特許 5669360 デジタル秤用デジタルフィルタ、それを備えたデジタル秤及び濾波処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5669360

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】デジタル秤用デジタルフィルタ、それを備えたデジタル秤及び濾波処理方法

(51)【国際特許分類】

   G01G 23/37 20060101AFI20150122BHJP

【ＦＩ】

   G01G23/37 C

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2009-51094(P2009-51094)

(22)【出願日】2009年3月4日

(65)【公開番号】特開2010-203972(P2010-203972A)

(43)【公開日】2010年9月16日

【審査請求日】2012年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208444

【氏名又は名称】大和製衡株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊東 幸恵

(72)【発明者】

【氏名】長井 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】清水 亮

【審査官】 三笠 雄司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−７８４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３３９４３０２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００３−３３７０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１０８７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−３４１８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｇ １／００−２３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動成分を含むデジタル計量信号を濾波処理するＦＩＲフィルタと、
前記ＦＩＲフィルタで濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲内であるか否かを１計量サイクル中のデジタル計量信号の所定サンプリングごとに判定する判定手段と、
制御手段と、を備え、
前記ＦＩＲフィルタは、所定の周波数領域の振動成分を除去する固定部と、変化させることが可能な周波数領域の振動成分を除去する適応部とを有し、
前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に応じて、前記適応部のフィルタ係数を変更することにより、前記適応部において除去する振動成分の周波数領域を変化させるように構成されており、
前記制御手段は、前記フィルタ係数を、前記固定部で濾波処理されたデジタル計量信号に基づいて演算するように構成されているデジタル秤用デジタルフィルタ。

【請求項2】

前記制御手段は、前記適応部のフィルタ次数を所定数増加させることにより、前記適応部で除去する振動成分の周波数領域を変化させるように構成されている請求項１に記載のデジタル秤用デジタルフィルタ。

【請求項3】

前記固定部は、入力されたデジタル計量信号のうち、被計量物を計量するデジタル秤の重量センサの固有振動数を除去するように構成されている請求項１に記載のデジタル秤用デジタルフィルタ。

【請求項4】

前記適応部は、格子型ＦＩＲフィルタが所定数接続されることにより構成されている請求項１に記載のデジタル秤用デジタルフィルタ。

【請求項5】

前記固定部は、格子型ＦＩＲフィルタが所定数接続されることにより構成されている請求項１に記載のデジタル秤用デジタルフィルタ。

【請求項6】

前記固定部は、前記ＦＩＲフィルタに入力されたデジタル計量信号を濾波処理し、前記適応部は、前記固定部で濾波処理されたデジタル計量信号を濾波処理するように構成されている請求項１に記載のデジタル秤用デジタルフィルタ。

【請求項7】

請求項１から６の何れかに記載のデジタル秤用デジタルフィルタを備えているデジタル秤。

【請求項8】

振動成分を含むデジタル計量信号を濾波処理するＦＩＲフィルタと、前記ＦＩＲフィルタで濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲内であるか否かを１計量サイクル中のデジタル計量信号の所定サンプリングごとに判定する判定手段と、制御手段と、を備え、前記ＦＩＲフィルタは、所定の周波数領域の振動成分を除去する固定部と、変化させることが可能な周波数領域の振動成分を除去する適応部とを有し、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に応じて前記適応部のフィルタ係数を変更するように構成されているデジタル秤用デジタルフィルタを用いた濾波処理方法であって、
固定部のフィルタ係数をデジタル秤の重量センサの固有振動数に応じた正弦波に基づいて演算するステップと、
適応部の格子型フィルタのフィルタ係数を前記固定部で濾波処理されたデジタル計量信号に基づいて演算するステップと、
前記デジタル計量信号を前記デジタル秤用デジタルフィルタに入力するステップと、
入力された前記デジタル計量信号を前記固定部及び前記適応部においてそれぞれ演算されたフィルタ係数に基づいて濾波処理するステップと、を含み、
前記判定手段が、所定の計量サイクルの後、前記フィルタ係数を変更すべきと判断した場合、前記制御手段が、前記適応部のフィルタ係数を前記固定部で濾波処理されたデジタル計量に基づいて演算し、更新する濾波処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デジタル秤に適用されるデジタル秤用デジタルフィルタ及びそれを備えたデジタル秤に関する。また、当該デジタル秤用デジタルフィルタを用いた濾波処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

デジタル秤においては、ロードセル等の重量センサによって検出された被計量物のアナログ計量信号がデジタル計量信号に変換された上で当該デジタル計量信号に基づいて各種制御が行われる。デジタル計量信号には、デジタル秤に固有の振動や外的要因による振動等の振動成分が含まれているため、デジタルフィルタを用いてこれを除去している。

【0003】

このようなデジタルフィルタにおいては、デジタル計量信号に含まれる振動成分のうち、外的要因による振動等のように、周波数特性が時間的に変化する振動成分を除去するために、入力されるデジタル計量信号に応じて伝達関数を変化させることで除去する振動成分の周波数領域を変化させている。ここで、伝達関数を変化させる方法には、フィルタ係数を再演算する方法と、フィルタ次数（単位フィルタの数）を変化させる方法とがある。

【0004】

しかし、フィルタ係数を再演算する方法は、繰り返し演算量が多く、複雑な演算を要するため、演算時間が長くなる。即ち、被計量物の計量中にフィルタ係数を再演算することとなると、デジタル計量信号が所定の許容減衰範囲内になるまでの時間（被計量物の重量値として採用可能となるまでの時間）が長くなる問題がある。

【0005】

このような問題に対し、例えば、下記特許文献１には、フィルタ手段で濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲内であるか否かを１計量サイクル中のデジタル計量信号の所定サンプリングごとに判定し、振動成分の振幅が許容減衰範囲内でない場合に、フィルタ手段のフィルタ次数を増加させることにより、フィルタ手段で除去する振動成分の周波数領域を変化させるデジタルフィルタが開示されている。このようなデジタルフィルタによれば、濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲内であるか否かに応じてフィルタ手段のフィルタ次数を変化させることにより除去する振動成分を変化させるため、フィルタ手段における濾波処理の演算量を低減させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許３３９４３０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１に記載のデジタルフィルタのようにフィルタ次数を変化させる方法では、伝達関数が大きく変化しないため、予め設定されたフィルタ係数が除去可能な振動成分の周波数領域とデジタル計量信号に含まれる振動成分の周波数領域とが大きく異なる場合には、濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が許容減衰範囲内に収束しなかったり、収束するまでの時間が長くなったりするおそれがある。この結果、デジタル秤の計量精度が悪化したり、フィルタの演算時間が長くなって計量時間が長くなったりする問題が生じる。特に、デジタル秤のうち、組合せ演算を行う組合せ秤においては、組合せ演算の高速化に伴い、１つの被計量物を計量する時間（即ち、１計量サイクル）も短くする必要があるため、計量時間が長くなることは望ましくない。

