JP2000321119A - 計量装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロードセルのオフセット変化及び風袋質量変
化の影響を受けずに床振動に基づく計量誤差を補正する
こと。 【解決手段】 揺動する床Ｆに設置され補正用質量ｍ2
に基づく重量を受けてダミー信号を生成するダミーセル
４1 〜４4 、及び被計量物３０の重量を受けて計量信号
を生成する計量セル１と、各ダミー信号の差分を算出す
る差分演算手段２１1 〜２１4 と、各ダミー信号の差分
Δｕ’d1(j) 〜Δｕ’d4(j) に基づいて床Ｆの揺動環境
の加速度の差分ΔＢ(j) を算出する揺動環境算出手段３
３と、差分ΔＢ(j) を積分して揺動環境の加速度Ｂ’
(j) を算出する積分演算手段２２と、加速度Ｂ’(j) と
被計量物３０の計量信号とに基づいて被計量物３０の質
量が含まれているパラメータｄc を算出するパラメータ
算出手段２３と、パラメータと計量セル１に掛かる風袋
の質量とに基づいて被計量物３０の揺動成分を除去した
質量ｍx を算出する質量算出手段２４と、を具備する。
化の影響を受けずに床振動に基づく計量誤差を補正する
こと。 【解決手段】 揺動する床Ｆに設置され補正用質量ｍ2
に基づく重量を受けてダミー信号を生成するダミーセル
４1 〜４4 、及び被計量物３０の重量を受けて計量信号
を生成する計量セル１と、各ダミー信号の差分を算出す
る差分演算手段２１1 〜２１4 と、各ダミー信号の差分
Δｕ’d1(j) 〜Δｕ’d4(j) に基づいて床Ｆの揺動環境
の加速度の差分ΔＢ(j) を算出する揺動環境算出手段３
３と、差分ΔＢ(j) を積分して揺動環境の加速度Ｂ’
(j) を算出する積分演算手段２２と、加速度Ｂ’(j) と
被計量物３０の計量信号とに基づいて被計量物３０の質
量が含まれているパラメータｄc を算出するパラメータ
算出手段２３と、パラメータと計量セル１に掛かる風袋
の質量とに基づいて被計量物３０の揺動成分を除去した
質量ｍx を算出する質量算出手段２４と、を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば船上のよ
うに振動する床に設置されても正確な重量又は質量の計
量を可能にする計量装置において、零点補正機能を有す
る計量装置に関する。
うに振動する床に設置されても正確な重量又は質量の計
量を可能にする計量装置において、零点補正機能を有す
る計量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記従来の計量装置として本願出願に係
る発明者が先に発明している計量装置がある（特願平９
−２４４７００号）。その計量装置は、図２に示すよう
に、それぞれがロードセルから成る計量セル１と複数の
ダミーセル２1 〜２n 、更に増幅器３、４1 〜４4 、ア
ナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）５、６1 〜６
4 、及び信号処理装置１２を備えており、これら計量セ
ル１とダミーセル２1 〜２n は揺動（振動）する同一の
床Ｆに異なる高さ位置に設けられている。ここで、まず
これらロードセルのうちの１つについて説明する。ロー
ドセルが例えば図３に示す揺動座標空間ｘｙｚにおい
て、ｘｙ平面に平行な平面上に設置されているとする。
この座標空間ｘｙｚの揺動は、ｘｙｚの各軸に平行する
方向の３つの直線運動と、ｘｙｚの各軸の回りの３つの
回転運動から成っている。ただし、この使用しているロ
ードセルは設置されている平面の垂直方向であるｚ軸方
向の力を検出し、これ以外の方向の力を検出しないの
で、ロードセルに掛かる重量の負荷質量ｍ（被計量物３
０と載台（風袋）３１との合成質量ｍ1 、又は分銅３２
とダミーセルの風袋との合成質量ｍ2 ）の重心（質点）
の空間位置（以下、ロードセル（計量セル、ダミーセ
ル）の重心位置と言うこともある。）が空間座標上の点
ｐ（ｘp 、ｙp 、ｚp ）に位置するとすると、ロードセ
ルの出力信号ｕp （ｔ）をマトリックスで表すと、
る発明者が先に発明している計量装置がある（特願平９
−２４４７００号）。その計量装置は、図２に示すよう
に、それぞれがロードセルから成る計量セル１と複数の
ダミーセル２1 〜２n 、更に増幅器３、４1 〜４4 、ア
ナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）５、６1 〜６
4 、及び信号処理装置１２を備えており、これら計量セ
ル１とダミーセル２1 〜２n は揺動（振動）する同一の
床Ｆに異なる高さ位置に設けられている。ここで、まず
これらロードセルのうちの１つについて説明する。ロー
ドセルが例えば図３に示す揺動座標空間ｘｙｚにおい
て、ｘｙ平面に平行な平面上に設置されているとする。
この座標空間ｘｙｚの揺動は、ｘｙｚの各軸に平行する
方向の３つの直線運動と、ｘｙｚの各軸の回りの３つの
回転運動から成っている。ただし、この使用しているロ
ードセルは設置されている平面の垂直方向であるｚ軸方
向の力を検出し、これ以外の方向の力を検出しないの
で、ロードセルに掛かる重量の負荷質量ｍ（被計量物３
０と載台（風袋）３１との合成質量ｍ1 、又は分銅３２
とダミーセルの風袋との合成質量ｍ2 ）の重心（質点）
の空間位置（以下、ロードセル（計量セル、ダミーセ
ル）の重心位置と言うこともある。）が空間座標上の点
ｐ（ｘp 、ｙp 、ｚp ）に位置するとすると、ロードセ
ルの出力信号ｕp （ｔ）をマトリックスで表すと、
【０００３】
【数１】
【０００４】である。T は転置を表す。（１）〜（３）
式において、Ｅ、ｍはそれぞれロードセルの出力感度、
負荷質量、θx （ｔ）、θy （ｔ）はそれぞれｘ、ｙ軸
回りの回転運動、δz （ｔ）はｚ軸方向の直線運動であ
り、‥と・はそれぞれ時間に対する２階微分と１階微分
を表す。また、ｇxy（ｔ）は重力加速度ｇのｘｙ平面に
対する垂直成分である。Ｂ（ｔ）が揺動環境の加速度で
ある。ここで例えば４台のダミーセル２1 〜２4 をそれ
ぞれｘｙ平面に平行な平面にであって、適切な座標ｄi
（ｘdi、ｙdi、ｚdi）（ただし、ｉ＝１、２、３、４）
に設置する。ただし、ｄi （ｉ＝１、２、３、４）は４
台の各ダミーセルの重心位置を表す。
式において、Ｅ、ｍはそれぞれロードセルの出力感度、
負荷質量、θx （ｔ）、θy （ｔ）はそれぞれｘ、ｙ軸
回りの回転運動、δz （ｔ）はｚ軸方向の直線運動であ
り、‥と・はそれぞれ時間に対する２階微分と１階微分
を表す。また、ｇxy（ｔ）は重力加速度ｇのｘｙ平面に
対する垂直成分である。Ｂ（ｔ）が揺動環境の加速度で
ある。ここで例えば４台のダミーセル２1 〜２4 をそれ
ぞれｘｙ平面に平行な平面にであって、適切な座標ｄi
（ｘdi、ｙdi、ｚdi）（ただし、ｉ＝１、２、３、４）
に設置する。ただし、ｄi （ｉ＝１、２、３、４）は４
台の各ダミーセルの重心位置を表す。
【０００５】次に、従来の計量装置の信号処理について
説明する。ただし、デジタル方式の処理を行うので、計
量セル１と各ダミーセル２1 〜２4 の出力信号を時系列
として表すこととする。図２に示す揺動環境算出手段９
は、４台の各ダミーセル２1 〜２4 の出力信号ｕdi(j)
（ただし、ｉ＝１、２、３、４）を用いて床Ｆの揺動に
よる揺動環境の加速度Ｂ(j) を算出し、この算出値Ｂc
(j) は、次式で表すことができる。
説明する。ただし、デジタル方式の処理を行うので、計
量セル１と各ダミーセル２1 〜２4 の出力信号を時系列
として表すこととする。図２に示す揺動環境算出手段９
は、４台の各ダミーセル２1 〜２4 の出力信号ｕdi(j)
（ただし、ｉ＝１、２、３、４）を用いて床Ｆの揺動に
よる揺動環境の加速度Ｂ(j) を算出し、この算出値Ｂc
(j) は、次式で表すことができる。
【０００６】 Ｂc (j) ＝Ｄ-1Ｕd (j) ／（Ｅ2 ｍ2 ） （４） ただし、
【０００７】
【数２】
【０００８】 Ｕd T (j) ＝ [ｕd1(j) ｕd2(j) ｕd3(j) ｕd4(j)] （６） である。ただし、各ダミーセル２1 〜２4 の出力感度と
負荷質量はそれぞれ同一であり、Ｅ2 とｍ2 （ｍ2 は、
各ダミーセルに設けられている分銅３２の質量と各ダミ
ーセルの風袋質量の合計質量）で表してある。
負荷質量はそれぞれ同一であり、Ｅ2 とｍ2 （ｍ2 は、
各ダミーセルに設けられている分銅３２の質量と各ダミ
ーセルの風袋質量の合計質量）で表してある。
【０００９】また、（１）式より計量セル１の出力信号
ｕk (j) を ｕk (j) ＝ＢT (j) Ｃ （７） と表すことができる。ただし、 ＣT ＝ [ａ ｂ ｃ ｄ] （８） ａ＝Ｅ1 ｍ1 ｘk 、ｂ＝Ｅ1 ｍ1 ｙk 、ｃ＝Ｅ1 ｍ1 ｚ
k 、ｄ＝Ｅ1 ｍ1 、及び座標ｋ（ｘk 、ｙk 、ｚk ）
は、計量セル１の重心位置である。
ｕk (j) を ｕk (j) ＝ＢT (j) Ｃ （７） と表すことができる。ただし、 ＣT ＝ [ａ ｂ ｃ ｄ] （８） ａ＝Ｅ1 ｍ1 ｘk 、ｂ＝Ｅ1 ｍ1 ｙk 、ｃ＝Ｅ1 ｍ1 ｚ
k 、ｄ＝Ｅ1 ｍ1 、及び座標ｋ（ｘk 、ｙk 、ｚk ）
は、計量セル１の重心位置である。
