KR20190137823A - 컨베이어 벨트용 용량성 결합 센서 시스템 - Google Patents

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Abstract

컨베이어 벨트용 센서 시스템은 컨베이어 벨트 상의 센서 스테이지 및 벨트 캐리웨이 내 컨베이어 벨트 외부의 검출 스테이지를 포함한다. 예시적인 버전에서, 센서 스테이지는 캐패시턴스가 벨트의 운송 표면에서 압력 플랫폼 위의 로드의 중량에 따라 변화하는 캐패시터 센서를 포함한다. 구동 및 검출 스테이지 내의 오실래이터는 전진 컨베이어 벨트 내의 센서 스테이지의 플레이트들이 캐리웨이를 따라 벨트의 통행 동안 구동 및 검출 스테이지의 고정식 플레이트들과 중첩될 때 형성된 캐피시터들을 통해 캐패시터 센서를 구동시킨다. 벨트 내의 해당 플레이트들과 캐리웨이는 횡방향 벨트 트래킹 오프셋에도 불구하고 더 긴 기간 동안 일정한 플레이트 중첩 면적을 보장하도록 상이한 길이방향 치수들을 갖는다. 구동 및 검출 스테이지는 센서의 캐패시턴스를 검출하고 이를 중량 값으로 변환시킨다.

Description

컨베이어 벨트용 용량성 결합 센서 시스템
본 발명은 일반적으로 전력-구동 컨베이어에 관한 것으로, 보다 구체적으로 운송 물품의 중량, 온도, 압력 및 습도와 같은 다양한 물리적 특성들을 측정하는 컨베이어 벨트에 임베디드된 센싱 소자들을 이용한 컨베이어 시스템에 관한 것이다.
컨베이어 벨트에 임베디드된 센서들은 센서 측정을 수행하고 벨트에서 측정치를 전송하기 위해 전력을 필요로 한다. 벨트 내의 배터리, 저장 캐패시터 및 에너지 수집 장치들이 이러한 목적으로 사용되거나 제안되었다. 그러나 이러한 해결책의 대부분은 오 정렬에 민감하거나, 재충전 또는 교체를 필요로 하거나, 공간을 차지하거나, 중량을 추가하거나 벨트를 약화시킨다.
본 발명의 특징들을 구현하는 컨베이어 벨트 측정 시스템의 한 버전은 상부면과 하부면을 가지는 컨베이어 벨트 및 상기 컨베이어 벨트 외부의 구동 및 검출 스테이지를 포함한다. 구동 및 검출 스테이지는 구동 신호를 생성하는 오실레이터, 컨베이어 벨트의 하부면 근처에 위치되고 오실레이터와 직렬로 연결된 제1 외부 캐패시터 플레이트, 컨베이어 벨트의 하부면 근처에 위치된 제2 외부 캐패시터 플레이트, 및 제2 외부 캐패시터 플레이트에 연결된 검출기를 포함한다. 제1 및 제2 벨트 캐패시터 플레이트들은 그 하부면 근처의 컨베이어 벨트에 장착된다. 제1 벨트 캐패시터 플레이트와 제1 외부 캐패시터 플레이트는 제2 벨트 캐패시터 플레이트와 제2 외부 캐패시터 플레이트가 통신 캐패시터를 형성하도록 정렬될 때 구동 캐패시터를 형성하도록 정렬된다. 센서는 컨베이어 벨트에 장착되고 구동 캐패시터와 통신 캐패시터 사이에 직렬로 연결된다. 구동 캐패시터는 센서에 의해 측정된 물리적 특성을 나타내는 센서 신호를 생성하도록 센서에 구동 신호를 결합시킨다. 검출기는 통신 캐패시터로부터 센서 신호를 수신한다.
컨베이어-측정 시스템의 또 다른 버전은 캐리웨이(carryway)에 지지된 컨베이어 벨트와, 컨베이어 벨트 외부의 구동 및 검출 스테이지를 포함한다. 벨트는 컨베이어 벨트의 하부면 근처에 배치된 제1 및 제2 벨트 플레이트들과, 제1 및 제2 벨트 플레이트들과 직렬로 연결되고 물리적 특성에 응답하는 제1 센서 신호를 제공하는 제1 신서를 포함한다. 구동 및 검출 스테이지는 오실레이터, 오실레이터와 직렬로 연결된 캐리웨이를 따르는 제1 외부 플레이트, 제1 검출기 및 제1 검출기에 직렬로 연결된 캐리웨이를 따르는 제2 외부 플레이트를 포함한다. 제1 외부 플레이트는 제2 외부 플레이트가 제2 캐패시터와, 오실레이터, 제1 캐패시터, 제1 센서, 제2 캐패시터 및 제1 검출기를 포함하는 측정 회로를 형성하도록 제2 벨트와 중첩될 때 제1 캐패시터를 형성하도록 제1 벨트 플레이트와 중첩된다. 제1 외부 플레이트와 제1 벨트 플레이트는 상이한 횡방향(lateral) 및 길이방향(longitudinal) 치수들을 가지며, 제2 외부 플레이트와 제2 벨트 플레이트는 상이한 횡방향 및 가로방향 치수들을 갖는다.
컨베이어 벨트 측정 시스템의 또 다른 버전은 캐리웨이(carryway)에 지지된 컨베이어 벨트 내의 센서 스테이지 및 컨베이어 벨트 외부의 구동 및 검출 스테이지를 포함한다. 센서 스테이지는 물리적 특성 및 주변 조건들에 응답하는 제1 센서 신호를 제공하는 제1 센서, 및 제1 센서에 영향을 미치는 주변 조건들에 응답하고 제1 센서에 의해 측정된 물리적 특성에 응답하지 않는 제2 센서 신호를 제공하는 제2 센서를 포함한다. 구동 및 검출 스테이지는 오실레이터, 제1 검출기 및 제2 검출기를 포함한다. 오실레이터는 제1 및 제2 구동 캐패시터들을 통해 제1 및 제2 센서들을 구동시키며, 각각의 구동 캐패시터는 구동 및 검출 스테이지 내의 오실레이터에 연결된 외부 플레이트와, 제1 센서 또는 제2 센서에 연결된 컨베이어 벨트 내의 벨트 플레이트를 갖는다. 제1 및 제2 센서 신호들은 제1 및 제2 통신 캐패시터들을 통해 제1 및 제2 검출기들로 전송되며, 각각의 통신 캐패시터는 구동 및 검출 스테이지 내의 제1 검출기 또는 제2 검출기에 연결된 외부 플레이트와, 제1 센서 또는 제2 센서에 연결된 컨베이어 벨트 내의 벨트 플레이트를 갖는다. 제2 신호는 주변 조건들이 제1 신호에 미치는 영향을 보상하기 위해 제1 신호와 결합 가능하다.
또 다른 양태에서, 컨베이어 벨트 칭량 시스템은 상부면 및 하부면을 갖는 컨베이어 벨트를 포함한다. 컨베이어 벨트에 장착된 센싱 캐패시터는 센싱 캐패시터 위의 컨베이어 벨트의 상부면 상의 물품의 중량에 따라 변화하는 캐패시턴스를 갖는다. 구동 및 통신 캐패시터는 센싱 캐패시터와 직렬로 연결된다. 구동 캐패시터 및 통신 캐패시터 각각은 통신 캐패시터의 제1 및 제2 플레이트들이 중첩될 때 구동 캐패시터의 제1 제2 플레이트들이 중첩되도록 하부면 근처의 컨베이어 벨트 내의 제 1플레이트 및 하부면 근처의 컨베이어 벨트 외부의 제2 플레이트를 갖는다. 컨베이어 벨트 외부의 오실레이터는 센싱 캐패시터의 캐패시턴스에 따라 변화하는 중량 신호를 생성하도록 구동 캐패시터를 통해 센싱 캐패시터를 통전시킨다. 컨베이어 벨트 외부에 있고 통신 캐패시터에 연결된 중량 검출기는 중량 신호를 수신한다.
도 1은 힘 센서들을 포함하여 본 발명의 특징들을 구현하는 컨베이어 벨트의 일부의 사시도이다;
도 2는 도 1에서와 같은 컨베이어 벨트를 사용한 컨베이어 시스템의 등축도이다;
도 3은 부분적으로 절단된 도 2의 컨베이어 시스템의 일부의 상면도이다;
도 4는 힘 센서들을 갖는 도 1에서와 같은 컨베이어 벨트의 단일 벨트 모듈의 부분 분해 등축도이다;
도 5a 및 5b는 상부 시사도 및 하부 사시도로부터의 도 4에서와 같은 힘 센서의 분해도들이다;
도 6은 도 5a 및 5b의 힘 센서의 단면도이다;
도 7은 도 4에서와 같은 힘 센서를 포함하는 센서 스테이지 및 힘-센싱 시스템의 구동 및 검출 스테이지를 포함하는 센서 스테이지의 최상위 전기 개략도이다;
도 8은 도 7에서와 같은 힘-센싱 시스템에서 사용 가능한 구동 및 검출 스테이지와 프로세서의 검출 섹션의 블록도이다;
도 9는 중첩되지 않을 때 하부에서의 벨트-임베디드된 센서 스테이지 상단의 구동 및 검출 스테이지의 캐피시터 플레이트들의 평면도이다;
도 10은 도 9에서와 같은 평면도이나, 주요 측정을 위해 플레이트들이 중첩되어 있는 평면도이다;
도 11은 도 10에서와 같이 중첩될 때의 캐패시터 플레이트들의 전기 개략도이다;
도 12는 도 9에서와 같은 평면도이나, 벨트가 고정식 외부 구동 및 검출 시스템에 대해 횡방향으로 시프트된 평면도이다;
도 13은 도 9에서와 같은 평면도로서, 구동 및 검출 스테이지의 후방 플레이트들이 트랙킹 오프셋을 측정하도록 배열된 평면도이다;
도 14는 도 15의 배열로부터 측정을 수행하 캐패시터 플레이트들의 배열에 대한 전기 개략도이다;
도 15는 도 13에서와 같은 평면도이나, 전방 플레이트들이 측정을 수행하고 있는 평면도이다;
도 16은 도 15에서와 같은 상면도이나, 트래킹 오프셋을 갖는 상면도이다;
도 17a 및 17b는 후방 캐패시터 센서 및 전방 캐패시터 센서로 벨트 요(belt yaw)를 측정하는 도 15에서와 같은 상면도들이다;
도 18은 도 2의 컨베이어 시스템의 상단 개략도이다;
도 19는 컨베이어 벨트 내의 브릿지-유형 센서에 대한 전기 개략도이다; 그리고
도 20은 컨베이어 벨트 내의 3-단자 센서에 대한 전기 개략도이다.
