JP2010085104A - 塵芥車重量計 - Google Patents

Abstract

【課題】 塵芥車のエンジンの振動を積極的に利用することにより塵芥の重量を容易にかつ正確に計量することが可能な塵芥車重量計を提供すること。
【解決手段】 塵芥車の塵芥車重量計が、塵芥の重量に応じたアナログデータを出力する重量センサＲ１〜Ｒ４と、前記重量センサが出力する前記アナログデータを所定の周波数でサンプリングして該アナログデータに応じたデジタルデータに変換するＡＤ変換部４０ｆと、前記ＡＤ変換部が変換する前記デジタルデータに基づき前記塵芥の重量を計算する計算部４０ｇと、を備え、前記塵芥車重量計は、前記ＡＤ変換器が少なくとも前記塵芥車が備えるエンジンの振動周波数よりも高い前記所定の周波数で前記アナログデータをサンプリングして前記デジタルデータに変換するように構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、塵芥車が備える塵芥の重量を計量する塵芥車重量計に関し、特に、塵芥車が備えるエンジンの振動を利用することにより塵芥の重量を正確に計量することが可能な塵芥車重量計に関する。

従来から、家庭及び企業等から塵芥の収集所に持ち出された塵芥を回収するための環境整備車両として、塵芥収集車（以下、単に「塵芥車」という）が用いられている。

塵芥車は、塵芥の重量を計量するための塵芥車重量計を備えている。この塵芥車が備える塵芥車重量計は、家庭及び企業等から塵芥の収集所に持ち出された塵芥の重量を計量可能に構成されている。例えば、塵芥車は、家庭及び企業等から塵芥の収集所に持ち出された塵芥を、その塵芥収集躯体の内部に収納する。すると、この塵芥と塵芥収集躯体との全体の重量が、塵芥車の塵芥収集躯体の下方に配設された塵芥重量計量用のロードセルにより計量される。ここで、塵芥車重量計の重量表示部には、塵芥収集躯体と塵芥との合計の重量から塵芥収集躯体の重量が差し引かれた重量が表示される。つまり、塵芥車では、回収した塵芥の重量のみが重量表示部に表示される。これにより、塵芥車の運転者は、塵芥収集躯体の内部に収納した塵芥の重量を認識することが可能になる。

図６は、従来の塵芥車重量計の構成を模式的に示すブロック図である。

図６を参照しながら具体的に説明すると、従来の塵芥車は、通常、車載専用に開発された第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４を塵芥収集躯体の下方の４隅の部分に備えている（例えば、特許文献１参照）。

このような従来の塵芥車では、４個の第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４が塵芥車のシャーシ上に配設されており、塵芥車の塵芥収集躯体をその下方から支持している。そして、この４個の第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４は、塵芥収集躯体の内部に塵芥が収納されると、その収納された塵芥と塵芥収集躯体との全体の重量に比例する電気信号を出力する。すると、塵芥車重量計の計量表示部付コントローラ１０１では、その出力された電気信号（アナログデータ）が１系統の電気信号に纏められる。その後、１系統に纏められた電気信号は、ハイカットフィルタ１０１ａ，利得調整部１０１ｂ，マルチプレクサ１０１ｃを介してＡＤ変換部１０１ｄに導かれ、このＡＤ変換部１０１ｄによりデジタルデータに変換される。ＡＤ変換部１０１ｄからのデジタルデータは、計算部１０１ｅによって測定値に変換される。この際、塵芥車重量計では、予め計量されている塵芥収集躯体の重量が、塵芥収集躯体と塵芥との合計の重量から差し引かれる。そして、塵芥車重量計の計量表示部付コントローラ１０１に設けられた重量表示部１０１ｇには、塵芥収集躯体と塵芥との合計の重量から塵芥収集躯体の重量が差し引かれた、塵芥の正味の重量が数値により表示される。ここで、図６に示すように、従来の計量表示部付きコントローラ１０１において、マルチプレクサ１０１ｃ，ＡＤ変換部１０１ｄ，及び計算部１０１ｅは、ワンチップマイコン１０１ｆに設けられている。尚、塵芥車の運転者は、塵芥収集躯体の内部に収納した塵芥の重量を認識すると共に、必要に応じて、その塵芥の重量が記録されたレシートを印刷する。

上記のように、従来の塵芥車重量計では、４個の第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４からの電気信号が１系統の電気信号に纏められていたため、個々のロードセルに加わるエンジンの振動成分を有効に利用できる構成となっていなかった。又、エンジンの振動成分は、必要のないものとして、その成分をハイカットフィルタ１０１ａによって一律にカットしていた。即ち、従来の塵芥車重量計では、エンジンの振動を利用するという発想が存在しなかった。
特開２００４−２２４５０３号公報

