信号处理装置及其控制方法、控制程序以及记录介质与流程

本发明涉及一种对来自传感器(sensor)的信号进行滤波(filtering)并转发至控制装置的信号处理装置、信号处理装置的控制方法、控制程序以及记录介质。

背景技术：

近年来，开发出一种系统(system)(例如测定系统、控制系统)，一边基于从称重传感器(loadcell)等传感器输出的信号来对测定对象的规定物理量(例如重量)进行测定，一边利用该测定结果。伴随于此，要求减少对测定结果造成不良影响的噪声(noise)。

在专利文献1中，公开了一种计量装置，其目的之一在于，一边对通过带式输送机(beltconveyor)而搬送的被搬送物的重量进行测定，一边判定异常状态。专利文献1的计量装置中，为了去除来自传感器的信号中所含的噪声，设有滤波器(filter)(频率滤波器)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-153234号公报(2014年8月25日公开)

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

但是，专利文献1的计量装置中，对于在测定过程中切换频率滤波器的动作有无这一技术思想未作特别考虑。因而，在测定过程中，频率滤波器始终动作，因此存在因频率滤波器的响应时间而导致测定时间变长的可能性。

本发明是有鉴于所述问题而完成，其目的在于实现一种信号处理装置，可较以往减少传感器对象物的测定所需的时间。

[解决问题的手段]

为了解决所述问题，本发明的一实施例的信号处理装置对来自传感器的信号进行滤波并转发至控制装置，所述信号处理装置包括：数据获取部，通过周期性地获取来自所述传感器的信号，从而获取时间序列的所述信号即时间序列信号；频率滤波器，根据频率来对所述数据获取部所获取的所述时间序列信号进行滤波；滤波器切换部，在所述数据获取部获取所述时间序列信号的过程中，对所述频率滤波器是否根据频率来对所述数据获取部所获取的所述时间序列信号执行滤波进行切换；以及转发部，将所述频率滤波器根据频率进行了滤波的所述信号、或所述数据获取部所获取的所述信号转发至所述控制装置。

根据所述构成，能够在数据获取部获取时间序列信号的过程中即在信号处理装置进行动作的过程中，进行频率滤波器的切换。因而，能够仅在尤其期望信号稳定化的期间内使频率滤波器进行动作，而在其他期间停止频率滤波器的动作。因而，能够较以往减少传感器对象物的测定所需的时间。

而且，在所述信号处理装置中，优选的是，所述多个频率滤波器抑制通过的频带彼此不重复，所述滤波器切换部对应于每个所述频率滤波器来切换是否将所述多个频率滤波器适用于所述数据获取部所获取的所述时间序列信号。

根据所述构成，能够对应于每个频率滤波器来决定是否执行滤波。因而，能够仅通过适当的频率滤波器来执行滤波。

例如，在根据传感器对象物而成为噪声的频率不同的情况下，通过使适用于每个传感器对象物的频率滤波器不同，能够适用适当的频率滤波器。

另外，所谓要去除的频率成分，若为低频带通过滤波器(lowpassfilter，lpf)，则是指不通过该滤波器的高频带的频率成分，若为带阻滤波器(bandeliminationfilter，bef)，则是指成为去除对象的频率成分。

而且，根据所述构成，能够在数据获取部获取时间序列的信号的过程中即在信号处理装置进行动作的过程中，进行频率滤波器的切换。因而，即使在动作过程中传感器对象物有所改变的情况下，也能够适用与传感器对象物对应的适当的频率滤波器。

而且，在所述信号处理装置中，优选的是，所述多个频率滤波器包含低通滤波器及陷波滤波器。

根据所述构成，多个频率滤波器包含低通滤波器及陷波滤波器。由此，能够抑制低频带的噪声，并且能够抑制所需频带的噪声。

而且，在所述信号处理装置中，优选的是，所述滤波器切换部从所述控制装置接收控制指令，并按照该控制指令来切换所述多个频率滤波器。

根据所述构成，能够通过从控制装置发送控制指令来执行频率滤波器的切换。

而且，在所述信号处理装置中，优选的是，所述滤波器切换部按照与每个所述频率滤波器对应地设置的标记(flag)来切换所述多个频率滤波器，所述标记是由所述控制装置进行重写。

