秤量センサ重量信号の揺れ振動を補償する装置
【課題】秤量センサ重量信号の揺れ振動を補償する装置を得る。
【解決手段】アナログ／デジタル変換ユニット５を含む秤量信号分岐ラインを備え、そのユニットに秤量センサ３のアナログ秤量信号が送られ、アナログ秤量信号の分離された検知値を含むデジタルの秤量信号をつくり出し、少なくとも一つの補償信号分岐ラインを備え、その分岐ラインが、アナログ／デジタル変換ユニット１１を有し、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とした加速雑音量を検出する加速度センサ１９のアナログ雑音量信号を、そのユニット１３に送ることができ、そのユニットが加速度センサの検知アナログ雑音量信号の分離された検知値を含むデジタル雑音量信号をつくり出し、その分岐ラインが、デジタルフィルタユニット１５を有し、デジタル秤量信号の信号値とデジタル雑音量信号にマイナスの符号を加えられた信号値を加算する加算ユニット７を備えている。
【解決手段】アナログ／デジタル変換ユニット５を含む秤量信号分岐ラインを備え、そのユニットに秤量センサ３のアナログ秤量信号が送られ、アナログ秤量信号の分離された検知値を含むデジタルの秤量信号をつくり出し、少なくとも一つの補償信号分岐ラインを備え、その分岐ラインが、アナログ／デジタル変換ユニット１１を有し、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とした加速雑音量を検出する加速度センサ１９のアナログ雑音量信号を、そのユニット１３に送ることができ、そのユニットが加速度センサの検知アナログ雑音量信号の分離された検知値を含むデジタル雑音量信号をつくり出し、その分岐ラインが、デジタルフィルタユニット１５を有し、デジタル秤量信号の信号値とデジタル雑音量信号にマイナスの符号を加えられた信号値を加算する加算ユニット７を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１のプレアンブルに記載の特徴を有して秤量センサ重量信号の揺れ振動を補償する装置、およびこの種の揺れ振動補償装置を有する秤量装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
単位時間当たりの秤量プロセス数を出来るだけ多く維持するために、従来の秤量装置では比較的高いカットオフ周波数を有するローパスフィルタにのみ測定信号を当てることが公知である。それにより、フィルタリングされた測定信号に対して希望する短い初期振動時間が得られる。即ち、検出すべき荷重の他に干渉加速力が、秤量センサに例えば比較的高周波の振動形態で作用すると、測定信号におけるこの種の干渉成分を、ローパスフィルタを使って秤量装置の出力部で排除することができる。
【０００３】
加えて秤量センサには比較的高い周波数だけでなく、低周波の干渉加速力が作用する可能性がある。一般的なローパスフィルタを使ったのでは、当該低周波の干渉加速力を殆ど除去できない。その理由は、この場合にローパスフィルタのカットオフ周波数を、初期振動時間が最早許容できる範囲にないように小さく選ばねばならないからである。
【０００４】
よって、重量測定時において本質的な干渉源としての加速力を適切な加速センサにより検出し、適切な方法を使って補償することが一般的である。そのとき加速センサの信号を、雑音量をまだ含む測定信号を補正するために使用する。公知であるこの種の秤量装置では、加速度センサが本来の秤量センサと同構造で構成されており、そして秤量センサの直ぐ近くで同じ向きをしていることが優先される。その場合にしばしば加速度センサには秤量センサと同じ前荷重がかかるが、秤量センサの場合にはその前荷重が、例えば秤量皿または搬送コンベアの搬送装置で構成されることがある。
【０００５】
このように処置することにより加速度センサでは（機械的な）雑音信号に関して、秤量センサが雑音信号に関して有するものとほぼ同じ動的挙動が得られる。秤量センサに作用する本来の荷重力も考慮するために、荷重力ないし秤量センサにかかる質量に従って雑音量信号を増幅することが後で行われる。
【０００６】
秤量センサが加速度センサと構造的に同じでない場合には、アナログの信号処理を使って、本来の秤量センサのシステム的挙動を模倣する固定のコピーフィルタを実現することが公知である。そのときシステム挙動は、秤量センサの機械的要素の動的な挙動により影響を受ける。機械的要素によって決まるシステム的挙動の他に、特定の秤量センサではメカトロ要素もシステム的挙動に影響を与える。これに関して例えばエレクトロダイナミックに力を補償する原理に従う秤量センサでは、位置コントローラが重要な役割を果たす。本明細書では秤量センサを、任意商品を計量する目的で使用できる任意の力ピックアップと解釈することを、ここで示唆しておきたい。
【０００７】
この従来技術における問題は、掛けられる質量、即ち荷重力に秤量センサの動的挙動が関係し、よって変動する質量ないし変化する荷重力の時に、コピーフィルタが最早最適で合っていないことである。例えば一般的な秤量センサでは、荷重力の増加と共に秤量センサの固有振動数が低下する。この場合の解決方法は、秤量センサを対応して大きくそして剛性を持たせて非常に高い固有振動数を有するものをつくることである。しかしながらこれは、しばしば大きな役割を果たす小さい構造および測定技術的な高感度に対する要求と矛盾する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＤＥ １０ ２００５ ０１８ ７０８ Ｂ４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって本発明の課題は、秤量センサ重量信号の揺れ振動を補償する装置を得ることであり、本来の測定セルないし秤量センサと同一で構成されていない加速度センサを使用する場合にも、秤量センサに作用する荷重力が広い範囲に亘るときでも高い測定精度を保証するものである。さらに本発明の課題は、そのような揺れ振動補償装置を有する秤量装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を本発明は、特許請求項１ないし１５の特徴を使って解決する。
【００１１】
本発明が前提にする見識は、適合したデジタルフィルタを雑音量検出のための信号パスに設けることにより、秤量装置ないし揺れ振動を補償する装置の出力信号に従うデジタルフィルタの周波数特性、当該雑音量（定義された方向における純粋に直動的な加速度または定義された軸を中心とする純粋の回転的な角加速度）に対する（加速度センサを含む）補償信号分岐ラインの全周波数特性を、秤量信号分岐ラインにある要素の周波数特性に、特に（同じ雑音量に関して）使用する秤量センサの荷重力に従う周波数特性に適合させることができるということである。よって適切なデジタルの信号処理により、即ち規定の直動方向における加速度または規定の軸を中心とする角加速度を検出し、そしてこの検出値を前記雑音量をまだ含む測定信号から減算することができる。
【００１２】
以上により補償信号分岐ラインを使って、該当雑音量信号をそれぞれ定義された自由度でつくり出すことにより、干渉加速力の影響を考慮することができる。その後、多数の雑音量信号がまだ歪んだ状態の測定信号から減算される。個々の補償信号分岐ラインそれぞれにおいて、それぞれの雑音量に関して秤量信号分岐ラインの周波数特性を対応して追跡することにより、秤量センサに作用する全体負荷に依存した雑音量を正確に検出し考慮することができる。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、適合したデジタルフィルタユニットが、規定数のフィルタパラメータを有する実際のデジタルフィルタ、および、制御変数が送られると共に送られた制御変数ないし制御信号の機能としてフィルタユニットのフィルタパラメータを検出しデジタルフィルタに伝達する規定数のフィルタパラメータ検出ユニットで構成されることがある。その制御変数は、加算ユニットの出力信号とすることができ、それを使って補償信号分岐ラインで雑音量をまだ含む測定信号、および場合により多数のそれぞれマイナスの符号を付けられた補償信号が加算される。この加算信号を直接使用する代わりに、ローパスフィルタでフィルタリングされた加算ユニット出力信号を使用することもある。最後に、雑音量をまだ含むデジタルの測定信号を制御信号として使用することも可能である。
【００１４】
フィルタパラメータ検出ユニットは、制御信号からの一つ又は複数の関数的に解析した関係からフィルタパラメータを計算することができる。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、フィルタパラメータ検出ユニットは、制御信号用の値の関数又は制御信号用の値の範囲の関数に関係するパラメータセットとしてフィルタパラメータがメモリーされている一つ又は複数の表から、フィルタパラメータを検出することができる。
【００１６】
いずれの場合にも、制御変数に従ったフィルタパラメータの検出および検出されたフィルタパラメータのデジタルフィルタへの伝達（よって揺れ振動補償の全体プロセス）が、クローズのコントロールループとして実現されていることがある。
【００１７】
