(57)【要約】【課題】高精度な質量測定を高速に行なえるようにする。【解決手段】既知質量の物品に対する荷重センサのステップ応答を、異なる既知質量について求め（Ｓ１）、既知質量毎のステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答との相互相関値の和またはその和の平均値を特徴値として各既知質量毎に算出しておき（Ｓ２）、未知質量の物品が荷重センサに負荷されたときにその荷重センサから出力される信号を未知質量の物品に対するステップ応答として求め（Ｓ３）、その求めたステップ応答と基準ステップ応答との相互相関値の和またはその和の平均値を特徴値として算出し（Ｓ４）、未知質量の物品について得られた特徴値と各既知質量について得られた特徴値とに基づいて未知質量を推定する（Ｓ５）。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知質量の物品に対する荷重センサのステップ応答を、異なる既知質量について求める段階（Ｓ１）と、
前記既知質量毎のステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として各既知質量毎に算出する段階（Ｓ２）と、
未知質量の物品が前記荷重センサに負荷されたときに該荷重センサから出力される信号を前記未知質量の物品に対するステップ応答として求める段階（Ｓ３）と、
前記未知質量の物品について得られたステップ応答と前記基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として算出する段階（Ｓ４）と、
前記未知質量の物品について得られた特徴値と前記各既知質量について得られた特徴値とに基づいて前記未知質量を求める段階（Ｓ５）とを含む質量測定方法。
【請求項２】
前記各既知質量についてのステップ応答を求める処理（Ｓ１）は、
既知質量の物品が負荷されている定常状態の荷重センサにインパルス状に負荷を与たときの荷重センサの出力応答をインパルス応答として求める段階（Ｓ１１）と、
前記求めたインパルス応答から荷重センサの伝達関数を求める段階（Ｓ１２）と、
前記求めた伝達関数から荷重センサのステップ応答を求める段階（Ｓ１３）とを含んでいることを特徴とする請求項１の質量測定方法。
【請求項３】
負荷された物品の質量に対応する信号を出力する荷重センサ（２１）と、
前記荷重センサの出力信号をサンプリングし、そのサンプル値列を出力するＡ／Ｄ変換器（２２）と、
物品を前記荷重センサに負荷したときに前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるサンプル値列をステップ応答として取得するステップ応答取得手段（２４）と、
前記ステップ応答取得手段によって得られたステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として算出する特徴値算出手段（２５）と、
予め既知質量が異なる複数の物品に対して前記特徴値算出手段によって得られた特徴値を既知質量に対応付けて記憶するメモリ（２６）と、
未知質量の物品が前記荷重センサに負荷されたときに前記特徴値算出手段によって算出された特徴値と前記メモリに記憶されている既知質量の特徴値とから、前記未知質量を推定する質量推定手段（２７）とを備えた質量測定装置。
【請求項４】
負荷された物品の質量に対応する信号を出力する荷重センサ（２１）と、
前記荷重センサの出力信号をサンプリングし、そのサンプル値列を出力するＡ／Ｄ変換器（２２）と、
既知質量の物品が負荷されて定常状態にある前記荷重センサに対して、所定荷重をインパルス状に与えるインパルス荷重手段（３１）と、
前記インパルス荷重手段によって前記荷重センサに所定荷重が負荷されたときに前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるサンプル値列をインパルス応答として取得するインパルス応答取得手段（３２）と、
前記取得されたインパルス応答に基づいて前記荷重センサの伝達関数を算出する伝達関数算出手段（３３）と、
前記算出された伝達関数からステップ応答を算出するステップ応答算出手段（３４）と、
