JPH0325325A - 秤のキヤリブレーション及び計量方法及び装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は重さ測定に関し、特に電子秤を使用した秤キ
ャリブレーション及び計量方法に関する。

〔従来の技術〕

計量秤は製産品又は他の商品を計量するためスーパーマ
ーケットなどで広く使用されており、その性能及びコス
トの要求に合致しなければならない。その秤は公益計量
測定当局を十分満足させる程正しくなければならない。

これらの要求は、通常秤を製造する初期調節のときに合
致させる。これら要求の１つとして、商品がないときに
通常０を示す所定の基準値を示すよう秤を調節して商品
の荷重から発生したディスプレイの変化がその商品の真
の重さを正しく表わすようにする。使用により秤の０基
準は次の事項を含む数々の原因で変化する。すなわち、
秤プラットホーム又はそのサポート上における異的の滞
積、秤プラットホームの位置の変化、荷重セル及び電子
成分の温度の影響、重い物体の計量後に示すようなヒス
テリシス現象などである。重さ測定手段として複数（典
型的には４ヶ）のストレイン●ゲージを使用するあるタ
イプの電子秤では、これらストレイン●ゲージは、力に
より緊張したときの抵抗の変化がごくわずかなため、そ
の正確性を増すためにホイットストーン●ブリッジ回路
を使用する。その変化は、金属ワイヤ●ストレイン◆ゲ
ージでは、典型的に０．１％の単位である。ホイットス
トーンＯブリッジ回路のストレイン●ゲージからの信号
出力は算術計算されて重さを表わす信号を発生する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そのような精密秤においては、各ストレイン●ゲージは
正確に等しい感応性を持たねばならない。

すなわち、同一の相対位置である中心に同じ力をかけて
緊張させたときに抵抗のわずかな変化も同一でなければ
ならない。従来、少くともこのタイプの秤では、等しい
感応性を達成するため、ストレイン●ゲージのベースを
精密に研摩又はすり合わせるようにして作るなど、遅く
高価で熟練の要するものであった。

従って、この発明の目的は新規な秤キャリブレーション
方法を提供することである。

更に、この発明の目的は新規な電子秤キャリブレーショ
ン装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上記の問題点を下記のようにして解決した。

すなわち、上記のストレイン●ゲージのベースの手動す
り合わせの必要性は、秤のキャリブレーション中すり合
わせのないストレイン●ゲージの相対的感応性を決定し
、未知の重さの決定にその相対的感応性を表わす定数を
使用することにより除去し、それを解決することができ
た。これは各対のストレイン●ゲージのためにホイット
ストーン・ブリッジ回路を使用し、それをモニタするこ
とによって達成される。

この発明の一実施例によると、計量プラットホームを支
持し前記プラットホームに重さをかけた場合の各荷重セ
ルの応答に比例した電圧を発生する複数の荷重セルと、
前記荷重セルに接続された対応する複数の増幅器と、前
記増幅器から電圧を直列に受信するマルチプレクサと、
前記マルチプレクサから受信した荷重セルの応答を表わ
す電圧をディジタル値に変換するアナログーデイジタル
●コンバータと、前記アナログーデイジタル●コンバー
タからのディジタル値を受信して使用するマイクロプロ
セッサ手段と、前記マイクロプロセッサ手段で制御され
るディスプレイとを含む電子秤のキャリブレーション方
法であって、（イ）前記計量プラットホームに重さがな
いときにテスト動作゛を行い、前記秤が重さＯに正しく
キャリブレートされているかどうか確認し、（０）前記
秤が正しくＯにキャリブレートされていない場合、キャ
リブレーシジン●スイッチをキャリブレーション動作す
るよう動作し、（ハ）前記計量プラットホームの所定の
位置に所定のテスト重量を置くようオペレータを指示す
るべく前記ディスプレイに表示し、（二）前記荷重セル
の数に等しい数の複数の計量動作を実行し、各前記計量
動作において各荷重セルの応答を表わすディジタル値を
発生し、（本）前記マイクロプロセッサ手段により前記
荷重セルの数に等しい数の複数の方程式を同時に解答し
て各荷重セルに関連する複数の定数を発生し、（へ）前
記マイクロプロセッサ手段のメモリーに前記複数の定数
を記憶して前記電子秤による将来の計量に備え、（ト）
前記キャリブレーション・スイッチを動作してキヤリプ
レーシ譜ン動作を終了する各工程を含むキャリブレーシ
ョン方法を提供する。

