JP4788772B2 - 電子天びん - Google Patents
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Description
ここでいう「電子天びん」は、電磁力平衡機構を備えた電子天びん、ロードセル式、音叉式、静電容量式等の電子天びん(電子はかりともいう)をはじめ、被測定物の重量荷重を電気信号として検出して計測する秤量装置全般を含むものとする。
計量値の表示を安定させる目的で移動平均処理を採用した場合、確かに表示の安定性については改善される半面、荷重変化に対する追従性、応答性が悪くなる。すなわち、計量皿に急激な荷重変化が発生した場合に、移動平均処理が働いていると、ノイズである振動成分のみならず、実際の荷重変化についても変動を抑えるように作用するため、荷重変化に対する応答性が遅くなってしまうことになる。
単重値記憶部に記憶される被測定物の単重値(Wu)は、電子天びんを用いて被測定物を直接計測することにより記憶させてもよいし、被測定物の単重値が予め知られている場合は、計測することなく、数値として入力設定しておいてもよい。
「移動平均開始閾値(Wt)」は、「荷重変動(Wb)」と対応する物理量が設定され、直前の荷重と今回の荷重との差分、時間あたりの荷重変動幅などが移動平均開始閾値(Wt)とされる。
具体的には、例えば単重値(Wu)の20〜80%の重量を、移動平均開始閾値(Wt)として設定する。移動平均開始閾値(Wt)が設定された後、計量皿に複数個の被測定物が載置されると、荷重検出部は計量皿に載置された複数個の被測定物全体の荷重値(W)を刻々検出する。荷重変動算出部は、検出した荷重値(W)の荷重変動(Wb)を算出する。この荷重変動は現在の荷重が安定しているかの指標となる値である。続いて、判定部は、その時点の荷重変動(Wb)と判定基準である移動平均開始閾値(Wt)とに基づいて移動平均処理を実行するか否かの判定を行う。移動平均開始閾値(Wt)は単重値を元に算出する値であり、計量皿に追加する荷重が単重値(Wu)の整数倍となって量子的(階段的)に変化するので、閾値(Wt)を適切に設定してある(例えばWuの20%〜80%)と、1個の被測定物が計量皿に追加された場合に、確実に閾値(Wt)を超える荷重となり、移動平均処理を実行しない判定となるようにすることができる。
移動平均処理部は、移動平均処理を実行する判定のときには、検出した荷重値(W)の移動平均値(Wa)を算出する。そして、個数算出部は、判定部の判定結果によって移動平均処理が実行されるときは移動平均値(Wa)と単重値(Wu)とに基づいて個数(Nwa)を算出するようにし、また、判定結果によって移動平均処理が解除されているときは荷重値(W)と単重値(Wu)とに基づいて個数(Nw)を算出する。表示部は、算出された個数(Nw、Nwa)を表示する。
上記発明において、移動平均開始閾値算出部は、単重値の20%〜80%の重量を移動平均開始閾値とするようにしてもよい。移動平均開始閾値(Wt)の値をこの範囲に設定することにより、振動の影響を除去でき、しかも被測定物を1つ追加すれば確実に移動平均処理が解除されるので、荷重値の変化が振動の影響か、追加荷重によるものかをうまく判定することができる。また、被測定物を少なくとも1つ追加したときは、必ず、移動平均処理が一端解除されることになるので、個数が変化したときは、必ず応答性のよい計測が行える。
これによれば、単重値が未知の被測定物であっても、予め個数が既知である被測定物を計量皿に載置して荷重を実測することにより、単重値を求めることができる。
11:荷重検出部
12:記憶部
13:制御部
14:表示部
15:入力部
16:判定部
21:単重値記憶部
31:単重値測定部
32:移動平均開始閾値算出部
33:荷重変動算出部
34:判定部
35:移動平均処理部
36:移動平均回数カウント部
37:個数算出部
38:安定判定部
具体的には、次式(1)により閾値Wtを求める。
