weighing signal stored in the storage unit 4
Number and the program represented by the flowchart shown in FIG.
Filter processing is performed based on the And this digital
The vibration component of the weighing signal is attenuated by the arithmetic and control unit 5.
The DC component is extracted (filtered), and this DC component is extracted.
The minute is converted into a weight value and displayed on the display unit 7. Next, the digital scale adaptive filter 20
The operation of the filtering process will be described. This digital scale
The filter 20 has the structure of the FIR filter 22 as described above.
To increase the number of lattice structures 24 constituting the
This changes the filter transfer function F (z).
You. Also, the filtered signal which is the output of the FIR filter 22 is
No. y (n)(m)Is to calculate Equation 1 to Equation 4 and Equation 7.
And is sought. First, the filtered signal y (n)(m)When calculating
It is necessary to calculate the reflection coefficient km to be used in advance.
The procedure for calculating the reflection coefficient km will be described below.
You. This reflection coefficient km is obtained by the reflection coefficient calculation device.
Can be The reflection coefficient calculation device is, for example, a personal computer.
Computer system such as a personal computer.
Is done. This reflection coefficient calculating apparatus is a digital scale 10
Input sample data x (n) from
Difference value Δx (n) = x in the discrete-time sequence of x (n)
(n) −x (n−1) is configured inside the reflection coefficient calculation device.
To the FIR filter 30 shown in FIG. This F
The IR filter 30 has a transfer function H (z) shown in Expression 8.
And each parameter is a Burg algorithm
The relations are shown in equations 9 to 14 depending on the mechanism. Soshi
The filter order M of the FIR filter 30 is
The value is set to a value about large, for example, a value of about 40 order, and
By calculating the algorithm of Equation 14 from
The reflection coefficient km of the grating structure 24 (m = 1, 2,...,
M) is calculated. Then, the calculated reflection coefficient km
Is sent to the communication control unit 9 of the digital scale 10 shown in FIG.
And stored in the storage unit 4 through the input / output interface 6
Is done. Note that the sample data includes the vibration
The worst conditions where the components can be considered as digital weighing signals
Data, such as having many frequencies,
The digital weighing signal contains a vibration component with a large amplitude.
You. [0035] (Equation 8)   H (z) = {1 + am (m)+ (A1 (m)+ Am-1 (m)) Z-1+ ・ ・ ・                                       + (1 + am (m)) Z-m} / 2 [0036] (Equation 9) [0037] (Equation 10)   ai (m)= Ai (m-1)+ Km・ Ami (m-1)        : I = 1,2, ・ ・ ・, m-1   ai (m)= Km                                  : I = m [0038] [Equation 11] f (n)(m)= F (n)(m-1)+ Km・ G (n-1)(m-1) [0039] (Equation 12) g (n)(m)= G (n-1)(m-1)+ Km・ F (n)(m-1) [0040] (Equation 13)   f (n)(0)= G (n)(0)= Δx (n): n = 1,2, ..., N-1 [0041] [Equation 14]   Δx (n) =-a1 (m)・ Δx (n-1)-・ ・ ・ -am (m)・ Δx (n-m) + f (n)(m) Where ai (m)(I = 1, 2, ...,
m) is a filter coefficient, and m (m = 1, 2,..., M) is
The filter order, n (n = 0, 1, 2,..., N)
The number of samplings. The transfer function H (z) shown in Expression 8 is
Vibration with persistent vibration components included in sample data
Knock with a large attenuation rate only for the frequency where the component exists.
This allows the filter to be
The order is set to a general FIR filter, for example, FIR for sound etc.
F with a filter order less than the filter order of the filter
An IR filter can be configured. Also this transmission
The number of taps L of the function H (z) is L = m + 1. The FI constituting the adaptive filter 20
Filtered signal y (n) of R filter 22(m)Is the reflection coefficient
Using the reflection coefficient km calculated by the calculation device,
From Equation 4 and Equation 7
You. Regarding the procedure of the filtering process of the adaptive filter 20,
This will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the grating constituting the FIR filter 22
An initial number p of the structures 24 is set. That is, the filter
A number m = p is set (step S2). This step S
2 corresponds to the initial number setting means. Next, a digital weighing signal x (n) is obtained.
(Step S4). Then, by setting m = p, the FIR
Filtering is performed by the filter 22. Of the FIR filter 22
Output filtered signal y (n)(m)Are Equations 1 to 4, and
It is calculated by calculating Equation 7 (Step S6).
