JPH0441935B2 - - Google Patents
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- JPH0441935B2 JPH0441935B2 JP3082285A JP3082285A JPH0441935B2 JP H0441935 B2 JPH0441935 B2 JP H0441935B2 JP 3082285 A JP3082285 A JP 3082285A JP 3082285 A JP3082285 A JP 3082285A JP H0441935 B2 JPH0441935 B2 JP H0441935B2
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Landscapes
- Weight Measurement For Supplying Or Discharging Of Specified Amounts Of Material (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は計量に際し計量ホツパー内の被計量物
のバラツキを着目し、その演算方法を改良した組
み合せ計量装置に関するものである。
〔従来技術およびその問題点〕
農産物等の自然産品のように単位重量にバラツ
キがかなりあり、しかも設定重量を包装単位とす
る場合、設定重量以下の包装は許されないため重
量余裕を見込む結果、大量処理となると利益損失
の増大を招くことになる。そこで、被計量物をい
くつかまとめて一定量に自動計量する組合せ計量
装置が重要視されて来た。
従来の組合せ計量装置における組合わせの算出
方法としては、第４図に示すように、各計量ホツ
パー４1，４2，……，４Nごとに設置した計量器
５1，５2，……，５Nによつて、考えられるすべ
ての組合わせについて計量ホツパー中の物品重量
の合計が目標値より小さくなく、かつ最も目標値
に近い場合を探し出す方法がある。この方法は計
量ホツパー数をＮとするとき、2N個の組み合わせ
について計算する必要があり、Ｎが大きくなると
指数関数的に計算所要時間が急激に大きくなつて
しまう問題点がある。又、他の方法としては、前
もつて計量ホツパーを組合わせる方法を数多く与
えておいて、各組合せを１つずつ調べていき、計
量ホツパー中の物品重量の合計が目標値より小さ
くなく、かつ、最も目標値に近い場合を探し、こ
れを満たす組み合わせを探し出す方法がある。し
かし、この方法は組み合わせの検討があらかじめ
用意された範囲を出ることが出来ず大きな誤差を
生じる可能性がある。計量ホツパー本体としては
高速が要求されているが機械的な動作であるた
め、高速化には限界がある。又、計量ホツパーの
数を増やすと組合せの精度は上がるが上述したよ
うに計量ホツパーの数が増える程計算時間が増大
してくる。このように、処理能力と計量精度にお
けるトレード・オフ（trade off）を完全に克服
できる最適組合せ算出方式に基づく組合せ計量装
置は従来まだ考えられていなかつた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来の欠点を除去し、処
理能力と計量精度におけるトレード・オフ
（trade off）をほぼ完全に最適化する発見的アル
ゴリズムに基づき、計量ホツパー数Ｎに対して計
量精度を上げるためにＮを大きくしても処理時間
が指数関数的な時間ではなくN2オーダーの多項
式時間となるように極めて最適化された組合せ計
量装置を提供することにある。
〔発明の要点〕
本発明は上記目的を達成するために、Ｎ個の要
素から成る全集合を部分集合PKとその補集合K
に分け、前記部分集合PKに含まれる各要素の計
量値と前記部分集合の補集合Kに含まれる各要
素の計量値との差および前記Ｎ個の各要素の計量
値を少なくとも格納する記憶手段と、前記部分集
合PKに含まれる各要素の合計値が予め設定され
た目的値に収束していない場合には前記部分集合
PKの１つの要素と前記補集合Kの１つの要素と
を交代させるかあるいは前記部分集合PKの１つ
の要素を除去するか、あるいは前記部分集合PK
に前記補集合Kの１つの要素を加えるかの構成
変化に対して各要素の合計値が前記目的値に収束
したかどうかを前記記憶手段の各内容を使つて評
価する評価手段と、前記構成変化によつて各要素
の計量値が前記部分集合PKの各要素の計量合計
値よりも前記目的値に近くなつている部分集合
PK+1とその補集合K+1を形成する組み換え手段
と、もし更新された前記部分集合PK+1の各要素の
計量合計値が前記目的値に収束していない場合に
は前記部分集合PK+1をPKとしてさらに上記同様
な構成変化を収束するまで繰り返し実行させる制
御手段とを有することを特徴とする組合せ計量装
置を提供することにある。
〔作用〕
Ｎ個のホツパーの中からＭ（＜Ｎ）個を初期設
定し、そのホツパー合計重量IWを計算する。そ
して、その初期ホツパーの１つを（Ｎ−Ｍ）個の
未使用ホツパーと交代させるか、使わなくする
か、あるいは新しく別の未使用ホツパーを追加使
用するかを判定するために対角要素aiiがホツパー
ｉの重量Wiに相当する数（−Wi）を表し、非対
角要素aijはホツパーの重量差（Wj−Wi）すなわ
ち交代による重量変化量を表す評価行列Ａを記憶
しておき目標値IPに近づくようにその行列の要
素を選択することによつて、選択後のホツパー合
計重量IWを算出する。これを繰り返せばホツパ
ー合計重量IWは極めて早いステツプでほとんど
目標値IPに収束することを利用している。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳述する。
第２図は、本発明の組合せ計量装置に使用す
る、計量部Ａの構成図である。
ベルトコンベア１によつて運ばれた被計量物は
供給器２に投入され円形フイーダ３にたまる。被
計量物はさらにフイーダー４1〜４Nに投下され
る。ここで計量ホツパー５1〜５Nが空になるのを
待つ。空になると、被計量物は計量ホツパー５1
〜５Nに落下され計量器６1〜６Nによつて計量さ
れ組合せ計算の結果該当する計量ホツパー５1〜
５Nの開閉部７1〜７Nが開き、集合シユートに落
ちる。
次に、本発明の組合せ計量装置の処理部の基礎
となる最適化発見的アルゴリズムについて説明す
る。その発見的アルゴリズムの考え方は以下のよ
うなものである。
(1) まず最初にＮ個の計量ホツパーのうち自由に
適当なＭ個の計量ホツパーを初期設定として選
んでその合計重量IWを計算する。
(2) 選び出された計量ホツパーのうちの１つを
(a)未使用の計量ホツパーと交代させるか、(b)
使わなくさせるか、(c)新しく別の未使用の計量
ホツパーを追加使用するかの３通りの方法のう
ち最もよく目標値IPに近づく方法を選択し、
使用計量ホツパーの構成を変更する。
(3) 使用される計量ホツパーの合計重量IWを算
出し目標値からのずれが充分小さければそこで
終了する。そうでなければ前述した(2)の処理を
繰り返す。
なお、このアルゴリズムのステツプ(1)におい
て、最初に選択するＭ個の計量ホツパーは任意に
設定してよく、(2)と(3)の処理を数回繰り返すこと
により、IWはほぼ目的値IPに極めて少ないステ
ツプで収束するので収束した時点で最終的なホツ
パー集合の組合せが決定されて終了する。さら
に、(2)の処理においては計算部は記憶回路に格納
された以下のような評価行列Ａを探索することに
よつて、IWが目標値IPへ近づく程度を評価する。
すなわち、全計量ホツパーがＮ個で、ステツプ(1)
における初期設定の計量ホツパーがＭ個であると
き、評価行列Ａは次式で与えられる。
ここでWiを計量ホツパーｉの重量とするとき、
aijは以下のような値をもつ要素である。
ｉ≠ｊのときaij＝Wj−Wi（このときaijの選択は
それまで使用していた計量ホツパーｉを使用せ
ず、ｊを利用することを意味する）
ｉ＝ｊのときaij＝−Wi（このときaijの選択はそ
れまで利用していた計量ホツパーｉを利用しない
ことを意味する）
すなわち、非対角要素aijは計量ホツパーｉから
ｊへ交代させたときに合計重量IWがどのくらい
変化して次のIWとなつたかを調べるのに利用で
きる。また、新しく１つのホツパーを追加するに
は前ステツプのIWにWiを加える必要がある。そ
のために、Ｔを転置記号として次のホツパー重量
ベクトルを利用する。（Ｗ＝〔W1，W2，……WN〕
T）
すでに、適当なＭ個の計量ホツパーは前述した
ように初期設定値として選択されていることに注
意すれば、(2)と(3)のステツプではＮ個のすべての
計量ホツパーについて検討する必要はない。すな
わち、上記評価行列Ａとホツパー重量ベクトルＷ
を以下のように表現することが可能となる。
ここでは、１行からＭ行まではすでに選ばれて
いる計量ホツパーである。すなわちｉが１からＭ
までの計量ホツパーがすでに選ばれている時は一
点鎖線の中の要素のみを記憶回路から読み出して
調べればどのように合計重量IWが変化するかを
知ることができる。すなわち、本発明は次の４つ
の構成手段をもつている。記憶手段はＮ個の要素
から成る全集合を部分集合PKとその補集合Kに
