(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計重手段からの計重信号であって、複数のノイズ周波数にピークを持つノイズ成分が含まれている上記計重信号が供給される、予め定めた段数に縦続接続された複数のフィルタそれぞれの次数を決定する方法であって、
上記計重信号の周波数分析を行い、上記ノイズ成分の上記ノイズ周波数と上記ピークレベルとをそれぞれ決定する段階と、
上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各ノイズ周波数と上記ピークレベルとそのときの次数とに基づいて、上記各ノイズ周波数における上記縦続接続された複数のフィルタの最終出力の総和を求め、かつ上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各フィルタにおける遅延時間の総和を求める段階と、
上記最終出力の総和のうち最小に近く、かつ対応する上記遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を決定する段階とを、
具備するフィルタの次数決定方法。
【請求項２】
計重手段からの計重信号であって、複数のノイズ周波数にピークを持つノイズ成分が含まれている上記計重信号が供給される、予め定めた段数に縦続接続された複数のフィルタそれぞれの次数を決定する装置であって、
上記計重信号の上記各ノイズ成分のノイズ周波数とそのノイズ周波数におけるピークレベルとをそれぞれ決定する周波数分析手段と、
上記各フィルタの次数を種々に指定する次数指定手段と、
上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタの上記ノイズ周波数での減衰率と、このノイズ周波数におけるピークレベルとの乗算値それぞれの総和である総和フィルタ出力特性を求める手段と、
上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタの遅延時間の総和を求める遅延時間演算手段と、
上記各総和フィルタ出力特性が最小に近く、かつ上記遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を決定する次数決定手段とを、
具備するフィルタの次数決定装置。
【請求項３】
計重手段からの計重信号であって、複数のノイズ周波数にピークを持つノイズ成分が含まれている上記計重信号が供給される、予め定めた段数に縦続接続された複数のフィルタそれぞれの次数を決定する方法であって、
上記計重信号の周波数分析を行い、上記ノイズ成分の上記ノイズ周波数と上記ピークレベルとをそれぞれ決定する段階と、
上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各ノイズ周波数と上記ピークレベルとそのときの次数とに基づいて、上記各ノイズ周波数における上記各フィルタの出力のうち最大値を求め、かつ上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各フィルタにおける遅延時間の総和を求める段階と、
上記各最大値のうち最小に近く、かつ対応する上記遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を決定する段階とを、
具備するフィルタの次数決定方法。
【請求項４】
計重手段からの計重信号であって、複数のノイズ周波数にピークを持つノイズ成分が含まれている上記計重信号が供給される、予め定めた段数に縦続接続された複数のフィルタそれぞれの次数を決定する装置であって、
上記計重信号の上記各ノイズ成分のノイズ周波数とそのノイズ周波数におけるピークレベルとをそれぞれ決定する周波数分析手段と、
上記各フィルタの次数を種々に指定する次数指定手段と、
上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタの上記ノイズ周波数での減衰率と、このノイズ周波数におけるピークレベルとの乗算値である上記各フィルタの出力のうち最大値を求める手段と、
上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタの遅延時間の総和を求める遅延時間演算手段と、
上記各最大値のうち最小に近く、かつ上記遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を決定する次数決定手段とを、
具備するフィルタの次数決定装置。
【請求項５】
計重手段からの計重信号であって、ノイズ周波数においてピークレベルとなるノイズ成分を少なくとも１つ有し、そのノイズ周波数が少なくとも変動する上記計重信号が供給される、予め定めた段数に縦続接続された複数のフィルタそれぞれの次数を決定する方法であって、
上記計重信号の周波数分析を行う段階と、
上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記ノイズ周波数の周波数変動範囲と、この変動範囲における各ノイズレベルと、そのときの次数とに基づいて、上記周波数変動範囲における上記縦続接続されたフィルタの最終出力を求め、かつ上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各フィルタにおける遅延時間の総和を求める段階と、
上記各最終出力のうち最小値に近く、かつ対応する上記遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を決定する段階とを、
具備するフィルタの次数決定方法。