前記算出されたステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として算出する第１の特徴値算出手段（３５）と、
異なる既知質量の物品について前記第１の特徴値算出手段によって算出された特徴値を既知質量に対応付けて記憶するメモリ（３６）と、
未知質量の物品を前記荷重センサに負荷したときに前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるサンプル値列をステップ応答として取得するステップ応答取得手段（３７）と、
前記未知質量の物品について得られたステップ応答と前記基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として算出する第２の特徴値算出手段（３８）と、
前記第２の特徴値算出手段によって得られた特徴値と前記メモリに記憶されている既知質量の特徴値とに基づいて、前記未知質量を推定する質量推定手段（３９）とを備えた質量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品の質量を測定する方法および装置に関し、荷重センサに負荷された物品の質量を速やかに測定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品の質量を測定する装置（秤）は、物品が荷重センサに負荷されたときに、その荷重センサから出力される電気信号の大きさから、負荷された物品の質量を求めているが、荷重センサは物品の急激な負荷に対して過渡振動するため、荷重センサから出力される電気信号も振動し、その振動が収束したときに物品の質量に対応した電圧となる。
【０００３】
しかし、短期間に多数の物品の出力を測定する場合、荷重センサの過渡振動が収束するまで待っていたのでは非効率である。
【０００４】
このため、荷重センサが過渡振動している間に物品質量を求める方法が従来から提案されている。
【０００５】
その一つの方法は、荷重センサの出力信号の振動分に対してフィルタによって制動をかける方法である。
【０００６】
このフィルタを用いた方法にもいくつかあり、最も単純な方法は、荷重センサの後段に設けた低域通過フィルタによって過渡振動成分を抑圧し、直流分を通過させる方法であるが、過渡振動の周波数が低い場合、低域通過フィルタの遮断周波数を低くしなければならず、直流分に対する遅延が生じ、高速な質量検出を行なうことができない。
【０００７】
また、フィルタとしてディジタルフィルタを用いるとともに、荷重センサの過渡的な動作を表す伝達関数を求め、その伝達関数の逆数となるような関数に対応したフィルタ係数をディジタルフィルタに設定することで、振動成分を抑圧する方法も提案されている（特許文献１）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１３４０５７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、荷重センサの過渡的な動作を正確に表す伝達関数を定義することは困難であり、また、振動成分を抑圧するために多くのサンプル値を必要とし、速度の点でも十分とはいえなかった。
【００１０】
本発明は、この問題を解決し、高精度で高速の質量測定が可能な質量測定方法および装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の質量測定方法は、
既知質量の物品に対する荷重センサのステップ応答を、異なる既知質量について求める段階（Ｓ１）と、
前記既知質量毎のステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として各既知質量毎に算出する段階（Ｓ２）と、
未知質量の物品が前記荷重センサに負荷されたときに該荷重センサから出力される信号を前記未知質量の物品に対するステップ応答として求める段階（Ｓ３）と、
前記未知質量の物品について得られたステップ応答と前記基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として算出する段階（Ｓ４）と、前記未知質量の物品について得られた特徴値と前記各既知質量について得られた特徴値とに基づいて前記未知質量を求める段階（Ｓ５）とを含んでいる。