根据所述构成，能够通过由控制装置重写标记来执行频率滤波器的切换。

而且，为了解决所述问题，本发明的一实施例的信号处理装置的控制方法将来自传感器的信号转发至控制装置，所述信号处理装置的控制方法包括：数据获取步骤，通过周期性地获取来自所述传感器的信号，从而获取时间序列的所述信号即时间序列信号；滤波步骤，对在所述数据获取步骤中获取的所述时间序列信号进行频率滤波；以及转发步骤，将在所述滤波步骤中进行了滤波的所述信号、或在所述数据获取步骤中获取的所述信号转发至所述控制装置，所述信号处理装置的控制方法还包括：滤波器切换步骤，在所述数据获取步骤中获取所述时间序列信号的过程中，对是否在所述滤波步骤中对在所述数据获取步骤中获取的所述时间序列信号执行滤波进行切换。

根据所述构成，与本发明的一实施例的信号处理装置同样地，能够较以往减少传感器对象物的测定所需的时间。

而且，所述信号处理装置也可通过计算机(computer)来实现，此时，通过使计算机作为所述信号处理装置所具备的各部(软件要素)来进行动作，从而利用计算机来实现所述信号处理装置的、信号处理装置的控制程序以及记录有该控制程序且计算机可读取的记录介质也属于本发明的范畴。

[发明的效果]

根据本发明的一实施例的信号处理装置，起到下述效果，即，能够较以往减少传感器对象物的测定所需的时间。

而且，通过本发明的一实施例的信号处理装置的控制方法，也起到同样的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的测定系统的概略构成的功能框图。

图2是用于概略地说明称重传感器的测定原理的电路图。

图3是表示本发明的实施方式1的测定系统中的各频率滤波器的动作与测定时间之间的一例的图。

图4是图3的对比图，是表示各频率滤波器的动作与测定时间之间的另一例的图。

图5是表示本发明的实施方式1的测定系统中的切换信号的另一例的图。

[附图标记的说明]

1：测定系统

10：输入单元(信号处理装置)

11：获取部(数据获取部)

12：滤波器部(频率滤波器)

13：转发部

14：滤波器切换部

80：称重传感器(传感器)

85：工件

86：秤台

90：控制装置

111：放大部

112：ad转换部

121：低通滤波器(频率滤波器)

122：第1陷波滤波器(陷波滤波器、频率滤波器)

123：第2陷波滤波器(陷波滤波器、频率滤波器)

(a)、(b)：期间

ne1-ne3、nd1-nd3：节点

sig1-sig3：切换信号(标记)

sw1-sw3：开关

vo：输出电压

vi：输入电压

具体实施方式

实施方式1

以下，基于图1至图5来说明本发明的实施方式1。图1是表示本实施方式的测定系统1的概略构成的功能框图。首先，参照图1来叙述测定系统1的构成。

(测定系统1)

测定系统1具备输入单元10(信号处理装置)、称重传感器80(传感器)及控制装置90。而且，输入单元10具备获取部11、滤波器部12(频率滤波器)、转发部13及滤波器切换部14。

称重传感器80是用于对测定对象(传感器对象物)的规定的物理量进行测定的传感器。本实施方式中的测定对象是被置于秤台86之上的工件85。本实施方式中，称重传感器80被用于测定工件85的重量。

图2是用于概略地说明称重传感器80的测定原理的电路图。如图2所示，称重传感器80具有包含应变计的惠斯登电桥(wheatstonebridge)电路。一般而言，应变计的电阻会根据对该应变计给予的负载(例如重量或压力，更具体而言为应力)而变化。

因此，当对称重传感器80给予有负载时，即使在对惠斯登电桥电路施加的输入电压vi为固定的情况下，输出电压vo也会发生变化。该输出电压vo以用于测定工件85的重量的信号(电信号、计量信号)的形式从称重传感器80输出至输入单元10。

输入单元10对从称重传感器80获取的计量信号实施各种运算(放大、ad转换及滤波)，并将运算后的计量信号(后述的滤波器信号)给予至控制装置90。即，输入单元10作为用于从称重传感器80向控制装置90的信号传递的接口(interface)发挥功能。而且，输入单元10也可被理解为对来自称重传感器80的计量信号进行处理(尤其是滤波)并转发至控制装置90的信号处理装置。

