(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル信号の周波数成分を、阻止域を有するとともに準等リプル特性であるフィルタリングの振幅特性における少なくとも一つのノッチと、前記阻止域内で減衰量を部分的に大きくすべき少なくとも一つの減衰帯域と、で減衰させるフィルタリングを、可変のフィルタ係数を用いて実行する信号処理部と、
演算式を用いて前記フィルタ係数を求めて前記信号処理部に出力するフィルタ係数演算部と、
情報を外部から受け取る入力手段と、
を備え、
前記演算式は、
前記少なくとも一つのノッチに対応するノッチ周波数を指定する第１パラメータと、
前記少なくとも一つの減衰帯域の前記減衰量を指定する第２パラメータ、前記少なくとも一つの減衰帯域の帯域位置を指定する第３パラメータ、および前記阻止域の開始周波数を指定する第４パラメータうちの少なくとも１つを含む他のパラメータと、
を含み、
前記フィルタ係数演算部は、前記フィルタ係数を算出する際、理想特性と所望の可変フィルタとの誤差に重み関数を乗算した関数が極値を持つ周波数において、前記理想特性と所望の可変フィルタとの誤差が極値を持たない場合に、前記周波数における前記理想特性と前記所望の可変フィルタの誤差に重み関数を乗算した関数の極値と、隣接する極値とを比較した結果、値が小さいものを極値とみなさない処理をすることによって、前記準等リプル特性を維持したまま前記振幅特性を変更する振幅特性変更処理を行い、
前記振幅特性変更処理においては、
前記入力手段から入力される前記第１パラメータの値を前記演算式に代入して前記フィルタ係数を変更することによって、前記少なくとも一つのノッチに対応する前記ノッチ周波数が、前記第１パラメータで指定される所望のノッチに対応する所望ノッチ周波数へと変更されるとともに、
前記入力手段から入力される前記他のパラメータの値を前記演算式に代入して前記フィルタ係数を変更することによって、前記減衰量、前記帯域位置、および、前記開始周波数のうちの少なくとも１つが、前記他のパラメータで指定される所望の値へと変更される、ノイズ除去装置。
【請求項２】
前記第１パラメータは、前記少なくとも一つのノッチを含む複数のノッチに対応する複数のノッチ周波数を指定し、
前記振幅特性変更処理においては、
前記入力手段から入力される前記第１パラメータの値を前記演算式に代入して前記フィルタ係数を変更することによって、前記複数のノッチ周波数が、前記第１パラメータで指定される所望の複数のノッチに対応する複数の所望ノッチ周波数へと独立に変更される、
請求項１に記載のノイズ除去装置。
【請求項３】
前記他のパラメータは、前記第２パラメータ、前記第３パラメータ、および前記第４パラメータのうちの少なくとも２つを含む、
請求項１または請求項２に記載のノイズ除去装置。
【請求項４】
前記他のパラメータは、前記第２パラメータ、前記第３パラメータ、および前記第４パラメータのすべてを含む、
請求項１から３のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
【請求項５】
前記他のパラメータは、前記第２パラメータを含み、
前記振幅特性変更処理においては、
前記入力手段から入力される前記第２パラメータの値を前記演算式に代入して前記フィルタ係数を変更することによって、前記減衰量が、前記第２パラメータで指定される所望減衰量へと変更される、
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
【請求項６】
前記第２パラメータは、前記少なくとも一つの減衰帯域を含む複数の減衰帯域に対応する複数の減衰量を指定し、
前記振幅特性変更処理においては、
前記入力手段から入力される前記第２パラメータの値を前記演算式に代入して前記フィルタ係数を変更することによって、前記複数の減衰量が、前記第２パラメータで指定される複数の所望減衰量へと独立に変更される、
請求項５に記載のノイズ除去装置。
【請求項７】
前記他のパラメータは、前記第３パラメータを含み、
前記振幅特性変更処理においては、
前記入力手段から入力される前記第３パラメータの値を前記演算式に代入して前記フィルタ係数を変更することによって、前記帯域位置が、前記第３パラメータで指定される所望帯域位置へと変更される、
請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
【請求項８】
前記第３パラメータは、前記少なくとも一つの減衰帯域を含む複数の減衰帯域に対応する複数の帯域位置を指定し、
前記振幅特性変更処理においては、
前記入力手段から入力される前記第３パラメータの値を前記演算式に代入して前記フィルタ係数を変更することによって、前記複数の帯域位置が、前記第３パラメータで指定される複数の所望帯域位置へと独立に変更される、
請求項７に記載のノイズ除去装置。
【請求項９】
前記他のパラメータは、前記第４パラメータを含み、
前記振幅特性変更処理においては、
前記入力手段から入力される前記第４パラメータの値を前記演算式に代入して前記フィルタ係数を変更することによって、前記開始周波数が、前記第４パラメータで指定される所望開始周波数へと変更される、
請求項１から請求項８のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
【請求項１０】
前記第１パラメータは、前記少なくとも一つのノッチに対応する前記ノッチ周波数の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられる、
請求項１から９のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
