TWM583540U - 自動指示秤 - Google Patents

Abstract

一種自動指示秤，主要係由複數單體秤盤、一人機互動裝置以及一算術與邏輯運算單元所構成；該複數單體秤盤並列排列有多個該單體秤盤，各該單體秤盤能各自輸出一動荷重信號；該人機互動裝置用以輸入該單體秤盤的一重合數、以及於該重合數內以一隨機組合選取的複數組該單體秤盤輸出的複數組該動荷重信號組合的一累加值的一合格區域；該算術與邏輯運算單元接收該動荷重信號，再施以混雜分析規則與邏輯加法規則來解析集合以運算複數組該動荷重信號的該累加值，使該算術與邏輯運算單元來定義該累加值的條件機率分布發生於該合格區域的一重複操作。

Description

自動指示秤

本創作係關於一種自動指示秤，特別是指一種農產品電腦控制組合式定量秤重系統的自動指示秤。

習用多功能理菜機係如臺灣公告第M561987號專利案，其主要構成特徵為：一種可自動輸送與回收以節省理菜時間與人力之理菜裝置，本創作之多功能理菜機包括有一支撐體、一第一輸送帶、一第二輸送帶、一第三輸送帶，以及一控制箱；藉此，本創作之多功能理菜機主要係藉由三條同步轉動之輸送帶的硬體設計，有效將剛採收之蔬菜經由人工理菜後，可分別將理菜後之蔬菜成菜、載運蔬菜之定植板，以及理菜後之殘葉廢料等自動運送至定點，確實達到理菜程序之快速省時、提升理菜程序之安全性，以及自動化之生產管理等主要優勢者。

習用水果分級裝置係如臺灣公告第M340118號專利案，其主要構成特徵為：機台、輸送組件、收集組件、分級組件以及中控裝置，其中輸送組件係設置於機台上，收集組件設置於機台之一側，並與輸送組件的一側接連，而分 級組件則設置於機台的另一側，且同時位於輸送組件的另一側，並與輸送組件相互組接，最後，中控裝置係接設於機台的一端上，且其內配置有秤重組件以及控制組件，藉此，當欲對水果進行分級時，首先利用秤重組件對水果進行秤重的篩選程序，並利用控制組件中的記憶單元來依序記錄每一個水果的分級資訊，當輸送組件上的水果經過分級組件，並符合分級標準時，即可落入於分級標準所對應的分級盤中，如此一來，即達到水果自動化分級作業的目的。

關於農產品該單體秤盤重之先前技術，請另參考臺灣公告第I564821、I566691、I417235、I413495、I362293、I345452、M399984、I320306、M305717、M289664、450133、201837756、201440903、200531752號等專利案。均無本創作應用組合式定量秤重之功效。

本創作之目的即在於提供一種自動指示秤，包含該算術與邏輯運算單元載有多數邏輯運算子單元可計算各單體秤盤的各該動荷重信號所隨機組合產生的n組該動荷重信號組合的該累加值，該累加值由一混雜分析規則及一邏輯加法規則執行而進行具有雙重解析集合機制的定量處理農漁牧產品重量計算的方法。

可達成上述創作目的之自動指示秤，包括有：複數單體秤盤，係藉由一水平方向與一垂直方 向交替地並列排列有包含一防振計算系統與一動荷重功能的一荷重元支撐該單體秤盤所組合而成，使各該單體秤盤能各自輸出一振動信號與一動荷重信號；一人機互動裝置，用以輸入該單體秤盤的一重合數、以及於該重合數內以一隨機組合選取的複數組該單體秤盤輸出的複數組該動荷重信號組合的一累加值的一合格區域；一算術與邏輯運算單元，接收全部的該單體秤盤的個別該動荷重信號，再隨機組合複數組該單體秤盤輸出的複數組該動荷重信號，再以多數邏輯運算子單元施以混雜分析規則與邏輯加法規則來解析集合以運算複數組該動荷重信號的該累加值，使該算術與邏輯運算單元來定義該累加值的條件機率分布發生於該合格區域的一重複操作。

1‧‧‧單體秤盤

11‧‧‧荷重元

12‧‧‧振動信號

13‧‧‧動荷重信號

2‧‧‧人機互動裝置

3‧‧‧算術與邏輯運算單元

4‧‧‧進料輸送裝置

5‧‧‧出料輸送裝置

圖1為本創作自動指示秤之機構示意圖；圖2為該自動指示秤之該防振計算系統與該動荷重之判斷流程圖；圖3為該自動指示秤之定量秤重流程圖；圖4為該自動指示秤裝設進料輸送裝置與出料輸送裝置之機構示意圖；以及圖5為圖4之該自動指示秤之定量秤重流程圖。