【００１２】
また、本発明の請求項２の質量測定方法は、請求項１の質量測定方法において、
前記各既知質量についてのステップ応答を求める処理（Ｓ１）は、
既知質量の物品が負荷されている定常状態の荷重センサにインパルス状に負荷を与たときの荷重センサの出力応答をインパルス応答として求める段階（Ｓ１１）と、
前記求めたインパルス応答から荷重センサの伝達関数を求める段階（Ｓ１２）と、
前記求めた伝達関数から荷重センサのステップ応答を求める段階（Ｓ１３）とを含んでいることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項３の質量測定装置は、
負荷された物品の質量に対応する信号を出力する荷重センサ（２１）と、
前記荷重センサの出力信号をサンプリングし、そのサンプル値列を出力するＡ／Ｄ変換器（２２）と、
物品を前記荷重センサに負荷したときに前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるサンプル値列をステップ応答として取得するステップ応答取得手段（２４）と、
前記ステップ応答取得手段によって得られたステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として算出する特徴値算出手段（２５）と、
予め既知質量が異なる複数の物品に対して前記特徴値算出手段によって得られた特徴値を既知質量に対応付けて記憶するメモリ（２６）と、
未知質量の物品が前記荷重センサに負荷されたときに前記特徴値算出手段によって算出された特徴値と前記メモリに記憶されている既知質量の特徴値とから、前記未知質量を推定する質量推定手段（２７）とを備えている。
【００１４】
また、本発明の請求項４の質量測定装置は、
負荷された物品の質量に対応する信号を出力する荷重センサ（２１）と、
前記荷重センサの出力信号をサンプリングし、そのサンプル値列を出力するＡ／Ｄ変換器（２２）と、
既知質量の物品が負荷されて定常状態にある前記荷重センサに対して、所定荷重をインパルス状に与えるインパルス荷重手段（３１）と、
前記インパルス荷重手段によって前記荷重センサに所定荷重が負荷されたときに前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるサンプル値列をインパルス応答として取得するインパルス応答取得手段（３２）と、
前記取得されたインパルス応答に基づいて前記荷重センサの伝達関数を算出する伝達関数算出手段（３３）と、
前記算出された伝達関数からステップ応答を算出するステップ応答算出手段（３４）と、
前記算出されたステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として算出する第１の特徴値算出手段（３５）と、
異なる既知質量の物品について前記第１の特徴値算出手段によって算出された特徴値を既知質量に対応付けて記憶するメモリ（３６）と、
未知質量の物品を前記荷重センサに負荷したときに前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるサンプル値列をステップ応答として取得するステップ応答取得手段（３７）と、
前記未知質量の物品について得られたステップ応答と前記基準ステップ応答との相互相関値の総和またはその平均値を特徴値として算出する第２の特徴値算出手段（３８）と、
前記第２の特徴値算出手段によって得られた特徴値と前記メモリに記憶されている既知質量の特徴値とに基づいて、前記未知質量を推定する質量推定手段（３９）とを備えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
始めに、本発明の質量測定方法について説明する。
【００１６】
図１は、荷重センサの出力信号に対して行なう本発明の質量測定方法の手順を示すフローチャートであり、始めに、異なる既知質量Ｍ１〜Ｍｑの物品Ｗ１〜Ｗｑに対する荷重センサのステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐｑをそれぞれ求める（Ｓ１）。