分け、前記部分集合PKに含まれる各要素の計量
値と前記部分集合の補集合Kに含まれる各要素
の計量値との差および前記Ｎ個の各要素の計量値
を少なくとも格納するものである。評価手段は前
記部分集合PKに含まれる各要素の合計値が予め
設定された目的値に収束していない場合には前記
部分集合PKの１つの要素と前記補集合Kの１つ
の要素とを交代させるかあるいは前記部分集合
PKの１つの要素を除去するか、あるいは前記部
分集合PKに前記補集合Kの１つの要素を加える
かの構成変化に対して各要素の合計値が前記目的
値に収束したかどうかを前記記憶手段の各内容を
使つて評価するものである。組み換え手段は前記
構成変化によつて各要素の計量合計値が前記部分
集合PKの各要素の計量合計値よりも前記目的値
に近くなつている部分集合PK+1とその補集合K+
１を形成するものである。そして、制御手段はも
し再集計された前記部分集合PK+1の各要素の計量
合計値が前記目的値に収束していない場合には前
記部分集合PK+1をPKとしてさらに上記同様な構
成変化を収束するまで繰り返し実行させるもので
ある。
以下に具体的な実施例を示す。
計量ホツパー14個に以下のような重量（単位
0.1グラム）が配分されたとき、表１の条件下で
[Technical Field of the Invention] The present invention relates to a combination weighing device that focuses on the dispersion of objects to be weighed in a weighing hopper during weighing and improves its calculation method. [Prior art and its problems] When the unit weight of natural products such as agricultural products varies considerably, and when the set weight is used as the packaging unit, packaging that is less than the set weight is not allowed. Disposal will result in increased profit loss. Therefore, emphasis has been placed on combination weighing devices that automatically weigh several objects to be weighed together into a fixed amount. As shown in Fig. 4, the method of calculating the combination in the conventional combination weighing device is to use measuring instruments 5 1 , 5 2 , . . . installed for each weighing hopper 4 1 , 4 2 , . , 5 N , there is a method of finding the case where the total weight of the articles in the weighing hopper is not smaller than the target value and is closest to the target value for all possible combinations. In this method, when the number of weighing hoppers is N, it is necessary to calculate 2N combinations, and there is a problem that the time required for calculation increases exponentially as N increases. Another method is to provide a number of combinations of weighing hoppers in advance, examine each combination one by one, and make sure that the total weight of the articles in the weighing hoppers is not less than the target value, and , there is a method of searching for the case closest to the target value and finding a combination that satisfies this. However, with this method, the consideration of combinations cannot go beyond a predetermined range, which may result in large errors. The weighing hopper body is required to operate at high speed, but since it is a mechanical operation, there is a limit to how high the speed can be increased. Furthermore, as the number of weighing hoppers increases, the accuracy of the combination increases, but as described above, the calculation time increases as the number of weighing hoppers increases. As described above, a combination weighing device based on an optimal combination calculation method that can completely overcome the trade-off between processing power and weighing accuracy has not yet been considered. [Object of the Invention] The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and to provide a method for reducing the number of weighing hoppers N based on a heuristic algorithm that almost completely optimizes the trade-off between processing power and weighing accuracy. On the other hand, it is an object of the present invention to provide a combinational weighing device that is extremely optimized so that even if N is increased in order to improve weighing accuracy, the processing time is not an exponential time but a polynomial time on the order of N2 . [Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention divides a total set consisting of N elements into a subset P K and its complementary set K.
a memory that stores at least the difference between the metric value of each element included in the subset P K and the metric value of each element included in the complementary set K of the subset, and the metric value of each of the N elements; means, and if the total value of each element included in the subset P K does not converge to a preset target value, the subset P K
