电子天平的制作方法

专利名称：电子天平的制作方法
技术领域：
本发明是关于电子天平，更详细而言是关于通过将等质量的多个被测 定物放置到计量盘上，便能称量所需个数的被测定物的电子天平。
此处所说的"电子天平"是以具有电磁力平衡机构的电子天平、及称
重传感器(load cell)式、音叉(tuning fork)式、电容式等电子天平 (也称为电子秤)为主，并包含将被测定物的负载重量作为电信号来进行冲企 测计量的所有称量装置。
背景技术：
利用电子天平进行测定时，将被测定物放置到计量盘上，并等到计量盘 此时产生的振动进行衰减并稳定之后，读取显示器中所显示的计量值。但 是，计量盘并不仅仅在放置着被测定物时才会振动，实际上在受到周围环境 (设置电子天平的底座振动、气流变动等)的影响下也会一直持续振动，而且 振动不会完全停止下来。如果不对电子天平采取任何的预防振动的措施，则 会在读取显示值时，因周围环境影响所引起的振动，而使显示器中所显示 的计量值产生变动，从而难以读取显示值。
为此，电子天平等中，有的电子天平为了使所显示的计量值稳定以便 于测定者读取，而采用移动平均处理，也就是对最新获取的计量值数据、和 此前固定期间内获取的规定个数的以往的计量值数据进行平均，由此来使 显示稳定(参照专利文献l)。
因采用移动平均处理而不易受到计量盘的振动影响，从而可实现稳定 显示。通常，当规定个数的计量值数据连续稳定时，用以表示显示处于稳 定状态的标记(稳定标记)将显示在显示器中，因此用户在确认显示着稳 定才示i己之后进4亍计量。
在为了使计量值的显示稳定而采用移动平均处理的情况下，显示的稳 定性确实得以改善，但另一方面对负载变化的追踪性、响应性变差。即，当 计量盘上产生急剧的负载变化时，如果进行移动平均处理，那么，移动平 均处理不仅对作为噪声的振动成分发挥作用来抑制变动，也对实际的负载 变化发挥作用来抑制变动，因此对负载变化的响应性变得迟緩。
因此，在进行移动平均处理时，预先设定作为判断标准的负载变动幅
比较结果，来对切2;动平均^理的解除和开2进;判断。_即，当施加到计量盘上的负载变化时，在出现负载变动大于所设定的阈值的期间中，解除 移动平均处理，而在变动幅度小于此阈值时开始进行移动平均处理。
而且，在处理的被测定物为药剂等那样的粉末物或液状物的情况下，有 时进行的作业仅称量所需重量的被测定物。在粉末等的称量作业中，在达 到目标重量之前，多次向计量盘中追加被测定物的负载，此时，随着接近 目标重量，每次的追加负载慢慢地减小。但只要因一次追加负载而产生的变 动，未达到天平中所设定的负载变动幅度阈值，就会维持移动平均处理，从 而使得对追加负载的响应变慢。为此，有专利揭示着如下情况，根据负载 变动幅度阈值和负载变动率阈值来判断是否为称量作业，在判定称量作业 时，为了在追加负载变小之前不进行移动平均处理以提高响应性，而将负载 变动幅度阈值变更为较小值，并且在达到此阈值之前解除移动平均值的算 出动作，进行响应性良好的测定。另一方面，在判定为负载变动率小于负 载变动率阈值，且并未施加用于称量的追加负载的情况下，使负载变动幅 度阈值恢复为普通值，进行移动平均处理的算出动作以提高作业效率，且保
持显示的稳定性(参照专利文献2)。
专利文献l:日本专利特开平11-311566号公报 专利文献2:日本专利特开2006-84192号公报

发明内容
电子天平的重量计量有时会应用在"个数测定，，方面。即计量方法如 下在需要对等质量的大量被测定物的个数进行测定的情况下，预先对每个 被测定物的重量(以下称作单重值)进行测定，并根据将多个被测定物放 置到计量盘上时的总重量和单重值的关系，来对计量盘上的被测定物的个 数进行测定。例如，在药房中对药片的个数进行测量时，及在工厂等计量 每一所需个数的同一种半导体零件、螺钉、螺栓等时，利用重量计量来进 行个数测定。
在进行此种个数测定的情况下，也必须解决显示的稳定性、以及对负 载变化的响应性这样的矛盾问题，先前仅仅是根据预先设定的固定的负载