【請求項６】
計重手段からの計重信号であって、ノイズ周波数においてピークレベルとなるノイズ成分を少なくとも１つ有し、そのノイズ周波数が少なくとも変動する上記計重信号が供給される、予め定めた段数に縦続接続された複数のフィルタそれぞれの次数を決定する装置であって、
上記計重信号の周波数分析を行い、上記ノイズ周波数を変動範囲を決定する手段と、
上記各フィルタの次数を種々に指定する次数指定手段と、
上記次数指定手段によって指定された次数において、上記ノイズ周波数の周波数変動範囲と、この変動範囲における各ノイズレベルとに基づいて、上記周波数変動範囲における上記各フィルタの最終出力を求める手段と、
上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタにおける遅延時間の総和を求める手段と、
上記各最終出力のうち最小値に近く、かつ対応する上記遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を決定する手段とを、
具備するフィルタの次数決定装置。
【請求項７】
計重手段からの計重信号であって、ｎ（ｎは２以上の正の整数）個のノイズ周波数にピークを持つノイズ成分が含まれている上記計重信号が供給される、ｍ（ｍは２以上の正の整数で、ｎより小さい）段数に縦続接続されたフィルタそれぞれの次数を決定する方法であって、
上記計重信号の周波数分析を行い、上記ｎ個のノイズ成分の上記ノイズ周波数と上記ピークレベルとをそれぞれ決定する段階と、
１段から（ｍ−１）段の上記各フィルタに対して、最大のものから順に（ｍ−１）個の上記ピークレベルに対応するノイズ周波数を遮断する次数を決定する段階と、
上記決定された（ｍ−１）個の次数における遅延時間を決定する段階と、
上記決定された（ｍ−１）個の遅延時間の和が目標遅延時間より小さいとき、上記目標遅延時間と上記決定された（ｍ−１）個の遅延時間の和との差によりｍ番目のフィルタの次数を決定する段階とを、
具備するフィルタの次数決定方法。
【請求項８】
計重手段からの計重信号であって、ｎ（ｎは２以上の正の整数）個のノイズ周波数にピークを持つノイズ成分が含まれている上記計重信号が供給される、ｍ（ｍは２以上の正の整数で、ｎより小さい）段数に縦続接続されたフィルタそれぞれの次数を決定する装置であって、
上記計重信号に含まれる上記ｎ個のノイズ成分の上記ノイズ周波数と上記ピークレベルとをそれぞれ分析する周波数分析手段と、
上記各ピークレベルに対して最大のものから順に（ｍ−１）個のピークレベルを検索すると共に、これら検索されたピークレベルに対応する（ｍ−１）個の上記ノイズ周波数を検索する検索手段と、
上記検索された（ｍ−１）個のノイズ周波数を、（ｍ−１）個のフィルタによってそれぞれ遮断させる次数を決定する手段と、
上記決定された（ｍ−１）個の次数における遅延時間を算出し、その和を求める遅延時間算出手段と、
上記算出された遅延時間の和が、目標遅延時間よりも小さいとき、上記算出された遅延時間の和と上記目標遅延時間との差に基づいて、ｍ番目のフィルタの次数を決定する手段とを、具備する
フィルタの次数決定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計重装置が発生する計重信号に含まれるノイズ成分を除去するフィルタに、最適な次数を決定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、計重装置としては、ストレインゲージ式ロードセルやフォースバランス等が知られている。これら計重装置の計重信号には、物品を計重装置に載荷したときの衝撃や、計重装置の主振動等の影響を受けて、物品の真の重量を表す成分の他に、不要な振動成分も含まれている。
【０００３】
このような成分を除去するために、例えば特公平６−２１８１４号公報に開示されているように、多重の移動平均フィルタを使用することがある。即ち、縦続接続された複数の移動平均フィルタに、計重信号を通過させることによって、複数の振動成分を除去する。１段の移動平均フィルタは、数１に示すように次数ｎを定めると、ノッチ周波数ｆ（または、その整数倍）を有している。
【０００４】
【数１】
0003618160.tif 000002
【０００５】
但し、Ｔｓ  は、移動平均フィルタをディジタル形式によって形成する際に行うＡ／Ｄのサンプリング時間である。また、この場合のフィルタの出力の応答遅れの時間、即ち遅延時間Ｔは、数２によって示される。
【０００６】
【数２】
0003618160.tif 000003
【０００７】
理想的には、例えば計重信号にｎ個の振動成分が含まれている場合、移動平均フィルタの段数をｎ段とし、各移動平均フィルタのノッチ周波数を、それぞれｎ個の振動成分の周波数に設定する。この場合、総合遅延時間は、各移動平均フィルタにおいて生じる遅延時間の和である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、計重の高速化が要求されているので、できるだけ短い時間で計重を完了することが望まれる。従って、複数の振動成分に対して、各振動成分と同数の移動平均フィルタによって計重信号を濾波する場合、必ずしも許容される遅延時間が充分にあるとは限らない。
【０００９】
例えば、ロードセルを用いた重量選別機の場合、計重信号には、重量を表す直流成分の他に、ロードセルの上下振動、ロードセルの縦、横揺れ振動が含まれる。さらに、ロードセルが、コンベヤに接続された計重コンベヤの場合には、上記の振動の他に、コンベヤの駆動モータによる振動、プーリの動的アンバランスによる振動等の様々な振動成分が含まれる。これらの振動成分の周波数にそれぞれノッチ周波数を一致させた複数の移動平均フィルタによって、これら振動成分を除去していては、その総合遅延時間がかなり大きくなり、計重の高速化の要求を満たすことができない。
