JP5734500B2 - Weighing device - Google Patents
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Description
本発明は、電子天秤等の質量計を含む計量装置に係り、特に、分析用天秤やマイクロ電子天秤等の計量精度の高い質量計を構成要素の一とする計量装置に関する。 The present invention relates to a weighing device including a mass meter such as an electronic balance, and more particularly, to a weighing device including a mass meter with high weighing accuracy such as an analytical balance or a micro electronic balance as a constituent element.
例えば、電磁平衡式の電子天秤等の質量計を構成要素の一とし、電子天秤に計量結果出力用のPCやプリンタ等の他のデバイスを接続した計量装置では、電子天秤の設置箇所における温度・湿度・気圧・振動等の環境条件の変化が測定感度やゼロ点(無負荷時の計量値),スパン値(質量が既知の荷重を計量した際の計量値とゼロ点の差)に影響を与え、高精度の計量を阻害する要因となることが知られている。特に、計量値の読み取り精度(最小表示)が0.1mg以下の分析用電子天秤、さらには1μg以下の超高精度のマイクロ電子天秤では、設置環境の変化が及ぼす計量誤差が計量結果(計量値)に及ぼす影響は非常に大きい。 For example, in a weighing apparatus in which a mass meter such as an electromagnetic balance type electronic balance is one of the components and another device such as a PC or a printer for outputting a measurement result is connected to the electronic balance, the temperature / Changes in environmental conditions such as humidity, atmospheric pressure, and vibration affect measurement sensitivity, zero point (measured value when no load is applied), and span value (difference between measured value and zero point when a load with a known mass is measured) It is known that it becomes a factor that hinders high-precision weighing. In particular, in an analytical electronic balance with a measurement value reading accuracy (minimum display) of 0.1 mg or less, and an ultra-high precision micro electronic balance with 1 μg or less, the measurement error caused by changes in the installation environment is the measurement result (measurement value). ) Is very significant.
そこで、従来の計量装置では、設置環境の変化による誤差を小にし計量値を真値に近づけるために、計量に影響を及ぼす環境要因(温度・湿度・気圧・振動等)を記録(モニタリング)して、そこから得た環境測定データを校正時の補正値として用いたり(特許文献1)、記録した環境測定データが計量装置の基本性能を出すための許容値内か否かを評価して、許容値以上である場合にその旨を表示することでユーザに校正を促す機能を備えたものがある(特許文献2)。 Therefore, conventional weighing devices record (monitor) environmental factors (temperature, humidity, atmospheric pressure, vibration, etc.) that affect weighing in order to reduce the error due to changes in the installation environment and bring the measured value closer to the true value. Then, use the environmental measurement data obtained from it as a correction value at the time of calibration (Patent Document 1), evaluate whether the recorded environmental measurement data is within an allowable value for providing the basic performance of the weighing device, Some devices have a function of prompting the user to proofread by displaying the fact when the allowable value is exceeded (Patent Document 2).
しかし、前述した従来の計量装置においては、校正が完了しても計量装置が保証している基本性能が出ないというユーザからの報告が多々あった。 However, in the conventional weighing device described above, there have been many reports from users that the basic performance guaranteed by the weighing device does not come out even when calibration is completed.
この原因としては、例えばエアコンの動作による急激な温度変化や低気圧の通過による気圧及び湿度の変化、遠隔地での地震発生等、装置の周囲環境の変化に起因している場合があり、環境が大きく変化している状態でいくら校正を行っても、周囲環境の変化が落ち着かない限り基本性能は発揮されない。従来の計量装置では、これら周囲環境(設置環境)の環境変化を記録(モニタリング)しているものの、モニタリングによって得られた解析結果が開示(表示)されるにすぎず、モニタリングの様子(データの経時変動)がユーザに開示されることはなかった。増して、ユーザは環境変化が計量結果(計量値)にどのように影響し、環境変化と計量値にどのような相関関係があるかを知ることはできなかった。 This may be due to changes in the surrounding environment of the device, such as sudden temperature changes due to the operation of air conditioners, changes in atmospheric pressure and humidity due to the passage of low atmospheric pressure, occurrence of earthquakes at remote locations, etc. No matter how much calibration is performed with a drastic change, the basic performance will not be demonstrated unless the changes in the surrounding environment settle down. Although conventional weighing devices record (monitor) environmental changes in these surrounding environments (installation environments), they only disclose (display) the analysis results obtained by monitoring, The change over time) was never disclosed to the user. In addition, the user cannot know how the environmental change affects the measurement result (measurement value) and how the environmental change correlates with the measurement value.
このため、ユーザは校正が完了しても(校正を何度も行っても)基本性能が出ない場合に、その原因が設置環境に起因する性能不良なのか、計量装置本体の性能不良なのかが分からず、計量を続けて良いものか、計量値を信用して良いものかという不安と、同時に質量計そのものへの不信感を募らせてしまうという問題が生じていた。 For this reason, if the basic performance does not come out even after the calibration is completed (the calibration is repeated many times), whether the cause is a performance failure due to the installation environment or the performance of the weighing device itself However, there was a problem in that it was possible to continue weighing or to be able to trust the measured value, and at the same time, it caused a distrust in the mass meter itself.
本発明は、第1には、計量装置の設置環境がいかに計量に影響を与えているかをユーザが認識することができる手段を備えることで、装置の性能不良が設置環境に起因した問題であることをユーザ自身が把握でき、使用時の不安を低減させ、環境による誤差要因を含めて納得して使用してもらえるユーザフレンドリーな計量装置を提供することであり、第2には、上記手段を備えたことで、設置環境の改善という新しい観点(切り口)から計量精度を向上させることのできる計量装置を提供するものである。 The first aspect of the present invention is a problem caused by the installation environment in which the performance of the apparatus is poor by providing the means by which the user can recognize how the installation environment of the weighing apparatus affects the weighing. This is to provide a user-friendly weighing device that can be grasped by the user himself / herself, reduce anxiety during use, and can be used convinced including error factors due to the environment. The provision of a weighing device that can improve the weighing accuracy from a new viewpoint (cutting point) of improving the installation environment.