切换，无法实现适于个数测定的特殊处理。
个数测定，和所述粉末物或液状物的称量作业不同，即便接近目标重 量，追加负载也不会慢慢减小，在一次追加负载时，至少追加一个^C测定物
的重量，追加负载不会小于一个被测定物的重量，所以将专利文献2中揭
个数测定则未必合适。
而且，个数测定中，因被测定物不同单重值也不同。如果被测定物的单重值远远小于天平中所设定的固定的负载变动幅度阈值，那么即便向计 量盘中追加相当多的被测定物，移动平均处理也难以被解除，从而使得响 应性降低。此情况下，可通过减小负载变动阈值来提高响应性，但是当设 定较小的阈值时，会受到计量盘的振动影响，使得显示的稳定性恶化，稳定 标记难以点亮。
因此，本发明的目的在于提供一种电子天平，在利用重量计量来进行 个数测定的作业时，能执行使用性良好的移动平均处理。
用以解决所述问题的本发明的电子天平等中，根据被测定物的单重值 来算出用以对移动平均处理的开始以及解除进行判定的阈值，并根据此阔
值来判定移动平均处理的开始、解除。即，本发明的电子天平包括负载检 测部，不断对放置在计量盘上的多个被测定物的总负载值(W)进行检测；移 动平均处理部，算出经检测的负载值(W)的移动平均值(Wa);负载变动 算出部，算出经检测的负载值(W)的负载变动(Wb);单重值存储部，存储 每个被测定物的质量即单重值(Wu);移动平均开始阈值算出部，根据单重
值(Wt);判定部，、才艮据移动平均^f始阈值(WO和负载变动(Wb;来判定 是否执行移动平均处理；个数算出部，在执行移动平均处理时，根据移动平 均值(Wa)和单重值(Wu)来算出个数(Nwa)，并且在移动平均处理被解 除时，根据负载值(W)和单重值(Wu)来算出个数(Nw);以及显示部，显 示算出后的个数(Nw、 Nwa)。
此处，"负载变动(Wb)"，只要是能够作为负载稳定性指标的变动量即 可，具体来说，可将最近的负载值数据和当前的负载值数据之差、每一单位 时间的负载变动幅度(每一单位时间的负载值数据的最大值和最小值之差) 等作为负载变动(Wb)。
单重值存储部中所存储的被测定物的单重值(Wu),可通过利用电子天 平直接对被测定物进行计量而存储于单重值存储部中，在预先知道被测定 物的单重值的情况下，也可不进行计量而作为数值进行输入设定。
"移动平均开始阈值(Wt)",设定着和"负载变动(Wb)"相对应的物 理量，可将最近的负载和当前负载之差、每一单位时间的负载变动幅度等 作为移动平均开始阈值(Wt )。
根据本发明，将每个被测定物的质量即单重值(Wu)存储到单重值存 储部中，因此移动平均开始阈值算出部，使用单重值(Wu)来算出移动平 均开始阈值(Wt)，其中此移动平均开始阔值(Wt)为是否执行移动平均处 理的判定标准。
具体来说，例如将单重值(Wu )的20 ~ 80°/。的重量设定为移动平均开始 阈值(Wt)。移动平均开始阈值(Wt)经设定之后，如果将多个被测定物放置到计量盘上，那么，负载检测部不断对计量盘上所放置的多个被测定物
的总负载值(w)进行检测。负载变动算出部算出经检测的负载值(w)的
负载变动(Wb)。此负载变动是作为表示当前负载是否稳定的指标的值。接 着，判定部根据此时刻的负载变动(Wb)和作为判定标准的移动平均开始 阈值(wt)来判定是否执行移动平均处理。移动平均开始阈值(Wt)是根 据单重值算出的值，追加到计量盘上的负载为单重值(Wu)的整数倍且定 量(阶段性)地进行变化，因此，如果恰当地设定阈值(Wt)(例如为Wu 的20°/。~80°/。)，那么，将1个被测定物追加到计量盘上时，可确实地成为超 过阈值(Wt)的负载，从而可判定为无须执行移动平均处理。
移动平均处理部，在判定为执行移动平均处理时，算出经检测的负载 值(W)的移动平均值(Wa)。而且，在根据判定部的判定结果来执行移动 平均处理时，个数算出部将会根据移动平均值(Wa)和单重值(Wu)来算 出个数(Nwa)，而且，在根据判定结果解除移动平均处理时，个数算出部 将会根据负载值(W)和单重值(Wu)来算出个数(Nw)。显示部显示经算 出后的个数(Nw、 Nwa )。