【００１０】揺動環境加速度Ｂc (j) 、計量セル１の出
力信号ｕk (j) をそれぞれ１つの線形システムの４入
力、１出力とみなして、パラメータ算出手段１０がパラ
メータベクトルＣを例えば最小２乗法を用いて算出す
る。ここで、パラメータベクトルＣのうちのパラメータ
ｄc は、 ｄc ＝Ｅ1 ｍ1 である。よって、計量セル１に掛かる負荷質量ｍ1 は、 ｍ1 ＝ｄc ／Ｅ1 （９） により求めることができる。なお、Ｂ(j) は実際の揺動
環境加速度であり、Ｂc(j) はその計算値である。そし
て、この算出された計量セル１の負荷質量ｍ1 は、被計
量物３０の質量ｍ x と載台３１を含む風袋の既知質量Ｍ
との合計質量であるので、質量算出手段１１は、被計量
物３０の質量ｍx を ｍx ＝ｍ1 −Ｍ （１０） により算出することができる。
力信号ｕk (j) をそれぞれ１つの線形システムの４入
力、１出力とみなして、パラメータ算出手段１０がパラ
メータベクトルＣを例えば最小２乗法を用いて算出す
る。ここで、パラメータベクトルＣのうちのパラメータ
ｄc は、 ｄc ＝Ｅ1 ｍ1 である。よって、計量セル１に掛かる負荷質量ｍ1 は、 ｍ1 ＝ｄc ／Ｅ1 （９） により求めることができる。なお、Ｂ(j) は実際の揺動
環境加速度であり、Ｂc(j) はその計算値である。そし
て、この算出された計量セル１の負荷質量ｍ1 は、被計
量物３０の質量ｍ x と載台３１を含む風袋の既知質量Ｍ
との合計質量であるので、質量算出手段１１は、被計量
物３０の質量ｍx を ｍx ＝ｍ1 −Ｍ （１０） により算出することができる。
【００１１】次に、上記の処理の内容を図２に示すブロ
ック図を参照して説明する。計量セル１、及び４台の各
ダミーセル２1 〜２4 から出力されるアナログ計量信号
Ｗ、及び各アナログダミー信号Ｄ1 〜Ｄ4 は、増幅器
３、４1 〜４4 で増幅されてＡ／Ｄ変換器５、６1 〜６
4 でデジタル信号に変換され、そして、デジタルフィル
タ７、８1 〜８4 を通過してデジタル計量信号ｕk (j)
、デジタルダミー信号ｕ d1(j) 〜ｕd4(j) に変換され
る。ここで、ＣＰＵから成る信号処理装置１２は、これ
らデジタルフィルタ７、８1 〜８4 、揺動環境算出手段
９、パラメータ算出手段１０、及び質量算出手段１１を
備えている。揺動環境算出手段９は、ダミー信号ｕd1〜
ｕd4と、予め設定さているダミーセル２1 〜２4 の重心
位置の座標ｄ i （ｘdi、ｙdi、ｚdi）（ｉ＝１、２、
３、４）と、を（４）式に代入して揺動環境の加速度Ｂ
c (j) を算出し、この算出したＢc (j) をパラメータ算
出手段１０に出力する。パラメータ算出手段１０は、計
量セル１の出力信号ｕk (j) と揺動環境の加速度Ｂ
c (j) を１つの線形システムとみなしてパラメータベク
トルＣの各パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを例えば最小２乗
法を使用して算出する。そして、質量算出手段１１は、
パラメータｄの計算値ｄc を（９）式に代入してｍ1 を
算出し、更にｍ1 を（１０）式に代入して被計量物３０
の質量ｍx を出力することができる。このようにして、
信号処理装置１２は、計量セル１から出力される計量信
号ｕk (j) から計量セル１の重心位置ｋ（ｘk 、ｙk 、
ｚk ）における上下方向の振動成分を除去し、これによ
って、床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した補正済み
計量信号である被計量物３０の質量ｍx を出力すること
ができる。
ック図を参照して説明する。計量セル１、及び４台の各
ダミーセル２1 〜２4 から出力されるアナログ計量信号
Ｗ、及び各アナログダミー信号Ｄ1 〜Ｄ4 は、増幅器
３、４1 〜４4 で増幅されてＡ／Ｄ変換器５、６1 〜６
4 でデジタル信号に変換され、そして、デジタルフィル
タ７、８1 〜８4 を通過してデジタル計量信号ｕk (j)
、デジタルダミー信号ｕ d1(j) 〜ｕd4(j) に変換され
る。ここで、ＣＰＵから成る信号処理装置１２は、これ
らデジタルフィルタ７、８1 〜８4 、揺動環境算出手段
９、パラメータ算出手段１０、及び質量算出手段１１を
備えている。揺動環境算出手段９は、ダミー信号ｕd1〜
ｕd4と、予め設定さているダミーセル２1 〜２4 の重心
位置の座標ｄ i （ｘdi、ｙdi、ｚdi）（ｉ＝１、２、
３、４）と、を（４）式に代入して揺動環境の加速度Ｂ
c (j) を算出し、この算出したＢc (j) をパラメータ算
出手段１０に出力する。パラメータ算出手段１０は、計
量セル１の出力信号ｕk (j) と揺動環境の加速度Ｂ
c (j) を１つの線形システムとみなしてパラメータベク
トルＣの各パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを例えば最小２乗
法を使用して算出する。そして、質量算出手段１１は、
パラメータｄの計算値ｄc を（９）式に代入してｍ1 を
算出し、更にｍ1 を（１０）式に代入して被計量物３０
の質量ｍx を出力することができる。このようにして、
信号処理装置１２は、計量セル１から出力される計量信
号ｕk (j) から計量セル１の重心位置ｋ（ｘk 、ｙk 、
ｚk ）における上下方向の振動成分を除去し、これによ
って、床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した補正済み
計量信号である被計量物３０の質量ｍx を出力すること
ができる。
【００１２】なお、計量ごとに被計量物３０の重心位置
ｋが殆ど変化しない計量装置、例えば組合せ秤や自動重
量選別装置では、詳細には説明しないが、まず、被計量
物３０の標本（質量は既知）を計量してその計量信号等
を使用して計量セル１の重心位置を表す座標ｋ（ｘk 、
ｙk 、ｚk ）を求め、そして、この算出された座標ｋ
（ｘk 、ｙk 、ｚk ）、揺動環境算出手段９が算出した
Ｂc (j) 、及び計量信号ｕk (j) を（１）式に代入する
ことにより床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した補正
済み計量信号である被計量物３０の質量ｍx を出力させ
ることができる。
ｋが殆ど変化しない計量装置、例えば組合せ秤や自動重
量選別装置では、詳細には説明しないが、まず、被計量
物３０の標本（質量は既知）を計量してその計量信号等
を使用して計量セル１の重心位置を表す座標ｋ（ｘk 、
ｙk 、ｚk ）を求め、そして、この算出された座標ｋ
（ｘk 、ｙk 、ｚk ）、揺動環境算出手段９が算出した
Ｂc (j) 、及び計量信号ｕk (j) を（１）式に代入する
ことにより床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した補正
済み計量信号である被計量物３０の質量ｍx を出力させ
ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の計量装
置に設けられている信号処理装置１２では、温度変化等
によって起こる計量セル１及びダミーセル２のオフセッ
ト誤差ｓk 、ｓdiの補正を行う機能を備えていないとい
う問題がある。そして、被計量物３０の一部が載台３１
上に残留することによって風袋質量が変化した場合に、
風袋質量変化Ｍfの補正を行う機能を備えていないとい
う問題もある。そのために、オフセットｓ k 、ｓdiの変
化や風袋質量変化Ｍf に基づく誤差が計量精度の低下を
招くという問題がある。ところで、従来の静止状態で被
計量物を計量する計量装置でも、オフセット変化や風袋
質量変化が計量精度の低下の要因の１つとなっている
が、その対策として、計量装置に零点設定（風袋引き）
という機能が設けられている。要するに、この零点設定
機能は、被計量物が風袋上に載置されていない状態の風
袋質量値を記憶しておき、被計量物が載台上に載置され
たときの計量値から風袋質量値を減算する機能であり、
これによって、オフセット変化や風袋質量変化に基づく
零点変化による誤差を除去することができる。
置に設けられている信号処理装置１２では、温度変化等
によって起こる計量セル１及びダミーセル２のオフセッ
ト誤差ｓk 、ｓdiの補正を行う機能を備えていないとい
う問題がある。そして、被計量物３０の一部が載台３１
上に残留することによって風袋質量が変化した場合に、
風袋質量変化Ｍfの補正を行う機能を備えていないとい
う問題もある。そのために、オフセットｓ k 、ｓdiの変
化や風袋質量変化Ｍf に基づく誤差が計量精度の低下を
招くという問題がある。ところで、従来の静止状態で被
計量物を計量する計量装置でも、オフセット変化や風袋
質量変化が計量精度の低下の要因の１つとなっている
が、その対策として、計量装置に零点設定（風袋引き）
という機能が設けられている。要するに、この零点設定
機能は、被計量物が風袋上に載置されていない状態の風
袋質量値を記憶しておき、被計量物が載台上に載置され
たときの計量値から風袋質量値を減算する機能であり、
これによって、オフセット変化や風袋質量変化に基づく
零点変化による誤差を除去することができる。
【００１４】しかし、上記のような揺動環境下で使用さ
