专利名称：数字秤用数字滤波器、具备该数字滤波器的数字秤及滤波处理方法
技术领域：
本发明涉及适用于数字秤的数字秤用数字滤波器以及具备该数字滤波器的数字秤。此外，还涉及使用该数字秤用滤波器的滤波处理方法。
背景技术：
在数字秤中，由称重传感器等重量传感器检测出的被计量物的模拟计量信号转换成数字计量信号之后，基于该数字计量信号执行各种控制。在该数字计量信号中，由于在数字秤中包含固有的振动和由外在因素引起的振动等振动成分，因此利用数字滤波器除去该振动成分。在这样的数字滤波器中，为了除去在数字计量信号所包含的振动成分中，如外在因素引起的振动等那样频率特性随时间变化的振动成分，通过根据所输入的数字计量信号改变传递函数来改变将除去的振动成分的频率范围。在此，在改变传递函数的方法中，有再运算滤波系数的方法及改变滤波次数(单位滤波数)的方法。但是，再运算滤波系数的方法，由于重复运算量大、需要复杂的运算，因此运算时间变长。换言之，在被计量物的计量中，再运算滤波系数时，直至数字计量信号变成在规定允许衰减范围内的时间(直至达到作为被计量物的重量值能采用的时间)有变长的问题。对于这样的问题，例如，在下述专利文献I中，公开一种每进行一个计量周期的数字计量信号的规定抽样时判定用滤波手段进行滤波处理后的数字计量信号所包含的振动成分的振幅是否在规定允许衰减范围内，且当振动成分的振幅不在允许衰减范围内时，通过增加滤波手段的滤波次数，用滤波手段改变将除去的振动成分的频率范围的数字滤波器。按照这样的数字滤波器，根据包含于经滤波处理的数字计量信号中的振动成分的振幅是否在规定允许衰减范围内，通过改变滤波手段的滤波次数改变将除去的振动成分，因此能够减少滤波手段中的滤波处理的运算量。现有技术文献
专利文献1:日本专利3394302号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是，在像专利文献I中记载的数字滤波器那样改变滤波次数的方法中，由于传递函数变化不大，因此预先设定的滤波系数可除去的振动成分的频率范围和数字计量信号所包含的振动成分的频率范围有较大不同时，有经滤波处理的数字计量信号所包含的振动成分的振幅不集中在允许衰减范围内，或者到集中为止的时间变长的担忧。其结果是，产生数字秤的计量精确度变低、滤波器的运算时间变长而使得计量时间变长的问题。特别是，对于数字秤中进行组合运算的组合秤，随着组合运算的高速化，单个被计量物的计量时间(即，一个计量周期)也需要变短，因此计量时间变长是不希望的。
本发明是为了解决上述问题而形成的。其目的在于提供能保持计量精度同时能使执行适应动作的滤波器的运算时间缩短的数字秤用数字滤波器，具备该数字滤波器的数字秤，以及使用数字秤用数字滤波器的滤波处理方法。解决问题的手段
根据本发明的数字秤用数字滤波器具备对包含振动成分的数字计量信号进行滤波处理的FIR滤波器(有限脉冲响应滤波器)；每进行一个计量周期中的数字计量信号的规定抽样时判定包含于用所述FIR滤波器进行滤波处理后的数字计量信号中的振动成分的振幅是否在规定的允许衰减范围内的判定单元；和控制单元；所述FIR滤波器具有除去规定的频率范围的振动成分的固定部和除去可变的频率范围的振动成分的适应部，所述控制单元形成为根据所述判定单元的判定结果，改变将在所述适应部中除去的振动成分的频率范围的结构。根据上述数字秤用数字滤波器，在FIR滤波器的固定部中，由于除去被输入的数字计量信号中规定频率范围的振动成分，因此可以确实地除去数字秤的固有振动等预先假定的振动成分。