フィルタ全体の設計を容易にするためにデジタルフィルタが、自己のフィルタパラメータを制御変数に従って適合して検出する少なくとも一つの第一デジタル部分フィルタ、および自己のフィルタパラメータを制御変数とは関係なく一定に保持する少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタに分割されていることがある。そのとき補償信号分岐ラインにある第二デジタル部分フィルタを使って、秤量信号分岐ラインの周波数特性で秤量センサに作用する荷重力とは関係のない部分を考慮することができる。勿論この部分は、秤量信号分岐ラインの周波数特性の、秤量センサに作用する加速度雑音量とは完全に関係のない部分を含んでいる。そこで対象となることがあるのは、例えばエレクトロニクス要素、例えばデジタル又はアナログのフィルタの周波数特性である。
【００１８】
少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタのフィルタパラメータは、秤量センサに作用する荷重力とは関係のない秤量分岐ライン特性に従って、較正プロセスで検出することができる。その検出は、上位配設された制御ユニットを使用して、又はそのために較正モードに転換可能であるフィルタパラメータ検出ユニットを使っても行うことができる。
【００１９】
多数の雑音量を例えば異なった加速度自由度に対して検出する場合、種々の補償信号分岐ラインで少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタが同一で構成されている、即ち同一のフィルタ構造を有し、そして同じフィルタパラメータで機能することがある。
【００２０】
この場合に補償装置全体の構造を、補償分岐ラインが共通した部分分岐ラインを有するように選ぶことがあり、その部分分岐ラインに、補償信号分岐ライン全体のために秤量信号分岐ラインの周波数特性で荷重力とは関係のない部分を模倣する第二デジタル部分フィルタがある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、デジタルフィルタ、従って一つの又はそれ以上の第一又は第二のデジタルフィルタも複数の二次フィルタに分割されるか、又は第一又は第二のデジタルフィルタのそれぞれが二次フィルタから構成されることが可能である。それによりフィルタの設計が容易になる。適合した部分フィルタとして構成された二次サブフィルタのために、可変制御に関するフィルタパラメータのより簡単な関数依存性が得られる。
【００２２】
本発明によれば、補償信号分岐ラインにおける各フィルタユニットは、デジタルの増倍ユニットとして構成されているデジタルの増幅ユニットを含んでいることがある。そのとき補償信号分岐ラインのデジタル増幅ユニットが、第一デジタル部分フィルタに含まれていることがある。というのは、ここで対象になるのはフィルタ機能前の一定乗数のみであるからである。
【００２３】
デジタルの増幅ユニットの増幅係数は、制御変数に従って適合して求めることもある。
【００２４】
単一の補償分岐ライン一つのみが設けられている場合には、本発明によれば、適合したデジタルフィルタが秤量分岐ラインにも設けられていることがあり、この場合にも（前記の記述に類似して）秤量センサを含めた秤量分岐ラインの周波数特性が、加速度センサを含めた補償分岐ラインの周波数特性に適合させられる。
【００２５】
本発明の更に別の実施形態は、従属請求項から分かる。
【００２６】
以下において本発明を、図面で示した実施例を使って詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】単一の雑音量センサを使って揺れ振動を補償する装置の、第一実施形態を備えているがその他の点では詳細に図示していない秤量装置の信号処理要素の概略ブロック図。
【図２】二つの雑音量センサを有して揺れ振動を補償する装置を備えた秤量装置の別の実施形態で、図１に類似した図。
【図３】二つの雑音量センサを有して揺れ振動を補償する装置を備えた秤量装置の別の実施形態で、図２に類似した図であり、そのセンサ信号が別の雑音量を計算するために、および／または秤量センサ位置における当該雑音量の影響を計算するために結びつけられる。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明を理解するために必要な要素のみを概略ブロック図で表した秤量装置１を示している。秤量装置１は秤量センサ３を有しており、計量する質量ｍLにより秤量センサ３の荷重受け部に作用する荷重力ＦLを、そのセンサが受けている。その秤量センサは、計量する質量ｍLの重量力を検知するために電磁的に力を補償する原理に従って、又は可能性のある別のいずれかの物理的原理に従って機能していてもよい。そのとき秤量センサ３が独立した秤量セルとして、そして例えばアナログ／デジタル変換ユニット５と一体化されて構成されているか、あるいはその秤量センサ３が別個の独自のユニットとして設けられているかは、本発明にとっては問題ではない。
【００２９】
まず、秤量センサ３の未だアナログである測定信号または秤量信号ｕmess（ｔ）が、アナログ／デジタル変換ユニット５の変換入力部に送られ、そのユニットが出力部でデジタルの秤量信号ｕmess（ｔi）を生み出すが、そこではデジタルの測定信号ｕmess（ｔi）のデジタル化された検知値をＵmess,iで表している。そのデジタル化された測定信号が加算ユニット７に送られる。
【００３０】
更に秤量装置１は、規定の直動方向で又は規定の回転軸を中心とした加速度雑音量を検出するために、加速度センサ９を有している。その加速度センサ９は例えば、秤量センサに荷重力ＦLがかかる方向に、即ち竪方向に働く加速度に対してのみ反応することができる。このような加速度が勿論、アナログの測定信号ｕmess（ｔ）ないしデジタル化された信号ｕmess（ｔi）にも影響を及ぼす。
【００３１】
加速度センサ９のアナログ出力信号ＢＡ（ｔ）が、次のアナログ／デジタル変換ユニット１１に送られ、そのユニットがアナログの雑音量信号ＢＡ（ｔ）を検知して、デジタル化された信号ＢＡ（ｔi）に変換する。そのとき両方のアナログ／デジタル変換ユニット５ないし１１の検知時点が出来るだけ同時であるように選ぶと好ましく、それにより該当する位相ズレが遅れて補償されることを回避する。両方の場合に検知を等間隔の時間区分で行う。
【００３２】
デジタル化された雑音量信号のデジタル化された出力信号ないし該当検知値ＢＡ（ｔi）は、まずデジタルの増幅ユニット１３に送られるが、そのときこれが簡単なデジタルの増倍ユニットとして構成されていることもある。
【００３３】
以上のようにしてデジタル化され増幅された雑音量信号は、デジタルフィルタユニット１５に送られる。デジタルフィルタユニット１５は、独立した信号処理ユニットとして、あるいは該当フィルタソフトウエアを含むマイクロコントローラユニットにより構成されていることがある。フィルタユニット１５のデジタル出力信号は、マイナスの符号が加えられて、補正信号ないし補償信号として加算ユニット７に送られる。このようにすることにより、雑音量をまだ含む秤量信号ｕmess（ｔi）のデジタル化された値Ｕmess,iから、デジタルでフィルタリングされた雑音量信号ＢＡiに対応して増幅された（即ち、規定の係数が掛けられた）値が差し引かれ、それにより加算ユニット７の出力部に補正ないし補償された秤量信号ｕkorr（ｔi）が現れる。この補正されたデジタルの信号ｕkorr（ｔi）がローパスフィルタユニット１７に送られるが、そのユニットは例えばスライドする平均値の形成により実施されていることがある。そして秤量装置１の出力部には、補正されローパスフィルタリングされたデジタルの秤量信号ｕ（ｔi）が現れる。
【００３４】
マイナスの符号が加えられて加算ユニット７に送られる、数値と位相それぞれで正しいデジタルの雑音量信号をつくり出すためには、（当該の機械的な加速度雑音量に関して）補償信号分岐ラインの周波数特性が、それと繋がる加速度センサを含め、（同じ機械的な加速度雑音量に関して）秤量センサを含む秤量信号分岐ラインの周波数特性と出来る限り同一であるか、又は少なくとも充分な（規定の）精度でこれに近似していることが必要である。そのとき補償信号分岐ラインが、アナログ／デジタル変換ユニット１１、デジタルの増幅ユニット１３、デジタルフィルタユニット１５を含んでいるのに対して、秤量信号分岐ラインはアナログ／デジタル変換ユニット５を含んでいる。
【００３５】
秤量センサ３と加速度センサ９用にそれぞれ同構造のセンサを使用する場合には、従来技術で公知のように、少なくとも両方のセンサそれぞれに同じ荷重力ＦLが作用する時、デジタルの増幅ユニット１３とデジタルフィルタユニット１５をなくすことができる。しかしながら、これは殆ど実現不可能であるので、それ故、検出された測定信号ｕmess（ｔ）ないしｕmess（ｔi）の補正を行わねばならない。その理由は、秤量センサ３の周波数特性、従って秤量センサを含む秤量信号分岐ラインの周波数特性全体が規則どおりに荷重力ＦLに関係するからである。
【００３６】
秤量センサ３と加速度センサ９用にそれぞれ同構造でないセンサを使用する場合には、秤量センサの周波数特性に対する異なった荷重力の影響だけでなく、異なった特性、即ちセンサおよび場合により分岐ラインで異なって構成されたエレクトロニクス信号処理要素の一般的に異なった周波数特性を、補償分岐ラインにおいて補償せねばならない。
【００３７】
秤量センサ周波数特性で荷重力に関係する変化を補償するために、デジタルフィルタユニット１５および必要な場合にはデジタルの増幅ユニット１３にも、秤量装置の出力信号ｕ（ｔi）が送られる。このようにすることにより、フィルタユニット１５ないしデジタルの増幅ユニット１３はそれぞれ、瞬間的に秤量センサ３に作用する荷重力ＦLに対して秤量センサの周波数特性を含めた秤量信号分岐ラインの周波数特性が、（特定の加速度雑音量に関して）加速度センサの周波数特性を含む補償信号分岐ラインの周波数特性と一致するように、出力信号（ｔi）に従ってフィルタパラメータないし増幅係数を決めることができる。