【００１０】
本発明は、一定の遅延時間、一定数のフィルタ段数によって、いかに減衰効果の高い多重移動平均フィルタを構成するかを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、上記計重信号の周波数分析を行い、ノイズ成分のノイズ周波数ｆｊ  （ｊ＝１、２・・・ｍ）とそのピークレベルＨｊ  （ｊ＝１、２・・・ｍ）とをそれぞれ決定する。予め定めた複数段の各フィルタの次数が種々に変更される。この変更ごとに、上記各ノイズ周波数と上記ピークレベルとそのときの次数とに基づいて、上記各ノイズ周波数における上記縦続接続された複数のフィルタの最終出力の総和を求める。例えば最終出力の総和Ｊは、数３によって表される。
【００１２】
【数３】
0003618160.tif 000004
【００１３】
但し、Ｇ１ｊ、Ｇ２ｊ・・・Ｇｐｊは、ｊ段目のフィルタのピークレベルＨｊ  に対応する減衰率である。これら減衰率は、例えばＧ１ｊの場合、各フィルタが移動平均フィルタであるとすると、数４によって表される。但し、ｎ１  は、１番目のフィルタの次数である。他のフィルタの減衰率も、次数ｎ１  を各フィルタに応じた次数に変更することによって表される。
【００１４】
【数４】
0003618160.tif 000005
【００１５】
例えば、図４（ａ）に示すようにｍ＝３、即ち３つのピークレベルを持つ計重信号が、ｐ＝２、即ち２段に縦続接続された移動平均フィルタに入力され、１段目のフィルタが、或るときの次数ｎ１  によって同図（ｂ）に示すような伝達関数となり、２段目のフィルタがそのときの次数ｎ２  によって同図（ｃ）に示すような伝達関数となった場合を考えると、Ｊは、数５によって表される。
【００１６】
【数５】
0003618160.tif 000006
【００１７】
また、上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各フィルタにおける遅延時間の総和を求める。例えば、上記の例で１段目のフィルタの遅延時間Ｔ１  は、例えば数６で、２段目のフィルタの遅延時間Ｔ２  は、例えば数７で、３段目の遅延時間は、数８で求められ、遅延時間の総和Ｔは、数９で示される。なお、Ｔｓ  は、各フィルタへの入力するために行われたＡ／Ｄ変換のサンプリング時間である。
【００１８】
【数６】
0003618160.tif 000007
【数７】
0003618160.tif 000008
【数８】
0003618160.tif 000009
【数９】
0003618160.tif 000010
【００１９】
このように最終出力の総和Ｊと総合遅延時間Ｔとが、次数を変更するごとに求められる。そして、上記最終出力の総和Ｊのうち最小に近く、かつ対応する上記遅延時間の総和Ｔが予め定めた目標遅延時間Ｔｔ  に近い次数を決定する。
【００２０】
請求項２記載の発明では、周波数分析手段が、計重信号の上記各ノイズ成分のノイズ周波数、例えばｆ１  乃至ｆ３  とそのノイズ周波数におけるピークレベルＨ１  乃至Ｈ３  とをそれぞれ決定する。次数指定手段が、上記各フィルタの次数を種々に指定する。上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタの上記ノイズ周波数での減衰率、例えばＧ１１乃至Ｇ２３と、上記ノイズ周波数におけるピークレベルＨ１  乃至Ｈ３  との乗算値それぞれの総和である総和フィルタ出力特性Ｊを、総和フィルタ出力特性算出手段が求める。上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタの遅延時間の総和Ｔを遅延時間演算手段が求める。上記各総和フィルタ出力特性が最小に近く、かつ上記遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を、次数決定手段が決定する。
【００２１】
請求項３記載の発明では、計重信号の周波数分析を行い、ノイズ成分のノイズ周波数、例えばｆ１  乃至ｆ３  とピークレベルＨ１  乃至Ｈ３  とをそれぞれ決定する。上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各ノイズ周波数ｆ１  乃至ｆ３  と、上記ピークレベルＨ１  乃至Ｈ３  と、そのときの次数、例えばｎ１  乃至ｎ２  とに基づいて、上記各ノイズ周波数における上記各フィルタの出力のうち最大値Ｊｍａｘ  を、例えば数１０のように求める。
【００２２】
【数１０】
0003618160.tif 000011
【００２３】
上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各フィルタにおける遅延時間の総和Ｔを求める。これは、数９と同様にして求められる。上記各最大値Ｊｍａｘ  のうち最小に近く、かつ対応する上記遅延時間の総和Ｔが予め定めた目標遅延時間Ｔｔ  に近い次数を決定する。
【００２４】