前記目的を達成するために、本発明に係る計量装置においては、計量データを検出する荷重測定機構と、前記荷重測定機構が設置された環境の物理量を検出する環境測定手段と、前記荷重測定機構において検出された計量データと前記環境測定手段で検出した環境測定データとを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された計量データと環境測定データとを用いて演算処理を行う演算処理部と、を備え、前記演算処理部が、前記計量データと前記環境測定データのそれぞれの経時的変動を相関させて記録し、前記経時的変動を表示部を介して視覚に認識させるように構成した。 In order to achieve the above object, in the weighing device according to the present invention, a load measuring mechanism for detecting weighing data, an environment measuring means for detecting a physical quantity of an environment in which the load measuring mechanism is installed, and the load measuring mechanism A storage means for storing the measurement data detected in step 1 and the environmental measurement data detected by the environmental measurement means, and an arithmetic processing unit for performing arithmetic processing using the measurement data and the environmental measurement data stored in the storage means; , And the arithmetic processing unit records the time-dependent variations of the measurement data and the environmental measurement data in correlation with each other, and visually recognizes the time-dependent variations via a display unit.
上記演算処理部は、上記計量データとして無負荷時の計量値であるゼロ点と前記環境測定データのそれぞれの経時的変動を記録し表示するよう構成した。 The arithmetic processing unit is configured to record and display a time-dependent change in each of the zero point, which is a measurement value at no load, and the environmental measurement data as the measurement data.
(作用)荷重測定機構が置かれた環境(気温、湿度、気圧、振動等)の変化と相関して、被計量対象物である荷重質量の計量結果(計量値)算出に用いられる計量データ(無負荷時の計量データであるゼロ点、負荷時の計量データである秤量)が変動することが分かっている。例えば、温度変化は感度ドリフトを、湿度変化による質量モーメント変化及び気圧変動による浮力変化はゼロ点のドリフトを招く。 (Action) Weighing data used to calculate the measurement result (measurement value) of the load mass that is the object to be weighed (corresponding to changes in the environment (temperature, humidity, pressure, vibration, etc.) where the load measurement mechanism is placed ( It is known that the zero point, which is the weighing data at no load, and the weighing, which is the weighing data at the time of loading, fluctuate. For example, a change in temperature causes a sensitivity drift, and a change in mass moment due to a change in humidity and a change in buoyancy due to a change in atmospheric pressure cause a zero point drift.
そこで、装置周囲の環境測定データと計量データを同時に記録(モニタリング)して両者を相関させ、係る環境測定データと計量データのそれぞれの経時的変動(同時モニタリングの様子)を、表示部を介して視覚に認識させるように(視覚的に表示するように)構成したことで、従来明らかとなることがなかった環境変化と計量データの相関が視覚的に開示され、ユーザは、装置の性能不良が環境の変化によるものである、と容易に認識することができる。 Therefore, the environmental measurement data and weighing data around the device are recorded (monitored) at the same time, and the two are correlated to each other, and the changes over time of the environmental measurement data and the weighing data (simultaneous monitoring) are displayed via the display unit. By constructing it so that it can be visually recognized (visually displayed), the correlation between environmental changes and weighing data, which has not been apparent in the past, is disclosed visually. It can be easily recognized that this is due to environmental changes.
さらには、環境測定データと計量データの同時記録から、各数値の変化量を求めて相関解析をする等して、環境変化と計量データの相関を判断できる係数を求め、計量データの変動に対する環境パラメータの影響度を判定して評価する手段を設けて、その評価結果をユーザに提示すれば、ユーザは、例えば温度管理をどの程度改善すれば目的とする管理幅に計量データが入るのかが推測できるので、ユーザ自身で環境改善に動くことができる。或いは、前記影響度判定手段から現状の環境で確定可能な計量値の最小表示の推定して提示すれば、ユーザに現状の環境で得られる最高性能を知らしめることができるので、ユーザ自身がその場で計量続行の可否を判断することができる。 Furthermore, from the simultaneous recording of environmental measurement data and weighing data, the coefficient of change for each numerical value is obtained and a correlation analysis is performed to obtain a coefficient that can determine the correlation between environmental changes and weighing data. By providing a means for determining and evaluating the degree of influence of the parameter and presenting the evaluation result to the user, the user estimates how much the temperature management is improved, for example, how much the measurement data can enter the target management width. Yes, you can move on to improve the environment yourself. Alternatively, by estimating and presenting the minimum display of the measurement value that can be determined in the current environment from the influence determination means, the user can be informed of the maximum performance that can be obtained in the current environment. It is possible to judge whether or not the measurement can be continued on the spot.
または、上記演算処理部は、上記計量データとして質量が既知の荷重を計量した際の計量値と無負荷時の計量値であるゼロ点との差であるスパン値と上記環境測定データのそれぞれの経時的変動を記録し表示するよう構成した。 Alternatively, the arithmetic processing unit may calculate a span value that is a difference between a measured value when a load having a known mass is measured as the measured data and a zero point that is a measured value when there is no load, and the environmental measurement data. It was configured to record and display changes over time.
(作用)環境変化によって計量データ(ゼロ点、秤量)は変動するので、これらを同時に記録して相関させることより環境変化と計量データの相関が認識できるが、これに加えて、質量が既知の荷重を計量した際の計量データと無負荷時の計量データ(ゼロ点)との差であるスパン値の経時的変動を記録することで、前記の差が一定に計量され既知の質量がどれだけ安定に計量されるかを知ることができるので、スパン値の変動も併せて相関表示することで、環境変化が計量装置の信頼性とどのように相関しているのかが分かる。 (Action) Since the weighing data (zero point, weighing) fluctuates due to the environmental change, the correlation between the environmental change and the weighing data can be recognized by recording and correlating them simultaneously. In addition, the mass is known. By recording the variation over time of the span value, which is the difference between the weighing data when the load is weighed and the weighing data when there is no load (zero point), how much the above-mentioned difference is weighed and the known mass Since it is possible to know whether the measurement is stably performed, it is possible to know how the environmental change correlates with the reliability of the weighing device by displaying the fluctuation of the span value together.