【0008】

本発明は、以上のような課題を解決すべくなされたものであり、計量精度を保持しつつ適応させるフィルタの演算時間を短縮することができるデジタル秤用デジタルフィルタ、これを備えたデジタル秤及びデジタル秤用デジタルフィルタを用いた濾波処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係るデジタル秤用デジタルフィルタは、振動成分を含むデジタル計量信号を濾波処理するＦＩＲフィルタと、前記ＦＩＲフィルタで濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲内であるか否かを１計量サイクル中のデジタル計量信号の所定サンプリングごとに判定する判定手段と、制御手段と、を備え、前記ＦＩＲフィルタは、所定の周波数領域の振動成分を除去する固定部と、変化させることが可能な周波数領域の振動成分を除去する適応部とを有し、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に応じて、前記適応部において除去する振動成分の周波数領域を変化させるように構成されている。

【0010】

上記デジタル秤用デジタルフィルタによれば、ＦＩＲフィルタの固定部において、入力されたデジタル計量信号のうち所定の周波数領域の振動成分が除去されるため、デジタル秤の固有振動等の予め想定される振動成分が確実に除去される。ＦＩＲフィルタの適応部においては、入力されたデジタル計量信号から除去する振動成分の周波数領域を変化させることにより、被計量物を投入することにより発生するデジタル秤の揺れや外的要因によって計量中に生じた様々な振動成分が除去される。

【0011】

このように、入力されるデジタル計量信号のうち、予め想定される振動成分の周波数領域については、１計量サイクル中に演算を行うことなく固定部で除去しつつ、随時発生する振動成分の周波数領域についてのみ、適応部において除去する振動成分の周波数領域を変化させる演算を行うため、計量精度が低下することを防止しつつ、ＦＩＲフィルタにおける濾波処理の演算量を減少させ、演算時間を短縮することができる。以上のように、本発明によれば、計量精度を保持しつつ適応させるフィルタの演算時間を短縮することができる。

【0012】

上記デジタル秤用デジタルフィルタにおいて、前記制御手段は、前記適応部のフィルタ係数を変更することにより、前記適応部において除去する振動成分の周波数領域を変化させるように構成されていてもよい。この構成によれば、適応部のフィルタ係数を変更することにより、適応部において除去する振動成分の周波数領域を大きく変えることができる。従って、判定手段による判定結果により濾波処理されたデジタル計量信号が許容減衰範囲内になり難いと判断された際、制御手段が適応部のフィルタ係数を変更することにより、より確実且つ早期にデジタル計量信号の振動成分を減衰させることができる。このように、判定手段による判定結果に応じて必要なときのみフィルタ係数が変更されるため、フィルタ係数の演算回数を減少させることができる。

【0013】

上記デジタル秤用デジタルフィルタにおいて、前記制御手段は、フィルタ次数を所定数増加させることにより、適応部で除去する振動成分の周波数領域を変化させるように構成されていてもよい。これにより、濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲内であるか否かに応じて適応部のフィルタ次数を変化させることにより除去する振動成分を変化させるため、適応部における濾波処理の演算量を低減させることができる。

【0014】

上記デジタル秤用デジタルフィルタにおいて、前記固定部は、入力されたデジタル計量信号のうち、被計量物を計量するデジタル秤の重量センサの固有振動数を除去するように構成されていてもよい。この構成によれば、予め想定される振動成分のうち、最も大きい振動成分であるデジタル秤の重量センサの固有振動数に基づく振動成分が固定部で除去されるため、濾過処理されたデジタル計量信号を迅速に許容減衰範囲に減衰させることができ、許容部における濾波処理の演算量をより低減させることができる。

【0015】

上記デジタル秤用デジタルフィルタにおいて、前記適応部は、格子型ＦＩＲフィルタが所定数接続されることにより構成されていてもよい。この構成によれば、適応部として格子型ＦＩＲフィルタが採用されているため、適応部における濾波処理の演算誤差を少なくすることができる。

【0016】

上記デジタル秤用デジタルフィルタにおいて、前記固定部は、格子型ＦＩＲフィルタが所定数接続されることにより構成されていてもよい。この構成によれば、固定部として格子型ＦＩＲフィルタが採用されているため、固定部における濾波処理の演算誤差を少なくすることができる。

【0017】

上記デジタル秤用デジタルフィルタにおいて、前記固定部は、前記ＦＩＲフィルタに入力されたデジタル計量信号を濾波処理し、前記適応部は、前記固定部で濾波処理されたデジタル計量信号を濾波処理するように構成されていてもよい。この構成によれば、デジタル計量信号に含まれる振動成分のうち、予め想定される振動成分が固定部において除去された後、残りの振動成分を除去するために、適応部において除去する振動成分の周波数領域を変化させるための演算が行われるため、適応部における演算量をより低減させることができる。

【0018】

また、本発明に係るデジタル秤は、上記何れかの構成を有するデジタル秤用デジタルフィルタを備えている。本発明のデジタル秤は、上記効果を奏するデジタル秤用デジタルフィルタを備えているため、デジタル秤の計量精度を低下させることなくデジタル秤の計量速度を高速化することができる。

【0019】

また、本発明に係るデジタル秤用デジタルフィルタを用いた濾波処理方法は、振動成分を含むデジタル計量信号を濾波処理するＦＩＲフィルタと、前記ＦＩＲフィルタで濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲内であるか否かを１計量サイクル中のデジタル計量信号の所定サンプリングごとに判定する判定手段と、制御手段と、を備え、前記ＦＩＲフィルタは、所定の周波数領域の振動成分を除去する固定部と、変化させることが可能な周波数領域の振動成分を除去する適応部とを有し、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に応じて前記適応部のフィルタ係数を変更するように構成されているデジタル秤用デジタルフィルタを用いた濾波処理方法であって、固定部のフィルタ係数をデジタル秤の重量センサの固有振動数に応じた正弦波に基づいて演算するステップと、適応部の格子型フィルタのフィルタ係数を所定の積算計量信号に基づいて演算するステップと、前記デジタル計量信号を前記デジタル秤用デジタルフィルタに入力するステップと、入力された前記デジタル計量信号を前記固定部及び前記適応部においてそれぞれ演算されたフィルタ係数に基づいて濾波処理するステップと、を含み、前記判定手段が、所定の計量サイクルの後、前記フィルタ係数を変更すべきと判断した場合、前記制御手段が、前記適応部のフィルタ係数を前回の計量サイクルにおけるデジタル計量信号に基づいて演算し、更新するものである。