従来の塵芥車重量計では、測定精度を向上させる場合、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４からの電気信号（アナログデータ）をデジタルデータに変換するＡＤ変換部１０１ｄの分解能を向上させることが考えられる。しかし、従来のＡＤ変換部１０１ｄは、図６に示すように、計算部１０１ａ等と共にワンチップマイコン１０１ｆに設けられていたため、測定精度を向上させようとすると、ＡＤ変換部１０１ｄのみならずワンチップマイコン１０１ｆごと交換しなければならないという問題点があった（図６参照）。

又、一般的に、ＡＤ変換器は分解能が大きいものほど高コストになる。そのため、所望の測定精度となるように分解能の大きいＡＤ変換器を使用しようとすると、それまで使用していたＡＤ変換器と比較して、はるかに高コストになるという問題点があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、塵芥車のエンジンの振動を積極的に利用することにより塵芥の重量を容易にかつ正確に計量することが可能な塵芥車重量計を安価に提供することを目的としている。

上記従来の課題を解決するために、本発明に係る塵芥車重量計は、塵芥の重量に応じたアナログデータを出力する重量センサと、前記重量センサが出力する前記アナログデータを所定の周波数でサンプリングして該アナログデータに応じたデジタルデータに変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部が変換する前記デジタルデータに基づき前記塵芥の重量を計算する重量計算部と、を備える塵芥車の塵芥車重量計であって、前記塵芥車重量計は、前記ＡＤ変換部が少なくとも前記塵芥車が備えるエンジンの振動周波数よりも高い前記所定の周波数で前記アナログデータをサンプリングして前記デジタルデータに変換するように構成されている。

かかる構成とすると、塵芥車重量計が、塵芥車が備えるエンジンの振動をディザ信号として利用して、ＡＤ変換部が少なくとも塵芥車が備えるエンジンの振動周波数よりも高い所定の周波数でアナログデータをサンプリングしてデジタルデータに変換する。これにより、ＡＤ変換部を分解能が大きいものに交換しなくても、従来のＡＤ変換部のままで、従来よりも分解能が大きいものに交換したのと同様の効果が得られる。その結果、塵芥の重量を容易にかつ正確に計量することが可能な塵芥車重量計を安価に提供することが可能になる。

この場合、前記ＡＤ変換部が、前記塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数よりも高い前記所定の周波数で前記アナログデータをサンプリングして前記デジタルデータに変換するように構成されている。

かかる構成とすると、ＡＤ変換部が、塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数よりも高い所定の周波数でアナログデータをサンプリングしてデジタルデータに変換するので、エンジンのアイドリング時に塵芥の重量を容易にかつ正確に計量することが可能な塵芥車重量計を安価に提供することが可能になる。

又、上記の場合、前記ＡＤ変換部が変換する前記デジタルデータを平均化する平均計算部を更に備え、前記平均計算部は、前記塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数の周期よりも長い時間で前記デジタルデータを平均化するように構成されている。

かかる構成とすると、平均計算部が、塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数の周期よりも長い時間で、デジタルデータを平均化するので、塵芥の重量を容易にかつより一層正確に計量することが可能な塵芥車重量計を安価に提供することが可能になる。

又、上記の場合、前記重量センサが出力する前記アナログデータにおける特定の周波数成分のみを選択的に通過させるフィルタを更に備え、前記フィルタは、前記塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数成分を含む特定の前記アナログデータのみを選択的に通過させるように構成されている。

かかる構成とすると、フィルタが、塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数成分を含む特定のアナログデータのみを選択的に通過させるので、アナログデータにおける不要な周波数成分に起因する悪影響を取り除くことが可能になる。

この場合、前記フィルタとして、ハイカットフィルタ、ローパスフィルタ、及び、バンドパスフィルタのうちの少なくとも何れかを備えている。

又、上記の場合、前記重量センサが出力する前記アナログデータの振幅を調整する利得調整部を更に備え、前記利得調整部は、前記重量センサが出力する前記アナログデータの振幅が前記ＡＤ変換部のビット分解能の２〜５ビット相当となるように該アナログデータの振幅を調整するように構成されている。

かかる構成とすると、重量センサが出力するアナログデータの振幅がＡＤ変換部のビット分解能の２〜５ビット相当となるように調整され、つまり、重量センサの出力信号の振幅がＡＤ変換部に対して最適な大きさの振幅に調整されるので、ＡＤ変換部におけるＡＤ変換が好適に実行されるようになる。

本発明に係る塵芥車重量計によれば、塵芥車のエンジンの振動を積極的に利用することにより塵芥の重量を容易にかつ正確に計量することが可能な塵芥車重量計を安価に提供することが可能になるという効果を得ることができる。

本発明では、塵芥車のエンジンの振動を抑制するのではなく、そのエンジンの振動をディザ信号として積極的に利用して、そのエンジンの振動の周波数よりも十分に高い周波数でロードセルの出力信号をサンプリングする。そして、そのサンプリングしたデータをＡＤ変換した後、このＡＤ変換により得られたデジタルデータを平均化して利用する。これにより、ＡＤ変換部の見かけ上の分解能を向上させ、もって、塵芥の重量を容易にかつ正確に計量することを可能とする。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