上記計量装置において、上記演算処理部が、上記質量が既知の荷重を繰り返し複数回計量して求めた上記スパン値の標準偏差を演算し、上記記録データと記録し表示するように構成した。 In the weighing apparatus, the arithmetic processing unit is configured to calculate a standard deviation of the span value obtained by repeatedly measuring a load whose mass is known repeatedly, and to record and display the recorded data.
(作用)質量が既知の荷重を繰り返し複数回計量して求めたスパン値の標準偏差の経時的変動を記録することで、スパン値がどれだけ確実に再現され同一質量を何回計量しても同一の計量値を示す能力があるかを知ることができるので、スパン値の標準偏差の変動も併せて相関表示することで、環境変化が計量装置の信頼性とどのように相関しているのかが分かる。 (Operation) By recording changes over time in the standard deviation of the span value obtained by repeatedly measuring a load with a known mass repeatedly, no matter how many times the same mass is weighed, the span value can be reliably reproduced. Since it is possible to know whether there is the ability to show the same measurement value, how the change in the environment correlates with the reliability of the weighing device by correlating the fluctuation of the standard deviation of the span value together. I understand.
上記計量装置において、上記演算処理部が、上記ゼロ点または前記秤量を繰り返し計量して標準偏差を求め、前記記録データと記録し表示するように構成した。 In the weighing device, the arithmetic processing unit is configured to repeatedly measure the zero point or the weighing to obtain a standard deviation, and record and display the recorded data.
(作用)計量データであるゼロ点や秤量の標準偏差の経時的変動を記録することで、計量データがどれだけ確実に再現されるかを知ることができるので、ゼロ点や秤量の標準偏差の変動も併せて相関表示することで、環境変化が計量装置の信頼性とどのように相関しているのかが分かる。 (Operation) By recording the time variation of the measurement data zero point and the standard deviation of the weighing, it is possible to know how reliably the weighing data is reproduced. By displaying the fluctuations in correlation, it can be seen how the environmental changes correlate with the reliability of the weighing device.
上記計量装置において、上記経時的変動が、時間軸に対して表された経時変化グラフとして前記表示部に表示されるように構成されてよい。 The measuring device may be configured such that the temporal change is displayed on the display unit as a time-dependent change graph expressed with respect to a time axis.
(作用)各数値の経時的変動が同一時間軸で時系列のグラフとして表示されたことで、環境変化と計量データやスパン値,標準偏差との相関(対応関係)が、ユーザによりわかりやすい形で開示される。 (Operation) The time-dependent fluctuation of each numerical value is displayed as a time-series graph on the same time axis, so that the correlation (correspondence) between environmental changes and measurement data, span values, and standard deviations can be easily understood by the user. Disclosed.
上記計量装置において、上記環境測定手段を、上記荷重測定機構を有する質量計に設けた。 In the weighing device, the environment measuring means is provided in a mass meter having the load measuring mechanism.
(作用)環境測定手段を、計量装置の構成要素の一である質量計に設けたことでユニット化する。 (Operation) The environment measuring means is unitized by being provided in the mass meter which is one of the components of the weighing device.
本発明によれば、環境測定データと計量データの経時的変動を、相関した形で視覚に認識させる(視覚的に表示する)ことで、ユーザは装置の性能不良と環境変化との関係を直ちに認識できることとなって、ユーザの計量装置への信頼が高まる。また、ユーザ自身に周囲環境を整備して貰うことで装置の提示する基本性能(精度)も保証される。 According to the present invention, the user can immediately recognize the relationship between the performance failure of the apparatus and the environmental change by visually recognizing (visually displaying) the temporal variation of the environmental measurement data and the weighing data in a correlated manner. As a result, the user's confidence in the weighing device increases. In addition, the basic performance (accuracy) presented by the device is guaranteed by having the user prepare the surrounding environment.
また、既知の荷重を計量した際の計量データと無負荷時の計量データの差がどれだけ一定か(計量が安定しているか)が分かるスパン値の経時的変動を、環境変化と相関させて記録することで、装置の性能不良と周囲環境変化との相関がさらに分かり易くなる。 In addition, the time-dependent fluctuation of the span value that shows how constant the difference between the measurement data when a known load is measured and the measurement data at no load (the measurement is stable) is correlated with the environmental change. Recording makes it easier to understand the correlation between poor performance of the device and changes in the surrounding environment.
また、繰り返し性を示す標準偏差の経時的変動を環境変化と相関させて記録することで、装置の性能不良と周囲環境変化との相関がさらに分かり易くなる。 Further, by recording the temporal variation of the standard deviation indicating repeatability in correlation with the environmental change, it becomes easier to understand the correlation between the performance failure of the apparatus and the ambient environment change.
また、環境変化と計量データやスパン値,標準偏差との相関(対応関係)が、ユーザによりわかりやすい形で開示される。 In addition, the correlation (correspondence) between the environmental change and the measurement data, the span value, and the standard deviation is disclosed in a form that is easier for the user to understand.
また、ユニット化した分、省スペースとなって計量装置の使い勝手が向上する。 In addition, the unitization saves space and improves the usability of the weighing device.
本発明の第1の実施例を図1〜6を用いて説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は第1の実施例に係る計量装置のブロック図である。図示の計量装置100は、質量計である電子天秤1と、電子天秤1で計測されたデータ保存用のデータロガー20と、計測データ解析用の外部PC30から構成されている。
FIG. 1 is a block diagram of a weighing device according to the first embodiment. The illustrated
電子天秤1は、電磁平衡式のマイクロ電子天秤であって、被計量対象物である荷重質量の計量結果である計量値の読み取り精度(最小表示)は1μg(0.001mg)である。 The electronic balance 1 is an electromagnetic balance type micro electronic balance, and has a measurement value reading accuracy (minimum display) of 1 μg (0.001 mg) as a measurement result of a load mass as an object to be weighed.