請參閱圖1，本創作所提供之自動指示秤係應用於蔬菜或水果之秤重，係為一蔬果重量計算裝置，主要包括有：複數單體秤盤1、一人機互動裝置2以及一算術與邏輯運算單元3共同構成於一平台(platform)上。

複數單體秤盤1(simplex scale pan)，係藉由一水平方向(horizontal direction)與一垂直方向(vertical direction)交替地並列排列(alignment permutation)或可移排列(migratory permutation)有包含一防振計算系統(antivibration calculation system)與一動荷重(moving load)功能的一荷重元11(load cell)支撐該單體秤盤1所組合(combination)而成，使各該單體秤盤1能各自輸出一振動信號13(vibration signal)與一動荷重信號14(dynamic load signal)；本創作為複數組成對形成(pair formation)的該單體秤盤1所構成，其能夠成具有6個以上(例如：6個、8個、10個、12個…24個)的該單體秤盤1的蔬果重量計算裝置，係能連續計算分析秤重過程下的該單體秤盤1的一重合數與一累加值。在蔬果重量計算裝置上，每一個該單體秤盤1具有一組荷重元11。

該人機互動裝置2(Human-computer interaction devices)用以輸入該單體秤盤1的一重合數(coincidence number)、以及於該重合數內以一隨機組合(random combination)選取的複數組該單體秤盤1輸出的複數組該動 荷重信號14組合(combinatorial)的一累加值(accumulated value)的一合格區域(zone of preference for acceptance)；該算術與邏輯運算單元3(arithmetic and logic operation unit)，接收全部的該單體秤盤1的個別該動荷重信號14，再隨機組合(random combination)複數組該單體秤盤1輸出的複數組該動荷重信號14，再以多數邏輯運算子單元(majority logic operator unit)施以混雜分析(hybrid analysis)規則與邏輯加法(logical addition)規則來解析集合(analytic set)以運算複數組該動荷重信號14的該累加值，使該算術與邏輯運算單元3來定義該累加值的條件機率分布(conditional probability distribution)發生於該合格區域或發生於一不合格區域(zone of preference for rejection)。並在一計算時間(computation time)內動作(action)該隨機組合的複數組該單體秤盤1，待複數組該單體秤盤1的該動荷重信號14施以一歸零操作(rezero operation)，其後自動重置(automatic reset)已計算的該累加值，接續在一決策時間(decision time)內該算術與邏輯運算單元3重複接收全部的該單體秤盤1的個別該動荷重信號14，再隨機組合複數組該單體秤盤1輸出的複數組該動荷重信號14，重複運算複數組該動荷重信號14的該累加值，重複定義該累加值的條件機率分布發生於該合格區域，重複配對(repeat pairing)該隨機組合的複數組該單體秤盤1的複數組該動荷重信號14的該累加值此一重複操作 (repetitive operation)，再自動重置已計算的該累加值的該重複操作。

如圖2所示，本創作於秤重過程中利用該荷重元11的該防振計算系統與該動荷重進行蔬果重量測量，使該荷重元11能輸出該振動信號13與該動荷重信號14。該算術與邏輯運算單元3對該防振計算系統、該動荷重與該荷重元11支撐該單體秤盤1關係判斷方法包括：同步接收對應該荷重元11產生之該振動信號13以及該動荷重信號14；再對該振動信號13及該動荷重信號14分別進行時域與頻域轉換演算，分別獲取對應之一振動頻率函數及一動荷重頻率函數；接著，再判斷該振動頻率函數與該動荷重頻率函數之間是否具線性關係，若是，則對該振動頻率函數與該動荷重頻率函數進行比對演算，以獲取影響該單體秤盤1之一防振控制信號；最後並可依據該防振控制信號限制在一動態範圍(dynamic range)內以執行防振控制。

本創作在於提供具有高精度及高速度之組合式該單體秤盤1量系統。為此，使用荷重元11(load cell)為重量感測器，搭配放大器、濾波器、類比轉換模組及包含可程式控制器(PLC)的該算術與邏輯運算單元3研製完成一套自動指示秤，並在該算術與邏輯運算單元3上使用Visual Basic設計組合運算一選別系統軟體以組成一套組合式該單體秤盤1量測系統。

