JP2010256046A - 重量測定装置 - Google Patents

重量測定装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2010256046A
JP2010256046A JP2009103356A JP2009103356A JP2010256046A JP 2010256046 A JP2010256046 A JP 2010256046A JP 2009103356 A JP2009103356 A JP 2009103356A JP 2009103356 A JP2009103356 A JP 2009103356A JP 2010256046 A JP2010256046 A JP 2010256046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
temperature
value
measured
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009103356A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5403793B2 (ja
Inventor
Masayuki Kenmochi
雅之 堅持
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanita Corp
Original Assignee
Tanita Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanita Corp filed Critical Tanita Corp
Priority to JP2009103356A priority Critical patent/JP5403793B2/ja
Publication of JP2010256046A publication Critical patent/JP2010256046A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5403793B2 publication Critical patent/JP5403793B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

Abstract

【課題】重量測定装置が置かれている環境の温度変化があっても、使用者による器差調整の手間を軽減しつつ、被測定対象の重量を高精度に測定できる重量測定装置を提供する。
【解決手段】重量測定装置は、被測定対象の重量値を測定する重量測定手段と、温度を測定する温度測定手段と、温度測定手段により測定される複数の温度測定値、複数の温度測定値のそれぞれにおいて重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値、試験体の既知の重量値との関係を示す調整係数、を保存する記憶手段と、被測定対象の重量測定値の温度誤差を修正し重量調整値を演算する演算手段と、を備え、演算手段は、重量測定手段により測定される被測定対象の重量測定値と、被測定対象の測定に関連して温度測定手段により測定される温度測定値と、記憶手段に保存されている温度測定値及び対応する調整係数と、を用いて演算する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、重量測定装置に関し、特に、重量測定装置の環境温度に変化があっても精度良く被測定対象の重量を測定できる重量測定装置に関する。
従来より、物や人などの被測定対象を載置部に載せ、その重量の測定する重量測定装置が利用されている。重量測定装置では、被測定対象の重量を検出する手段としてロードセルが用いられている(例えば、特許文献1)。
一般的に、ロードセルは、荷重がかかるとその荷重に応じて変形する起歪部を有する起歪体と、起歪部に装着されて起歪部の変形(伸縮)に応じて出力値が変化する歪みゲージと、を備える。ロードセルを備える重量測定装置は、荷重がかかっていないときのロードセルからの出力値(いわゆるゼロ点)と、荷重がかかったときの出力値と、の差に基づいて、被測定対象の重量を測定する。
特開平06−201438号公報
上記従来の重量測定装置は、その使用地域が同じで、水平に置かれている場合であっても、重量測定装置が置かれた環境の温度変化により歪みゲージや起歪体の弾性係数が変化することがある。結果として、同じ重量を有する被測定対象であっても、重量測定装置により測定された重量測定値が、環境の温度変化により誤差を生ずる恐れがある。
そこで、重量測定装置の使用者は、重量測定装置を使用する前に、既知の重量を有する試験体を用いて、重量測定装置の表示値を実際の重量値に調整する、いわゆる器差調整を行う必要がある。しかし、重量測定装置の出荷時若しくは使用者による重量測定装置の使用前に器差調整を行った場合であっても、その後に環境温度が変化した場合には、重量測定値に誤差が生じる恐れがある。従って、使用者は、重量測定装置を使用するたびに、器差調整をする必要が生じてしまう。
そこで、本発明は、重量測定装置が置かれている環境の温度変化があっても、使用者による器差調整の手間を軽減しつつ、被測定対象の重量を高精度に測定できる重量測定装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の重量測定装置は、被測定対象の重量値を測定する重量測定手段と、温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定される複数の温度測定値、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値、前記試験体の既知の重量値との関係を示す調整係数、を保存する記憶手段と、前記被測定対象の重量測定値の温度誤差を修正し重量調整値を演算する演算手段と、を備え、前記演算手段は、前記重量測定手段により測定される前記被測定対象の重量測定値と、前記被測定対象の測定に関連して前記温度測定手段により測定される温度測定値と、前記記憶手段に保存されている前記温度測定値及び対応する調整係数と、を用いて演算することを特徴とする。
また、本発明の重量測定装置における前記温度測定手段は、前記重量測定手段の温度若しくは前記重量測定装置の周辺温度を測定することを特徴とする。