본 발명의 특징들을 구현하는 컨베이어 벨트의 한 버전의 일부가 도 1에 도시된다. 컨베이어 벨트(10)는 연속적인 행들(rows) 사이에 힌지 조인트들(hinge joints)(18)을 형성하는 인터리브드(interleaved) 힌지 소자들(17)의 힌지 로드(hinge rod)(16) 또는 핀(pin)에 의해 단대단(end to end)에 힌지 연결된 하나 이상의 플라스틱 벨트 모듈들의 일련의 행들(rows)(12)로 구성된 모듈형 컨베이어 벨트이다. 벨트 모듈들(14)은 통상적으로 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아세탈 또는 복합 폴리머와 같은 열가소성 폴리머로부터 사출 성형(injection-molded)된다. 힘 센서들(20)과 같은 센서들 또는 로드 셀들은 개별 위치들에서 컨베이어 벨트(10)에 임베디드된다. 센서들은 벨트 모듈들(14)의 행(12) 마다 존재하거나 또는 선택된 벨트 행들에만 존재할 수 있다. 예로서 사용되는 이 버전에서, 센서들은 각 벨트 행의 폭(12)에 걸친 행들(R)과 운송 방향(22)으로의 벨트의 길이에 따른 열들(K)로 된 2차원 어레이로 배열된 힘 센서들(20)이다. 이 방식에서, 임의의 개별 힘 센서(20)의 위치는 XRK로 정의될 수 있으며, 여기서 R은 행(또는 각 벨트 행이 하나의 힘-감지 소자의 행만을 갖는 경우의 벨트 행)를 나타내고, K는 벨트의 한 면에서 다른 면으로의 열을 나타낸다. 소정의 벨트에 대한 힘 센서들의 행들과 열들 사이의 어레이 또는 분리에 필요한 밀도는 운송 물품들에 대한 사전 지식으로 결정될 수 있다. 이 버전에서, 각 힘 센서(20)는 벨트(10)의 상부면(24) 위로 약간 위로 편향되는 압력 플랫폼(26)을 포함한다. 압력 플랫폼(26)은 운송 물품의 전체 중량이 하나 이상의 플랫폼들에 의해 지지되도록 벨트의 운송 표면(24)에서 약간 위에 현저한 돌출부를 형성한다. 힘 센서(20)는 벨트 상의 힘 센서들에서 운송 표면에 수직으로 가해진 운송 물품들의 중량과 같은 힘을 측정하기 위해 상부 운송면(24)에 직각 또는 수직인 센싱 축(28)을 갖는다.
컨베이어 벨트(10)는 예를 들어 도 2의 칭량 시스템(weighing system)(30)에 도시된다. 컨베이어 벨트는 상부 캐리웨이(32)를 따라 운송 방향(22)으로 전진한다. 무한 벨트(endless belt)는 샤프트(shaft)(36)에 장착된 구동 및 공회전 스프라킷 세트(drive and idle sprocket sets)(34, 35) 주위에서 트레이닝되며, 그 단부들은 베어링 블록(bearing block)(38)에서 지지된다. 구동 샤프트에 결합된 구동 모터(40)는 구동 스프라킷(34)을 회전시키며, 이 구동 스프라킷은 벨트의 하부면(25)과 체결되고 상부 캐리웨이(32)를 따라 운송 방향(22)으로 벨트를 구동시킨다. 벨트는 하부 리턴웨이(returnway)(42)를 따라 리턴된다. 롤러들(44)은 리턴웨이에서 벨트를 지지하고 최대 커티너리 처짐(catenary sag)을 감소시킨다.
도 3에 도시된 바와 같이, 컨베이어 벨트(10)는 웨어스트립(wearstrip)(50) 위의 캐리웨이(32)를 따라 지지된다. 힘 센서들(20)에 대한 구동 및 검출 스테이지들(52)은 상부 표면들이 웨어스트립(50)의 상부 레벨에 또는 그보다 약간 아래에 있는 하우징들(54)에 수용된다. 구동 및 검출 시스템(52)은 컨베이어 벨트(10) 내의 힘 센서들(20)의 열들(K)로 정렬된 열들로 배열된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각 벨트 모듈(14)은 상부면(24) 및 하부면(25)으로 개방되는 하나 이상의 캐비티들(cavities)(56)을 갖는다. 힘-센서 어셈블리(58)는 각 캐비티(56)에 장착된다. 이 버전에서, 어셈블리(58) 상의 숄더(shoulder)(60)는 캐비티(56) 내 렛지(ledge)(62)에 놓인다. 리테이너(retainer)(64)는 숄더(60)의 상부에 놓이고, 캐비티(56)에 어셈블리(58)를 고정시킨다. 리테이너(64)는 캐비티(56)의 내부 벽(66)에 용접, 본딩, 스냅-핏, 압력-핏, 접착, 또는 그렇지 않으면 고정된다. 입력 플랫폼(26)은 상부면(24) 및 리테이너(64)의 플러시 상부면(flush top face) 위로 돌출된다.
이 예시적인 버전의 센서 어셈블리는 도 5a, 5 및 6에 보다 상세하게 도시된다. 압력 플랫폼(26)은 원형 실린더 영역(69)을 둘러싸는 중공 프레임(hollow frame)(68) 상단에 놓인다. 중심 보어(central bore)가 있는 상부 스프링 부재(An upper spring membrane)(70)는 압력 플랫폼(26)의 외부 엣지와 프레임 벽(72)의 상단(73) 사이에 끼워진다. 보어를 제외하고, 상부 스프링 부재(70)는 예를 들어, 접착 또는 용접으로 고정되는 프레임(68)의 상단에서 실린더 영역(69)을 덮는다. 상부 스프링 부재(70)는 압력 플랫폼(26) 상에 놓여 있는 로드의 함수로서 편향되고 수평 이동에 저항한다. 이는 또한 압력 플랫폼(26)을 약간 위로 편향시킨다. 중심 보어(75)를 갖는 하부 스프링 부재(74)는 유사하게 고정되는 프레임(68)의 하단에서 실린더 영역(69)을 덮는다. 하부 스프링 부재(74)도 로드에 의해 편향되고, 토크(torque)에 추가로 저항한다. 두 부재들(70, 74)는 예를 들어, 스테인리스 스틸로 만들어진 이중-부재 스프링을 형성한다. 내부 나사산이 있는 중공 중심 핀(internally threaded, hollow center pin)(92)은 상부 및 하부 스프링 부재들(70, 74)과 접촉하는 프레임(68)의 실리더 내부 영역(69)에 존재한다. 돔형(domed) 헤드(96)를 갖는 외부 나사산이 있는 고정 나사(externally threaded set screw)(94)는 중심 핀(92)의 바닥에 나사로 고정된다. 고정 나사(94)는 그 헤드(96)가 하부 스프링 부재(74) 쪽으로 밀도록 조정된다. 플랫-헤드 고정 나사(flat-head fixation screw)(98)는 압력 플랫폼(26)에서의 카운터성크 홀(countersunk hole)(100) 및 상부 스프링 부재(70)의 보어를 통과하여 중심 핀(92)과 나사산 체결로 연장된다. 나사산(98)은 압력 플랫폼(26)을 고정하도록 핀(92)으로 단단히 조여진다. 압력 플랫폼(26)의 하단과 중심 핀(92)의 상단 사이의 스트로크 제한 심(stroke-limiting shim)(102)은 압력 플랫폼(26)의 하향 스트로크를 제한한다. 프레임(68)으로 과적재(overload)를 전달함으로써, 스트로크 리미터(stroke limiter)(102)는 이중 부재 스프링에 대한 힘들이 스프링 부재들(70, 74)에 손상을 초래할 수 있는 상위 제한을 초과하지 않도록 보장한다. 스트로크 리미터(102)는 컨베이어 벨트가 리턴 시 롤러들에 의해 지지되도록 하고, 낙하된 제품들 또는 벨트를 가로질러 걷는 사람들에 의해 발생되는 남용으로부터 보호하도록 한다.
하부 캐패시터 디스크(bottom capacitor disk)(104)는 그 상면(114) 상의 기준 캐패시터 하부 플레이트 쌍(112, 113)에 의해 양측에 접하는 측정 캐패시터 하부 플레이트(110)를 갖는다. 하부 캐패시터 디스크(104)의 바닥면(115)에 형성되는 통신 캐패시터 플레이트들(116)은 구동 및 검출 스테이지로부터 전력을 수신하고 구동 및 검출 스테이지로 데이터를 전송하는 안테나로 기능한다. 하부 캐패시터 디스크(104)는 센서 어셈블리를 기계적으로 강하게 하도록 두껍다. 하부 캐패시터 디스크(104)와 하부 스프링 부재(74) 사이에 캐패시터 스페이서 링(capacitor spacer ring)(118), 상부 캐패시터 링(120) 및 인터페이스 링(122)이 적층된다. 측정 캐패시터 상부 플레이트(124)와 기준 캐패시터 상부 플레이트 쌍(126, 127)은 기준 캐패시터 링(120)의 바닥면에 형성된다. 상부 캐패시터 링(120)의 가로보(cross beam)(130)에 있는 슬릿들(slits)(128)은 측정 캐패시터 상부 플레이트(124)가 보의 중심에 가해지는 압력으로 편향되도록 한다. 제조 공차(manufacturing tolerances)를 보상하기 위해, 고정 나사(94)는 고정 나사의 돔형 헤드(96)가 시작 또는 제로 위치에 적재가 없는 상태에서 측정 패캐시터 상부 플레이트(122)를 약간 편향시도록 공장에서 중심 핀(92)을 이용하여 나사로 고정된다. 슬릿들(128)은 또한 측정 캐패시터(124)의 상부 플레이트로부터 기준 캐패시터의 상부 플레이트들(126, 127)을 기계적으로 분리시킨다. 상부 캐패시터 링(120) 상의 캐패시터 플레이트들(124, 126, 127)로부터 금속 하부 스프링 부재(74)를 전기적으로 절연시키기 위해 비-전도성 물질로 만들어진 인터페이스 링(122)이 부재와 캐패시터들 사이에 기계적 인터페이스를 형성한다. 인터페이스 링(122)은 스프링의 변위를 측정 캐패시터 상부 플레이트(124)에 균일하게 전달하고, 고정 나사(94)로부터의 압력에 의해 상부 플레이트가 부재 스프링에 의해 항상 눌려 있도록 약간 프리텐션(pretension)시킨다. 캐패시터 스페이서 플레이트(118)는 상부 캐패시터 플레이트들(124, 126, 127)과 하부 플레이트들(110, 112, 113) 사이의 플레이트 분리를 설정한다. 링들(rings)(118, 120, 122)과 하부 캐패시터 디스크(104)에 있는 정렬 슬롯들(Alignment slots)(132)은 상부 및 하부 캐패시터 플레이트들의 적절한 정렬을 보장한다. 디스크(104)와 링들(118, 120, 122)의 적층은 접착제, 용접 또는 파스너(fastener)에 의해 센서 프레임(68)의 하부에 고정된다. 하부 캐패시터 디스크(104)의 바닥면(115)에 있는 통신 캐패시터 플레이트들(116)은 센서 어셈블리(58) 아래의 컨베이어 프레임과 프레임에 지지된 컨베이어 벨트의 하부면에 장착된 기판(136) 상의 통신 캐패시터 플레이트(134)와 통신 캐패시터들을 형성한다.