電子天秤1内には、荷重伝達機構や電磁部等を有する荷重測定機構2、質量が既知である内蔵分銅5を荷重測定機構2に加除する内蔵分銅加除機構6、内蔵分銅加除機構6を作動させるモータ7、モータ7の駆動を制御するモータ駆動回路8が設けられており、内蔵分銅5が自動昇降可能に構成されている。荷重測定機構2から検出される計量データは、内部CPU3によってアナログ信号からデジタル信号にA/D変換され、データサンプリング手段によってサンプリングされたのち、データロガー20(記憶手段)に記憶される。
In the electronic balance 1, a
また、電子天秤1には、電子天秤1が設置された環境の物理量の変化を経時的に検知する環境センサ10(環境測定手段)が内蔵されている。環境センサ10は、温度センサ11、湿度センサ12、大気圧センサ13で構成されている。環境センサ10で経時的に検出された環境測定データ(気温・湿度・気圧)は、計量データと同様にサンプリングされたのち、データロガー20に記憶される。環境センサ10は外部デバイスとしても良いが、電子天秤1内にユニット化されたことで省スペースとなり、使い勝手が良い電子天秤1となっている。また、電子天秤1には、質量の計量値や各種設定内容が表示される従来同様の計量値等表示部4が設けられている。
Further, the electronic balance 1 incorporates an environmental sensor 10 (environment measuring means) that detects a change in physical quantity of the environment in which the electronic balance 1 is installed over time. The
符号32は、外部PC30内に設けられた外部CPU(演算処理部)であって、中間処理部や各種のメモリ機構等から構成されている。外部CPU32には、従来同様の各種プログラム、具体的には、負荷時の計量データである秤量と無負荷時の計量データであるゼロ点の差から質量の計量値を求めたり、質量が既知の内蔵分銅5の自動昇降により得られた計量データからスパン値(質量が既知の荷重を計量した際の計量データとゼロ点との差)や、スパン値を複数回計量して求めたスパン値の標準偏差、或いはゼロ点や秤量を繰り返し複数回計量して求めた計量データの標準偏差を演算するプログラムが格納されている。
Reference numeral 32 denotes an external CPU (arithmetic processing unit) provided in the
そして、上記に加えて、外部CPU32では、データロガー20に記憶された計量データ(ゼロ点・秤量)の経時的変動及び各環境測定データ(気温・湿度・気圧)の経時的変動を連続的又は断続的に記録、即ちモニタリング(長時間に亘りデータを取得)し、それぞれの経時的変動を同一の時間軸に対して相関させる環境評価が行われる。さらに、係る環境評価では、前述の経時的変動に併せて、演算したスパン値及び/又は標準偏差の経時的変動も相関される。そして、各経時的変動の相関が、外部PC30のモニター31(表示部)を介して、視覚的に表示されるよう指令を出す。具体的には、環境測定データの経時的変動と計量データ又はスパン値又はスパン値の標準偏差の経時的変動が、同一の時間軸に対して表された経時変化グラフ(相関モニタリング図)として表示されるよう指令を出す。
In addition to the above, the external CPU 32 continuously or temporally changes the measurement data (zero point / weighing) stored in the
そして、外部PC30のモニター31には、外部CPU32の指令によって、前述した相関モニタリング図がリアルタイム或いはユーザの要求する時間幅で表示される(図3、4、5、6)。
Then, on the
次に、上述の環境評価モードの作動を、図2に示す第1の実施例に係る環境評価モードのフローチャートに基づいて説明する。 Next, the operation of the above-described environment evaluation mode will be described based on the flowchart of the environment evaluation mode according to the first embodiment shown in FIG.
環境評価モードに入ると、まず、ステップS1において、環境センサ10で検出された環境測定データ、即ち気温・湿度・気圧の各測定データがサンプリングされる。なお、サンプリングする環境要素はニーズに合わせて任意に選択可能である。そして、各環境要素のサンプリングデータは、ステップS4において数時間から数日間継続的に取られ、データロガー20に記録される。なお、係るサンプリング時間もニーズに合わせて任意に設定可能である。
When the environmental evaluation mode is entered, first, in step S1, environmental measurement data detected by the
ステップS1と同時に、ステップS2において、荷重測定機構2で内蔵分銅5が例えば1分に1回のサイクルで自動昇降され、ステップS3において、荷重測定機構2から内蔵分銅5の秤量及びゼロ点のデータ(計量データ)がサンプリングされ、ステップS4において、環境測定データと同様にデータロガー20に記録される。
Simultaneously with step S1, in step S2, the built-in
データロガー20に記録された環境測定データと計量データは、ステップS5において、外部CPU32に読み出され、両者の時間軸を統一して相関させた形でモニタリングされる。
In step S5, the environmental measurement data and the measurement data recorded in the
併せて、ステップS6において、サンプリングされた計量データから内蔵分銅5のスパン値が演算され、さらに、複数のスパン値データから内蔵分銅5の真値に対する標準偏差が演算される。そして、ステップS7において、係るスパン値の経時的変動も、時間軸を統一させた形で相関モニタリングされ、スパン値の標準偏差の経時的変動も、算出したタイミングで、時間軸を統一させた形で相関モニタリングされる。
At the same time, in step S6, the span value of the
そして、ステップS8において、図3〜6に示すように、係る経時的変動が、横軸に時間、縦軸に各数値をとった相関モニタリング図としてモニター31に出力表示されると、環境評価モード終了となる。
Then, in step S8, as shown in FIGS. 3 to 6, when such temporal variation is output and displayed on the
図3は、環境評価モードで得られる、環境測定データとゼロ点の相関モニタリング図であって、環境測定データ(温度、湿度、気圧)の経時的変動と計量データ(ゼロ点)の経時的変動を同時モニタリングした様子を示す経時変化グラフである。横軸は時間[日:時刻]を、上段の縦軸は温度[℃]、湿度[%]、気圧[hPa]を、下段の縦軸はゼロ点[g]を示す。 FIG. 3 is a correlation monitoring diagram of environmental measurement data and zero point obtained in the environmental evaluation mode, where environmental measurement data (temperature, humidity, pressure) changes over time and measurement data (zero point) changes over time. It is a time-dependent change graph which shows a mode that it monitored simultaneously. The horizontal axis represents time [day: time], the upper vertical axis represents temperature [° C.], humidity [%], and atmospheric pressure [hPa], and the lower vertical axis represents zero point [g].