【0020】

上記濾波処理方法によれば、固定部のフィルタ係数がデジタル秤の重量センサの固有振動数に基づいて演算されるため、予め想定される振動成分のうち、最も大きい振動成分であるデジタル秤の重量センサの固有振動数に基づく振動成分が固定部で除去される。また、適応部のフィルタ係数が所定の積算計量信号に基づいて演算されるため、ＦＩＲフィルタが適応部で除去する周波数成分を実際に発生し得る振動成分に即した周波数領域に設定することができる。さらに、フィルタ係数を更新する際、当該フィルタ係数が前回の計量サイクルにおけるデジタル計量信号に基づいて演算されるため、実際に発生している振動成分を適応部において確実に除去することができる。これにより、デジタルフィルタを用いて濾波処理する際に、適応部においてフィルタ係数の更新する回数を減少させることができる。従って、計量精度を保持しつつ適応させるフィルタの演算時間を短縮することができる。

【0021】

以下、特許請求の範囲及び明細書の記載に用いられる用語の定義について説明する。

【0022】

特許請求の範囲及び明細書にいう「ＦＩＲフィルタ」は、電気回路や電子回路等のような現実のフィルタ回路を意味するものではなく、ＦＩＲフィルタによってデジタル計量信号が濾波処理されることは、制御装置の制御部（例えば、マイクロコンピュータのＣＰＵ等）が制御装置の記憶部（例えば、マイクロコンピュータの内部メモリ）に記憶された制御プログラムに基づいて制御動作することによって、デジタル計量信号が演算処理されることを意味する。ＦＩＲフィルタは、伝達関数がフィルタ係数及び／又はフィルタ次数を変更することにより変化するものである。

【0023】

特許請求の範囲及び明細書にいう「１計量サイクル」とは、ある被計量物の重量を検出することによって得られたデジタル計量信号が入力されてから当該被計量物の計量終了処理が行われるまでの間を意味する。

【0024】

特許請求の範囲及び明細書にいう「積算計量信号」とは、例えば、複数の被計量物又は被計量物のサンプルを実際に計量した際に得られた複数のデジタル計量信号を足し合わせ、平均した信号を意味する。

【発明の効果】

【0025】

本発明は以上に説明したように構成され、計量精度を保持しつつ適応させるフィルタの演算時間を短縮することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係るデジタル秤用デジタルフィルタが適用されたデジタル秤の概略構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示すデジタル秤のデジタル秤用デジタルフィルタに設けられたＦＩＲフィルタの固定部の具体例を示すブロック図である。

【図3】図１に示すデジタル秤のデジタル秤用デジタルフィルタに設けられたＦＩＲフィルタの適応部の具体例を示すブロック図である。

【図4】図１に示すデジタル秤のデジタル秤用デジタルフィルタに設けられたＦＩＲフィルタの適応部における単位フィルタの具体例を示すブロック図である。

【図5】本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタのフィルタ係数演算モードにおける制御動作を示すフローチャートである。

【図6】本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタの濾波処理モードにおける制御動作を示すフローチャートである。

【図7】本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタにおける反射係数演算用フィルタを示すブロック図である。

【図8】本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタに入力されるデジタル計量信号ｘ（ｎ）の一例を示すグラフである。

【図9】図８に示すデジタル計量信号ｘ（ｎ）を濾波処理した後のデジタル計量信号ｙ（ｎ）^（ｍ）の一例を示すグラフである。

【図10】図９に示すグラフを拡大して示した図である。

【図11】本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタで濾波処理したデジタル計量信号ｙ（ｎ）^（ｍ）のフィルタ係数の変更前を例示するグラフである。

【図12】本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタで濾波処理したデジタル計量信号ｙ（ｎ）^（ｍ）のフィルタ係数の変更後を例示するグラフである。

【発明を実施するための最良の形態】

【0027】

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

【0028】

まず、本発明の一実施形態に係るデジタル秤用デジタルフィルタが適用されたデジタル秤の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るデジタル秤用デジタルフィルタが適用されたデジタル秤の概略構成を示すブロック図である。

【0029】

本実施形態のデジタル秤１は、図１に示すように、被計量物を計量する重量センサ２を備えている。重量センサ２には、例えば、ロードセルが用いられる。重量センサ２は、制御装置３に接続されており、重量センサ２で検出された重量は、増幅器４で増幅された上で制御装置３に送信される。なお、増幅器４には、不要な高周波成分を減衰させるためのローパスフィルタが設けられていてもよい。

【0030】

制御装置３は、各種演算を行う制御部３０及び各種演算の結果を記憶する記憶部３４を有している。制御装置３は、例えば、制御部３０及び記憶部３４が実装された制御基板（図示せず）により構成される。制御装置３は、例えば、マイクロコンピュータを備えており、制御部３０には、例えばこのマイクロコンピュータのＣＰＵが用いられる。記憶部３４には、例えばこのマイクロコンピュータの内部メモリが用いられる。制御部３０と記憶部３４とは相互に接続されている。記憶部３４には濾波処理等のための各種制御プログラムが格納されている。さらに、記憶部３４はフィルタ係数等の各種データを記憶する。また、制御部３０は、記憶部３４に格納された制御プログラムを読み出して実行することにより、演算等の処理や制御を行う。なお、制御部３０は、デジタル秤１に設けられるホッパ等の駆動制御を行うマイクロコンピュータを用いてもよいし、駆動制御用のマイクロコンピュータとは別に、デジタルフィルタにおける濾波処理専用のマイクロコンピュータ又はＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いてもよい。

【0031】

制御装置３は、アナログ計量信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器３５を有している。Ａ／Ｄ変換器３５は、増幅器４で増幅されたアナログ計量信号をデジタル化し、デジタル計量信号として制御部３０に入力する。このデジタル計量信号には、被計量物の重量に相当する直流成分の他に種々の振動成分が含まれている。

【0032】

また、デジタル秤１は、制御装置３の処理結果等を表示する表示部５と、制御装置３の各種設定入力等を行う操作部６と、外部のコンピュータ１０と通信可能な通信部７とを備えている。表示部５、操作部６及び通信部７と制御部３０とは、入出力インターフェイス３６を介して信号の授受を行う。

【0033】

制御部３０は、Ａ／Ｄ変換器３５、操作部６及び通信部７から信号を受け取り、これらの信号に基づいてフィルタ係数演算モード及び濾波処理モードを起動する。制御部３０は、濾波処理モードにおいては、フィルタ演算処理及び判定処理を行い、フィルタ係数演算モードにおいては、判定処理の結果に応じてフィルタ次数及びフィルタ係数を変更する制御を行い、これらの処理結果を記憶部３４に記憶する。換言すると、制御部３０は、ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ３１、判定手段３２及び制御手段３３として機能する。従って、本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタは、ＦＩＲフィルタ３１、判定手段３２及び制御手段３３として機能する制御部３０によって実現される。

【0034】

なお、本実施形態においては１つの制御基板で制御装置３を構成しているが、本発明は同様の制御を行い得る限りこれに限られない。即ち、例えば、各種制御に応じて複数の制御基板を設け、その複数の制御基板で制御装置３を構成してもよい。また、この制御装置３を、必ずしもデジタル秤１に備える必要はなく、例えば、パソコン等を外部の制御装置３として接続することにより当該外部の制御装置３で制御することとしてもよい。