定量處理是農漁牧產品加工處理過程中很重要的環節，本創作之自動指示秤能以複數該單體秤盤1解決之農產品自動快速定量秤重問題。為更詳盡說明本發明，請參閱圖3之步驟：步驟11：該人機互動裝置2依照需求輸入該單體秤盤1的一重合數(即幾個該單體秤盤1的設定)；步驟12：該人機互動裝置2依照需求輸入該單體秤盤1為秤重置放於該單體秤盤1之複數顆蔬果之總重量的一合格區域(即蔬果之總重量上限設定與下限設定)；步驟13：操作人員放置蔬果至全部的該單體秤盤1上；步驟14：該算術與邏輯運算單元3將隨機組合配對複數組該單體秤盤1的複數組該動荷重信號14；步驟15：該算術與邏輯運算單元3以多數邏輯運算子單元在一計算時間內施以混雜分析規則與邏輯加法規則來解析集合以運算複數組該動荷重信號14的該累加值；步驟16：計算完該累加值後且該累加值於設定的該合格區域內，隨機組合的該單體秤盤1各設置有一燈號會啟動亮燈，同時，該算術與邏輯運算單元3暫時停止計算；步驟17：亮燈後的隨機組合的該單體秤盤1，必須等操作人員全部拿起全部蔬果，該燈號才會熄滅，該燈號 熄滅後，該算術與邏輯運算單元3接續進行步驟13，將開始下一輪的配對；如總重量與合格區域的值有調整，該算術與邏輯運算單元3接續進行步驟11。

為使本創作達到系統自動化，如圖4所示，更包括：一具傾斜機構的一單體秤盤1、一人機互動裝置2、一算術與邏輯運算單元3、一進料輸送裝置4、一出料輸送裝置5等五個系統，該進料輸送裝置4提供自動運送設定數量之蔬果至每一該單體秤盤1上計算重量，該出料輸送裝置5設置於全部該單體秤盤1下方以運送收集符合該累加值的複數組該單體秤盤1上的蔬果至包裝區，請參閱圖5之步驟：步驟21：該人機互動裝置2依照需求輸入該單體秤盤1的一重合數(即幾個該單體秤盤1的設定)；步驟22：該人機互動裝置2依照需求輸入該單體秤盤1為秤重置放於該單體秤盤1之複數顆蔬果之總重量的一合格區域(即蔬果之總重量上限設定與下限設定)；步驟23：該進料輸送裝置4自動運送設定數量之蔬果至全部的該單體秤盤1上；步驟24：該算術與邏輯運算單元3將隨機組合配對複數組該單體秤盤1的複數組該動荷重信號14；步驟25：該算術與邏輯運算單元3以多數邏輯運算子單元在一計算時間內施以混雜分析規則與邏輯加法 規則來解析集合以運算複數組該動荷重信號14的該累加值；步驟26：計算完該累加值後且該累加值於設定的該合格區域內，隨機組合的該單體秤盤1各設置有一燈號會啟動亮燈，同時，該算術與邏輯運算單元3暫時停止計算；步驟27：亮燈後的隨機組合的該單體秤盤1由該傾斜機構形成一傾斜角度，讓蔬果滾動至該出料輸送裝置5，該傾斜機構回復該傾斜角度，該燈號同步熄滅，該算術與邏輯運算單元3接續進行步驟23，將開始下一輪的配對；如總重量與合格區域的值有調整，該算術與邏輯運算單元3接續進行步驟21。

其中，該算術與邏輯運算單元3除控制其他各邏輯運算子單元之運作外，尚執行高速重量組合運算及自動選取該單體秤盤1的個別該動荷重信號14，並排出誤差範圍內之隨機組合該動荷重信號14等工作。由測試結果顯示，各邏輯運算子單元均能正常運轉，定量秤重系統之準確度到達5~20公克，出料速度約為15~20次/分。

本創作所提供之組合式該單體秤盤1量測系統性能，首先建立重量與數位化之關係為1：1，使該人機互動裝置2的螢幕所顯示重量為實際秤量重量，再設計自動指示秤圖控界面以便監控整個系統。為達到上述目的，本創作之該算術與邏輯運算單元3提出的技術方案係包含以下步驟： 步驟(a)：接受由一蔬果重量產生的運算複數組該動荷重信號14的該累加值之指令；步驟(b)：使該算術與邏輯運算單元3計算各單體秤盤1的各該振動信號13以及各該動荷重信號14；步驟(c)：將各該動荷重信號14依照該重合數進行加總處理，並輸出一隨機組合產生n組該動荷重信號14組合的該累加值，該累加值中包括多數組該動荷重信號14組合；步驟(d)：該算術與邏輯運算單元3對該振動信號13及該動荷重信號14分別進行時域與頻域轉換演算，分別獲取對應之一振動頻率函數及一動荷重頻率函數；步驟(e)：該算術與邏輯運算單元3判斷該振動頻率函數與該動荷重頻率函數之間是否具線性關係，若是，則對該振動頻率函數與該動荷重頻率函數進行比對演算，以獲取影響該單體秤盤1之一防振控制信號；步驟(f)：該算術與邏輯運算單元3依據該防振控制信號限制在一動態範圍內以執行防振控制；步驟(g)：該多數邏輯運算子單元依據一混雜分析規則及一邏輯加法規則分別解析集合與判斷何組該累加值是否達該合格區域，若該累加值的條件機率分布於該合格區域，則將該累加值暫存於一記憶體，再進行步驟(h)，若該累加值未在該合格區域，發生於一不合格區域則直接進行警 示提醒；步驟(h)：該算術與邏輯運算單元3依據該步驟(g)若達該合格區域在該記憶體中之該累加值所對應的各該單體秤盤1各設置有一燈號，對各燈號進行輸出啟動亮燈。