更に、この発明の一実施例によると、重さを計る物を受
ける計量プラットホームと、前記プラットホームを支持
し前記プラットホームの重さの変化に応答して電気信号
の変化を発生しうる複数の荷重セルと、各前記荷重セル
の１つに接続され前記荷重セルから発生した電気信号を
増幅する複数の増幅器と、前記増幅器に接続され前記荷
重セルからの前記増幅された信号を直列に受信するマル
チプレクサと、前記マルチプレクサに接続されそこから
前記荷重セルに関する信号を直列に受信してディジタル
化するアナログ−ディジタル・コンバータと、前記アナ
ログーディジタル−コンバータに接続され前記ディジタ
ル化信号を受信し使用して方程式の同時解答を行い、前
記電子秤による物の計量において各種荷重セルに対する
定数を発生し、前記マルチプレクサを制御するマイクロ
プロセッサ手段とを含む電子秤のキャリブレーション装
置を提供する。

〔実施例〕

第ｌ図は購入商品の計量に秤２２を使用する商品チェツ
クアウ，ト・システム２０の斜視図である。

秤２２はチェックアウト●カウンタ２４の中に配置され
、通常チェックアウト◆カウンタ２４の上面２８と同レ
ベルに可動取付けられた秤ふた又は計量プレート（プラ
ットホーム）２Ｇを含む。荷重プレート２６はチェック
アウト・カウンタ内の秤の下に取付けられているスキャ
ナ・アセンブリ（図に示していない）からの走査ビーム
を投射して計量プレート２６に置かれている商品のバー
コード◆ラベル（図に示していない）を走査する穴３０
を含む。チェックアウト●カウンタ２４の表面２８の秤
ふた又は計量プレート２６に隣接してハウジング部材３
ｌが取付けられ、その中に商品の価格を表示し、秤の結
果の重さを表示するディスプレイ３２が取付けられる。

ディスプレイ３２のどちらか側には１対の信号ランプ９
８，１００（緑と赤）が設けられ、計量動作及び走査動
作が完了したかどうかを表示する。カウンタ２４の表面
２８のハウジング３ｌとその反対側にはハウジング３８
とが置かれ、そこには荷重プレート上の商品の人と出を
チェックするｌ対の光電セル４０，４２が置かれる。ハ
ウジング部材３１に置かれている１対の発光ダイオード
（図に示していない）は光ビームを公知の方法でセル４
０．４２の方向に向ける。チェックアウト●カウンタ２
４に隣接して、キーボード４６及びディスプレイ４８を
含み販売取引を処理するデータ●ターミナル装置４４が
取付けられる。ディスプレイ３２はアルハヌーメリック
ＬＣＤディスプレイであり、自動的に、又はデータ●タ
ーミナル装置４４のキーボード４６のキーの手動動作で
動作させることができる。

第３図は計量プレート２６に固定され、その上の商品の
重さに応答してライン５２に出力アナログ信号を供給す
る４つの荷重セル５０を含む秤が取付けられているチェ
ックアウト●システムの一部の略図である。荷重セル５
０の構造は第４図及び第５図に詳細に示す。各荷重セル
５０はその上端において計量プレート２６の対応する穴
と係合しつるスタッド５４を有する円篇要素５８を含む
。