先ず、本発明に係る塵芥車１００及び塵芥車重量計１００ａの構成について説明する。

図１は、本発明に係る塵芥車及びそれが備える塵芥車重量計の構成を模式的に示す構成図であって、図１（ａ）は塵芥車の外観を示す側方図であり、図１（ｂ）は塵芥車重量計の外観を示す構成図である。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態に係る塵芥車１００は、キャブ１０と、シャーシ２０と、塵芥収集躯体３０と、を備えている。

塵芥車１００のキャブ１０は、運転者が着席する乗員室と、塵芥車１００の動力源としてのエンジン（図示せず）と、このエンジンの回転軸の回転駆動力を変速させかつ車輪に伝達させるための変速手段等の構成要素と、を備えている。又、シャーシ２０は、シャーシ２０の本体としてのフレームと、このフレームにおいてエンジンの回転軸の回転駆動力を車輪に伝達させるための動力伝達手段と、エンジンの駆動用燃料を貯蔵するための燃料貯蔵手段等の構成要素と、を備えている。そして、乗員室に着席した運転者は、エンジン等の塵芥車１００の構成要素を直接又は間接的に操作することで、塵芥車１００の動作を適宜制御する。又、塵芥車１００の塵芥収集躯体３０には、家庭や会社等から排出された塵芥が収納される。

又、図１（ａ）に示すように、塵芥車１００のシャーシ２０と塵芥収集躯体３０とは、第１，２ロードセルＲ１，Ｒ２（及び、図１（ａ）では図示しないが、第３，４ロードセルＲ３，Ｒ４）により相互に連結されている。具体的には、塵芥車１００は、車載専用に開発された塵芥重量計量用の第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４を、塵芥収集躯体３０の下方の４隅の部分に備えている。そして、この４個の第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４は、塵芥車１００のシャーシ２０に連結されている。これにより、塵芥車１００の第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４は、塵芥収集躯体３０をその下方から支持している。

一方、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る塵芥車重量計１００ａは、第１ロードセルＲ１と、第２ロードセルＲ２と、第３ロードセルＲ３と、第４ロードセルＲ４と、配線Ｃ１〜Ｃ４と、計量表示部付コントローラ４０と、により構成されている。

第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４は、例えば、荷重が加わった場合の変形量が予め判明している弾性変形体とひずみゲージとを組み合わせた荷重センサであって、その弾性変形体の変形によるひずみゲージの電気抵抗の変化を測定することにより、塵芥の重量を計量可能に構成されている。本実施の形態に係る第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４は、塵芥収集躯体３０の内部に収納する塵芥の最大収納量に合わせて、その最大計量可能重量が設定されている。そして、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力端子（図示せず）と計量表示部付コントローラ４０の入力端子（図示せず）とが、配線Ｃ１〜Ｃ４により電気的に接続されている。

又、計量表示部付コントローラ４０は、収集した塵芥の重量を表示する重量表示部４０ｉと、塵芥車重量計１００ａの動作を適宜制御するための入力操作を行う入力部４０ｊと、を備えている。この入力部４０ｊを介して、所定の入力操作が行われ、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４により塵芥の重量が計量されると、その塵芥の重量が重量表示部４０ｉに表示される。

尚、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す塵芥車１００及び塵芥車重量計１００ａの外観上の構成は、従来の塵芥車及び塵芥車重量計の外観上の構成と同様である。

次に、本発明に係る塵芥車重量計１００ａの内部構成について説明する。

図２は、本発明に係る塵芥車重量計の内部構成を模式的に示すブロック図であって、図２（ａ）は計量表示部付コントローラの内部構成を示すブロック図であり、図２（ｂ）は計量表示部付コントローラが備える各信号調整部の内部構成を示すブロック図である。

図２（ａ）に示すように、本実施の形態に係る計量表示部付コントローラ４０は、第１〜４信号調整部４０ａ〜４０ｄと、マルチプレクサ４０ｅと、ＡＤ変換部４０ｆと、計算部４０ｇと、重量表示部４０ｉと、を備えている。ここで、図２（ａ）に示すように、本実施の形態に係る計量表示部付きコントローラ４０において、マルチプレクサ４０ｅ，ＡＤ変換部４０ｆ，計算部４０ｇは、ワンチップマイコン４０ｈに設けられている。

第１〜４信号調整部４０ａ〜４０ｄは、それぞれ、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号を、ＡＤ変換部４０ｆのための適切な出力信号に調整する。

図２（ｂ）を参照しながら、第１信号調整部４０ａを取り上げて詳細に説明すると、この第１信号調整部４０ａは、ハイカットフィルタ４０１と、信号増幅部４０２と、バンドパスフィルタ４０３及びローパスフィルタ４０４と、利得調整部４０５と、加算部４０６と、を備えている。