【請求項１１】
前記第３パラメータは、前記少なくとも一つの減衰帯域の前記帯域位置の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられる、
請求項１から１０のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
【請求項１２】
前記第４パラメータは、前記開始周波数の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられる、
請求項１から１１のいずれか１つに記載のノイズ除去装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載のノイズ除去装置と、被計量物の重量を検出する計量部とを備え、前記ノイズ除去装置は、前記計量部による計量結果として得られたディジタル信号を対象として前記フィルタリングを実行する、重量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルフィルタによるフィルタリング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品重量を測定する重量測定装置では、歪みゲージ式のロードセルやフォースバランスなどの重量センサーが使用される。この重量センサーは、物品重量と風袋重量との和の重量の影響を受ける固有振動数をもつ。この固有振動数を含む帯域の外部振動が計量系に作用したとき、その外部振動はその固有振動数付近で増幅され、振動ノイズとなって、重量センサーから出力される計量信号中に出現する。以後、この振動ノイズを、「固有振動ノイズ」と呼ぶ。
【０００３】
また、被計量物をコンベアで搬送しながら計量を行う重量測定装置においては、例えば、ベルトコンベヤーを駆動するモーターや搬送ローラなどの回転系振動に起因するノイズや、商用電源などに起因する電気的なノイズなどが、振動ノイズとして計量信号に重畳される。
【０００４】
なお、特許文献１には重量測定装置に関する技術が記載されており、非特許文献１には最適化問題の解法について記載されている。また、ディジタルフィルタに関する出願について以下の特許文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３７０６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１５０８８３号公報
【特許文献３】特開２００７−１２９４０８号公報
【特許文献４】特開２００８−１８２３６７号公報
【非特許文献１】J. F. Sturm, “Using sedumi 1.02, A MATLAB toolbox for optimization over symmetric cones (Updated for Version 1.05)”, Optimiz. Methods and Syst. II, 1999, Vol.11-12, pp.625-653
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、重量センサーの固有振動数は物品重量及び風袋重量の影響を受けるため、物品重量あるいは風袋重量が変化した場合には、固有振動ノイズの周波数が変化する。また、物品重量が変化した場合は、計量部に物品が載荷されたことによる固有振動ノイズの大きさが変化する。以前は、特許文献２では、固有振動ノイズが存在する周波数範囲に対し、帯域の減推量を大きくした部分を、物品重量と風袋重量で決まる固有振動周波数に合うようにパラメータで変更することを提案している。また、固有振動数はひとつの周波数でない場合に対応し、特許文献３では、これら減推量を大きくした帯域を複数設け、それら帯域をパラメータで独立に周波数変更できるように提案している。さらに、固有振動ノイズの数に加え、物品重量等に起因する振動ノイズの大きさ変更に対応するため、特許文献４では、減衰量を大きくしたひとつ以上の帯域の周波数変更に加え、減衰量の変更もパラメータで独立に行えるようにしたことを提案している。
【０００７】
また、モーターや搬送ローラなどに起因する振動ノイズの周波数や大きさは、搬送系の仕様、例えば搬送速度などによって変化する。そのため、被計量物の種類や大きさなど、または搬送系の仕様変更によって振動ノイズの周波数や大きさが変化した場合であっても、かかる振動ノイズを簡単且つ確実に除去することが可能なフィルタが必要とされる。以前は、特許文献１にディジタルフィルタの伝達関数を伝送零点（ノッチ）に対応する根を含む複数の因子の積で構成する多項式に展開し、この根の値（周波数に対応）を変更することを可能としたディジタルフィルタの提案を行っている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の手法と特許文献２、特許文献３、特許文献４の手法を組み合わせて使用した場合、特許文献１の手法でノッチの周波数を変更すると特許文献２、３、４で実現した固有振動ノイズが存在する周波数範囲に対し、帯域の減推量を大きくした部分を含め全体の特性が所望特性から外れてしまうという問題がある。また、特許文献３，４の手法では、ディジタルフィルタの係数をパラメータを含む形で多項式表現しているため、特性を変更する数が増えてパラメータの数が増えると、係数の多項式がそれらの積で表現されているために多次元化し、設計するパソコン等のコンピュータのメモリ領域で不足となり、設計及び製品での使用ができなくなる問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記点に鑑みて成されたものであり、ディジタルフィルタのフィルタ特性を所望特性を保ちつつ容易に変更することが可能な技術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】
