JP4904797B2 - Electronic balance - Google Patents
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Description
本発明は、電子天びんに関し、特に使用環境に適した平滑化処理機能を有する電子天びんに関する。 The present invention relates to an electronic balance, and more particularly to an electronic balance having a smoothing function suitable for a use environment.
従来、電子天びんにおいては荷重−電気変換部のアナログ出力をA/D変換器により所定時間Tごとにサンプリングして数値化しているが、この時系列データ{Xn}が外部環境によって発生するノイズの影響を受けて変動するため、一般に平滑化処理が適用されている。この平滑化処理には、一般に(1)式に示す移動平均フィルタが用いられ、時系列
データ{Xn}は時系列データ{Yn}に変換されている。
また、ノイズの影響を低減して測定精度を向上させるものとして、特開平6−109526号公報等に開示されている高次平滑化処理を行うディジタルフィルタも多く用いられている。これらの平滑化処理を行う場合のデータ数は、使用用途や使用環境下に応じて数種類選択可能にしたものもあるが、多くは固定して用いられている。
Further, as a means for reducing the influence of noise and improving measurement accuracy, a digital filter that performs high-order smoothing processing disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-109526 is often used. The number of data when performing these smoothing processes can be selected from several types according to the intended use and usage environment, but many are fixedly used.
従来の電子天びんにおいては、上記のような平滑化処理が適用されているが、平滑化処理手段や平滑化処理データ数が固定されていたり、数種類の選択に制限されているため、この限られた平滑化処理では使用者の様々な要求や使用環境に適さない場合もあり、適切な精度、応答性での測定を行うことができず、測定結果の信頼性を低下させたり作業効率を低下させる原因にもなっている。このため、移動平均フィルタのデータ数を入力キーなどで任意に入力する方法も考えられるが、小形電子天びんでは、入力キーを増設するスペースがとれないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、必要とする測定精度や応答時間に適した平滑化処理を選択することができる電子天びんを提供することを目的とする。
In conventional electronic balances, the smoothing process as described above is applied. However, the number of smoothing processing means and the number of smoothing process data is fixed or limited to several types. In some cases, the smoothing process may not be suitable for various user requirements and usage environments, making it impossible to perform measurements with appropriate accuracy and responsiveness, reducing the reliability of measurement results and reducing work efficiency. It is also a cause. For this reason, a method of arbitrarily inputting the number of data of the moving average filter with an input key is conceivable. However, a small electronic balance has a problem that a space for adding an input key cannot be taken.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an electronic balance capable of selecting a smoothing process suitable for required measurement accuracy and response time.
上記の目的を達成するため、本発明の電子天びんは、皿上荷重を電気信号に変換し、その電気信号を所定時間ごとにA/D変換した時系列データを平滑化し、得られた時系列データを演算処理して荷重値を表示する電子天びんにおいて、外部記憶媒体を接続する記憶媒体接続手段と、前記記憶媒体に記録された平滑化処理構築データを読み取るデータ読取装置と、前記外部記憶媒体から読み取った前記平滑化処理構築データを基に平滑化処理を自動構築する平滑化処理構築手段とを備えるようにしたものである。
また、前記平滑化処理構築データとして精度、応答時間、ノイズの大きさの少なくとも一つ以上を数値指定したものである
本発明の電子天びんは、上記のように構成されており、必要とする測定精度や応答時間に見合った平滑化処理を採り入れた計量表示のための演算処理を行うことができる。
In order to achieve the above object, the electronic balance of the present invention converts the load on the dish into an electric signal, smoothes the time series data obtained by A / D converting the electric signal every predetermined time, and the obtained time series. In an electronic balance that computes data and displays a load value, storage medium connecting means for connecting an external storage medium, a data reader for reading smoothing construction data recorded in the storage medium, and the external storage medium And a smoothing processing construction means for automatically constructing a smoothing processing based on the smoothing processing construction data read from the above.
In addition, the electronic balance of the present invention, in which at least one of accuracy, response time, and noise magnitude is designated numerically as the smoothing processing construction data, is configured as described above and requires measurement. It is possible to perform calculation processing for measurement display that adopts smoothing processing suitable for accuracy and response time.