【００１７】
このステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐｑの取得方法は２通り考えられる。
その一つは、既知質量の物品を荷重センサにステップ状に負荷したときから所定期間Ｔａが経過するまでに荷重センサから出力される信号（実際には荷重センサが出力するアナログ信号をＡ／Ｄ変換器によりサンプリングして得られるサンプル値列）をそのままステップ応答として取得するという処理を、各既知質量の物品毎に行なって、全ての既知質量Ｍ１〜Ｍｑの物品についてのステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐｑを求める方法である。
【００１８】
また、別の方法としては、図２のように、既知質量の物品が負荷されて定常状態となっている荷重センサに対して別の所定荷重をインパルス状に負荷し、そのときから所定期間Ｔａが経過するまでの荷重センサの出力応答をインパルス応答として取得し（Ｓ１１）、取得したインパルス応答から伝達関数を求め（Ｓ１２）、求めた伝達関数からステップ応答を算出する（Ｓ１３）という処理を、各既知質量の物品毎に行なって、全ての既知質量Ｍ１〜Ｍｑの物品についてのステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐｑを求める方法である。
【００１９】
この演算によってステップ応答を求める方法をさらに詳しく言えば、インパルス応答のデータに対してフーリエ変換を行い、その周波数特性｜Ｆ（ｊω）｜を求め、その近似処理によって伝達関数Ｆ（ｓ）を求める。
【００２０】
そして、得られた伝達関数Ｆ（ｓ）に対するステップ応答Ｇ（ｓ）を、
Ｇ（ｓ）＝Ｆ（ｓ）／ｓ
によって求める。
【００２１】
ただし、実際には、前記したように、荷重センサの出力信号をサンプリングして得られた離散的なデータに対する処理を行なうので、ｓ−ｚ変換して、離散系のステップ応答Ｇ（ｚ）を求める。
【００２２】
なお、荷重センサに負荷をインパルス状に荷重したときの応答は、ステップ状に負荷したときの応答に比べて、より多くの周波数成分を含んでいるので、このインパルス応答から算出されたステップ応答は、荷重センサのより正確な動作を表している。
【００２３】
そして、基準質量Ｍｒに対応する基準ステップ応答Ｓｐｒと、各既知質量毎のステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐｑとの相互相関値の総和またはその平均値を特徴値Ｋとして既知質量毎にそれぞれ算出し、これをメモリに記憶しておく（Ｓ２）。
【００２４】
即ち、基準ステップ応答Ｓｐｒに対するステップ応答Ｓｐｉの特徴値Ｋｉは、各ステップ応答のデータ数をＮとすれば、次の演算によって算出される。
【００２５】
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ただし、記号ｍΣはｍ＝０〜Ｎ−１までの総和、記号ｎΣはｎ＝０〜Ｎ−１までの総和である。
【００２６】
上記式（１）のうち、ｎΣＳｐｉ（ｎ）Ｓｐｒ（ｎ＋ｍ）が相互相関値φ（ｍ）であり、ここでは、その総和ｍΣφ（ｍ）を１／Ｎで平均したものを特徴値としているが、総和を特徴値としてもよい。
【００２７】
このように相互相関値の総和またはその平均を表す特徴値Ｋは、基準ステップ応答に対する各ステップ応答の類似度を示すものであり、相互相関値の総和またはその平均をとることで、雑音成分が抑圧された情報となる。
【００２８】
また、基準質量Ｍｒは、既知質量Ｍ１〜Ｍｑのなかの一つ、あるいは、既知質量Ｍ１〜Ｍｑの平均値等であってもよい。
【００２９】
基準質量Ｍｒを既知質量の一つＭｋ（ｋは１〜ｑのいずれか）とすれば、基準ステップ応答Ｓｐｒはその既知質量Ｍｋのステップ応答Ｓｐｋとなり、そのステップ応答についての特徴値は自己相関値の総和またはその平均値となる。
【００３０】
また、基準質量を既知質量の平均値Ｍａｖとする場合、基準ステップＳｐｒは、既知質量のステップ応答を平均化したものとなる。
【００３１】
このようにして、既知質量と特徴値との関係を示す情報が得られた状態で、未知質量Ｍｘの物品Ｗｘについての質量測定を行なう。