れる計量装置では、零点変化を簡単に除去することがで
きない。なぜなら、次の２つの理由があるからである。
第１の理由は、揺動環境下では、揺動環境の影響によっ
て被計量物が載せられていない風袋のみの質量を正確に
得ることができないからである。つまり、遮断周波数が
揺動環境の揺動周波数よりも低く設定されたデジタルフ
ィルタ７、８1〜８4 を用いても、計量値に上記オフセ
ット変化や風袋質量変化以外の揺動環境の影響によって
生じる直流誤差成分が含まれている場合があり、その場
合には正確な計量値を得ることができないからである。
第２の理由を説明する。計量セル１、ダミーセル２1 〜
２4 のオフセットをｓ k 、ｓdi、計量セル１の風袋質量
変化量をＭf とすると、計量セル１とダミーセル２1 〜
２4 の出力信号ｕ' k (j) 、ｕ' di(j) は、（１）式を
変形することにより、 ｕ' k (j) ＝Ｅ1 （ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ）ＫT Ｂ(j) ＋ｓk （１１） ｕ' di(j) ＝Ｅ2 ｍ2 Ｄi T Ｂ(j) ＋ｓdi （１２） と表すことができる。ただし、ｉ＝１、２、３、４であ
る。（１１）式から分かるように、オフセットｓk の
ｕ' k (j) に対する影響がＫT Ｂ(j) に依存しないが、
風袋質量変化量Ｍf のｕ' k (j) に対する影響がＫT Ｂ
(j) に依存している。換言すれば、オフセットｓk と風
袋質量変化量Ｍf のｕ' k (j) に対する影響をそれぞれ
別々に考慮する必要がある。従って、仮にＥ1 （Ｍ＋Ｍ
f ）ＫT Ｂ(j) ＋ｓk で表される被計量物が載置されて
いない状態の計量信号が得られたとしても、ｓk とＭf
との分離ができないので、これらｓk とＭf が計量精度
に及ぼす悪影響を除去することができないからである。
れる計量装置では、零点変化を簡単に除去することがで
きない。なぜなら、次の２つの理由があるからである。
第１の理由は、揺動環境下では、揺動環境の影響によっ
て被計量物が載せられていない風袋のみの質量を正確に
得ることができないからである。つまり、遮断周波数が
揺動環境の揺動周波数よりも低く設定されたデジタルフ
ィルタ７、８1〜８4 を用いても、計量値に上記オフセ
ット変化や風袋質量変化以外の揺動環境の影響によって
生じる直流誤差成分が含まれている場合があり、その場
合には正確な計量値を得ることができないからである。
第２の理由を説明する。計量セル１、ダミーセル２1 〜
２4 のオフセットをｓ k 、ｓdi、計量セル１の風袋質量
変化量をＭf とすると、計量セル１とダミーセル２1 〜
２4 の出力信号ｕ' k (j) 、ｕ' di(j) は、（１）式を
変形することにより、 ｕ' k (j) ＝Ｅ1 （ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ）ＫT Ｂ(j) ＋ｓk （１１） ｕ' di(j) ＝Ｅ2 ｍ2 Ｄi T Ｂ(j) ＋ｓdi （１２） と表すことができる。ただし、ｉ＝１、２、３、４であ
る。（１１）式から分かるように、オフセットｓk の
ｕ' k (j) に対する影響がＫT Ｂ(j) に依存しないが、
風袋質量変化量Ｍf のｕ' k (j) に対する影響がＫT Ｂ
(j) に依存している。換言すれば、オフセットｓk と風
袋質量変化量Ｍf のｕ' k (j) に対する影響をそれぞれ
別々に考慮する必要がある。従って、仮にＥ1 （Ｍ＋Ｍ
f ）ＫT Ｂ(j) ＋ｓk で表される被計量物が載置されて
いない状態の計量信号が得られたとしても、ｓk とＭf
との分離ができないので、これらｓk とＭf が計量精度
に及ぼす悪影響を除去することができないからである。
【００１５】本発明は、ロードセルのオフセット変化及
び風袋質量変化の悪影響を受けずに床振動に基づく計量
誤差を正確に補正して、被計量物の質量又は重量を正確
に計量することができる計量装置を提供することを目的
とする。
び風袋質量変化の悪影響を受けずに床振動に基づく計量
誤差を正確に補正して、被計量物の質量又は重量を正確
に計量することができる計量装置を提供することを目的
とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る計量装
置は、振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基
づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成す
る複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され
被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を
生成する計量用荷重変換手段と、上記各補正信号ごとに
所定時間ごとの上記補正信号の差分を順次算出する差分
演算手段と、上記各補正信号ごとの上記補正信号の差分
に基づいて上記物体の振動環境の加速度を算出する加速
度算出手段と、この算出された上記振動環境の加速度と
上記被計量物の計量信号とに基づいて上記被計量物の、
上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量を算出
する質量算出手段と、を具備することを特徴とするもの
である。
置は、振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基
づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成す
る複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され
被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を
生成する計量用荷重変換手段と、上記各補正信号ごとに
所定時間ごとの上記補正信号の差分を順次算出する差分
演算手段と、上記各補正信号ごとの上記補正信号の差分
に基づいて上記物体の振動環境の加速度を算出する加速
度算出手段と、この算出された上記振動環境の加速度と
上記被計量物の計量信号とに基づいて上記被計量物の、
上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量を算出
する質量算出手段と、を具備することを特徴とするもの
である。
【００１７】第２の発明に係る計量装置は、振動する物
体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けて
この重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷
重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を
受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷
重変換手段と、上記各補正信号ごとに所定時間ごとの上
記補正信号の差分を順次算出する差分演算手段と、上記
各補正信号ごとの上記補正信号の差分に基づいて上記物
体の振動環境の加速度の所定時間ごとの差分を順次算出
する振動環境算出手段と、上記物体の振動環境の加速度
の差分を積分して上記物体の振動環境の加速度を算出す
る積分演算手段と、この算出された上記振動環境の加速
度と上記被計量物の計量信号とに基づいて上記被計量物
の質量が含まれているパラメータを算出するパラメータ
算出手段と、上記パラメータと上記計量用荷重変換手段
に掛かる風袋の質量とに基づいて上記被計量物の、上記
物体の振動に基づく振動成分を除去した質量を算出する
質量算出手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。
体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けて
この重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷
重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を
受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷
重変換手段と、上記各補正信号ごとに所定時間ごとの上
記補正信号の差分を順次算出する差分演算手段と、上記
各補正信号ごとの上記補正信号の差分に基づいて上記物
体の振動環境の加速度の所定時間ごとの差分を順次算出
する振動環境算出手段と、上記物体の振動環境の加速度
の差分を積分して上記物体の振動環境の加速度を算出す
る積分演算手段と、この算出された上記振動環境の加速
度と上記被計量物の計量信号とに基づいて上記被計量物
の質量が含まれているパラメータを算出するパラメータ
算出手段と、上記パラメータと上記計量用荷重変換手段
に掛かる風袋の質量とに基づいて上記被計量物の、上記
物体の振動に基づく振動成分を除去した質量を算出する
質量算出手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。