In addition, in the calculation of the filtering process, the reflection coefficient calculating device is used.
Use the reflection coefficient km calculated in. And this filtering
Signal y (n)(m)Is output (step S8). On the other hand, this filtered signal y (n)(m)Monitor
And this filtered signal y (n)(m)Fluctuation Δy (n)(m)And
(Step S1).
0). Step S10 corresponds to a determination unit. What
Note that the fluctuation of the filtered signal Δy (n)(m)Is represented by Equation 15
You. [0048] (Equation 15) The variation y of the filtered signal represented by the equation (15)
(n)(m)Is larger than the allowable level V, that is, y
(n)(m)> V, included in digital weighing signal
Judge that the vibration component is outside the allowable attenuation range,
The number m is increased by a predetermined number q. That is, m = m + q.
You. Thus, the lattice structure 24 of the FIR filter 22
Increases by q (step S14). And the next
Obtain sampling data x (n) of digital weighing signal
To perform the same processing as above,
Update the number n, ie, n = n + 1, and step
It returns to S4 (step S16). This step S
14 corresponds to a lattice structure increasing means. Further, the variation y (n) of the filtered signal in equation (15)(m)
Is smaller than the allowable level V, that is, y (n)(m)<
If V, the vibration component contained in the digital weighing signal is
Judge that it is within the allowable attenuation range and increase the filter order
Sampling data of the next digital weighing signal
In order to obtain the value x (n), the process is performed with n = n + 1.
The process returns to step S4 (step S16). After completion of this determination, a separate object
Sampling of digital weighing signal obtained by weighing 11
The same processing as described above is performed by acquiring the data x (n).
The determining means is included in at least the digital weighing signal.
Until the vibration component is determined to be within the allowable damping range.
That is, y (n)(m)<One weighing cycle until V is satisfied
Data x of digital weighing signal
(N) is determined for each input, and this is repeated. Also Phil
If the order m increases and reaches the maximum value M,
The sampling data x (n) of the digital weighing signal of
FIR filter 22 of filter order M, ie, lattice structure
FIR filter having a structure in which M pieces are connected in series
22. Also, a predetermined number of weighing cycles (eg,
For example, of the numbers 1, 2, 3, ..., set in advance
At the end of the weighing cycle), the FIR filter 2
Reset the number of lattice structures 24 constituting 2 to the initial number p
You. That is, step S2 is performed for each predetermined weighing cycle.
repeat. Then, configure the FIR filter 22 again.
By increasing the number of lattice structures 24
To increase the damping rate, and ultimately,
Allowable attenuation of amplitude of vibration component included in digital weighing signal
It can be attenuated within a range. Note that this predetermined
Digital weighing signal x input at the beginning of the weighing cycle
(n) is an FIR image in which the lattice structure 24 is set to the initial number.
Filtered by the filter 22
The amplitude of the vibration component of the digital weighing signal x (n)
If it is within the range, the lattice structure 2 of the FIR filter 22
The number of 4 is not increased. The adaptive filter 20 according to the present embodiment includes
A FIR filter 22 in which structures 24 are connected in series,
In addition, since the steady-state gain of each lattice structure 24 is set to 1,
Therefore, even if the number of lattice structures 24 is changed,
The steady gain of the entire data 22 is always 1 and must be constant.
Can be. Then, the reflection coefficient of each grating structure 24 is
This reflection coefficient km is used in the filtering process.
Therefore, when a new lattice structure 24 is added,
There is no need to calculate the coefficient km. This allows this
The response filter 20 is a microcompi
Do not place a heavy load on the computer or DSP.
Therefore, the vibration component included in the digital weighing signal x (n)
Compared to the conventional adaptive filter 20 in a shorter time
Can be processed. The adaptive filter 20 has a predetermined
The lattice structure 2 of the FIR filter 22
The number m of 4 is set to a predetermined initial number p.
An FIR filter including the lattice structure 24 having the initial number p.
22 filters the data of the digital weighing signal x (n).
The degree of attenuation of the vibration component of the output result of the filtering process.
In the configuration where the lattice structure 24 is increased while monitoring
is there. With this configuration, the input digital weighing signal x
The vibration components contained in (n) can be sufficiently attenuated.