alternating one element of P K with one element of said complement K ; or removing one element of said subset P K ; or removing one element of said subset P K;
an evaluation means for evaluating, using each content of the storage means, whether or not the total value of each element converges to the target value with respect to a configuration change such as adding one element of the complementary set K to the configuration; A subset in which the metric value of each element is closer to the target value than the metric total value of each element of the subset P K due to change.
recombination means for forming P K+1 and its complementary set K+1 , and if the metric sum of each element of the updated subset P K+1 does not converge to the target value, It is an object of the present invention to provide a combinational weighing device characterized by having a control means for repeatedly executing the same configuration changes as described above using the set P K+1 as P K until convergence. [Operation] Initialize M (<N) hoppers from N hoppers and calculate the total weight IW of the hoppers. Then, in order to determine whether to replace one of the initial hoppers with (N-M) unused hoppers, to discontinue using it, or to additionally use another unused hopper, the diagonal element a ii represents the number (-W i ) corresponding to the weight W i of hopper i, and off-diagonal element a ij represents the evaluation matrix A representing the weight difference (W j −W i ) of the hoppers, that is, the amount of weight change due to alternation. By memorizing and selecting elements of the matrix so as to approach the target value IP, the total hopper weight IW after selection is calculated. By repeating this, the hopper total weight IW almost converges to the target value IP in extremely quick steps. [Embodiments of the Invention] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a configuration diagram of the weighing section A used in the combination weighing device of the present invention. The objects to be weighed carried by the belt conveyor 1 are fed into a feeder 2 and accumulated in a circular feeder 3. The objects to be weighed are further dropped into feeders 4 1 to 4 N. Now wait until the weighing hoppers 5 1 to 5 N are empty. When empty, the object to be weighed is placed in the weighing hopper 5 1
~ 5 N and weighed by the measuring device 6 1 ~ 6 N and the corresponding weighing hopper 5 1 ~ as a result of the combination calculation
The opening/closing parts 7 1 to 7 N of 5 N open and fall into the collection chute. Next, an optimization heuristic algorithm that is the basis of the processing section of the combinational weighing device of the present invention will be explained. The idea behind the heuristic algorithm is as follows. (1) First, from among the N weighing hoppers, M weighing hoppers are freely selected as initial settings and their total weight IW is calculated. (2) one of the selected weighing hoppers (a) is replaced by an unused weighing hopper, or (b)
Select the method that best approaches the target value IP from among the three methods of disabling it or (c) adding and using another unused weighing hopper,
Change the configuration of the usage metering hopper. (3) Calculate the total weight IW of the weighing hoppers used, and if the deviation from the target value is sufficiently small, the process ends there. Otherwise, repeat the process (2) described above. In step (1) of this algorithm, the initially selected M weighing hoppers may be set arbitrarily, and by repeating steps (2) and (3) several times, IW can almost be adjusted to the target value IP. Since the process converges in an extremely small number of steps, the final combination of hopper sets is determined and the process ends when the process converges. Furthermore, in the process (2), the calculation unit evaluates the degree to which IW approaches the target value IP by searching for the following evaluation matrix A stored in the storage circuit.