【００３８】
そのとき前記で既に説明しているようにフィルタユニット１５は、デジタルの増幅ユニット１３の機能も担うことができる。デジタルフィルタユニット１５は、本来のデジタルフィルタおよび、制御変数として出力信号ｕ（ｔi）が送られるフィルタパラメータ検出ユニットで構成することができる。そこでフィルタパラメータ検出ユニットが、デジタルの増幅ユニット１３を実現する一定の乗数を検出することができる。
【００３９】
フィルタパラメータを検出するためにフィルタパラメータ検出ユニットが、制御変数に従ってフィルタパラメータそれぞれをつくりだす機能上の従属性を有していることがある。しかしながら勿論、フィルタパラメータは、制御変数用の値の関数又は制御変数用の値の範囲の関数としてのパラメータセットが格納された表から求めることもできる。フィルタパラメータの検出は一般に経験的に、例えばフィルタユニットないしフィルタパラメータ検出ユニットの較正モードで、および／または純粋に計算的に（例えばシミュレーションにより）行うことができる。
【００４０】
勿論、デジタルフィルタユニット１５ないしデジタルの増幅ユニット１３に、秤量装置１の出力信号ｕ（ｔi）の代わりに加算ユニット７のローパスフィルタリングしていない出力信号ｕkorr（ｔi）又は雑音量をまだ含むデジタルの測定信号ｕmess（ｔi）が、制御信号として送られることもある。
【００４１】
よって、適応したデジタルフィルタユニット１５の使用により、そして場合により追加して適応したデジタルの増幅ユニット１３により、秤量センサ３に作用する異なった荷重力ＦLによる周波数特性変化の影響を補償することができる。
【００４２】
出来るだけ正確な補正を達成するためには、加速度センサ９を出来るだけ秤量センサの近くに配置するか、或いは更に進んで秤量センサに一体化する。これを確保できない場合には、加速度センサ９の位置で検出された加速度雑音量が秤量センサの位置では別の値を有していることがあるという事実を、当該位置関係の中で考慮することがある。これを同様にフィルタユニット１５ないし増幅ユニット１３において、フィルタ係数の計算時ないし増幅係数の計算時に考慮することがある。
【実施例２】
【００４３】
図１による実施形態では単一の加速度雑音量のみを補正する（即ち、定義された直動方向の又は軸を中心とした任意加速度による成分の影響のみが補正される）のに対して、図２は秤量装置１０の別の実施形態を示しており、その装置は同じ又は異なった二つの加速度量を補正するために二つの加速度センサ９を有している。ここでもまず、加速度センサが出来るだけ秤量センサの近くに配設されていることを前提とすることにし、それにより（例えば出願人による特許文献１に記載のように）位置関係についての補正を行う必要がない。
【００４４】
加速度センサ９に関して例えば第一加速度センサが、秤量センサに作用する荷重力ＦLで荷重のかかる方向の加速度を検出する一方で、第二加速度センサが、荷重のかかる方向に直角で荷重アームの軸に直角に延伸する（例えば、電磁的に力を補償する原理により機能する秤量セルの平行四辺形アームがある面に直角に）軸を中心とする角度加速度を検出する。
【００４５】
よって図２による実施形態は、アナログ／デジタル変換ユニット１１それぞれを含む二つの補償分岐ラインを有しており、そのユニットにそれぞれ加速度センサ９のアナログの測定信号ないし雑音量信号ＢＡ1（ｔ），ＢＡ2（ｔ）が送られている。更に各補償信号分岐ラインはそれぞれデジタルの増幅ユニット１３を含んでおり、その増幅ユニットに該当アナログ／デジタル変換ユニットのデジタル化された雑音量信号ＢＡ1（ｔi），ＢＡ2（ｔi）が送られている。増幅されたデジタルの信号量ＢＡ1（ｔi）およびＢＡ2（ｔi）がそれぞれ、ここでも適合して構成されているデジタルフィルタユニット１５ａに送られる。それに加えて、各デジタルフィルタユニットには、装置１のデジタル出力信号ｕ（ｔi）が送られる。それぞれ異なる雑音量に関して各デジタルフィルタユニット１５ａが、加速度センサ９の周波数特性に対する荷重力ＦLの異なった影響のそれぞれを考慮する。引き続いて、デジタルで適合してフィルタリングされたデジタルフィルタユニット１５ａの出力信号が、加算ユニットを使って加算され、加算されたデジタル信号が更に、同じく適合して構成されている別のデジタルフィルタユニット１５ｂに送られる。追加されたデジタルフィルタユニット１５ｂが、両方の補償信号分岐ラインのそれぞれに含まれているので（その代わりにフィルタユニット１５ｂをダブルで用意し、両方の分岐ラインそれぞれで加算ポイントの前に設けていることもある）、両方の分岐ラインのそれぞれで現れる影響を考慮するために、例えば周波数特性で両方の加速度センサに共通している荷重の関係を考慮するためにそれを使用できる。
【００４６】
デジタルフィルタユニット１５ｂの出力信号は更に、適合されていない簡単なフィルタユニットとして構成されている別のデジタルフィルタユニット１５ｃに送られる。これは同じく両方の補償分岐ラインのそれぞれに振り当てられており、そして各分岐ラインで同じように出現する影響、例えば秤量センサ３の周波数特性と較べた加速度センサ９の周波数特性の荷重に関係しない差異を適合させること、または別のエレクトロニクス要素が原因（アナログの増幅器など）となっていると共に両方の分岐ラインに存在する周波数特性差異を考慮することができる。
【００４７】
そうして求められたデジタルの補正信号は、マイナスの符号が付けられ、そしてデジタル化された測定信号に加算ユニット７を使って加算される。
【００４８】
既に前記で簡単に説明しているように、勿論、両方の補償信号分岐ラインが完全にお互いから独立して構成され、それぞれアナログ／デジタル変換ユニット１１、デジタルの増幅ユニット１３、デジタルフィルタユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有していることもあり、その場合には二つの別々の補償信号が、加算ユニット７により構成されている加算ポイントでデジタルの測定信号ｕmess（ｔi）から減算される。しかしながら、追加の加算ポイント１９は重要度が遙かに少ないので、これはダブルにしたデジタルフィルタユニット１５ｂと１５ｃと較べて大きな浪費を意味している。
【００４９】
勿論、適合して構成されたフィルタユニット１５ａと１５ｂが、先に図１との関連で説明したものと同様に構成されていることがある。しかしながら、補償信号分岐ラインで未だ分離している二つの部分分岐ラインにあるフィルタユニット１５ａ用に共通のフィルタパラメータ検出ユニットが設けられている、又は適合して構成されているデジタルフィルタユニット１５ａ，１５ｂ全体用に、フィルタパラメータを特定する中央フィルタパラメータ検出ユニットが設けられていることもある。同じく又、部分分岐ラインそれぞれにあるデジタルの増幅ユニット１３が、それぞれのデジタルフィルタ１５ａに一体化され同じく適合して構成されていることもある。
【００５０】
デジタルフィルタユニット１５ａ，１５ｂが、（図１のデジタルフィルタユニットと同じく）直列に並んだ二次サブフィルタユニットに分割されていることがある。これは、より簡単なフィルタの寸法およびより簡単なフィルタパラメータの検出という利点をもたらす。図２で分かるように例えばフィルタユニット１５ｂが、直列に並んだ二つの二次サブフィルタユニットの形態で構成されていることがある。勿論同じく、二つの部分分岐ラインにあるフィルタユニット１５ａが、一つまたは複数の直列に並んだ二次サブフィルタユニットとして実現されていることもある。
【００５１】
（直動方向の又は回転軸を中心とする）当該雑音量信号は、二つまたはそれ以上の加速度センサの信号から求めることもでき、それが出願人による特許文献１に記載されている。例えば、特定の間隔で配設されている二つの直動方向の加速度センサ信号から、両加速度センサの接続区間に直角である軸を中心にした角加速度を求めることができる。
【実施例３】
【００５２】
図３は、図２に似た別の変形例を示しており、そこでは二つの分岐ラインで（直動または回転方向の次元に関する）実際の干渉信号が、それぞれ加速度センサ９のデジタル化された二つの信号を結びつけることにより求められる。図３における加速度センサ９では、例えば出願人による特許文献１に記載されているように、秤量センサ３を含むラインに配設されていると共にこのセンサから規定の区間だけ間隔を隔てている二つの加速度センサが対象になることがある。そのとき加速度センサ９は、同じく荷重力ＦLの方向に作用する加速度に対してのみ感応するものとできる、即ち任意加速度で竪方向に走る要素のみを検出する。そして形状データを使用して、デジタル化された雑音量信号ＢＡ1（ｔi）とＢＡ2（ｔi）の結びつけることにより、荷重力ＦLの方向で秤量センサ３の位置に作用する純粋に直動的な加速度を、そしてセンサの接続ライン上で直角にあり秤量センサ３の位置を走る軸を中心とする秤量センサ３の位置で作用する回転方向の加速度（角加速度）それぞれを求めることができる。
【００５３】
一般的には秤量センサの位置におけるデジタル化された雑音信号を求めるために、デジタル化された雑音量信号ＢＡ1（ｔi）ないしＢＡ2（ｔi）（秤量センサ３の位置における直動方向の加速度）それぞれを規定の係数でウエイト付けして加算して、又はそれぞれウエイト付けした雑音量信号の差異を形成することにより行う必要があろう。しかしながら補償分岐ラインにおいて適合したフィルタユニット１５ａを使用することにより、当該加算ユニット１９，２１の前のウエイト付けを廃止することができる。その代わりに秤量センサ３の位置に作用する雑音量信号を直接結びつけて求めることにより、例えば実際に検出されデジタル化された雑音信号の加算または減算（該当する位置関係を考慮する係数を使ったウエイト付けなしで）を行うことができ、そのときには位置との関係を、（各補償信号分岐ラインにおけるそれぞれデジタルの増幅ユニットのパラメータを含めた）フィルタパラメータを対応して決めることにより考慮する。