【0035】

本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタにおいて、ＦＩＲフィルタ３１として機能する制御部３０は、Ａ／Ｄ変換器３５から入力される振動成分を含むデジタル計量信号を濾波処理する。

【0036】

より詳しくは、ＦＩＲフィルタ３１は、所定の周波数領域の振動成分を除去する固定部３１１と、変化させることが可能な周波数領域の振動成分を除去する適応部３１２とを有している。従って、Ａ／Ｄ変換器３５から入力されるデジタル計量信号は、固定部３１１においてデジタル秤の固有振動数等の予め想定される所定の振動成分が除去され、適応部３１２において例えば、デジタル秤１である組合せ秤に設けられたホッパの開閉や外的要因によって計量中に生じた様々な振動成分が除去される。

【0037】

また、判定手段３２として機能する制御部３０は、ＦＩＲフィルタ３１で濾波処理されたデジタル計量信号に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲内であるか否かを１計量サイクル中のデジタル計量信号の所定サンプリングごとに判定する。そして、制御手段３３は、判定手段３２の判定結果に応じて、適応部３１２において除去する振動成分の周波数成分を変更することにより、入力されたデジタル計量信号に含まれる振動成分のうち、固定部３１１で除去されない振動成分を除去する。なお、本実施形態においては、１計量サイクルとは、ある被計量物の重量を検出することによって得られたデジタル計量信号が入力されてから当該被計量物の計量終了処理（排出処理）が行われるまでの間を意味する。

【0038】

このように、入力されるデジタル計量信号のうち、予め想定される振動成分の周波数領域については、計量中に演算を行うことなく固定部３１１で除去しつつ、随時発生する振動成分の周波数領域についてのみ、適応部３１２において除去する振動成分の周波数領域を変化させる演算を行うため、計量精度が低下することを防止しつつ、適応部３１２における濾波処理の演算量を減少させ、演算時間を短縮することができる。以上のように、本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタによれば、計量精度を保持しつつ適応させるフィルタの演算時間を短縮することができる。

【0039】

本実施形態においては、制御部３０は、濾波処理後の振動成分の振幅が許容減衰範囲内でない場合に、適応部３１２のフィルタ次数を所定数増加させることにより、適応部３１２で除去する振動成分の周波数領域を変化させる。これにより、適応部３１２における濾波処理の演算量を低減させることができる。適応部３１２は、後述する単位フィルタがｍ個接続されて構成されており、当該単位フィルタの接続数ｍがフィルタ次数に相当している。

【0040】

ここで、ＦＩＲフィルタ３１の構成について、より詳細に説明する。図２から図４は、図１に示すデジタル秤のデジタル秤用デジタルフィルタに設けられたＦＩＲフィルタの具体例を示すブロック図である。図２は固定部を示すブロック図であり、図３は適応部を示すブロック図であり、図４は適応部の単位フィルタを示すブロック図である。なお、前述したように、図２から図４に示すＦＩＲフィルタは、電気回路や電子回路等により構成される現実のフィルタ回路を意味するものではなく、記憶部３４に記憶された制御プログラムに基づいて制御動作する制御部３０によって構成されるものである。

【0041】

まず、図３に示す適応部３１２について説明する。適応部３１２は、仮想的には図４に示す単位フィルタ３１０がｍ個直列接続されて構成されている。ここで、単位フィルタ３１０がｍ個直列接続されているとは、制御部３０が単位フィルタ３１０における演算をフィルタ係数（本実施形態においては後述する反射係数ｋ_ｍ）をフィルタ次数ｍに応じて変化させつつ（ｋ_１，ｋ_２，…，ｋ_ｍ）ｍ回繰り返すことを意味する。本実施形態の単位フィルタ３１０は、格子型ＦＩＲフィルタにより構成されている。格子型ＦＩＲフィルタを採用することにより適応部３１２における濾波処理の演算誤差を少なくすることができる。

【0042】

適応部３１２においては、単位フィルタ３１０である格子型ＦＩＲフィルタがｍ個直列接続されている。格子型ＦＩＲフィルタは、２つの入力ｆ（ｎ）^{（ｍ−１）}及びｇ（ｎ）^{（ｍ−１）}に対し、前向き予測誤差ｆ（ｎ）^（ｍ）及び後ろ向き予測誤差ｇ（ｎ）^（ｍ）を出力するものである。このような単位フィルタ３１０を直列接続することで、前向き予測誤差ｆ(ｎ)^(ｍ)及びｇ（ｎ）^（ｍ）のそれぞれが次段の単位フィルタ３１０に入力される。さらに、単位フィルタ３１０は、所定の反射係数ｋ_ｍを有している。即ち、適応部３１２は、仮想的には、同じ構成を有し且つ反射係数ｋ_ｍが接続数（フィルタ次数）ｍに応じて異なる単位フィルタ３１０がｍ個接続されて構成されている。

【0043】

反射係数ｋ_ｍ、前向き予測誤差ｆ（ｎ）^（ｍ）及び後向き予測誤差ｇ（ｎ）^（ｍ）の関係式は、以下の式（１）から式（４）で表される。なお、ｘ（ｎ）は、デジタル計量信号（入力信号）を示し、ｎ（ｎ＝０，１，２，…，Ｎ）は、サンプリング数を示している。単位フィルタ３１０の接続数ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）は、以下の式におけるフィルタ次数として示される。

【0044】

【数1】

【数2】

【数3】

【数4】

【0045】

適応部３１２は、所定のフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）を有している。適応部３１２の伝達関数Ｆ（ｚ）をフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）を用いて表すと、以下の式（５）が得られる。

【0046】

【数5】

【0047】

このフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）と反射係数ｋ_ｍとは、以下の式（６）に示す関係を有している。

【0048】

【数6】

【0049】

そして、式（５）に示す伝達関数Ｆ（ｚ）を用いて濾波処理された適応部３１２の出力信号ｙ（ｎ）^（ｍ）は、以下の式（７）で表される。

【0050】

【数7】

【0051】

このように、式（１）から式（４）及び式（７）を演算することにより、入力されるデジタル計量信号ｘ(ｎ)（本実施形態においては後述するｙ’（ｎ）^（ｍ’））に対する適応部３１２の出力ｙ（ｎ）^（ｍ）を得ることができる。なお、本実施形態の単位フィルタ３１０は、乗算器によって前向き予測誤差ｆ（ｎ）^（ｍ）及び後向き予測誤差ｇ（ｎ）^（ｍ）に予め１／（１＋ｋ_ｍ）が乗算されて出力されるため、定常ゲインが１となる。従って、単位フィルタ３１０の接続数（フィルタ次数ｍ）に拘わらず、適応部３１２の定常ゲインを、１で一定とすることができる。ただし、本発明はこれに限られず、例えば、このような乗算器を単位フィルタ３１０のそれぞれに接続せずに、最終的に出力された前向き予測誤差ｆ（ｎ）^（ｍ）及び後向き予測誤差ｇ（ｎ）^（ｍ）にそのときのフィルタ次数ｍに対応する乗算値を乗算することとしてもよい。

