電子計數秤的製作方法
2023-08-10 14:46:46 2
專利名稱：電子計數秤的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子計數秤，特別是一種用計算機處理的電子秤，它通過用估算的單位重量，也即每個稱重物品被估算的平均重量去除被測重量這樣的算術運算所測得的物品重量，來導出物品的數目。
不言而喻，這種電子計數秤的精度本質上取決於估算的單位重量的準確性。基於這一點，已經設計了許多估算單位重量的計算方法，大致可分為兩種方法。
其中一種方法是，首先對預先確定了數量的取樣物品進行秤重，以估算全部物品中每一個的平均重量，這些物品的數量是已計數過的。用上述預定的已知數量去除被測重量得到該平均重量。這樣，把所得到的平均重量用作基本單位重量以計算出全部物品的數量。得到該單位重量之後，再把不知數量的其餘物品放到計數秤上，稱出全部物品的總重量，然後用單位重量去除總重量，就可以得到全部物品的總數。
採用這個方法，由於單位重量可靠性的緣故，就要求上述選擇的預定數量儘可能的大，所以，要計數的物品數隨著取樣物品數的增加而增加。因此，這種方法一個嚴重缺點就是對於大數量的取樣物品最初的不用儀器的(noninstrumental)計數運算不僅麻煩而且容易數錯。
另外一種方法是，在對一些已知數量的物品稱重並採用前述獲取單位重量的方法同樣的估算出第一單位重量之後，再裝上第一不知數量的物品，測出第一新的總重量，然後用第一單位重量去除第一新的總重量，得出現有物品的總數量。下一步，用第二單位重量代替第一單位重量，第二單位重量可用現有的物品總數量去除上述新的總重量估算出來。然後，再裝上第二不知數量的物品，測出第二新的總重量，並且用第二單位重量去除第二新的總重量，得出迄今稱重的全部物品總數。類似的物品計數過程通過連續裝上物品並反覆更換單位重量，直至全部預定物品的總數記數完畢。
在以上的物品計數方法中，每個估算的單位重量的可靠性基本上取決於每次添放物品的數量。每一次允許添放物品的最大數量當然取決於所考慮的物品重量的變差係數CV，它60-31023號日本公開專利申請披露了一種辦法，通過根據3σ確定最大的允許添放物品的數量來保證估算的單位重量具有確定的準確性，這裡σ是單個物品重量數值的標準偏差，假設單個物品重量數值遵從一種正常分布。但是，這個方法仍然存在一個問題，就是如果重量變差係數CV超過百分之二或三，上述的最大允許添放數量不能太大，否則會明顯降低連續物品計數運算的總效果。
本發明的目的在於解決上述普通電子物品計數秤存在的問題，並提供一種改進的電子計數秤，該計數秤能夠把計數誤差限制在任何所需固定值的範圍內。
本發明的另一個目的是提供一種電子計數秤，它能夠根據增加計數誤差的寬度來提高最大物品允許添放數量，而不會降低由增加誤差的寬度所確定的計數精度。
方框
圖1，圖2和圖3所示的三種不同系統可構成本發明，以實現上述發明目的。
圖1所示的第一系統及圖2所示的第二系統它們部分地由相同的部分組成，它們是a)稱重裝置A，用來確定放在它上面的物品重量;b)單位重量存貯器B，用來存貯物品單位重量μ;c)加數計算裝置C，利用稱重裝置A的輸出W和單位重量存貯器B的專用信息μ，對添加到稱重裝置A上的物品的數量進行計算;d)求和數存貯器D，用於存貯加到已存貯的數中的同樣物品的添加數量K;e)單位重量計算裝置E，利用稱重裝置A的輸出W和求和數存貯器D的信息T計算新的單位重量，以便更換單位重量存貯器B的信息μ。f)CV輸入裝置F，用來輸入計完數量的物品重量值的已知「變差係數」CV和g)比較器G。
除上述各部分之外，第一系統(圖1)還包括一個最大可添加數量計算裝置H，它根據輸入到CV輸入裝置F的CV，計算物品的最大可添加數量K，即保持物品計數無誤差機率不低於預定數值P0的最大物品添加量。比較器G把上述最大可添加數量K與由添加數量計算裝置C算得的添加數量k進行比較。在這個第一系統中，單位重量計算裝置E和總數量存貯器D應設計成，只有當比較器判斷k不大於K時，才執行它們的上述多種功能。