依据本发明的电子天平等，由于根据基于单重值所设定的阔值(Wt)来 判定是否执行移动平均处理，因此，无论被测定物的单重值大小如何，被 测定物在追加一个时能够确实地超过阈值(Wt),由此，在追加被测定物时 便可确实地将移动平均处理解除，从而可进行负载响应性良好的显示。而 且，当为阈值(Wt)以下时，可判断为影响均来自周围环境，因此可确保显 示的稳定性。这样一来，便可提高个数测定时的电子天平的使用性。
(其它问题的解决手段以及效果)
在所述发明中，移动平均开始阈值算出部，可将单重值的20%~80%的 重量作为移动平均开始阈值。可通过将移动平均开始阈值(Wt)的值设定 在此范围内，来消除振动的影响，并且只要追加一个被测定物便可确实地 将移动平均处理解除，因此可准确地判定出负载值的变化是因振动的影响
所引起的，还是因追加负载所引起的。而且，在追加至少一个被测定物时，移 动平均处理必然会被暂时解除，因此在个数产生变化后，必然能进行响应 性良好的计量。
在所述发明中，还可设置单重值算出部，此单重值算出部根据计量盘 上所放置的被测定物的总负载值(W)、和计量盘上所放置的被测定物的个 数信息(N)，来算出单重值。
据此，即便为单重值未知的被测定物，也可通过将个数预知的被测定 物放置到计量盘上，对负载进行实际测定，从而求出单重值。


图l是表示本发明一实施形态的电子天平的构成的框图。
图2是图1的电子天平进行负载测定时的流程图。 图3是本发明测定例的示意图。 图4是常规方法测定例的示意图。 图5是常规方法测定例的示意图。 [符号的说明]
10:电子天平11:负载检测部
lla:计量盘12:存储部
13控制部14:显示部
15输入部16:判定部
21单重值存储部31:单重值测定部
32移动平均开始阈值算出部33:负载变动算出部
34判定部35:移动平均处理部
36移动平均次数计数部37:个数算出部
38稳定判定部Wal、Wa2:移动平均值
Wbl、 Wb2:负载变动Wu:单重值
Wt移动平均开始阔值A、B、 C:区间
具体实施例方式
以下，使用图式对用以实施本发明的实施形态进行说明。另外，以下说 明的实施例仅为一例，因此可在不脱离本发明精神的范围内实施变形。
图1是表示本发明一实施形态的电子天平的结构的结构框图，图2是 说明图1的电子天平运作的流程图。此电子天平10，主要包括不断对放置 在计量盘lla上的被测定物负载进行检测的负载检测部11、用以存储所需 数据的存储部12、对电子天平进行控制的控制部13、由用以显示计量结果 及对用户提示的讯息(message)的液晶面板等构成的显示部14、以及数字 键(ten key)等输入部15。
负载检测部11只要是具有电磁力平衡型或使用着称重传感器的天平机 构、秤量机构等那样的众所周知的机构即可，其中这些众所周知的机构是将 计量盘上的被测定物的负载作为信号来时刻不断地反复测定后输出。经负 载检测部11检测的信号即负载值数据(W),通过A/D (Analog/Digital, 模拟数字)转换器16加以数字化后，发送给控制部13。
存储部12由廳(read only memory,只读存储器)、RAM( random-access memory,随机存取存储器)等存储器元件构成。存储部12中，设置着和本 发明相关的单重值存储部21,此单重值存储部21存储每个被测定物的重量即单重值Wu。单重值Wu在被测定物实际放置到计量盘lla上时，可存储根 据负载检测部11所检测到的负载值而算出的值，而在一个被测定物的质量 为已知时，可从输入部15直接输入后进行存储。而且，存储部12中还临 时性地存储着运算处理中所需的各种设定值、计量值(下述的移动平均开
始阈值Wt、用于移动平均的多个负载值W。、 Wi、 W2.....用于移动平均处理