本発明の電子天びんは、使用者が必要とする測定精度や応答時間をパソコンで入力・設定した外部記憶媒体を接続することによって最適な平滑化処理プログラムが自動構築され、適切な測定精度、応答時間での測定が行えることにより測定結果の信頼性向上および作業効率の向上が可能になる。 The electronic balance of the present invention automatically constructs an optimal smoothing processing program by connecting an external storage medium in which the measurement accuracy and response time required by the user are input and set on a personal computer, and provides appropriate measurement accuracy and response. By performing measurement in time, it becomes possible to improve the reliability of measurement results and work efficiency.
本発明が提供する電子天びんは、皿上荷重を電気信号に変換し、その電気信号を所定時間ごとにA/D変換した時系列データを平滑化し、得られた時系列データを演算処理して荷重値を表示する電子天びんにおいて、外部記憶媒体を接続する記憶媒体接続手段と、前記記憶媒体に記録された平滑化処理構築データを読み取るデータ読取装置と、前記外部記憶媒体から読み取った前記平滑化処理構築データを基に平滑化処理プログラムを自動構築する平滑化処理構築手段とを備えた電子天びんであって、前記平滑化処理構築手段は、前記平滑化処理構築データとして、精度、応答時間、ノイズのうち二以上の項目の数値を指定して平滑化処理プログラムを自動構築するものである。 The electronic balance provided by the present invention converts the load on the pan into an electric signal, smoothes the time series data obtained by A / D converting the electric signal every predetermined time, and performs arithmetic processing on the obtained time series data. In an electronic balance for displaying a load value, storage medium connecting means for connecting an external storage medium, a data reader for reading smoothing construction data recorded on the storage medium, and the smoothing read from the external storage medium An electronic balance including a smoothing processing construction means for automatically constructing a smoothing processing program based on the processing construction data, wherein the smoothing processing construction means includes, as the smoothing processing construction data , accuracy, response time, A smoothing program is automatically constructed by specifying numerical values of two or more items of noise .
以下実施例により本発明の電子天びんを詳細に説明する。図1は、本発明の電子天びんの構成を示すブロック図である。
本電子天びんは、被計量物の荷重を検出して電気信号に変換する荷重検出部1と、この電気信号をサンプリングしてA/D変換し、荷重測定データに変換するA/D変換器2と、前記荷重測定データを平滑化処理する平滑化処理プログラムを構築するに必要な諸条件、すなわち、測定精度または応答時間およびこれらを保持する保持時間等の平滑化処理構築データを記憶しておく例えばUSBメモリ等の外部記憶媒体3と、前記外部記憶媒体3の接続を検知して記録された平滑化処理構築データを読み取る読取装置4と、汎用のマイクロプロセッサ及びインターフェース等からなり荷重測定データを平滑化し計量表示するまでの必要な処理プログラムを実行する処理装置5と、前記処理プログラムを記憶しておく記憶装置6および被計量物の重量表示を行う表示装置7から構成されている。
Hereinafter, the electronic balance of the present invention will be described in detail by way of examples. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the electronic balance of the present invention.
This electronic balance includes a
図2は、前記処理装置5が前記記憶装置6に記憶されている処理プログラムを実行することにより機能する各処理機能をブロック別に示したブロック図である。すなわち前記処理装置5は前記荷重測定データを前記外部記憶媒体3に記憶されている平滑化処理構築データに基づき平滑化処理を行う平滑化処理機能ブロック51と、平滑化処理後の荷重測定データに重量変換係数を乗じて重量値に変換する重量換算機能ブロック52と、前記読取装置4を介して入力された平滑化処理構築データに基づき平滑化処理を行うための平滑化処理プログラムを構築する平滑化処理構築機能ブロック53を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing each processing function, which functions when the
前記外部記憶媒体3への平滑化処理構築データの書込みは、パーソナルコンピュータ8に前記外部記憶媒体3を接続し、キーボード9からの入力によって行う。そして前記読取装置4は前記外部記憶媒体3の接続を検知して前記外部記憶媒体3に書き込まれた平滑化処理構築データを読み取り、この平滑化処理構築データを前記処理装置5に入力する。
The smoothing processing construction data is written to the
前記処理装置5の平滑化処理構築機能ブロック53は(1)式のデータ数(2k+1)が可変である可変長移動平均フィルタまたは複数の可変長移動平均フィルタを構築するプログラムを備えている。前記読取装置4から入力された平滑化処理構築データを受け取ると、図3に示すフローチャートの手順によりこの平滑化処理構築データが応答時間のみか、測定精度のみか、あるいは応答時間と測定精度の両方なのかをチェックして(S1〜S4)、平滑化処理に単独の可変長移動平均フィルタを用いるか(S5)、複数個の可変長移動平均フィルタを用いるかを選択し(S6)、平滑化処理プログラムを構築する。
