JP2012163530A - 計量装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】四辺形の一辺の両端に配される2個の荷重センサの出力信号の比率と、一辺の対辺の両端に配される2個の荷重センサの出力信号の比率との相対比率を求め、この相対比率に基づいて荷重センサのスパンの異常を検出する。
【選択図】図2
Description
W1={(A−x)・(B−y)/A・B}Wx
W2={x・(B−y)/A・B}Wx
W3={x・y/A・B}Wx
W4={(A−x)・y/A・B}Wx
W1/W2=W4/W3=(A−x)/x
W1/W4=W2/W3=(B−y)/y ・・・(50)
四辺形の四隅が荷重センサにて支持される計量台上に被計量物を載置してその被計量物の重量を測定するようにした計量装置において、
前記四辺形の一辺の両端に配される2個の荷重センサの出力信号の比率と、前記一辺の対辺の両端に配される2個の荷重センサの出力信号の比率との相対比率を求め、この相対比率に基づいて前記荷重センサのスパンの異常を検出するスパン異常検出手段を備えることを特徴とするものである。
前記スパン異常検出手段は、前記荷重変化量算出手段により算出された全ての荷重センサの安定荷重変化量に関する前記相対比率に基づいていずれかの荷重センサのスパンの異常を検出することを特徴とするものである。
ところで、実際には、各ロードセル1A,1B,1C,1Dの設置位置を精確に四辺形の四隅に配置することは困難であり、その設置位置であるa,b,c,d点は極端に表現すれば図1(b)に示されるような配置になる。
(1.1)ロードセルの出力信号の零点変動処理
各ロードセル1A,1B,1C,1Dの出力にロードセル個別に零点調整、自動零点調整機能を付加する。例えばロードセル1A〜1Dの出力W1,W2,W3,W4について、次式で表す。
W1=K1・(Wa1−Wi1)−Wz1
W2=K2・(Wa2−Wi2)−Wz2
W3=K3・(Wa3−Wi3)−Wz3
W4=K4・(Wa4−Wi4)−Wz4 ・・・(1)
このように4個のロードセルでなる計量装置において、各ロードセルの初期重量、零点重量、スパン係数を独立に管理する。
以下に示すロードセルのスパンの異常検出は、中央演算処理装置52の中のスパン異常検出手段において実行される。
被計量物の重量値WTは、4個のロードセル1A〜1Dの出力でもって、次式で表される。
WT=W1+W2+W3+W4 ・・・(2)
計量装置の重量表示は、計量台5上の被計量物の重量測定値であるWTの値が表示レベルのカウント数に換算されて表示される。この表示値を見ながら作業者は計量作業を行う。したがって、例えばロードセル1Aとロードセル1Bの零点が正負方向にそれぞれ同じ大きな値で変動していても、加算値WTとしての零点は0になるから表示値は0になり、零点調整スイッチは押されない。
W1p=|W1−W1u|
W2p=|W2−W2u|
W3p=|W3−W3u|
W4p=|W4−W4u| ・・・(3)
W1p〜W4p>Wh ・・・(4)
(2.1)x軸上の任意の位置
以下に述べるロードセル1A〜1Dの出力信号には上記で算出した荷重変化量W1=W1p,W2=W2p,W3=W3p,W4=W4pを用いるのが好ましい。なお、人為的に零点調整された出力を用いても良い。
ロードセルが精確に四辺形の四隅に配置されていなければ、全てのロードセルの出力信号が正常であってもW1/W2の値とW4/W3の値とは等しくない上に、計量台5上での被計量物の重心位置Gの変化に応じて徐々に変化する。トラックスケールのように被計量物(貨物自動車)が、図1に示されるように、計量台5上のほぼ中央のセンターライン(C.L)上付近で重量測定される場合であれば、W1/W2とW4/W3との関係を、次式
W1/W2=r・(W4/W3) ・・・(5)
と置いて、計量台5上に載置された被計量物の重心位置Gのx座標によってr(「スパン評価係数」と呼ぶ。)の値が変化すると考えることができる。ただし、W1/W4=r・(W2/W3)としても良い。そこで、rをxの関数である、
r=f(x) ・・・(6)
で表し、次式の関係に置く。
r=f(x)=(W1/W2)/(W4/W3) ・・・(7)
調整モードにて、全てのロードセルのスパンが正常な場合のr(スパン評価係数)とxとを関係づける関数r=f(x)を求める。
x=[{W2/(W1+W2)}+{W3/(W3+W4)}]・A/2
y=[{W3/(W2+W3)}+{W4/(W1+W4)}]・B/2
・・・(8)
これら被計量物の位置x,y及び各ロードセルの荷重変化量は重量測定装置の表示器に表示させる。
ra=fa(x) (x<(1/2)・Aについて)
rb=fb(x) (x≧(1/2)・Aについて) ・・・(9)
通常運転時(通常の計量作業中)には、計量台5に被計量物を載置すると、全てのロードセルについて、荷重変化量W1p〜W4pを揃って取得できた時点で、これらを荷重変化量W1〜W4として、W1/W2とW4/W3とを算出し、被計量物の現在の載置位置でのスパン評価係数rxを、次式にて算出する(x座標値用スパン評価係数算出手段)。
rx=(W1/W2)/(W4/W3) ・・・(10)