另一方面，第二系統(圖2)除包括各共同的部分A到G之外，還包括一個最大可添加數量計算及存貯裝置R和一個顯示器S。最大可添加數量計算及存貯裝置R，根據最初裝上的物品數量K0和迄今添上的物品總數，計算最大可添加數量Ki(i＝1，2，……，N)，並存貯它們，最大可添加數量Ki即確保第i次添放物品計數無誤差機率不低於預定數值P0的添加量。比較器G把Ki與Ki進行比較，ki是第i次添放物品的數量，也就是添加數量計算裝置C輸出。比較器G比較所得結果顯示在顯示器S上。根據顯示的結果，人為控制增加或減少添放物品的數量。
圖3所示的第三系統具有與前面兩個系統共同部分，即稱重裝置A，添加數量計算裝置C，單位重量計算裝置E和CV輸入裝置F，此外，它還包括第一和第二單位重量存貯器B1和B2，添加數量計算裝置C，單位重量計算裝置E，第一和第二比較器G1和G2，最大可添加數量計算裝置H(也包括在第一系統中)和一個取樣數據存貯器L。最大可添加數量計算裝置H估算第i個最大可添加數量K，量K保持物品計數的誤差在預定數量範圍之內的機率不會低於一個預定值。根據輸入到CV輸入裝置F的CV和由添加數量計算裝置在第(i-1)次添加物品時計算的數目Ni-1來計算K。取樣數據存貯器L存貯每一添加數量及其相應的添加重量。所說的每個添加數(由添加數量計算裝置C)通過第i次添加的物品來估算。為更換第一和第二重量存貯器B1和B2的內容，單位重量計算裝置E根據取樣數據存貯器L所存的兩個不同數據，來估算單位重量值μA和μB。第二比較器G2把在第i次添加物品時估算的添加數量kA與kB進行比較，同時，第一比較器G1把μB(來自添加數量計算裝置C)和K(由最大可添加數量計算裝置H計算的最大可添加數量)進行比較。在按上面概述構成的該第三系統中，只有當第一和第二比較器G1和G2判斷所估算的添加數kA(或kB)不大於K，同時kA等於kB時，所估算的添加數量kA(或kB)和添加重量W1才會存貯到取樣數據存貯器L中，並分別加到迄今已存的總數中去，與此同時，單位重量計算裝置E估算新的μA和μB值，使該系統為下一次添加物品做好準備。
下面簡要的敘述本發明所依據的理論。
假設數目為M(μ，σ2)的物品的重量值的分布遵從一種正常(高斯)分布，這裡μ和σ分別是平均重量和標準偏差。並考慮這樣的情況首先取出n個物品為樣品並稱重，估算出物品的單位重量，其次，取出k個物品進行稱重，用先前估算出的單位重量去除k個物品的重量，估算出數量k。既然這樣，通過一系列的簡單統計運算，很容易證明在估算數量k時發生的誤差ξ(隨機變量)的期望值為零(即估算數量k的期望值為k)，而且ξ的標準偏差α為a=σ(ξ) =k(n+k)n·σμ……(1)]]>因此，通過把估算數量化到最接近的整數而得到的數值不受計算誤差影響的機率P0為P0=-1212d(2)]]>其中=12ac-12a1(3)]]>通過變量代換β=12an4k(n+k)·μσ…………(4)]]>等式(2)變換為P0=2012e-12x1dx(5)]]>
此外，上述整化數值位於正或負1誤差之內的機率P1為P1=0312e-12x1dx(6)]]>而且允許整化數值有正2或負2誤差的機率P2為P2=1-20312e-12x1dx(7)]]>附帶說明，等式(4)中的因子μ/σ與「變差係數」Cv間有 (μ)/(σ) = 1/(CV) 的關係。
因此在使用第一或第二系統(圖1或圖2)的情況下，若由等式(5)得出的值等於一個不小於事先確定的機率Px、充分接近1的值，通過給等式(4)一個已知的初始添加物品的數量n和已知的 (σ)/(μ) (＝Cv)值，則可通過等式(4)，利用最大可添加數量K算出添放物品的數量，誤差機率不大於Px。事實上，在第一系統中，最大可添加數量計算裝置H根據輸入到CV輸入裝置F的Cv計算k，比較器G控制添加物品的數量是否超過最大可添加數量K，以保證正確的物品添加機率不低於Px。