請求項４記載の発明では、計重信号の各ノイズ成分のノイズ周波数、例えばｆ１  乃至ｆ３  とそのノイズ周波数におけるピークレベルＨ１  乃至Ｈ３  とを周波数分析手段が決定する。上記各フィルタの次数を次数指定手段が、種々に指定する。上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタの上記ノイズ周波数での減衰率Ｇ１１乃至Ｇ２３と、このノイズ周波数におけるピークレベルＨ１  乃至Ｈ３  との乗算値である上記各フィルタの出力のうち最大値Ｊｍａｘ  を、最大値検出手段が求める。上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタの遅延時間の総和Ｔを、遅延時間演算手段が求める。上記各最大値のうち最小に近く、かつ上記遅延時間の総和Ｔが予め定めた目標遅延時間Ｔｔ  に近い次数を、次数決定手段が決定する。
【００２５】
請求項５記載の発明は、例えば計重装置としてロードセルを使用した場合、ロードセルに載荷される物品の重量によって、例えば図７（ａ）に示すように、ロードセルの固有振動数に対応するノイズ成分のノイズ周波数が例えばｆ３  、ｆ３  ′と、ピークレベルが、Ｈ３ａ、Ｈ３ｂ    と変化する場合でも、同一のフィルタによって対処しようとするものである。この発明でも、計重信号の周波数分析が行われる。各フィルタの次数を種々に変更するごとに、ノイズ周波数の周波数変動範囲、例えばｆ′ｍｉｎ  乃至ｆ′ｍａｘ  と、この変動範囲における各ノイズレベルと、そのときの次数とに基づいて、上記周波数変動範囲における上記各フィルタの最終出力Ｊを、例えば数１１によって求める。
【００２６】
【数１１】
0003618160.tif 000012
【００２７】
但し、Ｈ（ｆ′）は、固有振動周波数ｆ′に対応する振動成分のレベル、例えば図  （ａ）のｆ′ｍｉｎ  乃至ｆ′ｍａｘ  の範囲の各レベル、Ｇ１  （ｆ′）乃至Ｇｐ  は、或る時点で各フィルタに割り当てられた次数ｎ１  乃至ｎｐ  の例えば移動平均フィルタの固有振動周波数ｆ′における減衰率である。
【００２８】
また、上記各フィルタの次数を種々に変更するごとに、上記各フィルタにおける遅延時間の総和Ｔを求める。上記各最終出力Ｊのうち最小値に近く、かつ対応する上記遅延時間の総和Ｔが予め定めた目標遅延時間Ｔｔ  に近い次数を決定する。
【００２９】
請求項６記載の発明も、請求項５記載の発明と同様に、ノイズ成分の周波数とピークレベルが変動する場合のものである。請求項６記載の発明では、計重信号の周波数分析を、周波数分析手段が行う。上記各フィルタの次数を、次数指定手段が種々に指定する。上記次数指定手段によって指定された次数において、上記ノイズ周波数の周波数変動範囲ｆ′ｍｉｎ  乃至ｆ′ｍａｘ  と、この変動範囲における各ノイズレベルとに基づいて、上記周波数変動範囲における上記各フィルタの最終出力Ｊを、最終出力算出手段が求める。上記次数指定手段によって指定された次数における上記各フィルタにおける遅延時間の総和Ｔを、総和遅延時間算出手段が求める。上記各最終出力のうち最小値に近く、かつ対応する上記遅延時間の総和Ｔが予め定めた目標遅延時間に近い次数を、次数決定手段が決定する。
【００３０】
請求項７記載の発明では、計重信号の周波数分析を行い、ｎ（ｎは２以上の正の整数）個のノイズ成分のノイズ周波数、例えばｆ１  乃至ｆ３  とピークレベルＨ１  乃至Ｈ３  とをそれぞれ決定する。ｍ（ｍは２以上の正の整数で、ｎよりも小さい）段、例えば２段のフィルタのうち、１段から（ｍ−１）段のフィルタ、例えば１段目のフィルタに対して、最大のものから順に（ｍ−１）個、例えば最大値の上記ピークレベルに対応するノイズ周波数Ｈ２  を遮断する次数ｎ１  を決定する。上記決定された（ｍ−１）個の次数ｎ１  における遅延時間Ｔ１  を決定する。上記決定された（ｍ−１）個の遅延時間の和Ｔ１  が目標遅延時間Ｔｔ  より小さいとき、上記目標遅延時間Ｔｔ  と上記決定された（ｍ−１）個の遅延時間の和との差により、ｍ番目のフィルタの次数ｎ２  を決定する。
【００３１】
請求項８記載の発明では、計重信号に含まれるｎ（ｎは２以上の正の整数）個のノイズ成分の上記ノイズ周波数、例えばｆ１  乃至ｆ３  とピークレベルＨ１  乃至Ｈ３  とを、周波数分析手段が分析する。上記各ピークレベルに対して最大のものから順に（ｍ−１）個のピークレベル、例えば最大値Ｈ２  を検索すると共に、これら検索されたピークレベルに対応する（ｍ−１）個の上記ノイズ周波数、例えばｆ２  を、検索手段が検索する。上記検索された（ｍ−１）個のノイズ周波数ｆ２  を、（ｍ−１）個のフィルタによってそれぞれ遮断させる次数ｎ１  を、次数決定手段が決定する。上記決定された（ｍ−１）個の次数ｎ１  における遅延時間Ｔ１  を算出し、その和Ｔ１  を、遅延時間算出手段が、求める。上記算出された遅延時間の和Ｔ１  が、目標遅延時間Ｔｔ  よりも小さいとき、上記算出された遅延時間の和Ｔ１  と上記目標遅延時間Ｔｔ  との差に基づいて、ｍ番目のフィルタの次数を、次数決定手段が決定する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４に第１の実施の形態を示す。第１の実施の形態は、請求項１、２に記載の発明に対応するものである。この実施の形態では、図３に示すように、例えば計重コンベヤ２に設けられている計重手段、例えばロードセル４からの計重信号が、Ａ／Ｄ変換器６によってディジタル計重信号に変換され、ＣＰＵ８に入力される。ＣＰＵ８には、メモリ１０、キーボード１２及び表示装置１４が付属している。ＣＰＵ８が、ディジタル計重信号を濾波するディジタルフィルタ、例えば多重移動平均フィルタとして機能する。また、ＣＰＵ８は、この多重移動平均フィルタの各次数を、予め定められた段数ｐと、予め定められた目標遅延時間Ｔｔ  とを前提として、最適に決定する装置としても機能する。
【００３３】