【００１０】
上記課題を解決するため、ディジタル信号の周波数成分をノッチで減衰させるフィルタリングを、可変のフィルタ係数を用いて実行する信号処理部と、所定の演算式を用いてフィルタ係数を求めて信号処理部に出力するフィルタ係数演算部とを備え、演算式は、フィルタリングの振幅特性においてノッチに対応する周波数を指定する第１パラメータを含み、フィルタ係数演算部が、入力される第１パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更することによって、少なくとも一つのノッチに対応する周波数を、第１パラメータで指定される所望のノッチに対応する周波数へと変更可能である、ノイズ除去装置である。
【００１１】
また、演算式は、フィルタリングの振幅特性の阻止域において減衰量を部分的に大きくすべき少なくとも一つの減衰帯域の減衰量を指定する第２パラメータを含み、フィルタ係数演算部が、入力される第２パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更することによって、少なくとも一つの減衰帯域の減衰量を、第２パラメータで指定される所望の減衰量へと変更可能である。
【００１２】
また、演算式は、少なくとも一つの減衰帯域の帯域位置を指定する第３パラメータをさらに含み、フィルタ係数演算部が、入力される第３パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更することによって、少なくとも一つの減衰帯域の帯域位置を、第３パラメータで指定される所望の帯域位置へと変更可能である。
【００１３】
また、第１パラメータは、複数のノッチに対応する周波数を指定するパラメータであって、第２パラメータは、阻止域において減衰量を部分的に大きくすべき複数の減衰帯域の各々の減衰量を指定するパラメータであって、第３パラメータは、複数の減衰帯域の各々の帯域位置を指定するパラメータであって、フィルタ係数演算部が、入力される第１パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更することによって、複数のノッチに対応する周波数を、第１パラメータで指定される所望の複数のノッチに対応する周波数へと独立に変更可能であり、入力される第２パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更することによって、複数の減衰帯域の各々の減衰量を、第２パラメータで指定される所望の減衰量へと独立に変更可能であり、フィルタ係数演算部が、入力される第３パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更することによって、複数の減衰帯域の各々の帯域位置を、第３パラメータで指定される所望の帯域位置へと独立に変更可能である。
【００１４】
また、演算式は、阻止域の開始周波数を指定する第４パラメータをさらに含み、フィルタ係数演算部が、入力される第４パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更することによって、阻止域の開始周波数を、第４パラメータで指定される所望の周波数へと変更可能である。
【００１５】
また、演算式は、阻止域の開始周波数を指定する第４パラメータをさらに含み、フィルタ係数演算部が、入力される第４パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更することによって、阻止域の開始周波数を、第４パラメータで指定される所望の周波数へと変更可能である。
【００１６】
また、第１パラメータは、各々のノッチに対応する周波数位置の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられる。
【００１７】
また、第１パラメータは、各々のノッチに対応する周波数位置の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられ、第３パラメータは、各々の減衰帯域の帯域位置の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられる。
【００１８】
また、第１パラメータは、各々のノッチに対応する周波数位置の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられ、第３パラメータは、各々の減衰帯域の帯域位置の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられ、第４パラメータは、阻止域の開始周波数の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられる。
【００１９】
また、ノイズ除去装置は、計量部による計量結果として得られたディジタル信号を対象としてフィルタリングを実行する、重量測定装置である。
【００２０】
また、（ａ）所定の演算式を用いてフィルタ係数を求める工程と、（ｂ）ディジタル信号のフィルタリングを、工程（ａ）で求められたフィルタ係数を用いて実行する工程とを備え、演算式は、フィルタリングのノッチに対応する周波数を指定するパラメータを含み、工程（ａ）は、（ａ−１）パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更する工程を含み、工程（ａ−１）を実行することによって、少なくとも一つのノッチに対応する周波数が、パラメータで指定され所望のノッチに対応する周波数へと変更される、ノイズ除去方法である。
