(57)【要約】      （修正有）【課題】力測定デバイスに印加される荷重を表す測定信号を形成する際に使用される測定変換器を含み、特に秤の挙動を最適化するために使用される方法を提供すること。【解決手段】力測定デバイス（１）の状態に対する第１の特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ）が決定され、前記第１の特性は力測定デバイス（１）に影響を及ぼす内部および／または外部因子の結果であり、および／または力測定デバイス（１）の第２の特性（ｚ２１、．．．、ｚ２ｎ）は、測定信号（ｍｓ）の少なくとも１つの信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）の解析結果から決定され、その後、力測定デバイス（１）の状態（Ｚ１、Ｚ２、．．．）は、第１および／または第２の特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ、ｚ２１、．．．、ｚ２ｎ）に基づいて決定され、測定信号（ｍｓ）の他の処理および／または力測定デバイス（１）の動作は、それに応じて制御される。【選択図】図１
2007003523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子式力測定デバイス（１）、特に秤の挙動を最適化するための方法であって、前記秤は、前記力測定デバイスに印加される荷重を表す測定信号（ｍｓ）を形成するのに使用される測定変換器（１０）を備え、前記測定信号は、少なくとも１つのプロセッサ（１３０、１６）および少なくとも１つの記憶装置ユニット（１５、１５Ａ、１５Ｂ）によってサポートされ、デジタル信号を処理するために使用される信号処理ユニット（１３）に送られ、
関連する情報を評価することにより、前記力測定デバイス（１）の状態に対する第１の特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ）の決定が行われ、前記第１の特性は前記力測定デバイス（１）に影響を及ぼす内部および／または外部因子の結果であることを特徴とし、および／または前記力測定デバイス（１）に対する第２の特性（ｚ２１、．．．、ｚ２ｎ）が、前記測定信号（ｍｓ）の少なくとも１つの時間プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）の解析結果から、好ましくは前記第１の特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ）を考慮して、決定され、前記力測定デバイス（１）の状態（Ｚ１、Ｚ２、．．．）は、前記第１および／または第２の特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ、ｚ２１、．．．、ｚ２ｎ）に基づいて決定され、その後、前記測定信号（ｍｓ）の他の処理および／または前記力測定デバイス（１）の動作は、決定された前記力測定デバイス（１）の前記状態（Ｚ１、Ｚ２、．．．）に応じて制御されることを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも２つの可能な状態（Ｚ１’、Ｚ２’、．．．）が定義され、前記状態に個別に異なる方法ステップが割り当てられ、前記複数のステップは、前記少なくとも２つの可能な状態（Ｚ１’、Ｚ２’、．．．）のうちの１つに対応する実際の状態（Ｚ１、Ｚ２、．．．）が生じるとすぐに実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ａ）第１の状態（Ｚ１）が決定され前記状態関連特性（ｚ１１、ｚ２ｎ）が外乱因子の存在を示さなかった後、
ａ１）前記測定信号（ｍｓ）は、前記ユーザによる評価に使用され、および／または
ａ２）前記測定信号（ｍｓ）は、前記力測定デバイス（１）を最適化するために使用され、および
ｂ）第２の状態（Ｚ２）が決定され前記状態関連特性（ｚ１１、ｚ２ｎ）が外乱因子の存在を示した後、
ｂ１）前記測定信号（ｍｓ）は、前記ユーザによる評価に使用されず、および／または
ｂ２）前記測定信号（ｍｓ）は、前記力測定デバイス（１）を最適化するために使用されず、および／または
ｂ３）前記力測定デバイスの最適化が開始され、および／または
ｂ４）決定された前記状態は、信号で前記ユーザまたは接続されているデータ処理ユニットに通知され、および／または
ｂ５）補正方策の前記実行は、それに応じて指令されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の状態関連特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ）は、場合によってはセンサ（１４、１４０）を使って取得された可能性のある情報を評価することにより決定され処理され、前記情報は、
ａ）動作パラメータ、補正パラメータ、および／または計測器構成を手動または自動で設定すること、および／または
ｂ）手動または自動で実行されるアプリケーション、および／または
ｃ）前記力測定デバイス（１）の動作の時間、および／または
ｄ）前記力測定デバイス（１）および／または前記環境大気の温度、および／または
ｅ）前記大気湿度、および／または
ｆ）振動または衝撃などの機械的影響因子、および／または
ｇ）前記秤に持ち込まれる因子、特に前記ライン電源の前記品質、および／または
ｈ）前記秤量荷重（５）、および／または
ｉ）前記力測定デバイス（１）の状態を記述する前記ユーザにより行われる入力に関係することを特徴とする請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の状態関連特性（ｚ２１、ｚ２ｎ）は、好ましくはさらに、前記少なくとも１つの未補正または一部のみ補正された信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）の解析結果を含む、前記第１の状態関連特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ）を考慮することにより決定され、特に、
ａ）前記少なくとも１つの信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）の直線性、および／または
ｂ）前記荷重の印加および／または除去による前記少なくとも１つの信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）の時間にわたる変化、および／または
ｃ）前記信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）内の発振が調べられ、評価されることを特徴とする請求項１から４の一項に記載の方法。
【請求項６】
前記信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）内の外乱は、何らかの原因、より具体的には、荷重変化、クリープ、ヒステリシス効果、温度変化、または機械的影響などの内部または外部影響因子に起因し、前記原因に対応する状態（Ｚ２、Ｚ３、．．．）が決定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記力測定デバイス（１）の通常動作時および／または検定手順実行時および／または較正手順実行時に測定を実行している間に前記第１の状態（Ｚ１）について、または前記力測定デバイス（１）の他の適当な状態（Ｚ）について記録された未補正または一部のみ補正された信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）または対応する振幅プロファイルまたは対応する振幅／時間値の対は、好ましくは荷重を加えている間、また荷重を除去している間に、現在時刻をマークする情報とともに、またはそのような情報なしで、メモリに格納されることを特徴とする請求項３から６の一項に記載の方法。
【請求項８】