本発明の重量測定装置における前記調整係数は、測定された温度測定値における重量測定値と重量調整値との関係を表すスパン係数であり、前記複数の温度測定値から任意に選択された2つの温度測定値をT、Tとし、前記2つの温度測定値T、Tに対応するスパン係数をS、Sとし、被測定対象の測定された重量測定値をD、被測定対象の測定された温度測定値をTとすると、前記温度測定値Tに対応するスパン係数S及び調整された重量調整値Wは、次式
=S+(S−S)・(T−T)/(T−T)、及び
=D・S
により求めることを特徴とする。
また、本発明の重量測定装置おける前記温度測定値T及びTは、前記温度測定値Tに最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする。
本発明の重量測定装置における前記調整係数は、測定された温度測定値における重量測定値と重量調整値との関係を表すスパン係数に関する温度補正係数であり、前記記憶手段に保存されている前記複数の温度測定値から任意に選択した2つの温度測定値をT、Tとし、前記2つの温度測定値T、Tに対応するスパン係数をS、Sとし、被測定対象の測定された重量測定値をD、被測定対象の測定された温度測定値をTとすると、温度測定値Tに対する温度補正係数TCOEFN、前記温度補正係数TCOEF1に対応するスパン係数S、及び調整された重量調整値Wは、次式
COEF1=(S/S−1)/(T−T)、
=S{1+(T−T)・TCOEF1}、及び
=D・S
により求めることを特徴とする。
また、本発明の重量測定装置における前記温度測定値Tは、前記温度測定値Tに最も近い値であり、前記温度測定値Tは、前記温度測定値Tに次に近い値であることを特徴とする。
本発明の重量測定装置における前記調整係数は、重量測定値に関する温度補正係数であり、前記記憶手段には、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値が保存され、前記記憶手段に保存されている前記複数の温度測定値から任意に選択した2つの温度測定値をT、Tとし、前記2つの温度測定値T、Tに対応する重量測定値をD、Dとし、被測定対象の測定された重量測定値をD、被測定対象の測定された温度測定値をTとすると、前記温度測定値Tに対する温度補正係数TCOEF2、既知の重量値WC1について推定されるAD変換後の重量測定値D´、スパン係数S、及び調整された重量測定値Dは、次式
COEF2=(D/D−1)/(T−T)、
´=D{1+(T−T)・TCOEF2}、
=WC1/D´、及び
=D・S
により求めることを特徴とする。
また、本発明の重量測定装置における前記温度測定値T及びTは、前記温度測定値Tに最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする。
本発明の重量測定装置における前記演算手段は、無負荷状態における前記重量測定手段により測定される重量測定値と、前記無負荷状態における前記重量測定手段により測定される重量測定値に関連して前記温度測定手段により測定される温度測定値と、に基づき、前記被測定対象の重量表示値を演算することを特徴とする。
また、本発明の重量測定装置における前記記憶手段には、さらに、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて重量測定手段により測定される無負荷状態の重量測定値が保存され、器差調整時における前記2つの温度測定値T、Tに対応する無負荷状態で測定される重量測定値をDZ1、DZ2とし、使用時における温度測定値TM1に対する無負荷状態で測定される重量測定値をDZM1とし、温度測定値TM1、TM2に対する無負荷状態における温度補正係数をTCOEF3とすると、使用時における温度測定値TM1での無負荷状態で測定される重量測定値DZM1´、及び使用時に測定される温度測定値TM2での無負荷状態における重量測定値DZM2は、次式
COEF3=(DZ2/DZ1−1)/(T−T)、
ZM1´=DZ1・{1+(TM1−T)・TCOEF3}、及び
ZM2=(DZM1/DZM1´)・DZ1・{1+(TM2−T)・TCOEF3
により求めることを特徴とする。
本発明の重量測定装置における前記温度測定値T及びTは、前記温度測定値TM1及びTM2に最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする。
また、本発明の重量測定装置における前記演算手段は、前記試験体を測定する際の温度測定値における前記演算手段により推測される前記試験体の重量測定値と、前記試験体を測定する際の温度測定値における前記重量測定手段による前記試験体の重量測定値と、が異なる場合には、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値について重力補正をすることを特徴とする。
本発明の重量測定装置における前記試験体の推測される重量測定値をD´とし、前記重量測定手段により測定される前記試験体の重量測定値をDとすると、前記演算手段は、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量を有する試験体の重量測定値にD/D´を乗じることを特徴とする。
本発明によれば、温度センサによる温度検出を行った際の温度情報と重量値との関係を保存し、その関係に基づいて重量を修正できるため、重量の測定精度を高く維持しつつ、使用者による器差調整を行う頻度を減らすことができ、利便性の向上を図ることが可能となる。
実施形態に係る重量測定装置の制御系を示すブロック図である。 工場出荷前に行う器差調整のフローを示す図である。 使用者が使用する際に行う器差調整のフローを示す図である。 種々の温度測定値における重量測定値(AD変換出力値)と重量表示値との関係を示すグラフである。 スパン係数と温度出力値との関係を示すグラフである。 ゼロ点における重量測定値(AD変換出力値)と温度出力値との関係を示すグラフである。 重力補正を説明するための種々の温度出力値における重量測定値(AD変換出力値)と重量表示値との関係を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態に係る重量測定装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、実施形態に係る重量測定装置の制御系を示すブロック図である。