【００１８】第３の発明に係る計量装置は、振動する物
体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けて
この重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷
重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を
受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷
重変換手段と、上記各補正信号ごとに所定時間ごとの上
記補正信号の差分を順次算出する差分演算手段と、上記
各補正信号ごとの上記補正信号の差分に基づいて上記物
体の振動環境の加速度の所定時間ごとの差分を順次算出
する振動環境算出手段と、上記物体の振動環境の加速度
の差分の積分値を算出すると共に、当該積分値と上記計
量用荷重変換手段の風袋の重心と当該計量用荷重変換手
段に負荷されている既知質量の標本の重心との合成重心
位置の座標とから成る上記物体の振動環境の加速度を算
出する積分演算手段と、この算出された上記振動環境の
加速度と上記被計量物の計量信号とに基づいて上記被計
量物の質量が含まれているパラメータを算出するパラメ
ータ算出手段と、上記パラメータと上記計量用荷重変換
手段に掛かる風袋の質量とに基づいて上記被計量物の、
上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量を算出
する質量算出手段と、を具備することを特徴とするもの
である。
体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けて
この重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷
重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を
受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷
重変換手段と、上記各補正信号ごとに所定時間ごとの上
記補正信号の差分を順次算出する差分演算手段と、上記
各補正信号ごとの上記補正信号の差分に基づいて上記物
体の振動環境の加速度の所定時間ごとの差分を順次算出
する振動環境算出手段と、上記物体の振動環境の加速度
の差分の積分値を算出すると共に、当該積分値と上記計
量用荷重変換手段の風袋の重心と当該計量用荷重変換手
段に負荷されている既知質量の標本の重心との合成重心
位置の座標とから成る上記物体の振動環境の加速度を算
出する積分演算手段と、この算出された上記振動環境の
加速度と上記被計量物の計量信号とに基づいて上記被計
量物の質量が含まれているパラメータを算出するパラメ
ータ算出手段と、上記パラメータと上記計量用荷重変換
手段に掛かる風袋の質量とに基づいて上記被計量物の、
上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量を算出
する質量算出手段と、を具備することを特徴とするもの
である。
【００１９】本発明に係る計量装置によると、各補正用
荷重変換手段から出力された補正信号の差分を各補正用
荷重変換手段ごとに順次算出してそれぞれの差分に基づ
いて揺動環境の加速度を算出しているので、オフセット
変化による誤差（オフセット変化による誤差とは、補正
信号や計量信号に対する影響が揺動環境の加速度に依存
しない誤差を言う。）を含まない揺動環境の加速度を算
出することができる。そして、このオフセット変化の誤
差を含まない揺動環境の加速度を使用して、被計量物の
荷重が掛かっている状態での計量信号（風袋質量変化に
よる誤差を含む）と被計量物の荷重か掛かっていない状
態での計量信号から得られた風袋質量（風袋質量変化に
よる誤差を含む）に基づいて、オフセット変化の誤差及
び風袋質量変化による誤差を除去し、かつ、振動成分を
除去した被計量物の質量を算出することができる。ただ
し、風袋質量変化による誤差とは、計量信号に対する影
響が揺動環境の加速度に依存している誤差を言う。
荷重変換手段から出力された補正信号の差分を各補正用
荷重変換手段ごとに順次算出してそれぞれの差分に基づ
いて揺動環境の加速度を算出しているので、オフセット
変化による誤差（オフセット変化による誤差とは、補正
信号や計量信号に対する影響が揺動環境の加速度に依存
しない誤差を言う。）を含まない揺動環境の加速度を算
出することができる。そして、このオフセット変化の誤
差を含まない揺動環境の加速度を使用して、被計量物の
荷重が掛かっている状態での計量信号（風袋質量変化に
よる誤差を含む）と被計量物の荷重か掛かっていない状
態での計量信号から得られた風袋質量（風袋質量変化に
よる誤差を含む）に基づいて、オフセット変化の誤差及
び風袋質量変化による誤差を除去し、かつ、振動成分を
除去した被計量物の質量を算出することができる。ただ
し、風袋質量変化による誤差とは、計量信号に対する影
響が揺動環境の加速度に依存している誤差を言う。
【００２０】第２の発明に係る計量装置によると、算出
して得られた振動環境の加速度と被計量物の計量信号と
に基づいて被計量物の質量が含まれているパラメータを
算出し、このパラメータを使用して物体の振動に基づく
振動成分を除去した質量を算出するすることができる。
して得られた振動環境の加速度と被計量物の計量信号と
に基づいて被計量物の質量が含まれているパラメータを
算出し、このパラメータを使用して物体の振動に基づく
振動成分を除去した質量を算出するすることができる。
【００２１】第３の発明に係る計量装置によると、予め
設定されている、又は予め計算して得られた計量用荷重
変換手段の風袋の重心と計量用荷重変換手段に負荷され
ている既知質量の標本の重心（質点）との合成重心位置
の座標を使用して振動成分を除去した被計量物の質量を
算出することができる。
設定されている、又は予め計算して得られた計量用荷重
変換手段の風袋の重心と計量用荷重変換手段に負荷され
ている既知質量の標本の重心（質点）との合成重心位置
の座標を使用して振動成分を除去した被計量物の質量を
算出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明に係る計量装置の第１実施
形態を図１を参照して説明する。第１実施形態の計量装
置は、図２に示す従来の計量装置の信号処理装置１２に
代えて図１に示す信号処理装置２５を設けたものであ
る。これ以外は同図に示す従来の計量装置と同等であ
り、増幅器３、４1 〜４4 、及びＡ／Ｄ変換器５、６1
〜６4 の詳細な説明を省略する。そして、図２に示すデ
ジタルフィルタ７、８1 〜８4 も従来のものと同等であ
るので詳細な説明を省略する。本発明の計量装置は、こ
の計量装置が設置されている床Ｆの揺動（振動）に基づ
く揺動成分を除去した被計量物３０の質量を算出するこ
とができる計量装置に適用したものであり、温度変化等
によって起こる計量信号及び補正信号のオフセット
ｓk 、ｓdiの変化の誤差に基づく計量誤差を補正するこ
とができると共に、計量セル１の風袋質量変化Ｍf によ
る計量誤差を補正することができ、これによって、被計
量物３０の正確な質量ｍx を算出することができるもの
である。計量セル１は、図２に示すように従来のものと
同等であり、一方の端部が床Ｆに固定され、他方の端部
には被計量物３０が載置される載台３１が取り付けられ
ており、載台３１に載置された被計量物３０の重量を計
量して、その重量に応じたアナログ計量信号Ｗを出力す
る。
形態を図１を参照して説明する。第１実施形態の計量装
置は、図２に示す従来の計量装置の信号処理装置１２に
代えて図１に示す信号処理装置２５を設けたものであ
る。これ以外は同図に示す従来の計量装置と同等であ
り、増幅器３、４1 〜４4 、及びＡ／Ｄ変換器５、６1
〜６4 の詳細な説明を省略する。そして、図２に示すデ
ジタルフィルタ７、８1 〜８4 も従来のものと同等であ
るので詳細な説明を省略する。本発明の計量装置は、こ
の計量装置が設置されている床Ｆの揺動（振動）に基づ
く揺動成分を除去した被計量物３０の質量を算出するこ
とができる計量装置に適用したものであり、温度変化等
によって起こる計量信号及び補正信号のオフセット
ｓk 、ｓdiの変化の誤差に基づく計量誤差を補正するこ
とができると共に、計量セル１の風袋質量変化Ｍf によ
る計量誤差を補正することができ、これによって、被計
量物３０の正確な質量ｍx を算出することができるもの
である。計量セル１は、図２に示すように従来のものと
同等であり、一方の端部が床Ｆに固定され、他方の端部
には被計量物３０が載置される載台３１が取り付けられ
ており、載台３１に載置された被計量物３０の重量を計
量して、その重量に応じたアナログ計量信号Ｗを出力す
る。
【００２３】ダミーセル２1 〜２4 は、従来のものと同
等であり、床Ｆの揺動を検出するためのものである。こ
の実施形態では４台のダミーセル２1 〜２4 を設けた構
成としたが、これ以外の台数としてもよく、例えば４台
以上設けてもよい。各ダミーセル２1 〜２4 の一方の端
部が計量セル１が取り付けられている床Ｆに固定され、