円筒要素はその中間に弾力性部５５を含む。円筒要素５
６の下端はねじ５７が切られ、板６０の一端にあるねじ
穴５８にねじこまれている。板６０は下板６４に組立て
られ、その間にスペーサ６２が入れられる。このアセン
ブリは固定具７２により板６０の六６６，及び夫々スペ
ーサ６２及び下板６４の穴６８及び７０を通してねじ込
まれ、固定される。下板６４は細かくした２つの部分７
８．８０を有し、そこに２つのストレイン●ゲージ８２
．８４が固定される。これらゲージはその部分の要素の
偏向又はたわみを測定する。それらは櫛状であり２つの
電気端子を持つ。ストレイン・ゲージ８４の端子は導体
８８に接続され、対応するゲージ８２の端子は導体８６
に接続される。ゲージ８２，８４の残りの端子は共通導
体９０に共に接続される。

従来、荷重セルのキャリブレーションは細い部分のスト
レイン●ゲージの応答を改変するため下板６４の細い部
分７８．８０の下面をすり合わせ又は研摩して、計量プ
レート２８に荷重がないときの秤の読みを０にするよう
にして行ってきた。

そのようなキャリブレーション方法は相当労力と時間が
かかり、高い正確性を得るのが困難であった。

荷重セル５０のストレイン●ゲージ８２．８４からの電
気信号情報を予め使用して秤２２にかけられた物の重さ
を計る方法は先行技術の第２図に示される。この発明の
実施例による各荷重セル５０の各２つのストレイン●ゲ
ージ８２．８４は４要素荷重セル・ブリッジｌ００の１
要素を形成し、全体でホイットストン●ブリッジとして
作用し、測定物の重さを表わすアナログ出力信号を発生
する。

このアナログ出力信号は増暢器１０２で増幅され、アナ
ログ−ディジタル・コンバータ１０４でディジタル化さ
れ、マイクロプロセッサ【０６に供給されてその重さを
表わす数値をディスプレイ１０８に表示させる。アナロ
グ−ディジタル・コンバータ１０４からのディジタル信
号はインタフェース装置１１０を通して端末機（ターミ
ナル）４４のようなターミナル１１２にも送信される。

この発明による第６図の回路は第２図の回路の代りに使
用される。各荷重セル５０はその増幅器１１４を通して
アナログ●マルチプレクサ１１６のｌ入力に接続される
。マルチブレクサＨ６の出力はアナログ−ディジタル・
コンバータ１１８に接続され、その出力は共に接続され
ている電気的に消去可能なプログラマブル読出専用メモ
リー（　ＢＥＰＲＯＭ）１２３を有するマイクロプロセ
ッサ１２０に接続される。マイクロプロセッサ１２０は
選択ライン１２２を介してマルチプレクサｌｌ６に接続
され、マルチプレクサ１１６が種々の荷重セル５０から
の増幅された信号を直列にアナログ−ディジタル・コン
バータ１１８に送信され、そこで直列にディジタル化さ
れた信号はマイクロプロセッサ１２０に供給される。

後述するように、マイクロプロセッサ！２０はコンバー
タ１１８から受信した値から計量された物の重さを決定
してその重さをディスプレイ１２４に表示する。この計
量値はインタフェース１２６を通してターミナル４４の
ようなターミナル１２８にも送信される。

第７図はこの発明による秤２２によって行われる秤キャ
リブレーション及び計量方法１４０の流れ図である。

この方法はブロック１４２で示すように、チェックアウ
ト●システム２０の秤２２における電力をターンオンす
ることによって起動する。次に、マイクロプロセッサ１
２Ｇはブロック１４４によって表わされるように、計量
プレート２６に重さがかけられない場合に計量値をＯに
する。この計量値は各荷重セル５０が重さ０を表わす値
を与え、その結果生じた値はオンゴーイング基準に平均
化されて、例えば、日毎の室温の変化のような変化状態
を補償するアップデート値を供給する。その０値は実際
の計量の際、荷重セル５０の基準点を与えることによっ
て使用される。

