JP2013002941A

JP2013002941A - 計量システム

Info

Publication number: JP2013002941A
Application number: JP2011134027A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Yurugi; 太万木
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】計量センサと同じではない加速度センサを用いて、計量センサの振動補償を安定させることができる計量システムを提供する。
【解決手段】計量システムでは、第２Ａ／Ｄ変換部２２でデジタル信号へ変換された加速度センサ１００からの信号は、修正演算部５０に入力される前にアップサンプリングが行なわれ、その後、修正演算部５０において、第１Ａ／Ｄ変換部２１でデジタル信号へ変換された計量センサ１０からの信号の感度特性と合うように修正される。また、合算部７０は、修正演算部５０からのデジタル信号と、第１Ａ／Ｄ変換部２１でデジタル信号へ変換された計量センサ１０からの信号とを合算して外乱振動の影響を緩める。
【選択図】図２

Description

本発明は、計量システムに関する。

計量システムにおいて計量センサの振動補償を行なう場合、特許文献１（特開平３−２３３３２７号公報）に開示されているような、計量センサと同じセンサを振動検知用センサとして使用する方法が採られることがある。

しかしながら、計量センサは大型で高価であるので、設置スペースおよびコストが増大するという問題である。この問題を解決する方法として、振動検出用センサとして小型で安価な加速度センサを使用するとともに、加速度センサの検出値を演算部の感度特性修正式に代入して演算し、その演算後の出力と計量センサの出力と足し引きすることによって振動補償を行なう方法が考えられている。

但し、この後者の方法においても、演算部に入力されるデジタル出力値のサンプリング間隔が長い場合、演算後の出力が計量センサの感度特性とかけ離れてしまう恐れがある。その結果、演算後の出力と計量センサ出力の大きさとが合わず、足し引きしたときに振動補償を行なう前と比べて十分小さくならない、また最悪の場合には振動補償することで悪化する恐れがある。

本発明の課題は、計量センサと異なるセンサである加速度センサを用いて、計量センサの振動補償を安定させることができる計量システムを提供することにある。

本発明の第１観点に係る計量システムは、計量センサと、振動センサと、第１Ａ／Ｄ変換部と、第２Ａ／Ｄ変換部と、修正演算部と、合算部とを備えている。振動センサは、計量センサが自然に拾う外乱振動の影響を検出する。第１Ａ／Ｄ変換部は、計量センサからのアナログ出力値をデジタル出力値へ変換する。第２Ａ／Ｄ変換部は、振動センサからのアナログ出力値をデジタル出力値へ変換する。修正演算部は、第２Ａ／Ｄ変換部からのデジタル出力値を第１Ａ／Ｄ変換部からのデジタル出力値の感度特性と合うように修正する。合算部は、修正演算部からの修正デジタル出力値を第１Ａ／Ｄ変換部からのデジタル出力値と合算して外乱振動の影響を緩める。第２Ａ／Ｄ変換部からのデジタル出力値は、修正演算部で修正される前にアップサンプリングが行なわれる。

この計量システムでは、振動補償が安定する上に、振動補償用センサとして補償したい計量センサと同じセンサを使用する方式と比べて、スペースおよびコストの増大が抑制される。

本発明の第２観点に係る計量システムは、第１観点に係る計量システムであって、修正演算部からの出力値が、合算部で合算される前にダウンサンプリングが行なわれる。

本発明の第３観点に係る計量システムは、第１観点に係る計量システムであって、アップサンプリングが行なわれるときのサンプリング間隔が、第２Ａ／Ｄ変換部のサンプリング間隔の１／８〜１／４の範囲に設定されている。

本発明の第４観点に係る計量システムは、第１観点に係る計量システムであって、計量センサが電磁平衡式重量センサである。

電磁平衡式重量センサの振動補償のために同センサをさらに１台用いることは、振動補償は安定するが、電磁平衡式重量センサは構造が複雑で高価であるので、コストアップとなる。しかし、この計量システムでは、電磁平衡式重量センサではない振動センサによって、安定した振動補償を実現することができる。

