「大中小」三種の穴を、投票用紙に空ける。

　
投票所内の記入台の周囲にカメラを設置するとよいです。
　
投票用紙に書き込んでいる人を撮影しながら、
　
記入された名前を読み取り、
　
自動的に勘定して集計していけば、
　
投票時間の終了と同時に、当選者を発表することができます。
　
　

スマホやパソからのデータ投票を法制化して制度設計すれば紙の投票用紙と併用することでかなり合理化できます。

投票用紙の開票は読み取りに画像認識ソフトを使えば手間が省けると思う。

穴の小さな候補の支持者が投票用紙に唾をつけて重くする行為が多数発覚し、フリーズドライが必要であることがわかる（笑）

投票用紙にそこそこの厚さが必要なのでコストが上がる。
投票用紙に余計な穴を空けて重量を減らそうとする者、
セロテープとか瞬間接着剤とかで重量を増やそうとする者が出る。
投票箱のコストが上がる（穴を空ける機械と兼用だとして）。

考え自体は前向きなのでケチをつけるものではありません。
実用化するなら考えておくべき可能性はいくつあっても困らないということで。

やはり将来的には電子投票になっていくのでしょうか
https://www.soumu.go.jp/senkyo/senkyo_s/news/touhyou/denjiteki/denjiteki02.html

投票のコストが下がり、信頼性が上がれば、個々の案件を投票に回すことで、代議士という職業を廃止できるので、代議士は、投票のコストを下げたり、信頼性を上げることに反対する為、法制化は出来ない。

重さで判別すると、もし紙にごみがたまったりすると誤差の原因になるので、穴を複数あけて、センサーを利用して、穴の位置や数で判別するほうがいいのかもしれません。

それか、自動改札機のシステムをそのまま使用するのであれば、電子投票にして、磁気に投票内容を書きこむとか。紙に印刷もしておけば、押し間違えても投票前に確認できるので (集計時に手作業チェックもできるようになる) 、信頼性もあがりますね。