【0052】

さらに、式（５）に示すように、フィルタ次数、即ち、単位フィルタ３１０の接続数ｍが変化することにより、適応部３１２の伝達関数Ｆ（ｚ）が変化する。また、フィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）が変化することによっても、適応部３１２の伝達関数Ｆ（ｚ）が変化する。なお、フィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）が変化することは反射係数ｋ_ｍが変化することと同じ意味を持つ。このように、フィルタ次数ｍ及び／又はフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）（反射係数ｋ_ｍ）を変化させることにより、適応部３１２において除去する振動成分の周波数領域を変化させることができる。なお、伝達関数Ｆ（ｚ）のタップ数Ｌは、Ｌ＝ｍ＋１である。

【0053】

次に、図３に示す固定部３１１について説明する。固定部３１１は、適応部３１２と同様に、図４に示す単位フィルタ３１０と同様の格子型ＦＩＲフィルタがＭ’個（ｍ＝１，２，…，Ｍ’）接続されて構成されている。格子型ＦＩＲフィルタを採用することにより固定部３１１における濾波処理の演算誤差を少なくすることができる。

【0054】

固定部３１１のフィルタ係数ａ’_ｉ^（ｍ）及び反射係数ｋ’_ｍの関係も上記適用部３１２で求めたのと同様に求められる。従って、同様にデジタル計量信号ｘ（ｎ）に対する固定部３１１の出力ｙ’（ｎ）^（ｍ）を得ることができる。

【0055】

このようなデジタル秤１は、例えば、組合せ秤に適用され得る。この場合、組合せ秤は、複数の重量センサ２と、これに対応する複数の増幅器４と、複数の増幅器４の出力信号が入力されるマルチプレクサ（図示せず）と、制御装置３とを備えている。複数の重量センサ２で検出されたアナログ計量信号は、対応する増幅器４で増幅され、マルチプレクサを介して制御装置３のＡ／Ｄ変換器３５に入力される。Ａ／Ｄ変換器３５に入力されたアナログ計量信号は、デジタル化され、デジタル計量信号ｘ（ｎ）として出力される。デジタル計量信号ｘ（ｎ）は、制御部３０に入力され、ＦＩＲフィルタ３１として機能する制御部３０において濾波処理される。制御部３０は、濾波処理された出力信号ｙ（ｎ）^（ｍ）を出力する。この濾波処理された出力信号ｙ（ｎ）^（ｍ）は、制御部３０において重量値に変換される。変換された重量値は、記憶部３４に記憶され、表示部５に表示される。

【0056】

続いて、本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタ及びこれを用いた濾波処理方法における濾波処理の流れについて詳しく説明する。図５は、本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタのフィルタ係数演算モードにおける制御動作を示すフローチャートであり、図６は、本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタの濾波処理モードにおける制御動作を示すフローチャートである。

【0057】

まず、濾波処理を行う前に、固定部３１１及び適応部３１２の反射係数ｋ’_ｍ，ｋ_ｍを設定するために、制御部３０は、図５に示すフィルタ係数演算モードを実行する。フィルタ係数演算モードでは、まず、制御部３０は、ＦＩＲフィルタ３１の固定部３１１の反射係数ｋ’_ｍを演算し、記憶部３４に記憶する（ステップＳＡ１）。具体的には、デジタル秤の重量センサ２の固有振動数に応じた正弦波をサンプル信号として反射係数演算用フィルタに入力することにより、制御部３０は、固定部３１１の反射係数ｋ’_ｍを演算する。

【0058】

また、制御部３０は、ＦＩＲフィルタ３１の適応部３１２の反射係数ｋ_ｍを演算し、記憶部３４に記憶する（ステップＳＡ２及びＳＡ３）。具体的には、デジタル計量信号に関するサンプルデータｘ_ｓ（ｎ）を取得し（ステップＳＡ２）、当該サンプルデータｘ_ｓ（ｎ）を反射係数演算用フィルタに入力することにより、制御部３０は、適応部３１２の反射係数ｋ_ｍを演算する（ステップＳＡ３）。サンプルデータｘ_ｓ（ｎ）は、例えば、被計量物又は被計量物のサンプルを実際に計量した際に得られたデジタル計量信号でもよいし、複数の被計量物又は被計量物のサンプルを実際に計量した際に得られた複数のデジタル計量信号を足し合わせ、平均した積算計量信号でもよいし、当該デジタル計量信号又は積算計量信号を何らかのフィルタで濾波処理した信号でもよい。

【0059】

図７は、本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタにおける反射係数演算用フィルタを示すブロック図である。なお、本実施形態においては反射係数演算用フィルタを濾波処理用のフィルタとは別に用いているが、濾波処理用のフィルタ（即ち、図２及び図３に示すフィルタ）に基づいて各反射係数を演算してもよい。

【0060】

ここで、適応部３１２の反射係数ｋ_ｍを演算する例を説明する。図７に示す反射係数演算用フィルタ３３０は、図５に示す単位フィルタ３１０から前向き及び後向き双方における出力側の乗算器を取り除いたものをｍ個接続したもの（フィルタ次数がｍとなるもの）である。反射係数演算用フィルタ３３０の伝達関数をＨ（ｚ）とし、サンプルデータｘ_ｓ（ｎ）の離散時間系列における差分値Δｘ_ｓ（ｎ）＝ｘ_ｓ（ｎ）−ｘ_ｓ（ｎ−１）を図７に示す反射係数演算用フィルタ３３０に入力したときの前向き予測誤差をｕ（ｎ）^（ｍ）、後ろ向き予測誤差をｖ（ｎ）^（ｍ）とすると、反射係数ｋ_ｍ及びフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）は、以下の式のような関係を有する。

【0061】

【数8】

【数9】

【数10】

【数11】

【数12】

【数13】

【数14】

【0062】

式（１２）に示す伝達関数Ｈ（ｚ）は、サンプルデータｘ_ｓ（ｎ）に含まれる持続的な振動成分が存在する周波数領域に対して大きい減衰率でフィルタリングすることができるため、濾波処理におけるフィルタ次数ｍを比較的少なくすることができる。