【００２１】
また、振幅特性のノッチに対応する周波数の少なくとも一つのノッチに対応する周波数が可変のディジタルフィルタの設計方法であって、（ａ）ディジタルフィルタの理想振幅特性に基づいて、ディジタルフィルタのフィルタ係数を、少なくとも一つのノッチに対応する周波数を指定するパラメータを含む所定の演算式で近似する工程と、（ｂ）演算式を用いてフィルタ係数を求める工程とを備え、工程（ｂ）は、（ｂ−１）パラメータの値を演算式に代入してフィルタ係数を変更する工程を含み、工程（ｂ−１）を実行することによって、少なくとも一つのノッチに対応する周波数が、パラメータで指定される所望のノッチに対応する周波数へと変更される、ディジタルフィルタの設計方法である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１、請求項１１及び請求項１２の発明によれば、ノッチに対応する周波数を指定するパラメータを用いてフィルタ係数を変更できるため、当該ノッチに対応する周波数を容易に変更することができる。したがって、ノイズを確実に除去することができる。
【００２３】
また、請求項２の発明によれば、阻止域において減衰量を部分的に大きくすべき減衰帯域の減衰量を指定するパラメータを用いてフィルタ係数を変更できるため、当該減衰帯域の減衰量を容易に変更することができる。したがって、ノイズを確実に除去することができる。
【００２４】
また、請求項３の発明によれば、阻止域において減衰量を部分的に大きくすべき減衰帯域の帯域位置を指定するパラメータを用いてフィルタ係数を変更できるため、当該減衰帯域の帯域位置も容易に変更することができる。
【００２５】
また、請求項４の発明によれば、複数のノッチに対応する周波数及び減衰帯域の減衰量及び帯域位置を指定できるため、ノイズが発生する要因が複数あり、当該要因が変化する場合であっても、ノイズを確実に除去することができる。
【００２６】
また、請求項５及び請求項６の発明によれば、阻止域の開始周波数を指定するパラメータを用いてフィルタ係数を変更できるため、当該阻止域の開始周波数も容易に変更することができる。
【００２７】
また、請求項７、請求項８及び請求項９の発明によれば、フィルタ係数を演算する際に複数のパラメータに関して同じように近似処理を行うことができ、結果として所望のフィルタ設計を実現できる。
【００２８】
また、請求項１０の発明によれば、高精度な重量測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る重量測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る信号処理部でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る重量測定装置での重量測定動作を示すフローチャートである。
【図４】理想的なフィルタ特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る信号処理部でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る信号処理部でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る信号処理部でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る信号処理部でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る信号処理部でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る信号処理部でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る信号処理部でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係る重量測定装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施の形態に係る重量測定装置は、歪みゲージ式のロードセルやフォースバランスなどの重量センサー１と、アンプ２と、アナログフィルタ３と、Ａ／Ｄ変換器（以後「ＡＤＣ」と呼ぶ）４と、信号処理部５と、フィルタ係数演算部６と、データ入力部７と、係数記憶部８とを備えている。
【００３１】
重量センサー１は、計量系から受けた被計量物の重量を検出して、その結果を測定信号ｍｓとしてアンプ２に出力する。アンプ２は、入力された測定信号ｍｓを増幅して増幅信号ＭＳとしてアナログフィルタ３に出力する。アナログフィルタ３は、その増幅信号ＭＳから不要な高域成分を除去してアナログ信号Ａｓとして出力する。ＡＤＣ４は、アナログフィルタ３から出力されるアナログ信号Ａｓに対して所定のサンプリング周期でサンプリングし、所定の量子化ビット数で量子化したディジタル信号を計量信号Ｄｓとして信号処理部５に出力する。
【００３２】
信号処理部５は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）型のフィルタ（以後、「ＦＩＲフィルタ」と呼ぶ）を用いて、入力された計量信号Ｄｓをフィルタリングし、その結果を信号Ｘｓとして図示しないマイクロコンピュータに出力する。そして、マイクロコンピュータが信号Ｘｓに基づいて被計量物の重量を計算し、図示しない表示部に表示する。