단일 기본 캐패시터 센서 시스템의 전기적 개략도가 도 7에 도시된다. 네 개의 용량성 측정 회로들, (a) 주 측정 회로(142); (b) 기준 회로(144); (c) 전방-벨트 높이 회로(146); 및 (d) 후방 벨트-높이 회로(148)를 구동시키는 오실레이터(140)가 도시된다. 오실레이터(140)는 예를 들어, 35 MHz에서 동작하는 ac 오실레이터이다. 그러나, 35 MHz보다 낮거나 높은 다른 주파수들이 사용될 수 있다. 컨베이어 벨트 외부의 컨베이어 프레임에 존재하는 오실레이터(140)는 프레임 지지 기판(136)(도 5a)에서의 구동 플레이트들(150)을 통해 컨베이어 벨트 내 센서 어셈블리를 통전시킨다. 오실레이터(140) 및 구동 플레이트들(150)은 구동 및 검출 스테이지의 외부 구동 섹션을 형성한다. 외부 구동 플레이트들(150)은 외부 구동 플레이트들과 벨트 플레이트들이 중첩될 때 벨트의 센서 어셈블리의 벨트 캐패시터 플레이트들(152)과 캐패시터들을 형성한다. 컨베이어 벨트에서의 주 측정 캐패시터(CM)는 상부 플레이트(124)(도 5b)에 가해진 힘에 따라 변화하는 캐패시턴스를 갖는다. 센서 어셈플리에서 입력 벨트 캐패시터 플레이트(152)와 출력 벨트 통신 캐패시터 플레이트(154) 사이에 직렬로 연결되는 측정 캐패시터(CM)는 센서 시스템의 센서 스테이지를 형성한다. 센서 스테이지에서, 모든 컴포넌트들은 벨트 외부의 전원으로부터 전원이 공급되지 않는 한 전원이 공급되지 않는 수동 컴포넌트들이다. 벨트 통신 캐패시터 플레이트(154)는 컨베이어 벨트 외부의 기판(136)(도 6) 상의 외부 통신 플레이트(156)에 용량성으로 결합된다. 벨트 내의 컴포넌트들은 센서 스테이지를 형성한다. 벨트 통신 캐패시터 플레이트(154)와 외부 통신 캐패시터 플레이트(156)는 컨베이어 벨트 외부의 구동 및 검출 스테이지를 형성하기 위한 구동 세션과 같은 장소에 배치될 수 있는 외부 검출 섹션에 연결된 통신 캐패시터를 함께 형성한다. 센서 측정 신호(160), 예를 들어, 이 예에서 힘 또는 중량 신호는 화살표로 나타낸 것과 같이 외부 검출 섹션으로 라우팅된다. 외부 검출 섹션은, 도 8에 도시된 바와 같이, 신호 컨디셔너(signal conditioner)(168), 아날로그-대-디지털 변환기(analog-to-digital converter; ADC)(170) 및 프로세서(172)를 포함한다. 신호 컨디셔너는, 예를 들어, ac 신호를 dc 신호로 변환하는 정류기와 필터, ADC의 범위와 일치하도록 신호 레벨을 증가시키는(boost) 증폭기들 및 버퍼 증폭기들을 포함한다. 멀티플렉서(미도시)는 다양한 회로들로부터의 복수의 측정 신호들을 단일 ADC로 멀티플렉스하는데 사용될 수 있을 것이다. 프로세서는 내부 또는 외부에서 소프트웨어 루틴이 실행되는 프로그램 메모리(174), 임시 데이터를 보관하는 랜덤 액세스 메모리(176), 및 선택적으로 비디오 카메라(76)로부터의 신호들을 처리하는 비디오 프로세서(108)를 갖는 프로그램 가능 컴퓨터일 수 있다. 각 외부 검출 섹션은 자체 로컬 슬레이브 프로세서를 가질 수 있거나, 또는 프로세서가 검출 섹션들과 통신하는 마스터 프로세서일 수 있다.
기준 캐패시터(CR)(도 7)는 측정 캐패시터(CM)가 측정 회로(142)에 연결되는 것과 동일한 방식으로 기준 회로(144)에 연결된다. 기준 신호(162)는 동일한 신호 컨디셔너(168) 및 ADC(170)를 통해 도 8에서와 같은 프로세서(172)로 전송된다. 기준 캐패시터(CR)는, 예를 들어, 가변 측정 캐패시터(CM)의 공칭(nomial) 캐패시턴스와 동일한, 고정 공칭 캐패시턴스를 위해 고정 공칭 플레이트 분리를 갖는다.
기준 캐패시터(CR)는 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같은 상부 캐패시터 링(120)의 구조에 의해 측정 캐패시터(CM)으로부터 기계적으로 분리된다. 압력 플랫폼(26) 상에 실린 로드는 상부 스프링 부재(70), 중심 핀(92) 및 고정 나사(94)를 하부 스프링 부재(74)에 대해 아래로 편향시킨다. 고정 나사(94)의 돔형 헤드(96)는 인터페이스 플레이트(122)의 중심을 아래로 밀어 상부 측정 캐패시터 플레이트(124)를 고정 하부 캐패시터 플레이트(110)에 더 가깝게 아래로 편향시킨다. 감소된 플레이트 분리는 측정 캐패시터(CM)의 캐패시턴스를 증가시키고 이에 따라 중량 신호(160(도 7)를 변화시킨다. 상부 측정 캐패시터 플레이트의 양은 압력 플랫폼(26) 상에 실린 로드의 중량에 비례한다. 이중 부재 스프링(70, 74)는 변위에 따른 캐패시턴스의 비선형성을 보상하는 비선형 스프링 변위를 나타낸다. 측정 캐피시터(CM)에 가까이 위치되는 기준 캐패시터(CR)의 캐패시터는 고정되고 측정 캐패시터에 가해진 로드에 민감하지 않기 때문에, 기준 캐패시터는 물리적 특성 - 주 센서에 의해 측정되는 경우, 힘 또는 중량 - 이외의 주변 조건들로 인한 측정 캐패시턴스의 변화를 보상하는데 사용된다. 주변 조건들에 대한 일부 예들로는, 진동, 온도, 공기 압력 및 습도가 있다. 프로세서(172)(도 8)는 주변 영향을 제거하기 위해 센서 측정 신호에서 (적절하게 스케일링된) 기준 신호를 차감한다. 대안으로, 하드웨어의 아날로그 도메인에서 보상이 수행될 수 있다. 보상된 아날로그 신호는 ADC에서 디지털로 변환되어 프로세서로 전송될 것이다. 따라서, 프로세서 소프트웨어 루틴 또는 하드웨어 회로와 같은 보상 수단에 의해 보상이 구현될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 오실레이터(140)는 또한 두 개의 벨트-높이 회로들(146, 148)을 구동시킨다. 사실상, 각 회로는 회로의 캐패시턴스에 비례하는 신호(전방 벨트-높이 신호(164) 및 후방 벨트-높이 신호(166))를 생성한다. 캐패시턴스는 고정식 외부면 상의 플레이트들(150, 156)과 벨트 상의 플레이트들(154) 사이의 거리에 역으로 비례한다. 거리는 벨트 높이의 측정치이므로, 프로세서(172)(도 8)는 캐리웨이 컨베이어 프레임 위의 벨트 높이의 변화들이 주 측정에 미치는 영향을 보상하기 위해 전방 및 후방 캐패시턴스 측정들을 사용할 수 있다. 도 7에 도시된 모든 예시적인 회로들은 회로 캐패시턴스들에 따라 변화하는 출력 전압 신호들을 생산하는 용량성 전압 분배기들이다.
도 9는 컨베이어 벨트와 운송 방향(22)으로 전진하는 센서 스테이지(178)에서 그리고 고정식 구동 및 검출 스테이지(180)에서 구동 및 통신 캐패시터 플레이트들의 예시적인 기하학적 배열의 버전을 도시한다. 캐패시터 플레이트들과 그 기능들이 표 1에 나열되어 있다.
플랫폼 라벨 플레이트 기능
구동 및 검출 스테이지 P1 주 구동(주)
P2R 측정 통신(우측)
P2L 측정 통신(좌측)
P3RF 기준 통신(우측 전방)
P3LF 기준 통신(좌측 전방)
P3RR 기준 통신(우측 후방)
P3LR 기준 통신(좌측 후방)
P4RF 높이(우측 전방)
P4LF 높이(좌측 전방)
P4RR 높이(우측 후방)
P4LR 높이(좌측 후방)
P5RF 트래킹(우측 전방)
P5LF 트래킹(좌측 전방)
P5RR 트래킹(우측 후방)
P5LR 트래킹(좌측 후방)
센서 스테이지 P6 측정 구동(보조); 트래킹-높이 구동(보조)
P7R 측정 통신(우측)
P7L 측정 통신(좌측)
P8RF 기준 통신(우측 전방)
P8LF 기준 통신(좌측 전방)
P8RR 기준 통신(우측 후방)
P8LR 기준 통신(좌측 후방)
P9F 기준 구동(전방)(보조)
P9R 기준 구동(후방)(보조)
P10F 높이 구동(전방)
P10R 높이 구동(후방)
컨베이어 벨트가 적절히 트래킹되고 있을 때, 즉 횡방향 원더(lateral wander) 또는 오프셋이 없을 때, 컨베이어 벨트가 운송 방향(22)으로 전진함에 따라 캐패시터 플레이트들은 도 10에 도시된 바와 같은 최대 용량성 커플링으로 정렬된다. 도 11은 도 10의 중첩된 플레이트들에 의해 형성된 캐패시터들을 도시한다. 해당 캐패시터 플레이트들의 길이방향 및 횡방향 치수들, 즉 이 예에서 도시된 직사각형 플레이트들의 경우 길이들과 너비들이 상이하며, 이는 캐리웨이에 대한 벨트의 횡방향 오프셋에도 불구하고 더 긴 기간 동안 일정한 플레이트 중첩 면적을 보장하도록 돕는다. 오실레이터(140)는 플레이트들(P1(주) 및 P6(보조))에 의해 형성된 주 구동 캐패시터와, 플레이트들(P7L 및 P2L) 및 플레이트들(P7R 및 P2R)에 의해 형성된 주 측정 통신 캐패시터들을 통해 측정 캐패시터(CM)를 통전시킨다. 측정 신호, 이 예에서는 중량 신호(160)는 신호 컨디셔너 및 ADC로 그리고 프로세서로 디지털 형태로 전송된다. 유사한 방식으로, 기준 캐패시터(CR)는 주 구동 플레이트(P1)와 두 개의 벨트 구동 플레이트들(P9R and P9L)을 통해 오실레이터(140)로 구동된다. 구동 플레이트들(P9R, P9L)은 기준 캐패시터(CR)와, 벨트 플레이트들(P8RF, P8LF, P8RR, P8LR) 및 외부 캐패시터 플레이트들(P3RF, P3LF, P3RR, P3LR)의 병렬 조합에 의해 형성된 기준 통신 캐패시터들과 직렬로 연결된다. 기준 신호(162)는 신호 컨디셔너 및 프로세서로 라우팅되며, 이 프로세서는 센서 측정 신호(160)의 주변 조건들에 대해 보상하기 위해 기준 신호를 사용한다.