本発明の第５観点に係る計量システムは、第１観点に係る計量システムであって、計量センサが、テコ機構と、変位検出手段と、電磁コイルと、制御部とを含んでいる。テコ機構は、被計量物の荷重が伝達されたときテコの原理で変位する作用点を有する。変位検出手段は、作用点の変位を検出する。電磁コイルは、作用点にその変位方向と逆方向の電磁力を発生させる。制御部は、テコ機構が力学的平衡状態となるように変位検出手段の検出結果に応じて電磁コイルに与える電流値を制御し、電流値から被計量物の重量を換算して出力する。

本発明の計量システムでは、振動補償が安定する上に、振動補償用センサとして補償したい計量センサと同じセンサを使用する方式と比べて、設置スペースおよびコストの増大が抑制される。

計量センサの概念図。本発明の一実施形態に係る計量システムの構成図。デジタル信号をアップサンプリングしないときの感度特性修正式による演算後の振動周波数とゲインおよび位相との関係を示すグラフ。デジタル信号をアップサンプリングしたときの感度特性修正式による演算後の振動周波数とゲインおよび位相との関係を示すグラフ。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）計量システムの構成
（１−１）計量センサの原理
図１は、計量センサの概念図である。図１において、計量センサ１０は電磁平衡式重量センサであって、主に、テコ機構１１と、変位検出手段１３と、電磁コイル１５と、制御部２００とで構成されている。

テコ機構１１は、被計量物の荷重が位置Ｐから伝達されたとき、位置Ｅがテコの原理で位置Ｓを支点として変位する。この位置Ｅの変位を、変位検出手段１３が検出する。制御部２００は、テコ機構１１が力学的平衡状態となるように変位検出手段１３の検出結果に応じて電流を流して電磁コイル１５に位置Ｅの変位方向と逆方向の電磁力を発生させ、その電流値から被計量物の重量を換算して出力する。

（１−２）計量システム
図２は、本発明の一実施形態に係る計量システムの構成図である。図２において、計量センサ１０は、計量装置のフレーム３００に固定されている。また、フレーム３００には、計量センサ１０と同じ外部振動を受けるように加速度センサ１００が固定されている。

計量センサ１０からの電気信号は、第１Ａ／Ｄ変換部２１によってデジタル信号に変換される。また、加速度センサ１００からの電気信号は、第２Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタル信号に変換される。なお、本実施形態では、第１Ａ／Ｄ変換部２１及び第２Ａ／Ｄ変換部２２におけるサンプリング周期は、ともにＴ１（＝１／６４０秒）である。

第２Ａ／Ｄ変換部２２からのデジタル信号は、アップサンプリング部４０に入力され、所定の周期でアップサンプリングされる。なお、本実施形態では、アップサンプリング周期は、Ｔ２（＝１／３８４０秒）である。

アップサンプリングされた信号は、修正演算部５０にて感度特性修正式に代入され、所定の演算が行なわれる。感度特性修正式は、アップサンプリングされたデジタル信号を、計量センサ１０が元来有している振動入力に対する周波数成分毎の感度特性と合うように修正する。

なお、アップサンプリング周期は、感度特性修正式が計量センサ１０の特性によって異なるので、その特性に応じて設定されればよいが、第２Ａ／Ｄ変換部２２のサンプリング周期の１／８〜１／４の範囲に設定されていることが好ましい。

そして、図２に示すように、修正演算部５０からのデジタル信号は、ダウンサンプリング部６０に入力され、１／６４０秒のサンプリング周期でダウンサンプリングされる。これは、次の合算部７０において合算される計量センサ１０からのデジタル信号のサンプリング周期と合わせるためである。

合算部７０で合算されたデジタル信号、つまり振動補償後の計量センサ１０の出力値は、スパン調整部８０において、機器誤差が最小になるように調整され、重量出力部９０に表示される。