【００３２】
即ち、未知質量Ｍｘの物品Ｗｘを荷重センサに負荷したときから前記所定期間Ｔａが経過するまでに荷重センサから出力される信号を未知質量Ｍｘに対するステップ応答Ｓｐｘとして取得する（Ｓ３）。
【００３３】
そして、この求めたステップ応答Ｓｐｘと基準ステップ応答Ｓｐｒとの間の特徴値Ｋｘを前記同様に以下の演算によって算出する（Ｓ４）。
【００３４】
2004361366.tif 000004
【００３５】
最後に、算出された特徴値Ｋｘと、各既知質量に対する特徴値とに基づいて未知質量Ｍｘを推定する（Ｓ５）。
【００３６】
ここで、例えば算出された特徴値Ｋｘが、記憶されている特徴値Ｋｉのいずれか（Ｋｕ）に一致すれば、その特徴値Ｋｕに対応する既知質量Ｍｕが未知質量Ｍｘとして推定される。
【００３７】
また、算出された特徴値Ｋｘが、記憶されている特徴値Ｋｉのいずれにも一致しない場合には、記憶されている各特徴値と既知質量との相関関係を示す特性（近似特性）を求め、その近似特性に特徴値Ｋｘを代入して未知質量Ｍｘを推定する。
【００３８】
ここで、上記各ステップ応答の取得期間Ｔａは、物品負荷時からステップ応答が最大値を取ってからの任意の期間であれば、各既知質量についての過渡振動の周波数情報と振幅情報が含まれている。
【００３９】
また、質量と特徴値との関係は、荷重センサが実際に出力する信号に基づいて得られたものであるから、測定精度も高く、高精度で高速な質量測定が可能となる。
【００４０】
次に、上記方法に基づく質量測定装置について説明する。
図３は、既知質量についてのステップ応答を演算によらずに取得する質量測定装置２０の構成を示している。
【００４１】
図３において、荷重センサ２１は、物品受け２１ａに負荷される物品Ｗの質量Ｍに対応した電圧の信号をＡ／Ｄ変換器２２に出力する。ここで、物品受け２１ａは、測定対象の物品を高速に入れ替えることができるように、例えば物品を上方から受け入れて所定時間後に下方へ排出するいわゆるホッパ構造のもの、あるいはコンベア構造のものとする。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換器２２は、荷重センサ２１の出力信号を所定周期でサンプリングして、ディジタルのサンプル値Ｄに変換して、信号処理部２３に順次出力する。
【００４３】
信号処理部２３は、コンピュータによって構成され、Ａ／Ｄ変換器２２から出力されるサンプル値列に対する信号処理を行なって、物品の質量を検出する。
【００４４】
この信号処理部２３は、未知質量の物品に対する測定処理を行なう運転モードと、その測定に必要な情報を取得するための準備モードとを有しており、図示しない操作部の操作等によって指定されたモードで処理を行なう。
【００４５】
信号処理部２３は、ステップ応答取得手段２４、特徴値算出手段２５、メモリ２６、質量推定手段２７を備えている。
【００４６】
ステップ応答取得手段２４は、荷重センサ２１に物品が負荷されたときから所定期間Ｔａの間にＡ／Ｄ変換器２２から出力されるサンプル値列を、荷重センサ２１に負荷された物品の質量に対するステップ応答Ｓｐとして求める。
【００４７】
特徴値算出手段２５は、ステップ応答取得手段２４によって取得されたステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答Ｓｐｒとの相互相関値の総和またはその平均値を特徴値Ｋとして算出する。
【００４８】
上記ステップ応答取得手段２４および特徴値算出手段２５は、前記２つのモードについて共通の処理を行なうが、準備モードの場合、複数ｑの異なる既知質量Ｍ１〜Ｍｑの物品Ｗ１〜Ｗｑに対して特徴値算出手段２５によって算出された各特徴値Ｋ１〜Ｋｑを、各既知質量に対応付けてメモリ２６に記憶する。
【００４９】
また、運転モードの場合、未知質量Ｍｘの物品Ｗｘに対して特徴値算出手段２５によって算出された特徴値Ｋｘを質量推定手段２７に出力する。
【００５０】
質量推定手段２７は、未知質量Ｍｘの物品Ｗｘが荷重センサ２１に負荷されたときに特徴値算出手段２５によって算出された特徴値Ｋｘと、メモリ２６に記憶されている既知質量の特徴値とから、未知質量Ｍｘを推定する。