在FIR滤波器的适应部中，通过改变将从被输入的数字计量信号中除去的振动成分的频率范围，除去因投入被计量物而产生的数字秤的振动及通过外在因素在计量中产生的各种振动成分。像这样，在被输入的数字计量信号中，对于预先假定的振动成分的频率范围，在一个计量周期中不进行运算而在固定部除去，同时仅对于随时产生的振动成分的频率范围，进行改变将在适应部中除去的振动成分的频率范围的运算，因此能够防止计量精度降低，同时能够减少在FIR滤波器中的滤波处理的运算量，并且缩短运算时间。如上所述，根据本发明，可以保持计量精度同时缩短执行适应动作的滤波器的运算时间。在上述数字秤用数字滤波器中，所述控制单元也可以形成为通过改变所述适应部的滤波系数使将在所述适应部中除去的振动成分的频率范围变化的结构。根据该结构，通过变更适应部的滤波系数能够显著改变将在适应部中除去的振动成分的频率范围。因此，当根据出自判定单元的判定结果判断为经滤波处理的数字计量信号难以在允许衰减范围内时，通过控制单元对适应部的滤波系数的变更，能更确实地在早期使数字计量信号的振动成分衰减。像这样，根据出自判定单元的判定结果，只在必要的时候变更滤波系数，因而能够减少滤波系数的运算次数。在上述数字秤用数字滤波器中，所述控制单元也可以形成为通过使滤波次数以规定数目增加，使将在适应部中除去的振动成分的频率范围发生变化的结构。借助于此，根据包含于经滤波处理的数字计量信号中的振动成分的振幅是否在规定允许衰减范围内，改变适应部的滤波次数，以此改变将除去的振动成分，因而可以减少适应部的滤波处理的运算量。在上述数字秤用数字滤波器中，所述固定部也可以形成为在被输入的数字计量信号中，除去计量被计量物的数字秤的重量传感器的固有频率的结构。根据该结构，在预先假定的振动成分中，在固定部除去最大的振动成分即基于数字秤的重量传感器的固有频率的振动成分，因此能够使经滤波处理的数字计量信号迅速地衰减至允许衰减范围，能够进一步减少允许部的滤波处理的运算量。在上述数字秤用数字滤波器中，所述适应部也可以通过连接规定数量的格子型FIR滤波器而构成。根据该构成，作为适应部采用格子型FIR滤波器，因此能够减少适应部的滤波处理的运算误差。在上述数字秤用数字滤波器中，所述固定部也可以通过连接规定数量的格子型FIR滤波器而构成。根据该构成，作为适应部采用格子型FIR滤波器，因此能够减少固定部中的滤波处理的运算误差。在上述数字秤用数字滤波器中，也可以是所述固定部形成为对被输入到所述FIR滤波器的数字计量信号进行滤波处理的结构；所述适应部形成为对在所述固定部中进行滤波处理后的数字计量信号进行滤波处理的结构。根据该结构，在包含于数字计量信号中的振动成分中，预先假定的振动成分在固定部被除去后，为了除去剩余的振动成分，进行用于改变将在适应部中除去的振动成分的频率范围的运算，因而能够进一步减少适应部的运算量。又，根据本发明的数字秤具备具有上述任意一种结构的数字秤用数字滤波器。本发明的数字秤具备发挥上述效果的数字秤用数字滤波器，因而能够不降低数字秤的计量精度地使数字秤的计量速度高速化。又，使用根据本发明的数字秤用数字滤波器的滤波处理方法是使用具备对包含振动成分的数字计量信号进行滤波处理的FIR滤波器；每进行一个计量周期中的数字计量信号的规定抽样时判定包含于用所述FIR滤波器进行滤波处理后的数字计量信号中的振动成分的振幅是否在规定的允许衰减范围内的判定单元；和控制单元；所述FIR滤波器具有除去规定的频率范围的振动成分的固定部和除去可变的频率范围的振动成分的适应部，所述控制单元形成为根据所述判定单元的判定结果改变所述适应部的滤波系数的结构的数字秤用数字滤波器的滤波处理方法，包含基于数字秤的重量传感器的固有频率的正弦波对固定部的滤波系数进行运算的步骤；基于规定的累计计量信号对适应部的格子型滤波器的滤波系数进行运算的步骤；将所述数字计量信号输入至所述数字秤用滤波器的步骤；以及基于在所述固定部和所述适应部中分别运算的滤波系数对被输入的所述数字计量信号进行滤波处理的步骤，所述判定单元在规定的计量周期之后判断出应该改变所述滤波系数时，所述控制单元基于上一计量周期中的数字计量信号对所述适应部的滤波系数进行运算及更新。