（２）アップサンプリングの効果
図３は、デジタル信号をアップサンプリングしないときの感度特性修正式による演算後の振動周波数とゲインおよび位相との関係を示すグラフである。また、図４は、デジタル信号をアップサンプリングしたときの感度特性修正式による演算後の振動周波数とゲインおよび位相との関係を示すグラフである。

図３及び図４が示すように、第２Ａ／Ｄ変換部２２からのデジタル信号をアップサンプリングしたほうが、感度特性修正式による演算後のデジタルデータが元のアナログデータに近似している。このように、デジタル信号が修正演算部５０に入力される前に、サンプリング間隔が短く切り直される（１／６４０秒→１／３８４０秒）ことによって、安定した振動補償が行なわれるようになる。

（３）特徴
（３−１）
本発明の計量システムでは、第２Ａ／Ｄ変換部２２でデジタル信号へ変換された加速度センサ１００からの信号は、修正演算部５０に入力される前にアップサンプリングが行なわれ、その後、修正演算部５０において、第１Ａ／Ｄ変換部２１でデジタル信号へ変換された計量センサ１０からの信号の感度特性と合うように修正される。また、合算部７０は、修正演算部５０からのデジタル信号と、第１Ａ／Ｄ変換部２１でデジタル信号へ変換された計量センサ１０からの信号とを合算して外乱振動の影響を緩める。その結果、振動補償が安定する上に、設置スペースおよびコストの増大が抑制される。

（３−２）
また、この計量システムでは、修正演算部５０からのデジタル信号が、合算部７０で合算される前にダウンサンプリングが行なわれる。

（４）その他の実施形態
上記実施形態では、修正演算部５０からのデジタル信号をダウンサンプリングしているが、これに限定されるものではない。例えば、計量センサ１０に基づくデジタル信号をアップサンプリングしたものと、修正演算部５０からのデジタル信号とを合算部７０で足し引きしてもよい。

以上のように、本発明によれば、計量センサの振動補償が安定する上に、設置スペースおよびコストの増大が抑制されるので、計量センサだけに限らず、多種のセンサの振動補償に有用である。

１０計量センサ
２１第１Ａ／Ｄ変換部
２２第２Ａ／Ｄ変換部
５０修正演算部
７０合算部
１００加速度センサ

特開平３−２３３３２７号公報

Claims

計量センサと、
前記計量センサが自然に拾う外乱振動の影響を検出するための振動センサと、
前記計量センサからのアナログ出力値をデジタル出力値へ変換する第１Ａ／Ｄ変換部と、
前記振動センサからのアナログ出力値をデジタル出力値へ変換する第２Ａ／Ｄ変換部と、
前記第２Ａ／Ｄ変換部からのデジタル出力値を前記第１Ａ／Ｄ変換部からのデジタル出力値の感度特性と合うように修正する修正演算部と、
前記修正演算部からの修正デジタル出力値を前記第１Ａ／Ｄ変換部からのデジタル出力値と合算して外乱振動の影響を緩める合算部と、
を備え、
前記第２Ａ／Ｄ変換部からのデジタル出力値は、前記修正演算部で修正される前にアップサンプリングが行なわれる、
計量システム。
前記修正演算部からの出力値は、前記合算部で合算される前にダウンサンプリングが行なわれる、
請求項１に記載の計量システム。
前記アップサンプリングが行なわれるときのサンプリング間隔は、前記第２Ａ／Ｄ変換部のサンプリング間隔の１／８〜１／４の範囲に設定されている、
請求項１に記載の計量システム。
前記計量センサは、電磁平衡式重量センサである、
請求項１に記載の計量システム。
前記計量センサは、
被計量物の荷重が伝達されたときテコの原理で変位する作用点を有するテコ機構と、
前記作用点の変位を検出する変位検出手段と、
前記作用点に前記変位方向と逆方向の電磁力を発生させる電磁コイルと、
前記テコ機構が力学的平衡状態となるように前記変位検出手段の検出結果に応じて前記電磁コイルに与える電流値を制御し、前記電流値から前記被計量物の重量を換算して出力する制御部と、
を含む、
請求項１に記載の計量システム。