現在記録されている信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）に基づき、および／または前記第１の状態（Ｚ１）または前記力測定デバイス（１）の他の適当な状態（Ｚ）が決定された前記格納されている信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）に基づき、測定信号（ｍｓ）の補正を実行する際に基づく補正パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、．．．）の新しい最適化された値は、メモリ記憶装置ユニット（１５、１５Ａ、１５Ｂ）に格納されている適当なプログラム（ＰＯＰＴ）の制御の下でプロセッサ（１３０、１６）および信号処理ユニット（１３）を使って、自動的に決定され、メモリ記憶装置ユニット（１５、１５Ａ、１５Ｂ）に格納されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記補正パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、．．．）に対する前記現在値から始まる前記登録された信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）のステップ毎の調査が行われ、前記調査のステップ毎に、達成された前記補正の適合度に対する尺度として、場合によっては測定結果の平均を取った後に検定値が計算され、その後、前記最良検定値に関連する前記補正パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、．．．）に対する前記値は、場合によっては前記ユーザによる確認の後に、前記新しい現在値としてメモリに格納されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ａ）前記信号の現在発生している変化または発振の大きさ（ｌｄＡＣＴ）は、前記格納されている信号プロファイル（ｓ１、．．．ｓ−ｎ）に基づき決定され、関連する閾値（ｔｈＬＤ）と比較され、前記閾値（ｔｈＬＤ）を超えたことが判明した後、前記補正パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、．．．）を最適化する前記方法が実行され、
ｂ）前記補正パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、．．．）を最適化する前記方法は、前記ユーザにより、または時間制御関数を使って自動的に開始されることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
格納日付が所定の時間範囲を外れている前記信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）は、メモリ記憶装置ユニット（１５、１５Ａ、１５Ｂ）から削除されることを特徴とする請求項７から１０に記載の方法。
【請求項１２】
力測定デバイスに印加される荷重を表す測定信号（ｍｓ）を送るために使用される測定変換器（１０）を備える力測定デバイス（１）、特に秤であって、前記測定信号は、アナログ／デジタルコンバータ（１２）を使って、少なくとも１つのプロセッサ（１３０、１６）および少なくとも１つのメモリ記憶装置ユニット（１５、１５Ａ、１５Ｂ）によってサポートされ、デジタル信号を処理するために使用される信号処理ユニット（１３）に送ることができ、
関連する情報を評価することにより、前記力測定デバイス（１）の状態に対する第１の特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ）の決定を行うことができ、前記第１の特性は前記力測定デバイス（１）に影響を及ぼす内部および／または外部因子の結果であることを特徴とし、および／または前記力測定デバイス（１）に対する第２の特性（ｚ２１、．．．、ｚ２ｎ）が、前記測定信号（ｍｓ）の少なくとも１つの信号プロファイル（ｓ１、．．．、ｓ−ｎ）の解析結果から、好ましくは前記第１の特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ）を考慮して、決定することができ、前記力測定デバイス（１）の状態（Ｚ１、Ｚ２、．．．）は、前記第１および／または第２の特性（ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ、ｚ２１、．．．、ｚ２ｎ）に基づいて決定することができ、その後、前記測定信号（ｍｓ）の前記他の処理および／または前記力測定デバイス（１）の前記動作は、前記力測定デバイス（１）について決定された前記状態（Ｚ１、Ｚ２、．．．）に応じて制御できることを特徴とする力測定デバイス。
【請求項１３】
前記プロセッサ（１３０、１６）は、前記メモリ記憶装置ユニット（１５、１５Ａ、１５Ｂ）に格納されている補正パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、．．．）にアクセスすることができ、それに基づき、前記信号処理ユニット（１３）は、クリープ、非直線性、ヒステリシス、温度変化、または機械的影響などの内部および／または外部影響因子により変化した可能性のある前記測定信号（ｍｓ）の補正を実行することができることを特徴とし、またいくつかの時間間隔（ＣＩ１、ＣＩ２）で、前記プロセッサ（１３０、１６）および前記信号処理ユニット（１３）を使って、前記メモリ記憶装置ユニット（１５、１５Ａ、１５Ｂ）に格納されているプログラム（ＰＯＰＴ）だけでなく適切な補正モジュールＰＰＯ１、ＰＰＯ２、ＰＰＯ３、ＰＰＯ４、．．．の制御の下で、前記補正パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、．．．）に対する新しい最適化された値は、自動的に決定され、前記メモリ記憶装置ユニット（１５、１５Ａ、１５Ｂ）に格納し、前に使用された値を置き換えることができることを特徴とする請求項１２に記載の力測定デバイス（１）。
【請求項１４】
前記プログラム（ＰＯＰＴ）は、請求項１から１１の一項に記載の方法を実行するのに好適であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の力測定デバイス（１）。
【請求項１５】
少なくとも１つの較正用分銅を含む手段が提供され、それにより、力測定デバイス（１）を較正することができ、それにより、前記力測定デバイス（１）の状態（Ｚ１、Ｚ２、．．．）を決定することができることを特徴とする請求項１２、１３、または１４に記載の力測定デバイス。
【請求項１６】
前記秤（１）の状態を入力し、または請求項１から１１の一項に記載の方法を開始する手段が提供され、および／またはユーザが前記補正パラメータ（Ｐ１、Ｐ２、．．．）の前記最適化された値の受け入れを確認できるようにする手段が提供されることを特徴とする請求項１２、１３、１４、または１５に記載の力測定デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ請求項１および１２の包括的な部分に従って、電子式力測定デバイス、特に秤の挙動を最適化する方法に関するものであり、また本発明の方法を実施するのに好適な、力測定デバイス、特に秤に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
電子式力測定デバイス、例えば電磁力補償機能を備える秤（磁力復元またはＭＦＲ秤ともいう）または弾性変形可能要素および歪みゲージを備える秤（Ｓ／Ｇ秤ともいう）の挙動、およびこの力測定デバイスにより送られる測定結果の精度は、さまざまな影響因子により決まる。これらの影響因子のうちとくに重要なのは、［１］ＥＰ  ０  ９４５  ７１７  Ａ１、および［２］「Ｂａｕｅｎ  Ｓｉｅ  Ｉｈｒｅ  Ｑｕａｌｉｔａｅｔ  ａｕｆ  ｓｏｌｉｄｅｍ  Ｇｒｕｎｄ！」（Ｂｕｉｌｄ  ｙｏｕｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｇｒｏｕｎｄ！）、ｃｏｍｐａｎｙ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＧｍｂＨ、２００１年１月とともに、［３］「Ｗａｅｇｅｆｉｂｅｌ」（Ｗｅｉｇｈｉｎｇ  Ｐｒｉｍｅｒ）、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＧｍｂＨ、２００１年４月で説明されている。概して、内部影響因子、つまり、力測定デバイスの構成要素の特性により決定される因子と、外部影響因子、つまり、外部物理因子だけでなくユーザの動作により決定される因子とを区別することができる。さらに重要なのは、前述の内部および外部影響因子の存在下での力測定デバイスの挙動であり、この挙動は、主に、力測定デバイスの信号処理ユニット内に実装され、少なくとも１つのプロセッサにより制御されるプロセスによって決定される。
【０００３】
内部影響因子に接続され、測定の精度を決定する際に重要な役割を果たす秤の特性として、クリープ、ヒステリシス、直線性、偏心荷重誤差、反復性、温度安定性、整定時間、および分解能がある。
【０００４】