【００３３】
ここで、一般に２Ｎ次のＦＩＲフィルタの周波数応答Ｈ（ｅjω）は以下の式（１）で示される。
【００３４】
【数１】
0005901126.tif 000002
【００３５】
ただし、ｈi（ｉ＝０，１，２，・・・，Ｎ）はフィルタ係数である。また、ωは正規化角周波数であって、フィルタリング時のデータのサンプリング周波数で正規化した角周波数である。本実施の形態で言えば、信号処理部５でのフィルタリング時のデータのサンプリング周波数で正規化した角周波数である。以後「正規化角周波数」と言えば、このようにサンプリング周波数で正規化した角周波数を意味するものとする。
【００３６】
フィルタ係数演算部６は、上記式（１）中のフィルタ係数ｈiの系列｛ｈi｝を後述する所定の演算式を用いて求めて、信号処理部５へ出力する。
【００３７】
図２は、信号処理部５でのフィルタリングの振幅特性の一例を示す図である。図２に示されるように、信号処理部５で用いられるＦＩＲフィルタはローパスフィルタである。本実施の形態に係る重量測定装置は、信号処理部５で用いられるＦＩＲフィルタの振幅特性の阻止域１０において、部分的に減衰量が大きい減衰帯域９をK（≧１）個設けることが可能であり、当該減衰帯域９の帯域位置を変更できる機能を有している。つまり、減衰帯域９の位置を周波数の高い方へ移動させたり、低い方へ移動させたりできる機能を備えている。また、本実施の形態に係る重量測定装置は、減衰帯域９の減衰量を変更できる機能も備えている。そして、本実施の形態に係る重量測定装置は、K≧２の場合には、複数の減衰帯域９の各々の帯域位置を独立に変更できる機能と、複数の減衰帯域９の各々の減衰量を独立に変更できる機能とを備えている。さらに、本実施の形態に係る重量測定装置は、阻止域１０の開始周波数を変更できる機能を備えている。さらに、本実施の形態に係る重量測定装置は、ノッチ部１１をP（≧１）個設けることが可能であり、当該ノッチ部１１のノッチ周波数位置を変更できる機能を備えている。そして、P≧２の場合には、複数のノッチ部１１の各々の周波数位置を独立に変更できる機能を備えている。なお、以後単に「減衰帯域」と言えば、図２に示される減衰帯域９のように、阻止域において部分的に減衰量を大きくすべき減衰帯域を意味するものとする。
【００３８】
フィルタ係数演算部６は、上記式（１）中のフィルタ係数ｈiの系列{ｈi}を以下の演算式（２）を用いて求めて、信号処理部５へ出力する。
【００３９】
【数２】
0005901126.tif 000003
【００４０】
ただし、ｇ（ｉ，ｌψ，ｌφ1，ｌγ1，・・・，ｌφK，ｌγK，ｌθ1，・・・，ｌθP）は係数である。また、ψは阻止域の開始周波数を指定するパラメータであって、φ1〜φKはK個の減衰帯域の帯域位置をそれぞれ指定するパラメータであって、γ1〜γKはK個の減衰帯域の減衰量をそれぞれ指定するパラメータであって、θ1〜θPはP個のノッチ部の周波数位置をそれぞれ指定するパラメータある。式（２）に示されるように、フィルタ係数ｈiは、パラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPについての多項式で表現されている。なお、Ｌψはパラメータψの次数を表し、Ｌφ1〜ＬφKはパラメータφ1〜φKの次数をそれぞれ表し、Ｌγ1〜ＬγKはパラメータγ1〜γKの次数をそれぞれ表し、Ｌθ1〜ＬθPはパラメータθ1〜θPの次数をそれぞれ表している。以後、係数ｇ（ｉ，ｌψ，ｌφ1，ｌγ1，・・・，ｌφK，ｌγK，ｌθ1，・・・，ｌθP）を単に「係数ｇ」と呼ぶことがある。
【００４１】
係数記憶部８は、例えばＲＯＭ （Read-Only Memory）であって、係数ｇの値を予め記憶している。そして、この係数ｇの値はフィルタ係数演算部６によって係数記憶部８から読み出される。
【００４２】
データ入力部７は、例えばキーボードであって、ユーザーによる重量測定装置の外部からのパラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPの各々の値の入力を独立して受け付ける。そして、受け付けたパラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPの値をフィルタ係数演算部６に出力する。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、信号処理部５、フィルタ係数演算部６、データ入力部７及び係数記憶部８が、計量信号Ｄｓに含まれるノイズを除去するノイズ除去装置として機能する。
【００４４】
次に、本実施の形態に係る重量測定装置における被計量物の重量測定動作について図３を参照して説明する。重量測定を行う際には計量信号Ｄｓに対するフィルタリングが行われることから、図３は計量信号Ｄｓに対するノイズ除去方法を示している。
【００４５】
図３に示されるように、ステップｓ１において重量測定装置に電源が投入されると、ステップｓ２において、フィルタ係数演算部６は係数記憶部８から係数ｇの値を読み出す。そしてフィルタ係数演算部６は、予め内部に記憶しているパラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPの初期値を読み出す。
【００４６】