The smoothing processing construction function block 53 of the
図4は平滑化処理構築データとして測定精度0.3mgのみが入力されている場合の測定精度と応答時間の関係を示したもので、測定データのサンプリング周期を0.1secとした場合の測定精度と応答時間は図に示すような関係にある。図において測定精度を0.1mgにした場合は、応答時間が16secになり、応答時間1secにした場合は測定精度が0.5mgとなる。この特性を記憶している前記平滑化処理構築機能ブロック53により測定精度0.3mgは平滑化時間4secに変換され、平滑化処理プログラムの平滑化時間が更新され記憶装置6に記憶される。 FIG. 4 shows the relationship between the measurement accuracy and the response time when only the measurement accuracy of 0.3 mg is input as the smoothing processing construction data, and the measurement accuracy when the sampling cycle of the measurement data is 0.1 sec. And the response time have a relationship as shown in the figure. In the figure, when the measurement accuracy is 0.1 mg, the response time is 16 sec, and when the response time is 1 sec, the measurement accuracy is 0.5 mg. The smoothing processing construction function block 53 storing this characteristic converts the measurement accuracy of 0.3 mg into a smoothing time of 4 sec, and the smoothing time of the smoothing processing program is updated and stored in the storage device 6.
また、図5は例えば平滑化処理構築データが、応答時間を1secと測定精度を0.1mgで平滑化処理を行う場合の測定精度と応答時間の関係を示したもので、応答時間と必要精度が直線的に関係付けられない場合の平滑化処理構築例に該当し、2個の可変長移動平均フィルタを使用する。この場合、図5(A)に示すように荷重が加えられてから2秒間は平滑化時間1secで平滑化処理を行い、それ以後は平滑化時間16secで平滑化処理を行う。これにより、図5(B)に示すように荷重が加えられてから2秒程度で荷重のほぼ満量値近くに計量値が到達し、それ以後は必要な測定精度0.1mgを実現することができる。 FIG. 5 shows, for example, the relationship between the measurement accuracy and the response time when the smoothing processing construction data is smoothed with a response time of 1 sec and a measurement accuracy of 0.1 mg. Corresponds to an example of a smoothing processing construction in a case where is not related linearly, and two variable length moving average filters are used. In this case, as shown in FIG. 5A, the smoothing process is performed with a smoothing time of 1 sec for 2 seconds after the load is applied, and thereafter the smoothing process is performed with a smoothing time of 16 sec. As a result, as shown in FIG. 5B, the measured value reaches near the full value of the load in about 2 seconds after the load is applied, and thereafter, the necessary measurement accuracy of 0.1 mg is realized. Can do.
次に図5に示した平滑化処理構築データが入力された場合の平滑化処理手順を図6に示したフローチャートに基づいて説明する。前記A/D変換器2で荷重検出部1の電気信号は荷重測定データに変換され(S11)、計量スタート時からの時間tが2秒以内と判断されると(S12)と、前記測定データは第1平滑化時間(1sec)で平滑化処理が行われ(S13)、さらに重量変換係数が乗じられて重量値に変換される(S14)。この重量値は表示装置7に表示され(S15)、この手順が2秒になるまで繰り返される。そして、2秒を越えると前記測定データは第2平滑化時間(16sec)で平滑化処理され(S16)、さらに重量変換係数が乗じられて重量値に変換され(S17)、この重量値は表示装置7に表示される(S18)。そして、初期測定を開始するかを判断し(S19)、初期測定を開始しない場合はS11からの手順を繰り返し実行する。また、初期測定からやり直す場合は、時間t=0にリセットした後(S20)、S11からの手順を繰り返し実行する。この初期測定開始の判断は、前記処理装置5に初期測定開始用入力ボタンを設けて入力して知らせるか、荷重測定データが一定値以上の変化を行った場合を検知しその信号を平滑化処理プログラムに取り込むことにより行う。
Next, the smoothing process procedure when the smoothing process construction data shown in FIG. 5 is input will be described based on the flowchart shown in FIG. When the A /
また、予め入力信号に含まれるノイズの大きさが判明している場合は、ノイズの大きさを指定することにより、サンプリング周期を0.1sとした場合、下記の例に示すような平滑化処理が行われる。
例1:応答時間1s、ノイズの大きさ±0.001g(ふらつき幅0.002g)を指定した場合、データ数10の可変長移動平均フィルタが平滑化に使用される。これにより入力信号のノイズは、0.002g(1/√10)のように分散化処理され0.0006gに減衰する。サンプリング周波数以外の成分H(X)は次式(2)に示されるゲインH(X)のように減衰する。
H(X)=(1/10)ΣXi ・・・(2)
In addition, when the magnitude of noise included in the input signal is known in advance, when the sampling period is set to 0.1 s by specifying the magnitude of noise, smoothing processing as shown in the following example Is done.