重量測定装置1は、主として、被測定対象の重量を測定する重量測定手段である重量センサ3と、重量センサ3の温度を測定するための温度測定手段である温度センサ5と、温度センサ5により測定される複数の異なる温度測定値(T、TUC1、TUC2・・・)と、この温度測定値のそれぞれにおいて重量センサ3により測定される既知の重量を有する試験体の重量測定値と前記試験体の既知の重量との関係を示す調整係数(A、AUC1、AUC2・・・)と、を格納する記憶手段である記憶部7と、環境温度の変化により生じ得る前記被測定対象の重量測定値の温度誤差を修正し重量調整値を計算する演算手段である演算部9と、を備える。
演算部9は、重量センサ3により測定される被測定対象の重量測定値と、被測定対象の測定に関連して温度センサ5により測定される温度測定値と、記憶部7に保存されている温度測定値(T、TUC1、TUC2・・・)及びそれに対応する調整係数(A、AUC1、AUC2・・・)と、を用いて各種演算を行う。
さらに、重量測定装置1は、重量センサ3からの重量出力値や温度センサ5からの温度出力値をそれぞれ重量測定値や温度測定値にAD(アナログ−デジタル)変換するためのAD変換部11と、被測定対象の重量測定値を演算部9により計算された重量表示値Wを表示する表示部13と、を備える。
また、重量測定装置1は、記憶部7及び演算部9を有する制御部15であるマイクロコンピュータにより各構成要素が制御されている。記憶部7は、ROM(不揮発性メモリ(Read Only Memory))、RAM(揮発性メモリ(Random Access Memory))などによって構成される。
AD変換部11は、AD変換を行うADコンバータ17と、重量センサ3からの重量出力及び温度センサ5からの温度出力のADコンバータ17への入力の切り替えを行う切替部16とを有する。切替部16のADコンバータ17への入力の切り替えは、制御部15により制御される。
さらに、制御部15は、表示部13が演算部9からの重量表示値、温度測定値等の情報を表示するように制御する。表示部13には、フルドットLCD(Liquid Crystal Display)などの液晶を用いることができる。
なお、重量測定装置1は、電池又は外部電源などの電源部(図示せず)から電力が供給されて作動する。
重量センサ3は、被測定対象が載せられる載置部(図示せず)に連結され、被測定対象からの荷重を受けるとその荷重に応じて変形する起歪部を有する金属部材からなる起歪体と、起歪部に装着されて起歪部の変形(伸縮)に応じて出力値が変化する歪みゲージと、を備えたロードセルであり、歪みゲージによりフルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路が構成された重量検出回路を有する。
温度センサ5は、重量センサ3の温度変化に応じて電圧若しくは電流が変化する部材であればよく、例えばサーミスタ、感温抵抗体、ダイオード、焦電型温度センサなどを利用できる。また、本実施形態では、重量センサ3の温度を測定するためだけの温度センサ5を設けているが、温度センサを内蔵しているAD変換ICを利用すると、重量センサ3の温度を測定するためだけの温度センサを設ける必要がなく、重量測定装置1の構成を簡易にできる点で好適である。
さらに、本実施形態では、温度センサ5を重量センサ3に直接固定して、重量センサ3の温度測定を行い、その温度測定値に対応した調整係数を用いるものを説明したが、温度測定の対象は、重量センサ3に限定されるものではない。例えば、重量センサ3と温度センサ5とを離間させ、温度センサ5により、重量測定装置1が置かれる周囲温度(気温)を測定する構成や、その周辺温度を反映する、重量センサ3以外の構成部材の温度を測定する構成とし、これらの温度測定値に対応した調整係数を用いるものとしてもよい。
実施例1に係る重量測定装置について、図2乃至図5を参照して説明する。実施例1では、調整係数としてスパン係数を用いて器差調整が行う重量測定装置を説明する。図2は、工場出荷前に行う器差調整のフローを示す図、図3は、使用者が使用する際に行う器差調整のフローを示す図、図4は、種々の温度測定値における重量測定値(AD変換出力値)と重量表示値との関係を示すグラフ、図5は、スパン係数と温度出力値との関係を示すグラフである。
実施例1及び後述する他の実施例を通じて、器差は、重量測定装置の表示値から質量の真の値を引いた値を意味し、器差調整は重量測定装置1により既知の重量を有する試験体の重量測定値を測定し、重量測定装置1の表示部13(図1参照)に表示させる重量表示値が、試験体の重量となるように調整を行うことを意味する(JIS B−7611−2:2005参照)。
出荷前に工場で行う重量測定装置1の初回の器差調整は、図2に示すように行われる。まず、重量測定装置1のゼロ点設定が行われる(ステップS1)。ゼロ点設定とは、重量測定装置1に、荷重がかかっていないときのロードセルからの重量出力値(いわゆるゼロ点)を取得し、この無負荷時においては、表示部13に重量表示値を0(ゼロ)と表示させるように調整することである。
次に、既知の重量値WC1を有する試験体の重量値を、重量測定装置1で測定する(ステップS2)。そして、重量センサ3からの重量出力値をAD変換部11でデジタル変換し、デジタル値としての重量測定値DC1を取得して記憶部7に保存する(ステップS3)。さらに、温度センサ5からの温度出力値をAD変換部11でデジタル変換され、デジタル値としての温度測定値Tを取得して記憶部7に保存される(ステップS4)。ここで、温度測定値Tと重量測定値DC1とは関連づけて保存される。
最後に演算部9により調整係数Aが計算され、温度測定値Tと関連づけて記憶部7に保存される(ステップS5)。ここで、調整係数Aは、ある温度測定値における重量測定値と重量表示値との関係を表す係数である。例えば、100gまで測定できる重量測定装置であれば、温度測定値がTの時、質量が100gである試験体を載せたときの調整係数をAとすると、A・DC1=100 となるような係数A(この場合は、スパン補正係数)を求める。調整係数Aは、被測定対象の重量測定値から重量表示値を導出するために利用される。