在输入单元10中，获取部11从称重传感器80周期性地获取计量信号。即，获取部11获取时间序列的计量信号。另外，时间序列的计量信号也被称作时间序列信号。并且，获取部11具备放大部111及ad转换部112。

放大部111对从称重传感器80获取的作为模拟信号的时间序列信号进行放大。并且，ad转换部112将在放大部111中经放大的时间序列信号转换为数字信号，并将该数字信号给予至滤波器部12。通过在ad转换部112中进行ad转换，输入单元10及控制装置90中的各种运算容易化。

滤波器部12对于从ad转换部112供给的经数字化的时间序列信号，进行与频率相应的滤波。具体而言，滤波器部12作为抑制规定频带信号的通过的数字滤波器发挥功能。另外，滤波器部12的具体构成将后述。而且，对于滤波器切换部14也将后述。

转发部13从滤波器部12获取滤波器信号，并将该滤波器信号转发至控制装置90。然后，控制装置90对滤波器信号进行运算，换算为规定的物理量。例如，控制装置90将滤波器信号换算为重量。该换算结果也被称作测定结果(测定值)。另外，该换算也可在转发部13中进行。此时，转发部13将换算结果转发至控制装置90。

如上所述，测定系统1是为了使用称重传感器80来测定工件85的重量而构成的系统。另外，控制装置90也可使用测定出的工件85的重量来控制各种外部装置。

(滤波器部12)

滤波器部12具备低通滤波器121(频率滤波器)、第1陷波滤波器122(陷波滤波器、频率滤波器)及第2陷波滤波器123(陷波滤波器、频率滤波器)这三个数字滤波器。而且，滤波器部12具备开关(switch)sw1-sw3。

首先对各频率滤波器进行叙述。低通滤波器121是抑制高频带信号的通过的滤波器。即，低通滤波器121是使低频带的信号通过的滤波器。另外，低通滤波器(lowpassfilter，lpf)也被称作低频带通过滤波器。

而且，第1陷波滤波器122及第2陷波滤波器123分别为仅抑制特定频带信号的通过的滤波器。第1陷波滤波器122及第2陷波滤波器123可被分别理解为阻止频带窄的带阻滤波器(bandeliminationfilter，bef)。

另外，低通滤波器121、第1陷波滤波器122、第2陷波滤波器123被设定为，抑制通过的频带彼此不重复。例如，本实施方式中，第1陷波滤波器122被设定为，抑制中程度频带信号的通过，第2陷波滤波器123被设定为，抑制高频带信号的通过。

本实施方式中，经数字化的计量信号是经低通滤波器121、第1陷波滤波器122及第2陷波滤波器123实施滤波。以下，将实施有滤波的计量信号称作滤波器信号。

继而，对开关sw1-sw3进行叙述。开关sw1-sw3分别作为用于对各频率滤波器(低通滤波器121、第1陷波滤波器122、第2陷波滤波器123)中的滤波的有效/无效进行切换的开关发挥功能。

开关sw1是对ad转换部112的输出端与低通滤波器121的输入端的连接状态进行切换的开关。此处，将开关sw1接通至节点ne1(作为低通滤波器121的输入端的节点)一侧的情况称作导通(on)状态，将开关sw1接通至节点nd1(与低通滤波器121的输入端不同的节点)一侧的情况称作断开(off)状态。

在开关sw1为导通(on)状态的情况下，从ad转换部112的输出端输出的信号(时间序列信号)被输入至低通滤波器121，因此执行低通滤波器121的滤波。另一方面，在开关sw1为断开(off)状态的情况下，从ad转换部112的输出端输出的信号不被输入至低通滤波器121，因此不执行低通滤波器121的滤波。如此，开关sw1作为用于对低通滤波器121中的滤波的有效/无效进行切换的开关发挥功能。

开关sw2是对低通滤波器121的输出端与第1陷波滤波器122的输入端的连接状态进行切换的开关。此处，将开关sw2接通至节点ne2(作为第1陷波滤波器122的输入端的节点)一侧的情况称作导通(on)状态，将开关sw2接通至节点nd2(与第1陷波滤波器122的输入端不同的节点)一侧的情况称作断开(off)状态。