根据上述滤波处理方法，基于数字秤的重量传感器的固有频率对固定部的滤波系数进行运算，因而在预先假定的振动成分中，在固定部除去最大的振动成分即基于数字秤的重量传感器的固有频率的振动成分。又，基于累计计量信号对适应部的滤波系数进行运算，因而能够将FIR滤波器在适应部中除去的频率成分设定在与实际能产生的振动成分相符的频率范围内。此外，更新滤波系数时，基于上一计量周期中的数字计量信号对该滤波系数进行运算，因而能够在适应部确实地除去实际产生的振动成分。借助于此，利用数字滤波器进行滤波处理时，能够减少适应部的滤波系数的更新次数。因此，能够在保持计量精度的同时缩短执行适应动作的滤波器的运算时间。以下，对用于权利要求书及说明书的记载的用语的定义进行说明。在权利要求书及说明书中所说的“FIR滤波器”不是指电路及电子电路等那样的现实的滤波器电路，通过FIR滤波器对数字计量信号进行滤波处理是指，基于在控制装置的存储部(例如微型计算机的内部存储器)中存储的控制程序对控制装置的控制部(例如微型计算机的CPU等)进行控制动作，以此对数字计量信号进行运算处理。FIR滤波器是传递函数通过改变滤波系数和/或滤波次数而发生变化的。在权利要求书及说明书中所说的“一个计量周期”指的是从输入由检测某个被计量物的重量得出的数字计量信号到进行该被计量物的计量终止处理为止的期间。在权利要求书及说明书中所说的“累计计量信号”指的是，例如，实际计量多个被计量物或者被计量物的样本时得到的多个数字计量信号相加并平均后的信号。本发明的上述目的、其他目的、特征及优点可以在参照附图的基础上从以下的优选的实施形态的详细说明中得以明确。发明的效果
本发明如以上说明那样构成，具有能够保持计量精度的同时缩短执行适应操作的滤波器的运算时间的效果。
图1是示出应用根据本发明的一个实施形态的数字秤用数字滤波器的数字秤的概略构成的框图2是示出设置于图1所示的数字秤的数字秤用数字滤波器上的FIR滤波器的固定部的具体例子的框图3是示出设置于图1所示的数字秤的数字秤用数字滤波器上的FIR滤波器的适应部的具体例子的流程图4是示出设置于图1所示的数字秤的数字秤用数字滤波器上的FIR滤波器的适应部中的单位滤波器的具体例 子的框图5是示出本实施形态的数字秤用数字滤波器的滤波系数运算模式中的控制动作的流程图6是示出本实施形态的数字秤用数字滤波器的滤波处理模式中的控制动作的流程
图7是示出本实施形态的数字秤用数字滤波器中的反射系数运算用滤波器的框图8是示出输入到本实施形态的数字秤用数字滤波器中的数字计量信号X (η)的一个不例的图表；
图9是示出对图8所示的数字计量信号X (η)进行滤波处理后的数字计量信号y (n)(m)的一个不例的图表；
图10是放大示出图9所示的图表的图11是举例示出在本实施形态的数字秤用数字滤波器中经滤波处理的数字计量信号y (n)(m)的滤波系数改变之前的情况的图表；
图12是举例示出在本实施形态的数字秤用数字滤波器中经滤波处理的数字计量信号y(n)(m)的滤波系数改变之后的情况的图表。
具体实施例方式以下参照
本发明的优选的实施形态。另外，在以下所有附图中，在相同或者相当的要素上标以相同的参考符号，并省略其重复说明。