処理１４０の次の工程はキヤリプレーシーン動作を必要
とするかに関して行われる決定である（ブロック１４６
）。必要であれば、秤２２の便宜的位置か、システム２
０の他の場所に置かれるかもしれないキャリブレーショ
ン・スイッチは技術者か、計量基準局の人か、他の資格
者によってターンオンされる。キャリブレーション動作
を必要としない場合には、キャリブレーション●スイッ
チは“オフ”位置のままに置かれ、後述のように秤２２
によって正規の計量動作が行われる。

今、キャリブレーション動作が必要であり、キャリブレ
ーション●スイッチをターンオンしたものと仮定すると
、処理は通路１４Ｂに沿ってブロック１５０に進む。こ
のときメニューはデータ●ターミナル装置４４のディス
プレイ４８に表示され、キャリブレーション動作の実行
方法に関する指示がそこに含まれる。この動作の第ｌ工
程において、所定の量の重さ（例えば１０ポンド）が選
ばれ、各場所で行われる別々の計量動作と共に計量プレ
ート２６上の４つの異なる場所に順次置かれる。

重さがかけられる位置は、例えば計量プレート２６の外
形を表わすことにより、各別々に計量するため重さがか
けられる場所をドット又は円で示すことによりディスプ
レイするような適当ないかなる方法で示してもよい。４
つの計量の各々のため、各重さは、例えば、異なる隅に
かけることができる。各異なる計量はブロック１５２で
表わされる。

そのブロックで示すように、４つの異なる値が４つの荷
重セル５０の各１つから得られる。ブロック１５４に示
すように、夫々異なる位置にキャリブレーション重さを
有する４つの異なる計量が行われる。

次に、ブロック１５６に示すように、各４つの異なる荷
重セルのための４つの異なる値が４つの異なる同時の方
程式に使用される。それはマイクロプロセッサ１２０で
行われ、各４つの荷重セルの１つに関する４つの異なる
定数を得る。その方程式は次のような形のものでよい。

Ａ．（Ａ＋　）＋８．ＣＢ＋　）＋ｃ．（Ｃｔ　）＋Ｄ
．（Ｄｔ　）・ＷＡ．（Ａｔ）＋８−（Ｂｙ）＋Ｃ．（
Ｃ＊）＋Ｄ−（Ｄｔ）＝ＷＡ−（Ａｓ　）＋８−（Ｂｓ
　）＋ｃ．（Ｃｓ　）＋Ｄ．（Ｄａ　）・ＷＡ．（Ａ４
）＋Ｂ−（Ｂ４）＋Ｃ．（Ｃ４）＋Ｄ−（Ｄ４）叶ここ
で、Ｗはキャリブレーション重さ；Ａｌ〜．，Ｂ＋〜，
．Ｃ，〜４，Ｄ，〜うは荷重セルのデータの読み；　　
Ａｗ＋　ｋ　Ｃ＊＋　Ｄｙは未知の直線性係数である。

４つの定数＾ヨ，Ｂ。ｌ　Ｃｗ＋　ＤＩのための値が上
記方程式から得られたときにそれらはキャリブレーショ
ンゆスイッチがターンオフされるまで（ブロックｌ５８
）マイクロプロセッサ１２０の一時記憶に保持される。

そのとき、それらはマイクロプロセッサ１２Ｇに関連す
る電気的に消去可能なプログラマブル読出専用メモリー
（ＢＢＰＲＯＭ）　１２３に記憶される（ブロック１６
０　’）。

キャリブレーション●スイッチがターンオフ状態（ブロ
ック１５８）であり、定数が記憶された状態（ブロック
１６）で、この処理１４０は第７図の通路１６２を介し
て秤２２の計量プレート２６上にする物の計量動作を行
うことができる点まで進む。

第７図に示すように、通路１６２は処理１４０の数個の
通路の接続点１６４まで延びる。今、重さ不明の物が計
量プレート２６の上に置かれたものと仮定する。ブロッ
ク１６８では秤２２の上の物の読みが安定しているかど
うか、又例えば物が計量プレート２６の上に置かれた場
合のように前後にゆれているかどうかについての決定を
行う。まだ重さが安定していないと、処理１４０は安定
を得るまでブロック１６６を通してループを形成する。