在开关sw2为导通(on)状态的情况下，从低通滤波器121的输出端输出的信号被输入至第1陷波滤波器122，因此执行第1陷波滤波器122的滤波。另一方面，在开关sw2为断开(off)状态的情况下，从低通滤波器121的输出端输出的信号不被输入至第1陷波滤波器122，因此不执行第1陷波滤波器122的滤波。如此，开关sw2作为用于对第1陷波滤波器122中的滤波的有效/无效进行切换的开关发挥功能。

开关sw3是对第1陷波滤波器122的输出端与第2陷波滤波器123的输入端的连接状态进行切换的开关。此处，将开关sw3接通至节点ne3(作为第2陷波滤波器123的输入端的节点)一侧的情况称作导通(on)状态，将开关sw3接通至节点nd3(与第2陷波滤波器123的输入端不同的节点)一侧的情况称作断开(off)状态。

在开关sw3为导通(on)状态的情况下，从第1陷波滤波器122的输出端输出的信号被输入至第2陷波滤波器123，因此执行第2陷波滤波器123的滤波。另一方面，在开关sw3为断开(off)状态的情况下，从第1陷波滤波器122的输出端输出的信号不被输入至第2陷波滤波器123，因此不执行第2陷波滤波器123的滤波。如此，开关sw3作为用于对第2陷波滤波器123中的滤波的有效/无效进行切换的开关发挥功能。

(滤波器切换部14)

滤波器切换部14是对开关sw1-sw3各自的导通/断开(on/off)的切换进行控制的构件。换言之，滤波器切换部14作为对各频率滤波器中的滤波的有效/无效的切换进行控制的构件发挥功能。

作为一例，滤波器切换部14可从控制装置90接收控制指令，并按照该控制指令来对开关sw1-sw3各自的导通/断开(on/off)的切换进行控制。根据该构成，通过从控制装置90向滤波器切换部14发送控制指令，从而能够进行各频率滤波器的有效/无效的切换。

而且，优选的是，滤波器切换部14能够在获取部11获取时间序列的信号的过程中，进行开关sw1-sw3各自的导通/断开(on/off)的切换(换言之，各频率滤波器的有效/无效的切换)的控制。

根据该构成，能够在获取部11获取时间序列的信号的过程中即在输入单元10进行动作的过程中，进行各频率滤波器的有效/无效的切换。因而，如后所述，即使在测定过程中传感器对象物(工件)有所改变的情况下，也能够适用与该传感器对象物对应的适当的频率滤波器。

而且，滤波器切换部14也可通过与每个频率滤波器对应地设置的标记(例如，后述的切换信号sig1-sig3)，来控制开关sw1-sw3各自的导通/断开(on/off)的切换(换言之，各频率滤波器的有效/无效的切换)。另外，优选的是，该标记是由控制装置90进行重写。

根据该构成，通过由控制装置90重写标记，从而能够进行各频率滤波器的有效/无效的切换。另外，该标记的重写既可根据用户对控制装置90的操作来进行，也可根据用户预先准备的程序来进行。

(测定系统1的一目的)

在测定系统1中，考虑到机械噪声或电气噪声会对测定值造成不良影响。机械噪声例如是因(i)机械系统的振动、或者(ii)因包含工件85及秤台86的惯性系统的固有振动频率引起的噪声。而且，电气噪声例如是(i)频率50hz或60hz的低频噪声、或者(ii)频率1khz-10khz的高频噪声。

因此，测定系统1中，将排除所述多个噪声对测定值造成的影响作为一目的，在滤波器部12中设有多个频率滤波器。

作为一例，考虑电气低频噪声的频率为60hz，机械系统的振动频率为200hz，电气高频噪声的频率为1khz-10khz的情况。

此时，能够通过低通滤波器121来去除频率1khz-10khz的电气高频噪声(高频带的噪声)。而且，能够通过第1陷波滤波器122来去除频率60hz的电气低频噪声(低频带的特定频率(第1特定频率)的噪声)。而且，能够通过第2陷波滤波器123来去除频率200hz的机械噪声(低频带的特定频率(第2特定频率)的噪声)。此处，在电气噪声及机械噪声重叠的情况下，会存在多个噪声频带。