環境測定データのモニタリング図(図3上段)を見ると、12月3日17時前後に、気圧の急激な低下とそれに伴う湿度上昇が生じていることが分かる。そして、ゼロ点のモニタリング図(図3下段)を見ると、12月3日17時前後に大きくマイナスに振れていることが分かる。この詳細な理由は、気圧変動によって内蔵分銅5にかかる浮力が減少してゼロ点が重くなったこと、湿度の上昇によって質量モーメントが変化して天秤の支点回りのバランスがくずれたこと、によるものである。
From the monitoring chart of the environmental measurement data (the upper part of FIG. 3), it can be seen that there is a sudden drop in atmospheric pressure and a corresponding increase in humidity around 17:00 on December 3rd. And if you look at the zero point monitoring chart (bottom of Fig. 3), you can see that it is swinging negatively around 17:00 on December 3rd. This detailed reason is due to the fact that the buoyancy applied to the
しかし、図3に示すように各数値の変動が時系列のグラフとして表示されたことで、環境変化と計量データ変動の相関(対応関係)がユーザによりわかりやすい形で開示されたので、ユーザは前述の理由を理解していなくとも、図3を見れば視覚的に、ゼロ点の急激な変動は気圧の低下及び/又は湿度の上昇に起因するものだ、ということが一目で分かる。即ち、電子天秤1の周囲の環境測定データの経時的変動と計量データの経時的変動を相関させてモニタリングし、係る経時的変動をモニター31を介して表示したことで、従来明らかとなることがなかった環境測定データと計量データの相関が視覚的に開示されたので、ユーザは、電子天秤1の性能不良は周囲環境の変化によるものである、と容易に認識することができる。
However, as shown in FIG. 3, since the fluctuation of each numerical value is displayed as a time-series graph, the correlation (correspondence) between the environmental change and the measurement data fluctuation is disclosed in a form that is easy to understand by the user. Even if the reason for this is not understood, it can be seen at a glance from FIG. 3 that the sudden fluctuation of the zero point is caused by a decrease in atmospheric pressure and / or an increase in humidity. In other words, the time-dependent fluctuation of the environmental measurement data around the electronic balance 1 and the time-dependent fluctuation of the measurement data are correlated and monitored, and the time-dependent fluctuation is displayed via the
次に、図4は、同モードで得られる、環境測定データとスパン値の相関モニタリング図であって、図3における下段がスパン値となったグラフである。スパン値とは質量が既知の荷重を計量した際の計量データとゼロ点との差であるので、この場合内蔵分銅5の秤量とゼロ点の差を表している。そして、スパン値のモニタリング図(図4下段)を見ると、12月3日17時前後でデータの乱れが確認できる。この理由は、上述と同様気圧低下による浮力変化によるものである。
Next, FIG. 4 is a correlation monitoring diagram of the environmental measurement data and the span value obtained in the same mode, in which the lower stage in FIG. 3 is the span value. Since the span value is the difference between the weighing data when a load having a known mass is measured and the zero point, the span value represents the difference between the weight of the built-in
また、図5は、同モードで得られる、温度変化とスパン値の相関モニタリング図である。図5を見ると、電子天秤1への電源投入直後に、天秤内部温度の上昇に伴ってスパン値が大きく変動していることが確認できる。この理由は、通常言われている質量計のパワーオンドリフトによるものである。 FIG. 5 is a correlation monitoring diagram of temperature change and span value obtained in the same mode. Referring to FIG. 5, it can be confirmed that immediately after the power supply to the electronic balance 1 is turned on, the span value largely fluctuates as the internal temperature of the balance increases. This reason is due to the power-on drift of the mass meter that is usually said.
しかし、両者の相関が時系列のグラフとしてユーザによりわかりやすい形で開示されたことで、ユーザは、図4を見ればスパン値の変動は気圧の低下及び/又は湿度の上昇に起因していることが一目で分かり、図5を見れば電源投入後一定時間経過するまで温度変化によってスパン値の変動が起こることが一目で分かる。 However, since the correlation between the two has been disclosed as a time-series graph in an easy-to-understand form for the user, the user can see that the fluctuation of the span value is caused by a decrease in atmospheric pressure and / or an increase in humidity as seen in FIG. From FIG. 5, it can be seen at a glance that the span value fluctuates due to a temperature change until a predetermined time elapses after the power is turned on.