對於使用第二系統(圖2)的情況，在第一次添加物品時，令等式(4)中初始放上去的已知物品數量n等於K0，可由等式(4)計算出最大可添加數量K1。如果假設第i次添加物品時的數量ki應該等於K1，則第二次添加物品時可令n等於K0+K1來計算最大可添加數量K2。一般說來，由等式(4)計算第i次添加物品的最大可添加數量Ki時，取n =j = 0i - 1K j]]>。簡單地說，把第二系統設計成不使用求和數存貯器D的內容T，就可以計算K1、K2、……KN並預先存貯它們。顯示器S將告訴操作者，第i次添加物品的數量ki是否是根據上述假設進行添加的。
順便說明，由上述理論可知，如果允許出現一個物品這樣大小的誤差，用值3β代替β，它在用統計理論討論的問題中成為一個基本參數。簡單地說，通過把一般關係式3改變成3β≥3或β≥1，可得到更大些的最大可添加數量。但是，由於使用關係式β≥1，使計數總帶有±1個物品的誤差，就必須通過一些裝置來消除這個誤差。
因此，在第三個系統中(圖3)當進行第m次添加時，由第m次添加的物品得到的取樣數據，也就是存在取樣數據存貯器L中的重量值Wi和所估算的添加數Ni(i1，2，……，m-1)，計算出物品單位重量μA和μB的數值。然後用μA和μB估算出第m次添加物品的數量，關於第m次添加物品數得到兩個估算值kA和kB。通過採用μA與μB應彼此相等這一條件，就可消除上面所說的±1個物品的誤差。為避免本說明書過長，省去更為詳細的理論敘述。
圖1、2和3給出本發明的三種基本的方塊圖結構。
圖4表示的是本發明第一實施例的方塊圖結構。
圖5表示的是第一實施例的操作程序圖。
圖6表示的是本發明第二實施例的方塊圖結構。
圖7表示的是第二實施例的操作程序圖。
圖8表示的是第三實施例的方塊圖結構。
圖9表示的是第三實施例的操作程序圖。
圖4表示的是本發明第一實施例的方塊圖結構，帶有秤盤1a的稱重機構1輸出數字的重量數據，反映放在秤盤上物品重量。來自稱重機構1的重量數據輸入微機2，微機2由CPU21，ROM22和RAM23組成。微機2與鍵盤3相連，Cv也通過鍵盤3輸入微機，與微機2相連的顯示器4對物品的數量進行數字顯示，當添加物品的數量k持續大於最大可添加數量K時，與微機2相連的報警燈5就保持接通。RAM23除包括一個工作區外，還包括用於存貯單位重量估算值的存貯區和一個添加物品的計算數量的附加存貯區。
以下按照圖5所示的操作程序描述第一實施例的操作，這些操作程序貯在ROM22中。
第一步，被計數物品重量的變差係數Cv通過鍵盤3輸入微機。變差係數Cv必須事先根據下面的等式進行計算
這裡，Wi是各個重量值，σ是Wi的標準偏差，W是Wi的平均值，總共從總數中取樣m個物品。
第二步，在秤盤1a上放上預定數量為K0的物品，例如，放上5個物品，第三步將K0個物品的重量W存入RAM23中。第四步，計算初始單位重量μ＝W/K0，第五步，將μ存入RAM的單位重量存貯區，同時將K0存入求和數存貯區。同時，顯示器4顯示求和數存貯器的內容T(等於該次稱重的K0)第六步，由Cv和求和數存貯器存貯的內容T計算出最大可添加數量K，數量K可保持物品計數正確的機率為預定的、十分接近1的機率P0。被計算的K化成不大於該計算值的整數，然後存入RAM23中。
第七步，在秤盤1a上添加物品，第八步，存貯秤盤1a上物品的總重量W，並由預先存貯的重量值計算W的差值Wa。第九步，為確定添加物品的數量k，計算Wa/μ(μ存在單位重量存貯區內)並捨棄另數，將其化成確定的添加物品數。第十步，把數量k和第六步計算的最大可添加數量K進行比較。第十一步，如果k大於K，則報警燈5接通。第十二步，根據警告，從秤盤1a上拿走一些物品，程序回到第八步，重複W和Wa。