次にステップｓ３において、フィルタ係数演算部６は、係数ｇ及びパラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPの値を式（２）に代入してフィルタ係数ｈiの１つの系列｛ｈi}を求め、信号処理部５へ出力する。これにより、信号処理部５でのフィルタ特性におけるK個の減衰帯域の帯域位置がパラメータφ1〜φKで指定される初期値にそれぞれ設定され、それらの減衰量がパラメータγ1〜γKで指定される初期値にそれぞれ設定される。また、信号処理部５でのフィルタ特性における阻止域の開始周波数がパラメータψで指定される初期値に設定される。さらに、P個のノッチ部の周波数位置がパラメータθ1〜θPで指定される初期値にそれぞれ設定される。なおこのとき、フィルタ係数ｈiの演算式（２）は多項式で表現されているため、迅速にフィルタ係数ｈiを求めることができる。v
【００４７】
次にステップｓ４において、信号処理部５はステップｓ３で求められたフィルタ係数ｈiの系列｛ｈi｝を用いて、計量信号Ｄｓに対してフィルタリングを実行する。そして、その結果を信号Ｘｓとしてマイクロコンピュータに出力し、当該マイクロコンピュータが被計量物の重量をＣＲＴなどの表示部に表示する。
【００４８】
次にステップｓ５において、データ入力部７は、パラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPのうち少なくとも一つのパラメータの値が重量測定装置のユーザーによって入力されると、その値をフィルタ係数演算部６に出力する。上述のように、被計量物の種類や大きさなどの変更や、搬送系の仕様変更が生じると、計量信号Ｄｓに含まれるノイズの周波数や大きさが変化するため、ユーザーは、当該ノイズを確実に除去するために、パラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPのうち少なくとも一つのパラメータの値を入力する。例えば、被計量物の種類が変更されると重量センサー１の固有振動数が変化することから、被計量物の種類ごとに重量センサー１の固有振動数の情報を予め準備しておき、被計量物の種類を変更する際に、ユーザーはこの情報を参照して、パラメータφ1〜φKの値をデータ入力部７に入力する。
【００４９】
なお、本実施の形態に係る重量測定装置では、パラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPの値をデータ入力するように構成しているが、これらの値を重量測定装置で自動的に決定しても良い。例えば、重量チェッカーのような計量装置では、コンベア速度が決まれば減衰させたい周波数が決定するので、自動的にパラメータφ1〜φK，θ1〜θPの値を設定できる。また、ＦＦＴ等によって測定信号の振動波形の周波数解析を行い、最も振幅の大きいところを検出して自動的にパラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPの値を設定するという構成にしてもよい。
【００５０】
次にステップｓ６において、フィルタ係数演算部６は、受け取ったパラメータの値を（２）に代入してフィルタ係数ｈiの系列｛ｈi｝を変更し、信号処理部５へ出力する。これにより、信号処理部５でのフィルタ特性における減衰帯域の帯域位置や減衰量、あるいは阻止域の開始周波数あるいはノッチ部の周波数位置が、対応するパラメータで指定される値へと変更される。そして、ステップｓ７において、信号処理部５はステップｓ６で変更されたフィルタ係数ｈiの系列｛ｈi｝を用いてフィルタリングを実行し、その結果を信号Ｘｓとして出力する。
【００５１】
ユーザーは、信号処理部５でのフィルタ特性を再度変更する必要がある場合には、データ入力部７にパラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPのうち少なくとも一つの値を入力する。そして、ステップｓ６，ｓ７が実行されて、入力されたパラメータの値に応じてフィルタ特性が変更される。
【００５２】
次に、係数ｇの値の決定方法について説明する。まず、減衰帯域の減衰量と、その帯域位置と、阻止域の開始周波数と、ノッチ部の周波数位置が可変のＦＩＲフィルタについて、図４に示されるような、理想的なフィルタ特性を考える。図中の横軸は正規化角周波数を、縦軸は振幅をそれぞれ示している。図中のωPは、通過域端正規化角周波数、つまり通過域の終了点での正規化角周波数を表している。ωSは、阻止域の開始点が変化すべき範囲の中心正規化角周波数を表している。φ1〜φKは、K個の減衰帯域の帯域位置が変化すべき範囲の中心正規化角周波数をそれぞれ表している。γ1〜γKは、K個の減衰帯域の帯域幅をそれぞれ表している。θ1〜θPは、P個のノッチ部の周波数位置をそれぞれ表している。
【００５３】
本実施の形態では、阻止域の開始周波数を指定するパラメータψにはωSからの変位量（ずれ量）が入力される。また、減衰帯域の帯域位置を指定するパラメータφ1〜φKには、φ1〜φKからの変位量がそれぞれ入力される。そして、減衰帯域の減衰量を指定するパラメータγ1〜γKのそれぞれには、阻止域における減衰帯域以外の帯域での減衰量に対する割合が入力される。ノッチ部の周波数位置を指定するパラメータθ1〜θPのそれぞれには、θ1〜θPからの変位量が入力される。
【００５４】
このように、本実施の形態では、パラメータψは、阻止域の開始周波数の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えられ、パラメータφ1〜φKのそれぞれは、対応する減衰帯域の帯域位置の変化すべき範囲の中心周波数からの変位量として与えらる。また、パラメータγ1〜γKのそれぞれは、阻止域における減衰帯域以外の帯域での減衰量に対する割合として与えられ、パラメータθ1〜θPのそれぞれは、θ1〜θPからの変位量が与えられる。
【００５５】
次に、図４に示される理想的なフィルタ特性に関して、以下の理想振幅特性Ｄ（ω，ψ，φ1，γ1，・・・，φK，γK，θ1，・・・，θP）と重み関数Ｗ（ω，ψ，φ1，γ1，・・・，φK，γK，θ1，・・・，θP）とを考える。
