(57)【要約】【課題】比較的安価な構成で精度の高い重さ測定が可能な重さ測定装置、および重さ測定方法を提供することを課題とする。【解決手段】実施形態に係る重さ測定装置は、搬送部で紙葉類を振動させながら搬送し、搬送中の紙葉類の重さをセンサーで検出し、このセンサー出力を予め決められた周期でサンプリングしてＡ／Ｄ変換部で離散化し、この離散化した複数の信号を演算部で統計処理して平均化することで、当該紙葉類の重さを算出する。【選択図】      図１
2013019809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙葉類を振動させながら搬送する搬送部と、
この搬送部で搬送中の紙葉類の重さを検出するセンサーと、
このセンサーの出力を予め決められた周期でサンプリングしてそれぞれ離散化するＡ／Ｄ変換部と、
このＡ／Ｄ変換部で離散化した複数の検出信号を統計処理して平均化することで当該紙葉類の重さを算出する演算部と、
を有する重さ測定装置。
【請求項２】
上記Ａ／Ｄ変換部は、紙葉類を搬送している上記搬送部の加振源が与える振動の振動周期の１／２未満の周期で上記センサーの出力をサンプリングする請求項１の重さ測定装置。
【請求項３】
上記演算部は、上記離散化した複数の検出信号のスキュー度を算出し、このスキュー度に応じた信頼度を算出結果に付与して出力する請求項２の重さ測定装置。
【請求項４】
紙葉類を振動させながら搬送し、
搬送途中の紙葉類の重さを検出し、
この検出した信号を予め決められた周期でサンプリングし、
サンプリングした信号をそれぞれ離散化し、
離散化した複数の検出信号を統計処理して平均化することで当該紙葉類の重さを算出する、
重さ測定方法。
【請求項５】
上記信号のサンプリング周期は、紙葉類を搬送する搬送系の加振源が与える振動の振動周期の１／２未満の周期である請求項４の重さ測定方法。
【請求項６】
上記統計処理は、上記離散化した複数の検出信号のスキュー度を算出し、このスキュー度に応じた信頼度を算出結果に付与して出力する処理を含む請求項５の重さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、郵便物などの紙葉類の重さを測定する装置、およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
郵便物の重さを測定する場合、例えば、郵便物を搬送する搬送ローラーを支持した支持ベースの重さを測り、郵便物が支持ベースに乗って通過しているときの重さの増加分を検出して、当該郵便物の重さを測定する。この場合、重さ測定の精度を高めるため、郵便物が支持ベースに乗ってから検出信号が安定するまで（搬送系の振動が減衰するまで）しばらく待って、当該郵便物の重さを測定している。
【０００３】
また、通常、測定結果を郵便物処理システム側で利用するため、測定値をＡ／Ｄ変換してから出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３３８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のように郵便物が支持ベースに乗ってから信号が安定するまでの待機時間を作るためには、郵便物を比較的ゆっくりとした速度で搬送して支持ベース上を通過させる必要があり、複数通の通便物を高速で連続して搬送して処理することができなくなってしまう。
【０００６】
これに対し、郵便物を高速搬送した上で重さを高精度に測定する方法もあるが、そのためには、高性能の振動抑制機構やその制御系が必要であり、それに加えて、郵便物の重さを高精度に測定することのできる高価なセンサーなどが必要である。このため、郵便物を高速搬送してその重さを測定する場合には、装置構成が比較的高価になってしまう。
【０００７】
また、このように性能の高い測定系は、一般に、外乱に弱く、耐久性も低いことが知られている。このため、複数通の郵便物を連続して高速で搬送して処理する郵便物処理機には不向きである。
【０００８】