In other words, the total number of weighing hoppers is N, and step (1)
When the number of initially set metric hoppers in is M, the evaluation matrix A is given by the following equation. Here, when W i is the weight of weighing hopper i,
a ij is an element with the following values. When i≠j, a ij = W j −W i (In this case, selecting a ij means not using the weighing hopper i that was used until then, but using j.) When i = j, a ij = -W i (At this time, the selection of a ij means that the previously used metric hopper i is not used.) In other words, the off-diagonal element a ij is changed when the metric hopper i is replaced by the metric hopper j. It can be used to find out how much the total weight IW changed to the next IW. Also, to add one new hopper, it is necessary to add W i to IW in the previous step. For this purpose, the following hopper weight vector is used with T as the transpose symbol. (W=[W 1 , W 2 , ... W N ]
T ) If we note that M suitable weighing hoppers have already been selected as initial settings as described above, all N weighing hoppers are considered in steps (2) and (3). There's no need. That is, the above evaluation matrix A and the hopper weight vector W
can be expressed as follows. Here, rows 1 to M are already selected weighing hoppers. That is, i is from 1 to M
When the weighing hopper up to is already selected, it is possible to know how the total weight IW changes by reading out and examining only the elements inside the one-dot chain line from the memory circuit. That is, the present invention has the following four constituent means. The storage means divides the total set consisting of N elements into a subset P K and its complement K , and stores the metric value of each element included in the subset P K and each element included in the complement set K of the subset. and the measured value of each of the N elements are stored at least. If the total value of each element included in the subset P K has not converged to a preset target value, the evaluation means selects one element of the subset P K and one element of the complementary set K. or a subset of said
Check whether the total value of each element converges to the target value for a configuration change such as removing one element of P K or adding one element of the complementary set K to the subset P K. The evaluation is performed using each content of the storage means. The recombination means generates a subset P K+1 and its complement K + in which the metric total value of each element is closer to the target value than the metric total value of each element of the subset P K due to the configuration change.
1 . Then, if the re-aggregated metric total value of each element of the subset P K+1 has not converged to the target value, the control means sets the subset P K+1 to P K and further operates in the same manner as above. This method repeatedly executes configuration changes until convergence. Specific examples are shown below. The following weight (unit:
0.1 g) is distributed under the conditions of Table 1.
【表】
評価行列Ａは、表２のようになる。すなわち、
Ａ行列の対角要素aij（ｉ＝１，２，……，Ｎ）
は計量ホツパーｉに入つた重量Ｗに負の符合のつ
いた数値が入つている。これはその計量ホツパー
を使用しないとき変化する重量（−Wi）を示し
ている。また、Ａ行列の非対角要素aijは計量ホツ
パーｉをｊに交代させたときの値（Wj−Wi）を
示しており、対角成分に対して数値は対称的に配
置されており、符合のみが異なつている。評価行
列Ａの各要素aijをプログラム高級言語で一般に使
用される配列変数Ａ（ｉ，ｊ）で表現すれば、具
体的数字を入れると例えば、
Ａ（４，２）＝239−203＝36でこれは計量ホツパー
No.４の代りに計量ホツパーNo.２を使うことを意味
している。
一方、Ａ（２，４）＝203−239＝−36は計量ホツ
パーNo.２の代りに計量ホツパーNo.４を使うことを
意味している。又Ａ（８，８）＝−220であり、こ
れは計量ホツパーNo.８を使用しない場合を意味し
ている。
本発明の組合せ計量装置の処理部は、上記の評
価行列Ａ及びホツパー重量ベクトルＷを記憶回路
に格納しておき、第３図のフローチヤートに従つ
て、前記発見的アルゴリズムを実行する。
まず、ステツプ１として計量ホツパーで計測し
た結果として、ホツパー（ｉ＝１〜Ｎ）の重量が
確定する。この重量をＷ（ｉ）とする。次にステ
ツプ２として評価行列Ａを作成する。すなわち、
ｉ≠ｊの時Ｗ（ｊ）からＷ（ｉ）を引いた差をＡ
（ｉ，ｊ）とする。ｉ＝ｊの時、−Ｗ（ｉ）をＡ
（ｉ，ｉ）とする。次にステツプ３として適当な
Ｍ個の計量ホツパーを使用すること、すなわち初
期設定を行う。この初期設定は任意である。次に
ステツプ４としてＷ（ｉ）の使用の計量ホツパー