第十三步，如果k不大於K，就把k存到求和數存貯器，然後用求和數存貯器的內容T(與附加的k一起)去除秤盤1a上物品的總重量，計算出新的單位重量μ。第十四步，用新的單位重量更換單位重量存貯區的內容。然後，經第十五步程序回到第六步。這個子程序反覆直至物品計數完畢。
在上面的實施例中，每次添加物品的最大可添加數量都是根據同一預先確定的機率P0計算的。不過，也可在這樣的條件下進行計算，譬如，由總共N次物品添加所得到的單位重量數值應確保準確的機率為Pp，當關係式
成立時，就可獲得這種保證，其中Pn(n＝1，2，……，N)是確保第n次添加物品準確的機率。因此，為最終確保μ準確的機率起碼為Pp，就須預先按下面公式確定上述P0值
PO≥NPP……………………(10)]]>下面描述另一個實施例，它是這樣來設計的，使得從所述的計算機得出由公式(10)定義的機率P0，並在物品計數開始之前，用所述的計算機計算每次添加物品的最大可添加數量，而預定的物品添加次數總共為N次。
圖6所示的這個實施例的方塊圖結構與圖4所示的結構十分相似，只是圖4中的報警燈5由顯示器6(以下稱為E-D顯示器)所替代，它顯示添加物品的過量和不足。圖6中所有和圖4相對應的組成部分用和圖4相同的參考標號表示。但是，RAM23附帶配有一個存貯區，用來存貯每個最大可添加數量Ki。
以下按圖7所示的操作程序來描述該實施例的操作，這些操作程序存在ROM22中。
第二十一步，通過鍵盤3，把計數物品的重量變差係數Cv輸入計算機。第二十二步，由Cv及預先確定的最初放上去的物品數量K。計算出最大可添加數量K1並貯存之，K1是確保第一次添加物品計數正確的機率為預先確定的機率P0，它非常接近1。通過用K0代替等式(4)中的n可計算數目K1，通過選擇，以致等式(5)給出P0。
接下去，第二十三，二十四，二十五和二十六步是，根據預定的物品添加次數N，通過用j = 0i = 1Kj]]>取代(4)式中n，連續計算出第i次添加物品的最大可添加數量Ki(i＝2，3，……，N)並貯存之。在該實施例中，從第一次到第(N-1)次添加物品，每次添加物品的數量ki應該等於相應的Ki。
第二十七步，在計算完所有的Ki之後，將K0個物品放在秤盤1a上，第二十八步，把這些物品的重量W存貯起來，之後第二十九步，計算出第一單位重量μ。第三十步，將K0和μ分別存貯到求和數存貯器和單位重量存貯器。
在完成以上操作之後，開始添加物品。第三十一，三十二，三十三，三十四和三十五步是，由添加物品的重量Wa計算出各次添加物品的數量ki，然後再算出ki與對應的ki之間的差△。第三十六，三十七和三十九步是，如果ki小於Ki，則E-D顯示器6顯示「添加△」，如果ki大於Ki，則顯示「去掉△」。第三十八步或四十步是，根據顯示器6的顯示，或者添加△個物品，或者去掉△個物品，然後，程序回到第三十三步，重新計算添加物品的數量ki。
如果第三十六步判斷ki與Ki一致，則進行第四十一和四十二步，即把ki存貯到求和數存貯器，同時，算出新的單位重量以更換單位重量存貯器的內容。這一計算是用求和數存貯器的內容T除以秤盤1a上物品的重量W。之後，第四十四步，如果物品添加次數未達到N次，顯示器6顯示「Next」，通知進行下一次物品添加。第三十二步根據顯示器6的「Next」顯示，添加物品。每次添加物品，程序都要從第三十三步到第四十四步進行重複，直至物品添加次數到達N次為止。
這個實施例能夠改進成用微機2根據公式(10)自動計算出機率P0。此外，用燈取代E-D顯示器6，以便只顯示ki的過量及不足，而無需顯示具體的數字。