根据测定系统1，即使在存在多个噪声频带的情况下(例如，电气噪声及机械噪声重叠的情况下)，也能够通过与各频带相应的多个频率滤波器(低通滤波器121、第1陷波滤波器122及第2陷波滤波器123)，来适当地抑制噪声。

(测定系统1的第1效果)

根据测定系统1，能够减少测定时间。以下，参照图3及图4来说明其效果。此处，将与低通滤波器121、第1陷波滤波器122及第2陷波滤波器123各自对应地设置的切换信号分别称作切换信号sig1-sig3(标记)。

切换信号sig1-sig3是用于将各频率滤波器设为无效的控制信号。本实施方式中的切换信号sig1-sig3为1位(bit)的数字信号。切换信号sig1-sig3也可被称作无效位。

具体而言，在sig1-sig3各自的值(逻辑值)为“1”(高(high))的情况下，低通滤波器121、第1陷波滤波器122及第2陷波滤波器123各自为无效。另一方面，在sig1-sig3各自的值为“0”(低(low))的情况下，低通滤波器121、第1陷波滤波器122及第2陷波滤波器123各自为有效。

图4是表示各频率滤波器的动作与测定时间的一例的图。另外，图4是后述的图3的对比图。具体而言，图4中例示了sig1-sig3的值始终为“0”，所有频率滤波器始终有效的情况。

此处，如图4所示，在所有频率滤波器始终有效的情况下，尽管在前时间范围内测定值充分稳定，但由于各频率滤波器的响应时间变长，因此测定时间有时会相对地变长。

因此，本实施方式中，通过将频率滤波器的有效/无效的切换功能赋予测定系统，从而即使在设有多个频率滤波器的情况下，也能够减少测定时间。

图3是表示测定系统1中的各频率滤波器的动作与测定时间之间的一例的图。图3中，期间(a)是sig1-sig3的值为“0”，所有的频率滤波器为有效的期间。作为一例，期间(a)是尤其期望测定值稳定化的期间。在图3的情况下，期间(a)是测定值为大致固定的期间。

另一方面，期间(b)是sig1-sig3的值被变更为“1”，所有频率滤波器为无效的期间。期间(b)是除去期间(a)的期间。换言之，期间(b)是也可不使测定值稳定化的期间。在图3的情况下，期间(b)是测定值的上升期间及下降期间。另外，作为一例，测定值的上升是在将工件85置于秤台86时产生。而且，测定值的下降是在从秤台86卸下工件85时产生。

在期间(b)内，各频率滤波器的动作被设为无效，因此与各频率滤波器的动作被设为有效的情况相比，测定时间得以减少。作为一例，参照图3可理解：测定值的上升期间及下降期间与图4的情况相比充分短。

如此，根据测定系统1，能够仅在尤其期望测定值稳定化的期间内，将各频率滤波器设为有效，因此即使在设有多个频率滤波器的情况下，也能够减少测定时间。

(测定系统1的第2效果)

进而，根据测定系统1，也能够根据测定对象的变更来切换使用优选的频率滤波器。继而，参照图5来说明其效果。

图5是表示测定系统1中的切换信号的另一例的图。另外，图5中，为了对第1陷波滤波器122及第2陷波滤波器123的动作切换进行说明，省略了切换信号sig1的图示。

测定系统1中，成为测定对象的工件的种类并不限定于一个，有时多种工件分别成为测定对象。作为一例，考虑重量不同的两种工件成为测定对象的情况。以下，为了区分两者，将所述两种工件称作工件a及工件b。

此时，由于工件a及工件b的重量不同，因此包含工件a及秤台86的惯性系统(惯性系统a)与包含工件b及秤台86的惯性系统(惯性系统b)具有不同的固有振动频率。因而，在将工件a置于秤台86上的情况与将工件b置于秤台86上的情况下，会产生不同的频带噪声的频率。

基于此点，图5的构成中，各频率滤波器的特性被预先设定为，(i)第1陷波滤波器122减少惯性系统a的固有振动频率附近的频率的噪声，且(ii)第2陷波滤波器123减少惯性系统b的固有振动频率附近的频率的噪声。