You. In addition, the minimum lattice structure corresponding to the amplitude of the vibration component
Structure 24, that is, an FIR filter 2 having a filter order m
2.Because the filter processing is performed in step 2, the filtering processing time
It can be kept to a minimum length. Therefore, the data provided with the adaptive filter 20
When the object 11 is weighed by the digital scale 10, a high-speed meter
Quantity and high precision weighing can be enabled. In the determination means, the fluctuation of the filtered signal
Δy (n)(m)Is calculated by the formula shown in Expression 15.
Is a formula other than the formula (15), for example, a filtered signal y (n)
(m)May be calculated by adding the moving average of
No. Also, the digital scale 1 having the adaptive filter 20
0 is not limited to the combination weigher. For example, one load detector 1 is installed.
Also used for digital scales and weight sorters
Can be. Next, the digital weighing signal x (n) shown in FIG.
Filter 2 of the present embodiment in the case of actually filtering
The operation of 0 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the digital balance 10 shown in FIG.
0 g of the object to be weighed 11 was weighed (however, 8
Digital weighing signal x (n) averaged)
X (n) before input to the adaptive filter 20.
You. The sampling time T is 5 msec. Soshi
The digital weighing signal x (n) shown in FIG.
Adaptive filter 2 for attenuating vibration components
0 was made. First, the object to be weighed 11 is placed on the digital scale 10.
The digital weighing signal x (n) with the boarding completed is
For example, the sampling number n = 150 to 250 shown in FIG.
(Hereinafter referred to as data sample time D)
Weighing signal x (n) as sample data x (n)
Calculate reflection coefficient of sample data x (n) from digital scale 10
Send to device. The reflection coefficient calculating device calculates the received
Based on the sample data x (n), the filter order M = 40
Substituting 8 into Equation 14 to calculate the reflection coefficient km,
The calculated reflection coefficient km is sent back to the digital balance 10. So
Then, the digital scale 10 receives the reflection coefficient km and
And stored in the storage unit 4 as the reflection coefficient km of the adaptive filter 20.
Remember. The adaptive filter 20 is stored in the storage unit 4.
Using the remembered reflection coefficient km, Equations 1 to 4 and the number
7 based on the input digital weighing signal x (n)
To perform the filtering process. Note that the initial number p of the lattice structures 24 is
Is p = 20. Further, the increased number q of the lattice structure 24
Is q = 1. FIG. 8 shows an adaptive filter 20 shown in Expression 5.
Is a diagram showing the amplitude characteristic of the filtered transfer function F (z) of FIG.
F shown20, F30, F40Are respectively the filter order m = 2
These are amplitude characteristics at 0, 30, and 40. Smell
The angular frequency ω = 120 to 130 mrad / sec
The largest reduction in the vibration components included in the sample data
Shows the frequencies that require decay. And filter
As the order m increases, the notch frequency increases, and
It can be seen that the decay rate increases. In addition, filters
The gain in the DC component does not change even if the order m is changed.
Is recognized. Thus, the filter order m is changed.
, That is, the FIR filter 22 is configured.
By simply changing the grating structure 24, the filtering transfer function F (z)
Can be changed. FIG. 9 shows the digital weighing signal x of FIG.
For the input of (n), we have the filtering transfer function F (z)
Output response of the adaptive filter 20 and the filter order m
The filter transfer function F of Equation 5 fixed at m = 20 and 40
The figure which shows the output response of FIR filter 22 which has (z).
It is. 9 represents the output response of the adaptive filter 20.
Show. Also, Y20And Y40Is the filter order m
Is the output of the FIR filter 22 when m = 20 and 40
Indicates a response. In the figure, the response of Ym is
Before the sampling time D, that is, the sampling number n = 15
FIR filters with filter order m = 20 for up to 0
Acts as the data 22 and then the number of samples n increases
, The filter order m is increased, and n = 1
For FIR filters with filter order m = 40,
It is recognized that it is operating as the router 22. Then, with respect to Ym in FIG.
FIG. 10 is a graph showing an error from the true value of 1. Same figure
From the beginning of the data sample time D, ie, the sample
The vibration component is attenuated immediately after the ring number n = 150.
It is recognized that. That is, the digital weighing signal x (n)
It is recognized that the included vibration component is attenuated in a short time.
Can be Also included in the output of the adaptive filter 20
Vibration component and vibration of digital weighing signal x (n) shown in FIG.
In comparison with the components, the change of the digital weighing signal shown in FIG.