図３に示すように、ＣＰＵ８には、キーボード１２の操作によって、目標遅延時間Ｔｔ  、移動平均フィルタの段数ｐ、Ａ／Ｄ変換器６におけるサンプリング時間Ｔｓ  、サンプリングデータ数Ｎが入力される（ステップＳ２）。サンプリングデータ数Ｎは、次数を決定するためにＣＰＵ８に入力されるディジタル計重信号のサンプリングデータ数を表している。
【００３４】
そして、適当な物品を計重コンベヤ２に載荷してときに得られる連続するディジタル計重信号をＮ個、ＣＰＵ８に入力する（ステップＳ４）。
【００３５】
次に、これらＮ個のディジタル計重信号を周波数分析、例えばＦＦＴを行い、これら計重信号のノイズ周波数と、そのレベル（振幅）を検出し、例えば図４（ａ）に示すような結果を得る。図４（ａ）において、ｆ１  、ｆ２  、ｆ３  は、ディジタル計重信号に含まれているノイズ成分、例えば振動成分のノイズ周波数を表し、Ｈ１  、Ｈ２  、Ｈ３  は、各ノイズ周波数におけるノイズ成分のピークレベルを表している。
【００３６】
そして、組合せ最適化手法によって次数を配分する（ステップＳ８）。即ち、２段のフィルタの次数を順に変更しながら、ステップＳ６において求めたノイズ周波数とピークレベルとを用いて、上記各ノイズ周波数における２段のフィルタの最終出力における和を評価関数として求め、それが最小値となり、かつ総合遅延時間が目標遅延時間Ｔｔ  に近い次数を求める。
【００３７】
より詳細には、図１に示すように、上記評価関数の最適解を記憶する領域Ｊｍｉｎ  の値を、初期値として、最小値では生じえない値、例えば１００００とし、さらに初段のフィルタの最適な次数を記憶する次数最適解領域ｎ１ｍｉｎと、後段のフィルタの最適な次数を記憶する次数最適解領域ｎ２ｍｉｎの値を、初期値としてそれぞれ０とする（ステップＳ１０）。
【００３８】
次に、初段のフィルタの次数を指定する次数指定手段として機能するカウンタｎ１  をｎ０  ・Ｔｓ  を０．００１秒とした場合、例えば１０とする（ステップＳ１２）。このカウンタｎ１  の初期値は、１としてもよいが、ｎ０  以下の値では振動成分に対する減衰効果が小さく、計算しても意味がないと考えられるので、最適化を行うの要する時間を短縮するため、ｎ０  としてある。
【００３９】
そして、次数ｎ１  における遅延時間Ｔ１  を、ｎ１  ・Ｔｓ  によって求める（ステップＳ１４）。次に、遅延時間Ｔ１  が、目標遅延時間Ｔｔ  の１／２よりも大きいか判断する（ステップＳ１６）。この判断がノーの場合、後段のフィルタの次数を指定するカウンタｎ２  の初期値をｎ０  とする（ステップＳ１８）。ここで、カウンタｎ２  の初期値をｎ０  としているのも、カウンタｎ１  の初期値をｎ０  としたのと同様な理由である。なお、カウンタｎ１  、ｎ２  の初期値は、同一の値とすることもできるし、異なる値とすることもできる。
【００４０】
そして、後段のフィルタにおける遅延時間Ｔ２  を、ｎ２  ・Ｔｓ  によって求める（ステップＳ２０）。遅延時間Ｔ１  とＴ２  との和である総合遅延時間が、目標遅延時間Ｔｔ  よりも大きいか判断する（ステップＳ２２）。この判断がイエスであると、カウンタｎ１  の値を１だけ増加させ（ステップＳ２４）、ステップＳ１４に戻る。
【００４１】
ステップＳ２２の判断がノーであると、ノイズ周波数ｆ１  における前段のフィルタの減衰率Ｇ１１、ノイズ周波数ｆ２  における前段のフィルタの減衰率Ｇ１２、ノイズ周波数ｆ３  における前段のフィルタの減衰率Ｇ１３、ノイズ周波数ｆ１  における後段のフィルタの減衰率Ｇ２１、ノイズ周波数ｆ２  における後段のフィルタの減衰率Ｇ２２、ノイズ周波数ｆ３  における後段のフィルタの減衰率Ｇ２３を求める（ステップＳ２６）。
【００４２】
これら減衰率Ｇ１１乃至Ｇ１３は、数４における添字ｊを１乃至３に変更することによって求められ、減衰率Ｇ２１乃至Ｇ２３は、数４における添字１ｊを２ｊとし、次数ｎ１  を次数ｎ２  に変更し、添字ｊを１乃至３に変更することによって求められる。これらＧ１１乃至Ｇ２３の一例を図４（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００４３】
次に、評価関数Ｊを求める（ステップＳ２８）。この評価関数Ｊは、数５によって求められる。これは、次数ｎ１  、ｎ２  の２段のフィルタに、サンプルとなるディジタル計重信号を入力したときに、ノイズ周波数ｆ１  、ｆ２  、ｆ３  において２段のフィルタからそれぞれ得られる出力を加算したものである。この評価関数Ｊが、評価関数の最適解Ｊｍｉｎ  よりも小さいか判断する（ステップＳ３０）。
【００４４】
この判断がイエスであると、評価関数の最適解Ｊｍｉｎ  を評価関数Ｊとし（ステップＳ３２）、そのときの次数ｎ１  、ｎ２  を、次数最適解ｎ１ｍｉｎ、ｎ２ｍｉｎとして記憶する（ステップＳ３４）。
【００４５】
そして、カウンタｎ２  の値を１だけ進め（ステップＳ３６）、ステップＳ２０を実行する。以下、同様にしてステップＳ２２の判断がイエスになるまで（Ｔ１  ＋Ｔ２  がＴｔ  より大きくなるまで）、ステップＳ２０乃至Ｓ３６のループを繰り返す。ステップＳ２２の判断がイエスになると、Ｓ２４、Ｓ１４を実行して、新たな次数ｎ１  での遅延時間を求める。
【００４６】
この新たな遅延時間Ｔ１  が目標遅延時間Ｔｔ  の１／２よりも大きいと、次数最適解ｎ１ｍｉｎ、ｎ２ｍｉｎを出力する（ステップＳ３８）。なお、遅延時間Ｔ１  が目標遅延時間Ｔｔ  の１／２よりも大きくなると、最適化を終了するのは、フィルタ数を２としたからである。即ち、１つの最適解がｎ１ｍｉｎ＝Ａ、ｎ２ｍｉｎ＝Ｂとすると、ｎ１ｍｉｎ＝Ｂ、ｎ２ｍｉｎ＝Ａも同じく最適解となるはずであるので、Ａ、Ｂに必要な時間ＴＡ  、ＴＢ  のどちらか半分が必ず、目標遅延時間Ｔｔ  の半分以下である。従って、Ｔ１  が目標遅延時間Ｔｔ  の半分より大きくなるまで計算すれば充分である。