さらに、重量測定装置1の使用前(測定を開始する前)に、使用者が行う器差調整(ユーザー調整)は、図3に示すように行われる。まず、ある環境(第1環境)において使用者により器差調整の操作が開始されると、重量測定装置1は、図2の工場出荷前の器差調整(ステップS1)に関連して説明したのと同様にして、ゼロ点設定を行う(ステップS11)。
次に、既知の重量値WC1を有する試験体の重量を重量測定装置1で測定する(ステップS12)。また、温度センサ5からの温度出力値は、AD変換部11によりデジタル変換された温度測定値TUC1として取得される(ステップS13)。そして、記憶部7に温度測定値TUC1を保存できる記憶容量が有るか否かについて演算部9により判断される(ステップS14)。ステップS14において、温度測定値TUC1を格納できる記憶容量が有ると判断された場合(ステップS14でNo)、先に取得された温度測定値TUC1が記憶部7に保存され(ステップS15)、ステップS17に移行する。
また、ステップS14において、記憶部7に温度測定値TUC1を格納できる記憶容量が無いと判断された場合(ステップS14でYes)、保存されている温度測定値の中から、今回取得された温度測定値TUC1に最も近い温度測定値と、その温度測定値に関連づけられている重量測定値及び調整係数と、が削除され(ステップS16)、今回取得された温度測定値TUC1が記憶部7に保存され(ステップS15)、次のステップS17に移行する。
重量センサ3からの重量出力値をAD変換部11でデジタル変換し、デジタル値としての重量測定値DUC1を取得して記憶部7に保存する(ステップS17)。ここで、温度測定値TUC1と重量測定値DUC1とは関連づけて保存される。
最後に、演算部9により調整係数AUC1が計算により取得され、記憶部7に保存される(ステップS18)。調整係数は、図2に関連して説明したように、ある温度測定値における重量測定値と重量表示値との関係を表す係数であり、被測定対象の重量測定値から重量表示値を導出するために利用される。また、この調整係数AUC1は、温度測定値TUC1と関連づけて保存される。
温度測定値TUC1と異なる環境(第2環境)において、使用者により器差調整の操作が開始されると、図3のステップS11乃至ステップS18に沿って、重量測定装置1は、温度測定値TUC2と、温度測定値TUC2における重量測定値DUC2と、調整係数AUC2と、を取得及び保存し、器差調整を行う。なお、温度測定値、重量測定値、調整係数を記憶部7に保存する個数は、記憶部7の記憶容量の大きさに応じて出荷時に定めておいてもよいし、使用者が任意に設定できるようにしてもよく、特に限定されない。また、本実施例のステップS16では、既に保存されている温度測定値の中で、今回取得された温度測定値に最も近い温度測定値及びそれに関連するデータを削除する構成としたが、保存されている取得データの中で、最も古いデータを削除する構成とすることも可能であり、特に限定されない。
次に、器差調整における調整係数を取得する工程について説明する。図4、図5を参照し、工場出荷前に1回、使用者が使用する前に2回、器差調整を行うためのデータを取得した場合について説明する。図4において、横軸はAD変換された重量測定値、縦軸は重量表示値を示す。Tが示す線は、器差調整のための操作を行ったときの温度測定値T(若しくは温度測定値から換算された実際の温度、以下同様。)における既知の重量値WC1と重量測定値DC1との関係を示す。同様に、TUC1、TUC2の示す線は、それぞれの温度出力値TUC1、TUC2における既知の重量値WC1と重量測定値DUC1、DUC2の関係を示す。Tの示す線は、温度出力値Tにおける重量表示値と重量測定値との関係を示す。
図5において、横軸はAD変換された温度測定値、縦軸は調整係数であるスパン係数を示す。スパン係数は、図4のグラフにおける各線の傾きである。例えば、温度測定値がTにおけるスパン係数Sは、S=WC1/DC1で示される。
図5に示すように、各温度測定値T、TUC1、TUC2におけるスパン係数S、SUC1、SUC2をプロットしていくと、温度測定値とスパン係数の関係を示す近似線Fが得られ、1次近似式を取得できる。具体的には、以下の式で表わされる。
=S+(SUC2−S)・(T−T)/(TUC2−T)・・・(1)
上記(1)式では、温度測定値T及びTUC2と、これらに対応するスパン係数S、SUC2を選択して、重量測定装置1が現に置かれている環境の温度測定値Tにおけるスパン係数Sを求めている。器差調整の精度を高めるために、現環境下の温度測定値に最も近い温度測定値Tと、次に近い温度測定値TUC2を選択している。従って、仮に、現環境下の温度測定値に対して、2番目に近い温度測定値がTUC2ではなくTUC1となる場合には、上記(1)式におけるTUC2をTUC1に置き換えてスパン係数Sを求めればよい。
例えば、出荷前の工場における器差調整が行われた時の温度測定値が25℃(第1環境)、その後、使用者により3回の器差調整が行われて、その時の各温度測定値が10℃(第2環境)、20℃(第3環境)、30℃(第4環境)であり、各データが既に記憶部7に保存されているものとする。その後、使用者が、ある被測定対象の重量測定を行うために、重量測定装置1を使用する場合において、その測定時の温度測定値が13℃であるときは、現環境下の温度測定値(13℃)に対して最も近い温度測定値10℃と、次に近い温度測定値20℃と、これらの温度測定値に対応する重量測定値及びスパン係数を用いて、温度測定値13℃におけるスパン係数を求める。
このように現環境下の温度測定値Tにおけるスパン係数Sを求める。そして、次式により、被測定対象の重量表示値Wを得ることができる。
=D・S・・・(2)
また、温度測定値TのときのWとDとの関係を示す線を参考のために図4に示している。なお、この実施例によれば、使用者が器差調整を行う回数を増やすほど、温度測定値とスパン係数との関係のデータの数を多く保存することができ、重量測定装置1の器差調整の精度を向上させることができる。
なお、上記実施例1では、重量測定値を取得した後に温度測定値を取得する順番としたが、本発明は特にこの順番に限定されない。すなわち、重量測定値を取得する時の重量センサの温度と、温度測定値を取得する時の重量センサの温度とが同一であれば、重量測定値を取得するタイミングと温度測定値を取得するタイミングとは適宜変更できる。
また、上記実施例及び後述する実施例において、器差調整をするために、試験体を用いて3回データを取得しているが、温度測定値が異なる場合において、少なくとも2回データを取得すれば、器差調整を行うことができ、温度誤差の修正という本発明の目的が達成できる。