のみの重量合計IWを求めIWとする。ここで係数
IS（ｉ）は計量ホツパーｉを使用するかどうかを
表現するフラグであり、IS（ｉ）＝１は計量ホツパ
ーｉを使用する場合、IS（ｉ）＝０は計量ホツパー
ｉを未使用とする場合を表す。
次にステツプ５として使用されている計量ホツ
パーのみの重量合計IWが目標値IPより大きいか、
等しく、かつ上記重量合計IWと目標値IPの差の
全体値が許容誤差DELTAより等しいか小さい場
合は処理は終る。逆に｜IW−IP｜がDELTAよ
り大きい場合には次のステツプ６に移る。
評価行列Ａとホツパー重量ベクトルＷを格納し
ている記憶回路を探索する。そしてステツプ６で
はｉ，ｊの組合せについて、IW（重量合計）がIP
（目標値）より大きい条件下で前のステツプの重
量合計（IW）にお互いの計量ホツパーの差がど
のくらいあるかを示す差分Ａ（ｉ，ｊ）を加え目
標値（IP）を減算した絶対値すなわち、未使用
の計量ホツパーと交代させるか、あるいはホツパ
ーｉを使わなくするかを意味する評価式
Ｄ＝｜IW＋Ａ（ｉ，ｊ）−IP｜を計算する。また、
前ステツプでの重量合計（IW）に計量ホツパー
ｉの重さをＷ（ｉ）を加え目標値（IP）を減算し
た絶対値を即ち新しく別の計量ホツパーｉを追加
することを意味する評価式
Ｄ＝｜IW＋Ｗ（ｉ）−IP｜を計算する。そして、
計算した評価値Ｄを最小とするｉ，ｊの組合せを
求める。
次にステツプ７としてステツプ６で求められた
最小評価値Ｄを与えるｉ，ｊの組合せを使つて計
量ホツパーを変更する。すなわち使用ホツパー
（−ｉ）に対してはIS（ｉ）＝１、未使用のホツパ
ー（−ｊ）に対してはIS（ｊ）＝０とするように変
更する。
そして、次に使用した計量ホツパーの重量合計
IWを求めるステツプ４に移り、ステツプ５，６，
７をステツプ５の条件を満足するまで繰り返す。
次に本発明の組合せ計量装置の処理部の構成に
ついて詳述する。第１図ａは上述した最適化発見
的アルゴリズムに基づいて構成される処理部の計
量部Ａに対する接続関係を示すブロツク図で、第
１図ｂは処理部Ｂの構成を示すブロツク図であ
る。
第１図ａにおいて、計量部Ａは第２図を使つて
説明したように、計量ホツパー中の被形量物を計
量器によつて形量する装置であるが、前記計量器
によつて測定されたアナログ計量値はAD変換器
を介してデイジタル計量値に変換されて、処理部
Ｂに入力される。処理部Ｂは演算回路部B1と記
憶回路部B2から成り、記憶回路部B2に格納され
た前記評価行列Ａとホツパー重量ベクトルＷを使
つて、演算回路部B1で前記最適化発見的アルゴ
リズムを実行する。すなわち、前記デイジタル計
測値は一時記憶部B1に保持され、この情報を基
に演算回路部B1は評価行列Ａとホツパー重量ベ
クトルＷを算出し、記憶回路B2に格納する。外
部より初期設定としてのＭ個のホツパーを演算部
に通知すると、演算回路部B1は、行列Ａとベク
トルＷの要素を逐次選択することによつて使用ホ
ツパーの合計重量IWが外部より通知されている
目標値IPに近づくように逐次計算を実行する。
前記逐次計算の結果IWがIPに収束した時点での
処理部Ｂは選択された使用ホツパーの組合せを示
すフラグ情報IS（ｉ）を計量部Ａに返し、選択さ
れた前記使用ホツパーの開閉スイツチを開いて、
総和の重量がIPより小さくなく、もつともIPに
近くなるように組み合わされた各被計量物を集合
シユートに落とすように制御する。
次に第１図ｂを用いて、本発明の組み合せ計量
装置の処理部を詳述する。
各計量ホツパーの重量のデイジタル計測値１１
はホツパー計量値記憶回路１５に入れられ、計量
組み合わせ差分算出回路１６で計量ホツパーの
各々の組合わせを変化させた場合の差が計算さ
れ、この値は利用組合わせ差分記憶回路１７に記
憶される。次に、初期計量ホツパー設定スイツチ
１２によつて初期ホツパー選択回路１８上に保持
されたＭ個のホツパーを初期設定として逐次計算
を開始する。ホツパー計算値と計量組合わせ差分
記憶回路１７からの計量組合わせ差分値を用い
て、ホツパー選択組換え回路１９でホツパー組合
わせ変更した時に得られるホツパー重量合計値
IWを選択したホツパーの合計値加算回路２０で
計算する。そして、ホツパー重量合計の適合性判
定回路２２はあらかじめスイツチ１３によつて目
標合計値設定回路２１が設定している目標合計値
IPと選択したホツパーの合計値加算回路２０か
らの合計値IWとを比較し適合性を判定する。す
なわち、第３図の前記フローチヤートのステツプ
６の計算を実行する。条件を満足していれば、ホ
ツパー開閉用信号出力回路２３に通知信号を出
し、その回路２３は適合ホツパーを開くように計
量部Ａに制御情報を出力する。もし条件が満足し
ていなければ組合せ変更指令回路２４に通知しそ
こからホツパー選択組換え回路１９に信号を送
り、上記ホツパー組換え回路１９により組合わせ
を変化させ条件に合うものを選ぶまでのこの計算
を繰り返す。
次に、すべての組合せを計算する従来の網羅的
手法と本発明の発見的手法を比較し評価する。Ｎ
を全ホツパー数としたとき、各々の演算回数は表
３に示される。[Table] The evaluation matrix A is as shown in Table 2. That is, the diagonal elements a ij of the A matrix (i=1, 2, ..., N)
The weight W entered into the weighing hopper i contains a numerical value with a negative sign. This shows the weight (-W i ) that changes when the weighing hopper is not in use. In addition, the off-diagonal elements a ij of the A matrix indicate the values (W j −W i ) when the metric hopper i is replaced by j, and the values are arranged symmetrically with respect to the diagonal elements. The only difference is the sign. If each element a ij of the evaluation matrix A is expressed as an array variable A(i, j) commonly used in high-level programming languages, then if you include specific numbers, for example, A(4, 2) = 239-203 = 36 This is a measuring hopper
This means using weighing hopper No. 2 instead of No. 4. On the other hand, A(2,4)=203-239=-36 means that weighing hopper No. 4 is used instead of weighing hopper No. 2. Also, A(8,8)=-220, which means that weighing hopper No. 8 is not used. The processing section of the combinational weighing device of the present invention stores the above-mentioned evaluation matrix A and hopper weight vector W in a storage circuit, and executes the heuristic algorithm according to the flowchart shown in FIG. First, in step 1, the weight of the hopper (i=1 to N) is determined as a result of measurement with the weighing hopper. Let this weight be W(i). Next, in step 2, an evaluation matrix A is created. That is,
When i≠j, the difference obtained by subtracting W(i) from W(j) is A
(i, j). When i=j, -W(i) is A