次に、図6は同モードで得られる、環境測定データとスパン値の標準偏差の相関モニタリング図であって、図3における下段がスパン値の標準偏差となったグラフである。本実施例における標準偏差は、質量が既知である内蔵分銅5を10回繰り返し計量することで算出されたスパン値の標準偏差で示している。そして、繰り返し性を示す標準偏差のモニタリング図(図6下段)を見ると、12月4日〜12月8日の間は標準偏差(誤差)が略2.5μg前後となっており、安定した計量が行われていることが分かる。即ち、電子天秤1は、大きな環境変化が無い場合であれば、2.5μgの計量精度を保証する(これを装置が保証する基本性能とする)。しかし、低気圧が通過した12月3日17時前後には、最大で9.0μgの誤差が生じているのが分かる。これは、気圧変動によるスパン値の変動によるものである。しかし両者の相関が時系列のグラフとしてわかりやすい形で開示されたことで、ユーザは図6を見れば、一般的に信頼性を示す標準偏差(誤差)が大となったのは気圧の低下及び/又は湿度の上昇に起因するものだ、ということが一目で分かる。
Next, FIG. 6 is a correlation monitoring diagram of the environmental measurement data and the standard deviation of the span value obtained in the same mode, and the lower stage in FIG. 3 is a graph in which the standard deviation of the span value is obtained. The standard deviation in the present embodiment is indicated by the standard deviation of the span value calculated by repeatedly measuring the built-in
ここで、ユーザは図3によって環境測定データの経時的変動と計量データの経時的変動の相関を認識することができるが、これに加えて、図4〜図6に示すように、スパン値及び/又は繰り返し性を示す標準偏差の経時的変動も併せて相関表示されることで、環境変化が電子天秤1の信頼性とどのように相関しているのかが分かりやすくなる。例えば、質量の真値が200.0gであった場合に、ゼロ点の値が0.0g,秤量が200.0gだったとすると、スパン値は200.0gである。次に、ゼロ点の値が0.1g,秤量が200.1gだったとすれば、やはりスパン値は200.0gである。よって、ゼロ点が変動していてもスパン値が変動していなければ、質量計としての性能は十分に保証されていると言える。しかし、ゼロ点の値が0.1gで,秤量が200.5gであれば、スパン値は200.4gとなるので、性能不良が生じていることが分かる。 Here, the user can recognize the correlation between the temporal variation of the environmental measurement data and the temporal variation of the measurement data according to FIG. 3, but in addition to this, as shown in FIGS. Since the time-dependent variation of the standard deviation indicating repeatability is also correlated and displayed, it becomes easy to understand how the environmental change correlates with the reliability of the electronic balance 1. For example, if the true value of the mass is 200.0 g and the zero point value is 0.0 g and the weighing is 200.0 g, the span value is 200.0 g. Next, if the zero point value is 0.1 g and the weighing is 200.1 g, the span value is 200.0 g. Therefore, if the span value does not vary even if the zero point varies, it can be said that the performance as a mass meter is sufficiently guaranteed. However, if the value of the zero point is 0.1 g and the weight is 200.5 g, the span value is 200.4 g, which indicates that a performance failure has occurred.
即ち、既知の質量がどれだけ安定に計量されるか(既知の荷重を計量した際の秤量と無負荷時のゼロ点の差がどれだけ一定に計量されるか)を、スパン値の経時的変動をモニタリングすることで知ることができる。 That is, how stably the known mass is weighed (how much the difference between the weighed weight when a known load is weighed and the zero point when no load is weighed) is measured over time. You can know by monitoring the changes.
さらに、スパン値の標準偏差の経時的変動をモニタリングすることで、スパン値がどれだけ確実に再現され同一質量を何回計量しても同一の計量値を示す能力があるかを知ることができる。 In addition, by monitoring changes over time in the standard deviation of the span value, it is possible to know how reliably the span value is reproduced and how many times the same mass is weighed to show the same measured value. .
そして、これらスパン値及びスパン値の標準偏差を、環境変化と相関させることで、電子天秤1の周囲環境の変化と電子天秤1の性能不良との相関が、ユーザにいっそう分かり易くなる。 Then, by correlating the span value and the standard deviation of the span value with the environmental change, the correlation between the change in the surrounding environment of the electronic balance 1 and the poor performance of the electronic balance 1 can be easily understood by the user.
以上により、環境測定データの経時的変動と、計量データ,スパン値,スパン値の標準偏差の経時的変動が、相関された形で時系列のグラフとして視覚的に表示されたことで、ユーザは電子天秤1の性能不良と環境変化との関係を直ちに認識できることとなって、ユーザの電子天秤1への信頼が高まることとなる。 As described above, the user can see the time-dependent fluctuation of the environmental measurement data and the time-dependent fluctuation of the measurement data, span value, and standard deviation of the span value as a time-series graph. The relationship between the performance defect of the electronic balance 1 and the environmental change can be immediately recognized, and the reliability of the user to the electronic balance 1 is increased.
また、ユーザは、図3〜6の相関モニタリング図から、計量データ,スパン値,スパン値の標準偏差の変動は、湿度の上昇、気圧の低下、温度上昇が一因であることを知ることができるので、退出時にエアコンを止めない,湿度を一定に保つ等、ユーザ自身で電子天秤1の周囲環境の整備に動くことができる。 Further, the user can know from the correlation monitoring diagrams of FIGS. 3 to 6 that the fluctuation of the measurement data, the span value, and the standard deviation of the span value is caused by an increase in humidity, a decrease in atmospheric pressure, and an increase in temperature. Therefore, the user himself / herself can move to maintain the surrounding environment of the electronic balance 1 such as not stopping the air conditioner when leaving and keeping the humidity constant.
そして、こうしたユーザ自身による環境改善によって電子天秤1の提示する基本性能(精度)が保たれるので、従来に無い新たな観点(切り口)から計量精度の向上が達成されることとなる。 And since the basic performance (accuracy) presented by the electronic balance 1 is maintained by such an environmental improvement by the user himself, an improvement in measurement accuracy can be achieved from a new viewpoint (cutting edge) that has not existed before.
また、スパン値の標準偏差の相関モニタリング図(図6)で、12月3日17時前後は誤差(標準偏差)が約10μg(約0.01mg)となっていることから、ユーザはこの相関モニタリング図を参考に、現状の環境で得られる最高性能(最小表示)は0.01mgであることが分かる。即ち、この時ユーザは、求める計量精度が1μg(0.001mg)であれば計量をやめる、求める計量精度が0.1mgであれば問題が無いため計量を続行する、等の判断がその場で可能となるため、ユーザフレンドリーである。 In addition, in the correlation monitoring chart of the standard deviation of the span value (FIG. 6), the error (standard deviation) is around 10 μg (about 0.01 mg) around 17:00 on December 3, so the user can Referring to the monitoring chart, it can be seen that the maximum performance (minimum display) obtained in the current environment is 0.01 mg. That is, at this time, the user makes a judgment on the spot such as stopping the measurement if the required measurement accuracy is 1 μg (0.001 mg) or continuing the measurement because there is no problem if the required measurement accuracy is 0.1 mg. Because it becomes possible, it is user friendly.