他方の端部には既知質量ｍ2 の分銅（補正用質量）３２
を取り付けて自由端としてある。各ダミーセル２1 〜２
4 は、床Ｆからの揺動を受ける状態で分銅３２の既知質
量ｍ2 に基づく重量を受けてこの重量と対応するアナロ
グ補正信号（ダミー信号）Ｄ1 〜Ｄ4 を出力する。質量
ｍ2 は、各ダミーセル２1 〜２4 の風袋質量を含むもの
とする。
等であり、床Ｆの揺動を検出するためのものである。こ
の実施形態では４台のダミーセル２1 〜２4 を設けた構
成としたが、これ以外の台数としてもよく、例えば４台
以上設けてもよい。各ダミーセル２1 〜２4 の一方の端
部が計量セル１が取り付けられている床Ｆに固定され、
他方の端部には既知質量ｍ2 の分銅（補正用質量）３２
を取り付けて自由端としてある。各ダミーセル２1 〜２
4 は、床Ｆからの揺動を受ける状態で分銅３２の既知質
量ｍ2 に基づく重量を受けてこの重量と対応するアナロ
グ補正信号（ダミー信号）Ｄ1 〜Ｄ4 を出力する。質量
ｍ2 は、各ダミーセル２1 〜２4 の風袋質量を含むもの
とする。
【００２４】なお、計量セル１は、床Ｆから高さＨ1 の
位置に設置してある。そして、ダミーセル２1 〜２
3 は、床Ｆから所定の同一の高さＨ2 （Ｈ2 ＜Ｈ1 ）の
位置であって同一平面上に設置してあり、ダミーセル２
4 は、床Ｆから所定の高さＨ3 （Ｈ3 ＜Ｈ2 ）の位置に
設置してある。ここで、計量セル１及びダミーセル２1
〜２4 の設置位置とは、計量セル１及びダミーセル２1
〜２4 の重心位置（従来の技術の説明参照）である。
位置に設置してある。そして、ダミーセル２1 〜２
3 は、床Ｆから所定の同一の高さＨ2 （Ｈ2 ＜Ｈ1 ）の
位置であって同一平面上に設置してあり、ダミーセル２
4 は、床Ｆから所定の高さＨ3 （Ｈ3 ＜Ｈ2 ）の位置に
設置してある。ここで、計量セル１及びダミーセル２1
〜２4 の設置位置とは、計量セル１及びダミーセル２1
〜２4 の重心位置（従来の技術の説明参照）である。
【００２５】信号処理装置２５はＣＰＵで構成され、デ
ジタルフィルタ７、８1 〜８4 、差分演算手段２１1 〜
２１4 、揺動環境算出手段３３、積分演算手段２２、パ
ラメータ算出手段２３、及び質量算出手段２４を備えて
いる。差分演算手段２１1 〜２１4 、揺動環境算出手段
３３、積分演算手段２２、パラメータ算出手段２３、及
び質量算出手段２４は、ＣＰＵと接続する記憶部に予め
記憶されているプログラムに従って所定の演算を行うも
のである。各差分演算手段２１1 〜２１4 は、それぞれ
と対応するデジタルフィルタ８1〜８4 からダミー信号
ｕ’di(j) （ただし、ｉ＝１、２、３、４）、即ち、
ｕ’ d1(j) 〜ｕ’d4(j) が入力し、（１３）式の演算を
行って、各ダミー信号ｕ’diごとに所定時間ごとのダミ
ー信号の差分Δｕ’di(j) を順次算出する手段である。 Δｕ’di(j) ＝ｕ’di(j) −ｕ’di（ｊ−１） （１３）
ジタルフィルタ７、８1 〜８4 、差分演算手段２１1 〜
２１4 、揺動環境算出手段３３、積分演算手段２２、パ
ラメータ算出手段２３、及び質量算出手段２４を備えて
いる。差分演算手段２１1 〜２１4 、揺動環境算出手段
３３、積分演算手段２２、パラメータ算出手段２３、及
び質量算出手段２４は、ＣＰＵと接続する記憶部に予め
記憶されているプログラムに従って所定の演算を行うも
のである。各差分演算手段２１1 〜２１4 は、それぞれ
と対応するデジタルフィルタ８1〜８4 からダミー信号
ｕ’di(j) （ただし、ｉ＝１、２、３、４）、即ち、
ｕ’ d1(j) 〜ｕ’d4(j) が入力し、（１３）式の演算を
行って、各ダミー信号ｕ’diごとに所定時間ごとのダミ
ー信号の差分Δｕ’di(j) を順次算出する手段である。 Δｕ’di(j) ＝ｕ’di(j) −ｕ’di（ｊ−１） （１３）
【００２６】揺動環境算出手段３３は、各差分演算手段
２１1 〜２１4 から入力したΔｕ’ di(j) （ｉ＝１、
２、３、４）を（６）式の対応する各ｕd1(j) 〜ｕ
d4(j) に代入して（４）式の演算を行って、床Ｆの揺動
環境（振動環境）の加速度Ｂc (j)の所定時間ごとの差
分ΔＢ(j) を順次算出する手段である。積分演算手段２
２は、揺動環境算出手段３３が算出した床Ｆの揺動環境
の加速度の差分ΔＢ(j) を、（１４）式に示すようにデ
ジタル積分演算して、この算出した積分値を（１９）式
に代入して床Ｆの揺動環境の加速度Ｂ’(j) を算出する
手段である。この揺動環境算出手段３３と積分演算手段
２２が請求項１に記載の加速度算出手段を構成してい
る。つまり、
２１1 〜２１4 から入力したΔｕ’ di(j) （ｉ＝１、
２、３、４）を（６）式の対応する各ｕd1(j) 〜ｕ
d4(j) に代入して（４）式の演算を行って、床Ｆの揺動
環境（振動環境）の加速度Ｂc (j)の所定時間ごとの差
分ΔＢ(j) を順次算出する手段である。積分演算手段２
２は、揺動環境算出手段３３が算出した床Ｆの揺動環境
の加速度の差分ΔＢ(j) を、（１４）式に示すようにデ
ジタル積分演算して、この算出した積分値を（１９）式
に代入して床Ｆの揺動環境の加速度Ｂ’(j) を算出する
手段である。この揺動環境算出手段３３と積分演算手段
２２が請求項１に記載の加速度算出手段を構成してい
る。つまり、
【００２７】
【数３】
【００２８】である。ここで、Ｂ(0) は、デジタル積分
演算におけるＢ(j) の初期値であるが、例えば船舶上等
のような揺動環境下では、そこに設置された計量装置が
常時揺動しているので、初期値Ｂ(0) が０であるとは限
らない。従って、Ｂ(0) を未知のパラメータとして処理
することとする。（１１）式に（１４）式を代入する
と、計量セル１の計量信号ｕ’k (j) を
演算におけるＢ(j) の初期値であるが、例えば船舶上等
のような揺動環境下では、そこに設置された計量装置が
常時揺動しているので、初期値Ｂ(0) が０であるとは限
らない。従って、Ｂ(0) を未知のパラメータとして処理
することとする。（１１）式に（１４）式を代入する
と、計量セル１の計量信号ｕ’k (j) を
【００２９】
【数４】
【００３０】のように書き直すことができる。ただし、 ｍ1 ＝ｍx ＋Ｍ＋Ｍf （１７） ｅk ＝Ｅ1 ｍ1 ＫT Ｂ(0) ＋ｓk （１８） ｍx は被計量物３０の質量、Ｍは風袋である載台３１の
質量、Ｍf は風袋質量の変化量、ｍ1 は計量セル１の負
荷質量である。ｓk は計量セル１のオフセット、ｅk は
未知の定数である。そこで、
質量、Ｍf は風袋質量の変化量、ｍ1 は計量セル１の負
荷質量である。ｓk は計量セル１のオフセット、ｅk は
未知の定数である。そこで、
【００３１】
【数５】
【００３２】 Ｃ’T ＝ [ａ ｂ ｃ ｄ ｅk ] （２０） とおけば、（１６）式を ｕ’k (j) ＝Ｂ’T (j) Ｃ’ （２１） と書き直すことができる。Ｂ’(j) 、ｕ’k (j) をそれ
ぞれ１つの線形システムの５入力、１出力とみなしてパ
ラメータベクトルＣ’を例えば最小２乗法を使用して求
めれば、（２０）式のａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅk を得る
ことができる。つまり、積分演算手段２２は、（１９）
式に示す揺動環境の加速度Ｂ’(j) を算出してパラメー
タ算出手段２３に出力する手段である。そして、パラメ
ータ算出手段２３は、この算出された揺動環境の加速度
Ｂ’(j) と被計量物３０の計量信号ｕ’k (j) とに基づ
いて上記のように最小２乗法を使用して被計量物３０の
質量ｍx が含まれているパラメータｄ（＝Ｅ1 ｍ1 ＝Ｅ
1 （ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ））を算出する手段である。ａ、
ｂ、ｃ、ｄは（８）式のものと同様に表せられる。パラ
メータｄの計算値はｄc である。
ぞれ１つの線形システムの５入力、１出力とみなしてパ
ラメータベクトルＣ’を例えば最小２乗法を使用して求
めれば、（２０）式のａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅk を得る
ことができる。つまり、積分演算手段２２は、（１９）
式に示す揺動環境の加速度Ｂ’(j) を算出してパラメー
タ算出手段２３に出力する手段である。そして、パラメ
ータ算出手段２３は、この算出された揺動環境の加速度
Ｂ’(j) と被計量物３０の計量信号ｕ’k (j) とに基づ
いて上記のように最小２乗法を使用して被計量物３０の
質量ｍx が含まれているパラメータｄ（＝Ｅ1 ｍ1 ＝Ｅ
1 （ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ））を算出する手段である。ａ、
ｂ、ｃ、ｄは（８）式のものと同様に表せられる。パラ
メータｄの計算値はｄc である。
【００３３】質量算出手段２４は、この算出されたパラ
メータｄと計量セル１に掛かる風袋と残留物の合計質量
（Ｍ＋Ｍf ）とに基づいて、床Ｆの揺動に基づく振動成
分を除去した被計量物３０の質量ｍx を算出する手段で
ある。なお、風袋と残留物の合計質量（Ｍ＋Ｍf ）は、
被計量物３０の質量ｍx を計量する前に、載台３１上に