【００５４】
図３の実施形態では、加速度センサ９が構造的に同じである、ないしは検出する雑音量に関して充分同じ挙動を有していること前提とする。よって、加速度センサ９の周波数で異なった部分の補償を廃止することができる。よって必要な場合にはデジタル化されたセンサ信号の結びつけを行う前に、場合により適合した別のデジタルフィルタをアナログセンサ信号のデジタル化直後に設ける必要があろう。
【符号の説明】
【００５５】
１ 秤量装置
３ 秤量センサ
５ アナログ／デジタル変換ユニット
７ 加算ユニット
９ 加速度センサ
１０ 秤量装置
１１ アナログ／デジタル変換ユニット
１３ 増幅ユニット
１５ フィルタユニット
１９ 加算ユニット
２１ 加算ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１のプレアンブルに記載の特徴を有して秤量センサ重量信号の揺れ振動を補償する装置、およびこの種の揺れ振動補償装置を有する秤量装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
単位時間当たりの秤量プロセス数を出来るだけ多く維持するために、従来の秤量装置では比較的高いカットオフ周波数を有するローパスフィルタにのみ測定信号を当てることが公知である。それにより、フィルタリングされた測定信号に対して希望する短い初期振動時間が得られる。即ち、検出すべき荷重の他に干渉加速力が、秤量センサに例えば比較的高周波の振動形態で作用すると、測定信号におけるこの種の干渉成分を、ローパスフィルタを使って秤量装置の出力部で排除することができる。
【０００３】
加えて秤量センサには比較的高い周波数だけでなく、低周波の干渉加速力が作用する可能性がある。一般的なローパスフィルタを使ったのでは、当該低周波の干渉加速力を殆ど除去できない。その理由は、この場合にローパスフィルタのカットオフ周波数を、初期振動時間が最早許容できる範囲にないように小さく選ばねばならないからである。
【０００４】
よって、重量測定時において本質的な干渉源としての加速力を適切な加速センサにより検出し、適切な方法を使って補償することが一般的である。そのとき加速センサの信号を、雑音量をまだ含む測定信号を補正するために使用する。公知であるこの種の秤量装置では、加速度センサが本来の秤量センサと同構造で構成されており、そして秤量センサの直ぐ近くで同じ向きをしていることが優先される。その場合にしばしば加速度センサには秤量センサと同じ前荷重がかかるが、秤量センサの場合にはその前荷重が、例えば秤量皿または搬送コンベアの搬送装置で構成されることがある。
【０００５】
このように処置することにより加速度センサでは（機械的な）雑音信号に関して、秤量センサが雑音信号に関して有するものとほぼ同じ動的挙動が得られる。秤量センサに作用する本来の荷重力も考慮するために、荷重力ないし秤量センサにかかる質量に従って雑音量信号を増幅することが後で行われる。
【０００６】
秤量センサが加速度センサと構造的に同じでない場合には、アナログの信号処理を使って、本来の秤量センサのシステム的挙動を模倣する固定のコピーフィルタを実現することが公知である。そのときシステム挙動は、秤量センサの機械的要素の動的な挙動により影響を受ける。機械的要素によって決まるシステム的挙動の他に、特定の秤量センサではメカトロ要素もシステム的挙動に影響を与える。これに関して例えばエレクトロダイナミックに力を補償する原理に従う秤量センサでは、位置コントローラが重要な役割を果たす。本明細書では秤量センサを、任意商品を計量する目的で使用できる任意の力ピックアップと解釈することを、ここで示唆しておきたい。
【０００７】
この従来技術における問題は、掛けられる質量、即ち荷重力に秤量センサの動的挙動が関係し、よって変動する質量ないし変化する荷重力の時に、コピーフィルタが最早最適で合っていないことである。例えば一般的な秤量センサでは、荷重力の増加と共に秤量センサの固有振動数が低下する。この場合の解決方法は、秤量センサを対応して大きくそして剛性を持たせて非常に高い固有振動数を有するものをつくることである。しかしながらこれは、しばしば大きな役割を果たす小さい構造および測定技術的な高感度に対する要求と矛盾する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＤＥ １０ ２００５ ０１８ ７０８ Ｂ４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって本発明の課題は、秤量センサ重量信号の揺れ振動を補償する装置を得ることであり、本来の測定セルないし秤量センサと同一で構成されていない加速度センサを使用する場合にも、秤量センサに作用する荷重力が広い範囲に亘るときでも高い測定精度を保証するものである。さらに本発明の課題は、そのような揺れ振動補償装置を有する秤量装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を本発明は、特許請求項１ないし１５の特徴を使って解決する。
【００１１】
本発明が前提にする見識は、適合したデジタルフィルタを雑音量検出のための信号パスに設けることにより、秤量装置ないし揺れ振動を補償する装置の出力信号に従うデジタルフィルタの周波数特性、当該雑音量（定義された方向における純粋に直動的な加速度または定義された軸を中心とする純粋の回転的な角加速度）に対する（加速度センサを含む）補償信号分岐ラインの全周波数特性を、秤量信号分岐ラインにある要素の周波数特性に、特に（同じ雑音量に関して）使用する秤量センサの荷重力に従う周波数特性に適合させることができるということである。よって適切なデジタルの信号処理により、即ち規定の直動方向における加速度または規定の軸を中心とする角加速度を検出し、そしてこの検出値を前記雑音量をまだ含む測定信号から減算することができる。
【００１２】
以上により補償信号分岐ラインを使って、該当雑音量信号をそれぞれ定義された自由度でつくり出すことにより、干渉加速力の影響を考慮することができる。その後、多数の雑音量信号がまだ歪んだ状態の測定信号から減算される。個々の補償信号分岐ラインそれぞれにおいて、それぞれの雑音量に関して秤量信号分岐ラインの周波数特性を対応して追跡することにより、秤量センサに作用する全体負荷に依存した雑音量を正確に検出し考慮することができる。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、適合したデジタルフィルタユニットが、規定数のフィルタパラメータを有する実際のデジタルフィルタ、および、制御変数が送られると共に送られた制御変数ないし制御信号の機能としてフィルタユニットのフィルタパラメータを検出しデジタルフィルタに伝達する規定数のフィルタパラメータ検出ユニットで構成されることがある。その制御変数は、加算ユニットの出力信号とすることができ、それを使って補償信号分岐ラインで雑音量をまだ含む測定信号、および場合により多数のそれぞれマイナスの符号を付けられた補償信号が加算される。この加算信号を直接使用する代わりに、ローパスフィルタでフィルタリングされた加算ユニット出力信号を使用することもある。最後に、雑音量をまだ含むデジタルの測定信号を制御信号として使用することも可能である。
【００１４】
フィルタパラメータ検出ユニットは、制御信号からの一つ又は複数の関数的に解析した関係からフィルタパラメータを計算することができる。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、フィルタパラメータ検出ユニットは、制御信号用の値の関数又は制御信号用の値の範囲の関数に関係するパラメータセットとしてフィルタパラメータがメモリーされている一つ又は複数の表から、フィルタパラメータを検出することができる。
【００１６】
いずれの場合にも、制御変数に従ったフィルタパラメータの検出および検出されたフィルタパラメータのデジタルフィルタへの伝達（よって揺れ振動補償の全体プロセス）が、クローズのコントロールループとして実現されていることがある。
【００１７】
フィルタ全体の設計を容易にするためにデジタルフィルタが、自己のフィルタパラメータを制御変数に従って適合して検出する少なくとも一つの第一デジタル部分フィルタ、および自己のフィルタパラメータを制御変数とは関係なく一定に保持する少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタに分割されていることがある。そのとき補償信号分岐ラインにある第二デジタル部分フィルタを使って、秤量信号分岐ラインの周波数特性で秤量センサに作用する荷重力とは関係のない部分を考慮することができる。勿論この部分は、秤量信号分岐ラインの周波数特性の、秤量センサに作用する加速度雑音量とは完全に関係のない部分を含んでいる。そこで対象となることがあるのは、例えばエレクトロニクス要素、例えばデジタル又はアナログのフィルタの周波数特性である。
【００１８】
少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタのフィルタパラメータは、秤量センサに作用する荷重力とは関係のない秤量分岐ライン特性に従って、較正プロセスで検出することができる。その検出は、上位配設された制御ユニットを使用して、又はそのために較正モードに転換可能であるフィルタパラメータ検出ユニットを使っても行うことができる。