例えばx座標値が、x<(1/2)・Aであれば、ra=fa(x)にx座標値を代入して、現在のx座標値に対するスパン評価係数基準値raを算出する。これによって、スパンの基準値からの変化率Sxは、rxとraとを比較し、次式によって算出される。
Sx=|rx−ra|/ra ・・・(11)
Sx>Rh ・・・(12)
(2.2.1)x,y座標によってスパン評価係数を求める方法
より精確性を得るために、x,y座標をx,yの値によって4象限に分け、それぞれの象限においてx,y座標に応じたスパン評価係数の基準値を求める関数を決定する(x,y座標値用スパン評価係数基準値算出式決定手段)。この方式は、計量台5上の任意の位置に被計量物が載置される計量装置に適用することができる。
調整モードにてx=(1/2)・Aとy=(1/2)・Bを結ぶ直線で計量台面を4等分して、それぞれ第1象限〜第4象限とし、テストサンプルの重心座標をそれぞれの象限に位置させ、象限別にx,y座標値に対応するスパン評価係数の基準値を求める。テストサンプルの計量台上のx,y座標値は各ロードセルの出力信号を測定することによって式(8)により算出し、重量測定装置に表示させる。また、同時に荷重変化量も表示させる。
r1=(W1/W2)/(W4/W3) ・・・(13)
を用い、x,y座標値と共に、複数箇所でロードセル1A〜1Dの出力信号を測定することによって算出する。こうして、第1象限内での複数個の測定点での座標値(x,y)に対応するr1を求める。
r1=a1・x+b1・y+c1 ・・・(14)
と定め、やはり最小自乗法などの手法でa1,b1,c1の値を求め、第1象限内の任意の重心位置(x,y)に対するスパン評価係数基準値r1の算出式を定める。
通常運転時(通常の計量作業中)には、計量台5に被計量物を載置すると、全てのロードセルについて、全てのロードセルの荷重変化量W1p〜W4pを揃って取得できた時点で、これらをW1〜W4として、被計量物の重心位置のx,y座標を算出し(被計量物重心位置算出手段)、被計量物の載値位置が第何象限であるかを定めるとともに、定めた象限に対応する関数をr1〜r4の中から選択し、この選択した関数にx,y座標値を代入して被計量物の載値位置に対応するスパン評価係数基準値を算出する(x,y座標値用スパン評価係数算出手段)。続いて、W1〜W4の値から現在の被計量物のスパン評価係数を算出し、式(11)でもっていずれかのロードセルのスパンが異常であるか否かを判定する。
計量台がトラックスケールなどに比べて小型の場合に、調整モードにおいて、図3(a)に示されるe,f,g,h,p点の付近に分銅を置いて四隅誤差の検証を行い、この四隅検証の計量結果を用いて任意の位置におけるスパン評価係数の基準値を定める方法である。
調整モードにおいて、四隅調整の機会を利用し、調整時点で特定の1個のロードセルのフルブリッジ出力と他の3個のロードセルのフルブリッジ出力の組み合わせ値によって四隅座標e点(A/4,B/2)、f点((3/4)・A,B/2)、g点(A/2,(3/4)・B)、h点(A/2,B/4)及び中央のp点(A/2,B/2)に対応するスパン評価係数の基準点として、それぞれの点に既知の重量の被計量物を載値したときの各ロードセルの出力より、係数re,rf,rg,rh,rpを求め、演算回路26のメモリブロック53に記憶させる。
re=(W1/W2)/(W4/W3) ・・・(15)
e点以外のf点、g点、h点、p点についても同様にして、それぞれrf,rg,rh,rpを求める。そして、これら基準座標値におけるスパン評価係数の基準値を重量測定装置のメモリに記憶させる。
通常運転時に、被計量物の重心のx,y座標を、上記のように荷重変化量W1〜W4を揃って取得できた時点で式(8)により算出する。いま、計量台5上の被計量物の重心位置mの座標が図3(a)においてm(x,y)であったとすると、算出したx,y座標値と、x=A/2、y=B/2との大小比較によってm点が座標の上で第何象限にあるかを決定する。そして、m点の所属する象限によって基準位置の座標と、それに対応する評価係数の基準値を選択する。
このとき、まずk1,k2,q1,q2の値を求める。e´点の基準値は、e点、p点の基準値をk1とk2との比率によって、次式にて求める。
re´=(k1・rp+k2・re)/(k1+k2) ・・・(16)
同様に、g´点の基準値は、g点、p点の基準値をq1とq2との比率によって、次式にて求める。
rg´=(q2・rp+q1・rg)/(q1+q2) ・・・(17)
m点のスパン評価係数の基準値rmは、k2とq1の比率によって、次式となる。
rm=(q1・rg´+k2・re´)/(k2+q1) ・・・(18)
そして、一方でW1〜W4によって現在の被計量物によるスパン評価係数を算出し、上記式(11)(12)に基づいてスパンの異常があれば警報信号を出力する。
5 計量台
26 演算回路
52 中央演算処理装置
53 メモリブロック
54 表示装置
Claims (12)
- 四辺形の四隅が荷重センサにて支持される計量台上に被計量物を載置してその被計量物の重量を測定するようにした計量装置において、