【００５１】
この質量推定は、前記したように、算出された特徴値Ｋｘが、メモリ２６に記憶されている特徴値Ｋｉのいずれかに一致すれば、その特徴値Ｋｕに対応する既知質量Ｍｕを未知質量Ｍｘとして推定する。
【００５２】
また、算出された特徴値Ｋｘが、メモリ２６記憶されている特徴値Ｋｉのいずれにも一致しない場合には、記憶されている各特徴値と既知質量との相関関係を示す特性（近似特性）を求め、その近似特性に特徴値Ｋｘを代入して未知質量Ｍｘを推定する。
【００５３】
次に、物品の質量と特徴値との関係についてのシミュレーション結果について説明する。
【００５４】
図４は、以下の既知質量Ｍ１〜Ｍ５の物品Ｗ１〜Ｗ５について得られたステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐ５を表している。ただし、図４の相対質量は、物品受け２１ａの質量Ｍ０と物品の質量Ｍｉとの比Ｍｉ／Ｍ０を表している。
【００５５】
Ｍ１＝１．１５０ｋｇ
Ｍ２＝１．１５５ｋｇ
Ｍ３＝１．１６０ｋｇ
Ｍ４＝１．１６５ｋｇ
Ｍ５＝１．１７０ｋｇ
【００５６】
ここで、各ステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐ５は、以下のパラメータ、
荷重センサ２１の物品受け２１ａの質量Ｍ０＝６．０ｋｇ
荷重センサ２１のダンピングファクターｃ＝０．８
バネ係数ｋ＝１００×１００
重量加速度ｇ＝９．８×１００
を用い、荷重センサ２１の運動方程式を、
（Ｍｉ＋Ｍ０）・ｘ″＋ｃ・ｘ′＋ｋ・ｘ＝Ｍｉ・ｇ  …（３）
ただし、ｘはセンサの変位、ｘ′はその速度、ｘ″は加速度
ｘ（ｔ０）＝ｘ（ｔ０）′＝０（ｔ０は測定開始時刻）
として求めたものであり、図５は、ステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐ５の最初のピーク部分の拡大図である。
【００５７】
図４、図５から明らかなように、物品の質量が大きくなるにつれてステップ応答の各ピーク値も大きくなり、また、図４、図５では明確に現れていないが、過渡振動の周波数も僅かずつ低く変化しており、このステップ応答と基準ステップ応答との相互相関値も質量毎に変化する。
【００５８】
このように得られた各ステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐ５に対し、基準ステップ応答をＳｐ３として特徴値Ｋ１〜Ｋ５を算出すると、図６の結果が得られる。
【００５９】
図６から、物品の質量と特徴値が、一次関数Ｊで正確に関係付けられることがわかる。
【００６０】
つまり、この一次関数Ｊが物品の質量と特徴値Ｋとを関係付ける情報であり、上記パラメータの条件下で、特徴値に対する質量を高い精度で求めることができることを示している。
【００６１】
ただし、上記した例は荷重センサ２１の運動方程式を式（３）として求めた結果であり、実際の荷重センサ２１の動作が上記式（３）で完全に表されているとは限らず、上記のような一次関数Ｊで完全に両者の関係を表すことはできないが、上記実施形態の質量測定装置２０では、既知質量の物品を実際に荷重センサ２１に負荷して得られた特徴値に基づいて未知質量の推定を行なっているので、上記式（３）で表されない部分の誤差も吸収して質量と特徴値との関係を正確に表す情報を得ることができ、誤差の少ない推定が可能となる。
【００６２】
上記した質量測定装置２０は、既知質量についてのステップ応答を、荷重センサ２１に物品をステップ状に負荷したときの出力応答としていたが、図７に示す質量測定装置２０′のように、インパルス応答から演算によってステップ応答を求めてもよい。
【００６３】
この質量測定装置２０′の場合、準備モードにおいて、既知質量の物品が負荷されて定常状態にある荷重センサ２１に対して、所定荷重Ｗｐを短時間Ｔｐの間だけインパルス状（δ関数的）に与えるインパルス荷重手段３１を有している。なお、この所定荷重Ｗｐと荷重時間Ｔｐは、各既知質量について共通であるものとする。
【００６４】
インパルス応答取得手段３２は、インパルス荷重手段３１によって荷重センサ２１に所定荷重Ｗｐが負荷されたときにＡ／Ｄ変換器２２から出力されるサンプル値列をインパルス応答として取得する。