ハイカットフィルタ４０１は、ＡＤ変換前に第１ロードセルＲ１の出力信号に含まれる有害な高調波信号やノイズ信号を除去するために、第１ロードセルＲ１の出力信号における約５０Ｈｚ以下の周波数の出力信号を通過させ、その出力信号における約５０Ｈｚよりも高い周波数の出力信号を阻止する。即ち、第１ロードセルＲ１の出力信号には、塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の基本周波数である約５０Ｈｚ以下の周波数の出力信号の他に、通常、塵芥の計量にとって有害となる高調波信号やノイズ信号が多く含まれている。ここで、本実施の形態におけるディザ信号（計量精度を向上させるために意図的に追加又は利用される信号）としては、塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の基本周波数である約１０〜５０Ｈｚの周波数の出力信号が利用可能である一方で、高調波信号やノイズ信号は、塵芥の重量の計量精度を悪化させる原因となる。そこで、本実施の形態では、ＡＤ変換の前に第１ロードセルＲ１の出力信号における約５０Ｈｚ以下の周波数の出力信号を通過させ、それよりも高い周波数の出力信号を阻止するハイカットフィルタ４０１を配設することで、第１ロードセルＲ１の出力信号から有害な高調波信号やノイズ信号を除去する。

又、信号増幅部４０２は、第１ロードセルＲ１の出力信号が微弱であるため、ハイカットフィルタ４０１により約５０Ｈｚよりも高い周波数の出力信号が除去された第１ロードセルＲ１の出力信号を、計量表示部付コントローラ４０において要求される所定の信号強度にまで増幅する。例えば、この信号増幅部４０２は、第１ロードセルＲ１の出力信号の電流を増幅する電流増幅器を備え、この電流増幅器により、第１ロードセルＲ１の出力信号を所定の信号強度にまで電流増幅する。

又、バンドパスフィルタ４０３は、ＡＤ変換部４０ｆの見かけ上の分解能を適切に向上させるため、信号増幅部４０２により増幅された第１ロードセルＲ１の出力信号における所定の周波数範囲の出力信号のみを通過させる。このように、バンドパスフィルタ４０３により第１ロードセルＲ１の出力信号における所定の周波数範囲の出力信号のみを通過させるのは、次の理由による。即ち、塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の周期的な振動信号の周波数にはディザ信号としての最適値があって、その周波数が著しく低い場合にはＡＤ変換部４０ｆが出力するデジタルデータが分散せず、その周波数が著しく高い場合には、ＡＤ変換部４０ｆが出力するデジタルデータを平均化しても、そのＡＤ変換部４０ｆの見かけ上の分解能を適切に向上させることができない。ここで、塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の周期的な振動信号の周波数は、それぞれの塵芥車によって異なるものであり、通常、一定の周波数とはならない。そこで、本実施の形態では、第１ロードセルＲ１の出力信号を信号増幅部４０２により増幅した後、その出力信号から所定の周波数範囲の出力信号のみをバンドパスフィルタ４０３により取り出す。これにより、塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の周期的な振動信号から、ディザ信号として最適な振動信号のみを抽出する。

又、ローパスフィルタ４０４は、信号増幅部４０２により増幅された第１ロードセルＲ１の出力信号から塵芥の重量の出力信号である１Ｈｚ以下の直流信号成分のみを取り出すため、第１ロードセルＲ１の出力信号における１Ｈｚ以下の出力信号のみを選択的に通過させる。この際、ローパスフィルタ４０４は、１Ｈｚ以下の直流信号成分である第１ロードセルＲ１の出力信号を実質的に減衰させることなく通過させて、これを後述する加算部４０６に提供する。

又、利得調整部４０５は、バンドパスフィルタ４０３を通過した第１ロードセルＲ１の出力信号の振幅をＡＤ変換に対して最適な大きさの振幅とするべく、その第１ロードセルＲ１の出力信号の振幅がＡＤ変換のビット分解能の２〜５ビット相当となるように利得を調整する。尚、この利得調整部４０５は、手動により第１ロードセルＲ１の出力信号の振幅を調整するように構成してもよく、或いは、ＡＤ変換後のデジタルデータに基づき自動で第１ロードセルＲ１の出力信号の振幅が調整されるように構成してもよい。

又、加算部４０６は、利得調整部４０５からの出力信号と、ローパスフィルタ４０４を通過した第１ロードセルＲ１の出力信号と、を加算する。そして、この加算部４０６は、加算された利得調整部４０５からとローパスフィルタ４０４からとの出力信号を、ＡＤ変換用の出力信号として後述するマルチプレクサ４０ｅに提供する。