The dynamic Δd is up to about 88 g at the data sample time D.
In contrast, the output of the adaptive filter 20 shown in FIG.
The force fluctuation ΔF is found after the sampling number n = 150.
To a maximum of about 0.13 g. From this, the book
The adaptive filter 20 of the embodiment is configured to receive the input digital weighing signal.
The vibration components contained in the signal x (n) must be sufficiently attenuated
Is recognized. [0063] The adaptive filter for a digital scale according to the present invention has the following features.
Multiple grating structures with a constant gain of 1 connected in series
It consists of FIR filters and changes the number of connections of the lattice structure
In addition, the reflection coefficient of each grating structure is predetermined.
This reflection coefficient is used for filtering.
You. With this configuration, this digital scale adaptive filter
Configures this adaptive filter for filtering.
Puts a heavy burden on computer and DSP
Therefore, filtering can be performed at high speed.
Therefore, by using this adaptive filter,
This has the effect of enabling high-speed weighing of a digital balance. Then, the adaptive filter for a digital scale according to the present invention
At every predetermined weighing cycle, i.e.
Data string of digital weighing signal obtained by weighing the weighing object
Each time is input, the number of lattice structures of the FIR filter is predicted.
First, set the initial quantity to
Digital measurement signal by FIR filter
This is a configuration for filtering data of a signal. With this configuration
Of the vibration component contained in the input digital weighing signal
The width is small or the frequency at which this vibration component exists is small.
In other words, the amplitude of the vibration component is within the allowable damping range.
The number of lattice structures is the initial number,
Acts as a filter for numbers and, consequently, the height of the digital scale
There is an effect that quick measurement can be performed. Why
Therefore, the number of lattice structures is small, that is, the filter order is small.
This is because the filtering processing time of the FIR filter is short.
You. Also, included in the input digital weighing signal
The amplitude of the vibration component is large or
Frequency, that is, the amplitude of the vibration component
If it is outside the decay range, at least the amplitude of the vibration
Grid structure until the determining means determines that the current is within the attenuation range
Is increased by a predetermined number. This configuration
The amplitude of the vibration component of the input digital weighing signal
Is large or the frequency at which this vibration component exists is large.
The number of lattice structures should be larger than the initial number.
High-order FIR filters with a large filter order
Function as a filter, and as a result,
Digital weighing signal with vibration components having many frequencies
High weighing accuracy of the digital scale
There is an effect that is. However, in this case, the weighing time
Although it becomes slightly longer, the longer time
It can be made the minimum length according to the size
effective.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例に係るデジタル秤用格子型FI
Rフィルタの濾波処理の動作手順を示すフローチャート
である。 【図2】同実施例のデジタル秤用適応フィルタを備える
デジタル秤の電気回路を示すブロック図である。 【図3】同実施例のデジタル秤用適応フィルタを備える
デジタル秤の基本構成を示すブロック図である。 【図4】同実施例の適応フィルタを構成する格子型FI
Rフィルタのブロック線図である。 【図5】上記格子型FIRフィルタを構成する格子構造
のブロック線図である。 【図6】同実施例の反射係数算出装置を構成する格子型
FIRフィルタのブロック線図である。 【図7】同実施例のデジタル秤用適応フィルタに入力す
るデジタル計量信号の波形図である。 【図8】同実施例のデジタル秤用適応フィルタを構成す
るFIRフィルタの濾波伝達関数の振幅特性を示す図で
ある。 【図9】同実施例のデジタル秤用適応フィルタ、およ
び、フィルタ次数が20および40であるFIRフィル
タの出力応答である。 【図10】同実施例デジタル秤用適応フィルタの出力応
答を示す図である。 【符号の説明】 1 荷重検出器 4 記憶部 5 演算制御部 9 通信制御部 20 デジタル秤用適応フィルタ ステップS2 格子構造(フィルタ次数)の初期個数
設定 ステップS4 デジタル計量信号サンプルデータx
(n)の取得 ステップS6 出力y(n) (m) の計算 ステップS8 出力y(n) (m) の出力 ステップS10 出力の振動成分Δy(n) (m) の計算 ステップS12 振動成分の判定 ステップS14 格子構造(フィルタ次数)の増加
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a lattice FI for a digital scale according to an embodiment of the present invention.