【００５６】
【数３】
0005901126.tif 000004
【００５７】
【数４】
0005901126.tif 000005
【００５８】
ただし、パラメータψ，φ1〜φK，γ1〜γK，θ1〜θPは以下の式を満足する。
【００５９】
【数５】
0005901126.tif 000006
【００６０】
ここで、周波数応答Ｈ（ｅjω）は上述の式（２）を使用して、以下のように表すことができる。
【００６１】
【数９】
0005901126.tif 000007
【００６２】
式（９）において、各係数ｈ（・）は，各パラメータψ，φ，γ，θの特性が変化するとその値が変化し、各パラメータの変化を、それぞれL次の多項式で近似するとｈ（・）は以下のように表すことができる。
【００６３】
【数１０】
0005901126.tif 000008
【００６４】
式（１０）において，パラメータψ，φ，γ，θはそれぞれ変化の大きさが異なるため、小さなパラメータの変化が大きなパラメータの変化に埋もれてしまい、小さなパラメータの変化が係数ｈ（・）にうまく反映されない．したがって、式（１０）における各パラメータの変化が同じになるように以下のように正規化して各パラメータを与える。
【００６５】
【数１１】
0005901126.tif 000009
【００６６】
ただし、各パラメータは以下の式を満足する。
【００６７】
【数１５】
0005901126.tif 000010
【００６８】
ここで、正規化されたパラメータを用いて、式（１０）は以下のように再定義できる。
【００６９】
【数２０】
0005901126.tif 000011
【００７０】
今，理想特性と所望の可変フィルタ特性との誤差を以下のように与える。
【００７１】
【数２１】
0005901126.tif 000012
【００７２】
このとき、パラメータψに対して設計時に評価する離散点をψmψ（ｍψ＝１，・・・，Ｍψ）、同様にパラメータφ，γ，θについて，φmφ（ｍφ＝１，・・・，Ｍφ），γmγ（ｍγ＝１，・・・，Ｍγ），θmθ（ｍθ＝１，・・・，Ｍθ）また近似帯域における離散周波数点ωn（ｎ＝０，・・・，Ｍ）を考え、所望の周波数帯域を離散化した阻止域減衰量の異なった帯域を有するフィルタを得るための二乗評価関数は、式（４）の重みを用いて以下のように定義する。
【００７３】
【数２２】
0005901126.tif 000013
【００７４】
式（２２）の評価関数を最小にする解は、次式を解くことで得られる。
【００７５】
【数２３】
0005901126.tif 000014
【００７６】
ただし、W、U、Dはつぎのようになる。
【００７７】
【数２４】
0005901126.tif 000015
【００７８】
一般的に、式（２２）を解くことでで得られる解は、図5に示すように等リプルにならないため、準等リプル特性を得るための方法について以下に示す。
【００７９】
最小二乗法を用いて繰り返し毎に重み関数を変えることで準等リプルフィルタを設計する方法を用いて、阻止域減衰量が異なるフィルタを得るためにｋを繰り返し回数として，繰り返し毎の重み関数をｋ＝１では以下のように与える。
【００８０】
【数３２】
0005901126.tif 000016
【００８１】
また、ｋ回目の繰り返しでは、以下のように与える。
【００８２】
【数３３】
0005901126.tif 000017
【００８３】
ただし、
【００８４】
【数３４】
0005901126.tif 000018
【００８５】
である。ここで用いるρは定数であり収束の速度に影響を与える。
【００８６】
また，表記を簡単化するために以下のように表す。
【００８７】
【数３６】
0005901126.tif 000019
【００８８】
ここで、Ｂk（ωn）は｜Ｅk（ωn）｜の上に凸となっている極値を直線でつないだ関数である。しかしながら、阻止域減衰量が異なるフィルタを得るためには、以下で与えられる誤差を小さくする必要がある。
【００８９】
【数３８】
0005901126.tif 000020
【００９０】
ここでＢk（ωn）は｜Ｅ’k（ωn）｜の上に凸となっている極値を直線でつないだ関数となる。この方法で得られるＢk（ωn）を用いると｜Ｅ’k（ωn）｜が準等リプルとなる特性を得ることができる。この方法を用いると式（２２）の二乗評価関数は以下のように再定義できる。
【００９１】
【数３９】
0005901126.tif 000021
【００９２】
しかしながら、異なる阻止域減衰量を持つフィルタは、すべてのリプルが同じ大きさになるとは限らない．また、｜Ｅ’k（ωn）｜において、極値となっていても｜Ｅk（ωn）｜においては極値となっているとは限らない。その結果、従来法のようにＢk（ωn）を｜Ｅ’k（ωn）｜の上に凸となっている極値を直線でつないだ関数にするだけでは、計算が収束しないという重大な問題がある。そこで、Ｂk（ωn）を決定するとき以下に示す工夫をする。
【００９３】
阻止域における｜Ｅ’k（ωn）｜がｍ番目の極値となる周波数をωmaxmとする。ωmaxm=φ＋τのときには、図６に示すように、｜Ｅ’k（ωmaxm）｜では極値となるが、｜Ｅk（ωmaxm）｜は極値とならないので、｜Ｅ’k（ωmaxm）｜と｜Ｅ’k（ωmaxm+1）｜の値を比較し、小さな値の方はＢk（ωn）を決定する際に極値として見なさないこととする。このようにして求めたＢk（ωn）の例を図７に示す。
【００９４】