【0063】

以上の式（８）から式（１４）に基づいて適応部３１２の反射係数ｋ_ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）が演算される。固定部３１１の反射係数ｋ’_ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ’）も入力信号をデジタル秤の重量センサ２の固有振動数に応じた正弦波に変えることにより同様に演算される。このときのフィルタ次数ｍの最大値Ｍ、Ｍ’は特に限定されないが、ある程度大きな値まで演算することが好ましい。例えば、Ｍ＝４０，Ｍ’＝２０に設定する。このようにして演算された反射係数ｋ_ｍ，ｋ’_ｍは記憶部３４に記憶される。

【0064】

なお、固定部３１１及び／又は適応部３１２の反射係数ｋ’_ｍ，ｋ_ｍは、図１に示すように、デジタル秤１の通信部７を通じて接続された外部コンピュータ１０において演算されてもよい。

【0065】

以上のように反射係数ｋ’_ｍ，ｋ_ｍが設定された固定部３１１及び適応部３１２を用いて濾波処理が行われる。濾波処理においては、初期設定として後述する計量サイクル数ｊ＝１及びカウンタｃ＝１が設定される（ステップＳＡ４）。制御部３０は、このような計量サイクル数ｊ及びカウンタｃを用いて以下に示す濾波処理モードを実行する（ステップＳＡ５）。濾波処理モードは、作業者のモード切替操作を受けてから実行することとしてもよいし、制御部３０が自動的に実行することとしてもよい。

【0066】

濾波処理モードにおいては、図６に示すように、初期設定として適応部３１２のフィルタ次数ｍ＝ｐ及びサンプリング数ｎ＝１が設定される（ステップＳＢ１）。適応部３１２のフィルタ次数ｍの初期設定値ｐは、特に限定されないが、例えば、ｐ＝２０に設定される。また、図示しないが、固定部３１１のフィルタ次数ｍも所定値Ｍ’（固定値）に設定される。固定部３１１のフィルタ次数ｍの固定値Ｍ’も特に限定されないが、例えば、Ｍ’＝２０に設定される。

【0067】

制御部３０は、デジタル入力信号ｘ_ｊ（ｎ）（ｊ＝１，２，…）を取得する（ステップＳＢ２）。ここで、計量サイクル数ｊは、重力センサ２から送られてくる複数の入力信号の順番を意味するべく便宜的に付与したものである。即ち、計量サイクル数ｊが１増加することは、次の計量サイクルに移行することを意味する。制御部３０は、取得したデジタル入力信号ｘ_ｊ（ｎ）をＦＩＲフィルタ３１の固定部３１１に入力し、出力信号ｙ’_ｊ（ｎ）^（ｍ）を演算して出力する（ステップＳＢ３）。即ち、制御部３０は、固定部３１１において、取得したデジタル入力信号ｘ_ｊ（ｎ）、設定された反射係数ｋ’_ｍ及びフィルタ次数ｍ’に基づいて、式（１）から式（４）及び式（７）を演算し、出力信号ｙ’_ｊ（ｎ）^（ｍ）を出力する。

【0068】

さらに、制御部３０は、固定部３１１から出力された信号ｙ’_ｊ（ｎ）^（ｍ）を適応部３１２に入力し、出力信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）を演算して出力する（ステップＳＢ４）。即ち、制御部３０は、適応部３１２において、入力信号ｙ’_ｊ（ｎ）^（ｍ）、設定された反射係数ｋ_ｍ及びフィルタ次数ｍに基づいて、式（１）から式（４）及び式（７）を演算し、出力信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）を出力する。制御部３０は、適応部３１２から出力された信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）を記憶部３４に記憶し、入出力インターフェイス３６を介して表示部５に表示させる（ステップＳＢ５）。

【0069】

続いて、制御部３０は、判定手段３２として機能する。即ち、制御部３０は、ＦＩＲフィルタ３１で濾波処理されたデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲Ｖ内であるか否かを判定する（ステップＳＢ６，ＳＢ７）。具体的には、まず、適応部３１２から出力されたデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）と前回のサンプリングにおいて適応部３１２から出力されたデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ−１）^（ｍ）から変動量Δｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）を演算する（ステップＳＢ６）。本実施形態において、変動量Δｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）は、以下の式（１５）で表される。ここで、変動量Δｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）は、サンプリング数ｎに基づいた所定の幅ｕ（ｕ＝０，１，２，…，ｗ）を有している。

【0070】

【数15】

【0071】

なお、変動量Δｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）を式（１５）により算出する代わりに、例えば、デジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）の移動平均を加算して算出してもよい。

【0072】

制御部３０は、記憶部３４に記憶されている所定の許容減衰範囲Ｖを読み出し、演算された変動量Δｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）と比較する（ステップＳＢ７）。変動量Δｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）が許容減衰範囲Ｖより小さい場合、即ち、濾波処理されたデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）が十分減衰されたと判断された場合（ステップＳＢ７でＹｅｓ）、制御部３０は、計量終了処理（組合せ秤においては排出処理）が行われたか否かを判定する（ステップＳＢ８）。計量終了処理が行われた場合（ステップＳＢ８でＹｅｓ）は、濾波処理モードを終了し、計量終了処理が行われなかった場合（ステップＳＢ８でＮｏ）は、サンプリング数ｎに１を加えて（ステップＳＢ９）、次のデジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）（ｎ＝ｎ＋１）のサンプリングを行う（ステップＳＢ２）。以降、計量終了処理が行われるまで（ステップＳＢ８がＹｅｓとなるまで）、ステップＳＢ２からステップＳＢ９が繰り返される。組合せ秤の場合、記憶部３４に逐次記憶される信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）に基づいて組合せ演算が行われる。

【0073】

変動量Δｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）が許容減衰範囲Ｖより大きい場合、即ち、濾波処理されたデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）が十分に減衰されていないと判断された場合（ステップＳＢ７でＮｏ）、制御部３０は、フィルタ次数ｍが最大値Ｍ以上か否かを判定する（ステップＳＢ１０）。フィルタ次数ｍが最大値Ｍ未満である場合（ステップＳＢ１０でＮｏ）、制御部３０は、制御手段３３として機能し、適応部３１２のフィルタ次数ｍを所定数ｑ（例えば、ｑ＝１）だけ増加させる（ステップＳＢ１１）。そして、次回のサンプリング（サンプリング数ｎ＝ｎ＋１）においては、フィルタ次数がｍ＋ｑとなった適応部３１２によってステップＳＢ４の濾波処理が行われる。フィルタ次数ｍが最大値Ｍ以上である場合（ステップＳＢ１０でＹｅｓ）、制御部３０は、それ以上適応部３１２のフィルタ次数ｍを増やすことなく計量終了処理が行われるまで、次回以降のサンプリングを行う（ステップＳＢ８，ＳＢ９）。このように、濾波処理されたデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）に含まれる振動成分の振幅が所定の許容減衰範囲Ｖ内であるか否かに応じて適応部３１２のフィルタ次数ｍ（即ち、適応部３１２における単位フィルタ３３０の接続数ｍ）を変化させることにより除去する振動成分を変化させるため、適応部３１２における濾波処理の演算量を低減させることができる。なお、図示していないが、フィルタ次数ｍが最大値Ｍ以上となってから所定数のサンプリングを繰り返しても許容減衰範囲Ｖより小さくならない場合には、反射係数ｋ_ｍの更新が必要であるとしてエラー報知する。