被計量物３０を載置していない状態で、オペレータがこ
の計量装置の零点設定を行うことにより質量算出手段２
４が算出することができる。つまり、載台３１上に被計
量物３０が載置されていない状態でこの信号処理装置２
５が上記のようにして演算を行い、パラメータ算出手段
２３がパラメータｄ’＝Ｅ1 ｍ’1 （＝Ｅ1 （Ｍ＋
Ｍf ））を算出し、そして、質量算出手段２４がｍ1 ’
＝ｄ’／Ｅ1 （＝（Ｍ＋Ｍf ））を演算して風袋と残留
物の合計質量（Ｍ＋Ｍf ）を算出する。また、質量算出
手段２４は、被計量物３０を計量して得られたパラメー
タｄ＝Ｅ1 ｍ1 （＝Ｅ1 （ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ））より、ｍ
1 ＝ｄ／Ｅ1 （＝（ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ））を演算して被計
量物３０と風袋と残留物の合計質量（ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ）
を算出し、次に、被計量物３０の質量ｍx を、 ｍx ＝ｍ1 −（Ｍ＋Ｍf ） （２２） の演算を行うことにより算出する構成となっている。パ
ラメータ算出手段２３と質量算出手段２４が請求項１に
記載の質量算出手段を構成している。
メータｄと計量セル１に掛かる風袋と残留物の合計質量
（Ｍ＋Ｍf ）とに基づいて、床Ｆの揺動に基づく振動成
分を除去した被計量物３０の質量ｍx を算出する手段で
ある。なお、風袋と残留物の合計質量（Ｍ＋Ｍf ）は、
被計量物３０の質量ｍx を計量する前に、載台３１上に
被計量物３０を載置していない状態で、オペレータがこ
の計量装置の零点設定を行うことにより質量算出手段２
４が算出することができる。つまり、載台３１上に被計
量物３０が載置されていない状態でこの信号処理装置２
５が上記のようにして演算を行い、パラメータ算出手段
２３がパラメータｄ’＝Ｅ1 ｍ’1 （＝Ｅ1 （Ｍ＋
Ｍf ））を算出し、そして、質量算出手段２４がｍ1 ’
＝ｄ’／Ｅ1 （＝（Ｍ＋Ｍf ））を演算して風袋と残留
物の合計質量（Ｍ＋Ｍf ）を算出する。また、質量算出
手段２４は、被計量物３０を計量して得られたパラメー
タｄ＝Ｅ1 ｍ1 （＝Ｅ1 （ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ））より、ｍ
1 ＝ｄ／Ｅ1 （＝（ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ））を演算して被計
量物３０と風袋と残留物の合計質量（ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ）
を算出し、次に、被計量物３０の質量ｍx を、 ｍx ＝ｍ1 −（Ｍ＋Ｍf ） （２２） の演算を行うことにより算出する構成となっている。パ
ラメータ算出手段２３と質量算出手段２４が請求項１に
記載の質量算出手段を構成している。
【００３４】上記のように構成された計量装置による
と、差分演算手段２１1 〜２１4 が各ダミーセル２1 〜
２4 から出力されたダミー信号ｕ’d1(j) 〜ｕ’d4(j)
の差分Δｕ’d1(j) 〜Δｕ’d4(j) を各ダミーセル２1
〜２4 ごとに順次算出し、揺動環境算出手段３３及び積
分演算手段２２がそれぞれの差分Δｕ’d1(j) 〜Δｕ’
d4(j) に基づいて揺動環境の加速度Ｂ’(j) を算出して
いるので、温度変化等によって起こるオフセット変化ｓ
di（ｉ＝１、２、３、４）による計量誤差（オフセット
変化による誤差とは、ダミー信号に対する影響が揺動環
境の加速度Ｂ(j)に依存しない誤差を言う。）を含まな
い揺動環境の加速度Ｂ’(j) を算出することができる。
そして、パラメータ算出手段２３と質量算出手段２４が
このオフセット変化ｓdiの誤差を含まない揺動環境の加
速度Ｂ’(j) を使用して、計量セル１に被計量物３０の
荷重が掛かっている状態での計量信号ｕk (j) と、被計
量物３０の荷重か掛かっていない状態での計量信号ｕ’
k (j) から得られた風袋質量（Ｍ＋Ｍf ）と、に基づい
て、オフセットｓk 、ｓdiの変化による誤差及び風袋質
量変化Ｍf による誤差（風袋質量変化Ｍf による誤差と
は、計量信号ｕk (j)に対する影響が揺動環境の加速度
Ｂ(j) に依存している誤差を言う。）を除去し、かつ、
揺動成分を除去した被計量物３０の質量ｍx を算出する
ことができる。このように、計量セル１の風袋質量変化
Ｍf による計量誤差を補正することができるので、例え
ば前回計量した被計量物３０の一部が載台３１に残留す
ることがあってもその残留分を除去した被計量物３０の
正確な質量ｍx を算出することができる。
と、差分演算手段２１1 〜２１4 が各ダミーセル２1 〜
２4 から出力されたダミー信号ｕ’d1(j) 〜ｕ’d4(j)
の差分Δｕ’d1(j) 〜Δｕ’d4(j) を各ダミーセル２1
〜２4 ごとに順次算出し、揺動環境算出手段３３及び積
分演算手段２２がそれぞれの差分Δｕ’d1(j) 〜Δｕ’
d4(j) に基づいて揺動環境の加速度Ｂ’(j) を算出して
いるので、温度変化等によって起こるオフセット変化ｓ
di（ｉ＝１、２、３、４）による計量誤差（オフセット
変化による誤差とは、ダミー信号に対する影響が揺動環
境の加速度Ｂ(j)に依存しない誤差を言う。）を含まな
い揺動環境の加速度Ｂ’(j) を算出することができる。
そして、パラメータ算出手段２３と質量算出手段２４が
このオフセット変化ｓdiの誤差を含まない揺動環境の加
速度Ｂ’(j) を使用して、計量セル１に被計量物３０の
荷重が掛かっている状態での計量信号ｕk (j) と、被計
量物３０の荷重か掛かっていない状態での計量信号ｕ’
k (j) から得られた風袋質量（Ｍ＋Ｍf ）と、に基づい
て、オフセットｓk 、ｓdiの変化による誤差及び風袋質
量変化Ｍf による誤差（風袋質量変化Ｍf による誤差と
は、計量信号ｕk (j)に対する影響が揺動環境の加速度
Ｂ(j) に依存している誤差を言う。）を除去し、かつ、
揺動成分を除去した被計量物３０の質量ｍx を算出する
ことができる。このように、計量セル１の風袋質量変化
Ｍf による計量誤差を補正することができるので、例え
ば前回計量した被計量物３０の一部が載台３１に残留す
ることがあってもその残留分を除去した被計量物３０の
正確な質量ｍx を算出することができる。
【００３５】そして、被計量物３０の重心と計量セル１
の載台３１の重心との合成重心位置の座標を予め設定す
る必要がないので、被計量物３０の形状や大きさのばら
つきが比較的大きいために、計量中の被計量物３０の重
心と載台３１の重心との合成重心位置の座標のばらつき
が比較的大きい場合でも、被計量物３０の質量ｍx を正
確に計量することができる。
の載台３１の重心との合成重心位置の座標を予め設定す
る必要がないので、被計量物３０の形状や大きさのばら
つきが比較的大きいために、計量中の被計量物３０の重
心と載台３１の重心との合成重心位置の座標のばらつき
が比較的大きい場合でも、被計量物３０の質量ｍx を正
確に計量することができる。
【００３６】次に、計量装置の第２実施形態を説明す
る。第１実施形態と第２実施形態の計量装置の相違する
ところは、信号処理装置２５が備えている積分演算手段
２２とパラメータ算出手段２３である。これ以外は、第
１実施形態と同等であるので詳細な説明を省略する。第
２実施形態の計量装置は、計量ごとに被計量物３０の合
成重心位置が殆ど変化しない場合に適用すると都合のよ
い装置である。例えば、自動重量選別装置や組合せ秤に
適用することができる。
る。第１実施形態と第２実施形態の計量装置の相違する
ところは、信号処理装置２５が備えている積分演算手段
２２とパラメータ算出手段２３である。これ以外は、第
１実施形態と同等であるので詳細な説明を省略する。第
２実施形態の計量装置は、計量ごとに被計量物３０の合
成重心位置が殆ど変化しない場合に適用すると都合のよ
い装置である。例えば、自動重量選別装置や組合せ秤に
適用することができる。
【００３７】自動重量選別装置に適用した第２実施形態
の計量装置によると、まず、被計量物３０の計量の前段
階として、被計量物３０の標本（被計量物３０の平均的
な形状と重量を備えるものであり、質量は既知のもの）
を使用して、この標本を計量セル３に設けられている例
えば計量コンベア（図示せず）上に供給したときの標本
の重心と計量コンベア（風袋）の重心の合成重心位置を
表す座標ｋ（ｘk 、ｙ k 、ｚk ）を算出する。なお、座
標ｋ（ｘk 、ｙk 、ｚk ）は、この計量装置に設けられ
ている座標算出部（図示せず）により後述する従来公知
の演算によって算出してもよいし、この計量装置の設計
の段階で予め計算によって求めておいてこの計量装置の
記憶部（図示せず）に記憶させておいてもよい。そし
て、積分演算手段３４は、このようにして得られた座標
ｋ（ｘk 、ｙk 、ｚk ）と揺動環境算出手段３３により
算出して得られた揺動環境の加速度の差分ΔＢ(j) を
（２３）式に代入して床Ｆの揺動環境の加速度Ｂ”(j)
を算出する構成となっている。この場合、
の計量装置によると、まず、被計量物３０の計量の前段
階として、被計量物３０の標本（被計量物３０の平均的
な形状と重量を備えるものであり、質量は既知のもの）
を使用して、この標本を計量セル３に設けられている例
えば計量コンベア（図示せず）上に供給したときの標本
の重心と計量コンベア（風袋）の重心の合成重心位置を
表す座標ｋ（ｘk 、ｙ k 、ｚk ）を算出する。なお、座
標ｋ（ｘk 、ｙk 、ｚk ）は、この計量装置に設けられ
ている座標算出部（図示せず）により後述する従来公知
の演算によって算出してもよいし、この計量装置の設計
の段階で予め計算によって求めておいてこの計量装置の
記憶部（図示せず）に記憶させておいてもよい。そし
て、積分演算手段３４は、このようにして得られた座標
ｋ（ｘk 、ｙk 、ｚk ）と揺動環境算出手段３３により
算出して得られた揺動環境の加速度の差分ΔＢ(j) を
（２３）式に代入して床Ｆの揺動環境の加速度Ｂ”(j)
を算出する構成となっている。この場合、
【００３８】
【数６】
【００３９】 Ｃ”T ＝ [ｄ ｅk ] （２４） とおけば、（１６）式を ｕ”k (j) ＝Ｂ”T (j) Ｃ” （２５） と書き直すことができる。ただし、Ｋは座標ｋ（ｘk 、
ｙk 、ｚk ）のマトリックスである。Ｂ”(j) 、ｕ”k
(j) をそれぞれ１つの線形システムの２入力、１出力と
みなしてパラメータベクトルＣ”を例えば最小２乗法を
使用して求めれば、（２４）式のｄ及びｅk を得ること
ができる。つまり、積分演算手段３４は、（２３）式に
示す揺動環境の加速度Ｂ”(j) を算出してパラメータ算
出手段３５に出力する手段である。そして、パラメータ
算出手段３５は、この算出された揺動環境の加速度Ｂ”
(j) と被計量物３０の計量信号ｕ”k (j) とに基づいて
上記のように最小２乗法を使用して被計量物３０の質量
ｍx が含まれているパラメータｄ（＝Ｅ1 ｍ1 ＝Ｅ
1 （ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ））を算出する手段である。以下、
第１実施形態と同様にして、質量算出手段２４が、この
算出されたパラメータｄ（ｄc ）と計量セル１に掛かる
風袋と残留物の合計質量（Ｍ＋Ｍf ）とに基づいて被計
量物３０の質量ｍx を算出することができる。そして、
この質量ｍx は、第１実施形態と同様に、オフセットｓ
k 、ｓdiの変化による誤差及び風袋質量変化Ｍf による
誤差を除去し、かつ、揺動成分を除去したものである。
ｙk 、ｚk ）のマトリックスである。Ｂ”(j) 、ｕ”k
(j) をそれぞれ１つの線形システムの２入力、１出力と
みなしてパラメータベクトルＣ”を例えば最小２乗法を
使用して求めれば、（２４）式のｄ及びｅk を得ること
ができる。つまり、積分演算手段３４は、（２３）式に
示す揺動環境の加速度Ｂ”(j) を算出してパラメータ算
出手段３５に出力する手段である。そして、パラメータ
算出手段３５は、この算出された揺動環境の加速度Ｂ”
(j) と被計量物３０の計量信号ｕ”k (j) とに基づいて
上記のように最小２乗法を使用して被計量物３０の質量
ｍx が含まれているパラメータｄ（＝Ｅ1 ｍ1 ＝Ｅ
1 （ｍx ＋Ｍ＋Ｍf ））を算出する手段である。以下、
第１実施形態と同様にして、質量算出手段２４が、この
算出されたパラメータｄ（ｄc ）と計量セル１に掛かる
風袋と残留物の合計質量（Ｍ＋Ｍf ）とに基づいて被計
量物３０の質量ｍx を算出することができる。そして、
この質量ｍx は、第１実施形態と同様に、オフセットｓ
k 、ｓdiの変化による誤差及び風袋質量変化Ｍf による
誤差を除去し、かつ、揺動成分を除去したものである。
【００４０】第２実施形態の計量装置によると、例えば
この計量装置の出荷の段階でこの計量装置に予め設定さ
れて記憶部に記憶されている、又はこの計量装置を使用
して被計量物を計量する前の段階でこの計量装置により
予め計算して得られた計量セル１の風袋の重心と計量セ
ル１に負荷されている既知質量の標本の重心との合成重
心位置の座標ｋ（ｘk 、ｙk 、ｚk ）を使用して被計量
物３０の質量ｍx を算出しているので、第１実施形態の
計量装置のようにこの座標ｋが設定されていない場合と
比較して、座標ｋを算出する必要がない分だけ被計量物
３０の質量ｍxの演算処理が簡単となり演算時間を短縮
することができ、これによって、計量速度の向上を図る
ことができるし、この座標ｋの精度に応じて計量精度の
向上も図ることができる。
この計量装置の出荷の段階でこの計量装置に予め設定さ
れて記憶部に記憶されている、又はこの計量装置を使用
して被計量物を計量する前の段階でこの計量装置により
予め計算して得られた計量セル１の風袋の重心と計量セ
ル１に負荷されている既知質量の標本の重心との合成重
心位置の座標ｋ（ｘk 、ｙk 、ｚk ）を使用して被計量
物３０の質量ｍx を算出しているので、第１実施形態の
計量装置のようにこの座標ｋが設定されていない場合と
比較して、座標ｋを算出する必要がない分だけ被計量物
３０の質量ｍxの演算処理が簡単となり演算時間を短縮
することができ、これによって、計量速度の向上を図る
ことができるし、この座標ｋの精度に応じて計量精度の
向上も図ることができる。
【００４１】なお、座標算出手段は、被計量物３０の標
本を使用して、この標本を計量セル１に設けられている
計量コンベア上に供給したときの計量信号ｕk ’(j) と
揺動環境の加速度Ｂ’(j) を（２１）式に代入して最小
２乗法を使用して、標本の重心と計量コンベア（風袋）
の重心の合成重心位置を表す座標ｋ（ｘk 、ｙk 、
ｚ k ）を算出することができる。揺動環境の加速度Ｂ’
(j) は、第１実施形態の積分演算手段２２を設けてこの
積分演算手段２２により算出することができる。そし
て、この合成重心位置を表す座標ｋ（ｘk 、ｙk 、
ｚk ）を最小２乗法を使用して求めたが、これ以外にも
従来公知の例えば４元１次連立方程式を解いて求めても
よい。
本を使用して、この標本を計量セル１に設けられている
計量コンベア上に供給したときの計量信号ｕk ’(j) と
揺動環境の加速度Ｂ’(j) を（２１）式に代入して最小
２乗法を使用して、標本の重心と計量コンベア（風袋）
の重心の合成重心位置を表す座標ｋ（ｘk 、ｙk 、
ｚ k ）を算出することができる。揺動環境の加速度Ｂ’
(j) は、第１実施形態の積分演算手段２２を設けてこの
積分演算手段２２により算出することができる。そし
て、この合成重心位置を表す座標ｋ（ｘk 、ｙk 、
ｚk ）を最小２乗法を使用して求めたが、これ以外にも
従来公知の例えば４元１次連立方程式を解いて求めても
よい。
【００４２】ただし、上記各実施形態において、振動補
正済み計量信号として被計量物の質量ｍx を生成する構
成としたが、この質量ｍx に重力加速度ｇを乗算して被
計量物の重量を生成する構成としてもよい。
正済み計量信号として被計量物の質量ｍx を生成する構
成としたが、この質量ｍx に重力加速度ｇを乗算して被
計量物の重量を生成する構成としてもよい。
【００４３】
【発明の効果】本発明に係る計量装置は、計量用荷重変
換手段が設置されている物体の振動に基づく振動成分を
除去した被計量物の質量を算出することができる計量装
置に適用することができるものであり、温度変化等によ
って起こる計量信号及び補正信号のオフセット変化の誤
差に基づく計量誤差を補正することができ、その補正に
よって被計量物の質量を正確に計量することができる。
更に、計量用荷重変換手段の風袋質量変化による計量誤
差を補正することもできるので、例えば前回計量した被
計量物の一部が風袋に残留することがあってもその残留
分を除去した被計量物の正確な質量を算出することがで
きる。
換手段が設置されている物体の振動に基づく振動成分を
除去した被計量物の質量を算出することができる計量装
置に適用することができるものであり、温度変化等によ
って起こる計量信号及び補正信号のオフセット変化の誤
差に基づく計量誤差を補正することができ、その補正に
よって被計量物の質量を正確に計量することができる。
更に、計量用荷重変換手段の風袋質量変化による計量誤
差を補正することもできるので、例えば前回計量した被
計量物の一部が風袋に残留することがあってもその残留
分を除去した被計量物の正確な質量を算出することがで
きる。
【００４４】第２の発明に係る計量装置によると、被計
量物の形状や大きさのばらつきが比較的大きいために、
計量中の被計量物の重心と計量用荷重変換手段の風袋の
重心との合成重心位置の座標のばらつきが比較的大きい
場合でも、被計量物の質量を正確に計量することができ
る。
量物の形状や大きさのばらつきが比較的大きいために、
計量中の被計量物の重心と計量用荷重変換手段の風袋の
重心との合成重心位置の座標のばらつきが比較的大きい
場合でも、被計量物の質量を正確に計量することができ
る。
【００４５】第３の発明に係る計量装置は、計量用荷重
変換手段により計量中の被計量物の重心と計量用荷重変
換手段の風袋の重心との合成重心位置の座標のばらつき
が比較的小さい計量装置、例えば組合せ秤や自動重量選
別機に適用することができる。そして、予め設定されて
いる、又は予め計算して得られた計量用荷重変換手段の
風袋の重心と計量用荷重変換手段に負荷されている既知