캐리웨이 위의 벨트 높이가 측정에 영향을 미칠 정도로 충분히 변동될 수 있는 경우, 캐리웨이 위의 벨트 높이는 측정될 수 있으며 측정 및 기준 신호들을 보정하는데 사용될 수 있다. 캐리웨이 위의 벨트 모듈의 전방 높이는 주 구동 캐패시터 플레이트(P1), 벨트 전방 높이 캐패시터 플레이트(P10F) 그리고 외부 우측 및 좌측 전방 높이 캐패시터 플레이트들(P4RF, P4LF)에 의해 형성된 회로의 캐패시턴스에 의해 측정된다. 출력 신호들(164' 및164")은 높이 검출기의 신호 커디셔너들과 프로세서로 전송되며, 이 프로세서는 벨트 모듈의 전방 높이를 결정하기 위해 그 출력들을 사용한다. 벨트 모듈의 후방 높이는 유사하게 외부 주 구동 플레이트(P1), 벨트 후방 높이 캐패시터 구동 플레이트(P10R), 그리고 외부 우측 및 좌측 후방 높이 캐패시터 플레이트들(P4RR, P4LR)에 의해 형성된 후방 높이 회로의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 그런 다음, 높이 값은 구동 및 통신 캐패시터 플레이트들의 플레이트 분리 변화로 인한 측정 및 기준 캐패시터 회로들의 캐패시턴스들의 변화를 보상하는데 사용될 수 있다. 프로세서는 또한 벨트의 전진 또는 후진 피치각을 θ=arctan[hF-hR)/d]로 계산할 수 있으며, 여기서 hF는 전방 벨트 플레이트(P10F)의 계산 높이이고, hR은 후방 벨트 플레이트(P10R)의 계산 높이이며, d는 플레이트들(P10F 및 P10R)의 중심들 사이의 거리이다. 작은 피치각이 예상되는 경우, θ
Figure pct00001
(hF - hR)/d이다. (이 응용예에서 사용된 바와 같은 벨트 모듈의 피치는 그 측면 중심선에 대한 모듈의 회전을 말하는 것으로 - 그 전방과 후방 연결 축들 사이의 거리를 말하는 것이 아니다.) 전방에서 후방으로 임의의 지점에서 벨트 모듈의 높이를 측정한, 계산된 피치는 다른 측정들에 포함된 벨트 플레이트들의 길이방향 위치들에 기초하여 다른 측정들을 보정하기 위해 평균 높이 값이 대신 사용될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 벨트 플레이트들과 외부 플레이트들의 중첩 면적이 도 10의 횡방향 오프셋 조건이 없을 때의 중첩 면적과 동일하기 때문에, 두 방향들로의 횡방향 오프셋들의 합리적인 범위에 걸쳐 횡방향(182)으로의 횡방향 트래킹 오프셋은 어떠한 캐패시턴스들의 변화도 초래하지 않는다. 그 결과 해당 벨트 및 외부 플레이트들 중 하나 또는 다른 플레이트를 길이방향 또는 운송 방향(22)으로 다른 것보다 더 길게 하고, 운송 방향으로 더 짧은 플레이트를 횡방향(182)으로 더 길게 함으로써 달성된다.(예를 들어, 외부 플레이트(P3RR) 및 벨트 플레이트(P8RR) 참조.) 기준 신호로 센서 측정 신호의 교정(calibration)을 단순화하기 위해, 각각에 대한 구동 및 통신 패캐시턴스는 동알한 플레이트 중첩 면적과 동일하게 만들어질 수 있다. 예를 들어, 벨트 측정 구동 플레이트(P6)의 면적은 벨트 기준 구동 플레이트들(P9F, P9R)의 면적들의 합과 동일하다. 벨트 측정 통신 플레이트들(P7R 및 P7L )의 면적들은 전방 및 후방 벨트 기준 통신 플레이트들(P8RF, P8LF 및 P8RR, P8LR)의 면적들과 동일하고, 외부 측정 통신 플레이트들(P2R, P2L)의 면적들은 외부 전방 및 후방 기준 통신 플레이트들(P3RF, P3LF 및 P3RR, P3LR)의 면적들과 동일하다.
캐리웨이에 대한 트래킹 또는 횡방향 벨트 원더, 및 각 벨트 모듈의 롤(roll)과 요(yaw)는 전진 벨트 센서(178)의 캐패시터 플레이트들이 도 13 또는 도 15에서와 같이 고정식 구동 및 측정 스테이지(180)의 캐패시터 플레이트들과 정렬될 때 측정된다. 도 13에서, 고정식 후방 우측 및 좌측 높이 및 트래킹 플레이트들(P4RR, P4LR 및 P5RR, P5LR )은 벨트 캐패시터 플레이트(P6)에 중첩된다. 도 15에서, 고정식 전방 우측 및 좌측 높이 및 트래킹 플레이트들(P4RF, P4LF 및 P5RF, P5LF)은 벨트 캐패시터 플레이트(P6)에 중첩된다. 이러한 두 조건들은 도 10에 배열된 캐패시터 플레이트들로 주 측정 전과 후에 발생한다.
도 13 및 15에서, 횡방향 오프셋은 0으로서, 벨트가 적절히 트래킹되고 있음을 나타낸다. 도 15에서의 네 개의 전방 플레이트들과 벨트 캐패시터 플레이트(P6)의 중첩 면적은 각각 도 13에서의 네 개의 후방 플레이트들의 중첩 면적과 동일하다. 롤(도 15의 x축을 기준으로 회전) 또는 요(도 15에서 페이지를 z축을 기준으로 회전)가 없는 한, 해당 좌측 및 우측 캐패시턴스들은 동일할 것이며, 이는 횡방향 트래킹 오프셋이 0임을 나타낸다.
도 16은 트래킹 오프셋을 나타내기 위해 y축을 따라 횡방향으로 시프트된 벨트를 도시한다. 그 상황에서, 외부 우측 전방 높이 및 트래킹 플레이트들(P4RF 및 P5RF)과 벨트 플레이트(P6)의 중첩은 해당 좌측 플레이트들(P4LF 및 P5LF)과 벨트 플레이트(P6)의 중첩보다 크다. 더 큰 우측 플레이트들의 중첩 때문에, 그들이 벨트 플레이트(P6)와 형성한 캐패시턴스들은 좌측 플레이트들과 형성된 캐패시턴스들보다 크다. 우측 캐패시턴스들과 좌측 캐패시턴스들 사이의 차이 또는 좌측 캐패시턴스들 대 우측 캐패시턴스들의 비는 트래킹 오프셋에 비례한다. 후방 플레이트들은 동일한 트래킹 오프셋에 대한 캐패시턴스들에서 유사한 차이를 생성할 것이다. 프로세서는 계산된 횡방향 오프셋을 미리 설정된 최대 허용 가능한 트래킹-오프셋 값과 비교한다. 최대 허용 가능 트래킹-오프셋 값이 초과되면, 프로세서는 컨베이어가 유지보수를 필요로 하고, 주력(main force) 또는 중량 측정 계산들이 디스에이블되거나 부정확한 것으로 태깅될 수 있음을 나타내는 오류 상태를 보고한다.
도 15의 플레이트 구성에 해당되는 전기적 개략도가 도 14에 도시된다. 오실레이터는 벨트 캐패시터 플레이트(P6)로 캐패시터를 형성하는 고정식 주 구동 플레이트(P1)를 통전시킨다. 캐패시터는 구동 플레이트(P1)와 벨트 플레이트(P6)의 구동 영역의 중첩에 의해 형성된다. 네 개의 고정식 전방 우측 및 좌측 높이 및 트래킹 플레이트들(P4RF, P4LF 및 P5RF, P5LF)은 네 개의 개별 용량성 회로들에서 네 개의 다른 캐패시터들을 형성하기 위해 벨트 플레이트(P6)의 다른 부분들에 중첩된다. 네 개의 캐패시턴스-측정 회로들의 출력들(182, 184, 186, 188)은 검출 섹션의 신호 컨디셔너, AD 및 프로세서로 라우팅된다.
도 17a 및 17b는 후방 및 전방 높이 및 트래킹 플레이트들이 요(Z축을 기준으로 벨트 모듈의 회전)를 측정하는 방법을 도시한다. (도 17a 및 17b 둘 다에서, 횡방향 오프셋은 0이다.) 도 17b에서의 전방 플레이트들과 관련된 동작 설명은 도 17a에서의 후방 플레이트들의 동작과 유사하게 적용된다. 벨트 센서(178)가 고정식 구동 및 검출 시스템(180)에 대해 z 축을 기준으로 회전되면, 우측 전방 트래킹 플레이트(P5RF)와 벨트 플레이트(P6)의 중첩은 우측 전방 높이 플레이트(P4RF)의 중첩보다 크다. 반대로, 좌측 전방 트래킹 플레이트(P5LF)와 벨트 플레이트(P6)의 중첩은 좌측 전방 높이 플레이트(P4LF)의 중첩보다 작다. 각 측에 대한 캐패시턴스들의 차이는 운송 방향(22)에 대한 벨트 모듈의 요의 측정치이다. 프로세서는 계산된 요와 미리 설정된 최대 허용 가능한 요 값을 비교한다. 최대 허용 가능 요 값이 초과되면, 프로세서는 컨베이어가 유지보수를 필요로 하고, 주력 또는 중량 측정 계산들이 디스에이블되거나 부정확한 것으로 태깅될 수 있음을 나타내는 오류 상태를 보고한다.
구동 및 검출 스테이지의 검출 섹션의 동작은 도 8의 프로세서(172)의 프로그램 메모리(174)로부터 수행되는 펌웨어 프로그램의 한 구현예를 참조하여 설명된다. 설명의 단순화를 위해, 설명은 도 11에 도시된 회로들과 관련하여 수행된 측정들에 상세하게 한정된다. 도 11에서, 검출 섹션은, a) 주 측정 캐패시터(CM)의 출력 신호(160); b) 기준 캐패시터(CR)의 출력 신호(162); c) 전방-높이 캐패시터 회로들의 출력 신호들(164', 164"); 및 d) 후방-높이 캐패시터 회로들의 출력 신호들(166', 166")을 판독한다.
프로세서(172)는 다양한 태스크들, 예컨대, 유효 측정 데이터 블록들의 식별, 중량 계산, 데이터 및 알람의 디스플레이, 오퍼레이터 입력들의 처리의 실행을 스케줄링하는 태스크 매니저를 포함하는 프로그램 메모리(174)에서 실시간 수행을 실행한다. 출력 신호들(160, 162, 164', 164", 166', 166")은 미리 설정된 주기적 샘플 레이트로 실행되는 샘플링 인터럽트 서비스 루틴(sampling interrupt service routine)에 의해 ADC(170)의 출력들에서 샘플링된다. 인터럽트 서비스 루틴은 데이터 메모리(176)의 각 버퍼에 각각의 샘플링된 디지털 출력 신호들을 저장한다. 따라서, 각 버퍼는 이전의 N개의 출력 샘플들의 시계열(time series)을 포함하며, 여기서 N은 버퍼들의 길이이다. 실행을 완료하기 전에, 인터럽트 서비스 루틴은 버퍼 포인터를 다음 버퍼 위치로 늘리고, 계산 태스크를 실행하도록 하기 위한 신호기(semaphore)를 설정한다.
계산 태스크는 샘플링 인터럽트 서비스 루틴에 의해 비드로서 실행되고, 태스크 매니저에 의해 스케줄링된다. 계산 태스크는, 도 10에서와 같이 센서의 플레이트들이 외부 플레이트들에 중첩될 때 취한 유효 데이터를 나타내는 연속적인 샘플링된 출력 값들의 블록을 선택하기 위해, 버퍼들 중 적어도 하나, 예컨대, 측정 캐패시터(CM) 버퍼에 대한 패턴-인식 루틴을 수행한다. 모든 출력 신호들(160, 162, 164', 164", 166', 166")이 동시에 유효하기 때문에, 버퍼들로부터의 샘플링된 출력 값들의 해당 블록은 최종 중량 계산에 사용된다. 계산 태스크는 측정값을 산출하기 위해, 예를 들어, 모든 값들을 평균내거나, 최대 값을 선택하거나, 또는 각 데이터 블록의 통계 평균을 찾아낼 수 있을 것이다. 그런 다음, 필요에 따라 측정 값이 스케일링된다. 전방 벨트-높이 값들은 전방 벨트-모듈 높이를 계산하기 위해 결합되고, 후방 벨트-높이 값들은 후방 벨트-모듈 높이를 계산하기 위해 결합된다. 전방 및 후방 높이들은 모듈 피치, 또는 횡방향 축에 대한 틸트(tilt)를 계산하는데 사용될 수 있다. 그런 다음, 높이 값들은 주 측정 캐패시터 값과 기준 캐패시터 값을 수정하는데 사용된다. 마지막으로, 기준 캐패시터 값은 최종 측정 값을 산출하기 위해 측정 캐패시터 값에서 차감되며, 디스플레이로 다른 태스크가 전송될 수 있다. 기준 캐패시터에 의한 보상이 하드웨어의 아날로그 레벨에 적용되는 경우, 프로세서는 대신에 디지털화된 보상 측정 값을 디스플레이에 적합한 단위로 변환하기만 하면 된다.
롤 및 요 측정들의 트래킹을 포함하는 확장된 시스템에서, 샘플링 인터럽트 서비스 루틴은 또한 우측 및 좌측 트래킹 회로들(도 14)의 출력 신호들(186, 188)을 샘플링하고, 그들을 각 버퍼들에 저장할 것이다. 그런 다음, 계산 태스크는 각각의 트래킹 회로 버퍼들에서 벨트 플레이트들이 도 13(후방)에서와 같은 그리고 도 15(전방)에서와 같은 고정식 외부 플레이트들과 정렬될 때 나타나는 두 데이터 블록들을 식별할 것이다. 그런 다음, 계산 태스크는 각각의 우측 및 좌측 높이 버퍼들에서의 해당 두 데이터 블록들을 식별할 것이다. 이러한 8개의 데이터 블록들로부터, 계산 태스크는 벨트 모듈의 횡방향 트래킹 오프셋, 롤 및 요를 계산할 수 있다. 이들 계산 값들 중 어느 것이라도 미리 설정된 최대 허용 가능한 값을 초과할 경우, 계산 태스크는 알람 플래그를 설정하고 주 측정들을 의심스러운 것으로 표시한다. 그런 다음, 또 다른 태스크는 컨베이어에 대한 유지보수가 필요하다는 통지로서 알람을 표시할 수 있다.
도 1에서와 같은 비전 시스템은 운송 표면(24)의 일부를 보기(vision) 위해 캐리웨이(32) 위에 지지된 카메라(76) 또는 기타 광학 검출기를 포함한다. 카메라로부터의 광학 신호들(107)은 비디오 프로세서(108)로 전송된다. 프로세서는 광학 신호들로부터 벨트 상에서 운송되는 개별 물품들의 풋프린트(footprint)를 결정하기 위해 패턴-인식 루틴을 수행한다. 벨트-모듈 코너(78)와 같은 벨트 상의 지점에 대한 힘-센서-어레이 기하학적 구조에 대한 사전 지식으로, 비전 시스템은 개별 물품들의 풋프린트에 따라 힘 센서 그룹을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같은 상부 운송면(24)의 일부에서, 물품(B)는 두 열들(K)과 5개의 행들(R)을 덮는 10개의 힘 센서들에 중첩된다. 일부 또는 모든 벨트 행들 상에서 광학적으로 검출 가능한 마커들(markers)(80)은, 예를 들어, 물품(B)에 의해 덮여 있는 10개의 센서들을 완전히 식별하도록 비전 시스템에 의해 사용될 수 있다. 이 예에서, 비전 시스템은 마커를 판독하는데, 마커는 코딩될 수 있거나, 또는 단순히 마커가 벨트의 행(10) 상에 있음을 나타내는 숫자 10일 수 있다. 어레이 기하학 구조 및 행(10)에 대한 물품(B)의 풋프린트에 대한 사전 지식으로, 비전 시스템은 물품 아래에 있는 10개의 센서들을 식별할 수 있다. 그런 다음, 비전 시스템은 물품(B)의 중량을 계산하기 위해 절대 위치들(XRK　= {(R, K)} = {(11, 2); (11, 3); (12, 2); (12, 3); (13, 2); (13, 3); (14, 2); (14,　3); (15, 2); (15, 3)})에서 3개의 센서들의 측정치들을 결합하는 칭량 프로세스(weighing process)를 수행할 수 있다. 힘-센서 측정들은, 기초 물품의 중량과 동일하거나 비례하는 값을 계산하기 위해, 예를 들어, 개별 측정들을 합산함으로써 결합될 수 있다. 각각의 물품들은 비전 시스템의 리더기가 해석할 수 있는 바코드와 같은 식별 인디시아(identifying indicia)(82)로 표시된다. 그 방식으로, 계산된 중량은 특정 개별 물품과 관련될 수 있다. 그리고, 비전 시스템은 벨트의 전체 폭을 볼 수 있기 때문에, 물품들은 캐리웨이의 고정식 칭량 스테이션 위에 단일 파일로 배열될 필요가 없다. 게다가, 벨트의 용량성 안테나 어레이는 벨트의 중지 없이 중량이 측정되도록 한다. 비전 시스템의 비디오 디스플레이는 시스템 동작 조건들과 설정들 또는 개별 물품들의 중량들을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 비디오 프로세서(108)는 독립형(stand-alone) 프로그램 가능 로직 컨트롤러, 랩탑, 데스크탑 또는 설명된 프로세스들을 수행할 수 있는 임의의 적절한 컴퓨터 장치일 수 있으며; 또는 주 프로세서(172)(도 8)에 의해 수행되는 루틴들에 의해 실현될 수 있다.
비전 시스템은 개별 물품들에 중량을 할당하는 다른 수단을 사용할 수 있을 것이다. 예를 들어, 각각의 힘 센서들의 위치들은 상부 운송면(24) 또는 힘-센서 압력 플랫폼(26) 상에 표시될 수 있을 것이다. 마크는 각 힘 센서를 명확하게 식별할 수 있거나, 또는 단지 센싱 회로들의 각각 또는 미리 설정된 서브셋 상의 도트(dot)(88)(도 1)와 같은 일반적인 위치 마크일 수도 있을 것이다. 모든 센싱 소자 위치들이 표시되는 경우, 비전 시스템은 어레이 레이아웃에 대한 사전 지식이 필요하지 않을 것이다. 또 다른 예로서, 비전 시스템은 대안으로 물품 풋프린트에 대한 확대된 영역(90)(도 8)에서 모든 이러한 센서들을 선택하고 그 측정들을 합산할 수 있을 것이다. 물품(D) 아래에 있지 않은 힘 센서들은 0의 측정 값들을 산출할 것이며, 이는 중량에 추가되지 않을 것이다. 이는 전체 물품이 정확하게 칭량됨을 보장한다. 물론, 다른 물품이 가까이 있는 경우, 확대된 부분은 근처의 물품을 포함하지 않도록 신중하게 선택되도록 해야 한다. 두 물품들이 동일하거나 인접한 힘 센서들 위에 있지 않을 정도로 물품들이 충분히 분리되어 있는 경우, 각 물품의 중량은 0이 아닌 연속적인 판독 로드 셀들의 로드-셀 측정들을 합산하여 결정될 수 있다.
힘 센서들은 또한 각각의 0이 아닌 연속적인 판독 로드 셀들의 힘 측정들과 종래 COG 공식을 통한 각 센서의 상대적 위치에 대한 사전 지식으로부터 운송된 물품의 무게 중심(center of gravity; COG)을 결정하는데 사용될 수 있다. 그리고, 보다 단순하게, 힘 센서들은 변경된 물품들의 트래킹을 개선하기 위해 벨트 상에서 물품들의 위치들을 결정하거나, 또는 운송 물품 아래에 있는 0이 아닌 연속적인 판독 로드 셀들의 패턴으로부터 벨트 상의 물품 스큐(skew)를 검출하기 위한 위치 센서들로 사용될 수 있다.
상세히 설명된 예들에서, 캐패시턴스가 인가된 힘 또는 중량으로 변화하는 용량성 센서가 예로 사용되었다. 그러나 온도, 압력 또는 습도와 같은 다른 물리적 특성들을 측정하는 다른 센서들이 사용될 수 있다. 도 19에서, 컨베이어 벨트(192)의 4-단자 브릿지 유형 센서(190)는 구동 캐패시터(Cd)에 의해 외부 오실레이터(194)에 용량성으로 결합된다. 캐패시터(Cd)의 한 플레이트는 벨트(192)의 바닥에 존재한다; 다른 플레이트는 벨트 외부의 컨베이어 캐리웨이에 존재한다. 또 다른 캐패시터(Cg)는 브릿지 센서(190)의 반대쪽 코너를 외부 접지에 결합한다. 브릿지 센서(190)의 포지티브 및 네가티브 출력들은 통신 캐패시터들(Cp 및 Cn)을 통해 도 8에서와 같은 신호 컨디셔너, ADC 및 프로세서를 포함하는 외부 검출기에 용량성으로 결합된다. 이러한 브릿지 센서의 경우, 신호 컨디셔너는 포지티브(+)와 네가티브(-) 단자들에 걸친 차동 센서 출력 신호를 위한 차동 증폭기를 포함한다. 각 커플링 캐패시터(Cd, Cg, Cp, Cn)는 벨트의 바닥에 하나의 플레이트를 갖고 벨트 외부의 캐리웨이 프레임에 다른 플레이트를 갖는다. 모든 해당 벨트 및 외부 플레이트들이 정렬되는 경우, 출력은 유효하다. 브릿지 센서의 각 다리는 저항성이거나, 유도성이거나 또는 용량성이거나, 또는 일부 조합인 소자들(196)을 가질 수 있다. 소자들 중 하나는 그 임피던스가 센싱되는 물리적 특성으로 변화하는 센싱 소자(196')이다.
도 20은 컨베이어 벨트(192)의 3-단자 센서(198)의 예를 도시한다. 다른 센서와 마찬가지로, 이는 구동 캐패시터(Cd)를 통해 외부 오실레이터(194)에 의해 구동되며, 플레이트들 중 하나는 벨트(192)에 있고 다른 하나는 벨트 외부에 있다. 센서는 다른 캐패시터(Cg)를 통해 외부 접지에 결합된다. 센서 출력 신호(200)는 통신 캐패시터(Cs)를 통해 도 8에서와 같은 신호 컨디셔너, ADC 및 프로세서를 포함하는 검출기로 전송된다. 도 19의 센서의 경우와 같이, 3-단자 센서(198)의 출력 센서 신호(200)는 캐패시터들(Cd, Cg, Cs)의 해당 벨트 및 외부 플레이트들이 서로 중첩될 때 유효하다. 도 19 및 20의 예들에서 캐패시터들의 플레이트들은 3- 및 4-단자 센서들(190, 198)에 대해 적절히 변형된 도 9에서와 같은 기하학적 배열을 사용한다. 벨트-높이, 트래킹 및 기준 캐패시터들은 또한 이러한 센서들로 사용될 수 있다.
컨베이어 벨트 측정 시스템은 몇몇 버전들을 참조하여 상세히 설명되었으나, 다른 버전들도 가능하다. 예를 들어, 컨베이어 벨트가 모듈형 플라스틱 컨베이어 벨트일 필요는 없다. 이는 예를 들어, 플랫 벨트(flat belt) 또는 슬랫 컨베이어(slat conveyor)일 수 있다. 다른 예로서, 이런한 설명된 것 이외의 비져닝 알고리즘 및 벨트 상의 검출 가능한 마커들이 비전 시스템에 의해 개별 물품들 및 그들 아래에 배치되어 있는 센서들을 식별하는데 사용될 수 있을 것이다. 그리고 각 센서 스테이지는 다른 물리적 특성들을 측정하기 위한 복수의 센서들을 포함할 것이다.

Claims (33)

  1. 컨베이어 벨트 측정 시스템에 있어서,
    상부면 및 하부면을 갖는 컨베이어 벨트;
    상기 컨베이어 벨트 외부의 구동 및 검출 스테이지로서,
    구동 신호를 생성하는 오실레이터;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 위치되고 상기 오실레이터와 직렬로 연결된 제1 외부 캐패시터 플레이트;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 위치된 제2 외부 캐패시터 플레이트;
    상기 제2 외부 캐패시터 플레이트에 연결된 검출기를 포함하는, 상기 구동 및 검출 스테이지;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착된 제1 벨트 캐패시터 플레이트;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착된 제2 벨트 캐패시터 플레이트;
    상기 제1 벨트 캐패시터 플레이트와 상기 제1 외부 캐패시터 플레이트는 상기 제2 벨트 캐패시터 플레이트와 상기 제2 외부 캐패시터 플레이트가 통신 캐패시터를 형성하도록 정렬될 때 구동 캐패시터를 형성하도록 정렬되고;
    상기 컨베이어 벨트에 장착되고, 상기 구동 캐패시터와 상기 통신 캐패시터 사이에 직렬로 연결된 센서를 포함하고;
    상기 구동 캐패시터는 상기 센서에 의해 측정된 물리적 특성을 나타내는 센서 신호를 생성하도록 상기 센서에 상기 구동 신호를 결합시키고; 및
    상기 검출기는 상기 통신 캐패시터로부터 상기 센서 신호를 수신하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서는 캐패시턴스가 상기 물리적 특성에 따라 변화하는 캐패시터인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동 및 검출 스테이지는,
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 위치되고 상기 오실레이터와 직렬로 연결된 제1 외부 기준 캐패시터 플레이트;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 위치된 제2 외부 기준 캐패시터 플레이트;
    상기 제2 외부 캐패시터 플레이트에 연결된 기준 검출기를 더 포함하고; 및
    상기 컨베이어 벨트 측정 시스템은,
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착된 제1 벨트 기준 캐패시터 플레이트;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착된 제2 벨트 기준 캐패시터 플레이트;
    상기 제1 및 제2 벨트 캐패시터 플레이트들이 상기 제1 및 제2 외부 캐패시터 플레이트들과 정렬될 때, 상기 제1 벨트 기준 캐패시터 플레이트와 상기 제1 외부 기준 캐패시터 플레이트는 기준 구동 캐패시터를 형성하도록 정렬되고, 상기 제2 벨트 기준 캐패시터 플레이트와 상기 제2 외부 기준 캐패시터 플레이트는 기준 통신 캐패시터를 형성하도록 정렬되며;
    상기 컨베이어 벨트에 장착되며, 상기 기준 구동 캐패시터와 상기 기준 통신 캐패시터 사이에 직렬로 연결된 고정 캐패시턴스를 갖는 기준 캐패시터를 더 포함하고;
    상기 기준 구동 캐패시터는 상기 센서에 의해 측정된 상기 물리적 특성에 민감하지 않지만, 상기 센서에 영향을 주는 주변 조건들에 민감한 기준 신호를 생성하도록 상기 기준 캐패시터에 상기 구동 신호를 결합시키고;
    상기 기준 검출기는 상기 기준 통신 캐패시터로부터 상기 기준 신호를 수신하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 외부 캐패시터 플레이트와 상기 제1 외부 기준 캐패시터 플레이트는 동일한 캐패시터 플레이트인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 구동 캐패시터와 상기 기준 구동 캐패시터의 중첩 플레이트 면적들이 동일하고, 상기 통신 캐패시터와 상기 기준 통신 캐패시터의 중첩 플레이트 면적들이 동일한, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동 및 검출 스테이지는,
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 위치된 전방 외부 높이 캐패시터 플레이트;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 위치되고 상기 전방 외부 높이 캐패시터 플레이트로부터 운송 방향으로 이격된 후방 외부 높이 캐패시터 플레이트를 더 포함하고; 및
    상기 컨베이어 벨트 측정 시스템은,
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착된 전방 벨트 높이 캐패시터 플레이트;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착되고 상기 전방 벨트 높이 캐패시터 플레이트로부터 상기 운송 방향으로 이격된 후방 벨트 높이 캐패시터 플레이트를 더 포함하며;
    상기 제1 외부 캐패시터 플레이트는 전방 및 후방 높이 구동 캐패시터들을 형성하도록 상기 전방 및 후방 벨트 높이 캐패시터 플레이트들의 제1 부분들에 중첩되고, 상기 전방 벨트 높이 캐패시터 플레이트의 제2 부분은 상기 후방 벨트 높이 캐패시터 플레이트의 제2 부분이 후방 높이 캐패시터를 형성하도록 상기 후방 외부 높이 캐패시터 플레이트에 중첩될 때 전방 높이 캐패시터를 형성하도록 상기 전방 외부 높이 캐패시터 플레이트에 중첩되고;
    상기 전방 높이 구동 캐패시터는 전방 직렬 캐패시턴스를 갖는 상기 전방 높이 캐패시터와 직렬이고, 상기 후방 높이 구동 캐패시터는 후방 직렬 캐패시턴스를 갖는 상기 후방 높이 캐패시터와 직렬이고;
    상기 제1 외부 캐패시터 플레이트는 상기 전방 및 후방 직렬 캐패시턴스를 나타내는 전방 및 후방 높이 신호들을 생성하도록 상기 전방 및 후방 높이 캐패시터들에 상기 구동 신호를 결합시키고;
    유니티(unity)로부터 상기 전방 직렬 캐패시턴스 대 상기 후방 직렬 캐패시턴스의 비의 편차는 상기 벨트의 피치의 측정치인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전방 외부 높이 캐패시터 플레이트는 우측 전방 외부 높이 캐패시터 플레이트와, 상기 우측 전방 외부 높이 캐패시터 플레이트로부터 상기 운송 방향에 수직인 방향으로 이격된 좌측 전방 외부 높이 캐패시터 플레이트를 포함하고;
    상기 후방 외부 높이 캐패시터 플레이트는 우측 후방 외부 높이 캐패시터 플레이트와, 상기 우측 후방 외부 높이 캐패시터 플레이트로부터 상기 운송 방향에 수직인 방향으로 이격된 좌측 후방 외부 높이 캐패시터 플레이트를 포함하고;
    상기 전방 높이 캐패시터는 우측 전방 직렬 캐패시턴스를 갖는 상기 전방 높이 구동 캐패시터와 직렬인 우측 전방 높이 캐패시터 및 좌측 전방 직렬 캐패시턴스를 갖는 상기 전방 높이 구동 캐패시터와 직렬인 좌측 전방 높이 캐패시터를 형성하고;
    상기 후방 높이 캐패시터는 우측 후방 직렬 캐패시턴스를 갖는 상기 후방 높이 구동 캐패시터와 직렬인 우측 후방 높이 캐패시터 및 좌측 후방 직렬 캐패시턴스를 갖는 상기 후방 높이 구동 캐패시터와 직렬인 좌측 후방 높이 캐패시터를 형성하고;
    상기 제1 외부 캐패시터 플레이트는 우측 전방, 좌측 전방, 우측 후방 및 좌측 후방 직렬 캐패시턴스들을 나타내는 우측 전방, 좌측 전방, 우측 후방 및 좌측 후방 높이 신호들을 생성하도록 상기 우측 전방, 좌측 전방, 우측 후방 및 좌측 후방 높이 캐패시터들에 상기 구동 신호를 결합시키고;
    유니티로부터 상기 우측 전방 직렬 캐패시턴스 대 상기 좌측 전방 직렬 캐패시턴스의 비의 편차와, 유니티로부터 상기 우측 후방 직렬 캐패시턴스 대 상기 좌측 후방 직렬 캐패시턴스의 비의 편차는 상기 벨트의 롤의 측정치들인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구동 및 측정 회로는,
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 위치된 우측 외부 트래킹 캐패시터 플레이트;
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 위치되고 상기 우측 외부 트래킹 캐패시터 플레이트로부터 운송 방향에 수직인 방향으로 이격된 좌측 외부 트래킹 캐패시터 플레이트를 더 포함하고; 및
    상기 컨베이어 벨트 측정 시스템은 상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착된 벨트 트래킹 캐패시터 플레이트를 더 포함하며;
    상기 제1 외부 캐패시터 플레이트는 트래킹 구동 캐패시터를 형성하도록 상기 벨트 트래킹 캐패시터 플레이트의 제1 부분에 중첩되고, 상기 벨트 트래킹 패캐시터 플레이트의 제2 부분은 상기 벨트 트래킹 캐패시터 플레이트의 제3 부분이 좌측 트래킹 캐패시터를 형성하도록 상기 좌측 외부 트래킹 캐패시터 플레이트에 중첩될 때 우측 트래킹 캐패시터를 형성하도록 상기 우측 외부 트래킹 캐패시터 플레이트에 중첩되고;
    상기 트래킹 구동 캐패시터는 우측 직렬 캐패시턴스를 갖는 상기 우측 트래킹 캐패시터와 직렬이고, 상기 트래킹 구동 캐패시터는 좌측 직렬 캐패시턴스를 갖는 상기 좌측 트래킹 캐패시터와 직렬이며;
    상기 제1 외부 캐패시터 플레이트는 상기 우측 및 좌측 직렬 캐패시턴스를 나타내는 우측 및 좌측 트래킹 신호들을 생성하도록 상기 우측 및 좌측 트래킹 캐패시터들에 상기 구동 신호를 결합시키고;
    상기 좌측 및 우측 직렬 캐패시턴스들 사이의 차이는 상기 운송 방향에 수직인 방향으로 상기 컨베이어 벨트의 원더(wander)의 측정치인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 컨베이어 벨트의 상기 상부면에서의 압력 플랫폼과, 상기 압력 플랫폼과 상기 센서 신호가 상기 압력 플랫폼 위의 물품의 중량을 나타내도록 상기 압력 플랫폼 위의 상기 물품의 중량을 전송하는 상기 센서 사이의 핀(pin)을 포함하는 힘 센서인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  10. 컨베이어 벨트 측정 시스템에 있어서,
    캐리웨이(carryway)에 지지되고 상부면과 하부면을 가지며 센서 스테이지를 갖는 컨베이어 벨트로서, 상기 센서 스테이지는,
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 배치된 제1 및 제2 벨트 플레이트들;
    상기 제1 및 제2 벨트 플레이트들과 직렬로 연결되고 물리적 특성에 응답하는 제1 센서 신호를 제공하는 제1 센서를 포함하는, 상기 컨베이어 벨트;
    상기 컨베이어 벨트 외부의 구동 및 검출 스테이지로서,
    오실레이터;
    상기 오실레이터와 직렬로 연결된 상기 캐리웨이를 따르는 제1 외부 플레이트;
    제1 검출기;
    상기 제1 검출기와 직렬로 연결된 상기 캐리웨이를 따르는 제2 외부 플레이트를 포함하는, 상기 구동 및 검출 스테이지를 포함하며;
    상기 제1 외부 플레이트는 상기 제2 외부 플레이트가 제2 캐패시터와, 상기 오실레이터, 상기 제1 캐패시터, 상기 제1 센서, 상기 제2 캐패시터 및 상기 제1 검출기를 포함하는 측정 회로를 형성하도록 상기 제2 벨트 플레이트에 중첩될 때 제1 캐패시터를 형성하도록 상기 제1 벨트 플레이트에 중첩되고;
    상기 제1 외부 플레이트와 상기 제1 벨트 플레이트는 상이한 횡방향(lateral) 및 길이방향(longitudinal) 치수들을 가지며, 상기 제2 외부 플레이트와 상기 제2 벨트 플레이트는 상이한 횡방향 및 길이방향 치수들을 갖는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서 스테이지는,
    상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 배치된 제3 및 제4 벨트 플레이트들;
    상기 제3 및 제4 벨트 플레이트들과 직렬로 연결된 제2 센서를 더 포함하고;
    상기 구동 및 검출 스테이지는,
    상기 오실레티어와 직렬로 연결된 제3 외부 플레이트;
    제2 검출기;
    상기 제2 검출기와 직렬로 연결된 제4 외부 플레이트를 더 포함하며;
    상기 제2 외부 플레이트가, 상기 오실레이터, 제3 캐패시터, 상기 제2 센서, 제4 캐패시터 및 상기 제2 검출기를 포함하는 제2 측정 회로를 형성하는 상기 제2 벨트 플레이트에 중첩될 때, 상기 제3 외부 플레이트는 상기 제3 캐패시터를 형성하도록 상기 제3 벨트 플레이트에 중첩되고, 상기 제4 외부 플레이트는 상기 제4 캐패시터를 형성하도록 상기 제4 벨트 플레이트에 중첩되는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제3 외부 플레이트와 상기 제3 벨트 플레이트는 상이한 횡방향 및 길이방향 치수들을 가지며, 상기 제4 외부 플레이트와 상기 제4 벨트 플레이트는 상이한 횡방향 및 길이방향 치수들을 갖는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제3 외부 플레이트는 두 개의 제3 외부 서브 플레이트들을 포함하고, 상기 제3 벨트 플레이트는 두 개의 제3 벨트 서브 플레이트들을 포함하고, 상기 제4 외부 플레이트는 두 개의 제4 외부 서브 플레이트들을 포함하고, 상기 제4 벨트 플레이트는 두 개의 제4 벨트 서브 플레이트들을 포함하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 외부 플레이트와 상기 제1 벨트 플레이트의 중첩 면적은 상기 제3 외부 플레이트와 상기 제3 벨트 플레이트의 중첩 면적과 동일한, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 센서는 상기 제1 센서에 영향을 주는 주변 조건들에 응답하고 상기 제1 센서에 의해 측정된 상기 물리적 특성에 응답하지 않는 제2 신호를 생성하고;
    상기 제1 검출기는 상기 제1 센서로부터 상기 제1 센서 신호를 수신하고;
    상기 제2 검출기는 상기 제2 센서로부터 상기 제2 센서 신호를 수신하고; 및
    상기 제2 신호는 주변 조건들이 상기 제1 신호에 미치는 영향을 보상하기 위해 상기 제1 신호와 결합되는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 센서 스테이지는 상기 제1 벨트 플레이트의 반대면들에서 운송 방향으로 이격된 상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 배치된 제3 및 제4 벨트 플레이트들을 더 포함하고;
    상기 구동 및 검출 스테이지는,
    상기 제1 외부 플레이트의 반대면들에서 상기 운송 방향으로 이격된 상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 배치된 제3 및 제4 외부 플레이트들;
    상기 제3 외부 플레이트와 직렬인 제3 검출기 및 상기 제4 외부 플레이트와 직렬인 제4 검출기를 더 포함하며;
    상기 제2 외부 플레이트가 상기 제2 벨트 플레이트에 중첩될 때, 상기 제3 외부 플레이트는 제3 캐패시터를 형성하도록 상기 제3 벨트 플레이트에 중첩되고 상기 제4 외부 플레이트는 제4 캐패시터를 형성하도록 상기 제4 벨트 플레이트에 중첩되고;
    상기 제3 검출기에 의해 측정된 상기 제3 캐패시터의 캐패시턴스와 상기 제4 검출기에 의해 측정된 상기 제4 캐패시터의 캐패시턴스는 상기 제3 및 제4 벨트 플레이트들에서 상기 제3 및 제4 외부 플레이트들 위의 상기 벨트의 높이에 비례하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제3 검출기 및 상기 제4 검출기에 의해 측정된 상기 높이들은 벨트 높이가 상기 제1 센서 신호에 미치는 상기 영향을 수정하는데 사용되는, 컨베이어 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제3 외부 플레이트는 상기 센서 스테이지의 길이방향 중심선의 반대면들에 두 개의 제3 외부 서브 플레이트들(subplates)을 포함하고;
    상기 제4 외부 플레이트는 상기 센서 스테이지의 길이방향 중심선의 반대면들에 두 개의 제4 외부 서브 플레이트들을 포함하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제3 및 제4 벨트 플레이트들의 상기 횡방향 치수는 상기 제3 외부 플레이트와 상기 제3 벨트 플레이트 사이의 플레이트 중첩 면적 및 상기 제4 외부 플레이트와 상기 제4 벨트 플레이트 사이의 면적이 횡방향 트래킹 오프셋의 범위에 걸쳐 일정하도록 상기 두 개의 제3 및 제4 외부 서브 플레이트들의 횡방향 외부면들 사이의 거리보다 큰, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 구동 및 검출 스테이지는,
    상기 제1 외부 플레이트의 반대면들에서 상기 운송 방향으로 이격된 상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 배치된 제3 좌측 및 우측 외부 플레이트들;