【００４７】
ステップＳ３８で出力された次数最適解ｎ１ｍｉｎ、ｎ２ｍｉｎに基づいて、図２に示すように２段の多重平均フィルタを構成する（ステップＳ４０）。
【００４８】
このように第１の実施の形態では、初段のフィルタの次数を或る次数として、後段のフィルタの次数を順次変更する。変更するごとに、評価関数Ｊを求め、それが今までの評価関数最適値Ｊｍｉｎ  よりも小さくなると、これを新たな評価関数最適値Ｊｍｉｎ  として記憶し、そのときの次数ｎ１  、ｎ２  を、新たな次数の最適解ｎ１ｍｉｎ、ｎ２ｍｉｎとして記憶させる。さらにその時の後段のフィルタの次数ｎ２  を１つ進めた段階での遅延時間Ｔ２  と初段のフィルタの次数ｎ１  による遅延時間Ｔ１  との和である総合遅延時間Ｔが、目標遅延時間Ｔｔ  を超えないなら、再度評価関数を求めて、上述したのと同様な処理を行う。総合遅延時間Ｔが目標遅延時間を超えるなら、初段のフィルタの次数ｎ１  を１つ進めて、新たな遅延時間Ｔ１  を求め、これが目標遅延時間Ｔｔ  の１／２よりも大きければ、次数最適解ｎ１ｍｉｎ、ｎ２ｍｉｎを出力する。新たな遅延時間Ｔ１  が、目標遅延時間Ｔｔ  の１／２よりも小さければ、後段の次数ｎ２  を初期値ｎ０  として、上述したのと同様な処理を行う。
【００４９】
このように、各ノイズ周波数におけるフィルタの出力信号を加算した値である評価関数Ｊが最小であって、総合遅延時間Ｔが、目標遅延時間Ｔｔ  よりも始めて大きくなったときのｎ１ｍｉｎ、ｎ２ｍｉｎを最適化された次数として出力している。
【００５０】
なお、数５において、各振幅Ｈ１  乃至Ｈ３  に対して適当な重みＷ１  乃至Ｗ３  をそれぞれ乗算することによって、個別のノイズ成分に対して或る程度の減衰率の余裕を与えることもできる。
【００５１】
第２の実施の形態を図５に示す。第２の実施の形態は、請求項３、４に対応するものである。この実施の形態では、評価関数が第１の実施の形態と異なる以外、第１の実施の形態と同様に構成されている。従って、図５に示すようにステップＳ１０からＳ２６までは、第１の実施の形態と同じ処理が行われる。
【００５２】
第２の実施の形態では、評価関数として、数１０に示したように、或る次数ｎ１  、ｎ２  における、例えばノイズ周波数ｆ１  、ｆ２  、ｆ３  での各フィルタの出力のうち最大値を用いている。即ち、最も減衰の効果が現れていない周波数でのフィルタの出力を評価関数としている。この最大値が今までの評価関数最適値Ｊｍｉｎ  よりも小さければ、このときの次数ｎ１  、ｎ２  を新たな次数最適解ｎ１ｍｉｎ、ｎ２ｍｉｎとするものである。
【００５３】
そのため、ステップＳ２６に続いて、ノイズ周波数ｆ１  における２段のフィルタの出力Ｊ１  が、Ｇ１１・Ｇ２１・Ｈ１  として計算され、ノイズ周波数ｆ２  における２段のフィルタの出力Ｊ２  が、Ｇ１２・Ｇ２２・Ｈ２  として計算され、ノイズ周波数ｆ３  における２段のフィルタの出力Ｊ３  が、Ｇ１３・Ｇ２３・Ｈ３  として計算される（ステップＳ４１）。
【００５４】
次に、ステップＳ４２乃至Ｓ５４によって、Ｊ１  乃至Ｊ３  のうち最大値を求めている。まず評価関数Ｊの初期値を０とし（ステップＳ４２）、Ｊ１  が評価関数Ｊより大きいか判断し（ステップＳ４４）、大きければ、Ｊ１  を評価関数Ｊとする（ステップＳ４６）。Ｊ１  が評価関数Ｊより小さい場合、或いはステップＳ４６に続いて、Ｊ２  が評価関数Ｊより大きいか判断し（ステップＳ４８）、大きければ、Ｊ２  を評価関数Ｊとする（ステップＳ５０）。Ｊ２  が評価関数Ｊより小さい場合、或いはステップＳ５０に続いて、Ｊ３  が評価関数Ｊより大きいか判断し（ステップＳ５２）、大きければ、Ｊ３  を評価関数Ｊとする（ステップＳ５４）。これによって、評価関数Ｊは、Ｊ１  、Ｊ２  、Ｊ３  のうち最大値のものとなる。
【００５５】
ステップＳ５２において、Ｊ３  が評価関数Ｊより小さいと判断されるか、ステップＳ５４に続いて、ステップＳ３０乃至Ｓ３６が実行され、ステップＳ２０が実行される。
【００５６】
第３の実施の形態を図６及び図７を参照して説明する。第３の実施の形態は、請求項５、６に対応するものである。上述したように、例えばロードセルを用いた計重装置では、ロードセルの固有振動周波数に対応する振動成分の周波数と振幅は、計重装置に載荷される物品の重量によって変動する。例えば図７に示すように、或る物品が載荷されたとき、固有振動の周波数はｆ３  で、その振幅がＨ３ａであったのに、異なる重量の物品が載荷されたとき、固有振動の周波数はｆ３  ′に、その振幅はＨ３ｂに変動する。但し、コンベヤ駆動モータやプーリ等の動的アンバランスによる振動成分の周波数、例えばｆ１  、ｆ２  及びその振幅Ｈ１  、Ｈ２  は、載荷される物品が変化しても、ほとんど変動しない。
【００５７】
そこで、計重装置の計重範囲全域にわたって全ての計重信号を同一のフィルタで処理しようとする場合、その計重範囲に対応する振動周波数範囲にわたっての減衰率を考慮した上で、多重移動平均フィルタの次数を配分することが望ましい。このような場合の評価関数は、数１１を参照して、数１２のようになる
【００５８】
【数１２】
0003618160.tif 000013
【００５９】
数１２における第２項は数１１と同一である。第１項におけるＧ１ｊ乃至Ｇｐｊは、ｐ段のフィルタにおける各ノイズ周波数ｆｊ  における減衰率、Ｈｊ  は、各ノイズ周波数におけるノイズ成分のレベルである。この実施例の場合、ｐ＝２、ｊは１からｍ、但しｍ＝２である。