また、例え、高価な装置を用いて搬送系の振動を効果的に抑制して郵便物の重さを高精度に測定できたとしても、測定結果を郵便物処理システムで利用するためのＡ／Ｄ変換によって、離散化による誤差を生じてしまい、重さ測定の精度を所望する程度に高くすることができない。このため、例えば、高い分解能のＡ／Ｄ変換ボードを用いることで、重さの測定の精度を高めることもできるが、その分、やはり、装置構成が高価になってしまう。
【０００９】
この他に、重さの測定精度を高める方法として、支持ベースに作用する振動を少なくするため、精密な搬送ローラーを用いることなども考えられるが、これも装置コストを増大させる一因となる。
【００１０】
よって、比較的安価な構成で精度の高い重さ測定が可能な重さ測定装置、および重さ測定方法の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態に係る重さ測定装置は、搬送部で紙葉類を振動させながら搬送し、搬送中の紙葉類の重さをセンサーで検出し、このセンサー出力を予め決められた周期でサンプリングしてＡ／Ｄ変換部で離散化し、この離散化した複数の信号を演算部で統計処理して平均化することで、当該紙葉類の重さを算出する。
【００１２】
また、実施形態に係る重さ測定方法は、紙葉類を振動させながら搬送し、搬送途中の紙葉類の重さを検出し、この検出した信号を予め決められた周期でサンプリングし、サンプリングした信号をそれぞれ離散化し、離散化した複数の検出信号を統計処理して平均化することで当該紙葉類の重さを算出する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る重さ測定装置の概略図である。
【図２】図２は、図１の重さ測定装置をモデル化した図である。
【図３】図３は、図１の重さ測定装置による重さ測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、図１の重さ測定装置の力覚センサーのアナログ出力と所定の周期でサンプリングした離散信号を示す波形図である。
【図５】図５は、図１の重さ測定装置のＡ／Ｄ変換ボードから出力されたデジタル信号の分布例を示すグラフである。
【図６】図６は、図１の重さ測定装置の制御基板で算出されるスキュー度と測定結果の信頼度との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、搬送系の振動を減衰させた後で重さを測定する従来の測定方法を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。  
図１には、実施形態に係る重さ測定装置１０の概略図を示してある。本実施形態では、はがきや封書などの郵便物ｍ（紙葉類）を比較的高速で搬送してその重さを測定する装置について説明する。なお、この重さ測定装置１０は、郵便物ｍの搬送を停止することなく郵便物ｍの重さを測定する。
【００１５】
重さ測定装置１０は、郵便物ｍをその長手方向に沿って立位で搬送する搬送路１を有し、この搬送路１に沿って等間隔（本実施形態では１００ｍｍ間隔）で配置された複数の搬送ローラー対２（搬送部）を有する。図１では、４組の搬送ローラー対２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのみを図示してあるが、搬送路１上には、さらに多くの搬送ローラーや搬送ベルトが配設されている。
【００１６】
なお、搬送路１に沿って配設されている複数の搬送ローラー対２同士の搬送方向に沿った間隔は、この重さ測定装置１０で重さを測定する全ての郵便物ｍのうち搬送方向に沿った長さが最も短い郵便物ｍよりも少なくとも短い距離に設定されれば良い。このように搬送ローラー対２の間隔を設定することで、全ての郵便物ｍは、少なくとも１つの搬送ローラー対２で挟持拘束された状態を維持するように、搬送ローラー対２間で受け渡されて搬送されることになる。
【００１７】