It is a flowchart which shows the operation procedure of the filtering process of an R filter. FIG. 2 is a block diagram showing an electric circuit of the digital scale including the digital scale adaptive filter of the embodiment. FIG. 3 is a block diagram illustrating a basic configuration of a digital balance including the digital scale adaptive filter of the embodiment. FIG. 4 is a lattice FI constituting an adaptive filter according to the embodiment.
It is a block diagram of an R filter. FIG. 5 is a block diagram of a lattice structure constituting the lattice type FIR filter. FIG. 6 is a block diagram of a grating type FIR filter included in the reflection coefficient calculation device of the embodiment. FIG. 7 is a waveform diagram of a digital weighing signal input to the digital weighing adaptive filter of the embodiment. FIG. 8 is a diagram showing an amplitude characteristic of a filtering transfer function of an FIR filter included in the digital weighing adaptive filter of the embodiment. FIG. 9 shows output responses of the digital scale adaptive filter of the embodiment and FIR filters having filter orders of 20 and 40. FIG. 10 is a diagram showing an output response of the digital weighing adaptive filter of the embodiment. [Description of Signs] 1 Load detector 4 Storage unit 5 Operation control unit 9 Communication control unit 20 Digital scale adaptive filter step S2 Initial number setting step of grid structure (filter order) S4 Digital weighing signal sample data x
(N) Acquisition step S6 Output y (n) (m) calculation step S8 Output y (n) (m) output step S10 Output vibration component Δy (n) (m) calculation step S12 Vibration component determination Step S14: Increase the lattice structure (filter order)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−280625(JP,A) 特開 昭60−117115(JP,A) 特公 平7−9376(JP,B2) 特公 平6−21814(JP,B2) 特許3057382(JP,B2) 特許3071825(JP,B2) 特許3251754(JP,B2) 特許2719722(JP,B2) 特許3300107(JP,B2) 米国特許4789014(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01G 23/37 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-62-280625 (JP, A) JP-A-60-117115 (JP, A) JP-B7-9937 (JP, B2) JPB-6- 21814 (JP, B2) Patent 3057382 (JP, B2) Patent 3071825 (JP, B2) Patent 3251754 (JP, B2) Patent 2719722 (JP, B2) Patent 3300107 (JP, B2) US Patent 4789014 (US, A) ( 58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01G 23/37

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 予め定めた計量サイクル毎に予め定めた
格子構造の個数を初期個数に設定する初期個数設定手段
と、定常ゲインが1であり、かつ各々に予め定めた反射
係数を有する格子構造が、上記予め定めた計量サイクル
毎に上記初期個数設定手段により設定された上記初期個
数だけ直列に接続される構成であり、振動成分を含むデ
ジタル計量信号を濾波処理してこの濾波処理済みのデジ
タル計量信号を出力する格子型FIRフィルタと、上記
濾波処理済みのデジタル計量信号を監視してこの濾波処
理済みのデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が
所定の許容減衰範囲内であるか否かの判定を少なくとも
上記振動成分の振幅が上記許容減衰範囲内であると判定
するまで1計量サイクル中にデジタル計量信号のサンプ
リング毎に繰り返して行う判定手段と、該判定手段によ
って上記振動成分の振幅が上記許容減衰範囲外であると
判定されたとき、上記格子型FIRフィルタを構成して
いる上記格子構造に更に予め定めた個数の上記格子構造
を直列に接続させる格子構造増加手段と、を具備するデ
ジタル秤用適応フィルタ。
(57) [Claims 1] Initial number setting means for setting a predetermined number of lattice structures to an initial number for each predetermined measuring cycle, and a steady gain of 1 and A grating structure having a predetermined reflection coefficient is connected in series by the initial number set by the initial number setting means for each of the predetermined weighing cycles, and filters a digital weighing signal including a vibration component. A grating FIR filter for processing and outputting the filtered digital weighing signal; and monitoring the filtered digital weighing signal to determine the amplitude of the vibration component contained in the filtered digital weighing signal. The determination of whether or not the amplitude is within the allowable attenuation range is performed until the amplitude of the vibration component is determined to be within the allowable attenuation range. A determination unit that is repeatedly performed for each pulling; and when the determination unit determines that the amplitude of the vibration component is outside the allowable attenuation range, the determination unit further determines the amplitude of the vibration component in the lattice structure constituting the lattice type FIR filter. Means for increasing the number of the above-mentioned lattice structures in series, and an adaptive filter for a digital scale.
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