首先，对应用根据本发明的一个实施形态的数字秤用数字滤波器的数字秤的概略构成进行说明。图1是示出应用根据本发明的一个实施形态的数字秤用数字滤波器的数字秤的概略构成的框图。本实施形态中的数字秤I如图1所示，具备对被计量物进行计量的重量传感器2。在重量传感器2中，例如使用称重传感器。重量传感器2与控制装置3相连接，由重量传感器2测出的重量通过放大器4放大后发送到控制装置3。另外，在放大器4中，也可以设置用于衰减不需要的高周波成分的低通滤波器。控制装置3具有进行各种运算的控制部30以及存储各种运算结果的存储部34。控制装置3例如由安装有控制部30以及记忆部34的控制基板(未图示)构成。控制装置3例如具备微型计算机，在控制部30中例如使用该微型计算机的CPU。存储部34例如使用该微型计算机的内部存储器。控制部30和存储部34相互连接。在存储部34中存储用于进行滤波处理等的各种控制程序，此外，存储部34存储滤波系数等各种数据。又，控制部30读出并执行存储部34中所存储的控制程序，以此进行运算等的处理和控制。另外，控制部30既可以使用进行设置于数字秤I上的料斗等的驱动控制的微型计算机，也可以不同于驱动控制用的微型计算机而使用数字滤波器中滤波处理专用的微型计算机或DSP (DigitalSignal Processor,数字信号处理器)。控制装置3具有将模拟计量信号数字化的A/D转换器(模数转换器)35。A/D转换器35将放大器4中放大的模拟计量信号数字化，并将其以数字计量信号的形式输入到控制部30。在该数字计量信号中，除了与被计量物的重量相当的直流成分以外还包含各种振动成分。又，数字秤I具备显示控制装置3的处理结果的显示部5、进行控制装置3的各种设定输入等的操作部6、以及能够与外部计算机10进行通信的通信部7。显示部5、操作部6和通信部7与控制部30之间通过输入输出界面36进行信号的发送和接收。控制部30接收A/D转换器35、操作部6以及通信部7的信号后，基于这些信号启动滤波系数运算模式以及滤波处理模式。控制部30在滤波处理模式下，进行滤波运算处理以及判定处理，在滤波系数运算模式下，根据判定处理的结果进行改变滤波次数以及滤波系数的控制，并将这些处理结果存储于存储部34中。换言之，控制部30发挥FIR (有限脉冲响应)滤波器31、判定单元32以及控制单元33的功能。因此，本实施形态的数字秤用数字滤波器通过发挥FIR滤波器31、判定单元32以及控制单元33的功能的控制部30来实现。另外，在本实施形态中，用一块控制基板构成控制装置3，但本发明不限于此，而只要能够执行相同的控制即可。换言之，例如也可以根据各种控制设置多个控制基板，并用该多个控制基板构成控制装置3。又，不一定要在数字秤I中配置该控制装置3，例如也可以将计算机等作为外部的控制装置3并进行连接，以此用该外部的控制装置3进行控制。在本实施形态的数字秤用数字滤波器中，发挥FIR滤波器31的功能的控制部30对包含从A/D转换器35输入的振动成分的数字计量信号进行滤波处理。更具体地是，FIR滤波器31具有除去规定的频率范围的振动成分的固定部311、以及除去可变的频率范围的振动成分的适应部312。因此，从A/D转换器35输入的数字计量信号，在固定部311中除去数字秤的固有频率等预先假定的规定振动成分，并在适应部312中除去例如由设置于数字秤I即组合秤上的料斗的开闭和外在因素等在计量中产生的各种振动成分。又，发挥判定单元32的功能的控制部30，每进行一个计量周期中的数字计量信号的规定抽样时判定在FIR滤波器31中经滤波处理的数字计量信号所包含的振动成分的振幅是否在规定的允许衰减范围内。