尚、本実施の形態において、第２〜４信号調整部４０ｂ〜４０ｄの内部構成と、上述した第１信号調整部４０ａの内部構成とは同様である。

一方、図２（ａ）に示すように、本実施の形態に係る計量表示部付コントローラ４０は、マルチプレクサ４０ｅを備えている。このマルチプレクサ４０ｅは、例えば、所定のアナログスイッチにより構成され、第１〜４信号調整部４０ａ〜４０ｄの出力信号から１つの出力信号を選択して、これを後述するＡＤ変換部４０ｆに出力する。具体的には、このマルチプレクサ４０ｅは、第１〜４信号調整部４０ａ〜４０ｄの出力信号を単独のＡＤ変換部４０ｆにより受けるために、第１〜４信号調整部４０ａ〜４０ｄの出力信号を時分割で自動的に順次切り替えてＡＤ変換部４０ｆに提供する。或いは、このマルチプレクサ４０ｅは、第１〜４信号調整部４０ａ〜４０ｄのそれぞれの出力信号を１つの出力信号とするべく混合してＡＤ変換部４０ｆに提供する。

又、ＡＤ変換部４０ｆは、マルチプレクサ４０ｅが出力するアナログデータをそれに対応するデジタルデータに変換する。本実施の形態では、ＡＤ変換部４０ｆは、マルチプレクサ４０ｅの出力信号に含まれるディザ信号を検出して、この検出したディザ信号の周波数（塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数）よりも十分に高い周波数でマルチプレクサ４０ｅが出力するアナログデータをサンプリングする。そして、そのサンプリングしたアナログデータをそれに対応するデジタルデータに変換する。

又、計算部４０ｇ（ＣＰＵ）は、ＡＤ変換部４０ｆが出力する時系列デジタルデータを平滑化（平均化）する。例えば、計算部４０ｇは、ＡＤ変換部４０ｆが出力するｎ個の時系列デジタルデータの単純移動平均値を計算する。ここで、計算部４０ｇは、塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数の周期よりも長い時間で、時系列デジタルデータを平滑化（平均化）するように構成されている。尚、この計算部４０ｇは、ＡＤ変換部４０ｆが出力する時系列デジタルデータの単純移動平均値に限らず、その加重移動平均値や指数平滑移動平均値等を計算してもよい。

又、この計算部４０ｇは、移動平均計算を実行した結果に基づき、塵芥車１００が備える塵芥収集躯体３０の内部に収納した塵芥の重量を計算する。この際、この計算部４０ｇでは、予め計量された塵芥収集躯体３０の重量が、塵芥収集躯体３０と塵芥との合計の重量から差し引かれる。これにより、塵芥車重量計１００ａでは、塵芥収集躯体３０と塵芥との合計の重量から塵芥収集躯体３０の重量が差し引かれた、塵芥収集躯体３０の内部に収納された塵芥の正味の重量が計算される。

又、重量表示部４０ｉは、計算部４０ｇの出力信号に基づき、塵芥車１００が備える塵芥収集躯体３０の内部に収納した塵芥の重量を数値により表示する。ここで、本実施の形態では、この塵芥の重量は、所定の表示装置によって数値により揮発的に表示されてもよく、或いは、所定の印字装置によって数値により不揮発的に表示されてもよい。

尚、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る計量表示部付コントローラ４０は、入力部４０ｊを備えている。この入力部４０ｊは、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、複数のタッチスイッチにより構成されている。この入力部４０ｊにより、塵芥車１００の運転者は、塵芥車重量計１００ａの操作に係る所定の入力操作を実行する。

次に、本発明に係る塵芥車重量計１００ａの動作について説明する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る塵芥車重量計１００ａは、シャーシ２０と塵芥収集躯体３０との間に配設された４個の塵芥重量測定用の第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４と、この塵芥重量測定用の第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号を用いて塵芥の重量を計量して表示する計量表示部付コントローラ４０と、を備えている。

さて、塵芥車１００の停車時、そのエンジンのアイドリング時における第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号は、塵芥収集躯体３０と塵芥との合計重量と、エンジンのアイドリング運転による周期的な振動と、が合成された出力信号となる。

図３は、塵芥車が備えるエンジンのアイドリング運転による周期的な振動の経時的な変位と第１〜４ロードセルの出力信号の経時的な変化とを模式的に示すグラフであって、図３（ａ）は塵芥車のエンジンが停止している場合の第１〜４ロードセルの出力信号の経時的な変化を示し、図３（ｂ）は塵芥車のエンジンのアイドリング運転による周期的な振動の経時的な変位を示し、図３（ｃ）は塵芥車のエンジンがアイドリング運転している場合の第１〜４ロードセルの出力信号の経時的な変化を示している。

図３（ａ）の直線ａとして示すように、塵芥車１００のエンジンが停止している場合には、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号は、ロードセル出力Ｐｓで経時的に安定して推移する。この場合、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号の周波数ｆｐは、塵芥車１００のエンジンが停止しているため、周波数ｆｐ＝０となる。

一方、図３（ｂ）の曲線ｂとして示すように、塵芥車１００のエンジンがアイドリング運転している場合には、塵芥車１００のエンジンは、例えば、変位中心Ｄｓ、最大変位Ｄｈ、最小変位Ｄｌ、変位量ΔＤ、振動周期Ｔｄとなるように、周期的に振動する。この場合、塵芥車１００のエンジンのアイドリング運転による周期的な振動の周波数ｆｄは、その振動周期Ｔｄの逆数としてｆｄ＝１／Ｔｄと表される。

従って、図３（ｃ）の曲線ｃとして示すように、塵芥車１００の停車時、そのエンジンのアイドリング運転中における第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号は、塵芥収集躯体３０と塵芥との合計重量とエンジンのアイドリング運転による周期的な振動とが合成された出力信号となる。具体的には、図３（ｃ）の曲線ｃとして示すように、塵芥車１００のエンジンがアイドリング運転している場合には、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号は、例えば、出力中心Ｐｓ、最大出力Ｐｈ、最小出力Ｐｌ、出力変位量ΔＰ、振動周期Ｔｐとなるように、周期的に変化する。この場合、塵芥収集躯体３０及び塵芥等の慣性抵抗を無視すれば、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号のエンジンのアイドリング運転による周期的な変化の周波数ｆｐは、振動周期Ｔｐの逆数としてｆｐ＝１／Ｔｐと表される。ここで、振動周期Ｔｄは振動周期Ｔｐと等しく、よって、周波数ｆｄは周波数ｆｐと等しい。

そこで、本発明では、塵芥収集躯体３０と塵芥との合計重量とエンジンのアイドリング運転による周期的な振動とが合成された第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の周波数ｆｐの出力信号を、ＡＤ変換の際のディザ信号としても利用する。

図４は、第１〜４ロードセルの出力信号と、従来のＡＤ変換部のサンプリング値（取得値）と、の関係を模式的に示す相関図であって、図４（ａ）は第１〜４ロードセルの出力信号の経時変化を示し、図４（ｂ）はＡＤ変換部が取得するサンプリング値（取得値）の経時変化を示している。

図４（ａ）の曲線ａとして示すように、塵芥車１００が備えるエンジンがアイドリング運転を行っている際に、塵芥収集躯体３０の内部に塵芥を収納すると、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号は、塵芥車１００のエンジンが周期的に振動するため、そのエンジンの周期的な振動の影響を受けて、図４（ａ）ではロードセル出力約２．３からロードセル出力約４．３の間で周期的に変化する。

この場合、図４（ｂ）の点で示すように、従来の塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆは、予め設定されたサンプリング周期により、例えば、塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の振動周期よりも長い間隔となる時刻０，１，２，３，４，５において第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号をサンプリングする。この際、塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆは、その量子化のステップにおいてサンプリングした値を離散化する。そのため、図４（ｂ）に示すように、塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆが経時的に取得する取得値は、全て３となる。従って、塵芥車重量計１００ａの計量表示部付コントローラ４０が備える計算部４０ｇは、塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆが経時的に取得した取得値の平均値を３と計算する。つまり、塵芥車重量計１００ａの計量表示部付コントローラ４０が備える計算部４０ｇは、塵芥車１００の塵芥収集躯体３０の内部に収納された塵芥の重量を３と計算する。よって、従来の塵芥車１００では、塵芥車重量計１００ａの計量表示部付コントローラ４０が備える重量表示部４０ｉには３という数字が表示される。

このような、従来の塵芥車の場合と比べて、本発明に係る塵芥車１００では、以下のようにして塵芥収集躯体３０の内部に収納した塵芥の重量が正確に求められる。

図５は、第１〜４ロードセルの出力信号と、本発明に係るＡＤ変換部のサンプリング値（取得値）と、の関係を模式的に示す相関図であって、図４（ａ）は第１〜４ロードセルの出力信号の経時変化を示し、図４（ｂ）はＡＤ変換部が取得するサンプリング値（取得値）の経時変化を示している。

図４（ａ）の場合と同様、図５（ａ）の曲線ａとして示すように、塵芥車１００が備えるエンジンがアイドリング運転を行っている際に、塵芥収集躯体３０の内部に塵芥を収納すると、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号は、塵芥車１００のエンジンが周期的に振動するため、そのエンジンの周期的な振動の影響を受けて、図５（ａ）ではロードセル出力２．３からロードセル出力４．３の間で周期的に変化する。

これに対して、本実施の形態では、図５（ｂ）の点で示すように、塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆは、塵芥収集躯体３０と塵芥との合計重量とエンジンのアイドリング運転による周期的な振動とが合成された第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号をＡＤ変換の際のディザ信号として利用して、アナログデータのサンプリングを行う。

より具体的に説明すれば、図５（ｂ）の点で示すように、塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆは、塵芥車１００が備えるエンジンのアイドリング時の振動周期よりも短い間隔となる時刻０，０．２５，０．５，０．７５，１という０．２５間隔で、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号をサンプリングする。このサンプリングの間隔は、ディザ信号の周期よりも短い間隔である。そして、塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆは、その量子化のステップにおいてサンプリングした値を離散化する。そのため、図５（ｂ）に示すように、塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆが経時的に取得する取得値は、２，３，４のうちの何れかの離散化された値となる。このように、本実施の形態では、ＡＤ変換部４０ｆの入力信号は、塵芥収集躯体３０と塵芥との合計重量とエンジンアイドリング回転による周期的な振動とが合成されたものとなるので、エンジンアイドリング回転による周期的な振動信号の周期がＡＤ変換部４０ｆのサンプリングタイムよりも大きい場合には、ＡＤ変換部４０ｆの出力信号は周期的に上下分散を繰り返すことになる。そこで、この分散したデジタルデータを、エンジンアイドリング回転による周期的な振動信号の１周期分以上に渡って平均化すると、ＡＤ変換器４０ｆの見かけ上の分解能よりも高い分解能の出力信号を得ることができる。従って、本発明によれば、塵芥車重量計１００ａの計量表示部付コントローラ４０が備える計算部４０ｇは、塵芥車重量計１００ａのＡＤ変換部４０ｆが経時的に取得した取得値の平均値を３．２と計算する。つまり、塵芥車重量計１００ａの計量表示部付コントローラ４０が備える計算部４０ｇは、塵芥車１００の塵芥収集躯体３０の内部に収納された塵芥の重量を３．２と計算する。よって、本発明によれば、塵芥車１００の塵芥車重量計１００ａの計量表示部付コントローラ４０が備える重量表示部４０ｉには、３．２という数字が表示される。つまり、本発明によれば、従来の塵芥車重量計の場合と比べて、塵芥収集躯体３０の内部に収納した塵芥の重量を容易にかつ正確に高分解能で計量することが可能になる。

以上、本発明では、塵芥車１００の停車時、エンジンがアイドリング中における第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の出力信号には、塵芥による重量信号に加えて、エンジンの回転による周期的な振動が含まれているので、この周期的な振動をＡＤ変換の際にディザ信号として積極的に利用する。これにより、ワンチップマイコン４０ｈを交換することなく、塵芥収集躯体３０の内部に収納した塵芥の重量を容易にかつ正確に高分解能で計量することが可能になる。又、これと共に、エンジンの周期的な振動をディザ信号として利用することで、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４自体にもディザをかけたことになり、ヒステリシス誤差が減少するだけでなく、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４の見かけ上の分解能をも向上させることが可能になる。

尚、本実施の形態に係る塵芥車重量計１００ａを構成する場合には、第１〜４ロードセルＲ１〜Ｒ４には特性のばらつきがあるので、塵芥車重量計１００ａの組み立て後に、基準質量の錘を塵芥収集躯体３０に乗せて重量表示の校正を行う。ここで、本実施の形態では、この校正の際にも、塵芥車１００のエンジンをアイドリング回転させて、エンジンのアイドリング回転によるディザ効果を利用する。しかし、塵芥収集躯体３０に乗せる基準質量の錘は硬いので、エンジンの振動により塵芥収集躯体３０と一体になって振動するが、塵芥は柔らかいので、エンジンの振動には追従しない。その結果、塵芥車重量計１００ａの校正時と塵芥の重量を測定する時とでは、エンジンの振動信号の大きさが異なってしまうため、塵芥車重量計１００ａを正確に校正できなくなることがある。そこで、本発明を実施する際には、基準質量の錘の下にバネ或いはゴム等の振動吸収素材を置いて校正する。これにより、塵芥車重量計１００ａの校正時と塵芥の重量測定時とのエンジンの振動信号の大きさを一致させて、塵芥車重量計１００ａを正確に校正できるようにする。

又、本発明の実施の形態では、塵芥車重量計１００ａの計量表示部付コントローラ４０が、第１〜４信号調整部４０ａ〜４０ｄ、マルチプレクサ４０ｅ、ＡＤ変換部４０ｆ、計算部４０ｇ、重量表示部４０ｉ、及び入力部４０ｊを備え、第１〜４信号調整部４０ａ〜４０ｄのそれぞれが、ハイカットフィルタ４０１、信号増幅部４０２、バンドパスフィルタ４０３及びローパスフィルタ４０４、利得調整部４０５、及び加算部４０６を備える構成を例示したが、このような構成に限定されることはない。即ち、本発明の実施の際には、塵芥車重量計１００ａの計量表示部付コントローラ４０が、塵芥車１００のエンジンの振動をディザ信号として利用する構成を備えていればよい。かかる構成とすれば、本実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明に係る塵芥車重量計は、塵芥車のエンジンの振動を積極的に利用することにより塵芥の重量を容易にかつ正確に計量することが可能な塵芥車重量計として、産業上の利用可能性を十分に備えている。

図１は、本発明に係る塵芥車及びそれが備える塵芥車重量計の構成を模式的に示す構成図であって、図１（ａ）は塵芥車の外観を示す側方図であり、図１（ｂ）は塵芥車重量計の外観を示す構成図である。 図２は、本発明に係る塵芥車重量計の内部構成を模式的に示すブロック図であって、図２（ａ）は計量表示部付コントローラの内部構成を示すブロック図であり、図２（ｂ）は計量表示部付コントローラが備える各信号調整部の内部構成を示すブロック図である。 図３は、塵芥車が備えるエンジンのアイドリング運転による周期的な振動の経時的な変位と第１〜４ロードセルの出力信号の経時的な変化とを模式的に示すグラフであって、図３（ａ）は塵芥車のエンジンが停止している場合の第１〜４ロードセルの出力信号の経時的な変化を示し、図３（ｂ）は塵芥車のエンジンのアイドリング運転による周期的な振動の経時的な変位を示し、図３（ｃ）は塵芥車のエンジンがアイドリング運転している場合の第１〜４ロードセルの出力信号の経時的な変化を示している。 図４は、第１〜４ロードセルの出力信号と、従来のＡＤ変換部のサンプリング値（取得値）と、の関係を模式的に示す相関図であって、図４（ａ）は第１〜４ロードセルの出力信号の経時変化を示し、図４（ｂ）はＡＤ変換部が取得するサンプリング値（取得値）の経時変化を示している。 図５は、第１〜４ロードセルの出力信号と、本発明に係るＡＤ変換部のサンプリング値（取得値）と、の関係を模式的に示す相関図であって、図４（ａ）は第１〜４ロードセルの出力信号の経時変化を示し、図４（ｂ）はＡＤ変換部が取得するサンプリング値（取得値）の経時変化を示している。 図６は、従来の塵芥車重量計の構成を模式的に示すブロック図である。

符号の説明

１０ キャブ
２０ シャーシ
３０ 塵芥収集躯体
４０ 計量表示部付コントローラ
４０ａ 第１信号調整部
４０ｂ 第２信号調整部
４０ｃ 第３信号調整部
４０ｄ 第４信号調整部
４０ｅ マルチプレクサ
４０ｆ ＡＤ変換部
４０ｇ 計算部
４０ｈ ワンチップマイコン
４０ｉ 重量表示部
４０ｊ 入力部
４０１ ハイカットフィルタ
４０２ 信号増幅部
４０３ バンドパスフィルタ
４０４ ローパスフィルタ
４０５ 利得調整部
４０６ 加算部
１００ 塵芥車
１００ａ 塵芥車重量計
１０１ 計量表示部付コントローラ
１０１ａ ハイカットフィルタ
１０１ｂ 利得調整部
１０１ｃ マルチプレクサ
１０１ｄ ＡＤ変換部
１０１ｅ 計算部
１０１ｆ ワンチップマイコン
１０１ｇ 重量表示部
Ｃ１〜Ｃ４ 配線
Ｒ１〜Ｒ４ 第１〜４ロードセル

Claims (6)

1. 塵芥の重量に応じたアナログデータを出力する重量センサと、
   前記重量センサが出力する前記アナログデータを所定の周波数でサンプリングして該アナログデータに応じたデジタルデータに変換するＡＤ変換部と、
   前記ＡＤ変換部が変換する前記デジタルデータに基づき前記塵芥の重量を計算する重量計算部と、
   を備える塵芥車の塵芥車重量計であって、
   前記塵芥車重量計は、前記ＡＤ変換部が少なくとも前記塵芥車が備えるエンジンの振動周波数よりも高い前記所定の周波数で前記アナログデータをサンプリングして前記デジタルデータに変換するように構成されている、塵芥車重量計。
2. 前記ＡＤ変換部が、前記塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数よりも高い前記所定の周波数で前記アナログデータをサンプリングして前記デジタルデータに変換するように構成されている、請求項１記載の塵芥車重量計。
3. 前記ＡＤ変換部が変換する前記デジタルデータを平均化する平均計算部を更に備え、
   前記平均計算部は、前記塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数の周期よりも長い時間で前記デジタルデータを平均化するように構成されている、請求項１記載の塵芥車重量計。
4. 前記重量センサが出力する前記アナログデータにおける特定の周波数成分のみを選択的に通過させるフィルタを更に備え、
   前記フィルタは、前記塵芥車が備えるエンジンのアイドリング時の振動周波数成分を含む特定の前記アナログデータのみを選択的に通過させるように構成されている、請求項１記載の塵芥車重量計。
5. 前記フィルタとして、ハイカットフィルタ、ローパスフィルタ、及び、バンドパスフィルタのうちの少なくとも何れかを備えている、請求項４記載の塵芥車重量計。
6. 前記重量センサが出力する前記アナログデータの振幅を調整する利得調整部を更に備え、
   前記利得調整部は、前記重量センサが出力する前記アナログデータの振幅が前記ＡＤ変換部のビット分解能の２〜５ビット相当となるように該アナログデータの振幅を調整するように構成されている、請求項１記載の塵芥車重量計。

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