ひとたび安定すると、処理は重さの読みがθポンドかど
うかについての決定が行われるブロック１６８に続行す
る。実際に、重さが０ボンドの場合、処理１４０は接続
点１６４に戻り、次の計量動作の準備を行う。

希望により、このとき処理１４０は、ブロック１４４で
述べたように、多数の“０”計量を行わせ、変化状態を
補償するため、各荷重セル５０に対するアップデートし
た値を供給する。

重さがＯポンドでない場合、処理１４０はブロック１７
０に進み、マイクロプロセッサ１２０によって計量され
る物の重さを演算する。それは４つの荷重セル５０のた
めに測定された値に基づき、最近のキャリブレーション
動作で決定された４つの荷重セル用の定数を使用する。

未知の重さは次の方程式で制御される直線性外挿法によ
って決定される。

Ｗ１　　Σ　［Ａ／Ｄ．，ｔ（ｉ）−２ｅｒｏ　Ｌ（ｔ
）　　］　　Ｃｏｎｓｔ（ｉ）ここで、Ｗ１未知重さを
表わす；ｉは個々の荷重セル５０（合計４つ）を表わす
；Ａ／Ｄ．．．は与えられた荷重セルに対するアナログ
−ディジタル・コンバータ１１８からの出力値を表わす
；　Ｚｅｒｏ　Ｉｔは与えられた荷重セルに対する重さ
０値を表わす；Ｃｏｎｓｔはキャリブレーション動で決
定した与えられた荷重セル５０用の定数値を表わす。例
えば、重い重さが荷重セルの反対側の隅にかけられた場
合、負信号（重さ０のＡ／Ｄ読みに対する）が荷重セル
の出力に出力される可能性があることに注意するべきで
ある。これは反対側の隅に重い重さがかけられたため、
計量プレート２６がこの点でわずか上昇したので、合計
効果として、特定の荷重セルに見られたときに全体の重
さに対し負が与えられることとなる。この負の発生は方
程式に含まれる。値がフルスケールの中央近くの重さで
キヤリプレーシシンが行われた場合に最良の結果が得ら
れ、どちらの方向にも遠過ぎる外挿法を避けるようにす
る。３０ポンド秤で１０又はｌ５ボンドが十分な値であ
る。

秤の大きな正確性は温度が変化した場合、不緊張抵抗値
（及び故にアナログ−ディジタル・コンバータ１１８の
重さＯの読み）でシフトを補償することによって得るこ
とができる。この関係はテストされ、同様に直線として
示した。予想可能な２つの点と共に各荷重セル５０に対
する温度定数を決定することができる。ある基準（例え
ば室温）に対し温度をモニタすることができ、重さ０の
読みは次の方程式により調節することができる。

Ｚｅｒｏ　Ｗ，（ｉ）＝Ｚｅｒｏ　Ｌ（ｉ）ｌ　Ｔ　　
＋　［　　Ｚｅｒｏ　Ｗ　　＋（ｉ）　　ｌ　ｔ−Ｚｅ
ｒｏ　Ｉｔ（ｆ）　ｌ　Ｔ，．１］　　ＴｅｍｐＣｏｎ
ｓｔ（ｉ）ここで、Ｔは実際の温度を表わし、Ｔｒ＊Ｊ
は例えば室温のような基準温度を表わし、ＴｅｍｐＣｏ
ｎｓｔ（　ｉ）は与えられた荷重セルに対する温度変動
定数を表わす。