参考文献［３］で説明されているように、秤の精度を決定する外部影響因子は、主に、振動、温度効果、気流、秤量荷重の水分吸収または水分放出、および静電気または磁力相互作用などの物理的原因により決定される。したがって、物理的外乱因子ができる限り回避されるように秤が据え付けられる場所を選択することが重要である。さらに測定精度にとって主に重要なのは、秤の操作、例えば、秤を水平位置に設定すること、秤を正しく動作させる正しい方法、ドラフトシールド要素の配列、適切な秤量容器の選択、および秤量皿上の荷重の位置決めに関する因子である。
【０００５】
したがって、これまでに説明されている内部および外部因子は、測定精度が依存する秤の条件を決定する。
秤のメーカーは、電子式力測定デバイスの異なる構造要素および信号処理モジュールの特性を継続的に改善し、これらの要素およびモジュールに影響を及ぼす内部および外部外乱因子を排除し、補正し、および／または補償することを目指している。
【０００６】
内部因子を排除するために、最適化は、誘導制約、結合およびピボット要素、またはセンサデバイスが付属する力／変位変換器を備えるロードセルを対象とする。力／変位変換器では、力と変位行程との関係が直線的であることが重要であり、その目的は再現可能な弾性特性を達成することである。参考文献［１］で説明されているように、特定のいくつかの要件は、遅延弾性、クリープ、および（機械的）ヒステリシスの量はできる限り小さくなければならないという条件を含む。
【０００７】
外部因子を低減または防止するために取られる方策は、例えば、ドラフトシールドまたは振動減衰機械要素を含む。
前記の方策の代わりに測定信号に影響を及ぼす内部および外部因子を補正または補償するために、秤にモジュールを有する信号処理ユニットを装備し、それを使って、測定値変換器により送られる信号をフィルタ処理し、補正し、または補償する。そのため、理想的状況の下では、クリープ、ヒステリシス、非直線性、温度勾配、振動および衝撃、または電気的干渉などにより引き起こされる測定誤差は、完全に排除される。
【０００８】
クリープにより引き起こされるドリフト現象がドリフト関係の成分の補償で補正される秤は、［４］米国特許第４，６９１，２９０号で開示されている。この秤で使用される方法では、加荷重に対応する測定値に到達するように、測定された荷重とクリープの状態の表現が決定され、互いに組み合わされ、クリープに関係する誤差成分が補償される。
【０００９】
さらに、［４］によれば、クリープの状態の数学的表現は、既に秤に影響を及ぼしている因子を考慮するために、時間、測定対象の荷重、および直前の時間に決定されたクリープ状態の関数として決められる。
【００１０】
この秤のクリープ状態は、秤の初期調整において決定され、格納されている定数に基づいて計算される。［４］によれば、ほとんどの場合、異なる秤にはバラツキがあるため、これらの定数は、秤毎に個別に決定する必要がある。
【００１１】
電磁力補償機能を備える秤で重要なのは、一例を挙げるとすれば、参考文献［６］米国特許第５，８５６，６３８号で説明されているような、秤をオンにした後発生する温度ドリフトの補償である。
【００１２】
参考文献［７］米国特許出願第２００４／００８８３４２Ａ１号、および参考文献［８］米国特許第６，２７１，４８４Ｂ１号で開示されている秤では、測定変換器により送られる信号は、可変デジタルフィルタを使って処理される。
【００１３】
［７］で説明されている方法の場合、使用されるフィルタの特性は、フィルタにより制御される測定システムの振動特性に個別に適応させることができる。したがって、フィルタの減衰は、選択された周波数範囲内で所望の任意の度数に上げることができる。
【００１４】
［８］で説明されている方法によれば、振動により引き起こされた外乱信号の振幅が許容範囲内にあるかどうかに関する検定が行われる。これがその場合でなければ、フィルタ特性は、外乱信号が再び許容範囲内に入るまで修正される。
【００１５】
外乱発生源として内部および／または外部影響因子の間に双方向の関連がありうる。秤がドラフトに関して最適でない場所に据え付けられる場合、また秤上のドラフトシールドがユーザによって最適な構成にされていなかった場合、気流の発生は、測定結果に影響を及ぼす可能性がある。これにおける追加の因子として、気流によって引き起こされる効果も、秤皿上の荷重が気流に与える抵抗に依存する。したがって、気流の影響は、より有利な場所を選択する、ドラフトシールドを正しく構成する、および／または秤量荷重用のより都合のよい容器を選択することにより低減することができる。さらに、フィルタパラメータの設定で考慮できる、機械的測定システムの共振周波数の荷重依存シフトもあることが多い。
【００１６】
したがって、内部および外部影響により引き起こされる効果は、前記説明の方策によりかなり排除できる。しかし、例えば、ドラフトシールドが適切でない場合に秤が強い機械的衝撃を受けるか、または秤が強い気流に曝された結果として生じる秤の非常に不利な条件の下では、影響因子の補償またはその結果の測定誤差の補正を達成することは不可能なことが多い。
【００１７】
力測定デバイスの特性を改善する前述の方策にもかかわらず、例えば前述の内部または外部影響因子の緩やかな変化または突然の変化を原因とする不満足な測定結果が生じる可能性があることがわかっている。
【特許文献１】ＥＰ  ０  ９４５  ７１７  Ａ１
【非特許文献１】「Ｂａｕｅｎ  Ｓｉｅ  Ｉｈｒｅ  Ｑｕａｌｉｔａｅｔ  ａｕｆ  ｓｏｌｉｄｅｍ  Ｇｒｕｎｄ！」（Ｂｕｉｌｄ  ｙｏｕｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｇｒｏｕｎｄ！）、ｃｏｍｐａｎｙ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＧｍｂＨ、２００１年１月
【非特許文献２】「Ｗａｅｇｅｆｉｂｅｌ」（Ｗｅｉｇｈｉｎｇ  Ｐｒｉｍｅｒ）、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＧｍｂＨ、２００１年４月
【特許文献２】米国特許第４，６９１，２９０号
【特許文献３】米国特許第５，８５６，６３８号
【特許文献４】米国特許出願第２００４／００８８３４２Ａ１号
【特許文献５】米国特許第６，２７１，４８４Ｂ１号
【非特許文献３】ＭＥＴＴＬＥＲ−ＴＯＬＥＤＯ  Ｗｅｉｇｈｉｎｇ  Ｌｅｘｉｃｏｎ（０６／９２  ｅｄｉｔｉｏｎ）、４８〜５０頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明は、電子式力測定デバイス、特に秤の挙動を最適化する改善された方法を実現し、前記改善された方法により機能する、力測定デバイス、特に秤を実現することを目的とする。
【００１９】
この課題は、それぞれ請求項１および請求項１２で指定されている特徴を備える方法および力測定デバイスにより解決される。本発明の有利な実施形態は、他の請求項で規定される。
【００２０】
本発明による方法は、デバイスに載せられた秤量荷重を表す測定信号を形成する測定変換器を含み、前記測定信号がデジタル信号処理するために使用され少なくとも１つのプロセッサおよび少なくとも１つの記憶装置ユニットによりサポートされる信号処理ユニットに送られる、電子式力測定デバイス、特に秤の挙動を最適化するために使用される。本発明によれば、力測定デバイスの状態に関して、関連する情報を評価することにより第１の特性の決定が行われ、前記第１の特性は力測定デバイスに影響を及ぼす内部および／または外部因子の結果であり、および／または力測定デバイスの第２の特性は、好ましくは第１の特性を考慮しつつ、測定信号の少なくとも１つの時間プロファイルの解析結果から決定され、その後、力測定デバイスの状態は、第１および／または第２の特性に基づいて決定され、測定信号の他の処理および／または力測定デバイスの動作は、決定された状態に応じて制御される。
【００２１】
力測定デバイスの状態を決定することは多くの利点をもたらし、例えば、信号の処理および利用だけでなく、最適化方策の目指す使用を有利な形で制御することを可能にする。
この概念を実施するうえで、少なくとも２つの可能な状態が定義され、それぞれの状態が実際に生じると直ちに実行される個々に異なる方法ステップまたはアクションがそれらの状態に割り当てられる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の都合のよい実施形態では、第１および第２の特性が外乱因子を示さない第１の状態を決定した後、測定信号は、ユーザによる評価のためおよび／または力測定デバイスの最適化のために使用される。