前記四辺形の一辺の両端に配される2個の荷重センサの出力信号の比率と、前記一辺の対辺の両端に配される2個の荷重センサの出力信号の比率との相対比率を求め、この相対比率に基づいて前記荷重センサのスパンの異常を検出するスパン異常検出手段を備えることを特徴とする計量装置。 - 前記四隅を支持する各荷重センサのうちの少なくとも1個の荷重センサの出力信号が零点から変動しているのを識別する零点変動識別手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の計量装置。
- 前記荷重センサの零点を個別に手動又は自動的に調整する荷重センサ個別零点調整手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の計量装置。
- 前記荷重センサから出力される荷重信号の安定判別を行うとともに、前記荷重センサの安定重量値を生成する安定重量値生成手段と、前記安定重量値生成手段によって生成された最新の安定重量値と、この最新の安定重量値の一つ前のタイミングにおいて生成された安定重量値との差を安定荷重変化量として各荷重センサ毎に算出する荷重変化量算出手段とを備え、
前記スパン異常検出手段は、前記荷重変化量算出手段により算出された全ての荷重センサの安定荷重変化量に関する前記相対比率に基づいていずれかの荷重センサのスパンの異常を検出することを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれかに記載の計量装置。 - 前記計量台の被計量物の載置面がなす平面上の任意の位置に原点を定めるとともに、前記原点を通り前記平面上で互いに直交する二軸のいずれか一方の軸をx軸として定め、前記荷重センサの出力信号に基づいて前記x軸上の前記被計量物の重心位置をx座標値として定める被計量物重心位置算出手段と、全ての荷重センサの出力信号を演算することによって、前記計量台上に載置された前記被計量物の重心位置のx座標値に対する前記相対比率の関係を規定するスパン評価係数を算出するx座標値用スパン評価係数算出手段とを備えることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれかに記載の計量装置。
- 当該計量装置の調整モードにおいて、当該計量装置の通常運転時における前記被計量物の重心位置のx座標値に基づいて前記x座標値に対応するスパン評価係数の基準値を算出するための算出式を決定するx座標値用スパン評価係数基準値算出式決定手段を備えることを特徴とする請求項5に記載の計量装置。
- 当該計量装置の通常運転時における荷重センサに基づくx座標値を、前記x座標値用スパン評価係数基準値算出式決定手段により決定された算出式に適用することによって、被計量物の重心位置の前記x座標値に対応するスパン評価係数の基準値を算出することを特徴とする請求項6に記載の計量装置。
- 前記スパン異常検出手段は、当該計量装置の通常運転時において、前記x座標値用スパン評価係数算出手段によって算出されるスパン評価係数と、前記x座標値用スパン評価係数基準値算出式決定手段によって算出されるスパン評価係数の基準値とを比較することによっていずれかの荷重センサのスパンの異常を検出することを特徴とする請求項7に記載の計量装置。
- 前記計量台の被計量物の載置面がなす平面上の任意の位置に原点を定めるとともに、前記原点を通り前記平面上で互いに直交する二軸をそれぞれx軸、y軸として定め、前記荷重センサの出力信号に基づいて前記x軸上及びy軸上の前記被計量物の重心位置をそれぞれx座標値及びy座標値として定める被計量物重心位置算出手段と、全ての荷重センサの出力信号を演算することによって、前記計量台上に載置された前記被計量物の重心位置のx座標値及びy座標値に対する前記相対比率の関係を規定するスパン評価係数を算出するx,y座標値用スパン評価係数算出手段とを備えることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれかに記載の計量装置。
- 当該計量装置の調整モードにおいて、当該計量装置の通常運転時における前記被計量物の重心位置のx座標値及びy座標値に基づいて前記x座標値及びy座標値に対応するスパン評価係数の基準値を算出するための算出式を決定するx,y座標値用スパン評価係数基準値算出式決定手段を備えることを特徴とする請求項9に記載の計量装置。
- 当該計量装置の通常運転時における荷重センサに基づくx座標値及びy座標値を、前記x,y座標値用スパン評価係数基準値算出式決定手段により決定された算出式に適用することによって、被計量物の重心位置の前記x座標値及びy座標値に対応するスパン評価係数の基準値を算出することを特徴とする請求項10に記載の計量装置。
- 前記スパン異常検出手段は、当該計量装置の通常運転時において、前記x,y座標値用スパン評価係数算出手段によって算出されるスパン評価係数と、前記x,y座標値用スパン評価係数基準値算出式決定手段によって算出されるスパン評価係数の基準値とを比較することによっていずれかの荷重センサのスパンの異常を検出することを特徴とする請求項11に記載の計量装置。
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