Let it be (i, i). Next, in step 3, appropriate M weighing hoppers are used, ie, initial settings are performed. This initial setting is optional. Next, in step 4, the total weight IW of only the weighing hopper used for W(i) is determined and set as IW. Here the coefficient
IS(i) is a flag expressing whether or not to use weighing hopper i; IS(i) = 1 means that weighing hopper i is used; IS(i) = 0 means that weighing hopper i is not used. represents a case. Next, as step 5, check whether the total weight IW of only the weighing hopper used is greater than the target value IP.
If they are equal and the total value of the difference between the total weight IW and the target value IP is equal to or smaller than the allowable error DELTA, the process ends. Conversely, if |IW-IP| is larger than DELTA, the process moves to the next step 6. The memory circuit storing the evaluation matrix A and the hopper weight vector W is searched. Then, in step 6, for the combination i and j, IW (total weight) is
(Target value) The absolute value obtained by adding the difference A (i, j) that indicates the difference between the two weighing hoppers to the total weight (IW) of the previous step and subtracting the target value (IP) under conditions that are larger than (Target value) That is, an evaluation formula D=|IW+A(i,j)-IP| is calculated, which means whether to replace it with an unused weighing hopper or to discontinue use of hopper i. Also,
An evaluation formula that means adding a new weighing hopper i to the absolute value obtained by adding the weight of weighing hopper i to W(i) and subtracting the target value (IP) to the total weight (IW) in the previous step. Calculate D=|IW+W(i)−IP|. and,
Find the combination of i and j that minimizes the calculated evaluation value D. Next, in step 7, the weighing hopper is changed using the combination of i and j that gives the minimum evaluation value D obtained in step 6. That is, the change is made so that IS(i)=1 for the used hopper (-i) and IS(j)=0 for the unused hopper (-j). Then, the total weight of the weighing hopper used next
Move on to step 4 to find IW, then step 5, 6,
7 is repeated until the condition of step 5 is satisfied. Next, the configuration of the processing section of the combination weighing device of the present invention will be described in detail. FIG. 1a is a block diagram showing the connection relationship between the processing section constructed based on the above-mentioned optimization heuristic algorithm and the measuring section A, and FIG. 1b is a block diagram showing the configuration of the processing section B. In Fig. 1a, the weighing section A is a device for weighing the object to be shaped in the weighing hopper with a measuring instrument, as explained using Fig. 2; The analog measurement value thus obtained is converted into a digital measurement value via an AD converter, and is input to the processing section B. The processing section B consists of an arithmetic circuit section B1 and a memory circuit section B2 , and uses the evaluation matrix A and the hopper weight vector W stored in the memory circuit section B2 to carry out the optimization discovery in the arithmetic circuit section B1. Execute the target algorithm. That is, the digital measurement value is held in the temporary storage section B1 , and based on this information, the arithmetic circuit section B1 calculates the evaluation matrix A and the hopper weight vector W, and stores them in the storage circuit B2 . When the calculation unit is notified of M hoppers as an initial setting from the outside, the calculation circuit unit B1 sequentially selects the elements of the matrix A and the vector W, so that the total weight IW of the hoppers to be used is notified from the outside. Perform calculations sequentially to approach the target value IP.