【0074】

計量終了処理が行われた場合（ステップＳＢ８でＹｅｓ）、制御部３０は、モード切替操作を受けて又は自動的に濾波処理モードを終了し、フィルタ係数演算モードに復帰する。制御部３０は、図５に示すように、当該濾波処理モードで演算処理したデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）について適応部３１２のフィルタ次数ｍが最大値Ｍ以上となったか否かを判定する（ステップＳＡ６）。適応部３１２のフィルタ次数ｍが最大値Ｍ以上となっていない場合（ステップＳＡ６でＮｏ）には、制御部３０は、カウンタｃをリセットし、ｃ＝１の状態で計量サイクル数ｊを１増やし（ステップＳＡ８）、次に入力されるデジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）（ｊ＝ｊ＋１）について濾波処理を行う（ステップＳＡ５）。なお、次回の計量サイクルの開始時において、適応部３１２のフィルタ次数ｍは、初期設定値ｐに再設定される（ステップＳＢ１）。

【0075】

適応部３１２のフィルタ次数ｍが最大値Ｍ以上となった場合（ステップＳＡ６でＹｅｓ）には、制御部３０は、カウンタｃを１増やし（ステップＳＡ９）、当該カウンタｃが所定値Ｃになったか否かを判定する（ステップＳＡ１０）。即ち、制御部３０は、予め設定された回数Ｃの計量サイクルで連続して適応部３１２のフィルタ次数ｍが最大値Ｍ以上となったか否かを判定する。カウンタｃが所定値Ｃになっていない場合（ステップＳＡ１０でＮｏ）には、カウンタｃをリセットせずに計量サイクル数ｊを１増やす（ステップＳＡ８）。

【0076】

カウンタｃが所定値Ｃになった場合（ステップＳＡ１０でＹｅｓ）、制御部３０は、制御手段３３として機能し、適応部３１２のフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）を変更することにより、適応部３１２において除去する振動成分の周波数領域を変化させる（ステップＳＡ１１，ＳＡ１２）。より詳しくは、制御部３０は、適応部３１２のフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）を前回の計量サイクルにおけるデジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）に基づいて演算する。具体的には、制御部３０は、デジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）の離散時間系列における差分値Δｘ_ｊ（ｎ）＝ｘ_ｊ（ｎ）−ｘ_ｊ（ｎ−１）を図７に示す反射係数演算用フィルタ３３０に入力し、式（８）から式（１４）に基づいて適応部３１２の反射係数ｋ_ｍｊを演算する（ステップＳＡ１１）。そして、制御部３０は、演算された反射係数ｋ_ｍｊを適応部３１２の反射係数ｋ_ｍとして設定し（ステップＳＡ１２）、次回（ｊ＝ｊ＋１）の計量サイクルを実行する（ステップＳＡ８，ＳＡ５）。

【0077】

このように、適応部３１２のフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）を変更することにより、適応部３１２において除去する振動成分の周波数領域を大きく変えることができる。従って、判定手段３２による所定の計量サイクルの判定結果により濾波処理されたデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）が許容減衰範囲Ｖ内になり難いと判断された際、制御手段３３が適応部３１２のフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）を変更することにより、より確実且つ早期に次回以降の計量サイクルにおけるデジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）の振動成分を減衰させることができる。このように、判定手段３２による判定結果に応じて必要なときのみフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）が変更されるため、フィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）の演算回数を減少させることができる。なお、本実施形態においては、デジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）を１回サンプリングするごとに判定手段３２が判定することとしているが、本発明はこれに限られず、例えば、所定回数のサンプリングごとに濾波処理されたデジタル計量信号ｙ_ｊ（ｎ）^（ｍ）について判定することとしてもよい。

【0078】

以上のように、入力されるデジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）のうち、予め想定される振動成分の周波数領域については、１計量サイクル中に演算を行うことなく固定部３１１で除去しつつ、随時発生する振動成分の周波数領域についてのみ、適応部３１２において除去する振動成分の周波数領域を変化させる演算を行うため、計量精度が低下することを防止しつつ、ＦＩＲフィルタ３１における濾波処理の演算量を減少させ、演算時間を短縮することができる。

【0079】

また、本実施形態においては、前述した通り、入力されるデジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）に対し、固定部３１１で濾波処理された後、適応部３１２で濾波処理される。これにより、デジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）に含まれる振動成分のうち、予め想定される振動成分が固定部３１１において除去された後、残りの振動成分を除去するために、適応部３１２において除去する振動成分の周波数領域を変化させるための演算が行われるため、適応部３１２における演算量をより低減させることができる。

【0080】

さらに、固定部３１１のフィルタ係数（反射係数ｋ’_ｍ）がデジタル秤１の重量センサ２の固有振動数に基づいて演算されるため、予め想定される振動成分のうち、最も大きい振動成分であるデジタル秤１の重量センサ２の固有振動数に基づく振動成分が固定部３１１で除去される。また、適応部３１２のフィルタ係数（反射係数ｋ_ｍ）が所定の積算計量信号に基づいて演算されるため、ＦＩＲフィルタ３１が適応部３１２で除去する周波数成分を実際に発生し得る振動成分に即した周波数領域に設定することができる。さらに、フィルタ係数を更新する際、当該フィルタ係数が前回の計量サイクルにおけるデジタル計量信号に基づいて演算されるため、実際に発生している振動成分を適応部３１２において確実に除去することができる。これにより、デジタルフィルタを用いて濾波処理する際に、適応部３１２においてフィルタ係数の更新する回数を減少させることができる。従って、計量精度を保持しつつ適応させるフィルタの演算時間を短縮することができる。

【0081】

ここで、本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタを用いて濾波処理したデジタル計量信号の例を示す。まず、適応部３１２においてフィルタ次数ｍを変更した場合の濾波処理の効果について説明する。図８は本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタに入力されるデジタル計量信号ｘ（ｎ）の一例を示すグラフであり、図９は図８に示すデジタル計量信号ｘ（ｎ）を濾波処理した後のデジタル計量信号ｙ（ｎ）^（ｍ）の一例を示すグラフである。さらに、図１０は図９に示すグラフを拡大して示した図である。

【0082】

図８に示すデジタル計量信号ｘ（ｎ）は、４０ｇの被計量物を計量したものであり、サンプリング時間Ｔは、５ミリ秒である。固定部３１１のフィルタ次数ｍ’は２０、適応部３１２のフィルタ次数ｍは、初期設定値ｐ＝２０及び最大値Ｍ＝４０としている。固定部３１１は、被計量物を計量するデジタル秤１の重量センサ２の固有振動数を除去するように、反射係数ｋ’_ｍが設定されている。