    상기 제1 외부 플레이트의 반대면들에서 상기 운송 방향으로 상기 제3 좌측 및 우측 외부 플레이트들로부터 이격되어 정렬된 상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 근처에 배치된 제4 좌측 및 우측 외부 플레이트들;
    각 제3 좌측, 제3 우측, 제4 좌측 및 제4 우측 외부 플레이트들과 직렬로 각각 연결된 제3 좌측, 제3 우측, 제4 좌측 및 제4 우측 검출기들을 더 포함하며;
    상기 제3 좌측, 제3 우측, 제4 좌측 및 제4 우측 외부 플레이트들은 제3 좌측, 제3 우측, 제4 좌측 및 제4 우측 캐패시터들을 형성하도록 상기 제1 벨트 플레이트에 중첩되고;
    상기 제3 좌측, 제3 우측, 제4 좌측 및 제4 우측 검출기들은 상기 제3 좌측, 제3 우측, 제4 좌측 및 제4 우측 캐패시터들의 캐패시턴스들을 측정하되, 상기 캐패시턴스들은 상기 컨베이어 벨트의 횡방향 트래킹 오프셋 또는 요(yaw)를 결정하는데 사용되는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  21. 제10항에 있어서, 상기 제1 센서는 캐패시턴스가 상기 물리적 특성에 따라 변화하는 캐패시터인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  22. 제10항에 있어서, 상기 캐리웨이를 가로지르는 길이방향으로 연장되는 레인들(lanes)에 복수의 구동 및 측정 스테이지들을 포함하고, 상기 컨베이어 벨트는 상기 컨베이어 벨트를 따라 행과 열로 배열된 복수의 센서 스테이지들을 포함하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  23. 컨베이어 벨트 측정 시스템에 있어서,
    캐리웨이에 지지되고 센서 스테이지를 갖는 컨베이어 벨트로서, 상기 센서 스테이지는,
    물리적 특성 및 주변 조건들에 응답하는 제1 센서 신호를 제공하는 제1 센서;
    상기 제1 센서에 영향을 주는 상기 주변 조건들에 응답하고 상기 제1 센서에 의해 측정된 상기 물리적 특성에 응답하지 않는 제2 신호를 제공하는 제2 센서를 포함하는, 상기 컨베이어 벨트;
    상기 컨베이어 벨트 외부의 구동 및 검출 스테이지로서,
    오실레이터;
    제1 검출기 및 제2 검출기를 포함하며;
    상기 오실레이터는 제1 및 제2 구동 캐패시터들을 통해 상기 제1 및 제2 센서들을 각각 구동시키며, 각각의 구동 캐패시터는 상기 캐리웨이를 따라 상기 구동 및 검출 스테이지 내의 상기 오실레이터에 연결된 외부 플레이트와, 상기 제1또는 제2 센서에 연결된 상기 컨베이어 벨트 내의 벨트 플레이트를 가지고;
    상기 제1 및 제2 센서 신호들은 상기 제1 및 제2 통신 캐패시터들을 통해 상기 제1 및 제2 검출기들로 각각 전송되되, 각각의 통신 캐패시터들은,
    상기 캐리웨이를 따라 상기 구동 및 검출 스테이지 내의 상기 제1 검출기 또는 상기 제2 검출기에 연결된 외부 플레이트, 및
    상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서에 연결된 상기 컨베이어 벨트 내의 벨트 플레이트를 포함하며;
    상기 제2 신호는 주변 조건들이 상기 제1 신호에 미치는 영향을 보상하기 위해 상기 제1 신호와 결합 가능한, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 센서는 캐패시턴스가 상기 물리적 특성에 따라 변화하는 캐패시터이고, 상기 제2 센서는 캐패시턴스가 상기 물리적 특성에 따라 변화하지 않는 캐패시터인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2 구동 캐패시터들은 동일한 외부 플레이트를 사용하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 컨베이어 벨트 외부의 높이 검출기;
    상기 오실레이터 및 상기 컨베이어 벨트 내의 높이 구동 플레이트에 연결된 외부 플레이트를 갖는 높이 구동 캐패시터;
    상기 높이 검출기 및 상기 높이 구동 플레이트와 직렬로 연결된 상기 컨베이어 벨트 내의 높이 통신 플레이트에 연결된 외부 플레이트를 갖는 높이 통신 캐패시터를 더 포함하며;
    상기 높이 구동 캐패시터 및 상기 높이 통신 캐패시터의 직렬 캐패시턴스는 상기 캐리웨이 위의 상기 컨베이어 벨트의 높이에 역으로 비례하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 높이 구동 캐패시터의 상기 외부 플레이트와 상기 높이 통신 캐패시터의 상기 외부 플레이트는 동일한 캐패시터 플레이트의 상이한 부분들인, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  28. 제26항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트 내의 높이 센싱 위치들에 위치된 복수의 높이 구동 캐패시터들 및 높이 통신 캐패시터들과, 상기 높이 센싱 위치들에서 상기 컨베이어 벨트의 높이들을 측정하는 상기 컨베이어 벨트 외부의 복수의 높이 검출기들을 포함하는, 컨베이어 벨트 측정 시스템.
  29. 컨베이어 벨트 칭량(weighing) 시스템에 있어서,
    상부면 및 하부면을 갖는 컨베이어 벨트;
    상기 컨베이어 벨트에 장착되고 상기 센싱 캐패시터 위의 상기 컨베이어 벨트의 상기 상부면 상의 물품 중량에 따라 변화하는 캐패시턴스를 갖는 센싱 캐패시터;
    상기 센싱 캐패시터와 직렬인 구동 캐패시터 및 통신 캐패시터로서, 상기 구동 캐패시터 및 상기 통신 캐패시터 각각은 상기 통신 캐패시터의 제1 및 제2 플레이트들이 중첩될 때 상기 구동 캐패시터의 제1 및 제2 플레이트들이 중첩되도록 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트 내의 상기 제1 플레이트 및 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트 외부의 상기 제2 플레이트를 갖는, 상기 구동 캐패시터 및 상기 통신 캐패시터;
    상기 센싱 캐패시터의 캐패시턴스에 따라 변화하는 중량 신호를 생성하도록 상기 구동 캐패시터를 통해 상기 센싱 캐패시터를 통전시키는 상기 컨베이어 벨트 외부의 오실레이터;
    상기 컨베이어 벨트 외부에 있으며 상기 중량 신호를 수신하는 상기 통신 캐패시터에 연결된 중량 검출기를 포함하는 컨베이어 벨트 칭량 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    운송 물품들을 지지하는 상기 컨베이어 벨트의 상기 상부면 바깥쪽으로 편향된 압력 플랫폼;
    상기 압력 플랫폼 상의 상기 물품의 중량을 인가된 중량의 함수에 따라 상기 캐패시턴스를 변화시키는 상기 센싱 캐패시터로 전송하도록 상기 압력 플랫폼으로부터 상기 컨베이어 벨트의 상기 하부면 위로 연장되는 핀을 더 포함하는, 컨베이어 벨트 칭량 시스템.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 센싱 캐패시터 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착되며, 상기 컨베이어 벨트의 상기 상부면 상의 물품의 중량에 따라 변화하지 않지만, 상기 센싱 캐패시터와 동일한 방식으로 주변 조건들에 따라 변화하는 캐패시턴스를 갖는 기준 캐패시터;
    상기 기준 캐패시터와 직렬로 연결된 기준 구동 캐패시터 및 기준 통신 캐패시터를 더 포함하며;
    상기 기준 구동 캐패시터 및 상기 기준 통신 캐패시터 각각은 상기 구동 캐패시터 및 상기 통신 캐패시터의 제1 및 제2 플레이트들이 중첩될 때 상기 기준 구동 캐패시터 및 상기 기준 통신 캐패시터의 상기 제1 및 제2 플레이트들이 중첩되도록 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트 내 상기 제1 플레이트 및 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트 외부의 상기 제2 플레이트를 가지며;
    상기 오실레이터는 상기 센싱 캐패시터에 영향을 주는 상기 주변 조건들로 인해 상기 중량 신호의 변화를 보상하기 위해 상기 기준 캐패시터의 상기 캐패시턴스에 따라 변화하는 기준 신호를 생성하도록 상기 기준 구동 캐패서터를 통해 상기 기준 캐패시터를 통전시키고;
    상기 컨베이어 벨트 외부에 있으며 상기 기준 신호를 수신하는 상기 기준 통신 캐패시터에 연결된 기준 검출기를 더 포함하는, 컨베이어 벨트 칭량 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 중량 신호와 상기 기준 신호를 수신하고, 상기 중량 신호와 상기 기준 신호로부터 보상된 중량 값을 계산하는 보상 수단을 포함하는, 컨베이어 벨트 칭량 시스템.
  33. 제29항에 있어서,
    상기 컨베이어 벨트의 높이를 측정하는 높이 센서로서, 상기 높이 센서는,
    상기 컨베이어 벨트 외부의 전방 외부 플레이트 및 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착된 전방 벨트 플레이트를 갖는 전방 캐패시터로서, 상기 전방 캐패시터는 상기 전방 외부 플레이트와 상기 전방 벨트 플레이트 사이의 분리에 따라 변화하는 전방 캐패시턴스를 갖는, 상기 전방 캐패시터;
    상기 컨베이어 벨트 외부의 후방 외부 플레이트 및 상기 하부면 근처의 상기 컨베이어 벨트에 장착되고 상기 전방 벨트 플레이트로부터 상기 운송 방향으로 이격된 후방 벨트 플레이트를 갖는 후방 캐패시터로서, 상기 후방 캐패시터는 상기 후방 외부 플레이트와 상기 후방 벨트 플레이트 사이의 분리에 따라 변화하는 후방 캐패시턴스를 갖는, 상기 후방 캐패시터;
    외부 플레이트와 상기 전방 벨트 플레이트에 의해 형성되고 상기 전방 캐패시터와 직렬로 연결된 전방 구동 캐패시터;
    상기 오실레이터는 전방 벨트 높이 신호를 생성하도록 상기 전방 구동 캐패시터를 통해 상기 전방 캐패시터를 통전시키고;
    외부 플레이트와 상기 후방 벨트 플레이트에 의해 형성되고 상기 후방 캐패시터와 직렬로 연결된 후방 구동 캐패시터;
    상기 오실레이터는 후방 벨트 높이 신호를 생성하도록 상기 후방 구동 캐패시터를 통해 상기 후방 캐패시터를 통전시키고;
    상기 전방 및 후방 벨트 높이 신호들을 검출하는 높이 검출기를 포함하는, 상기 높이 센서; 및
    상기 전방 및 후방 벨트 높이 신호들을 수신하고 상기 전방 및 후방 벨트 높이 신호들로부터 벨트 높이 값을 계산하는 프로세서를 더 포함하는, 컨베이어 벨트 칭량 시스템.
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