【００１９】
多数の雑音量を例えば異なった加速度自由度に対して検出する場合、種々の補償信号分岐ラインで少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタが同一で構成されている、即ち同一のフィルタ構造を有し、そして同じフィルタパラメータで機能することがある。
【００２０】
この場合に補償装置全体の構造を、補償分岐ラインが共通した部分分岐ラインを有するように選ぶことがあり、その部分分岐ラインに、補償信号分岐ライン全体のために秤量信号分岐ラインの周波数特性で荷重力とは関係のない部分を模倣する第二デジタル部分フィルタがある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、デジタルフィルタ、従って一つの又はそれ以上の第一又は第二のデジタルフィルタも複数の二次フィルタに分割されるか、又は第一又は第二のデジタルフィルタのそれぞれが二次フィルタから構成されることが可能である。それによりフィルタの設計が容易になる。適合した部分フィルタとして構成された二次サブフィルタのために、可変制御に関するフィルタパラメータのより簡単な関数依存性が得られる。
【００２２】
本発明によれば、補償信号分岐ラインにおける各フィルタユニットは、デジタルの増倍ユニットとして構成されているデジタルの増幅ユニットを含んでいることがある。そのとき補償信号分岐ラインのデジタル増幅ユニットが、第一デジタル部分フィルタに含まれていることがある。というのは、ここで対象になるのはフィルタ機能前の一定乗数のみであるからである。
【００２３】
デジタルの増幅ユニットの増幅係数は、制御変数に従って適合して求めることもある。
【００２４】
単一の補償分岐ライン一つのみが設けられている場合には、本発明によれば、適合したデジタルフィルタが秤量分岐ラインにも設けられていることがあり、この場合にも（前記の記述に類似して）秤量センサを含めた秤量分岐ラインの周波数特性が、加速度センサを含めた補償分岐ラインの周波数特性に適合させられる。
【００２５】
本発明の更に別の実施形態は、従属請求項から分かる。
【００２６】
以下において本発明を、図面で示した実施例を使って詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】単一の雑音量センサを使って揺れ振動を補償する装置の、第一実施形態を備えているがその他の点では詳細に図示していない秤量装置の信号処理要素の概略ブロック図。
【図２】二つの雑音量センサを有して揺れ振動を補償する装置を備えた秤量装置の別の実施形態で、図１に類似した図。
【図３】二つの雑音量センサを有して揺れ振動を補償する装置を備えた秤量装置の別の実施形態で、図２に類似した図であり、そのセンサ信号が別の雑音量を計算するために、および／または秤量センサ位置における当該雑音量の影響を計算するために結びつけられる。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明を理解するために必要な要素のみを概略ブロック図で表した秤量装置１を示している。秤量装置１は秤量センサ３を有しており、計量する質量ｍLにより秤量センサ３の荷重受け部に作用する荷重力ＦLを、そのセンサが受けている。その秤量センサは、計量する質量ｍLの重量力を検知するために電磁的に力を補償する原理に従って、又は可能性のある別のいずれかの物理的原理に従って機能していてもよい。そのとき秤量センサ３が独立した秤量セルとして、そして例えばアナログ／デジタル変換ユニット５と一体化されて構成されているか、あるいはその秤量センサ３が別個の独自のユニットとして設けられているかは、本発明にとっては問題ではない。
【００２９】
まず、秤量センサ３の未だアナログである測定信号または秤量信号ｕmess（ｔ）が、アナログ／デジタル変換ユニット５の変換入力部に送られ、そのユニットが出力部でデジタルの秤量信号ｕmess（ｔi）を生み出すが、そこではデジタルの測定信号ｕmess（ｔi）のデジタル化された検知値をＵmess,iで表している。そのデジタル化された測定信号が加算ユニット７に送られる。
【００３０】
更に秤量装置１は、規定の直動方向で又は規定の回転軸を中心とした加速度雑音量を検出するために、加速度センサ９を有している。その加速度センサ９は例えば、秤量センサに荷重力ＦLがかかる方向に、即ち竪方向に働く加速度に対してのみ反応することができる。このような加速度が勿論、アナログの測定信号ｕmess（ｔ）ないしデジタル化された信号ｕmess（ｔi）にも影響を及ぼす。
【００３１】
加速度センサ９のアナログ出力信号ＢＡ（ｔ）が、次のアナログ／デジタル変換ユニット１１に送られ、そのユニットがアナログの雑音量信号ＢＡ（ｔ）を検知して、デジタル化された信号ＢＡ（ｔi）に変換する。そのとき両方のアナログ／デジタル変換ユニット５ないし１１の検知時点が出来るだけ同時であるように選ぶと好ましく、それにより該当する位相ズレが遅れて補償されることを回避する。両方の場合に検知を等間隔の時間区分で行う。
【００３２】
デジタル化された雑音量信号のデジタル化された出力信号ないし該当検知値ＢＡ（ｔi）は、まずデジタルの増幅ユニット１３に送られるが、そのときこれが簡単なデジタルの増倍ユニットとして構成されていることもある。
【００３３】
以上のようにしてデジタル化され増幅された雑音量信号は、デジタルフィルタユニット１５に送られる。デジタルフィルタユニット１５は、独立した信号処理ユニットとして、あるいは該当フィルタソフトウエアを含むマイクロコントローラユニットにより構成されていることがある。フィルタユニット１５のデジタル出力信号は、マイナスの符号が加えられて、補正信号ないし補償信号として加算ユニット７に送られる。このようにすることにより、雑音量をまだ含む秤量信号ｕmess（ｔi）のデジタル化された値Ｕmess,iから、デジタルでフィルタリングされた雑音量信号ＢＡiに対応して増幅された（即ち、規定の係数が掛けられた）値が差し引かれ、それにより加算ユニット７の出力部に補正ないし補償された秤量信号ｕkorr（ｔi）が現れる。この補正されたデジタルの信号ｕkorr（ｔi）がローパスフィルタユニット１７に送られるが、そのユニットは例えばスライドする平均値の形成により実施されていることがある。そして秤量装置１の出力部には、補正されローパスフィルタリングされたデジタルの秤量信号ｕ（ｔi）が現れる。
【００３４】
マイナスの符号が加えられて加算ユニット７に送られる、数値と位相それぞれで正しいデジタルの雑音量信号をつくり出すためには、（当該の機械的な加速度雑音量に関して）補償信号分岐ラインの周波数特性が、それと繋がる加速度センサを含め、（同じ機械的な加速度雑音量に関して）秤量センサを含む秤量信号分岐ラインの周波数特性と出来る限り同一であるか、又は少なくとも充分な（規定の）精度でこれに近似していることが必要である。そのとき補償信号分岐ラインが、アナログ／デジタル変換ユニット１１、デジタルの増幅ユニット１３、デジタルフィルタユニット１５を含んでいるのに対して、秤量信号分岐ラインはアナログ／デジタル変換ユニット５を含んでいる。
【００３５】
秤量センサ３と加速度センサ９用にそれぞれ同構造のセンサを使用する場合には、従来技術で公知のように、少なくとも両方のセンサそれぞれに同じ荷重力ＦLが作用する時、デジタルの増幅ユニット１３とデジタルフィルタユニット１５をなくすことができる。しかしながら、これは殆ど実現不可能であるので、それ故、検出された測定信号ｕmess（ｔ）ないしｕmess（ｔi）の補正を行わねばならない。その理由は、秤量センサ３の周波数特性、従って秤量センサを含む秤量信号分岐ラインの周波数特性全体が規則どおりに荷重力ＦLに関係するからである。
【００３６】
秤量センサ３と加速度センサ９用にそれぞれ同構造でないセンサを使用する場合には、秤量センサの周波数特性に対する異なった荷重力の影響だけでなく、異なった特性、即ちセンサおよび場合により分岐ラインで異なって構成されたエレクトロニクス信号処理要素の一般的に異なった周波数特性を、補償分岐ラインにおいて補償せねばならない。
【００３７】
秤量センサ周波数特性で荷重力に関係する変化を補償するために、デジタルフィルタユニット１５および必要な場合にはデジタルの増幅ユニット１３にも、秤量装置の出力信号ｕ（ｔi）が送られる。このようにすることにより、フィルタユニット１５ないしデジタルの増幅ユニット１３はそれぞれ、瞬間的に秤量センサ３に作用する荷重力ＦLに対して秤量センサの周波数特性を含めた秤量信号分岐ラインの周波数特性が、（特定の加速度雑音量に関して）加速度センサの周波数特性を含む補償信号分岐ラインの周波数特性と一致するように、出力信号（ｔi）に従ってフィルタパラメータないし増幅係数を決めることができる。
【００３８】
そのとき前記で既に説明しているようにフィルタユニット１５は、デジタルの増幅ユニット１３の機能も担うことができる。デジタルフィルタユニット１５は、本来のデジタルフィルタおよび、制御変数として出力信号ｕ（ｔi）が送られるフィルタパラメータ検出ユニットで構成することができる。そこでフィルタパラメータ検出ユニットが、デジタルの増幅ユニット１３を実現する一定の乗数を検出することができる。
【００３９】
フィルタパラメータを検出するためにフィルタパラメータ検出ユニットが、制御変数に従ってフィルタパラメータそれぞれをつくりだす機能上の従属性を有していることがある。しかしながら勿論、フィルタパラメータは、制御変数用の値の関数又は制御変数用の値の範囲の関数としてのパラメータセットが格納された表から求めることもできる。フィルタパラメータの検出は一般に経験的に、例えばフィルタユニットないしフィルタパラメータ検出ユニットの較正モードで、および／または純粋に計算的に（例えばシミュレーションにより）行うことができる。
【００４０】
勿論、デジタルフィルタユニット１５ないしデジタルの増幅ユニット１３に、秤量装置１の出力信号ｕ（ｔi）の代わりに加算ユニット７のローパスフィルタリングしていない出力信号ｕkorr（ｔi）又は雑音量をまだ含むデジタルの測定信号ｕmess（ｔi）が、制御信号として送られることもある。
【００４１】
よって、適応したデジタルフィルタユニット１５の使用により、そして場合により追加して適応したデジタルの増幅ユニット１３により、秤量センサ３に作用する異なった荷重力ＦLによる周波数特性変化の影響を補償することができる。
【００４２】
出来るだけ正確な補正を達成するためには、加速度センサ９を出来るだけ秤量センサの近くに配置するか、或いは更に進んで秤量センサに一体化する。これを確保できない場合には、加速度センサ９の位置で検出された加速度雑音量が秤量センサの位置では別の値を有していることがあるという事実を、当該位置関係の中で考慮することがある。これを同様にフィルタユニット１５ないし増幅ユニット１３において、フィルタ係数の計算時ないし増幅係数の計算時に考慮することがある。
【実施例２】
【００４３】
図１による実施形態では単一の加速度雑音量のみを補正する（即ち、定義された直動方向の又は軸を中心とした任意加速度による成分の影響のみが補正される）のに対して、図２は秤量装置１０の別の実施形態を示しており、その装置は同じ又は異なった二つの加速度量を補正するために二つの加速度センサ９を有している。ここでもまず、加速度センサが出来るだけ秤量センサの近くに配設されていることを前提とすることにし、それにより（例えば出願人による特許文献１に記載のように）位置関係についての補正を行う必要がない。
【００４４】
加速度センサ９に関して例えば第一加速度センサが、秤量センサに作用する荷重力ＦLで荷重のかかる方向の加速度を検出する一方で、第二加速度センサが、荷重のかかる方向に直角で荷重アームの軸に直角に延伸する（例えば、電磁的に力を補償する原理により機能する秤量セルの平行四辺形アームがある面に直角に）軸を中心とする角度加速度を検出する。
【００４５】
よって図２による実施形態は、アナログ／デジタル変換ユニット１１それぞれを含む二つの補償分岐ラインを有しており、そのユニットにそれぞれ加速度センサ９のアナログの測定信号ないし雑音量信号ＢＡ1（ｔ），ＢＡ2（ｔ）が送られている。更に各補償信号分岐ラインはそれぞれデジタルの増幅ユニット１３を含んでおり、その増幅ユニットに該当アナログ／デジタル変換ユニットのデジタル化された雑音量信号ＢＡ1（ｔi），ＢＡ2（ｔi）が送られている。増幅されたデジタルの信号量ＢＡ1（ｔi）およびＢＡ2（ｔi）がそれぞれ、ここでも適合して構成されているデジタルフィルタユニット１５ａに送られる。それに加えて、各デジタルフィルタユニットには、装置１のデジタル出力信号ｕ（ｔi）が送られる。それぞれ異なる雑音量に関して各デジタルフィルタユニット１５ａが、加速度センサ９の周波数特性に対する荷重力ＦLの異なった影響のそれぞれを考慮する。引き続いて、デジタルで適合してフィルタリングされたデジタルフィルタユニット１５ａの出力信号が、加算ユニットを使って加算され、加算されたデジタル信号が更に、同じく適合して構成されている別のデジタルフィルタユニット１５ｂに送られる。追加されたデジタルフィルタユニット１５ｂが、両方の補償信号分岐ラインのそれぞれに含まれているので（その代わりにフィルタユニット１５ｂをダブルで用意し、両方の分岐ラインそれぞれで加算ポイントの前に設けていることもある）、両方の分岐ラインのそれぞれで現れる影響を考慮するために、例えば周波数特性で両方の加速度センサに共通している荷重の関係を考慮するためにそれを使用できる。
【００４６】
デジタルフィルタユニット１５ｂの出力信号は更に、適合されていない簡単なフィルタユニットとして構成されている別のデジタルフィルタユニット１５ｃに送られる。これは同じく両方の補償分岐ラインのそれぞれに振り当てられており、そして各分岐ラインで同じように出現する影響、例えば秤量センサ３の周波数特性と較べた加速度センサ９の周波数特性の荷重に関係しない差異を適合させること、または別のエレクトロニクス要素が原因（アナログの増幅器など）となっていると共に両方の分岐ラインに存在する周波数特性差異を考慮することができる。
【００４７】
そうして求められたデジタルの補正信号は、マイナスの符号が付けられ、そしてデジタル化された測定信号に加算ユニット７を使って加算される。
【００４８】
既に前記で簡単に説明しているように、勿論、両方の補償信号分岐ラインが完全にお互いから独立して構成され、それぞれアナログ／デジタル変換ユニット１１、デジタルの増幅ユニット１３、デジタルフィルタユニット１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有していることもあり、その場合には二つの別々の補償信号が、加算ユニット７により構成されている加算ポイントでデジタルの測定信号ｕmess（ｔi）から減算される。しかしながら、追加の加算ポイント１９は重要度が遙かに少ないので、これはダブルにしたデジタルフィルタユニット１５ｂと１５ｃと較べて大きな浪費を意味している。
【００４９】
勿論、適合して構成されたフィルタユニット１５ａと１５ｂが、先に図１との関連で説明したものと同様に構成されていることがある。しかしながら、補償信号分岐ラインで未だ分離している二つの部分分岐ラインにあるフィルタユニット１５ａ用に共通のフィルタパラメータ検出ユニットが設けられている、又は適合して構成されているデジタルフィルタユニット１５ａ，１５ｂ全体用に、フィルタパラメータを特定する中央フィルタパラメータ検出ユニットが設けられていることもある。同じく又、部分分岐ラインそれぞれにあるデジタルの増幅ユニット１３が、それぞれのデジタルフィルタ１５ａに一体化され同じく適合して構成されていることもある。
【００５０】
デジタルフィルタユニット１５ａ，１５ｂが、（図１のデジタルフィルタユニットと同じく）直列に並んだ二次サブフィルタユニットに分割されていることがある。これは、より簡単なフィルタの寸法およびより簡単なフィルタパラメータの検出という利点をもたらす。図２で分かるように例えばフィルタユニット１５ｂが、直列に並んだ二つの二次サブフィルタユニットの形態で構成されていることがある。勿論同じく、二つの部分分岐ラインにあるフィルタユニット１５ａが、一つまたは複数の直列に並んだ二次サブフィルタユニットとして実現されていることもある。
【００５１】
（直動方向の又は回転軸を中心とする）当該雑音量信号は、二つまたはそれ以上の加速度センサの信号から求めることもでき、それが出願人による特許文献１に記載されている。例えば、特定の間隔で配設されている二つの直動方向の加速度センサ信号から、両加速度センサの接続区間に直角である軸を中心にした角加速度を求めることができる。
【実施例３】
【００５２】
図３は、図２に似た別の変形例を示しており、そこでは二つの分岐ラインで（直動または回転方向の次元に関する）実際の干渉信号が、それぞれ加速度センサ９のデジタル化された二つの信号を結びつけることにより求められる。図３における加速度センサ９では、例えば出願人による特許文献１に記載されているように、秤量センサ３を含むラインに配設されていると共にこのセンサから規定の区間だけ間隔を隔てている二つの加速度センサが対象になることがある。そのとき加速度センサ９は、同じく荷重力ＦLの方向に作用する加速度に対してのみ感応するものとできる、即ち任意加速度で竪方向に走る要素のみを検出する。そして形状データを使用して、デジタル化された雑音量信号ＢＡ1（ｔi）とＢＡ2（ｔi）の結びつけることにより、荷重力ＦLの方向で秤量センサ３の位置に作用する純粋に直動的な加速度を、そしてセンサの接続ライン上で直角にあり秤量センサ３の位置を走る軸を中心とする秤量センサ３の位置で作用する回転方向の加速度（角加速度）それぞれを求めることができる。
【００５３】
一般的には秤量センサの位置におけるデジタル化された雑音信号を求めるために、デジタル化された雑音量信号ＢＡ1（ｔi）ないしＢＡ2（ｔi）（秤量センサ３の位置における直動方向の加速度）それぞれを規定の係数でウエイト付けして加算して、又はそれぞれウエイト付けした雑音量信号の差異を形成することにより行う必要があろう。しかしながら補償分岐ラインにおいて適合したフィルタユニット１５ａを使用することにより、当該加算ユニット１９，２１の前のウエイト付けを廃止することができる。その代わりに秤量センサ３の位置に作用する雑音量信号を直接結びつけて求めることにより、例えば実際に検出されデジタル化された雑音信号の加算または減算（該当する位置関係を考慮する係数を使ったウエイト付けなしで）を行うことができ、そのときには位置との関係を、（各補償信号分岐ラインにおけるそれぞれデジタルの増幅ユニットのパラメータを含めた）フィルタパラメータを対応して決めることにより考慮する。
【００５４】
図３の実施形態では、加速度センサ９が構造的に同じである、ないしは検出する雑音量に関して充分同じ挙動を有していること前提とする。よって、加速度センサ９の周波数で異なった部分の補償を廃止することができる。よって必要な場合にはデジタル化されたセンサ信号の結びつけを行う前に、場合により適合した別のデジタルフィルタをアナログセンサ信号のデジタル化直後に設ける必要があろう。
【符号の説明】
【００５５】
１ 秤量装置
３ 秤量センサ
５ アナログ／デジタル変換ユニット
７ 加算ユニット
９ 加速度センサ
１０ 秤量装置
１１ アナログ／デジタル変換ユニット
１３ 増幅ユニット
１５ フィルタユニット
１９ 加算ユニット
２１ 加算ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
秤量センサの重量信号の揺れ振動を補償するための装置であって、
（ａ）アナログ／デジタル変換ユニットを含む秤量信号分岐ラインを備えており、そのユニットに秤量センサのアナログ秤量信号が送られ、そのユニットが秤量センサで検知されたアナログ秤量信号の分離された検知値を含むデジタルの秤量信号をつくり出し、
（ｂ）少なくとも一つの補償信号分岐ラインを備えており、
（ｉ）その分岐ラインが、アナログ／デジタル変換ユニットを有しており、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とした加速度雑音量を検出する加速度センサのアナログ雑音量信号を、そのユニットに送ることができ、そのユニットが、加速度センサの検知アナログ雑音量信号の分離された検知値を含むデジタル雑音量信号をつくり出し、そして
（ii）その分岐ラインが、デジタルの雑音量信号が送られるデジタルフィルタユニットを有しており、
（ｃ）送られたデジタルの秤量信号の信号値と送られたデジタルの雑音量信号にマイナスの符号を加えられた信号値を加算するための、加算ユニットを備えている
装置において、
（ｄ）少なくとも一つの補償信号分岐ラインのデジタルフィルタユニットが、適合したデジタルフィルタユニットとして構成されており、
（ｉ）加算ユニットの出力信号または加算ユニットのフィルタリングされた出力信号またはデジタルの秤量信号が、フィルタユニットに制御信号として送られ、
（ii）フィルタユニットの周波数特性が、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とする干渉加速力に対応して、制御信号に従って秤量センサに作用する全荷重力に従う周波数特性に合わされて、当該補償信号分岐ラインの周波数特性が、それと繋がる加速度センサを含め、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とする干渉加速力と対応した秤量センサを含む秤量信号分岐ラインの周波数特性と基本的に同一となる、又は規定の精度でこれに近似する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
フィルタユニットが、規定数のフィルタパラメータを有するデジタルフィルタおよびフィルタパラメータ検出ユニットを含んでおり、そのフィルタパラメータ検出ユニットに制御変数が送られ、そのフィルタパラメータ検出ユニットが送られた制御信号に従ってフィルタユニットのフィルタパラメータを検出し、デジタルフィルタに伝達する
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
フィルタパラメータ検出ユニットが、制御信号からの一つ又は複数の関数的に解析した関係からフィルタパラメータを計算する
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、
フィルタパラメータ検出ユニットが、制御信号のための値の関数又は制御信号のための値の範囲の関数としてのパラメータセットとしてフィルタパラメータが格納されている一つ又は複数の表から、フィルタパラメータを求める
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一に記載の装置において、
制御変数に従ったフィルタパラメータの検出および検出されたフィルタパラメータのデジタルフィルタへの伝達が、クローズのコントロールループとして実現されている
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一に記載の装置において、
デジタルフィルタが、自己のフィルタパラメータを制御変数に従って適合して検出する少なくとも一つの第一デジタル部分フィルタ、および自己のフィルタパラメータが制御変数とは関係なく一定である少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタに分割されている
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタのフィルタパラメータが、秤量センサに作用する荷重力とは関係のない秤量分岐ライン特性に従って較正プロセスで検出し、そして少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタに送ることができる
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の装置において、
二つ又はそれ以上の補償信号分岐ラインのうち、少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタが同一で構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、
二つ又はそれ以上の補償信号分岐ラインの少なくとも一つの第一デジタル部分フィルタのデジタル出力信号の信号値が、加算ユニットを使って加算され、二つ又はそれ以上の補償信号分岐ラインの少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタが、加算ユニットの出力信号が送られる単一の少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタに纏められており、それにより二つ又はそれ以上の補償信号分岐ラインがそれぞれ、加算ユニットまでの当該部分分岐ラインおよび、それぞれ補償信号分岐ラインの加算ユニットとデジタル秤量信号とデジタルの雑音量信号の信号値を加算する加算ユニット間の共通した部分を含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれか一に記載の装置において、
デジタルフィルタが、複数の二次フィルタに分割されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか一に記載の装置において、
少なくとも一つの第一デジタル部分フィルタおよび／または少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタが、それぞれ一つ又は複数の二次デジタルサブフィルタとして構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記請求項のいずれか一に記載の装置において、
フィルタユニットが、デジタルの増倍ユニットとして構成されているデジタルの増幅ユニットを含んでいる
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項６〜１１、１２のいずれか一に記載の装置において、
補償信号分岐ラインのデジタルの増幅ユニットが、第一デジタル部分フィルタに含まれている
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の装置において、
フィルタユニットがデジタルの増幅ユニットの増幅係数を、それに送られる制御変数に従って適合して求める
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記請求項１〜１４のいずれか一に記載の装置において、
単一の補償分岐ラインが設けられており、そして適合したデジタルフィルタユニットが補償信号分岐ラインにではなく秤量分岐ラインに設けられており、
（ａ）加算ユニットの出力信号または加算ユニットのフィルタリングされた出力信号またはデジタルの秤量信号が、フィルタユニットに制御信号として送られ、そして
（ｂ）フィルタユニットの周波数特性が、制御信号に従って秤量センサに作用する全荷重力に従う周波数に、規定の直動方向または規定の回転軸を中心にする干渉加速力に対応して適合させられて、加速度センサを含む秤量信号分岐ラインの周波数特性が、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とする干渉加速力と対応した補償信号分岐ラインの周波数特性と基本的に同一となる、又は規定の精度でこれに近似する
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記請求項１〜１５のいずれか一に記載の揺れ振動補償装置がついた秤量装置において、
秤量装置が、少なくとも一つの秤量センサおよび少なくとも一つの加速度センサを有しており、そのアナログ信号がそれぞれ、秤量信号分岐ラインのアナログ／デジタル変換ユニットないし少なくとも一つの補償信号分岐ラインのアナログ／デジタル変換ユニットに送られる
ことを特徴とする装置。
【請求項１】
秤量センサの重量信号の揺れ振動を補償するための装置であって、
（ａ）アナログ／デジタル変換ユニットを含む秤量信号分岐ラインを備えており、そのユニットに秤量センサのアナログ秤量信号が送られ、そのユニットが秤量センサで検知されたアナログ秤量信号の分離された検知値を含むデジタルの秤量信号をつくり出し、
（ｂ）少なくとも一つの補償信号分岐ラインを備えており、
（ｉ）その分岐ラインが、アナログ／デジタル変換ユニットを有しており、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とした加速度雑音量を検出する加速度センサのアナログ雑音量信号を、そのユニットに送ることができ、そのユニットが、加速度センサの検知アナログ雑音量信号の分離された検知値を含むデジタル雑音量信号をつくり出し、そして
（ii）その分岐ラインが、デジタルの雑音量信号が送られるデジタルフィルタユニットを有しており、
（ｃ）送られたデジタルの秤量信号の信号値と送られたデジタルの雑音量信号にマイナスの符号を加えられた信号値を加算するための、加算ユニットを備えている
装置において、
（ｄ）少なくとも一つの補償信号分岐ラインのデジタルフィルタユニットが、適合したデジタルフィルタユニットとして構成されており、
（ｉ）加算ユニットの出力信号または加算ユニットのフィルタリングされた出力信号またはデジタルの秤量信号が、フィルタユニットに制御信号として送られ、
（ii）フィルタユニットの周波数特性が、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とする干渉加速力に対応して、制御信号に従って秤量センサに作用する全荷重力に従う周波数特性に合わされて、当該補償信号分岐ラインの周波数特性が、それと繋がる加速度センサを含め、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とする干渉加速力と対応した秤量センサを含む秤量信号分岐ラインの周波数特性と基本的に同一となる、又は規定の精度でこれに近似する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
フィルタユニットが、規定数のフィルタパラメータを有するデジタルフィルタおよびフィルタパラメータ検出ユニットを含んでおり、そのフィルタパラメータ検出ユニットに制御変数が送られ、そのフィルタパラメータ検出ユニットが送られた制御信号に従ってフィルタユニットのフィルタパラメータを検出し、デジタルフィルタに伝達する
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
フィルタパラメータ検出ユニットが、制御信号からの一つ又は複数の関数的に解析した関係からフィルタパラメータを計算する
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、
フィルタパラメータ検出ユニットが、制御信号のための値の関数又は制御信号のための値の範囲の関数としてのパラメータセットとしてフィルタパラメータが格納されている一つ又は複数の表から、フィルタパラメータを求める
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一に記載の装置において、
制御変数に従ったフィルタパラメータの検出および検出されたフィルタパラメータのデジタルフィルタへの伝達が、クローズのコントロールループとして実現されている
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一に記載の装置において、
デジタルフィルタが、自己のフィルタパラメータを制御変数に従って適合して検出する少なくとも一つの第一デジタル部分フィルタ、および自己のフィルタパラメータが制御変数とは関係なく一定である少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタに分割されている
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタのフィルタパラメータが、秤量センサに作用する荷重力とは関係のない秤量分岐ライン特性に従って較正プロセスで検出し、そして少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタに送ることができる
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の装置において、
二つ又はそれ以上の補償信号分岐ラインのうち、少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタが同一で構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、
二つ又はそれ以上の補償信号分岐ラインの少なくとも一つの第一デジタル部分フィルタのデジタル出力信号の信号値が、加算ユニットを使って加算され、二つ又はそれ以上の補償信号分岐ラインの少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタが、加算ユニットの出力信号が送られる単一の少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタに纏められており、それにより二つ又はそれ以上の補償信号分岐ラインがそれぞれ、加算ユニットまでの当該部分分岐ラインおよび、それぞれ補償信号分岐ラインの加算ユニットとデジタル秤量信号とデジタルの雑音量信号の信号値を加算する加算ユニット間の共通した部分を含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれか一に記載の装置において、
デジタルフィルタが、複数の二次フィルタに分割されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか一に記載の装置において、
少なくとも一つの第一デジタル部分フィルタおよび／または少なくとも一つの第二デジタル部分フィルタが、それぞれ一つ又は複数の二次デジタルサブフィルタとして構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記請求項のいずれか一に記載の装置において、
フィルタユニットが、デジタルの増倍ユニットとして構成されているデジタルの増幅ユニットを含んでいる
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項６〜１１、１２のいずれか一に記載の装置において、
補償信号分岐ラインのデジタルの増幅ユニットが、第一デジタル部分フィルタに含まれている
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の装置において、
フィルタユニットがデジタルの増幅ユニットの増幅係数を、それに送られる制御変数に従って適合して求める
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記請求項１〜１４のいずれか一に記載の装置において、
単一の補償分岐ラインが設けられており、そして適合したデジタルフィルタユニットが補償信号分岐ラインにではなく秤量分岐ラインに設けられており、
（ａ）加算ユニットの出力信号または加算ユニットのフィルタリングされた出力信号またはデジタルの秤量信号が、フィルタユニットに制御信号として送られ、そして
（ｂ）フィルタユニットの周波数特性が、制御信号に従って秤量センサに作用する全荷重力に従う周波数に、規定の直動方向または規定の回転軸を中心にする干渉加速力に対応して適合させられて、加速度センサを含む秤量信号分岐ラインの周波数特性が、規定の直動方向または規定の回転軸を中心とする干渉加速力と対応した補償信号分岐ラインの周波数特性と基本的に同一となる、又は規定の精度でこれに近似する
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記請求項１〜１５のいずれか一に記載の揺れ振動補償装置がついた秤量装置において、
秤量装置が、少なくとも一つの秤量センサおよび少なくとも一つの加速度センサを有しており、そのアナログ信号がそれぞれ、秤量信号分岐ラインのアナログ／デジタル変換ユニットないし少なくとも一つの補償信号分岐ラインのアナログ／デジタル変換ユニットに送られる
ことを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１５１８１２（Ｐ２０１０−１５１８１２Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４３５６（Ｐ２００９−２７４３５６）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（５０６１８６６７３）ヴィポテック ヴィーゲ−ウント ポジティオニエルシステーメ ゲーエムベーハー (21)
【氏名又は名称原語表記】ＷＩＰＯＴＥＣ ＷＩＥＧＥ−ＵＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＥＲ−ＳＹＳＴＥＭＥ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】ＡＤＡＭ−ＨＯＦＦＭＡＮＮ ＳＴＲＡＳＳＥ ２６， ６７６５７ ＫＡＩＳＥＲＳＬＡＵＴＥＲＮ，ＧＥＲＭＡＮＹ
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（５０６１８６６７３）ヴィポテック ヴィーゲ−ウント ポジティオニエルシステーメ ゲーエムベーハー (21)
【氏名又は名称原語表記】ＷＩＰＯＴＥＣ ＷＩＥＧＥ−ＵＮＤ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＥＲ−ＳＹＳＴＥＭＥ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】ＡＤＡＭ−ＨＯＦＦＭＡＮＮ ＳＴＲＡＳＳＥ ２６， ６７６５７ ＫＡＩＳＥＲＳＬＡＵＴＥＲＮ，ＧＥＲＭＡＮＹ
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