Example 1: When a response time of 1 s and a noise size of ± 0.001 g (a fluctuation width of 0.002 g) are specified, a variable length moving average filter having 10 data is used for smoothing. As a result, the noise of the input signal is decentralized as 0.002 g (1 / √10) and attenuated to 0.0006 g. Components H (X) other than the sampling frequency are attenuated as gain H (X) shown in the following equation (2).
H (X) = (1/10) ΣXi (2)
例2:精度0.0001g、ノイズの大きさ±0.001gを指定した場合、可変長移動平均フィルタのみで精度0.0001gを得るためのデータ数Nが次式(3)式より導かれる。
0.002/√N≦0.00014 ・・・(3)
これを演算処理してN≧204.08が導かれる。サンプリング周波数以外の成分H(X)は次式(4)に示されるように減衰する。
Example 2: When an accuracy of 0.0001 g and a noise magnitude of ± 0.001 g are specified, the number of data N for obtaining an accuracy of 0.0001 g using only a variable length moving average filter is derived from the following equation (3).
0.002 / √N ≦ 0.00014 (3)
By calculating this, N ≧ 204.08 is derived. Components H (X) other than the sampling frequency are attenuated as shown in the following equation (4).
H(X)=(1/204)ΣXi ・・・(4)
例3:精度0.0002g、応答時間3sを指定した場合、データ数Nは次式(5)から導かれる。
N≧(0.002/0.00024)2 ・・・(5)
これより、N≧69.44となり、70データが必要となる。応答時間が3sであるので10データの可変長移動平均フィルタ3個と40データの可変長移動平均フィルタ1個を直列に接続して構成する。
H (X) = (1/204) ΣXi (4)
Example 3: When an accuracy of 0.0002 g and a response time of 3 s are specified, the number of data N is derived from the following equation (5).
N ≧ (0.002 / 0.00024) 2 (5)
As a result, N ≧ 69.44, and 70 data is required. Since the response time is 3 seconds, three variable length moving average filters of 10 data and one variable length moving average filter of 40 data are connected in series.
上記実施例において、可変長移動平均フィルタを用いて平滑化処理を行う方法を示しているが、例えば図7のZ変換記号で示した遅延器10、加算器11、係数器12a、12bを用いて構成される積分型フィルタなどの他のディジタルフィルタを前記平滑化処理構築機能ブロック53に予め記憶登録しておくことにより、応答時間と測定精度に対応して各種フィルタを選択して使用し、より高度な平滑処理を実行させることもできる。 In the above embodiment, the smoothing process is performed using the variable length moving average filter. For example, the delay unit 10, the adder 11, and the coefficient units 12a and 12b indicated by the Z conversion symbol in FIG. 7 are used. By storing and registering in advance in the smoothing processing construction function block 53 other digital filters such as an integral filter configured as described above, various filters can be selected and used in accordance with response time and measurement accuracy, It is also possible to execute a more advanced smoothing process.
本発明は電子天びん、電子はかりに利用される。 The present invention is used for an electronic balance and an electronic balance.
1 荷重検出部
2 A/D変換器
3 外部記憶媒体
4 読取装置
5 処理装置
51 平滑化処理機能ブロック
52 重量換算機能ブロック
53 平滑化処理構築機能ブロック
6 記憶装置
7 表示装置
8 パーソナルコンピュータ
9 キーボード
10 遅延器
11 加算器
12a 係数器
12b 係数器
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