CN1697965A - 重量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过除去从装置安装一侧及物品载置一侧产生的振动干扰的影响，可提高检测精度的重量检测装置。重量检测装置具备：固定端(31a)被固定在直立设置于地板上的固定基座(13)上的同时，自由端(31b)上负载物品(X)的重量的重量检测负载传感器(31)、设置于重量检测负载传感器(31)的固定端(31a)一侧，检测固定端(31a)一侧的振动成分即地板振动成分的第一振动检测负载传感器(32)和设置于重量检测负载传感器(31)的自由端(31b)一侧，检测自由端(31b)一侧的振动成分即发动机振动成分的第二振动检测负载传感器(33)。并且，重量检测装置基于各负载传感器(31～33)产生的检测信号，通过从重量检测负载传感器(31)产生的检测信号中除去振动成分，高精度地测出物品(X)的重量。

Description

重量检测装置

技术领域

本发明涉及重量检测装置，详细说是涉及高精度地检测被载置的物品重量的重量检测装置，属于重量检测技术的领域。

背景技术

目前，通过负载传感器等重量检测器检测物品重量的重量检测装置在各方面得到广泛应用。在这种重量检测装置中，作为排除振动引起的干扰，以更加提高检测精度为目的的装置，有登载在比如专利文献1(特开平8-110261号公报)及专利文献2(特开平8-136330号公报)上的装置。

首先，在专利文献1登载的重量检测装置中，如图5所示，重量检测负载传感器(计量用负载传感器)A1及振动检测负载传感器(模拟用负载传感器)A2通过各自的固定端，被固定在固定基座(地板)B上。其次，重量检测负载传感器A1的自由端上，连接有载置物品X的载置台C。另一方面，振动检测负载传感器A2的自由端上安装有已知重量的铜块(重量已知的金属制砝码)D。

这样，在因地板的振动而使固定基座B按箭头所示产生振动的情况下，从重量检测负载传感器A1输出物品X的重量上叠加地板振动成分的检测信号，另一方面，从振动检测负载传感器A2输出与地板振动成分相应的检测信号。然后，如图6所示，重量检测负载传感器及振动检测负载传感器A1，A2的传感器灵敏度特性通常因对象负载的大小等而异。为了能够对重量检测负载传感器及振动检测负载传感器A1，A2所产生的检测信号间进行演算处理，对检测信号进行补正演算处理。也就是说，从重量检测负载传感器A1产生的检测信号中，对进行了特定的补正演算处理的振动检测负载传感器A2产生的检测信号进行减算处理，即，从重量检测负载传感器A1产生的检测信号中，除去装置安装一侧的振动成分，其结果，得到了仅与物品X的重量一致的信号。

另外，在专利文献2中登载的重量检测装置中，如图7所示，重量检测负载传感器(第一负载传感器)A1通过固定端被固定在地板上的固定基座(基台)B上。其次，在重量检测负载传感器A1的自由端上，间隔着振动检测负载传感器(第二负载传感器)A3固定有搬送带(搬送机构)C1。在该情况下，搬送带C1连接在振动检测负载传感器A3的自由端上。

这样，比如在通过作为搬送带C1的搬送驱动源的未图示发动机的驱动，载置了物品X的搬送带C1如箭头所示进行变位移动的情况下(即，产生了一种振动的情况下)，从重量检测负载传感器A1输出在物品X的重量上叠加发动机振动成分的检测信号，另一方面，从振动检测负载传感器A3输出与发动机振动成分相应的检测信号。然后，与专利文献1中登载的重量检测装置同样地，为了使特性相异的重量检测及振动检测负载传感器A1、A3产生检测信号之间的演算处理成为可能，进行对于检测信号的补正演算处理。也就是说，从重量检测负载传感器A1产生的检测信号中，对进行了规定的补正演算处理的振动检测负载传感器A3产生的检测信号进行减算处理，即，从重量检测负载传感器A1产生的检测信号中，除去物品载置一侧的振动成分，其结果，在该情况下，也得到了仅与物品X的重量一致的信号。

发明内容

但是，即便在专利文献1及专利文献2登载的重量检测装置中，也还是存在以下的问题。

专利文献1中登载的重量检测装置中，在载置台C为专利文献2登载的那种搬送带C1的情况下，该搬送带C1引起的振动成分会叠加到重量检测负载传感器A1的检测信号上，但是，由于欠缺用于除去物品载置一侧的振动成分的构造设置，检测精度会因此而降低。

另外，专利文献2中登载的重量检测装置中，在考虑固定基座B的振动的情况下，该振动成分会分别被叠加到重量检测及振动检测负载传感器A1、A3的检测信号上，但是，由于欠缺用于除去装置安装一侧的振动成分的构造设置，检测精度会因此而降低。

因此，本发明鉴于以上现状，以提供一种通过除去从装置安装一侧及物品载置一侧产生的振动干扰的影响，可提高检测精度的重量检测装置为课题。

发明一涉及的重量检测装置为检测物品重量的重量检测装置，具有重量检测机构、第一振动检测机构、第二振动检测机构和重量运算机构。重量检测机构的固定端被固定的同时，将物品的重量载置在自由端上。第一振动检测机构设置在重量检测机构的固定端一侧，检测振动成分。第二振动检测机构设置在重量检测机构的自由端一侧，检测振动成分。重量运算机构根据重量检测机构、第一振动检测机构及第二振动检测机构产生的检测信号，通过从重量检测机构的检测信号除去振动成分，算出物品的重量。

根据该发明一，通过使用第一振动检测机构及第二振动检测机构检测出重量检测机构的固定端一侧及自由端一侧的振动成分之后，从重量检测机构的检测信号中除去两振动成分，能够获得仅与物品的重量一致的信号，所以，物品重量的检测精度提高了。

发明二涉及的重量检测装置为发明一的重量检测装置，重量运算机构根据第一振动检测机构产生的检测信号和第二振动检测机构产生的检测信号，算出重量检测机构的自由端一侧的振动成分。

通过该发明二，将发明一的重量检测装置的结构更加具体化。并且，在重量检测机构的固定端一侧的振动成分和自由端一侧的振动成分共存的情况下，可将以往未能实现的自由端一侧的振动成分算出。

发明三涉及的重量检测装置为发明一或发明二的重量检测装置，重量运算机构通过对重量检测机构、第一振动检测机构和第二振动检测机构产生的检测信号进行补正演算处理，从重量检测机构的检测信号中除去固定端一侧的振动成分及自由端一侧的振动成分，算出物品的重量。

一般地，根据应检测的重量等级或振动模式等，通常设定各检测机构的灵敏度等特性。

根据该发明三，即便在各检测机构中使用具有不同特性的机构情况下，重量运算机构也可进行各检测机构产生的检测信号之间的演算处理，能够对各检测信号进行补正演算处理。从负载对象的差异或设置空间上的制约等理由来看，与重量检测机构相比，有时要小型化第一振动检测机构及第二振动检测机构，但在这种情况下，该发明三变得特别有效果。

发明四的重量检测装置为发明一至发明三的任一重量检测装置，重量运算机构具有A/D变换器、运算电路和低通滤波器。A/D变换器中分别输入重量检测机构、第一振动检测机构及第二振动检测机构产生的检测信号。运算电路中输入来自A/D变换器的输出信号。低通滤波器中输入来自运算电路的输出信号。

另外，涉及发明五的重量检测装置为发明一至发明三的任一重量检测装置，其重量运算机构具有A/D变换器、低通滤波器和运算电路。A/D变换器中分别输入重量检测机构、第一振动检测机构及第二振动检测机构产生的检测信号。低通滤波器中分别输入来自A/D变换器的输出信号。运算电路中输入来自低通滤波器的输出信号。

根据发明四及发明五的任一发明，重量运算机构的结构进一步被具体化。特别是根据发明五，对于各检测机构产生的检测信号的取样周期，即便在运算电路的能力存在问题的情况下，通过设置低通滤波器，运算电路的演算效率也能维持住。

附图说明

图1为涉及本发明实施方式的重量检测装置的概略侧面图。

图2为表示信号处理回路一例的方框图。

图3为用于说明算出物品重量的顺序的方框图。

图4为用于说明算出物品重量的另一顺序的方框图。

图5为现有的重量检测装置的模式侧面图。

图6为表示各负载传感器灵敏度的频率特性图。

图7为现有的另一重量检测装置的模式侧面图。

具体实施方式

下面，关于涉及本发明的实施方式的重量检测装置进行说明。

如图1所示，该重量检测装置1具有支承在支撑框架11的上部的搬送带12和重量检测机构14。重量检测机构14连接在支撑框架11上的同时，安装于直立设置在地板上的固定基座13上。载置于搬送带12上被搬送的物品X的重量由重量检测机构14测出。

搬送带12具有自由旋转地支撑在一对侧框架(仅图示一侧)21、21之间的前后一对驱动及从动滚筒22、23和缠绕在两滚筒22、23之间的无端状传动带24。另外，在支撑框架11上，安装有作为搬送驱动源的电动机25。在与该电动机25的输出轴同轴安装的输出滑轮和与驱动滚筒22同轴安装的输入滑轮之间，缠绕着同步皮带26。发动机25的驱动力，通过同步皮带26传达至驱动滚筒22。

重量检测机构14具有三个负载传感器(振动检测机构)31～33。首先，重量检测负载传感器31是用于测出物品X的重量的，其固定端31a固定在固定基座13上，另一方面，其自由端31b上连接着支撑框架11的下端部。另外，与重量检测负载传感器31相比，尺寸较小的第一振动检测负载传感器32是用于测出箭头a所示地板振动引起的振动成分的。第一振动检测负载传感器32的固定端32a固定在固定基座13上，另一方面，第一振动检测负载传感器32的自由端32b上安装有已知重量的重量构件34。其次，与第一振动检测负载传感器32同样，比重量检测负载传感器31尺寸小的第二振动检测负载传感器33是用于测出箭头b所示发动机25的驱动引起的振动成分的。第二振动检测负载传感器33的固定端33a通过支撑框架11的下端部固定在重量检测负载传感器31的自由端31b上，另一方面，第二振动检测负载传感器33的自由端33b上安装有已知重量的重量构件35。

根据这种构造，重量检测负载传感器31的自由端31b上，负载有支撑框架11、搬送带12、发动机25、物品X、第二振动检测负载传感器33及重量构件35等的重量，同时还负载有通过固定基座13传递的地板振动成分及通过支撑框架11传递的发动机振动成分。在该情况下，因为支撑框架11、搬送带12、发动机25、第二振动检测负载传感器33及重量构件35等的重量是已知的，所以，由重量检测负载传感器31产生的检测信号中的这些构件的施加部分可以容易地排除。因此，为了将以后的说明简洁并且明快化，为方便起见，表述为“重量检测负载传感器31的自由端31b上，负载有物品X的重量、地板振动成分及发动机振动成分，同时，从重量检测负载传感器31输出与之相应的检测信号”。

另外，第一振动检测负载传感器32的自由端32b上，负载着重量构件34的重量和借助于固定基座13的地板振动成分，但是，在该情况下重量构件34的重量也是已知的，所以，为方便起见，表述为“第一振动检测负载传感器32的自由端32b上，负载有地板振动成分的同时，从第一振动检测负载传感器32输出与之相应的检测信号”。

再有，第二振动检测负载传感器33的自由端33b上，负载着重量构件35的重量、借助于固定基座13的地板振动成分及借助于支撑框架11的发动机振动成分，但是，在该情况下重量构件35的重量也是已知的，所以，为方便起见，表述为“第二振动检测负载传感器33的自由端33b上，负载有地板振动成分和发动机振动成分，同时，从第二振动检测负载传感器33输出与之相应的检测信号”。

下面，关于处理由这些负载传感器31～33测出的信号的信号处理回路的一例进行说明。

如图2所示，各负载传感器31～33上分别连接着放大器41…41。放大器41…41放大输入的由各负载传感器31～33产生的检测信号。而且，各放大器41…41上分别连接着低通滤波器42…42。低通滤波器42…42从输入的检测信号中除去一定频率以上的信号。另外，各低通滤波器42…42上分别连接着A/D变换器43…43。A/D变换器43…43将输入的模拟信号转换为数字信号。再有，各A/D变换器43…43连接在运算电路44上。运算电路44对于输入的检测信号进行各种运算处理。还有，运算电路44上连接着低通滤波器45。低通滤波器45从输入的检测信号中除去一定频率以上的信号后输出。另外，低通滤波器42…42是与A/D变换器43…43的取样周期关联设置的。并且，低通滤波器45是为了除去将物品X载置于搬送带12时的冲击引起的振动成分而设置的。

运算电路44与A/D变换器43…43及低通滤波器45协同工作构成重量运算机构，关于输入的检测信号，通过规定的补正运算处理，从重量检测负载传感器31测出的检测信号中除去地板振动成分和发动机振动成分。具体地说，作为运算电路44，适用DSP(Digital SignalProcessor)或个人计算机等。

一般地，重量检测负载传感器31、第一振动检测负载传感器32及第二振动检测负载传感器33设置成根据检测对象的负荷大小而具有相异的特性(参照图6)。即，表示这些负载传感器31～33中的输入和输出之间关系的传递函数相异。因此，如本实施方式那样，在不同的负载传感器31～33产生的检测信号之间进行演算处理时，需要进行使一负载传感器31～33的传递函数与另一负载传感器31～33的传递函数一致的补正演算处理。

作为一例，根据图3所示的方框图，对运算电路44进行的重量检测负载传感器31、第一振动检测负载传感器32及第二振动检测负载传感器33的传递函数G₁(s)、G₂(s)、G₃(s)表示的检测信号的演算处理进行说明。

首先，为了进行重量检测负载传感器31和第一振动检测负载传感器32产生的检测信号之间的演算处理，使两负载传感器31、32的传递函数G₁(s)、G₂(s)一致。在此情况下，为了使第一振动检测负载传感器32的传递函数G₂(s)和重量检测负载传感器31的传递函数G₁(s)一致，根据图例的公式，算出传递函数G₁(s)和传递函数G₂(s)之比的新传递函数G₄(s)。然后，根据传递函数G₄(s)对第一振动检测负载传感器32产生的检测信号进行补正演算处理，之后，从重量检测负载传感器31产生的检测信号中，对该补正处理过的检测信号进行减算处理。其结果，从重量检测负载传感器31产生的相应于物品X的重量、地板振动成分及发动机振动成分的检测信号中，除去由第一振动检测负载传感器32检测的地板振动成分。除去了该地板振动成分的检测信号成为与物品X的重量和发动机振动成分对应的信号。

另一方面，为了进行第一振动检测负载传感器32和第二振动检测负载传感器33产生的检测信号之间的演算处理，使两负载传感器32、33的传递函数G₂(s)、G₃(s)一致。在此情况下，为了使第一振动检测负载传感器32的传递函数G₂(s)和第二振动检测负载传感器33的传递函数G₃(s)一致，根据图例的公式，算出传递函数G₃(s)和传递函数G₂(s)之比的新传递函数G₅(s)。然后，根据该传递函数G₅(s)对第一振动检测负载传感器32产生的信号进行补正演算之后，从第二振动负载传感器33产生的检测信号中，对该补正处理过的检测信号进行减算处理。其结果，从与第二振动负载传感器33产生的地板振动成分和发动机振动成分对应的检测信号中，除去由第一振动检测负载传感器32检测的地板振动成分。除去了该地板振动成分的检测信号成为仅与发动机振动成分对应的信号。

接下来，为了进行重量检测负载传感器31和第二振动检测负载传感器33产生的检测信号之间的演算处理，使两负载传感器31、33的传递函数G₁(s)、G₃(s)一致。在此情况下，为了使第二振动检测负载传感器33的传递函数G₃(s)和重量检测负载传感器31的传递函数G₁(s)一致，根据图例的公式，算出传递函数G₁(s)和传递函数G₃(s)之比的新传递函数G₆(s)。然后，根据该传递函数G₆(s)对第二振动检测负载传感器33的前述减算处理过的检测信号进行补正演算处理，之后，从重量检测负载传感器31的前述减算处理过的检测信号中，对该补正处理过的检测信号进行减算处理。其结果，从被减算处理过、作为与物品X的重量和发动机振动成分对应的信号的重量检测负载传感器31的检出信号中，除去被减算处理过、作为与发动机振动成分对应的第二振动检测负载传感器33的检测信号，这样，分离并获取仅与物品X的重量对应的检测信号。

然后，如前述那样被演算处理的重量检测负载传感器31产生的检出信号在输入低通滤波器45之后，被进行规定的过滤处理再输出。

这样，使用第一及第二振动检测负载传感器32、33，检测出重量检测负载传感器31的固定端31a一侧及自由端31b一侧的振动成分，即地板振动成分及发动机振动成分，在此基础上通过从重量检测负载传感器31中除去，获得仅与物品X的重量一致的信号。因此，物品X的重量的检测精度提高了。

另外，如本实施方式中那样，在两振动成分(地板振动成分及发动机振动成分)共存的情况下，以往未能实现的自由端31b一侧的振动成分，即发动机振动成分的分离、算出成为可能。

再有，如本实施方式中那样，即使在使用了各负载传感器31～33分别具有不同特性的情况下，各检测信号也被适当地进行补正演算处理。从检测对象的不同或设置场所上的制约等理由来看，虽然与重量检测负载传感器31相比，第一及第二振动检测负载传感器32、33的尺寸小型化了，但是，在该情况下，通过该补正演算处理，物品X的重量被高精度地测出。

还有，在上述实施方式中，从重量检测负载传感器31产生的检测信号中首先对地板振动成分进行减算处理，之后，对发动机振动成分进行减算处理，但是，也可以预先对地板振动成分和发动机振动成分进行加算处理，从重量检测负载传感器31产生的检测信号中对该被加算处理的检测信号进行减算处理。

即，如图4所示，根据传递函数G₄(s)对第一振动检测负载传感器32产生的检测信号进行补正演算处理，成为可从重量检测负载传感器31产生的检测信号中进行减算处理的信号。另一方面，对第二振动检测负载传感器33产生的检测信号如前述那样进行减算处理之后，根据传递函数G₆(s)进行补正演算处理，同样地，成为可从重量检测负载传感器31产生的检测信号中进行减算处理的信号。然后，对这样被补正处理的第一及第二振动检测负载传感器32、33的检测信号进行加算处理，在此基础上，从重量检测负载传感器31产生的检测信号中对被加算处理过的检测信号进行减算处理。在该情况下，因为能够获得仅与物品X的重量一致的信号，所以，物品X的重量的检测精度得到提高。

另外，上述实施方式中，根据传递函数G₁(s)～G₆(s)进行各种演算处理，能够获得仅与物品X的重量一致的信号，但是，在被限定的条件下(或者与被要求的检测精度相应)，也可以代替传递函数G₁(s)～G₆(s)使用常数。比如，根据低通滤波器42…42的设置，检测信号成为频率比较低的信号，如图6所示，在可以忽视负载传感器之间传感器灵敏度的频率依存性的差的情况下，作为补正演算处理负载传感器的检测信号时的补正比率，也可以代替传递函数而使用常数。该常数根据各负载传感器的特性可预先设定。

而且，在上述实施方式中，将低通滤波器45连接在运算电路44的正下游一侧，但是，也可以分别将低通滤波器连接在A/D变换器43…43的正下游一侧。这样，对于各负载传感器31～33产生的检测信号的取样周期，即使在运算电路44的能力存在问题的情况下，通过设置在各A/D变换器43…43的正下游一侧的低通滤波器，运算电路44的演算效率也被维持住。

(产业上的实用性)

如果利用本发明的重量检测装置，则可除去来自装置安装一侧及物品载置一侧的振动干扰的影响，提高检测精度。即，本发明关于以高精度检测被载置的物品重量的重量检测装置，广泛地适用于重量检测技术的领域。

Claims (5)

1.一种检测物品重量的重量检测装置，其特征在于，具有：

固定端被固定的同时，在自由端上负载所述物品重量的重量检测机构；

设置在所述重量检测机构的固定端一侧，检测振动成分的第一振动检测机构；

设置在所述重量检测机构的自由端一侧，检测振动成分的第二振动检测机构；以及

基于所述重量检测机构、所述第一振动检测机构及所述第二振动检测机构产生的检测信号，通过从所述重量检测机构的检测信号中除去振动成分而算出所述物品重量的重量运算机构。

2.如权利要求1所述的重量检测装置，其特征在于，

所述重量运算机构基于所述第一振动检测机构产生的检测信号和所述第二振动检测机构产生的检测信号，算出所述重量检测机构的自由端一侧的振动成分。

3.如权利要求1或2所述的重量检测装置，其特征在于，

所述重量运算机构通过对所述重量检测机构、所述第一振动检测机构及所述第二振动检测机构产生的检测信号进行补正运算处理，从所述重量检测机构的检测信号除去所述固定端一侧的振动成分及所述自由端一侧的振动成分，算出所述物品的重量。

4.如权利要求1～3中任一项所述的重量检测装置，其特征在于，所述重量运算机构具有：

分别输入所述重量检测机构、所述第一振动检测机构及所述第二振动检测机构产生的检测信号的A/D变换器；

输入来自所述A/D变换器的输出信号的运算电路；以及

输入来自所述运算电路的输出信号的低通滤波器。

5.如权利要求1～3中任一项所述的重量检测装置，其特征在于，所述重量运算机构具有：

分别输入所述重量检测机构、所述第一振动检测机构及所述第二振动检测机构产生的检测信号的A/D变换器；

分别输入来自所述A/D变换器的输出信号的低通滤波器；以及

输入来自所述低通滤波器的输出信号的运算电路。

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