質量の標本の重心との合成重心（質点）位置の座標を使
用して被計量物の質量を算出しているので、この座標が
設定されていない場合と比較して、この合成重心位置の
演算時間分だけ被計量物の質量の演算時間を短縮するこ
とができ、これによって、計量速度の向上を図ることが
できるし、この合成重心位置の座標の精度に応じて計量
精度の向上を図ることができる。
変換手段により計量中の被計量物の重心と計量用荷重変
換手段の風袋の重心との合成重心位置の座標のばらつき
が比較的小さい計量装置、例えば組合せ秤や自動重量選
別機に適用することができる。そして、予め設定されて
いる、又は予め計算して得られた計量用荷重変換手段の
風袋の重心と計量用荷重変換手段に負荷されている既知
質量の標本の重心との合成重心（質点）位置の座標を使
用して被計量物の質量を算出しているので、この座標が
設定されていない場合と比較して、この合成重心位置の
演算時間分だけ被計量物の質量の演算時間を短縮するこ
とができ、これによって、計量速度の向上を図ることが
できるし、この合成重心位置の座標の精度に応じて計量
精度の向上を図ることができる。
【図１】この発明の第１及び第２実施形態に係る計量装
置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【図２】従来の計量装置の信号処理系の概略構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】ロードセルの配置を示す図である。
１ 計量セル ２、２1 〜２4 ダミーセル ２１1 〜２１4 差分演算手段 ２２ 積分演算手段 ２３ パラメータ算出手段 ２４ 質量算出手段 ３３ 揺動環境算出手段 ２５ 信号処理装置
Claims (3)
- 【請求項１】 振動する物体上に設置され既知の補正用
質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号
を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に
設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計
量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記各補正信
号ごとに所定時間ごとの上記補正信号の差分を順次算出
する差分演算手段と、上記各補正信号ごとの上記補正信
号の差分に基づいて上記物体の振動環境の加速度を算出
する加速度算出手段と、この算出された上記振動環境の
加速度と上記被計量物の計量信号とに基づいて上記被計
量物の、上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質
量を算出する質量算出手段と、を具備することを特徴と
する計量装置。 - 【請求項２】 振動する物体上に設置され既知の補正用
質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号
を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に
設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計
量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記各補正信
号ごとに所定時間ごとの上記補正信号の差分を順次算出
する差分演算手段と、上記各補正信号ごとの上記補正信
号の差分に基づいて上記物体の振動環境の加速度の所定
時間ごとの差分を順次算出する振動環境算出手段と、上
記物体の振動環境の加速度の差分を積分して上記物体の
振動環境の加速度を算出する積分演算手段と、この算出
された上記振動環境の加速度と上記被計量物の計量信号
とに基づいて上記被計量物の質量が含まれているパラメ
ータを算出するパラメータ算出手段と、上記パラメータ
と上記計量用荷重変換手段に掛かる風袋の質量とに基づ
いて上記被計量物の、上記物体の振動に基づく振動成分
を除去した質量を算出する質量算出手段と、を具備する
ことを特徴とする計量装置。 - 【請求項３】 振動する物体上に設置され既知の補正用
質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号
を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に
設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計
量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記各補正信
号ごとに所定時間ごとの上記補正信号の差分を順次算出
する差分演算手段と、上記各補正信号ごとの上記補正信
号の差分に基づいて上記物体の振動環境の加速度の所定
時間ごとの差分を順次算出する振動環境算出手段と、上
記物体の振動環境の加速度の差分の積分値を算出すると
共に、当該積分値と上記計量用荷重変換手段の風袋の重
心と当該計量用荷重変換手段に負荷されている既知質量
の標本の重心との合成重心位置の座標とから成る上記物
体の振動環境の加速度を算出する積分演算手段と、この
算出された上記振動環境の加速度と上記被計量物の計量
信号とに基づいて上記被計量物の質量が含まれているパ
ラメータを算出するパラメータ算出手段と、上記パラメ
ータと上記計量用荷重変換手段に掛かる風袋の質量とに
基づいて上記被計量物の、上記物体の振動に基づく振動
成分を除去した質量を算出する質量算出手段と、を具備
することを特徴とする計量装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12732299A JP4170516B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 計量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12732299A JP4170516B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 計量装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321119A true JP2000321119A (ja) | 2000-11-24 |
| JP4170516B2 JP4170516B2 (ja) | 2008-10-22 |
Family
ID=14957075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12732299A Expired - Fee Related JP4170516B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 計量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4170516B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100430700C (zh) * | 2003-04-02 | 2008-11-05 | 株式会社石田 | 重量检测装置 |
| JP2013190353A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | A & D Co Ltd | 計量装置及び方法 |
| CN103424173A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-12-04 | 深圳市福田区青少年科技教育协会 | 一种快速称重器 |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP12732299A patent/JP4170516B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100430700C (zh) * | 2003-04-02 | 2008-11-05 | 株式会社石田 | 重量检测装置 |
| JP2013190353A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | A & D Co Ltd | 計量装置及び方法 |
| CN103424173A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-12-04 | 深圳市福田区青少年科技教育协会 | 一种快速称重器 |
| CN103424173B (zh) * | 2013-07-12 | 2016-02-10 | 深圳市福田区青少年科技教育协会 | 一种快速称重器 |
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|---|---|
| JP4170516B2 (ja) | 2008-10-22 |
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