また、各搬送ローラー対２は、それぞれ、搬送路１を挟んで対向した２つの搬送ローラーを組み合わせたものであり、各搬送ローラーの回転軸３ａには、それぞれ、２つずつのローラー部分３Ｈ、３Ｌが互いに軸方向（図中上下）に離間して設けられている。さらに、各搬送ローラーの回転軸３ａは、鉛直方向に延びており、その下端が搬送ベース４で支持されている。なお、図１では、搬送路１の手前側にある搬送ローラーだけを図示してある。
【００１８】
図示中央の２組の搬送ローラー対２ｂ、２ｃは、搬送ベース４とは独立したサブベース４ａに取り付けられている。そして、このサブベース４ａは、２組の搬送ローラー対２ｂ、２ｃとともに、搬送途中の郵便物ｍの重さを検出するための力覚センサー５の上に乗せられている。
【００１９】
つまり、搬送路１を介して搬送された郵便物ｍがサブベース４ａに取り付けられた２組の搬送ローラー対２ｂ、２ｃの少なくとも一方のみによって挟持拘束された状態のとき、力覚センサー５上の全ての構成の重さが検出され、郵便物ｍを搬送していないときの重さからの増加分に相当する郵便物の重さが測定される。
【００２０】
より具体的には、重さ測定装置１０は、力覚センサー５の出力を予め決められた周期でサンプリングして、サンプリングした各アナログ信号をそれぞれ離散化する、Ａ／Ｄ変換ボード６（図２）を備えている。また、重さ測定装置１０は、このＡ／Ｄ変換ボード６を介して離散化した複数のデジタル信号を統計処理して平均化することで当該郵便物ｍの重さを算出する制御基板７（演算部）を有する。
【００２１】
図２には、図１の重さ測定装置１０をモデル化した図を示してある。  
これによると、力覚センサー５は、剛性Ｋおよび粘性ｂとしてモデル化されており、搬送ローラー対２ｂ、２ｃ、サブベース４ａ、および力覚センサー５は、質量Ｍとしてモデル化されている。質量Ｍには、郵便物ｍの質量が加算されるとともに、外乱が加わる。力覚センサー５の変位Ｘは、センサー出力（アナログ信号）としてＡ／Ｄ変換ボード６へ入力される。Ａ／Ｄ変換ボード６は、このアナログ信号を離散化（Ａ／Ｄ変換）して制御基板７へ入力する。そして、制御基板７では、このＡ／Ｄ変換ボード６から入力されたデジタル信号を統計処理して平均化し、測定結果として当該郵便物Ｍの重さを出力する。
【００２２】
以下、この重さ測定装置１０による重さ測定方法について、図３乃至図７を参照してより詳細に説明する。  
複数通の郵便物ｍは、搬送路１を介して図１の矢印Ｔ方向に連続して搬送され、重さ測定装置１０を順次通過される。このとき、図示しないセンサーによって各郵便物ｍの搬送方向後端通過が検知され、当該郵便物ｍの搬送方向後端がサブベース４ａ上の搬送ローラー対２より１つ上流側の搬送ローラー対２ｄの搬送ニップを通過したことが判断される（図３、ステップ１：ＹＥＳ）。この時点で、当該郵便物ｍの全重量がサブベース４ａ上に完全に乗ったことになり、当該郵便物ｍの重さ測定が可能となる。
【００２３】
特に、本実施形態では、郵便物ｍがサブベース４ａ上に乗った後、搬送系の振動が減衰して安定するまで、信号のサンプリングを待機しないので、ステップ１の後端検知後すぐに信号のサンプリングを開始できる。言い換えると、本実施形態では、搬送ローラー対２ｂ、２ｃを振動源として搬送途中の郵便物ｍを振動し続け、振動している状態の郵便物ｍの重さを測定する。つまり、本実施形態によると、振動を減衰させる場合と比較して、サンプリング開始時期を早めることができ、その分、サンプリングできる信号量を多くできる。
【００２４】
すなわち、当該郵便物ｍがサブベース４ａ上に乗った後、Ａ／Ｄ変換ボード６を介して、予め決められた周期で、力覚センサー５の出力がサンプリングされ、各出力値（アナログ信号）がＡ／Ｄ変換ボード６で離散化（Ａ／Ｄ変換）されてデジタル信号化される（ステップ２）。図４には、力覚センサー５のアナログ出力の信号波形と離散化した信号の一例をグラフで示してある。これによると、本実施形態では、搬送系の振動を減衰させていないのが分かる。つまり、本実施形態の重さ測定装置１０は、搬送系の振動を抑制する制振機構を備えていない。
【００２５】
本実施形態では、このときのセンサー出力のサンプリング周期、すなわち離散信号の周期は、主に搬送ローラー対２ｂ、２ｃの回転数に依存した搬送系の振動周期の１／２未満の周期に設定されている。これにより、搬送系に起因する振動成分は分離可能となる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、力覚センサー５の出力を離散化する際の離散分解能を超える振幅の振動を搬送系を介して測定対象の郵便物ｍに与え続け、真値を中心とする測定値を多数収集し、平均化することで、離散誤差を超えた重さ測定を可能にしている。なお、本実施形態では、例えば、搬送ローラー対２ｂ、２ｃの各ローラー部分３Ｈ、３Ｌの径を変えて、搬送系の振動周波数を所望する値に調整している。すなわち、振動の発生源である、搬送ローラー対２ｂ、２ｃに起因する搬送系の振動周波数を、搬送系全体の共振周波数から外れた値に設定してある。
【００２７】
ステップ２で離散化された複数のデジタル信号は、制御基板７へ入力されて記録され、その都度、その平均値が算出されて重さの推定値が更新される。この重さの推定値は、図４のグラフにもその経時的な変化の様子を示してあるように、理想的には、信号のサンプリング数が増えるにつれて徐々に当該郵便物ｍの実際の重さ（真値）に近づいていくものである。
【００２８】
しかし、本実施形態では、制御基板７にて、単にＡ／Ｄ変換ボード６から入力された信号の平均値を算出するのではなく、Ａ／Ｄ変換ボード６から入力された信号にデジタルフィルタをかけたうえ、さらに統計処理をしてから、当該郵便物ｍの重さを算出するようにした。このフィルタ処理により、外乱などのノイズ成分をキャンセルすることができ、さらに統計処理により異常値が排除され、より真値に近い重さ測定が可能となる。図５には、制御基板７で記録した測定値（離散化したデジタル信号）の分布例をいくつか示してある。
【００２９】
搬送系の振動は、理想的には、その重さ（郵便物ｍの重さを含む）の中心で振動する対称形となるが、外乱などの影響によって対称形にならない場合がある。この場合、図５に示す分布例のように、必ずしも正規分布とはならない場合がある。上述したように、サンプリング数を増やせば正規分布に近づいて推定値が真値と略一致するようになる可能性が高くなるが、必ずしも真値と一致するとは限らない。つまり、この場合、単に平均値を算出しても真値からずれてしまう可能性がある。
【００３０】
このため、本実施形態では、デジタル信号の平均値を算出する前に、制御基板７において、サンプリングしたデジタル信号の分布からスキュー度（歪度）を算出し（ステップ３）、算出したスキュー度が予め設定した許容範囲内であるか否かを判断（ステップ４）するようにした。スキュー度とは、分布の歪みを示す指標で、正規分布に対し、その分布が相対的に正・負どちらに歪んでいるかを表す。
【００３１】
なお、ステップ３の演算およびステップ４の判断は、信号のサンプリング数が予め決めたしきい値を超えた時点で実施するようにした。サンプリング数のしきい値は、例えば、図４で推定値が安定するまでの値に設定される。サンプリング数は、多くすれば（サンプリング周期を速くすれば）それだけ早い段階で平均値の演算を実施でき有利であるが、搬送系の固有振動数が低いと、サンプリング数を多くしてもあまり意味がない。つまり、搬送系の固有振動数は高めに設定することが望ましい。
【００３２】
ステップ４の判断の結果、スキュー度が許容範囲内であることが判断された場合（ステップ４：ＹＥＳ）、制御基板７は、信号のサンプリングを途中で中止し、サンプリングした全てのデジタル信号の平均値を算出し（ステップ５）、当該郵便物ｍの重さを算出する（ステップ６）。この場合、郵便物ｍの重さ測定を早いタイミングで終了できる。
【００３３】
なお、ステップ４でスキュー度が許容範囲内であることが判断されたとき、信号のサンプリング数がしきい値未満である場合、サンプリング数がしきい値に達するまで、ステップ５の処理に移行しないで信号のサンプリングを続ける。
【００３４】
一方、ステップ４でスキュー度が許容範囲を超えていることが判断された場合（ステップ４；ＮＯ）、当該郵便物ｍの搬送方向先端が、図示しないセンサーを介して検知されて、サブベース４ａ上の下流側の搬送ローラー対２ｂより１つ下流側の搬送ローラー対２ａのニップに到達したことが判断される（ステップ７；ＹＥＳ）まで、すなわち当該郵便物ｍに対する重さ測定ができなくなるまで、或いは、スキュー度が許容範囲内に収まるまで、信号のサンプリングが続けられる。
【００３５】
そして、当該郵便物ｍの搬送方向先端が下流側の搬送ローラー対２ａに受け渡されて信号のサンプリングが続けられなくなった時点（ステップ７；ＹＥＳ）で、或いはサンプリングの途中でスキュー度が許容範囲内に入った時点（ステップ４；ＹＥＳ）で、制御基板７は、サンプリングした全てのデジタル信号の平均値を算出し（ステップ５）、当該郵便物ｍの重さを算出する（ステップ６）。
【００３６】
なお、信号のサンプリングの途中で（スキュー度が許容範囲内に収まっていない状態で）当該郵便物ｍの搬送方向先端が搬送ローラー対２ａのニップに到達したことがステップ７で判断された場合、その時点で算出されているスキュー度に基づいて測定結果の信頼度を求め（ステップ８）、ステップ６で算出した当該郵便物ｍの重さに関連付けて測定結果として出力する（ステップ９）。
【００３７】
ここで言う信頼度とは、分布にスキューを含む測定結果の信頼性をあらわすものであり、例えば、図６に示すグラフのように予め決められている。例えば、図５で最も信頼度の低いデータは、スキュー度が約１．８６７であり、信頼度は略ゼロに近いことが分かる。
【００３８】
以上のように、本実施形態によると、力覚センサー５の出力を予め決められた周期でサンプリングして離散化し、離散化した複数のデジタル信号を統計処理して平均化することで郵便物ｍの重さを測定している。このため、本実施形態によると、離散化による誤差が相殺されて、真値に近い測定結果を得ることができ、郵便物ｍの重さを高精度に測定できる。つまり、本実施形態によると、信号の離散化により検出できない範囲の測定を可能にでき、より精度の高い測定が可能となる。
【００３９】
これに対し、搬送系の振動を減衰させた後に重さを測定した結果を離散化して出力する場合、例えば、図７に示すように、郵便物ｍの重さ測定を開始できるまで（振動が十分に静定するまで）に多くの時間がかかり、郵便物ｍの高速処理に対応できない。また、図７に示す例のように、振動減衰後のアナログ信号を離散化する場合、離散化による誤差がそのまま測定結果に含まれてしまうため、高い精度で郵便物ｍの重さを測定することができない。
【００４０】
また、本実施形態によると、離散化した信号を統計処理してから平均化して出力するため、力覚センサー５の出力をサンプリングするＡ／Ｄ変換ボード６の性能を高くする必要がない。つまり、本実施形態によると、比較的安価なＡ／Ｄ変換ボード６を使用することができ、且つ信頼性の高い測定結果を出力できる。
【００４１】
また、本実施形態によると、搬送系の振動を減衰させる必要がないので、高価な制振機構や精密なセンサーなどが不要となり、装置構成を安価にできるとともに強度を上げることができ、多量の郵便物ｍを短時間に高速で連続して搬送して処理する郵便物処理機に適用することができる。
【００４２】
このため、本実施形態の重さ測定装置および重さ測定方法によれば、離散化した信号を統計処理して平均化することで、比較的安価な構成で精度の高い重さ測定が可能となる。
【００４３】
本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１…搬送路、２…搬送ローラー対、４ａ…サブベース、５…力覚センサー、６…Ａ／Ｄ変換ボード、７…制御基板、１０…重さ測定装置。
【図１】
2013019809.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013019809.tif 000006
【図５】
2013019809.tif 000007
【図６】
2013019809.tif 000008
【図７】
2013019809.tif 000009