的负载值的个数n、移动平均次数计数值M)。
控制部13是由所谓的计算机(CPU, central processing unit,中央 处理器)构成，可执行各种控制动作。将控制部13所执行的控制动作中和 本发明相关的功能进一步细分，以功能块进行说明，那么，可分为单重值 测定部31、移动平均开始阈值算出部32、负载变动算出部33、判定部 34、移动平均处理部35、移动平均次数计数部36、个数算出部37、以及稳 定判定部38。
单重值测定部31进行如下控制，根据放置在计量盘上的被测定物的负 载、和从输入部15输入的个数信息来算出单重值，并将此单重值存储到单 重值存储部21中。具体来说，使提示放置被测定物并且输入个数的讯息显 示在显示部14中。当用户依照讯息来放置被测定物并输入个数N后，进行 负载/个数的运算，求出单重值。
移动平均开始阔值算出部32根据单重值存储部21中所存储的单重值 Wu，进行运算，算出移动平均开始阈值Wt。
具体来说，根据下式(1)来求出阔值Wt。
Wt = K . Wu…(1 )
此处，K为0. 2《K《0. 8的系数。
此系数K是根据周围环境影响所引起的振动的大小、被测定物的单重 值的大小及不均一等而输入设定的适当值。例如在振动较大时，通过设定较 大的K,便能易于维持移动平均处理。而且，在被测定物的单重值较大时，即 便设定较小的K，也能够易于维持移动平均处理。而且，在各个被测定物的 重量相差较大的情况下，可通过设定较小的K，而在对计量盘追加轻于标准 的被测定物时能够易于解除移动平均处理。另外，当将K设定为0, 2以下 时，不易受到振动的影响(图4)。而且，当将K设定为0. 8以上时，在对计 量盘追加被测定物时，则移动平均处理不会被解除，无法实现高速响应(图 5)。通常，优选设定为K = 0. 4左右。
负载变动算出部33,算出从负载检测部11中发送来的每时每刻的数据 变动量。变动量的算出方法，可采用取每一单位时间的多个测定点中最大 负载和最小负载之差的算出方法等各种方法，而此处是算出最近的负载数 据W,和当前负载数据W。的差△ W,并将此差△ W作为负载变动Wb。
判定部34根据负载变动Wb和移动平均开始阔值Wt来判定是否执行移动平均处理。即，当Wt〉Wb时执行(维持)移动平均处理，而Wt《Wb时 则解除移动平均处理。
移动平均处理部35进行运算以算出经检测后的负载值W的移动平均值 Wa。即，预先设定进行移动平均的数据数m，并通过使用当前检测出的负载 值W。、及最近的负载值W!、次最近的负载值W2、…，来进行处理，算出最 大n个最近数据的平均值。另外，在将平均化处理解除后不久的期间内，由 于最近数据并未达到n个，所以在此期间中执行n个以下数据数的平均化 处理。
移动平均次数计数部36进行处理以对移动平均处理中所用的数据数 (移动平均次数M)进行计数。此数据数(移动平均次数M)将用来判定是 否为稳定状态。即，通过将移动平均次数M和预先设定的标准次数Mt进行 比较来判定稳定状态。
个数算出部37，在移动平均处理部35算出移动平均值Wa后，使用此 值Wa及单重值Wu来算出个数Nwa，并在移动平均处理被解除而移动平均值 尚未输出时，使用在此时刻检测出的负载W即W。和单重值Wu来进行运算，算 出个数Nw。即，算出Wa/Wu ( =Nwa)、 W0/Wu ( -Nw)中的任一个，并由四舍 五入等进行整数化。而且，进行处理，将算出结果显示于显示器14中。
稳定判定部38通过对预先作为稳定性判定标准而设定的规定次数 Mt、和当前的移动平均次数M进行比较，来对稳定性进行评价，在当前的 移动平均次数M超过规定次数Mt时判断为稳定状态，并进行处理使稳定标 记显示于显示器14中。
其次，使用图2的流程图来对利用本装置进行个数测定时的处理动作说明。