At the time when IW converges to IP as a result of the sequential calculation, processing section B returns flag information IS(i) indicating the selected combination of used hoppers to measuring section A, and turns on/off switch of the selected used hoppers. Open,
The objects to be weighed are controlled to be dropped into the collection chute so that the total weight is not less than IP, but is close to IP. Next, the processing section of the combination weighing device of the present invention will be described in detail using FIG. 1b. Digital measurement value 11 of the weight of each weighing hopper
is input into the hopper measurement value storage circuit 15, and the difference when each combination of measurement hoppers is changed is calculated in the measurement combination difference calculation circuit 16, and this value is stored in the usage combination difference storage circuit 17. . Next, the M hoppers held in the initial hopper selection circuit 18 by the initial weighing hopper setting switch 12 are set as initial settings and sequential calculations are started. A total hopper weight value obtained when the hopper combination is changed in the hopper selection recombination circuit 19 using the hopper calculation value and the measurement combination difference value from the measurement combination difference storage circuit 17.
IW is calculated by the total value addition circuit 20 of the selected hopper. Then, the suitability determination circuit 22 for the total hopper weight calculates the target total value set in advance by the target total value setting circuit 21 by the switch 13.
Compatibility is determined by comparing IP with the total value IW from the total value addition circuit 20 of the selected hopper. That is, the calculation in step 6 of the flowchart shown in FIG. 3 is executed. If the conditions are satisfied, a notification signal is output to the hopper opening/closing signal output circuit 23, and the circuit 23 outputs control information to the measuring section A to open the compatible hopper. If the conditions are not satisfied, the combination change command circuit 24 is notified, and from there a signal is sent to the hopper selection recombination circuit 19, which causes the hopper recombination circuit 19 to change the combination and select the one that meets the conditions. Repeat the calculation. Next, the conventional exhaustive method of calculating all combinations and the heuristic method of the present invention will be compared and evaluated. N
When is the total number of hoppers, the number of operations for each is shown in Table 3.
【表】
本発明の発明的手法では、Ｎ×Ｎの評価行列Ａ
の全ての要素が利用されるわけではなく、前述し
たように使用中のホツパーのみに注目すればよい
から、およそ用意したホツパーの半分が現実に組
合されることからＮ／２×Ｎ／２の要素について
組合せを調べればよい。そして繰り返し回数は、
現実の計算結果では４〜５回で充分であり、最大
でも20回を超えないことが確かめられた。
そこで組合せの数としては、平均繰り返し回数
を20／２＝10回として求めた。
このために、本発明の発見的手法においてはＮ
の２乗に比例して計算回数が増加するのに対し、
すべての組合わせを計算する従来の網羅的手法は
2Nに比例して増加する。このため計量ホツパーの
個数Ｎが大きくなればなる程、本発明の発見的手
法が有利になる。従来のすべての組合せを計算す
る網羅的手法と本発明の評価行列Ａを用いて計算
する発見的手法の所要時間の一例をあげると表４
のようになる。[Table] In the inventive method of the present invention, an N×N evaluation matrix A
Not all elements of the hoppers are used, and as mentioned above, we only need to focus on the hoppers in use, so approximately half of the hoppers prepared will actually be combined, so it will be N/2 x N/2. All you have to do is check the combinations of elements. And the number of repetitions is
In actual calculation results, it was confirmed that 4 to 5 times is sufficient, and the maximum number of times does not exceed 20 times. Therefore, the number of combinations was determined by setting the average number of repetitions to 20/2 = 10 times. For this reason, in the heuristic of the present invention, N
While the number of calculations increases in proportion to the square of
The traditional exhaustive method of calculating all combinations is
2 Increases proportionally to N. Therefore, the greater the number N of metering hoppers, the more advantageous the heuristic of the invention becomes. An example of the time required for the conventional exhaustive method of calculating all combinations and the heuristic method of calculating using the evaluation matrix A of the present invention is shown in Table 4.
become that way.
以上詳細に説明したように本発明の発見的手法
に基づく組合せ計量装置はＮを大きくしても計量
ホツパーの数Ｎの２乗に比例して計算回数が増大
するだけであるので従来のすべての組合せについ
て実行する網羅的方法に比べ計算回数が極めて少
なくて済む。又本発明は目標値の近くへ接近する
に従い速度が速くなり、判定条件をゆるやかにす
ればさらに短い時間で目的を達成できる。また、
限定された時間内でも目標値に極めて近い値にな
つているので計算を途中で打ち切つても大きな誤
差になることがないという効果がある。
As explained in detail above, in the combinational weighing device based on the heuristic method of the present invention, even if N is increased, the number of calculations increases in proportion to the square of the number of weighing hoppers, N. The number of calculations is extremely small compared to the exhaustive method performed on combinations. Further, according to the present invention, the speed becomes faster as the target value is approached, and if the determination conditions are made more relaxed, the objective can be achieved in an even shorter time. Also,
Since the value is very close to the target value even within a limited time, there is an effect that even if the calculation is stopped midway, there will be no large error.