同様に、ωmaxm＝φのところで｜Ｅk（ωmaxm）｜が極値を持たない場合、｜Ｅ’k（ωmaxm）｜と｜Ｅ’k（ωmaxm-1）｜の値を比較し、小さな値の方はＢk（ωn）を決定する際に極値として見なさないこととする。以上のようにＢk（ωn）を決定することで、阻止域減衰量が異なる準等リプルなフィルタを設計することが可能となる。
【００９５】
可変パラメータの数が増加するとそれに伴って、多項式係数の数が増大することから実用上問題となる。そこで、ここでは多項式係数の低減法を以下の示す。
【００９６】
式（９）のフィルタ係数ｈ（・）は式（２０）に示すように多項式係数ｇ（・）と可変パラメータのべき乗の積との和で構成されている。ここで、式（２０）の可変パラメータは、式（１６）、式（１７）、式（１８）、式（１９）の値をとるため、各パラメータ、
【００９７】
【数４０】
0005901126.tif 000022
【００９８】
の値はｌψ，ｌφ，ｌγ，ｌθが高次になったとき非常に小さくなる。加えて、式（２０）からわかるように，フィルタ係数は可変パラメータの積で構成されているので、
【００９９】
【数４１】
0005901126.tif 000023
【０１００】
の値はさらに小さくなる。従って、可変パラメータが多数かつ高次で構成される項がフィルタ係数全体に与える影響は小さいと考えられることから、多項式係数の低減が可能となる。
【０１０１】
式（２０）のフィルタ係数は上記のことを用いると以下のようになる。
【０１０２】
【数４２】
0005901126.tif 000024
【０１０３】
ここで、Ｙは以下を用いて決定する。
【０１０４】
【数４３】
0005901126.tif 000025
【０１０５】
ただし、
【０１０６】
【数４５】
0005901126.tif 000026
【０１０７】
となり、
【０１０８】
【数４６】
0005901126.tif 000027
【０１０９】
はそれぞれ、
【０１１０】
【数４７】
0005901126.tif 000028
【０１１１】
に対応する。また式（４３）において、ｂ−１＝０のときΣの項は零値とする。多項式次数の総和よりも式（４４）のQの値を小さくすることによって多項式係数の低減を行うことができる。多項式係数の総数は、式（２０）よりも式（４２）、式（４３）、式（４４）の提案法の方が少なくなることは明らかである。従って、多項式係数の低減を行った伝達関数を構成し、先に示した設計法を用いることで、多項式係数の低減を行った複数の要素が可変なフィルタが設計できる。
【０１１２】
次に、本実施の形態に係る重量測定装置でのディジタルフィルタの設計例について説明する。図８から９は、以下の表１に示される仕様１で設計した際の振幅特性を示している。図中の横軸は正規化角周波数を、縦軸は振幅をそれぞれ示している。
【０１１３】
【表１】
0005901126.tif 000029
【０１１４】
ここで、重みをμ＝０．９９９、式（３４）の収束に影響を与えるパラメータはρ＝１．３と設定した。周波数応答についての評価点は全帯域について０．１［πｒａｄ／ｓｅｃ］あたり、３０等分とした。また、大きな阻止域減衰量を持つ帯域の重みγの評価点は、［１０  ２２  ４６  １００］とし、他の可変パラメータについては４等分に離散化した。収束判定は以下を用いて行った。
【０１１５】
【数４８】
0005901126.tif 000030
【０１１６】
ここで、可変パラメータの値を図８では評価点に、図９は評価点以外に設定している。これらの結果から可変パラメータを変化させても準等リプル特性が得られていることがわかる。加えて、フィルタ係数の再設計を行うことなく可変パラメータを変化させることで容易にフィルタの特性が変化できることが確認できる。
【０１１７】
次に、多項式係数の低減を行った場合に得られた振幅特性を図１０から１１に示す。ここで、多項式係数低減のための、上限値をＱ＝１０と設定しフィルタの設計を行った。また、比較を行うために可変パラメータの値は、図１０は図８と、図１１は図９とそれぞれ同じ値に設定した。図１０と１１から、可変パラメータが変化しても準等リプル特性が得られていることがわかる。
【０１１８】
表２に得られたフィルタの阻止域減衰量を示す。
【０１１９】
【表２】
0005901126.tif 000031
【０１２０】
表２から多項式係数の低減を行っていない場合と比較して、多項式係数の低減を行っても同等な阻止域減衰量が得られていることが確認できる。
【０１２１】
以上の説明では、ローパスフィルタの設計について述べたが、本願発明は、ローパスフィルタ以外のフィルタ（バンドパスフィルタやハイパスフィルタ等）の設計にも適用可能である。さらに、ＦＩＲ型フィルタの設計について述べたが、本願発明は、ＩＩＲ型フィルタの設計にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明によれば、デジタルフィルタのフィルタ特性を容易に変更することができ、重量測定装置においてノイズ除去に有効である。
【符号の説明】
【０１２３】
５    信号処理部
６    フィルタ係数演算部
８    係数記憶部
【図１】
0005901126.tif 000032
【図２】
0005901126.tif 000033
【図３】
0005901126.tif 000034
【図４】
0005901126.tif 000035
【図５】
0005901126.tif 000036
【図６】
0005901126.tif 000037
【図７】
0005901126.tif 000038
【図８】
0005901126.tif 000039
【図９】
0005901126.tif 000040
【図１０】
0005901126.tif 000041
【図１１】
0005901126.tif 000042