首先，预先存储单重值Wu(slOl)。为此，在被测定物的单重值Wu为已 知时，从输入部15输入此值，而在被测定物的单重值Wu并非为已知时，为 了通过平均化来提高单重值的精确度进行测定，而将N个(多个)被测定 物放置到计量盘lla上，并且输入其个数N，由此算出单重值Wu，并将此 算出的单重值Wu存储到单重值存储部21中。
接着，为了将用以判定稳定状态的移动平均次数计数值M初始化，而将 M设定为0 (sl02)。
然后，根据单重值Wu而算出移动平均开始阈值Wt (sl03),其中此移 动平均开始阈值Wt为判定是否执行(维持)移动平均处理的标准。具体来 说将0. 4 x Wu的值设为阔值Wt。
接着，将作为测定对象的多个被测定物放置到计量盘上，获取被测定 物的总负载值W，将此总负载值W作为当前的负载值W。加以暂时存储。虽然 初次测定时并不存在当前的负载值W。，但将前次测定后的负载值W作为W。存储时，则将此负载值w作为w,存储，并且将新的负载值w更新为w。。同
样地，在存在作为前次W,存储的值时，将此值作为W2进行存储，同样地，将 负载Wi更新为Wi + 1，将作为Wn - 2存储的值作为W^进行存储。将被存储的 负载值设定为最大n个(用于算出移动平均的最大的负载值的数量)，因此 作为前次Wn存储的值被舍弃(sl04)。
接着，算出最近的负载值W,和当前的负载值W。之差AW来作为负载变 动Wb，并暂时进行存储(sl05)。
继而，为了对是否执行(维持)或解除移动平均处理进行判定，而对 移动平均开始阈值Wt和负载变动Wb进行比较，在Wt〉Wb时判定为仅仅是 因振动引起负载变动而并未追加负载，故进入sl07,在Wt《Wb时判定为追 加了负载而进入s114 ( s106 )。
在s106中判定为并未追加负载时，算出移动平均值Wa (S107)。
初次仅有W。，因此将Wo作为移动平均值，而已存储着W,、 W2、…Wi时，则 算出这些i个(最大为n个)的平均值来作为移动平均值。
根据算出后的移动平均值Wa及单重值Wu，算出个数Nwa,并将此个数 Nwa显示于显示器14中(s108 )。
继而，使移动平均次数计数值M向前步进1个(sl09)。
对移动平均次数计数值M是否达到预先设定的标准次数Mt进行判 定，在未达到标准次数Mt时，判定为不应显示稳定标记，并使显示器14的 稳定标记熄灭(灭灯)，在达到标准次数Mt时，判定为应显示稳定标记，并 显示稳定标记(s110、 slll、 s112)。
通过以上动作，显示器14中显示当前算出的移动平均值Wa，并且在处 于稳定状态时显示稳定标记。
对用户是否输入测定结束进行判定(sl13)，在未输入测定结束时返回 到sl04，继续进行同样的处理。另一方面，在输入结束时，结束测定处理。
另一方面，在sl06中判定为存在追加负载时，不^l行移动平均处理，且 当此前移动平均处理持续执行的时候，解除处理(S114)。
当存在此前所存储的负载值W。、仏、…时，将这些负载值删除。
接着，将当前的负载W直接作为新负载W。进行暂时存储，(不进行移动 平均处理)，并根据负载W和单重值Wu来算出个数Nw (sl15)。
此时，将以往的负载删除，并解除移动平均处理，因此可进行对于负载 变动而言响应性良好的显示。
接着，因移动平均处理已被解除，所以将移动平均次数计数值M重置 (reset)为0 (sl16)。并且再次返回s104，继续进行同样的处理。
通过以上处理，无论被测定物的单重值Wu的大小如何，在并未因追加 被测定物而使负载追加时，执行(维持)移动平均处理，而在追加负载时，则确实地解除移动平均处理。
图3是由所述电子天平执行图2的动作时的测定例的示意图。图3中 的A区间内，放置在计量盘上的被测定物的个数是固定的，但负载W受到周 围环境的影响而一直进行变化。A区间中的移动平均值Wa由Wal表示。而 且，相邻的负载值之差为负载变动Wb，而在A区间中即便存在振动引起的 略大的负载变动Wbl，也不会超过阈值Wt。因此继续进行及维持移动平均 处理。