第１図ａは本発明の組合せ計量装置のブロツク
図、第１図ｂはその処理部の回路図、第２図は本
発明の組合せ計量装置の計量部の構成図、第３図
は本発明の組合せ計量装置の処理部が実行する最
適化発見的アルゴリズムのフローチヤートであ
る。
Ａ……計量部、Ｂ……処理部、B1……演算回
路部、B2……記憶回路部、１……ベルトコンベ
ア、２……供給器、３……円形フイーダー、４1
〜４N……フイーダー、５1〜５N……計量ホツパ
ー、６1〜６N……計量器、７1〜７N……開閉部、
８……集合シユート、１１……計量値、１２，１
３……スイツチ、１４……ホツパー開閉用信号出
力、１５……計量ホツパー計量値記憶回路、１６
……計量組合せ差分算出回路、１７……計量組合
せ差分記憶回路、１８……初期計量ホツパー選択
回路、１９……計量ホツパー選択組み換え回路、
２０……選択した計量ホツパーの合計値加算回
路、２１……目標合計値の設定回路、２２……計
量ホツパー重量合計の適合性判定回路、２３……
計量ホツパー開閉用信号出力回路、２４……組合
せ変更指令回路。
Figure 1a is a block diagram of the combination weighing device of the present invention, Figure 1b is a circuit diagram of its processing section, Figure 2 is a block diagram of the weighing section of the combination weighing device of the present invention, and Figure 3 is the invention. 2 is a flowchart of an optimization heuristic algorithm executed by the processing unit of the combinational weighing device. A...Measuring section, B...Processing section, B1 ...Arithmetic circuit section, B2 ...Storage circuit section, 1...Belt conveyor, 2...Supplier, 3...Circular feeder, 4 1
~4 N ... Feeder, 5 1 ~ 5 N ... Weighing hopper, 6 1 ~ 6 N ... Measuring device, 7 1 ~ 7 N ... Opening/closing part,
8...Collection shoot, 11...Measurement value, 12,1
3... Switch, 14... Hopper opening/closing signal output, 15... Weighing hopper measurement value storage circuit, 16
... Weighing combination difference calculation circuit, 17... Weighing combination difference storage circuit, 18... Initial weighing hopper selection circuit, 19... Weighing hopper selection recombination circuit,
20...Selected weighing hopper total value addition circuit, 21...Target total value setting circuit, 22...Weighing hopper total weight compatibility determination circuit, 23...
Weighing hopper opening/closing signal output circuit, 24...Combination change command circuit.
Claims (1)
その補集合Kに分け、前記部分集合PKに含まれ
る各要素の計量値と前記部分集合の補集合Kに
含まれる各要素の計量値との差および前記Ｎ個の
各要素の計量値を少なくとも格納する記憶手段
と、前記部分集合PKに含まれる各要素の合計値
が予め設定された目的値に収束していない場合に
は前記部分集合PKの１つの要素と前記補集合K
の１つの要素とを交代させるかあるいは前記部分
集合PKの１つの要素を除去するか、あるいは前
記部分集合PKに前記補集合Kの１つの要素を加
えるかの構成変化に対して各要素の合計値が前記
目的値に収束したかどうかを前記記憶手段の各内
容を使つて評価する評価手段と、前記構成変化に
よつて各要素の計量合計値が前記部分集合PKの
各要素の計量合計値よりも前記目的値に近くなつ
ている部分集合PK+1とその補集合K+1を形成す
る組み換え手段と、もし更新された前記部分集合
PK+1の各要素の計量合計値が前記目的値に収束し
ていない場合には前記部分集合PK+1をPKとして
さらに上記同様な構成変化を収束するまで繰り返
し実行させる制御手段とを有することを特徴とす
る組合せ計量装置。1 Divide the total set consisting of N elements into a subset P K and its complement K , and calculate the metric value of each element included in the subset P K and the metric value of each element included in the complement K of the subset storage means for storing at least the difference between the total value and the metric value of each of the N elements; One element of the subset P K and the complement K
Each element for a configuration change such as exchanging one element with one element of the subset P K , removing one element of the subset P K, or adding one element of the complementary set K to the subset P K. evaluation means for evaluating whether the total value of each element has converged to the target value using each content of the storage means ; a recombination means for forming a subset P K+1 and its complement K+1 which are closer to the objective value than the metric total value, and if the subset is updated;
If the metric total value of each element of P K+1 has not converged to the target value, the subset P K+1 is set as P K and the same configuration change as described above is repeated until convergence. A combination weighing device characterized by having:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082285A JPS61189419A (en) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | Combination measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3082285A JPS61189419A (en) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | Combination measuring instrument |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61189419A JPS61189419A (en) | 1986-08-23 |
| JPH0441935B2 true JPH0441935B2 (en) | 1992-07-09 |
Family
ID=12314394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3082285A Granted JPS61189419A (en) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | Combination measuring instrument |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61189419A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2645392B2 (en) * | 1987-12-26 | 1997-08-25 | カルビー株式会社 | Combination weighing device |
| JP2645391B2 (en) * | 1987-12-26 | 1997-08-25 | カルビー株式会社 | Combination weighing device |
| JP2691249B2 (en) * | 1987-12-26 | 1997-12-17 | カルビー株式会社 | Combination weighing device |
| JP2516624Y2 (en) * | 1988-11-30 | 1996-11-06 | 株式会社リコー | Image density correction device |
-
1985
- 1985-02-18 JP JP3082285A patent/JPS61189419A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61189419A (en) | 1986-08-23 |
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