如图5所示，在将工件a置于秤台86上的期间，若设为sig2＝0、sig3＝1，则能够在该期间内仅将第1陷波滤波器122设为有效。另一方面，在将工件b置于秤台86上的期间内，若设为sig2＝1、sig3＝0，则能够在该期间内仅将第2陷波滤波器123设为有效。

如此，根据测定系统1，能够根据被置于秤台86上的工件的变更来切换优选的频率滤波器并加以使用。因而，即使在多个工件成为测定对象的情况下，也能够使测定值稳定。除此以外，能够将对于噪声的减少而言不需要的频率滤波器设为无效，因此也能够抑制测定时间的增加。

另外，图5的构成在工件为一种的情况下也有益。作为一例，在工件85的重量与秤台86为同程度的情况下，考虑有意使秤台86的固有振动频率与包含工件85及秤台86的惯性系统的固有振动频率不同。此时，在将工件85置于秤台86的时间附近与从秤台86卸下工件85的时间附近，分别有意产生不同频率的噪声。

为了应对此种噪声频率的变动，例如只要将各频率滤波器的特性预先设定为如下情况即可，(i)第1陷波滤波器122减少秤台86的固有振动频率附近的频率的噪声，且(ii)第2陷波滤波器123减少包含工件85及秤台86的惯性系统的固有振动频率附近的频率的噪声。根据该构成，能够在将工件85置于秤台86时与从秤台86卸下工件85时，分别切换优选的频率滤波器并加以使用。

实施方式2

另外，在测定系统1中，设于滤波器部12的频率滤波器的个数也可为一个。

例如，在以充分抑制电气噪声的方式来构成测定系统1的情况下，只要通过滤波器部12来仅去除机械噪声即可。此时，在滤波器部12中只要仅设有第2陷波滤波器123即可，低通滤波器121及第1陷波滤波器122也可省略。

该构成中，也能够通过滤波器切换部14来切换第2陷波滤波器123的有效/无效，因此能够减少测定时间。

变形例

(1)另外，在本发明的一实施例的测定系统中，在设有多个频率滤波器的情况下，该频率滤波器的个数也可不限定于三个。例如，频率滤波器的个数也可为两个，还可为四个以上。即，滤波器部只要具备抑制通过的频带彼此不重复的多个(两个以上)的频率滤波器即可。

根据该构成，能够使用抑制通过的频带彼此不重复的多个频率滤波器中的适当的一个以上的频率滤波器，来执行与频率相应的滤波，因此能够适当地抑制频带的噪声。而且，若使用多个频率滤波器，则可通过变更频率滤波器的组合来抑制各种组合的频带的噪声。

(2)而且，在本发明的一实施例的测定系统中，传感器并不仅限定于称重传感器。例如，作为本发明的一实施例的测定系统中的传感器，也可使用温度传感器、光传感器或转速传感器等各种传感器。

借助软件的实现例

测定系统1的控制块(尤其是输入单元10及控制装置90)既可通过形成于集成电路(ic芯片(chip))等上的逻辑电路(硬件(hardware))来实现，也可使用中央处理器(centralprocessingunit，cpu)而通过软件来实现。

在后者的情况下，测定系统1具备执行实现各功能的软件即程序的命令的cpu、可由计算机(或cpu)读取地记录有所述程序及各种数据的只读存储器(readonlymemory，rom)或存储装置(将它们称作“记录介质”)、以及展开所述程序的随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)等。并且，通过计算机(或cpu)从所述记录介质中读取并执行所述程序，从而达成本发明的目的。作为所述记录介质，可使用“并非临时的有形介质”，例如可使用带(tape)、盘(disk)、卡(card)、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。而且，所述程序也可经由可传输该程序的任意传输介质(通信网络或广播波等)而提供给所述计算机。另外，本发明也能够以通过电子传输来将所述程序具现化的、被嵌入载波中的数据信号的形态来实现。

附记事项

本发明并不限定于所述的各实施方式，可在权利要求书所示的范围内进行各种变更，将不同的实施方式中分别揭示的技术部件适当组合而获得的实施方式也包含于本发明的技术范围内。