【００６０】
数１２における第１項は、計重装置の固有振動以外の振動成分についての各フィルタの出力の和を表したもので、図７（ｂ）の符号Ａの部分がこれに対応する。第２項は、計重装置の固有振動による振動成分に関する各フィルタの出力の和を表したもので、符号Ｂの部分がこれに対応する。第２項が設けられているので、特定のノイズ周波数における減衰のみを考慮するのではなく、固有振動周波数範囲全域にわたっての減衰の影響を考慮している。なお、第２項におけるｆ′ｍｉｎ  及びｆ′ｍａｘ  は、ステップＳ６によって行った周波数分析に基づいて求められる。
【００６１】
そのため、図６に示すように、第１の実施の形態におけるステップＳ２６とＳ２８とが、ステップＳ５６、Ｓ５８に置換されている。ステップＳ５６では、ノイズ周波数ｆ１  、ｆ２  における各フィルタの減衰率Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２を計算する他に、固有振動周波数の変動範囲ｆ′ｍｉｎ  からｆ′ｍａｘ  における各フィルタの減衰率Ｇ′１，１  、・・・・Ｇ′１，１０、Ｇ′２，１  、・・・・Ｇ′２，１０を計算する。なお、この場合、固有振動周波数の変動幅が１０Ｈｚで、１Ｈｚごとに減衰率を求めている。また、ステップＳ５８では、評価関数Ｊとして数１３を算出している。但し、Ｈ′１  乃至Ｈ′１０は、固有振動周波数の下限周波数ｆ′ｍｉｎ  から上限周波数ｆ′ｍａｘ  までの１Ｈｚごとの振幅である。以下は、第１の実施の形態と同様に処理が行われる。
【００６２】
【数１３】
0003618160.tif 000014
【００６３】
第４の実施の形態を図８に示す。この実施の形態は請求項７、８に対応するものである。この実施の形態は、各ノイズ成分の振幅の大きいものから順に多重移動平均フィルタの次数を配分するものである。そのため、図２におけるステップＳ８に代えて、図８に示すような処理が行われる。なお、この場合、周波数分析の結果、図４（ａ）に示すようにノイズ周波数ｆ１  乃至ｆ３  において、振幅Ｈ１  乃至Ｈ３  が検出されたとする。また、フィルタの段数は２段とする。
【００６４】
まず、ステップＳ６０乃至Ｓ７２において、各ノイズ成分のうち、振幅が最も大きいものと、その周波数とを検索する。即ち、最大振幅Ｈとして初期値０を記憶し（ステップＳ６０）、振幅Ｈ１  が最大振幅Ｈよりも大きいか判断する（ステップＳ６２）。大きければ、最大振幅Ｈとして振幅Ｈ１  を記憶させ、かつその振幅Ｈ１  に対応するノイズ周波数ｆ１  を最大振幅周波数ｆとして記憶させる（ステップＳ６４）。
【００６５】
ステップＳ６２において振幅Ｈ１  が最大振幅Ｈよりも小さいと判断されると、振幅Ｈ２  が最大振幅Ｈよりも大きいか判断する（ステップＳ６６）。大きければ、最大振幅Ｈとして振幅Ｈ２  を記憶させ、かつその振幅Ｈ２  に対応するノイズ周波数ｆ２  を最大振幅周波数ｆとして記憶させる（ステップＳ６８）。
【００６６】
ステップＳ６６において振幅Ｈ２  が最大振幅Ｈよりも小さいと判断されると、振幅Ｈ３  が最大振幅Ｈよりも大きいか判断する（ステップＳ７０）。大きければ、最大振幅Ｈとして振幅Ｈ３  を記憶させ、かつその振幅Ｈ３  に対応するノイズ周波数ｆ３  を最大振幅周波数ｆとして記憶させる（ステップＳ７２）。これによって、各ノイズ成分のうち最大振幅を持つものの、振幅と周波数とが検索される。
【００６７】
ステップＳ７０で振幅Ｈ３  が最大振幅Ｈよりも小さいと判断された場合、またはステップＳ７２に続いて、最大振幅周波数ｆがノッチ周波数となるように、初段のフィルタの次数ｎ１  を１／ｆ（Ｔｓ  ）によって求める（ステップＳ７４）。次に、この次数ｎ１  における遅延時間Ｔ１  をｎ１  ・Ｔｓ  によって求める（ステップＳ７６）。
【００６８】
次に、この遅延時間Ｔ１  が、目標遅延時間Ｔよりも大きいか判断する（ステップＳ７８）。遅延時間Ｔ１  が、目標遅延時間Ｔよりも小さいと、後段のフィルタの次数ｎ２  を、（Ｔ−Ｔ１  ）／Ｔｓ  で求める（ステップＳ８０）。そして、次数ｎ１  、ｎ２  を出力する（ステップＳ８２）。ステップＳ７８において、遅延時間Ｔ１  が、目標遅延時間Ｔよりも大きいと判断されると、処理時間不足というメッセージを表示装置１４に表示して（ステップＳ８４）、終了する。
【００６９】
なお、この実施の形態では、フィルタの段数を２段としたので、最大振幅の周波数ｆを検索すると、直ちに、このｆをノッチ周波数とした場合の遅延時間Ｔ１  が目標遅延時間Ｔｔ  よりも大きいか判断しているが、例えば３段の場合、２番目に大きい振幅の周波数をノッチ周波数とした場合の遅延時間を求め、両遅延時間の和が目標遅延時間Ｔｔ  よりも小さいか判断し、小さければ、目標遅延時間Ｔｔ  から両遅延時間を減算した時間をサンプリング時間ＴＳ  で除算して、最終段の次数を決定すればよい。フィルタの段数がさらに増加した場合も同様である。
【００７０】
上記の各実施の形態では、フィルタの段数をいずれも２段としたが、３段以上の段数とすることもできる。また、第１乃至第３の実施の形態では、最適の次数ｎ１  、ｎ２  を決定するのに、いわゆる全ての解を列挙する列挙的手法を使用したが、これ以外にも、最適解或いは近似解を生成するためのアルゴリズムまたはルールを利用してただ１つの解を求める発見的手法や、列挙的手法と発見的手法との中間に位置する、可能領域の部分領域内を探索することによって近似解を探し出す探索的手法を使用してもよい。
【００７１】