在B点上，计量盘lla上追加了一个^t测定物。此时的负载变动Wb2 瞬间超过阈值Wt,所以移动平均处理-故解除。此时并非^f吏用移动平均Wa,而 是使用当前负载W进行个数计算，从而能够高速响应追加负载。
另一方面，图4、图5是采用常规方式、即和被测定值无关而是使用预 先设定的阈值时易于产生的测定例的示意图。
图4为阈值过小的情况，即便并无追加负载，也会在产生略大的负载 变动Wbl时导致移动平均处理被解除。在此情况下，难以达到稳定状态。
图5是阈值过大的情况。在并无追加负载的情况下，即便存在略大的 负载变动Wbl也不受其影响，但有时存在追加负载时的负载变动Wb2为阈 值以下，在此情况下，移动平均处理并未解除，无法进行高速响应。
虽然情况如上所述，但有时也会存在如下情形，最初利用IO个被测定 物算出单重值，随后，进行个数测定，最终，如同可利用30个被测定物来 算出单重值那样，在反复进行计量中求出更高精确度的单重值。在此情况 下，已算出的单重值将更新为新的单重值，但优选每次更新单重值时，阚值 也根据新的单重值来更新使用。
而且，当一个被测定物的单重值过小时，难以和振动加以区别，但只 要以两个或三个被测定物为单位来设定单重值，并以两个或者三个单位来 追加负载，则在此情况下也可区分振动和追加负载。
本发明可应用于制造如下电子天平，此电子天平在进行个数测定时，执 行使用性良好的移动平均处理。
权利要求
1、一种电子天平，其特征在于包括负载检测部，不断地对放置在计量盘上的多个被测定物的总负载值(W)进行检测；移动平均处理部，算出经检测的负载值(W)的移动平均值(Wa)；负载变动算出部，算出经检测的负载值(W)的负载变动(Wb)；单重值存储部，存储每个被测定物的质量即单重值(Wu)；移动平均开始阈值算出部，根据单重值(Wu)来算出移动平均开始阈值(Wt)，其中此移动平均开始阈值(Wt)为是否执行移动平均处理的判定标准；判定部，根据移动平均开始阈值(Wt)及负载变动(Wb)来判定是否执行移动平均处理；个数算出部，在执行移动平均处理时，根据移动平均值(Wa)和单重值(Wu)来算出个数(Nwa)，而且，在移动平均处理被解除时，根据负载值(W)和单重值(Wu)来算出个数(Nw)；以及显示部，显示所算出的个数(Nw、Nwa)。
2、 根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于移动平均开始阈值 算出部将单重值的20%~ 80%的重量作为移动平均开始阈值。
3、 根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于所述电子天平中还 设置着单重值算出部，此单重值算出部是根据计量盘中所放置的被测定物 的总负载值(W)、和计量盘中所放置的被测定物的个数信息(N)，来算出单重值。
全文摘要
本发明提供一种电子天平，在进行个数测定时，能恰当地发挥出高速响应性和显示稳定性。此电子天平包括负载检测部，不断地对放置在计量盘上的多个被测定物的总负载值(W)进行检测；移动平均处理部，算出经检测的负载值(W)的移动平均值(Wa)；负载变动算出部，算出经检测的负载值(W)的负载变动(Wb)；单重值存储部，存储每个被测定物的质量即单重值(Wu)；移动平均开始阈值算出部，根据单重值(Wu)来算出移动平均开始阈值(Wt)，其中此移动平均开始阈值(Wt)为是否执行移动平均处理的判定标准；判定部，根据移动平均开始阈值(Wt)及负载变动(Wb)来判定是否执行移动平均处理；个数算出部，在执行移动平均处理时，根据移动平均值(Wa)和单重值(Wu)来算出个数(Nwa)，而且，在移动平均处理被解除时，根据负载值(W)和单重值(Wu)来算出个数(Nw)；以及显示部，显示所算出的个数(Nw、Nwa)。
文档编号G01G23/37GK101506631SQ20078003071
公开日2009年8月12日 申请日期2007年9月20日 优先权日2006年9月27日
发明者加藤昌央, 浜本弘 申请人:株式会社岛津制作所