【００２３】
この特性が外乱因子の存在を示す第２の状態が判明した場合、測定信号は、ユーザによる評価のためおよび／または力測定デバイスの最適化のために使用されない。例えば、振動などの永続的な外部因子が存在する場合、フィルタパラメータは最適化され、決定された状態がユーザに信号として知らされるか、または接続されているデータ処理ユニットにその信号が送られる。測定信号に対し通常弱い影響しか持たない内部因子の補正に対するパラメータ最適化が行われないが、それは、外部因子のほうが強いからである。ゆっくりと変化する内部因子（例えば、クリープ）または外部因子（例えば、温度）の補正に使用される補正パラメータは、ドリフトパラメータと呼ぶことができる。ただし、フィルタパラメータは、内部因子だけでなく外部因子の突然の変化（振動の開始、および衝撃）とともに、ゆっくりとした変化（測定システムの共振周波数のゆっくりとしたシフトまたは永続的に存在する振動の周波数のゆっくりとしたシフト）の補正に使用されることに留意されたい。この事実を考慮すると、ドリフトパラメータの最適化は、通常、状態が好ましくない場合には行われない。
【００２４】
信号の時間プロファイルにおける外乱は、好ましくは、発生源、特に秤量荷重の変化、クリープ効果、ヒステリシス効果、温度変化、または機械的因子などの内部または外部因子の変化に起因するものであり、状態はそれに応じて決定される。決定された状態に基づき、必要な補正方策または最適化方策を、目標とする方法で開始することができる。
【００２５】
力測定デバイスの状態は、ほとんどの場合測定が実行されるときに数回変化することに留意されたい。荷重が変化すると、過渡振動が発生し、これを、フィルタパラメータの最適化に使用できるが、他の補正パラメータ（例えば、クリープ）の最適化には使用できない。過渡現象が完全に整定した後も残る信号プロファイルの部分のみを、クリープの補正に割り当てられたパラメータの最適化に使用することができる。したがって、記録された信号プロファイルは、複数のセグメントに細分することができ、それぞれを特定の状態に割り当てる。さらに、そのように定義されたセグメントについて、他の因子に基づき最適化を実行するのに適しない状態が存在すると判定することができる。これは、例えば、過度現象を含むセグメントに、強い機械的衝撃により引き起こされる他の振動の重ね合わせが生じる場合に発生する。
【００２６】
状態を決定する際に、さらに、先行する正または負の荷重変化の量だけでなく荷重の大きさの絶対値をも考慮する単純な方法があると都合がよい。これは、例えば、秤の特性が秤量荷重に応じて変化する可能性があるため重要である。例えば、秤量荷重が大きい場合、機械式測定システムの共振周波数は下方にシフトするが、これは、フィルタパラメータを設定する際に考慮できる事実である。したがって、秤の静的および／または動的状態をより正確に決定すれば、補正パラメータの最適化は、より高速に、より正確に行うことができる。
【００２７】
補正パラメータの最適化に現在記録されている信号プロファイルを使用するのが好ましい。古くなった信号プロファイルは、もっともらしさのチェックを実行するのに使用するのが好ましい。したがって、好ましくは複数のカテゴリに分けられた、信号プロファイルまたはそのセグメントの数は、時間の経過とともに大幅に低減できる。
【００２８】
したがって、本発明による方策を使用すれば、登録されている信号プロファイルが秤の非外乱挙動および安定した測定状態に基づくときに、補正パラメータの正確で高速な最適化を実行することができる。さらに、測定結果は、力測定デバイスの好ましくない状態の下で記録された個別の測定値を遡及的に拒絶することにより最適化することができる。
【００２９】
本発明は、図面を参照しつつ以下で詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、図２に示されている秤１のブロック図を一実施例として表しており、これは、ネジ１０２１、１０１２を使って、秤量皿キャリア１０２に、また次いでネジ２２を使って秤１の筐体２に接続される取付け部３に接続されている歪みゲージを備える変換器本体１０からなる、測定値変換器１０、例えば［５］で説明され、図３に例示されている力測定セルを備える。歪みゲージは、フラットリボンケーブル１０１１を使って、以下で詳しく説明されるモジュール１１、１２、１３、１４、１５Ａが配列され、他の機能の中で信号補正に使用される回路モジュール１０３に接続される。一実施例として図２に示されているモジュール式力測定セルは、参考文献［５］で説明されている特別な利点を有する。しかし、本発明による方法は、さらに、秤１の他の設計構造を使っても、または他の力測定デバイスを使っても実現できる。
【００３１】
荷重を表すアナログ測定信号ｍｓＡは、アナログ信号を処理するために使用される第１の信号処理ユニット１１を使って測定値変換器１０により、アナログ／デジタルコンバータ１２に送られ、このコンバータにより、２値化された測定信号ｍｓＤが出力され、デジタル信号を処理するために使用される第２の信号処理ユニット１３に渡され、そこで、２値化された測定信号ｍｓＤは、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．に基づいて補正され、内部および外部因子により引き起こされる外乱による信号偏差が補償される。この機能を実行するために、第２の信号処理ユニット１３は、プロセッサ１３０、好ましくはシグナルプロセッサを備え、メモリユニット１５、より具体的には１５Ａに接続される。本発明による方法を実行するために、最適化プログラムＰＯＰＴは、シグナルプロセッサ１３０により実行され、前記プログラムは、補正パラメータＰ１、Ｐ２．．．および記録された信号プロファイルｓ１、ｓ２、．．．のリスティングｐｌとともにメモリユニット１５に格納されるが、その目的について以下で説明する。
【００３２】
補正されたデジタル測定信号ｍｓＤＫは、第２の信号処理ユニット１３から、メモリユニット１５、１５Ｂ、入力ユニット１９、例えばキーボード、ディスプレイ１８、例えば液晶ディスプレイ、プリンタ１７、および中央コンピュータ２０に接続されているメインプロセッサまたはホストプロセッサ１６に送られる。この方法を実行するプロセッサ１３０と１６との間のタスクの分割は、任意の決定に基づくことができる。シグナルプロセッサ１３０は、例えば、メインプロセッサ１６の制御の下で個別のプロセスステップのみを実行し、それらの結果をさらに処理するために受け渡すことができる。したがって、メモリユニット１５の記憶領域１５Ａ、１５Ｂは、複数のタスクに分割されるか、共通使用される。しかし、原理上厳密に必要なのは、プロセスを実行するために用意されるオペレーティングプログラムを実行するのに好適な１つのプロセッサのみである。
【００３３】
図１は、秤１の状態および／または外的影響因子を記述する信号を、アナログ／デジタルコンバータ１２を使ってセンサ１４からシグナルプロセッサ１３０に送信し、直接センサ１４０からメインプロセッサ１６に送信することができることも示している。
【００３４】
電磁力補償機能付き秤（ＭＦＣ秤）は、例えば、［９］ＭＥＴＴＬＥＲ−ＴＯＬＥＤＯ  Ｗｅｉｇｈｉｎｇ  Ｌｅｘｉｃｏｎ（０６／９２  ｅｄｉｔｉｏｎ）、４８〜５０頁で説明されている。このＭＦＣ秤は、組み込みの較正用分銅を備えており、これは、電子制御モーターを使って下げることができる。
【００３５】
上で説明されているように、秤の測定精度は、ＭＦＲ秤にせよＳ／Ｇ秤にせよ、秤の状態に依存する。したがって、測定精度を上げるには、［１］、［２］、および［３］で説明されている方策を使用し、それを使って秤１の状態を最適化する。さらに、内部および外部外乱因子は、例えばクリープ効果の場合について参考文献［４］で説明されているように、補正または補償される。これらの方策が実行された後、状態は最適であると想定される。
【００３６】
しかし、ユーザが推奨される方策を最適な形で実装しないこと、外部影響因子が予測不可能な変化を見せること、または秤１自体の特性が変更を受け、秤１がもはや最適な状態にないという可能性もある。
【００３７】
したがって、本発明によれば、秤１の状態の第１の特性の決定が決定され、それらの特性は秤１に影響を及ぼす因子の結果であり、および／または秤１の状態の第２の特性が、測定信号の少なくとも１つの時間プロファイルから決定され、その後、秤１の状態は、第１および／または第２の特性に基づいて決定され、測定信号の他の処理および／または秤１の動作は、決定された状態に応じて、制御される。
【００３８】
秤の状態に対する第１の特性の決定および処理は、
ａ）動作パラメータ、補正パラメータ、および／または計測器構成を手動または自動で設定すること、および／または
ｂ）手動または自動で実行されるアプリケーション、および／または
ｃ）秤１の動作の時間、および／または
ｄ）秤１および／または環境大気の温度、および／または
ｅ）大気湿度、および／または
ｆ）振動または衝撃などの機械的影響因子、および／または
ｇ）秤に持ち込まれる因子、特にライン電源の品質、および／または
ｈ）秤量荷重、および／または
ｉ）秤１の動作を決定するユーザにより行われる入力に関係する情報に基づいて行われる。
【００３９】
秤１の構成は、ユーザが秤に組み込まれているディスプレイメニューの案内に通常従って設定する。したがって、秤１の設定は、メモリユニット１５に既に格納されている。ドラフトシールド、ドア、または他の仕切り要素の手動または自動設定は、センサ１４０を使って検出され、プロセッサ１６に信号として送ることができる。動作温度にとって重要な秤１の動作の時間、または特にヒステリシスおよびクリープに関して力測定セルの状態に著しい影響を及ぼしうる既に実行されている測定シーケンスは、正確に登録できる。実行されるアプリケーションに関して入力されたデータも、同様に、メモリユニット１５内に格納される。温度および大気湿度または機械的影響因子に関する情報は、センサ１４を使って決定され、Ａ／Ｄコンバータ１２を使ってシグナルプロセッサ１３０またはメインプロセッサ１６に送信されるようにできる。ライン電源の品質に関する情報は、アナライザ回路により決定することができる。秤量荷重に関する情報は、センサにより決定されるか、またはユーザにより入力される。例えば、ユーザは、水分を吸収すると登録されている特定の物質が測定されるということを入力することができ、したがって、その重量は、一般的な大気湿度に応じて測定時に変化しうる。また、使用される測定容器の定義を入力することも可能である。
【００４０】
秤の状態に対する第２の特性は、少なくとも１つの未補正または一部のみ補正された信号プロファイルの解析に基づいて、後者の直線性またはドリフトプロファイルは、好ましくは秤量荷重の印加および除去段階の両方で、検定され、評価されるという点で、好ましくは第１の特性を考慮して決定される。さらに、機械振動により引き起こされる振幅の信号ノイズまたは発振など、高いまたは低い周波数の信号発振を測定することができる。第１の特性を考慮することにより、秤の状態に対する関連する第２の特性は、目標に的を絞り、正確に決定することができる。
【００４１】
したがって、秤の状態に対する第１の特性は、直接的特性と呼ぶこともでき、第２の特性は、間接的特性と呼ぶことができる。第２または間接的特性は、測定結果から、つまり秤１の状態に大きく依存する秤１の挙動から抽出されたため特に有益である。しかし、それは状態というよりもユーザにとって最重要である秤１の挙動である。状態を最適化する目的は、可能な限り最も理想的な挙動を実現することである。第１の特性が問題のある状態を示している場合、これは、それと同時に第２の特性が最適な挙動を示していれば重要度が低い。その一方で、第１の特性が最適な状態を示しているが、第２の特性は不満足な挙動を示している場合、第２の特性は、評価の際に優先される。したがって、秤の状態の第２または間接的特性は、挙動特性と呼ぶこともできる。後者を使い、場合によっては第１の特性をさらに考慮することにより、秤の動的挙動、静的状態（正しいパラメータ設定および構成）とともに、一般的な周囲状態（気流、温度、湿度、振動など）に関する後ろ向きの結論を形成することができる。
【００４２】
したがって、第２の特性からは、外部因子（気流、振動、電気的外乱など）だけでなく、センサ１４、１４０では検出できないが、秤１の挙動および品質に対し特徴的な内部因子（クリープまたはヒステリシスなど）に関する情報が得られることに注目すべきである。
【００４３】
したがって、第２の特性を使って、秤の状態および挙動が外部または内部因子の影響を大きく受けるかどうかも決定することができる。外部影響因子が存在する場合、適切な信号を通じて、例えば、ドラフトシールドを最適化する、秤の設置据え付けを最適化する、または電源を最適化することにより補正するようユーザに警告することができる。内部影響因子（クリープ、ヒステリシス、非直線性）または外部因子（機械的効果、振動、衝撃、気流、温度変化）が存在することが判明した場合、さらに、プログラム制御プロセスが起動され、それにより、補正パラメータ、特にフィルタパラメータ、クリープパラメータ、直線性パラメータ、ヒステリシスパラメータ、または温度補償パラメータが最適化される可能性がある。
【００４４】
そのため、秤１の状態を決定する概念は、多くの利点をもたらし、例えば、信号処理および信号評価だけでなく、最適化方策の使用を有利な形で制御することを可能にする。
秤の好ましい実施形態では、第１および第２の特性が外乱因子が存在しないことを示す第１の状態が判明した場合、測定信号は、ユーザによる評価のためおよび／または秤１の即時または後からの最適化のために使用される。
【００４５】
この特性が外乱因子の存在を示す第２の状態が判明した場合、測定信号は、ユーザによる評価のためおよび／または秤１の最適化のために使用されない。
最適化が実行されない実施例は、短い時間の間のみ外乱が存在する場合であり、例えば、強い衝撃が検出された場合である。さらに、振動外乱が検出された場合、ドリフト補償に割り当てられた補正パラメータに対し実行される最適化はない。その一方で、後者は、フィルタパラメータを最適化するために使用することができる。
【００４６】
さらに、この状態が決定された後、それを信号でユーザまたは接続されているデータ処理ユニットに通知することが好ましい。決定された状態に基づいて、さらに、個別の補正方策を実行することが可能である。したがって、特定の手順を実行するのには好適だが、他の手順を実行するのには不適当な状態もありうる。例えば、発振を含む信号プロファイルまたは信号プロファイルのセグメントは、フィルタパラメータの最適化に使用することができる。したがって、荷重の直前の変化または振動の存在を示す、この場合に関係する状態は、ドリフトパラメータの最適化に使用することは意図されていない。図１２は、セグメントｓ−ｚ１およびｓ−ｚ２が時刻ｔ１の前および後に置かれている信号プロファイルｓ−ｚを例示しており、それぞれの状態ＺａおよびＺｂは、それらのセグメントに起因するものとすることができる。状態Ｚａでは、荷重の変化により引き起こされたが、時刻ｔ１の後に整定するであろう発振が存在する。したがって、第１のセグメントｓ−ｚ１は、フィルタパラメータの最適化に使用することができ、第２のセグメントｓ−ｚ２は、クリープ関連パラメータの最適化に使用することができ、これらのセグメントは、適宜識別され格納される。第２のセグメントｓ−ｚ２に対し適当でない状態が見つかった場合、第１のセグメントｓ−ｚ１のみを格納することが可能であり、それにより、メモリ領域を解放することができる。
【００４７】
図９に示されている信号プロファイルｓ−ｘは、適切に補正されなかった望ましくないクリープ成分の存在を特徴とする秤１の状態を例示する。信号プロファイルｓ−ｘは、クリープ効果を解消する最適化手順の基礎として使用することができる。この状態は、ユーザによる測定信号の評価には適当でないが、クリープ現象に対する補正パラメータの最適化を実行することに関しては測定信号の評価に好適である。この状況は、与えられた場合に適切であり、必要な方策を講じることができる、秤１の状態を決定することの重要さを示している。
【００４８】
図２は、本発明による方法を実行するのに好適な秤１の例示的な構成を示しており、図１に示されている構成要素１０、１１、．．．は、筐体２に組み込まれている。
ユーザによって引き起こされる影響因子ｄＡ、ライン電源に関係する影響因子ｄＥ、機械的影響ｄＭ、気流に関係する影響因子ｄＷ、温度変化の効果ｄＴ、および秤量荷重の変化により引き起こされる効果ｄＬを含む、上述の多数の影響因子（完全なリストとはなっていない）が記号で示されており、そのすべてが、秤１の状態および秤１の測定挙動、より具体的には測定の動的プロファイルを決定するか、または少なくとも影響を及ぼす。
【００４９】
また本質的に重要なのは、荷重と環境との間の相互作用効果である。例えば、秤量荷重は、水分を外気に放出したり、または外気から水分を吸収したりすることができる。さらに、秤量荷重と環境との間に連続的熱交換が発生し、これにより、望ましくない対流が引き起こされる可能性がある。水分の放出または吸収または熱交換により引き起こされる対流により、クリープ効果により引き起こされる信号変化に重ねられる測定信号の変化が生じる可能性がある。秤のクリープ関係の信号変化が信号処理ユニット１３により正しく補償される場合でも、荷重の変化により引き起こされる信号変化の成分が残るが、これは、以下で説明される最適化ステップでクリープとして解釈すべきではない。１つまたは複数のデジタル分割による指示の変化がクリープにより引き起こされるのではなく、秤量荷重または他の因子の変化により引き起こされる場合、これは注意する必要があり、関連する信号プロファイルｓ−ｘはクリープ関係補正パラメータの最適化について無視される必要がある。
【００５０】
図９および１０は、それぞれ、信号プロファイルｓ−ｘおよびｓ−ｙを例示しており、信号の解析結果から、クリープ効果が信号プロファイルｓ−ｘ内に存在するという結論が得られるが、ｓ−ｙは、重さＤＧの連続的変化を反映する。それぞれの場合において、時刻ｔ０は、荷重の配置をマークし、ｔ１は、荷重の除去をマークする。クリープの場合、荷重の印加および除去により、構造要素の類似の変形挙動が生じ、それぞれの時間セグメントにおける信号プロファイルは、図９に例示されているように互いに対称的である。荷重印加が始まった後、図１０の信号プロファイルｓ−ｙは、信号のほぼ直線的な上昇を特徴とし、これは、温度または重量変化により引き起こされる可能性もある。荷重の印加および除去に対する信号プロファイルｓ−ｙのそれぞれのセグメントは、完全に異なるため、クリープ効果は除外されなければならない。温度測定結果は値が一定であることを示しているため、その後例えば空気湿度の測定結果および秤量荷重に関する利用可能な情報に基づいて確認できることから、重量変化が存在していると結論されなければならない。また、例えば妨害信号成分がライン電源の周波数範囲内にあることを示すことができるフーリエ変換を使って測定信号を評価することも可能である。したがって、信号プロファイルの評価は、所望のプロセス段階での測定信号ｍｓの評価を含む。
【００５１】
したがって、信号プロファイルにおける外乱は、好ましくは、秤量荷重の変化、クリープ、ヒステリシス効果、温度変化、または機械的影響因子などの発生源因子に起因するものであり、それらの外乱の性質に適合する状態が決定される。決定された状態に基づき、適切な補正方策または最適化方策を、的を絞った方法で開始することができる。外乱の性質に応じて、適切な補正パラメータ、フィルタパラメータ、またはドリフト補正モジュールのパラメータが最適化される。
【００５２】
電子式秤のドリフト現象の調査で、それらの現象は、環境の変化する影響および上述の秤の構造要素について一度決定されたドリフト挙動にだけ依存するというわけではないことが判明した。さらに、秤に生じるドリフト現象は、上述の構造要素のドリフト挙動の変化に大きく依存し、前記変化は秤を動作させる過程で長時間にわたって生じることを示すことが判明した。ドリフト現象の存在を許容したり、秤を工場に送り返してドリフト現象をなくしてもらうのではなく、本発明による秤は、秤が工場調整され納入された後にユーザがいる場所で徐々に現れてくる、内部および外部影響因子に依存する、ドリフト現象を適応的に補正する機能を備える。
【００５３】
クリープ、ヒステリシス、直線性、温度、または振動の始まりなどの突然の変化に関係する変化などのドリフト現象を適応的に補正するために、本発明により、秤の最適化に際して基づく信号プロファイルの記録中に存在する状態を秤１について決定することが重要である。
【００５４】
図２に記号で示されている干渉効果ｄＡ、ｄＥ、ｄＭ、ｄＷ、ｄＴ、ｄＬの１つまたは複数によりひどく損なわれることがない信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎのみを、秤１の最適化に使用すべきである。例えば、電気的外乱ｄＥは信号プロファイルｓ２の記録に登録されており、したがって、信号プロファイルｓ２は、最適化プロセスには使用されず、場合によっては、メモリに格納されることすらない。信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎのそれぞれとともに格納されている識別時刻情報を使用すると、例えば、経時変化を監視したり、信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎの品質を間接的チェックすることが可能である。既に秤の前回最適化で考慮されている信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎは、メモリユニット１５から消去されるのが好ましい。最初に使用可能とみなされ、格納された信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎは、それでも、信号プロファイルの登録された時点において複数の他の外乱が発生したことが判明した場合、後から拒絶することができる。例えば、中央コンピュータ２０から、所定の日付ＸＸ／ＸＸ／ＸＸＸＸの日に、時刻ＹＹ．ＹＹからＺＺ．ＺＺまでの間に電気的外乱が発生し、それにより異なるいくつかのシステムが悪影響を受けたというアラートを分散ロケーションに設置された秤に送信することができる。そこで、この時間フレームに入る、したがって疑わしい信号プロファイルｓ２は、秤１において拒絶できる。
【００５５】
図１は、第１または他の適当な状態の存在下で記録された信号ｓ１、．．．、ｓ−ｎの時間プロファイルを示しており、前記信号プロファイルは、メモリユニット１５、１５Ａに、例えば前記メモリユニット内のリングバッファに、時間の関数として、または振幅および時間の値の対として、連続振幅プロファイルの形態で、好ましくはその識別時刻および／または日付情報とともに、登録される。信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎは、補正されていないか、または部分的にしか補正されていないため、与えられる測定プロセスおよび測定デバイスに関する情報に変化はない。通常、リングバッファ１５、１５Ａは、分析される前に中間記憶のためシステムサイクル期間の速度で生の値を受け取る。
【００５６】
本発明によれば、格納されている信号プロファイルｓ１、ｓ３、．．．、ｓ−ｎは、秤１の最適化に使用される。本発明の概念に基づき、秤１は、工場での初期調整だけでなく、ユーザがいる場所で後からでも繰り返し最適化される。最適化手順において、内部または外部影響因子のゆっくりとした、または突然の変化により引き起こされる信号偏差の補正に使用される補正パラメータが定義される。
【００５７】
本発明により、内部または外部影響により引き起こされる信号偏差の補正または補償に使用される補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．が定義される。これらの補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．は、ユーザがいる場所に秤１を設置した後本発明の方法により、または対応するプログラムの制御に従って、繰り返し再調査され、秤１の特性のゆっくりとした、または突然の変化に適応する。場合によっては、補正パラメータは再びチェックされ、および／またはアプリケーションの起動前にユーザに対し提示され受け入れが求められる。
【００５８】
以下の説明は、クリープによって引き起こされる信号偏差の補正に使用される補正パラメータの最適化を示すための一実施例として意図されている。この文脈では、特定の期間にわたって記録された信号偏差は、信号ドリフトと呼ばれる。
【００５９】
図４は、秤１のクリープ関連ドリフト挙動の変化を例示している。数ヶ月の時間間隔で記録されたグラフは、秤に荷重をかけた後発生する未補正のドリフトプロファイルｓｘ、ｓｙ、ｓｚを示す。曲線は、１５分の時間範囲においてディスプレイで観察される数値または表示単位の変化を示す。これは、秤１のクリープ関連ドリフト挙動の時間経過による変化を例示している。
【００６０】
ドリフト偏差が元々の調整における静的補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．に基づいて正しく補償された場合、これにより、図５に示されている補正されたドリフトプロファイルｓｘ、ｓｙ、ｓｚが得られる。０ヶ月の第１のプロファイルｓｘは、事実上ドリフトがないことを示す。しかし、計測器の特性の変化のため、これから説明するように、本発明の方法により補正される望ましくないドリフト成分が、それぞれ２ヶ月および６ヶ月という示されている間隔の後、再び出現する。
【００６１】
本発明による方法は、例えば固定時間間隔で自動的に、または望ましくないドリフト偏差が見つかった後自動的に、またはユーザにより手動で開始される。
例えば、現在発生しているドリフト現象の大きさｌｄＡＣＴは、好ましくはできる限り現在に近くなければならない、少なくとも１つの格納されている信号プロファイルｓ１、．．．ｓ−ｎに基づいて決定され、関連する閾値ｔｈＬＤと比較され、閾値ｔｈＬＤを超えたことが判明した後、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．を最適化する方法が実行される（図７を参照）。
【００６２】
補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の値の最適化のため、例えば、既に登録されている信号プロファイルｓ１、ｓ３、．．．の個別のいくつかの信号プロファイルが、メモリユニット１５から取り出され、順次、信号処理ユニット１３内に送り込まれ、そこで、ドリフト現象の補正が補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の新しい値に基づいて実行され、その後、補正された信号プロファイルｓ１、ｓ３、．．．が評価され、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の最適化された値がメモリに格納される。好ましくは、現在記録されている未補正信号プロファイルｓ１、ｓ３、．．．は、メモリユニット１５から取り出され、信号処理ユニット１３に送られ、そこで、現在の補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．に基づいて補正方法が実行される。信号プロファイルは、最適なプロファイルが見つかるまで補正パラメータを変更することによりバラツキの影響を受ける。例えば、補正パラメータに対する現在値から始まる信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎのステップ毎の調査が行われ、調査のステップ毎に、達成された補正の適合度に対する尺度として、場合によっては測定結果の平均を取った後、検定値が計算される。調査の各ステップについて決定された検定値は、その後、互いに比較され、その後、最良検定値に関連する補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の値が新しい現在値としてメモリ内に格納される。補正パラメータについて新しい値が決定された後、早い段階で記録された信号プロファイルに関連付けられたときにそのもっともらしさについてチェックされるのが好ましい。
【００６３】
図６は、個別に適応された補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．を使って事実上完全な補正が行われた後の図４の信号プロファイルに対応する信号プロファイルｓｘ、ｓｙ、ｓｚを示す。
【００６４】
前記の説明を補足するために、本発明による方法を、さらに別の角度から、図７を参照しつつ、説明することにする。未補償クリープ関連ドリフト挙動、またはより具体的には、秤に荷重を載せてから５分後に生じるドリフト値の数ヶ月にわたる変化を表す曲線ＬＵが示されている。曲線ＬＵは、順次測定および測定値の補間を通じて記録された。
【００６５】
曲線ＬＣＲは、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の適応的に調整された値に基づいて２ヶ月の間隔で適応された補償値のステップ毎の変化を示す。鋸歯形状曲線ＬＣは、補償値ＬＣＲに基づいて間隔ＣＩ１、ＣＩ２、．．．内の特定の時点で最適になるように補正された秤１のクリープ関連ドリフト挙動を例示している。
【００６６】
また、本発明の好ましい実施形態で与えられるような閾値ｔｈＬＤも示されており、この閾値は、最大許容ドリフト偏差に対応し、この閾値は、この閾値を超えたときに、本発明による方法を実行する基準を表す。その結果、本発明による方法は、それぞれの場合において、必要以下の早さで、時間ぎりぎりまで待ってから実行される。
【００６７】
また、図７のグラフには、理想的な補償値の近似値を与える補間および外挿によって決定された曲線ＬＣＩが描かれている。この曲線の外挿された部分は、鋸歯形状曲線ＬＣの最適化に使用することができ、したがって秤１のドリフト挙動をさらに最適化するために使用できる。
【００６８】
図８は、本発明による方法の自動または半自動実行に好適な設計構成の図２の秤１を例示している。
荷重５は、ユーザによって秤１の秤量皿２１上に置かれ、長時間そこに残されていた。ディスプレイ１８、例えば液晶ディスプレイ画面は、信号プロファイルｓ−ｎを期間ｔに登録されたものとして示し、そこから、ドリフトの存在を結論できる。
【００６９】
少なくとも１つの自動作動較正用分銅を使用する秤では（［９］、４８〜５０頁を参照）、ユーザの助けを借りずに前記プロセスを実行することもできる。そうであっても、較正用分銅が手作業で秤の上に置かれる可能性もある。
【００７０】
ディスプレイ１８は、ドリフト現象を特徴とするが、最適化方法を実行するのに他の何らかの形で好適な秤１の状態（ＳＴＡＴＥ  ２１）を示す。ユーザは、そこで、キーボード１９を通じて入力し、秤が最適化方法を実行するのに好適な状態にあることを示すことができる。ユーザは、さらにどれかのキーを押すことで、最適化方法を開始することができ、その後、再び、キーを押すことにより、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の最適化された値を受け入れることができる。
【００７１】
調整用分銅が秤の上に自動的に置かれると、最適化プログラムがドリフトを自動的に検出し、最適化方法を自動的に開始する他の可能性もあり、その後、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の最適化された値は、自動的に、またはユーザが前のパラメータ値をそれらで置き換えることを確認した後に限り、格納される。
【００７２】
そのため、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の値は、現在の記録された信号プロファイルｓ−ｎに基づいて図８に示されている秤１で最適化することができる。それとは別に、秤１は、以前に登録された信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎを使って補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．に対する値を自動的に最適化するように設計することもできる。ユーザは、再び、格納され、後から使用されるそれぞれの信号プロファイルｓで、秤の状態が適切であることを確認し（キーまたは入力フィールド＜ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ  ＯＫ＞を参照）、最適化方法を起動し（キーまたは入力フィールド＜ＯＰＴＩＭＩＺＥ＞を参照）、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の最適化された値を前のパラメータの置換として受け入れる（キーまたは入力フィールド＜ＡＣＣＥＰＴ＞を参照）ことが可能であることが好ましい。
【００７３】
前記の説明による方法で、他の内部および外部影響因子に関係する補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．も同様に最適化することができる。
特に重要なのは、使用されるフィルタの補正パラメータの最適化であり、これを使って、秤量荷重の変化で生じる過度発振だけでなく、振動および衝撃により引き起こされる信号発振がフィルタ処理される。フィルタパラメータを最適化することは、測定値変換器の出力信号の最適なフィルタ処理およびそれと同時に力測定デバイスの過渡発振の静定時間を短縮することを目的とする。
【００７４】
フィルタパラメータの最適化の際に、例えば、最適な過渡的挙動が得られ、整定時間ができるだけ短くなり、オーバーシュートが最小に維持され、信号ができる限り安定しノイズを含まないように、特にそれらの特性への組合せが最適化されるまで、後者を段階的に変えることができる。
【００７５】
図１１は、知られている方法で、内部または外部影響因子により引き起こされる信号誤差に対する補正パラメータＰ１、Ｐ２を使って補正を行える信号処理モジュールＰＳＰを含む、最適化を制御するプログラムＰＯＰＴのモジュール構造を例示している。
【００７６】
本発明による方法を実行するために、プログラムＰＯＰＴは、第１および第２の状態関連特性ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ、．．．、ｚ２ｎに基づいて秤１の状態Ｚ１、Ｚ２、．．．を決定することができる状態決定モジュールＰＳＰを含む。第１および第２の状態関連特性ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ、．．．、ｚ２ｎの決定および予備的処理のために、状態決定モジュールＰＳＰは、決定された情報を、潜在的に発生しうる状態Ｚ１’、Ｚ２’、．．．が定義されているモジュールＰＳＤおよびＰＳＡに含まれる情報にアクセスし、それらの状態のそれぞれの下で開始される、メーカーおよび／またはユーザによって事前に定義されているアクションを実行する機能をさらに有する、少なくとも１つの弁別器モジュールＰＤ１を備える評価モジュールＰＳＥに送る２つの特性関連モジュールＰＳＰ１、ＰＳＰ２を備える。弁別器モジュールＰＤ１を使用すると、定義済み状態Ｚ１’、Ｚ２’、．．．のうちのどれが、実際に存在する状態に対する、または第１および第２の状態関連特性ｚ１１、．．．、ｚ１ｎ、．．．、ｚ２ｎに対する最良の表現であるかを決定することが可能であり、その後、その定義済みアクションが開始される。弁別器モジュールＰＤ１を使って、例えば、内部または外部外乱因子が存在するかどうかも決定できる。決定された状態は、インジケータモジュールＰＳＩを使って知らせることができる。測定信号ｍｓは、決定された状態Ｚに依存する方法でモジュールＰＳＤ−ＳＰを使って処理できる。測定信号ｍｓは、秤１の最適化に合わせて拒絶、指示、および／または格納することができる。格納された測定信号ｍｓまたは信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎは、最適化プロセスに使用できる信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎのみが格納されるような方法でモジュールＰＳＭにより管理される。好ましくは、信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎはそれぞれ、信号プロファイルをどのような最適化プロセスに使用できるかを示すラベルを有する。使われなくなった、または外乱により損なわれた信号プロファイルｓ１、ｓ２は、この目的のために使用されるメモリ容量を制限するためにメモリ１５から削除される。
【００７７】
評価モジュールＰＳＥまたはプログラムＰＯＰＴの他のモジュール、例えば、閾値モジュールまたはタイマーから送信される命令に応じて、個別の誤差カテゴリまたはすべての誤差カテゴリに対する補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．は、モジュールＰＰＯで最適化される。この目的のために、個別の補正モジュールＰＰＯ１、ＰＰＯ２、ＰＰＯ３、ＰＰＯ４、．．．が用意され、これらのモジュールを使って、特にフィルタパラメータおよび／またはクリープ効果、直線性誤差、ヒステリシス効果、または温度ドリフトに対するパラメータＰ１、Ｐ２、．．．が最適化される。補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の最適化された値は、その後、パラメータリストｐ１に格納され、そこで、信号誤差の補正を実行する信号処理モジュールＰＳＰにより使用される。
【００７８】
当然のことながら、上述のタスクを実行するために必要に応じて、個別モジュール間に必要な通信路が用意される。
本発明による方法および本発明による秤１は、好ましい実施形態において説明され、例示された。力測定デバイスは、秤１の形態で説明されている。しかし、本発明は、場合によっては秤の一部をなしうる重量測定デバイス、秤量モジュール、ロードセル、および力センサなどの他の力測定デバイスでも使用できる。この方法は、さまざまな方法で使用することができ、補正すべき信号偏差を引き起こす可能性のある明示的に指定された因子に限定されない。もちろん、この方法は、さらに、補正パラメータＰ１、Ｐ２、．．．の特定の選択、構成、グループ分け、および適用に限定されない。秤の状態を決定するという概念は、実行すべきすべての最適化プロセスにとって重要なことであるが、クリープ関連補正パラメータを最適化する方法のみが、一実施例として説明されている。
【００７９】
信号プロファイルｓ１、．．．、ｓ−ｎのメモリ格納のため、例えば、読み書き用の磁気または光学手段を備える記録デバイスとともに静的または動的半導体メモリなどの記憶媒体のさまざまな中央集中または分散配置を使用することができる。
参考文献
［１］ＥＰ  ０  ９４５  ７１７  Ａ１
［２］「Ｂａｕｅｎ  Ｓｉｅ  Ｉｈｒｅ  Ｑｕａｌｉｔａｅｔ  ａｕｆ  ｓｏｌｉｄｅｍ  Ｇｒｕｎｄ！」（Ｂｕｉｌｄ  ｙｏｕｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｇｒｏｕｎｄ！）、ｃｏｍｐａｎｙ  ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＧｍｂＨ、２００１年１月
［３］「Ｗａｅｇｅｆｉｂｅｌ」（Ｗｅｉｇｈｉｎｇ  Ｐｒｉｍｅｒ）、Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＧｍｂＨ、２００１年４月
［４］米国特許第４，６９１，２９０号
［５］ＷＯ  ０３／０７８９３７  Ａ１
［６］米国特許第５，８５６，６３８号
［７］米国特許出願第２００４／００８８３４２Ａ１号
［８］米国特許第６，２７１，４８４Ｂ１号
［９］ＭＥＴＴＬＥＲ−ＴＯＬＥＤＯ  Ｗｅｉｇｈｉｎｇ  Ｌｅｘｉｃｏｎ（ｅｄｉｔｉｏｎ  ０６／９２）
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】プログラムＰＯＰＴにより制御されるデジタル信号処理ユニット１３およびシグナルプロセッサ１３０を備え、本発明の方法またはこの方法の個別のステップを実行する機能を有する、図２に一実施例として示されている秤１のブロック図である。
【図２】測定信号ｍｓの時間プロファイル内に外乱を引き起こす可能性のある記号で表された影響因子ｄＡ、ｄＥ、ｄＭ、ｄＷ、ｄＴ、ｄＬを有する前述の秤１を表す図である。
【図３】本発明による方法を実行するのに好適な構成要素であって、その動作を行うように規定された構成要素を含む測定値変換器１０を表す図である。
【図４】数ヶ月の時間間隔で記録された非補正ドリフトプロファイルを表す図である。
【図５】一度に設定され固定された補正パラメータを使って補正された、数ヶ月の時間間隔で記録されたドリフトプロファイルを表す図である。
【図６】適応的に更新された補正パラメータを使って補正された、数ヶ月の時間間隔で記録されたドリフトプロファイルを表す図である。
【図７】荷重が印加された後５分以内にクリープの結果として生じる補正ドリフト成分と非補正ドリフト成分の数ヶ月間にわたって外挿された時間プロファイルＬＵ、ＬＣとともに、本発明により適応させた補正値の実際のプロファイルＬＣＲ、および理想的補正値の外挿されたプロファイルを表す図である。
【図８】自動的に、または半自動的に本発明による方法を実行することができる、図２の秤１を表す図である。
【図９】クリープ効果の存在下で記録された信号プロファイルｓ−ｘを表す図である。
【図１０】秤量荷重の重量変化の存在下で記録された信号プロファイルｓ−ｙを表す図である。
【図１１】秤１の状態を決定し、決定された状態に応じて秤を制御するために使用されるプログラムＰＯＰＴのモジュールを示す図である。
【図１２】秤１の異なる状態ＺａおよびＺｂが決定された２つのセグメントｓ−ｚ１およびｓ−ｚ２を持つ信号プロファイルｓ−ｚを表す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  秤
２  筐体
３  取付け部
５  荷重
１０  変換器本体
１１、１２、１３、１４、１５Ａ  モジュール
１３  デジタル信号処理ユニット
１５、１５Ｂ  メモリユニット
１５、１５Ａ  リングバッファ
１６  ホストプロセッサ
１７  プリンタ
１８  ディスプレイ
１９  入力ユニット
２０  中央コンピュータ
２１  秤量皿
２２  ネジ
１０２  秤量皿キャリア
１０３  回路モジュール
１３０  シグナルプロセッサ
１４０  センサ
１０１１  平たいリボンケーブル
１０２１、１０１２  ネジ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
2007003523000001.pdf