次に、スパン係数を調整係数として用いるものの、スパン係数の導き方が実施例1と異なる器差調整を行う実施例2に係る重量測定装置について、図5を参照して説明する。前述の実施例1は、温度測定値とスパン係数との関係を保存する構成としたが、本実施例では、スパン係数についての温度補正係数を保存する構成である。
温度測定値Tでのスパン係数Sを基準として、温度測定値TUCNにおける温度補正係数TCOEF1は次式で求められ、記憶部7に保存される。
COEF1=(SUCN/S−1)/(TUCN−T)・・・(3)
Nは、Tに最も近い点をとるのが精度上好ましい。従って、図5によれば、Tに対して、TUC2はTUC1よりも近く、最も近い点は、TUC2よりN=2である。従って、上記式(3)は、
COEF1=(SUC2/S−1)/(TUC2−T
となる。温度補正係数TCOEF1は、図5に示す線Fの傾きを表す。
さらに、重量測定装置1の使用時における温度測定値Tでのスパン係数Sは、最も簡単な例として1次近似式で求められ、記憶部7に保存される。
=S・{1+(T−T)・TCOEF1}・・・(4)
この式(4)に、先に求めたTCOEF1を代入すると、Sを求めることができる。
なお、上記式(3)、(4)において、器差調整時に用いる温度測定値Tの項には、被測定対象の測定時の温度測定値Tに最も近い値を用い、温度測定値TUCNの項には、その次に温度測定値Tに近い値を用いるのが、器差調整の精度を高める上で好ましい。式(4)でスパン係数Sを求めた後は、実施例1において説明した式(2)により、重量表示値Wを得ることができる。
次に、スパン係数を調整係数として用いるものの、スパン係数の導き方が実施例1及び実施例2と異なる器差調整を行う実施例3に係る重量測定装置について説明する。実施例3は、器差調整時におけるAD変換後の重量測定値についての温度補正係数を保存する構成である。
図4を使って説明すると、各調整時の温度T及びTUCN(図4では、TUC1又はTUC2)におけるAD変換後の重量測定値DC1及びDUCN(図4では、DUC1又はDUC2)を用い、温度測定値Tを基準とした温度TUCNにおける温度補正係数TCOEF2は、式(5)で求められ、記憶部7に保存される。
COEF2=(DUCN/DC1−1)/(TUCN−T)・・・(5)
Nは、Tに最も近い点をとるのが精度上好ましい。従って、図5によれば、Tに対して、TUC2はTUC1よりも近く、最も近い点は、TUC2よりN=2である。従って、上記式(5)は、次のようになる。
COEF2=(DUC2/DC1−1)/(TUC2−T
重量測定装置1の使用時に取得された温度測定値Tにおける、既知の重量値WC1について推定されるAD変換後の重量測定値D´は、最も簡単な例として1次式による近似を行った場合、式(6)で求められる。
´=DC1+(DUCN−DC1)・(T−T)/(TUCN−T)、若しくは、
´=DC1・{1+(T−T)・TCOEF2}・・・(6)
そして、先に求めたTCOEF2を式(6)に代入するとD´を求めることができる。
式(5)、(6)においては、器差調整時に用いる温度測定値Tの項には、被測定対象の測定時の温度測定値Tに最も近い値を用い、温度測定値TUCNの項に、その次に温度測定値Tに近い値を用いるのが、器差調整の精度を高める上で好ましい。また、重量測定値D´におけるスパン係数Sは、式(7)の関係を有する。
=WC1/D´・・・(7)
さらに、AD変換後の重量測定値Dと、式(7)により取得したスパン係数Sと、を乗じる式(8)により、重量表示値Wが導かれる。
=D・S・・・(8)
次に、ゼロ点設定について器差調整を行う実施例4に係る重量測定装置について、図6を参照して説明する。図6は、ゼロ点における重量測定値(AD変換出力値)と温度出力値との関係を示すグラフである。
実施例4における器差調整は、ゼロ点設定においてゼロ点を取得する際のAD変換後の重量測定値を複数の温度測定値について取得し、保存する構成である。すなわち、本実施例では、ゼロ点における重量測定値の温度による影響を考慮する。無負荷状態であるゼロ点における重量測定値は、環境の温度変化により変動しオフセット誤差が生じる恐れがある。そこで、本実施例では温度変化に起因するオフセット誤差を補正する。
図6の線Aに示すように、温度測定値とゼロ点におけるAD変換後の重量測定値との関係を用い、一次式で近似すると、温度測定値Tを基準として無負荷状態に関する温度補正係数TCOEF3は、式(9)により求められる。
COEF3=(DZUCN/DZC−1)/(TUCN−T)・・・(9)
また、被測定対象の測定時における温度測定値TM1、及びその温度測定値TM1のときのゼロ点のAD変換後の重量測定値DZM1が得られ記憶部7に保存されているとする。この場合、温度測定値TM1における器差調整時の温度変化を考慮したゼロ点に関して推測されるAD変換後の重量測定値DZM1´は、式(10)で求められる。
ZM1´=DZC・{1+(TM1−T)・TCOEF3}・・・(10)
さらに、被測定対象を測定した時の温度測定値がTM2であるときには、ゼロ点の重量測定値DZM2は式(11)で求められる。
ZM2=(DZM1/DZM1´)・DZC・{1+(TM2−T)・TCOEF3}・・・(11)
ここで使用者によるゼロ点設定時の温度測定値Tの項と温度測定値TUC2の項は、被測定対象の測定時の温度測定値TM1及びTM2に最も近い値と、その次に近い値となるように変数Nを設定することが、器差調整の精度を高める上で好ましい。式(11)により求められたゼロ点における重量測定値DZM2を用いると、実施例1乃至3で説明した器差調整の精度をさらに高めることができ、結果として高精度で重量表示値Wを取得できる。
上記実施例4の計算式では、工場出荷前に器差調整用に取得された温度測定値やAD変換後のゼロ点における重量測定値と、使用者による使用前に器差調整用に取得された温度測定値のうち、被測定対象の測定時における温度測定値に最も近い温度測定値やAD変換後のゼロ点の重量測定値と、の間で、被測定対象を測定する際に用いるゼロ点の重量測定値を計算している。