以上により、ユーザは電子天秤1の基本性能が出ない場合に、その原因が設置環境に起因する性能不良なのか、計量装置本体の性能不良なのかが分からず、計量を続けて良いものか、計量値を信用して良いものかという不安と、質量計そのものへの不信感を募らせるということが無くなるので、質量計メーカの信頼回復にも繋がることとなる。 From the above, when the basic performance of the electronic balance 1 does not come out, the user does not know whether the cause is a poor performance due to the installation environment or the poor performance of the weighing device main body, and whether the measurement can be continued, This eliminates the anxiety that the measured value can be trusted and the distrust of the mass meter itself, leading to the recovery of the confidence of the mass meter manufacturer.
なお、図6下段には、標準偏差としてスパン値の標準偏差を表示したが、ゼロ点や秤量を繰り返し計量して求めた標準偏差を表示しても良い。計量データであるゼロ点や秤量の標準偏差の経時的変動をモニタリングすれば、計量データがどれだけ確実に再現されているかを知ることができる。よって、ゼロ点や秤量の標準偏差を相関表示した場合であっても、ユーザはその相関モニタリング図を見れば、一般的に信頼性を示す標準偏差が大となったのは例えば気圧の低下及び/又は湿度の上昇に起因するものだ、ということが、図から一目で分かる。このため、ゼロ点や秤量の標準偏差を相関表示した場合にも、電子天秤1の周囲環境の変化と電子天秤1の性能不良との相関がユーザにいっそう分かり易くなるという、スパン値の標準偏差を用いた時と同様の効果が得られる。 In addition, although the standard deviation of the span value is displayed as the standard deviation in the lower part of FIG. 6, the standard deviation obtained by repeatedly measuring the zero point and the weighing may be displayed. It is possible to know how reliably the weighing data is reproduced by monitoring the time-dependent fluctuation of the zero point and the standard deviation of the weighing data. Therefore, even if the zero point and the standard deviation of the weighing are displayed in correlation, the user generally sees the correlation monitoring chart, and the standard deviation indicating reliability generally increases, for example, the decrease in atmospheric pressure and It can be seen at a glance from the figure that it is caused by an increase in humidity. Therefore, even when the zero point and the standard deviation of the weighing are displayed in correlation, the standard deviation of the span value that makes it easier for the user to understand the correlation between the change in the surrounding environment of the electronic balance 1 and the performance failure of the electronic balance 1. The same effect as when using is obtained.
また同様に、図3下段には、計量データとしてゼロ点を表示したが、計量データとして秤量を表示しても良い。 Similarly, in the lower part of FIG. 3, the zero point is displayed as the weighing data, but the weighing may be displayed as the weighing data.
図7は、第2の実施例に係る環境評価モードのフローチャート図である。 FIG. 7 is a flowchart of the environment evaluation mode according to the second embodiment.
第2の実施例は、第1実施例における構成を用いて、外部CPU32に、どの環境パラメータが最も計量データ等への影響度が高いかを判定する影響度評価機能を追加したものである。即ち、図7に示すように、第2実施例では、第1実施例における環境評価モードにステップS8以降の影響度評価フローが追加されている。 In the second embodiment, an influence degree evaluation function for determining which environmental parameter has the highest influence degree on the measurement data or the like is added to the external CPU 32 using the configuration in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 7, in the second embodiment, the influence evaluation flow after step S8 is added to the environment evaluation mode in the first embodiment.
環境評価モードに入ると、第1実施例と同様、ステップS1〜S7において、温度・湿度・気圧の各環境測定データ及び内蔵分銅5の計量データがサンプリングされ、環境測定データと、計量データ及びスパン値,スパン値の標準偏差が相関モニタリングされる。
When the environmental evaluation mode is entered, as in the first embodiment, in steps S1 to S7, the environmental measurement data of temperature, humidity, and atmospheric pressure and the measurement data of the
次に、ステップS8において、算出された標準偏差が基本性能(標準偏差2.5μg)を満たすか否かが判定される。YES(標準偏差が2.5μg以下)と判断された場合はステップS10に移行し、第1実施例と同様、相関モニタリング図のみがモニター31に表示されて、環境評価モード終了となる。一方、NO(標準偏差が2.5μg超)と判断された場合は、ステップS9の影響度判定手段によって、環境パラメータの影響度が判定される。ステップS9では、例えば、各モニタリングデータから各数値の単位時間当たりの変化量を求めて相関解析し、ゼロ点変動,スパン値変動,スパン値の標準偏差変動のそれぞれに対して、各環境要素(温度・湿度・気圧)の相関係数rを求め、相関係数rの絶対値が大きい順に影響が大きい環境要素であるとする、環境パラメータの影響度が評価される。そして、ステップS10において、ステップS9で得られた判定結果(評価)が、相関モニタリング図とともにモニター31に表示されると、環境評価モード終了となる。
Next, in step S8, it is determined whether or not the calculated standard deviation satisfies the basic performance (standard deviation 2.5 μg). If YES (standard deviation is 2.5 μg or less), the process proceeds to step S10, and only the correlation monitoring diagram is displayed on the
係る評価をユーザに提示することで、ユーザはどの環境パラメータが最も影響度が高いかを知ることができるとともに、環境測定データの変化量も開示されているので、ユーザはどの環境要素をどの程度改善すべきかを知ることができる。よって、例えば温度管理をどの程度改善すれば目的とする管理幅に計量データが入るのかが推測可能となって、ユーザは環境改善に対してより具体的に動くことが可能となる。 By presenting such an evaluation to the user, the user can know which environmental parameter has the highest degree of influence, and the amount of change in the environmental measurement data is also disclosed. Can know if it should be improved. Therefore, for example, it can be estimated how much the temperature management is improved and the measurement data enters the target management width, and the user can move more specifically to the environmental improvement.