上記のＷＩ用方程式を使用して測定物の重さが決定され
た後、この処理はディスプレイ３２に重さを表示し、タ
ーミナル装置４４に重さ値を送信して進行する（ブロッ
クｌ７２）。次に、この処理１４０は次の計量動作のた
め、通路１７４を介して接続点１６４に戻る。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、購入商品を計量する秤を含むチェックアウト
●システムの斜視図、 第２図は、電子秤用の先行技術回路を示す図、第３図は
、計量プラットホーム及びそれと共に使用する荷重セル
を示す第１図のチェックアウト●システムの一部の斜視
図、 第４図は、荷重セル●アセンブリとそれに固定されたＩ
対のストレイン●ゲージを含む分解図、第５図は、第４
図の荷重セルの立面図、第６図は、この発明に使用する
回路図、第７図は、この発明のキャリブレーション及び
計量処理の流れ図である。 図中、２０・・・チェックアウトーシステム，２２・・
・秤．２４・・・チェックアウトゆカウンタ．２６・・
・荷重プレート，３２・・・ディスプレイ，４４・・・
データ●ターミナル装置，４Ｇ・・・キーボード，４８
・・・ディスプレイ，５０・・・荷重セル，８４・・・
ストレイン・ゲージ，　ｉｏｏ・・・ウィートストン●
ブリッジ．１０２・・・増幅器，ｌ０４・・・アナログ
−ディジタル・コンバータ，１０６・・・マイクロプロ
セッサ，１０８・・・デイスプレイ， １１０ ・・・インタフェース， １１２ ・・・夕一 ミナル。 出 願 代 理 人 西山善章 ＦＩＧ．　２ ＦＩＧ。３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）計量プラットホームを支持し前記プラットホーム
   に重さをかけた場合の各荷重セルの応答に比例した電圧
   を発生する複数の荷重セルと、前記荷重セルに接続され
   た対応する複数の増幅器と、前記増幅器から電圧を直列
   に受信するマルチプレクサと、前記マルチプレクサから
   受信した荷重セルの応答を表わす電圧をディジタル値に
   変換するアナログ−ディジタル・コンバータと、前記ア
   ナログ−ディジタル・コンバータからのディジタル値を
   受信して使用するマイクロプロセッサ手段と、前記マイ
   クロプロセッサ手段で制御されるディスプレイとを含む
   電子秤のキャリブレーション方法であって、 （イ）前記計量プラットホームに重さがないときにテス
   ト動作を行い、前記秤が重さ０に正しくキャリブレート
   されているかどうか確認し、（ロ）前記秤が正しく０に
   キャリブレートされていない場合、キャリブレーション
   ・スイッチをキャリブレーション動作するよう動作し、 （ハ）前記計量プラットホームの所定の位置に所定のテ
   スト重量を置くようオペレータを指示するべく前記ディ
   スプレイに表示し、 （ニ）前記荷重セルの数に等しい数の複数の計量動作を
   実行し、各前記計量動作において各荷重セルの応答を表
   わすディジタル値を発生し、（ホ）前記マイクロプロセ
   ッサ手段により前記荷重セルの数に等しい数の複数の方
   程式を同時に解答して各荷重セルに関連する複数の定数
   を発生し、 （ヘ）前記マイクロプロセッサ手段のメモリーに前記複
   数の定数を記憶して前記電子秤による将来の計量に備え
   、 （ト）前記キャリブレーション・スイッチを動作してキ
   ャリブレーション動作を終了する各工程を含むキャリブ
   レーション方法。
2. （２）重さを計る物を受ける計量プラットホームと、 前記プラットホームを支持し、前記プラッ トホームの重さの変化に応答して電気信号の変化を発生
   しうる複数の荷重セルと、 各前記荷重セルの１つに接続され、前記荷 重セルから発した電気信号を増幅する複数の増幅器と、 前記増幅器に接続され、前記荷重セルから の前記増幅された信号を直列に受信するマルチプレクサ
   と、 前記マルチプレクサに接続され、前記マル チプレクサから前記荷重セルに関する信号を直列に受信
   してディジタル化するアナログ−ディジタル・コンバー
   タと、 前記アナログ−ディジタル・コンバータに 接続され、前記ディジタル化信号を受信し使用して方程
   式の同時解答を行い、前記電子秤による物の計量におい
   て各種荷重セルに対する定数を発生し、前記マルチプレ
   クサを制御するマイクロプロセッサ手段とを含む電子秤
   のキャリブレーション装置。