本創作中包含有連續動態秤重過程；而實驗結果則藉由LABVIEW來分析。在軟體模擬方面，利用Simulink動態模擬軟體來模擬秤重時的動態響應。模擬的結果則拿來與實驗數據比較。該單體秤盤1在穩定度與準確度上都有較好的表現。本創作使用的該單體秤盤1應用該防振計算系統與該動荷重以輸出該振動信號13與該動荷重信號14的功能，使該單體秤盤1能節省成本、縮小體積，並追求更快速的傳輸，簡化複雜的配線。

自動指示秤理想的是該單體秤盤1具有該防振計算系統與該動荷重功能，該防振計算系統進而包含一抗振動軟體，該單體秤盤1為秤重置放於該單體秤盤1之複數顆蔬果之總重量者，根據該單體秤盤1之檢測該動荷重信號14之變化而檢測一重合數內的該單體秤盤1的複數顆蔬果之累加值。於本態樣之自動指示秤中，該算術與邏輯運算單元3用以檢測該單體秤盤1之總重量。又，該單體秤盤1係藉由一荷重元11(load cell)而振動，由於在該荷重元11具有該防振計算系統與該動荷重功能，由於如上述般利用該算術與邏輯運算單元3檢測該單體秤盤1之總重量，故該算術與邏輯 運算單元3分別根據該防振計算系統與該動荷重獲取該防振控制信號，並依據該防振控制信號限制在一動態範圍內以執行防振控制而不易受振動之影響，以準確地測定蔬果等之重量。理想的是如下之自動指示秤：其包含該單體秤盤1及藉由該荷重元11輸出之該振動信號13與該動荷重信號14，上述該算術與邏輯運算單元3係檢測該單體秤盤1之該動荷重信號14者，根據該算術與邏輯運算單元3之檢測該動荷重信號14之變化而檢測蔬果之該累加值是否符合於該合格區域。關於本態樣之自動指示秤，該算術與邏輯運算單元3亦檢測該單體秤盤1之總重量。即，該算術與邏輯運算單元3除測定該單體秤盤1與該單體秤盤1上之蔬果之重量以外，亦測定該荷重元11及該傾斜機構之全部重量。於本態樣之自動指示秤中，由於如上述般利用該算術與邏輯運算單元3檢測該單體秤盤1之總重量，故該算術與邏輯運算單元3不易受振動之影響，而可準確地測定蔬果等之重量。

進一步，本創作以該單體秤盤1搭配該進料輸送裝置4，模擬運算重量控制器的順序控制進料輸送裝置4，以網路通訊方式與該人機互動裝置2連結傳遞生產相關的該累加值的計量數據，並搭配該人機互動裝置2，在該人機互動裝置2的一觸控式面板完成重量校正、參數修改、自動計量與手/自動切換控制等功能，讓複數組成對形成的該單體秤盤1能在該人機互動裝置2上操作運作。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定新型專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件新型專利申請案，以勵創作，至感德便。

Claims (2)

1. 一種自動指示秤，包括：複數單體秤盤，係藉由交替地並列排列或可移排列有多個包含一防振計算系統與一動荷重功能的一荷重元支撐該單體秤盤所組合而成，使各該單體秤盤能各自輸出一振動信號與一動荷重信號；一人機互動裝置，用以輸入該單體秤盤的一重合數、以及於該重合數內以一隨機組合選取的複數組該單體秤盤輸出的複數組該動荷重信號組合的一累加值的一合格區域；一算術與邏輯運算單元，接收全部的該單體秤盤的個別該動荷重信號，再隨機組合複數組該單體秤盤輸出的複數組該動荷重信號，再以多數邏輯運算子單元施以混雜分析規則與邏輯加法規則來解析集合以運算複數組該動荷重信號的該累加值，使該算術與邏輯運算單元來定義該累加值的條件機率分布發生於該合格區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動指示秤，其中該隨機組合的複數組該單體秤盤，待複數組該單體秤盤的該動荷重信號施以一歸零操作，其後自動重置已計算的該累加值，接續在一決策時間內該算術與邏輯運算單元重複接收全部的該單體秤盤的個別該動荷重信號，再隨機組合複數組該單體秤盤輸出的複數組該動荷重信號，重複運算複數組該動荷重信號的該累加值，重複定義該累加值的條件機率分布發生於該合格區域，重複配對該隨機組合的複數組該單體秤盤的複數組該動荷重信號的該累加值此一重複操作，再自動重置已計算的該累加值的該重複操作。