Wt= K・Wu ・・・(1)
ここで、Kは0.2≦K≦0.8である係数
最初に、単重値Wuを記憶させておく(s101)。そのため、被測定物の単重値Wuが既知であるときは入力部15から入力し、既知でない場合は、平均化により単重値の精度を高めるようにして測定するために、N個(複数)の被測定物を計量皿11aに載せるとともに、その個数Nを入力することにより、単重値Wuを算出し、これを単重値記憶部21に記憶させる。
次に、安定状態を判定するために用いる移動平均回数カウンタ値Mを初期化するため、Mを0に設定する(s102)。
続いて、移動平均処理を実行(維持)するか解除するかの判定のため、移動平均開始閾値Wtと荷重変動Wbとの比較を行い、Wt>Wbのときは振動だけで追加荷重はないと判定してs107に進み、Wt≦Wbのときは荷重が追加されたと判定してs114に進む(s106)。
初回はW0のみしかないので、W0を移動平均値とするが、既にW1、W2、・・、Wiが記憶されているときは、これらi個(最大はn個)の平均値を移動平均値として算出する。
続いて、移動平均回数カウンタ値Mを1つ歩進する(s109)。
以上の動作により、表示器14には、現在算出されている移動平均値Waが表示されるとともに、安定状態のときは安定マークが表示されていることになる。
これまで記憶されていた荷重値W0、W1、・・・があるときは、これらは消去される。
このときは、過去の荷重が消去され、移動平均処理が解除されているので、荷重変動に対する応答性のよい表示が行われている。
続いて、移動平均処理が解除されたので、移動平均回数カウンタ値Mを0にリセットする(s116)。そして再びs104に戻り、同様の処理を続行する。
B地点では、計量皿11aに被測定物が1個追加されている。このときの荷重変動Wb2は瞬時に閾値Wtを超えるので、移動平均が解除される。このとき移動平均Waではなく、現在荷重Wを用いて個数計算が行われ、追加荷重に対し高速で応答することができている。
図4では、閾値が小さすぎる場合であり、追加荷重がない場合でも少し大きな荷重変動Wb1が生じたときに、移動平均処理が解除されてしまっている。このような場合は、安定状態に到達しにくくなる。
図5では、閾値が大きすぎる場合である。追加荷重がない場合は少し大きな荷重変動Wb1があっても問題ないが、追加荷重があったときの荷重変動Wb2が閾値以下になる場合があり、この場合には、移動平均が解除されず、高速な応答が期待できなくなる。
Claims (3)
- 計量皿に載置された複数の被測定物全体の荷重値(W)を刻々検出する荷重検出部と、
検出した荷重値(W)の移動平均値(Wa)を算出する移動平均処理部と、
検出した荷重値(W)の荷重変動(Wb)を算出する荷重変動算出部と、
被測定物1つ当たりの質量である単重値(Wu)を記憶する単重値記憶部と、
単重値(Wu)から移動平均処理を実行するか否かの判定基準となる移動平均開始閾値(Wt)を算出する移動平均開始閾値算出部と、
移動平均開始閾値(Wt)と荷重変動(Wb)とに基づいて移動平均処理を実行するか否かの判定を行う判定部と、
移動平均処理が実行されているときは移動平均値(Wa)と単重値(Wu)とに基づいて個数(Nwa)を算出し、また、移動平均処理が解除されているときは荷重値(W)と単重値(Wu)とに基づいて個数(Nw)を算出する個数算出部と、
算出された個数(Nw、Nwa)を表示する表示部とを備えたことを特徴とする電子天びん。 - 移動平均開始閾値算出部は、単重値の20%〜80%の重量を移動平均開始閾値とすることを特徴とする請求項1に記載の電子天びん。
- 計量皿に載置された被測定物全体の荷重値(W)と、計量皿に載置された被測定物の個数情報(N)とに基づいて単重値を算出する単重値算出部をさらに設けたことを特徴とする請求項1に記載の電子天びん。
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