しかしながら、使用者が器差調整用に、測定時の温度測定値に最も近い温度測定値及び次に近い温度測定値を取得している場合には、その使用者が行った器差調整用のゼロ点の重量測定値を用いて、測定時においてAD変換後のゼロ点の重量測定値を計算してもよい。例えば、工場における器差調整時の温度測定値が25℃、使用者による器差調整時の温度測定値が10℃、20℃、30℃で行われている場合、ゼロ点の重量測定値の測定時の温度測定値が15℃のときには、温度測定値10℃と20℃と、この温度測定値におけるAD変換後のゼロ点の重量測定値を使用すると、精度が高いゼロ点設定が行うことができる。
また、実施例1乃至4では、工場において器差調整時の温度測定値や重量調整値やゼロ点の調整係数を保存しない場合や、工場の器差調整時若しくは使用者による器差調整時に保存された温度測定値、ゼロ点の調整係数等が、使用中に誤って消去された場合でも、使用者が器差調整を行い、温度測定値と調整係数を蓄積することで温度による重量の誤差を補正できる重量測定装置を実現できる。
さらに、実施例1乃至4では、工場出荷時における器差調整用のデータを取得した後に、使用者により器差調整用の情報を取得する構成としたが、工場出荷時に、重量測定装置1が使用される温度範囲の上限温度測定値及び下限温度測定値、若しくは上限(下限)温度測定値及び温度範囲の中間の温度測定値等、少なくとも異なる2つの温度測定値における器差調整用の情報取得を行い、器差調整に必要な情報を保存する構成としても良い。この構成により、使用者が重量測定装置1の器差調整を行うこと無しに、使用者の使用開始時から温度補正された測定結果、すなわち重量表示値を得ることが出来る。
重力補正を行う実施例5に係る重量測定装置について図7を参照しつつ説明する。従来より、重量測定装置の使用地域の変更に伴う重量測定値の重力誤差に対しては、使用者が重力に関する初期設定を行うことや、装置に組み込まれている重力補正用の地域設定モードを使用地域に設定することで対処している。また、重量測定装置に設けられた重力加速度センサにより、使用時の重力加速度を取得し重力補正を自動的に行う方法も知られている。
実施例5の重量測定装置によれば、実施例1乃至4で用いた、複数の温度測定値における重量測定値、スパン係数等を用いることで、重力差に起因する測定誤差を修正できる。まず、地点Aにおいて工場出荷前に器差調整用に取得する温度測定値がTであり、AD変換後の試験体の重量測定値がDである。ここで、使用前の1回目の器差調整用に取得される温度測定値はTUC1、AD変換後の試験体の重量測定値はDUC1である。そして、地点Aとは異なる地点Bに移動し、使用前の2回目の器差調整用に取得される温度測定値はTUC2、AD変換後の試験体の重量測定値はDUC2である。
地点Aで温度測定値TUC2の時に、演算部により推測されるAD変換後の重量測定値をDUC2´とする。ここで、温度測定値TUC2における重量測定値DUC2´は、温度測定値T及び重量測定値Dと、温度測定値TUC1及び重量測定値DUC1とを用いることにより、図2、3に関連して説明したように、重量測定値DUC2´を取得する。
次に、試験体の重量測定値DUC2を重量測定手段により測定する。ここで、先に推測された重量測定値DUC2´と重量測定値DUC2とが異なる場合には、重力変化が生じたと演算部9で判断される。
この場合には、記憶部7に格納されている重量測定値D、DUC1を重力補正するために、重量測定値D、DUC1に重力補正係数であるDUC2/DUC2´が演算部9により乗じられ、重力補正された重量測定値はそれぞれの温度測定値と関連づけて記憶部7に保存される。その後、器差調整処理が、実施例1乃至5と同様に行われ、重量測定装置1は、被測定対象の重量を測定できる状態となる。
反対に、重量測定値DUC2´と重量測定値DUC2とが同一の場合には、重力変化がないと演算部9により判断され、重力補正は行われない。その後は、すでに記憶部7に格納されている器差調整の情報を用いて被測定対象の重量測定が行われる。このように、本実施例によれば、重量測定装置1の使用場所が移動しても、重力変化の影響を受けずに精度良く重量を測定することができる。
なお、重力補正においても、前述の実施例1乃至5と同様に、少なくとも異なる2つの温度測定値において器差調整用の情報取得を行い、器差調整に必要な温度測定値、重量測定値が記憶部7に保存されている必要がある。また、器差調整用の情報取得の回数を増やすことにより、被測定対象を測定する際の温度測定値に近い温度測定値における情報が得られ、重力補正の精度を高めることができる。
なお、上記実施例1乃至5の計算式では、工場出荷時に取得された器差調整のための温度測定値、スパン係数及び重量測定値と、使用者により取得された器差調整のための検出された温度測定値、スパン係数及び重量測定値の内の、実際に被測定対象(ゼロ点)を測定するときの温度測定値に近い温度測定値、その温度測定値に関する温度測定値、及びスパン係数と、の間で、測定時のAD変換後の重量測定値、スパン係数を計算している。
しかしながら、被測定対象の重量測定時に取得された温度測定値が、使用者の器差調整時に取得した温度測定値に最も近い値と、その次に近い値とを有する場合には、その重量測定値、及びスパン係数により、測定時のAD変換後の重量測定値、スパン係数との間で計算すると、精度が高い重量表示値が得られる。例えば、工場出荷前における器差調整時に取得した温度測定値が25℃、使用者による器差調整時に取得した温度測定値が10℃、20℃、30℃で行われている場合、測定時の温度測定値が15℃のときには、10℃と20℃におけるAD変換後の重量測定値、スパン係数等を使用する。被測定対象の重量測定時に取得された温度測定値が、器差調整用に取得した温度測定値に最も近い値と、その次に近い値と、器差調整用に取得した温度測定値に対応する重量測定値、及びスパン係数を用いて、被測定対象の測定時のAD変換後の重量測定値、スパン係数との間で計算すると、精度が高い重量表示値が得られるので好ましい。
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態及び実施例は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
本発明に係る重量測定装置は、特に、比較的軽量な被測定対象の重量を測定するもの、例えば家庭で食品を計量するためのクッキングスケールなどに適用できる。
1 重量測定装置
3 重量センサ
5 温度センサ
7 記憶部
9 演算部
11 AD変換部
13 表示部
15 制御部
16 切替部
17 ADコンバータ