或いは、影響度判定手段により得られた相関係数rから現状の環境で確定可能な計量値の最小表示の推定を行い、その旨を表示又は精度保証ができなくなった桁を削除/点滅させる等してユーザに提示する。これによりユーザは、第1実施例で標準偏差を参考に認識可能であった現状の最高性能(最小表示)が、電子天秤1によって自動的に示唆されるので、計量続行の可否判断がいっそう容易となる。 Alternatively, the minimum display of the measurement value that can be determined in the current environment is estimated from the correlation coefficient r obtained by the influence determination means, and the digit for which the display or accuracy cannot be guaranteed is deleted / flashing. And present it to the user. As a result, the electronic balance 1 automatically suggests the current maximum performance (minimum display) that can be recognized with reference to the standard deviation in the first embodiment, so it is easier to determine whether or not to continue the measurement. It becomes.
なお、第2の実施例において、影響度評価に用いる標準偏差にスパン値の標準偏差を用いているが、これに代えてゼロ点や秤量の標準偏差を基準に判定を行っても勿論良い。 In the second embodiment, the standard deviation of the span value is used as the standard deviation used for the influence evaluation. However, the determination may be made based on the zero point or the standard deviation of the weighing instead.
なお、第1及び第2の実施例における環境センサ10にて検出する環境要素に、気温・湿度・気圧に加え、加速度計14を追加して振動を検出することも有効である。実施例で示す計量精度の高い電子天秤は、地震発生時は勿論のこと、地震収束後もしばらく続く人間には感じられない程度の地盤の揺れや、人の往来による揺れの影響を十分に受けるので、僅かでも揺れのある環境で計量を行うと計量誤差が生じるためである。また、この他の環境要素として、風・音圧・重力等を検出し、実施例に組み入れることも当然に可能である。
It is also effective to detect vibration by adding an accelerometer 14 to the environmental elements detected by the
また、第1及び第2の実施例において、環境センサ10だけでなく、データロガー20を電子天秤1に内蔵しても良い。或いは、データロガー20に代えて電子天秤1に通常内蔵されている内部メモリを本願の記憶手段として用いても良い。同様に、外部PC30が担っている各機能を電子天秤1の構成で負担しても良い。即ち、外部CPU32における処理を内部CPU3で行い、モニター31に表示される相関モニタリング図及び評価を計量値等表示部4に表示させても良い。これにより、計量装置を構成する装置が全て質量計に内蔵されることとなり、電子天秤1本体周りの構成が簡潔となるとともに、計量装置がユニット化し、ユーザの取り扱い性が向上する。
In the first and second embodiments, not only the
また、第1及び第2の実施例における相関モニタリング図の表示方法は、同一の時間軸で対応するように相関された表示であれば、いかなる表示形式であってもよい。 In addition, the display method of the correlation monitoring diagram in the first and second embodiments may be in any display format as long as the display is correlated so as to correspond on the same time axis.
さらに、第1及び第2の実施例における相関モニタリング図は、必要に応じて、外部PC30に接続されるプリンタから出力される紙に表示されるように構成しても良い。即ち、表示部として、紙を介して視覚に認識させるようにしても良い。
Further, the correlation monitoring diagrams in the first and second embodiments may be configured to be displayed on paper output from a printer connected to the
1 電子天秤(質量計)
2 荷重測定機構
3 内部CPU
4 従来同様の計量値等を表示する表示部
5 内蔵分銅
6 内蔵分銅加除機構
7 モータ
8 モータ駆動回路
10 環境センサ(環境測定手段)
20 データロガー(記憶手段)
30 外部PC
31 外部PCのモニター(表示部)
32 外部CPU(演算処理部)
100 計量装置
1 Electronic balance (mass meter)
2 Load measurement mechanism 3 Internal CPU
4 Display unit for displaying measurement values and the like as in the past 5 Built-in weight 6 Built-in weight addition /
20 Data logger (memory means)
30 External PC
31 External PC monitor (display section)
32 External CPU (arithmetic processing unit)
100 Weighing device
Claims (5)
前記荷重測定機構が設置された環境の物理量を検出する環境測定手段と、
前記荷重測定機構において検出された計量データと前記環境測定手段で検出した環境測定データとを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された計量データと環境測定データとを用いて演算処理を行う演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、前記計量データとして無負荷時の計量値であるゼロ点と前記環境測定データのそれぞれの経時的変動を記録し表示することを特徴とする計量装置。
A load measuring mechanism for detecting weighing data;
Environmental measuring means for detecting a physical quantity of the environment in which the load measuring mechanism is installed;
Storage means for storing weighing data detected by the load measuring mechanism and environmental measurement data detected by the environmental measurement means;
An arithmetic processing unit that performs arithmetic processing using the weighing data and the environmental measurement data stored in the storage means,
The arithmetic processing unit records and displays a time-dependent change in each of the zero point, which is a measurement value at no load, and the environmental measurement data as the measurement data.
前記荷重測定機構が設置された環境の物理量を検出する環境測定手段と、
前記荷重測定機構において検出された計量データと前記環境測定手段で検出した環境測定データとを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された計量データと環境測定データとを用いて演算処理を行う演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、前記計量データとして質量が既知の荷重を計量した際の計量値と無負荷時の計量値であるゼロ点との差であるスパン値と前記環境測定データのそれぞれの経時的変動を記録し表示することを特徴とする計量装置。
A load measuring mechanism for detecting weighing data;
Environmental measuring means for detecting a physical quantity of the environment in which the load measuring mechanism is installed;
Storage means for storing weighing data detected by the load measuring mechanism and environmental measurement data detected by the environmental measurement means;
An arithmetic processing unit that performs arithmetic processing using the weighing data and the environmental measurement data stored in the storage means,
The arithmetic processing unit, as the measurement data, each of the span value, which is a difference between a measurement value when a load having a known mass is measured and a zero point which is a measurement value at no load, and the environmental measurement data over time. A weighing device that records and displays changes.
The weighing apparatus according to claim 2, wherein the arithmetic processing unit calculates a standard deviation of the span value, and records and displays the environmental measurement data.
The weighing apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic processing unit obtains a standard deviation of the zero point, records and displays the environmental measurement data.
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