【実施例】
本発明の第１及び第４の実施の形態において、数値シミュレーションを行った結果を示す。計重信号ｘ（ｋ）には、数１４で示すような振動成分が含まれているとする。
【００７２】
【数１４】
0003618160.tif 000015
【００７３】
但し、ｋはサンプリングデータ数で１乃至１０００、Ｔｓ  は０．００１秒である。この計重信号ｘ（ｋ）を図９に示す。
【００７４】
もし充分な計重信号の処理時間（総合遅延時間）が許されるなら、各振動周波数１５、２８、４３に対応する６７、３６、２３の次数を持った移動平均フィルタ３段を用いることによって振動成分を完全に減衰できる。
【００７５】
このような三重の移動平均フィルタを使用するためには、０．１２３秒の総合遅延時間が必要である。目標遅延時間を０．１秒として、フィルタ数を２とする。第１の実施の形態では、上記の場合、２つの移動平均フィルタの次数は３３と６７とになった。
【００７６】
また、第４の実施の形態の場合、振動成分の一番大きい振幅は２８Ｈｚの１．５であるので、２８Ｈｚに対する初段の移動平均フィルタの次数を３６と決め、残った信号処理時間によって２つ目の移動平均フィルタの次数を６４と決定する。このように次数を決定した第１の実施の形態と、第４の実施の形態に、計重信号ｘ（ｋ）を通過させた結果を、第１０図に示す。実線が第１の実施の形態、点線が第４の実施の形態である。第１の実施の形態と第４の実施の形態とでは、それぞれ１／１９０と１／８０の減衰率が得られた。このようにして次数を決定した場合でも、総合遅延時間を短くした上に、充分な減衰率が得られた。特に、第１の実施の形態では、顕著な減衰率を示している。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１または２記載の発明によれば、各フィルタの次数を種々に変更するたびに、各ノイズ周波数における、縦続接続フィルタの最終出力の総和（各ノイズ周波数全体における減衰の状態）を求めると共に、各フィルタにおける遅延時間の総和を求め、各最終出力の総和のうち最小（各ノイズ周波数全体における減衰の状態が最も良好なもの）に近く、かつ遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を選択している。従って、目標遅延時間に近い遅延時間でありながら、各ノイズ成分を大きく減衰することができる。
【００７８】
請求項３または４記載の発明によれば、各フィルタの次数を種々に変更するたびに、各ノイズ周波数と、そのピークレベルと、そのときの次数とに基づいて、各ノイズ周波数それぞれにおける各フィルタの出力のうち最大値（各次数における最も減衰が少ないノイズ周波数における減衰の状態）を求め、かつ各フィルタにおける遅延時間の総和を求め、各最大値のうち最小（各次数における最も減衰が少ないノイズ周波数における減衰の状態のうち、最も減衰の状態が良好なもの）に近く、かつ対応する遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を選択している。従って、目標遅延時間に近い遅延時間でありながら、各ノイズ成分を大きく減衰することができる。
【００７９】
請求項５または６記載の発明によれば、各フィルタの次数を種々に変更するごとに、ノイズ周波数の周波数変動範囲における、縦続接続されたフィルタの最終出力を求め、かつ各フィルタにおける遅延時間の総和を求め、各最終出力のうち最小値に近く、かつ対応する遅延時間の総和が予め定めた目標遅延時間に近い次数を決定している。従って、ノイズ周波数が、例えば計重される物品の重量に応じて変動するような場合でも、ノイズ成分を大きく減衰することができる。
【００８０】
請求項７または８記載の発明によれば、各ノイズ成分のうち最もレベルの大きいものを減衰させられる次数を、各フィルタのうち最終段以外のものに順に割り当て、これら次数の割り当てられた各フィルタでの総合遅延時間が、目標遅延時間よりも小さい場合、総合遅延時間と目標遅延時間との差に基づいて、最終段のフィルタに割り当てる次数を決定している。従って、大きなレベルのノイズ成分から順に大きく減衰することができる上に、総合遅延時間を目標遅延時間とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の主要部のフローチャートである。
【図２】同第１の実施の形態の概略フローチャートである。
【図３】同第１の実施の形態のブロック図である。
【図４】同第１の実施の形態における計重信号と或る次数におけるフィルタの周波数特性図である。
【図５】同第２の実施形態の主要部のフローチャートである。
【図６】同第３の実施の形態の主要部のフローチャートである。
【図７】同第３の実施の形態における計重信号と或る次数におけるフィルタの周波数特性図である。
【図８】同第４の実施の形態における主要部のフローチャートである。
【図９】同第１及び第４の形態によって次数を決定したフィルタへの入力信号と出力信号とを示す図である。
【符号の説明】
４  ロードセル
８  ＣＰＵ
１０  メモリ
１２  キーボード
【図１】
0003618160.tif 000016
【図２】
0003618160.tif 000017
【図３】
0003618160.tif 000018
【図４】
0003618160.tif 000019
【図５】
0003618160.tif 000020
【図６】
0003618160.tif 000021
【図７】
0003618160.tif 000022
【図８】
0003618160.tif 000023
【図９】
0003618160.tif 000024