此外，雖然這個實施例設計成僅當ki＝Ki時，才能進行第(i+1)次物品添加，但是，能對該實施例進行改進，即給Ki一個寬度。在這種情況下，該實施例改進成為這樣在恰好連到Ki以後，微機2便去計算另一個數K′i，K′i例如可是個比預定的小數目還要小的數，此時若K′i≤ki≤Ki，就可進行第(i+1)次物品添加。這樣，即使不滿足公式(9)的關係，準確性仍保持在接近Pp的機率，因此，在一些情況下，實際上不會出現問題。
由於很難精確地得出變差係數Cv，所以，可將按下述方法得到的值作為Cv使用。
按照這個辦法，預先設立一些不連續係數C0＝0＜C1＜C2＜……＜Cm(m＞1)，之後，把輸入的Cv的數值和這些係數進行比較。如果Ci-1＜Cv≦Cm，則認為Ci是物品的變差係數。由圖7所示操作程序描述的實施例的情況下，若固定K0和N並給出Cv，就能計算一列最大可添加數量｛Ki｝並存貯之，因此，關於每個Ci值，都能預先計算一列最大可添加數量｛Kij｝並存貯它們。這樣，根據Ci-1＜Cv≤Cm的結果，｛Kij｝的任何對應的系列都能用作可添加的數量。
一般說來，因為變差係數隨單位重量(物品重量的平均值)的減小呈增大趨勢，所以，與輸入的Cv相對應的Ci可按下面描述的方法選擇。按照這個方法，與Ci值一起預先同時設立與每個Ci相對應的單位重量值，然後，根據初始的單位重量，選擇相應的用作為Cv的Ci。所說的初始的單位重量是通過以這些物品(已知的)的數量K0去除最初放上去的物品的重量而得出的。
該實施例也能改進成用微機2計算Cv。在這種情況下，m個物品逐個放到秤盤1a上，每放一個物品，秤盤1a上的重量就存貯到RAM23中。在物品的數量達到m個之後，就可由方程(8)來計算Cv。
當然，也可以把微機2和專用計算機相連，同樣接納合適的子程序。
下面再描述一個實施例，該實施例的方塊圖結構如圖8所示。按照圖8，這個結構和圖6所示實施例的結構十分相似，只是顯示燈5取代了圖6中的E-D顯示器6。但是，該實施例的RAM23除包括一個工作區外，還包括兩個單位重量存貯區A和B，它們分別存貯兩種單位重量μA和μB。還有一個求和數存貯器，用來附加存貯在全部添加物品過程中被計算出來的添加物品的數量。此外還有一個取樣數據存貯器，用來存貯最後加上去的物品的估算數量及它們的重量。此外，如果數量k處於低於最大可添加數量K的預定寬度之外，則報警燈5接通。
該實施例的操作僅由圖9所示的流程圖來描述。該流程圖代表存貯在ROM22中的程序。
權利要求
1.一種電子計數秤，包括一個稱重裝置，存貯兩種單位重量μA和μB的第一和第二單位重量存貯器，一個用於估算添加到所說稱重裝置上的物品數量KA和KB的計算裝置，一個輸入被計數物品變差係數的裝置，一個最大可添加數量計算裝置，用來計算不出現計數錯誤的物品最大可添加數量，用於和所說的最大數量KA和KB進行比較的第一和第二比較器，一個取樣數據存貯器用於存貯由所說計算裝置估算的數量及有關添加物品重量的數據和，一個單位重量計算裝置，用來對兩種單位重量μA和μB進行計算，以更換所說的第一和第二單位重量存貯區的內容。
2.一種按權利要求1所規定的電子計數秤，其中所說的兩種單位重量μA和μB，分別是用藥品總的估算數量去除所說稱重裝置上的總重量所得的商和用最後被添加的物品的估算數量去除最後被添加的物品的重量所得的商。
全文摘要
一種從項目的測重中得到項目個數的電子計數電平，該裝置包括測重單元，第一和第二單位重量存定器，估計所補充的項目數的計算器，輸入項目的變化係數的輸入單元，無誤差計算最大項目個數的最大可加數存貯器，比較最大項目數與估計項目數的第一和第二比較器，存貯計算器估計的數目和與補充項目重量有關的數據的採樣數據存貯器，估計兩種單位重量以更新第一和第二單位重量存貯器的單位重量計算器。
文檔編號G01G19/42GK1036828SQ8910183
公開日1989年11月1日 申請日期1989年1月18日 優先權日1988年1月18日
發明者村岡孝敏 申請人:株式會社島津製作所