【００６５】
このインパルス応答は、ステップ応答よりも高い周波数成分を含んでおり、荷重センサ２１の過渡的な動作をより正確に表している。
【００６６】
伝達関数算出手段３３は、取得されたインパルス応答に基づいて荷重センサ２１の伝達関数を算出し、ステップ応答算出手段３４は、算出された伝達関数からステップ応答を算出する。この算出方法については前記した通りである。
【００６７】
第１の特徴値算出手段３５は、異なる既知質量Ｍ１〜Ｍｑの物品Ｗ１〜Ｗｑについてステップ応答算出手段３４によって算出されたステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐｑについての特徴値Ｋ１〜Ｋｑを前記した式（１）に基づいてそれぞれ算出し、算出した各特徴値Ｋ１〜Ｋｑを既知質量Ｍ１〜Ｍｑに対応付けてメモリ３６に記憶する。
【００６８】
ステップ応答取得手段３７は、運転モードにおいて、未知質量Ｍｘの物品Ｗｘが荷重センサ２１に負荷されたときにＡ／Ｄ変換器２２から出力されるサンプル値列をステップ応答Ｓｐｘとして取得する。
【００６９】
また、第２の特徴値算出手段３８は、ステップ応答取得手段３７によって取得されたステップ応答Ｓｐｘについての特徴値Ｋｘを、前記式（２）に基づいて算出する。
【００７０】
質量推定手段３９は、第２の特徴値算出手段３８によって算出された特徴値Ｋｘとメモリ３６に記憶されている各既知質量Ｍ１〜Ｍｑの特徴値Ｋ１〜Ｋｑとに基づいて、未知質量Ｍｘを推定する。
【００７１】
このように既知質量Ｍ１〜Ｍｑについてのステップ応答Ｓｐ１〜Ｓｐｑを、荷重センサ２１の過渡的な動作をより正確に表しているインパルス応答から算出している質量測定装置２０′では、質量に対する特徴値との関係をより正確に求めることができ、さらに高精度な質量推定が行なえる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の質量測定方法および装置は、既知質量の物品に対する荷重センサのステップ応答を、異なる既知質量について求め、既知質量毎のステップ応答と基準質量に対応する基準ステップ応答との相互相関値の和またはその和の平均値を特徴値として各既知質量毎に算出しておき、未知質量の物品が荷重センサに負荷されたときにその荷重センサから出力される信号を未知質量の物品に対するステップ応答として求め、その求めたステップ応答と基準ステップ応答との相互相関値の和またはその和の平均値を特徴値として算出し、未知質量の物品について得られた特徴値と各既知質量について得られた特徴値とに基づいて未知質量を推定している。
【００７３】
このため、荷重センサのステップ応答の周波数情報と振幅情報が確定する短い期間だけデータを取得すれば、未知質量を推定することができ、しかも、この推定の元になるステップ応答は、荷重センサが実際に出力する信号に基づいて得られたものであるから測定精度も高く、高精度で高速な質量測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の質量測定方法の手順を示すフローチャート
【図２】図１の要部の処理の一例をしめすフローチャート
【図３】実施形態の装置の構成例を示す図
【図４】５つの既知質量についてのシミュレーション結果を示す図
【図５】図４の一部を拡大した図
【図６】質量と特徴値との関係を表す図
【図７】本発明の他の実施形態の装置の構成例を示す図
【符号の説明】
２０、２０′……質量測定装置、２１……荷重センサ、２２……Ａ／Ｄ変換器、２３……信号処理部、２４……ステップ応答取得手段、２５……特徴値算出手段、２６……メモリ、２７……質量推定手段、３１……インパルス荷重手段、３２……インパルス応答取得手段、３３……伝達関数算出手段、３４……ステップ応答算出手段、３５……第１の特徴値算出手段、３６……メモリ、３７……ステップ応答取得手段、３８……第２の特徴値算出手段、３９……質量推定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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