【0083】

ここでは、適応部３１２の反射係数ｋ_ｍは、当該入力されたデジタル計量信号ｘ（ｎ）から演算されている。より具体的には、図８に示すグラフにおいて被計量物のデジタル秤１への投入が終了した状態を示す所定のデータサンプル時間Ｄにおけるデジタル計量信号ｘ（ｎ）をサンプルデータｘ_ｓ（ｎ）としている。図８において、データサンプル時間Ｄは、サンプリング数ｎ＝５０から２５０の間を採用している。

【0084】

図９及び図１０においては、ドット線が入力信号ｘ（ｎ）、破線が固定部３１１の出力信号ｙ’（ｎ）^（ｍ’）、実線が適応部３１２においてフィルタ次数ｍ＝２０で固定した場合の出力信号ｙ（ｎ）^（２０）、鎖線が適応部３１２においてフィルタ次数ｍ＝４０で固定した場合の出力信号ｙ（ｎ）^（４０）、及び、丸印が適応部３１２において本発明が適応された制御に基づいてフィルタ次数ｍを変更しつつ濾波処理された出力信号ｙ（ｎ）^（ｍ）をそれぞれ示している。

【0085】

図１０に特に示されるように、本発明が適応された制御に基づいて濾波処理された出力信号ｙ（ｎ）^（ｍ）は、サンプリング数ｎ＝７０まではフィルタ次数ｍ＝２０のフィルタとして機能する適応部３１２によって濾波処理されたものであり、サンプリング数ｎ＝９０からはフィルタ次数ｍ＝４０のフィルタとして機能する適応部３１２によって濾波処理されたものであることが示されている。そして、サンプリング数ｎ＝７０から９０の間では適応部３１２のフィルタ次数ｍが２０から４０まで順次増加していることが示されている。これにより、濾波処理された出力信号ｙ（ｎ）^（ｍ）の信号波形を短時間で減衰させつつ演算量の増加を抑えることができる。

【0086】

続いて、適応部３１２においてフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）を変更した場合の濾波処理の効果について説明する。図１１及び図１２は本実施形態のデジタル秤用デジタルフィルタで濾波処理したデジタル計量信号ｙ（ｎ）^（ｍ）のフィルタ係数の変更前後における変化を例示するグラフである。図１１はフィルタ係数の変更前を示し、図１２はフィルタ係数の変更後を示している。図１１及び図１２のいずれにおいても、同じデジタル計量信号入力ｘ（ｎ）（図示せず）に対して得られた出力信号を示しており、破線が固定部３１１の出力信号ｙ’（ｎ）^（ｍ）、実線が適応部３１２においてフィルタ次数ｍ＝２０で固定した場合の出力信号ｙ（ｎ）^（２０）、鎖線が適応部３１２においてフィルタ次数ｍ＝４０で固定した場合の出力信号ｙ（ｎ）^（４０）、及び、丸印が適応部３１２において本発明が適応された制御に基づいてフィルタ次数ｍを変更しつつ濾波処理された出力信号ｙ（ｎ）^（ｍ）をそれぞれ示している。

【0087】

図１１の例において、フィルタ次数ｍ＝４０における出力信号ｙ（ｎ）^（４０）の波形は、サンプリング数ｎが増えても所定の範囲で振動してしまっているため、図８から図１０に示す例と同様に、フィルタ次数ｍをサンプリング数ｎ＝７０から９０の間で増加させても濾波処理後のデジタル計量信号ｙ（ｎ）^（ｍ）を所定の許容減衰範囲Ｖ内に抑えることができない。このようなデジタル計量信号入力ｘ（ｎ）に対しては、適応部３１２のフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）（反射係数ｋ_ｍ）を変更することにより、適応部３１２において除去する振動成分の周波数領域を変化させる（前述したステップＳＡ１１，ＳＡ１２）。これにより、同じデジタル計量信号ｘ（ｎ）であっても、図１２に示すフィルタ次数ｍ＝４０における出力信号ｙ（ｎ）^（４０）は、図１１の波形に比べて減衰した波形を得ることができる。さらに、適応部３１２のフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）（反射係数ｋ_ｍ）を変更することにより、図８から図１０に示す例と同様に、フィルタ次数ｍをサンプリング数ｎ＝７０から９０の間で増加させることで、デジタル計量信号ｙ（ｎ）^（ｍ）を迅速に許容減衰範囲Ｖ内に減衰させて出力することができる。

【0088】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。例えば、本実施形態においては、固定部３１１として適応部３１２と同様の格子型フィルタを適用しているが、本発明はこれに限られず、例えば、移動平均フィルタ、ノッチフィルタ等のデジタルフィルタも適用可能である。また、固定部３１１は、装置固有の振動成分に応じて複数設けられてもよい。

【0089】

また、本実施形態においては、１計量サイクル中にフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）（反射係数ｋ_ｍ）を演算することはないが、これに限られず、例えば、判定手段３２が１計量サイクル中にフィルタ次数ｍが最大値Ｍ以上になった際、フィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）を演算、更新した上で、再度当該デジタル計量信号ｘ_ｊ（ｎ）を更新されたフィルタ係数ａ_ｉ^（ｍ）で濾波処理し直すこととしてもよい。

【0090】

さらに、デジタル計量信号の濾波処理において、本実施形態においては、固定部３１１及び適応部３１２の処理を直列的に行っているが、並列的に処理してもよい。また、直列的に処理する場合は、固定部３１１及び適応部３１２の何れを先に処理させてもよいが、本実施形態のように、固定部３１１の後に適応部３１２で処理させる方が適応部３１２における演算量を低減させるために好ましい。

【0091】

また、本実施形態においては、デジタル秤用デジタルフィルタをデジタル秤である組合せ秤に適用した例について主に説明しているが、本発明はこれに限られず、例えば、重量センサ２を１つだけ有するデジタル秤等にも適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明のデジタル秤用デジタルフィルタ、これを備えたデジタル秤及びこれを用いた濾波処理方法は、周波数特性が時間的に変化する振動成分を含むデジタル計量信号を用いて各種制御を行うデジタル秤に有用である。

【符号の説明】

【0093】

１ デジタル秤
２ 重量センサ
３ 制御装置
４ 増幅器
５ 表示部
６ 操作部
７ 通信部
１０ 外部コンピュータ
３０ 制御部（ＦＩＲフィルタ、判定手段、制御手段）
３１ ＦＩＲフィルタ
３２ 判定手段
３３ 制御手段
３４ 記憶部
３５ Ａ／Ｄ変換器
３６ 入出力インターフェイス
３１０ 単位フィルタ
３１１ 固定部
３１２ 適応部
３３０ 反射係数演算用フィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】