然后，控制单元33根据判定单元32的判定结果，通过改变将在适应部312中除去的振动成分的频率成分，在输入的数字计量信号所包含的振动成分中，除去未在固定部311中除去的振动成分。另外，在本实施形态中，一个计量周期指的是从输入通过检测某一被计量物的重量而得到的数字计量信号开始到进行该被计量物的计量终止处理(排出处理)为止的期间。像这样，在输入的数字计量信号中，关于预先假定的振动成分的频率范围，在计量中不进行运算而在固定部311除去，同时仅对随时发生的振动成分的频率范围，进行使将在适应部312中除去的振动成分的频率范围发生变化的运算，因此能够防止计量度的降低，同时减少适应部312中的滤波处理的运算量，并缩短运算时间。如上所述，根据本实施形态的数字秤用数字滤波器，能够保持计量精度同时缩短执行适应动作的滤波器的运算时间。在本实施形态中，的控制部30在滤波处理后的振动成分的振幅不在允许衰减范围内的情况下，通过使适应部312的滤波次数以规定数目增加，使将在适应部312中除去的振动成分的频率范围发生变化。借助于此，能够减少适应部312中的滤波处理的运算量。适应部312由下文所述的单位滤波器共m个所连接而构成,该单位滤波器的连接数m与滤波次数相同。在此对FIR滤波器31的构成进行详细说明。图2至图4是示出图1所示的设置于数字秤的数字秤用数 字滤波器的FIR滤波器的具体例子的框图。图2是示出固定部的框图，图3是示出适应部的框图，图4是示出适应部的单位滤波器的框图。此外，如前所述，图2至图4所示的FIR滤波器并不是指由电路和电子电路等构成的现实中的滤波器电路，而是由基于在存储部34中所存储的控制程序进行控制动作的控制部30构成。首先，对图3所示的适应部312进行说明。适应部312假设，由图4所示的单位滤波器310共m个串联而构成。在此，单位滤波器310共m个串联是指控制部30根据滤波次数m改变滤波系数(本实施形态中为下述的反射系数km) (k1、k2、…、km)同时重复进行m次单位滤波器310中的运算。本实施形态的单位滤波器310由格子型FIR滤波器构成，通过采用格子型FIR滤波器可以减少适应部312中的滤波处理的运算误差。在适应部312中，作为单位滤波器310的格子型FIR滤波器共m个串联。格子型的FIR滤波器针对两个输入f (n) 以及gOi)01^，输出向前预测误差f(n)(m)以及向后预测误差g(n)(m)。串联这样的单位滤波器310以此将向前预测误差f (n)(m)以及g(n)(m)分别输入至下一个单位滤波器310中。此外，单位滤波器310具有规定的反射系数km。。S卩，适应部312假定具有同样的构成，并且是反射系数km根据连接数(滤波次数)m而不同的单位滤波器310共m个相连接而构成。反射系数<、向前预测误差f(n)(m)以及向后预测误差g(n)(m)的关系式用以下的计算式(I)至计算式(4)表示。另外，x(n)表示数字计量信号(输入信号)，n (n=l，2，…，N’)表示抽样数。单位滤波器310的连接数m (m=l，2，…，Μ)表示为以下的计算式中的滤波次数。[计算式1]
权利要求
1.一种数字秤用数字滤波器，具备 对包含振动成分的数字计量信号进行滤波处理的有限脉冲响应滤波器； 每进行一个计量周期中的数字计量信号的规定抽样时判定包含于用所述有限脉冲响应滤波器进行滤波处理后的数字计量信号中的振动成分的振幅是否在规定的允许衰减范围内的判定单元；和 控制单兀； 所述有限脉冲响应滤波器具有除去规定的频率范围的振动成分的固定部和除去可变的频率范围的振动成分的适应部； 所述控制单元形成为根据所述判定单元的结果，改变将在所述适应部中除去的振动成分的频率范围的结构。