Claims (13)

  1. 被測定対象の重量値を測定する重量測定手段と、
    温度を測定する温度測定手段と、
    前記温度測定手段により測定される複数の温度測定値、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値、前記試験体の既知の重量値との関係を示す調整係数、を保存する記憶手段と、
    前記被測定対象の重量測定値の温度誤差を修正し重量調整値を演算する演算手段と、を備え、
    前記演算手段は、前記重量測定手段により測定される前記被測定対象の重量測定値と、前記被測定対象の測定に関連して前記温度測定手段により測定される温度測定値と、前記記憶手段に保存されている前記温度測定値及び対応する調整係数と、を用いて演算すること
    を特徴とする重量測定装置。
  2. 前記温度測定手段は、前記重量測定手段の温度若しくは前記重量測定装置の周辺温度を測定することを特徴とする請求項1に記載の重量測定装置。
  3. 前記調整係数は、測定された温度測定値における重量測定値と重量調整値との関係を表すスパン係数であり、前記複数の温度測定値から任意に選択された2つの温度測定値をT、Tとし、前記2つの温度測定値T、Tに対応するスパン係数をS、Sとし、被測定対象の測定された重量測定値をD、被測定対象の測定された温度測定値をTとすると、前記温度測定値Tに対応するスパン係数S及び調整された重量調整値Wは、次式
    =S+(S−S)・(T−T)/(T−T)、及び
    =D・S
    により求めることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の重量測定装置。
  4. 前記温度測定値T及びTは、前記温度測定値Tに最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする請求項3に記載の重量測定装置。
  5. 前記調整係数は、測定された温度測定値における重量測定値と重量調整値との関係を表すスパン係数に関する温度補正係数であり、
    前記記憶手段に保存されている前記複数の温度測定値から任意に選択した2つの温度測定値をT、Tとし、前記2つの温度測定値T、Tに対応するスパン係数をS、Sとし、被測定対象の測定された重量測定値をD、被測定対象の測定された温度測定値をTとすると、温度測定値Tに対する温度補正係数TCOEF1、前記温度補正係数TCOEFNに対応するスパン係数S、及び調整された重量調整値Wは、次式
    COEF1=(S/S−1)/(T−T)、
    =S{1+(T−T)・TCOEF1}、及び
    =D・S
    により求めることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の重量測定装置。
  6. 前記温度測定値Tは、前記温度測定値Tに最も近い値であり、前記温度測定値Tは、前記温度測定値Tに次に近い値であることを特徴とする請求項5に記載の重量測定装置。
  7. 前記調整係数は、重量測定値に関する温度補正係数であり、前記記憶手段には、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値が保存され、
    前記記憶手段に保存されている前記複数の温度測定値から任意に選択した2つの温度測定値をT、Tとし、前記2つの温度測定値T、Tに対応する重量測定値をD、Dとし、被測定対象の測定された重量測定値をD、被測定対象の測定された温度測定値をTとすると、前記温度測定値Tに対する温度補正係数TCOEF2、既知の重量値WC1について推定されるAD変換後の重量測定値D´、スパン係数S、及び調整された重量測定値Dは、次式
    COEF2=(D/D−1)/(T−T)、
    ´=D{1+(T−T)・TCOEF2}、
    =WC1/D´、及び
    =D・S
    により求めることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の重量測定装置。
  8. 前記温度測定値T及びTは、前記温度測定値Tに最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする請求項7に記載の重量測定装置。
  9. 前記演算手段は、無負荷状態における前記重量測定手段により測定される重量測定値と、前記無負荷状態における前記重量測定手段により測定される重量測定値に関連して前記温度測定手段により測定される温度測定値と、に基づき、前記被測定対象の重量表示値を演算することを特徴とする請求項1乃至請求項8のうち、いずれか1に記載の重量測定装置。
  10. 前記記憶手段には、さらに、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて重量測定手段により測定される無負荷状態の重量測定値が保存され、器差調整時における前記2つの温度測定値T、Tに対応する無負荷状態で測定される重量測定値をDZ1、DZ2とし、使用時における温度測定値TM1に対する無負荷状態で測定される重量測定値をDZM1とし、温度測定値TM1、TM2に対する無負荷状態における温度補正係数をTCOEF3とすると、使用時における温度測定値TM1での無負荷状態で測定される重量測定値DZM1´、及び使用時に測定される温度測定値TM2での無負荷状態における重量測定値DZM2は、次式
    COEF3=(DZ2/DZ1−1)/(T−T)、
    ZM1´=DZ1・{1+(TM1−T)・TCOEF3}、及び
    ZM2=(DZM1/DZM1´)・DZ1・{1+(TM2−T)・TCOEF3
    により求めることを特徴とする請求項3乃至請求項8のうち、いずれか1に従属する請求項9に記載の重量測定装置。
  11. 前記温度測定値T及びTは、前記温度測定値TM1及びTM2に最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする請求項10に記載の重量測定装置。
  12. 前記演算手段は、前記試験体を測定する際の温度測定値における前記演算手段により推測される前記試験体の重量測定値と、前記試験体を測定する際の温度測定値における前記重量測定手段による前記試験体の重量測定値と、が異なる場合には、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値について重力補正をすることを特徴とする請求項1乃至請求項11のうち、いずれか1に記載の重量測定装置。
  13. 前記試験体の推測される重量測定値をD´とし、前記重量測定手段により測定される前記試験体の重量測定値をDとすると、前記演算手段は、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量を有する試験体の重量測定値にD/D´を乗じることを特徴とする請求項3乃至請求項11のうち、いずれか1に従属する請求項12に記載の重量測定装置。
JP2009103356A 2009-04-21 2009-04-21 重量測定装置 Expired - Fee Related JP5403793B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009103356A JP5403793B2 (ja) 2009-04-21 2009-04-21 重量測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009103356A JP5403793B2 (ja) 2009-04-21 2009-04-21 重量測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010256046A true JP2010256046A (ja) 2010-11-11
JP5403793B2 JP5403793B2 (ja) 2014-01-29