2.根据权利要求1所述的数字秤用数字滤波器，其特征在于，所述控制单元形成为通过改变所述适应部的滤波系数，使将在适应部中除去的振动成分的频率范围发生变化的结构。
3.根据权利要求1所述的数字秤用数字滤波器，其特征在于，所述控制单元形成为通过使所述适应部的滤波次数以规定数量增加，使将在适应部中除去的振动成分的频率范围发生变化的结构。
4.根据权利要求1所述的数字秤用数字滤波器，其特征在于，所述固定部形成为在输入的数字计量信号中，除去计量被计量物的电子秤的重量传感器的固有频率的结构。
5.根据权利要求1所述的数字秤用数字滤波器，其特征在于，所述适应部通过连接规定数量的格子型有限脉冲响应滤波器而构成。
6.根据权利要求1所述的数字秤用数字滤波器，其特征在于，所述固定部通过连接规定数量的格子型有限脉冲响应滤波器而构成。
7.根据权利要求1所述的数字秤用数字滤波器，其特征在于，所述固定部形成为对输入至所述有限脉冲响应滤波器中的数字计量信号进行滤波处理的结构，所述适应部形成为对在固定部中进行滤波处理后的数字计量信号进行滤波处理的结构。
8.一种数字秤，其特征在于，具备权利要求1至6中任一项所述的数字秤用数字滤波器。
9.一种滤波处理方法，其特征在于，所述滤波处理方法是使用具备对包含振动成分的数字计量信号进行滤波处理的有限脉冲响应滤波器；每进行一个计量周期中的数字计量信号的规定抽样时判定包含于在所述有限脉冲响应滤波器中经滤波处理的数字计量信号的振动成分的振幅是否在规定的允许衰减范围内的判定单元；和控制单元；所述有限脉冲响应滤波器具有除去规定的频率范围的振动成分的固定部和除去频率范围可改变的振动成分的适应部，所述控制单元形成为根据所述判定单元的判定结果改变所述适应部的滤波系数的结构的数字秤用数字滤波器的滤波处理方法； 包含 基于与数字秤的重量传感器的固有频率所对应的正弦波对固定部的滤波系数进行运算的步骤； 基于规定的累计计量信号对适应部的格子型滤波器的滤波系数进行运算的步骤； 将所述数字计量信号输入至所述数字秤用数字滤波器的步骤；以及基于在所述固定部和所述适应部中分别运算的滤波系数对被输入的所述数字计量信号进行滤波处理的步骤； 所述判定单元在规定的计量周期之后判断出应该改变所述滤波系数时，所述控制单元基于上一计量周期中的数字计量信号对所述适应部的滤波系数进行运算及更新。
全文摘要
本发明提供能够在保持计量精度的同时缩短执行适应动作的滤波器的运算时间的数字秤用数字滤波器、具备该数字滤波器的数字秤、以及使用数字秤用数字滤波器的滤波处理方法。通过FIR滤波器(31)的固定部(311)，除去数字计量信号xj(n)中规定的频率范围的振动成分。判定单元(32)对通过FIR滤波器(31)已滤波处理的数字计量信号yj(n)(m)所包含的振动成分的振幅是否在规定的允许衰减范围V内进行判定。控制单元(33)根据判定单元(32)的判定结果使将在FIR滤波器(31)的适应部(312)中除去的振动成分的频率范围发生变化。在FIR滤波器(31)的适应部(312)中，对在控制单元(33)中改变的频率范围的振动成分进行滤波处理。
文档编号G01G23/37GK103038616SQ20108006854
公开日2013年4月10日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者伊东幸惠, 长井孝幸, 清水亮 申请人:大和制衡株式会社
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