Family

ID=43317149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009103356A Expired - Fee Related JP5403793B2 (ja) 2009-04-21 2009-04-21 重量測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5403793B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101676171B1 (ko) * 2015-06-05 2016-11-15 주식회사 포스코 수강 대차 용강중량 측정장치 및 방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5882130A (ja) * 1981-11-10 1983-05-17 Ishida Scales Mfg Co Ltd 電子秤に於ける温度誤差補正方法及び装置
JPS6079224A (ja) * 1983-10-06 1985-05-07 Anritsu Corp 基準点補正装置
JPS6079230A (ja) * 1983-10-06 1985-05-07 Anritsu Corp 感度補正装置
JPH0361125B2 (ja) * 1981-03-25 1991-09-18 Teraoka Seiko Kk
JPH08136336A (ja) * 1994-11-14 1996-05-31 Kubota Corp 電子式はかりの温度特性補正方法
JPH11125555A (ja) * 1997-08-21 1999-05-11 Toshiba Tec Corp ロードセル秤
JP2001059768A (ja) * 1999-08-25 2001-03-06 Shimadzu Corp 電子天びん
JP2008256421A (ja) * 2007-04-03 2008-10-23 Kubota Corp ロードセルおよびロードセルユニット

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0361125B2 (ja) * 1981-03-25 1991-09-18 Teraoka Seiko Kk
JPS5882130A (ja) * 1981-11-10 1983-05-17 Ishida Scales Mfg Co Ltd 電子秤に於ける温度誤差補正方法及び装置
JPS6079224A (ja) * 1983-10-06 1985-05-07 Anritsu Corp 基準点補正装置
JPS6079230A (ja) * 1983-10-06 1985-05-07 Anritsu Corp 感度補正装置
JPH08136336A (ja) * 1994-11-14 1996-05-31 Kubota Corp 電子式はかりの温度特性補正方法
JPH11125555A (ja) * 1997-08-21 1999-05-11 Toshiba Tec Corp ロードセル秤
JP2001059768A (ja) * 1999-08-25 2001-03-06 Shimadzu Corp 電子天びん
JP2008256421A (ja) * 2007-04-03 2008-10-23 Kubota Corp ロードセルおよびロードセルユニット

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101676171B1 (ko) * 2015-06-05 2016-11-15 주식회사 포스코 수강 대차 용강중량 측정장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP5403793B2 (ja) 2014-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7637657B2 (en) Electronic thermometer
US9857782B2 (en) Output value correction method for physical quantity sensor apparatus, output correction method for physical quantity sensor, physical quantity sensor apparatus and output value correction apparatus for physical quantity sensor
JPWO2006132235A1 (ja) ロードセル式電子天びん
US11022481B2 (en) Load cell having compensation of temperature differences
JP2001013001A (ja) 内蔵分銅を有する電子秤
US4914611A (en) Force measuring device
JP4752528B2 (ja) 歪みゲージ式ロードセルおよびそれを用いた電子はかり
JP5403793B2 (ja) 重量測定装置
US8670951B2 (en) Electronic scale having function of compensating for air pressure changes in glove box
JPS63204103A (ja) ロ−ドセルの温度補償方法及びその装置
US10320039B2 (en) Semiconductor device, battery monitoring system, and method of monitoring battery
JP2006279839A (ja) A/d変換装置、およびa/d変換装置を備えたセンサ装置
JPH11125555A (ja) ロードセル秤
JP2008202939A (ja) 電子天びん
JP2013246050A (ja) ロードセル零点補正装置および体重体組成計
JPWO2007125602A1 (ja) 電子天びん
JP5823279B2 (ja) クリープ補償装置及び計量装置のクリープ割合変更方法
KR20060035188A (ko) 온도 보정 기능을 가진 전자식 전력 계측 장치 및 방법
KR970002338A (ko) 전지잔존용량 측정방법 및 장치
JP2010169511A (ja) ロードセル
WO2012035661A1 (ja) 電子天秤
JP4041938B2 (ja) 電子天びん
JPS6118816A (ja) 温度ドリフト補償測定器
JP2002267443A (ja) 気圧高度計
US9880058B2 (en) Semiconductor integrated circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120419

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130607

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130705

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20130801

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130816

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130911

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131028

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees