JP4012469B2 - Weighing device - Google Patents

Description

このように式１２が成立するのは、以下の式１３が成り立っているからである。
【００１９】
ｆｘｙ１＋ｆｘｙ２＋ｆｘｙ３＋ｆｘｙ４＝１ … 式１３
以上より、４個のロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４の出力値の合計と被計量物の重量Ｗｘとの関係は、載せ台５１上に置かれている被計量物の座標位置ｘ，ｙに依存せずに表すことができる。換言すると、載せ台５１上のどの位置に被計量物を置いたとしても、各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４の出力を合計すれば、被計量物の重量を一定の値で表現することができる。
【００２０】
また、スパン変化を調整する場合、載せ台５１の重量は零点処理を行うものとして計量装置５０の秤量分の重量Ｍの分銅を載せ台５１上に置き、以下の式１４が成立するようにスパン係数Ｋｔを設定する。
【００２１】
Ｋ０・Ｗｘ・Ｋｔ＝Ｍ … 式１４
このようにスパン係数Ｋｔを設けてスパン調整を行うことにより、式３から式６における任意のｘ，ｙの値に対して式１４が成立する。したがって、被計量物が載せ台５１上のどの位置に置かれてるとしても、その被計量物の重量がＭであれば計量装置５０の出力もＭとすることができる。
【００２２】
しかしながら、このような計量装置５０においては偏置誤差が発生する。次に、この偏置誤差について説明する。
【００２３】
図８は、載せ台５１を支持しているロードセルＬＣ１３の構成を示す側面図であって、（ａ）は載せ台５１上に被計量物が置かれていない状態を示しており、（ｂ）は載せ台５１上に被計量物が置かれている状態を示している。図８（ａ），（ｂ）に示すように、円柱状のロードセルＬＣ１３の両端には半球状の突起部７０，７１がそれぞれ設けられている。一方、載せ台５１の角部の裏面および該角部に対応する位置における基台７２の表面には、ロードセルＬＣ１３の両端の突起部７０，７１に対応する窪みを有した金具７３，７４がそれぞれ設けられている。そして、ロードセルＬＣ１３の上端に設けられている突起部７０が金具７３に取り付けられ、下端に設けられている突起部７１が金具７４に取り付けられている。
【００２４】
なお、ここではロードセルＬＣ１３のみについて示しているが、他のロードセルＬＣ１１，ＬＣ１２，ＬＣ１４も同様に構成されている。
【００２５】
図８（ａ）に示すように、載せ台５１上に被計量物が置かれていない場合では、ロードセルＬＣ１３は基台７２に対して垂直な状態を保っている。一方、図８（ｂ）に示すように、載せ台５１上に被計量物が置かれた場合では、被計量物の荷重によって載せ台５１が撓むため、ロードセルＬＣ１３の上端側が載せ台５１の外側（矢印７５で示す方向）に移動する。そのため、ロードセルＬＣ１３は基台７２に対して傾斜した状態となる。
【００２６】
このようにロードセルＬＣ１３が傾斜すると、載せ台５１上に同一の被計量物が置かれている場合であっても、その傾斜の程度によってロードセルＬＣ１３の起歪体に発生する応力分布が異なるためにスパンがわずかに変化する。そのため、ロードセルＬＣ１３の傾斜の程度が大きくなると測定値に誤差が発生し得る。このことは、載せ台５１上の被計量物の位置によって各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４がスパン変化の影響を受けて偏置誤差が発生し得ることを表している。ここで、各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４の傾斜状態は、載せ台５１上の被計量物の位置によって変化するため、偏置誤差の大きさも同じく被計量物の位置によって変化することになる。
【００２７】
このような偏置誤差を補正するための従来技術として、載せ台上の被計量物の偏置に対してロードセル別に偏置誤差補正係数を設定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００２８】
また、所定の式により求められた荷重分布係数に基づいて補正係数を定め、スパン係数にその補正係数を乗じることによって偏置誤差を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。より具体的には、まず以下の（１）式により荷重分布係数φを求め、（２）式により補正係数ｋを求める。
【００２９】
【数１】

【００３０】
そして、スパン係数に以上のようにして得られた補正係数ｋを乗じることにより偏置誤差を補正する。なお、（１）式は、荷重の重心位置が載せ台を支持する何れかのロードセルに偏っていると分母の値が大きくなり、φの値が大きくなる。これにより補正係数ｋの値が大きくなる。
【００３１】
【特許文献１】
特開２００２−９８５８０号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７７３１７号公報
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したようにして各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４が傾斜し、式１に示した各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４の調整前の出力感度ｋ１〜ｋ４のそれぞれが載せ台５１上の被計量物の重心の位置によって異なる出力感度の変化分Δｋｘｙ１〜Δｋｘｙ４を有することになると、以下の式１５から式１８が成立する。
【００３３】
ｗ１＝（１＋Δｋｘｙ１）・Ｋ０・Ｗ１ … 式１５
ｗ２＝（１＋Δｋｘｙ２）・Ｋ０・Ｗ２ … 式１６
ｗ３＝（１＋Δｋｘｙ３）・Ｋ０・Ｗ３ … 式１７
ｗ４＝（１＋Δｋｘｙ４）・Ｋ０・Ｗ４ … 式１８
このように各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４において荷重負荷に対する出力感度が載せ台５１上の被計量物の重心の位置に応じて変化する場合、載せ台５１上の荷重Ｗｘに対する各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４の出力の合計値は式１９によって算出される。
【００３４】

この式１９において、以下の式２０が成り立たない限りは、載せ台５１上の被計量物の重心の位置によって各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４の出力荷重の合計値は異なることになる。
【００３５】

それぞれの荷重配分係数と各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４のスパン変化率との積が相互に相殺されることによって式２０が成立することはほとんどない。したがって、載せ台５１上の被計量物の重心の位置によって各ロードセルＬＣ１１〜ＬＣ１４のスパンが異なると合計出力値が異なり、その結果偏置誤差が生じる。
【００３６】
特許文献１に開示されている方法では、各ロードセルに対して一種類の出力感度補正値しか設定することができない。そのため、載せ台上の被計量物の重心の位置によって各ロードセルのスパンが異なってくることに起因する偏置誤差に対応することはできないという問題があった。
【００３７】
また、特許文献２に開示されている方法では、荷重分布係数φは被計量物の重心が載せ台上のどの位置にあるのかを表すことができない。したがって、載せ台を支持する複数のロードセルのうちどのロードセルに近い位置に被計量物の重心の位置があるのかを表すことができない。仮に被計量物の重心位置による載せ台の撓みが一様且つ対称的であって、すべてのロードセルの同じ傾き角度に対する感度変化が略等しく、増減方向も同じであるとすれば、当該方法によって偏置誤差を正しく補正することができる。しかし、各ロードセルは同じ角度だけ傾いたとしても感度変化量および変化の増減方向は異なる。また、被計量物の重心位置による載せ台の撓みも一様且つ対称的ではない。したがってこの方法では正確に偏置誤差を補正することは困難である。なお、撓みが一様且つ対称的とは、例えば被計量物の重心が図６におけるロードセルＬＣ１１に偏っている場合のロードセルＬＣ１１および他のロードセルの位置における載せ台の撓み方と、被計量物の重心がロードセルＬＣ１３に偏っている場合のロードセルＬＣ１３および他のロードセルの位置における載せ台の撓み方とが相似的であることを意味している。
【００３８】
また、このような各ロードセルのスパン変化を小さくするための対策として、載せ台である鉄板の厚みを増すことにより被計量物が置かれたときに生じる載せ台の撓みを小さくしたり、載せ台を支持するロードセルの数量を増やしたりすることが提案されている。さらに、ロードセルの起歪体の縦寸法を長くすることにより載せ台の撓み量に対するロードセルの傾斜の度合いを小さくしたり、各ロードセルのそれぞれに対して傾斜による出力変化を低減すべく加工を施したりすることも提案されている。しかしながら、これらの対策は何れも計量装置の高コスト化を招くという問題があった。
【００３９】
ところで、前述した式２０の値は、載せ台上の被計量物の重量となる各ロードセルの出力値の合計の変化量を示している。この変化量は被計量物の重心の位置に依存することになる。図６に示したｘ，ｙ軸座標において、ｘ，ｙの値がそれぞれ大きくなるとｆｘｙ１の値が大きくなり、ｘ，ｙの値がそれぞれ小さくなるとｆｘｙ４の値が大きくなる。また、ｘの値が大きくなり且つｙの値が小さくなるとｆｘｙ２の値が大きくなり、ｘの値が小さくなり且つｙの値が大きくなるとｆｘｙ３の値が大きくなる。これらは式３から式６により明らかである。
【００４０】
被計量物の重心が載せ台の中央付近にある場合にその載せ台の撓み量が最大となり、これに伴って各ロードセルの傾斜角度も最大となる。したがって、この場合には各ロードセルのスパン変化量も最大となる。このように被計量物の重心が載せ台の中央付近にある場合と比べて、被計量物の重心が載せ台の中央付近を離れている場合では、各ロードセルの傾斜角度が小さくなるので、各ロードセルのスパン変化量も小さくなる。この場合、式２０の値は、前述したようにｘ，ｙの値にしたがって変化する負荷配分係数の値に基づいて、特定のロードセルのスパン変化の影響を最も受けることになる。
【００４１】
以上より、各ロードセルの合計出力値、すなわち被計量物の計量値のスパンは、その被計量物が載せ台の四隅のうちの何れかに偏置された場合にその偏置位置の最も近くに配置されているロードセルのスパン変化の影響を強く受けることを発明者等は知見した。また、これと併せて、各ロードセルの合計出力値（被計量物の計量値のスパン）は、被計量物の重心の位置が載せ台の中央付近にある場合には各ロードセルのスパン変化の影響を均等に受け、しかも各ロードセルのスパン変化量が大きいので各ロードセルの合計出力値の変化量も最も大きくなることを発明者等は知見した。
【００４２】
本発明は斯かる知見に基づいてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、載せ台上の被計量物の重心の位置によって各ロードセルのスパンが異なることに起因する偏置誤差を補正することができる計量装置を提供することにある。
【００４３】
前述した課題を解決するために、本発明に係る計量装置は、被計量物を載置するための載せ台と、起歪体を有し、該載せ台に被計量物が載せられた場合にその姿勢が変化し得るように該載せ台を支持すると共に、該載せ台上に被計量物が載せられた場合に、前記起歪体に発生する応力に応じた出力信号を生成する複数のロードセルとを備え、前記ロードセルの出力信号に基づいて前記被計量物の重量を測定する計量装置において、前記複数のロードセルの出力信号に基づいて前記載せ台上の前記被計量物の位置を検出する位置検出手段と、前記載せ台上に設定された複数の基準位置に係るスパン係数に関するスパン係数情報を記憶するスパン係数情報記憶手段と、前記複数の基準位置の中から、前記位置検出手段によって検出された前記被計量物の位置に近い基準位置を特定し、その特定した基準位置に係るスパン係数情報を前記スパン係数情報記憶手段から読み出し、その読み出したスパン係数情報を用いて前記被計量物の位置に係るスパン係数を推定するスパン係数推定手段と、前記スパン係数推定手段によって推定されたスパン係数および前記ロードセルの出力信号に基づいて前記被計量物の重量を測定する重量測定手段とを備えることを特徴とする。
【００４４】
このように構成することによって、偏置誤差を補正することができるため、従来の計量装置と比べてより高い精度で被計量物の重量を測定することができる。
【００４５】
前記発明に係る計量装置において、前記スパン係数情報には、前記複数の基準位置のそれぞれを含む複数の領域毎に定められたスパン係数の推定式が含まれており、前記スパン係数推定手段は、前記位置検出手段によって検出された前記被計量物の位置が前記複数の領域の何れに属するかを特定し、その特定した領域に対して定められたスパン係数の推定式を前記スパン係数情報記憶手段から読み出し、その読み出したスパン係数の推定式により推定される値を前記被計量物の位置に係るスパン係数とするように構成されていることが好ましい。
【００４６】
また、前記発明に係る計量装置において、前記スパン係数の推定式は、目的変量がスパン係数であり、説明変量が前記載せ台上の前記被計量物の位置を示す座標値である重回帰式で表されることが好ましい。
【００４８】
また、前記発明に係る計量装置において、前記スパン係数推定手段は、前記位置検出手段によって検出された前記被計量物の位置と前記複数の基準位置との距離に応じて求められた重み係数および前記読み出したスパン係数情報を用いて前記被計量物の位置に係るスパン係数を推定するように構成されていることが好ましい。
【００４９】
また、前記発明に係る計量装置において、複数の前記ロードセルを備えており、前記位置検出手段は、複数の前記ロードセルからの出力値にしたがって前記載せ台上の前記被計量物の位置を検出するように構成されていることが好ましい。
【００５０】
また、前記発明に係る計量装置において、前記位置検出手段は、前記載せ台上の被計量物を光学的に検出する検出部を備え、該検出部の検出結果にしたがって前記載せ台上の前記被計量物の位置を検出するように構成されていることが好ましい。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る計量装置の構成を示す平面図である。図１に示すように、本発明の計量装置１は、トラックスケールなどで構成されている矩形状の載せ台１１を備えている。この載せ台１１は、該載せ台１１の四隅の下方にそれぞれ配置された４個のロードセルＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４によって支持されている。また、計量装置１は、後述するように載せ台１１上の荷重を測定するための重量測定装置を備えている。なお、図１には、図６と同様にｘ，ｙ軸座標軸が示されている。
【００５４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る計量装置１が備える重量測定装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、重量測定装置２は、各ロードセルＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４とそれぞれ接続される演算増幅器Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４およびＡ／Ｄ変換器ＡＤ１，ＡＤ２，ＡＤ３，ＡＤ４を備えている。また、重量測定装置６０は、入出力回路３を備えており、該入出力回路３には、前述したＡ／Ｄ変換器ＡＤ１，ＡＤ２，ＡＤ３，ＡＤ４、ＣＰＵ４、入力器５、および表示器６が接続されている。ここで、入力器５は、零点調整およびスパン調整などの実施をＣＰＵ４に対して指示するための入力キーなどで構成されている。また、表示器６は、ＣＰＵ４によって演算された各種のデータを表示するための液晶表示ディスプレイなどで構成されている。
【００５５】
ＣＰＵ４はメモリ回路７とデータバスラインを用いて接続されている。このメモリ回路７は、ＣＰＵ４によって実行されるプログラムおよび各種のデータを一時的または長期に記憶するためのＰＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭなどで構成されている。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１，ＡＤ２，ＡＤ３，ＡＤ４は、各ロードセルＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４から出力された後に各演算増幅器Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４にて増幅されたアナログ重量信号をデジタル重量信号へ変換し、変換後のデジタル重量信号をＣＰＵ４に対して出力する。ＣＰＵ４は入力されたデジタル重量信号に基づいて被計量物の重量を演算し、その演算した重量を示す信号を表示器６に対して出力する。表示器６は、ＣＰＵ４から入力された重量を示す信号にしたがって被計量物の重量を表示する。
【００５７】
以上のように構成された本実施の形態の計量装置１は、（１）載せ台１１上の荷重に対する各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の合計の比率（以下、スパン係数という）の推定式を設定し、（２）その推定式を用いて算出されたスパン係数と各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の合計とに基づいて被計量物の重量を測定する。以下、前記（１）および（２）の詳細について説明する。
【００５８】
（１）スパン係数の推定式の設定
図３は、本発明の実施の形態１に係る計量装置１における偏置誤差の補正の原理を説明するための説明図である。図３に示すように、載せ台１１におけるｘ，ｙ軸座標上の原点ＯにロードセルＬＣ４が、点ＰにロードセルＬＣ２が、点ＱにロードセルＬＣ１が、点ＲにロードセルＬＣ３がそれぞれ配置されているものとする。また、ＯＰ＝ＲＱ＝Ａ，ＯＲ＝ＱＰ＝Ｂとする。この場合、Ａ，Ｂは計量装置１の設計上の定数であり、既知の値である。
【００５９】
以下では、図３に示すように、Ｔを中心としてＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４で示される４つの象限に載せ台１１の領域を分割して説明する。前述したとおり、被計量物の計量値のスパン変化量は、その被計量物の重心の位置を示すｘ，ｙの値に応じて変化する。そこで、スパン係数の推定式をｘ，ｙの関数で表すことが可能であると考え、以下のようにして統計理論上の重回帰分析法を用いてその推定式を設定する。
【００６０】
まず、既知の荷重Ｍの分銅を載せ台１１に置いて、その分銅の位置ｘ，ｙが変化したときの各ロードセルＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４に対する負荷配分係数ｆｘｙ１，ｆｘｙ２，ｆｘｙ３，ｆｘｙ４および各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力感度の変化にしたがって、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の合計がどのように変化するかを確認する。この際、載せ台１１上において複数の代表位置を予め定めておき、その代表位置と分銅の重心の位置とが一致するように分銅を移動させる。
【００６１】
本実施の形態では、図３に示すように９つの代表位置（Ｓ１１、Ｓ２１，Ｓ３１，Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３）を用いて説明する。これらの代表位置Ｓ１１〜Ｓ３３は次のようにして定められている。まず、代表位置Ｓ２２は前述した点Ｔの位置、すなわち座標で表せばｘ＝Ａ／２，ｙ＝Ｂ／２の位置とする。そして、Ｓ２２から±Ａ／４，±Ｂ／４だけそれぞれシフトさせた位置に他の８つの代表位置を設定する。なお、ここでは、代表位置の数を９としているが、この数に限定されるわけではないことは言うまでもない。
【００６２】
ここで、分銅の重心の位置が載せ台１１上の座標ｘ，ｙにあるとき、載せ台１１上の真の荷重Ｍに対する各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の合計の比率、すなわちスパン係数Ｒｘｙが以下の式２１を満足するものと仮定する。
【００６３】
Ｒｘｙ＝（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４）／Ｍ … 式２１
そして、以上のスパン係数Ｒｘｙの変化に基づいて、分銅の重心の位置ｘ，ｙの変化によって各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の合計出力値が基準値である既知の荷重Ｍに対してどのように変化するかを確認する。
【００６４】
具体的には、まず、図３に示す載せ台１１上の代表位置Ｓ１１〜Ｓ３３の近辺に重心が位置するように分銅を置き、その都度各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値ｗ１〜ｗ４を測定する。この場合、分銅の重心の位置ｘ’，ｙ’は、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ３の出力値ｗ１〜ｗ３を用いて以下の式２２によって算出される。
【００６５】
ｘ’＝｛ｗ１／（ｗ１＋ｗ３）｝・Ａ
ｙ’＝｛ｗ１／（ｗ１＋ｗ２）｝・Ｂ … 式２２
載せ台１１上の代表位置Ｓ１１〜Ｓ３３に重心が位置するように重量Ｍの分銅が置かれた場合の各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値ｗ１〜ｗ４に基づいてｘ’，ｙ’，Ｒｘｙｎｍ（ｎ，ｍは１，２，３の何れかの値）を算出して、以下の表１を作成する。なお、ｘ’，ｙ’の値として、例えばＳ１３であればｘ１＝Ａ／４，ｙ３＝３／４・Ｂのように所定の値を入れてもよい。
【００６６】
【表１】

【００６７】
この表１に示したデータを用いて、任意の座標ｘ，ｙにおけるＲｘｙの値を後述するようにして推定する。
【００６８】
なお、載せ台１１上に前述したような代表位置を設定すること、またこれらの代表位置と分銅の重心とが正確に一致するように分銅を載せ台１１上に置くことは容易ではない。さらに、前述したようにして各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値に基づいて分銅の重心の位置ｘ’，ｙ’を求めた場合、その求めた位置ｘ’，ｙ’自体も各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４のスパン変化の影響を受けることになるため、実際の分銅の重心の位置を表しているわけではない。よって、表１に示されているデータには誤差が生じている。
【００６９】
ところで、一般に計量装置に要求される精度は０．０２％から０．０３％である。これに対して、ロードセルの形状にもよるが、前述した傾斜による誤差が比較的大きいロードセルを用いた場合には、被計量物の重心の載せ台上で想定される最大偏置量に対してスパンは０．１％程度変化する。したがって、このようなロードセルを用いる場合には被計量物の重心位置の変化に対するスパン補正が必要となる。しかし、前述したように表１に示されているデータには誤差が生じているため、そのデータに基づいて推定された被計量物の重心の位置にも誤差が発生する。ここで、その誤差が仮に最大のスパン変化量を与える最大偏置量の１％であったとしても、その誤差によるスパン変化量への影響は最大値の０．１％の１％程度であるため、十分な精度を確保することができる。そのため、計量装置の調整段階でスパン係数Ｒｘｙの推定式を定めるには、予め定めた載せ台上の代表位置の座標データを用いてもよく、各ロードセルの出力値から求められた値を用いてもよい。
【００７０】
前述したように、スパン係数Ｒｘｙはｘおよびｙの対の変化に応じて値が変化するため、計量装置１を一種の重回帰モデルと見て、以下の式２３を設定し、重回帰係数ａ，ｂ，ｃを求める。
【００７１】
Ｒｘｙ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ … 式２３
荷重負荷配分係数を考慮すると、被計量物の重心と最も近い位置にあるロードセルの出力感度および該出力感度の変化がスパン係数Ｒｘｙに最も影響を与えることになる。そこで、スパン係数Ｒｘｙの推定の精度を高めるために、スパン係数Ｒｘｙの推定式を４つの領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ごとに設定する。なお、スパン係数Ｒｘｙの推定の精度をより一層高めるために、４つではなく、より多くの領域ごとにスパン係数Ｒｘｙの推定式を設定するようにしてもよい。
【００７２】
［１］領域Ａ１（０＜ｘ＜Ａ／２，０＜ｙ＜Ｂ／２）における推定式
分銅の重心がＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２の各点に置かれた場合の表１中のデータを用いて以下の式２４を設定する。ここで、Ｒｘｙｎｍ（１）は領域Ａ１内のスパン係数Ｒｘｙｎｍを示している。
【００７３】
Ｒｘｙｎｍ（１）＝ａ１・ｘ＋ｂ１・ｙ＋ｃ１ … 式２４
以上の係数ａ１，ｂ１，ｃ１を重回帰式を求める手順にしたがって決定する。
【００７４】
［２］領域Ａ２（Ａ／２＜ｘ＜Ａ，０＜ｙ＜Ｂ／２）における推定式
分銅の重心がＳ２１，Ｓ３１，Ｓ２２，Ｓ３２の各点に置かれた場合の表１中のデータを用いて以下の式２５を設定する。ここで、Ｒｘｙｎｍ（２）は領域Ａ２内のスパン係数Ｒｘｙｎｍを示している。
【００７５】
Ｒｘｙｎｍ（２）＝ａ２・ｘ＋ｂ２・ｙ＋ｃ２ … 式２５
以上の係数ａ２，ｂ２，ｃ２を同様にして決定する。
【００７６】
［３］領域Ａ３（０＜ｘ＜Ａ／２，Ｂ／２＜ｙ＜Ｂ）における推定式
分銅の重心がＳ１２，Ｓ２２，Ｓ１３，Ｓ２３の各点に置かれた場合の表１中のデータを用いて以下の式２６を設定する。ここで、Ｒｘｙｎｍ（３）は領域Ａ３内のスパン係数Ｒｘｙｎｍを示している。
【００７７】
Ｒｘｙｎｍ（３）＝ａ３・ｘ＋ｂ３・ｙ＋ｃ３ … 式２６
以上の係数ａ３，ｂ３，ｃ３を同様にして決定する。
【００７８】
［４］領域Ａ４（Ａ／２＜ｘ＜Ａ，Ｂ／２＜ｙ＜Ｂ）における推定式
分銅の重心がＳ２２，Ｓ３２，Ｓ２３，Ｓ３３の各点に置かれた場合の表１中のデータを用いて以下の式２７を設定する。ここで、Ｒｘｙｎｍ（４）は領域Ａ４内のスパン係数Ｒｘｙｎｍを示している。
【００７９】
Ｒｘｙｎｍ（３）＝ａ３・ｘ＋ｂ３・ｙ＋ｃ３ … 式２７
以上の係数ａ４，ｂ４，ｃ４を同様にして決定する。
【００８０】
このように、ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４、およびｃ１〜ｃ４を求めることによって、領域Ａ１〜Ａ４におけるスパン係数Ｒｘｙの推定式を求めることができる。
【００８１】
なお、スパン係数Ｒｘｙの推定の精度を向上させるために、被計量物の重心の位置が載せ台１１上の中心点Ｓ２２から比較的離れていないようにして常時計量動作を行う場合には、Ｓ２２の周囲の８個の代表位置を図３で示すよりもＳ２２に接近した位置に設定すればよい。
【００８２】
また、ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の傾斜は被計量物の形状によって異なることを考慮するとスパン係数Ｒｘｙｎｍの推定の精度をより高めることができる。例えば、被計量物がトラックである場合では、複数の車輪に荷重が分かれてかかることになるため、この状態に近いサンプルを用いて推定を行うことが望ましい。ところで、トラックは通常の乗用車などと比べて車輪幅が広いため、載せ台１１の中心から離れて重量測定を行うことが困難な場合が多い。そのため、トラックの重心の移動は載せ台１１の中心点Ｓ２２から比較的狭い範囲内になるものと考えられる。したがって、以下のようにして調整を行う。
【００８３】
まず、Ｓ２２以外の８個の代表位置を図３で示すよりもＳ２２に接近した位置に設定する。そして、代表的なトラックの４輪の設置位置を仮定して、重量Ｍの分銅をＭ／４ずつ４つに分けてそれぞれの重心が各代表位置と一致するように載せ台１１上に置き、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４からの出力値を測定する。例えば、載せ台１１上の中心点Ｓ２２の座標がｘ₂、ｙ₂であるため、（ｘ₂＋ａ，ｙ₂＋ｂ）、（ｘ₂＋ａ，ｙ₂−ｂ）、（ｘ₂−ａ，ｙ₂＋ｂ）（ｘ₂−ａ，ｙ₂−ｂ）の４つの代表位置に重量Ｍ／４の分銅をそれぞれ置いて、トラックの重心がＳ２２にある場合のデータとして各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の合計を測定する。ここで、ａ，ｂは図３に示すＡ／４，Ｂ／４よりも小さい値である。このようにして得られたデータは、スパン係数の推定式の作成に供せられることになる。
【００８４】
以上のように、被計量物の荷重負荷位置と重心の位置とを考慮した上で分銅を置くことによって、スパン係数Ｒｘｙの推定をより高い精度で求めることが可能になる。
【００８５】
また、本実施の形態の計量装置１が比較的小型である場合であって、分銅の載せ降ろしにあまり労力を要しないときは、載せ台１１上の領域をより細分化して、それらの領域ごとにスパン係数を予め設定するようにしてもよい。以下、この点について図４を参照しながら説明する。
【００８６】
図４は、本発明の実施の形態１に係る計量装置１における偏置誤差の補正の原理を説明するための説明図である。図４に示すようにロードセルＬＣ１〜ＬＣ４に囲まれた載せ台１１上の領域をＡ１１からＡ３８までの１６個に分ける。これらの領域をｘ，ｙを用いて表すと以下の表１のとおりとなる。
【００８７】
【表２】

【００８８】
ここで、各領域の中心座標、例えば領域Ａ１１の場合であればｘ＝Ａ／８，ｙ＝Ｂ／８の付近に重量Ｍの分銅の重心が位置するように分銅を置く。そして、各領域Ａ１１〜Ａ３８におけるスパン係数Ｓ１１〜Ｓ３８を以下の式２８にしたがってそれぞれ算出する。
【００８９】
（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３＋ｗ４）・Ｓｎｍ＝Ｍ … 式２８
このようにして、載せ台１１上の各領域Ａ１１〜Ａ３８に係るスパン係数Ｓｎｍを容易に設定することができる。このようにして設定されたスパン係数Ｓｎｍはメモリ回路７に記憶させておく。なお、ここでは１６個の領域に分ける例について説明したが、より多くの領域に分けてもよいことは言うまでもない。
【００９０】
（２）被計量物の重量の測定
前述したようにして各領域に対応してスパン係数Ｒｘｙの推定式を設定した後に、本実施の形態の計量装置１は被計量物の重量の測定を実行する。この場合、まず載せ台１１上における被計量物の重心の位置を検出し、その位置に基づいて当該被計量物の重量の測定を行う。
【００９１】
計量装置１が備えるＣＰＵ４は、載せ台１１上に被計量物が置かれた場合、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値が安定したときにその出力値に基づいて被計量物の重心の座標ｘ’，ｙ’を算出する。そして、その算出した座標ｘ’，ｙ’を示す信号をメモリ回路７に記憶させる。
【００９２】
次に、ＣＰＵ４は、メモリ回路７から座標ｘ’，ｙ’を読み出し、この値に基づいて被計量物の重心が図３に示す領域Ａ１〜Ａ４の何れの領域内に位置しているのかを判定する。ここで例えば被計量物の重心が領域Ａ１内に位置すると判定された場合、領域Ａ１において設定されたスパン係数Ｒｘｙの推定式をメモリ回路７から読み出し、この式のｘ，ｙにｘ’，ｙ’を代入してＲｘｙｎｍ（１）の値を求める。
【００９３】
そして、ＣＰＵ４は、求めたＲｘｙｎｍ（１）と各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の合計である（ｗｎｍ１＋ｗｎｍ２＋ｗｎｍ３＋ｗｎｍ４）とを用いて以下の式２９にしたがって被計量物の重量を測定する。
（ｗｎｍ１＋ｗｎｍ２＋ｗｎｍ３＋ｗｎｍ４）／Ｒｘｙｎｍ（１） … 式２９
これにより、偏置誤差の補正された被計量物の重量を測定することが可能になる。
【００９４】
図４を参照して前述したように、複数の領域ごとに予めスパン係数を設定している場合も同様にして被計量物の重量を測定することができる。すなわち、例えば被計量物の重心が領域Ａ１１内に位置すると判定された場合であれば、領域Ａ１１において設定されたスパン係数Ｓ１１をメモリ回路７から読み出し、その読み出したスパン係数Ｓ１１と各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の合計である（ｗｎｍ１＋ｗｎｍ２＋ｗｎｍ３＋ｗｎｍ４）とを用いて被計量物の重量を測定する。
【００９５】
本実施の形態では、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値に基づいて被計量物の重心の位置を検出しているが、それ以外の手段によって被計量物の重心の位置を検出することも可能である。具体的には、載せ台１１上の被計量物を検出するためのフォトセンサ、または載せ台１１上を撮像するテレビカメラおよびそのテレビカメラにより得られた撮像画像を処理するための画像処理装置などによって、載せ台１１上における被計量物の外形位置を光学的に検出し、その外形位置と被計量物の性質とから被計量物の重心の座標ｘ’，ｙ’を求めるようにしてもよい。その一例について、以下に説明する。
【００９６】
図５は、本発明の計量装置の変形例の構成を示す平面図である。図５に示すように、ロードセルＬＣ２およびＬＣ３が位置する側の載せ台１１の端面に対応して台８が、ロードセルＬＣ１およびＬＣ２が位置する側の載せ台１１の端面に対応して台９がそれぞれ設けられている。これらの台８，９に上には所定の間隔で並べられた複数の投光、受光式フォトセンサ８ａ，９ａがそれぞれ設けられている。
【００９７】
これらのフォトセンサ８ａ，９ａにより検出された情報は、図２に示すＣＰＵ４へ入力される。ＣＰＵ４は、フォトセンサ８ａ，９ａから入力された情報に基づいて、被計量物の外形位置ＬＭＮＳを求める。ここで例えば被計量物がトラックである場合であれば、ＣＰＵ４はそのトラックのタイヤの位置を求めるようにすればよい。
【００９８】
また、例えば被計量物がトラックであってそのトラックの型式によって重心の位置がフォトセンサ８ａ，９ａにより検出された位置よりもｘ軸方向にａ，ｙ軸方向にｂだけ小さい位置にあることが予め分かっているような場合であれば、ＣＰＵ４はｘ’，ｙ’よりｘ＝ｘ’−ａ，ｙ＝ｙ’−ｂとして重心の座標Ｔ（ｘ，ｙ）を自動的に求めることが可能である。このように被計量物の性質が予め分かっている場合は、その性質に基づいて自動的に補正することによって高い精度で被計量物の重心の位置を求めることができる。
【００９９】
なお、このようにフォトセンサを用いたり、またはテレビカメラおよび画像処理装置を用いたりして被計量物の重心の位置を求める場合では、載せ台１１が１個の荷重センサで支持されている場合であっても当該重心の位置を求めることが可能である。
【０１００】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る計量装置は、予め定められた載せ台上の複数の位置と被計量物の重心の位置とに基づいて定められた重み係数を用いて、被計量物の重心の位置におけるスパン係数を算出するように構成されたものである。なお、本実施の形態の計量装置の構成は実施の形態１の場合と同様であるので説明を省略する。
【０１０１】
以下では図１および図２を参照しながら実施の形態２の計量装置の動作について説明する。
【０１０２】
図３に示す載せ台１１上の代表位置Ｓ１１〜Ｓ３３の近辺に重心が位置するように分銅を置き、その都度各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値ｗ１〜ｗ４を測定する。そして、各代表位置Ｓ１１〜Ｓ３３別に、載せ台１１上の真の荷重Ｍに対する各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の合計の比率、すなわちスパン係数Ｒｘｙを前述した式２１にしたがって算出する。
【０１０３】
ここで代表位置Ｓ１１〜Ｓ３３のｘ，ｙの座標値は、前述したようにして予め載せ台１１を座標区分した値にしたがって、すなわち例えばＳ１１であればｘ＝Ａ／２，ｙ＝Ｂ／２としてもよい。しかし、本実施の形態では、より正確な値を用いるために、ロードセルＬＣ１〜ＬＣ３の出力値ｗ１〜ｗ３を用いて前述した式２２にしたがって代表位置Ｓ１１〜Ｓ３３のｘ，ｙの座標値（分銅の重心の座標値）を算出することにする。
【０１０４】
以上のようにして算出された座標値を各代表位置Ｓ１１〜Ｓ３３に対応させて（ｘ₁₁，ｙ₁₁）〜（ｘ₃₃，ｙ₃₃）と表記する。これらの座標値はスパン係数Ｒｘｙと共にメモリ回路７に記憶させる。
【０１０５】
以上のようにしスパン係数および分銅の重心の座標値を求めた後、本実施の形態の計量装置は、以下のようにして被計量物の重量の測定を行う。
【０１０６】
計量装置１が備えるＣＰＵ４は、載せ台１１上に被計量物が置かれた場合、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値が安定したときにその出力値ｗ１〜ｗ３に基づいて被計量物の重心の座標ｘ，ｙを前述した式２２にしたがって算出する。そして、その算出した座標ｘ，ｙを示す信号をメモリ回路７に記憶させる。なお、以下では、このようにして算出した座標をｘ＝ｘｐ，ｙ＝ｙｐと表記する。
【０１０７】
次に、ＣＰＵ４は、メモリ回路７から（ｘｐ，ｙｐ）および（ｘ₁₁，ｙ₁₁）〜（ｘ₃₃，ｙ₃₃）の値を読み出し、（ｘｐ，ｙｐ）と各（ｘ₁₁，ｙ₁₁）〜（ｘ₃₃，ｙ₃₃）との距離を算出する。なお、以下では、このようにして算出した距離をｑ₁₁〜ｑ₃₃と表記する。例えば、（ｘｐ，ｙｐ）と（ｘ₁₁，ｙ₁₁）との距離ｑ₁₁は以下の式３０にしたがって算出される。
【０１０８】
ｑ₁₁＝｛（ｘｐ−ｘ₁₁）²＋（ｙｐ−ｙ₁₁））²｝^1/2 … 式３０
以上のようにしてｑ１１〜ｑ３３を演算した後、ＣＰＵ４は、被計量物の重心位置Ｓｐｐ（ｘｐ，ｙｐ）からの距離が最も小さいものから順に３個の値をメモリ回路７から読み出す。具体的には、例えばｑ３３が最小であって、ｑ３２が２番目に、ｑ２２が３番目に小さい場合、これらのｑ３３，ｑ３２，ｑ２２の値をメモリ回路７から読み出す。以下、これらのｑ３３，ｑ３２，ｑ２２の値を例として説明する。
【０１０９】
図９は、本発明の実施の形態２における偏置誤差の補正の原理を説明するための説明図である。ｑ３３，ｑ３２，ｑ２２および被計量物の重心の位置Ｓｐｐを座標上で表すと図９のようになる。ここで、被計量物の重心の位置Ｓｐｐにおける計量装置のスパンは、その重心の位置Ｓｐｐの近隣の３つの代表位置におけるスパンの影響を距離の大きさに反比例して受ける。そこで、ＳｐｐとＳ２２，Ｓ３２，Ｓ３３との距離の比率はｑ２２：ｑ３２：ｑ３３であることに基づいて、被計量物の重心の位置Ｓｐｐにおける計量装置のスパンに対するスパン影響度の比率を以下の式３１〜３３にしたがって算出する。
【０１１０】
ｒ２２＝（ｑ２２＋ｑ３２＋ｑ３３）／ｑ２２ … 式３１
ｒ２３＝（ｑ２２＋ｑ３２＋ｑ３３）／ｑ３２ … 式３２
ｒ３３＝（ｑ２２＋ｑ３２＋ｑ３３）／ｑ３３ … 式３３
これらの式３１〜３３において分母は距離の大きさであるから、距離が大きければ大きいほどスパン影響度は小さく、距離が小さければ小さいほどスパン影響度は大きくなる。
【０１１１】
被計量物の重心の位置Ｓｐｐにおける計量装置のスパンはＳ２２，Ｓ３２，Ｓ３３におけるスパンの影響を受けるが、それぞれスパン影響度の重みに応じた影響を受けるものと考えられる。そこで、ＣＰＵ４は、被計量物の重心の位置Ｓｐｐにおける計量装置のスパン係数Ｒｐｐを以下の式３４にしたがって算出する。
【０１１２】
Ｒｐｐ＝（Ｒ２２・ｒ２２＋Ｒ３２・ｒ３２＋Ｒ３３・ｒ３３）／（ｒ２２＋ｒ３２＋ｒ３３） … 式３４
そして、ＣＰＵ４は、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値ｗ１〜ｗ４の合計をスパン係数Ｒｐｐで除することにより被計量物の重量を算出する。
【０１１３】
なお、本実施の形態では、被計量物の重心位置Ｓｐｐの近隣の３点の代表位置におけるスパンから当該重心位置Ｓｐｐに係るスパン係数を算出しているが、２点または４点以上の代表位置におけるスパンから同様にしてスパン係数を算出するようにしてもよい。
【０１１４】
以上のように、本発明の計量装置は、偏置誤差を補正することができるため、従来の計量装置と比べて被計量物の重量をより正確に測定することができる。
【０１１５】
なお、ロードセルのスパン変化が該ロードセルの傾斜以外の理由に基づく場合であっても、載せ台を支持するロードセルなどの荷重センサの個数が任意の場合であっても、特定の領域内を被計量物の重心が移動したときに計量装置の測定値のスパン係数が載せ台上に設定された座標ｘ，ｙの変化に応じて近似的にａｘ＋ｂｙ＋ｃ（ａ，ｂ，ｃは一定数）に沿って変化する現象が生じるのであれば、前記領域内の任意の座標におけるスパン係数を推定することができる。スパン係数の推定の精度を高めるために、スパン係数が非線形に変化する傾向が強い場合にはそれに応じて測定対象の領域を狭くすればよく、反対に前記式に沿って線形に変化する場合であれば測定対象の領域を広くすればよい。
【０１１６】
また、本発明の計量装置は、載せ台上の被計量物の位置を検出し、被計量物がその位置にある場合のスパン係数を推定することによって重量の測定値を補正している。そのため、被計量物の重心の位置が不明である場合であっても、載せ台上の被計量物の位置を検出することができれば、その被計量物と同質のものを用いて前述したようにして求められたスパン係数の推定式を用いることにより重量の測定を行うことができる。
【０１１７】
さらに、本発明の計量装置は、稼働中に被計量物の重心位置を求め、調整時に予め求めておいた前記重心位置の近傍の複数の位置における計量値の誤差の値に基づいて、測定対象である被計量物の重心位置における計量値に発生するであろう誤差を推定している。そのため複数のロードセルの傾斜角に対する感度変化がいかなる大きさ、増減方向であっても、また載せ台の撓みが一様且つ対称的でなくても、偏置誤差の補正を正しく行うことができる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の計量装置によれば、簡易な構成で、載せ台上の被計量物の位置によって各ロードセルのスパンが異なることに起因する偏置誤差を補正することができるため、高い精度で被計量物の重量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る計量装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る計量装置が備える重量測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る計量装置における偏置誤差の補正の原理を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る計量装置における偏置誤差の補正の原理を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る計量装置の変形例の構成を示す平面図である。
【図６】従来の計量装置の構成を示す平面図である。
【図７】従来の計量装置が備える重量測定装置の構成を示すブロック図である。
【図８】載せ台を支持しているロードセルの構成を示す側面図であって、（ａ）は載せ台上に被計量物が置かれていない状態を示す図、（ｂ）は載せ台上に被計量物が置かれている状態を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る計量装置における偏置誤差の補正の原理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 計量装置
２ 重量測定装置
３ 入出力回路
４ ＣＰＵ
５ 入力器
６ 表示器
７ メモリ回路
８ａ フォトセンサ
９ａ フォトセンサ
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 演算増幅器
ＡＤ１，ＡＤ２，ＡＤ３，ＡＤ４ Ａ／Ｄ変換器
ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４ ロードセル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a weighing device that measures the weight of an object to be weighed on a platform, and more particularly to a weighing device that can correct a span change of a measured value of an object to be weighed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a weighing device is known that includes a platform for placing an object to be weighed and load sensors such as a plurality of load cells that support the platform. FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a conventional weighing device. As shown in FIG. 6, the weighing device 50 includes a platform 51 that is a rectangular iron plate, and the platform 51 includes four load cells LC <b> 11 that are respectively disposed below the four corners of the platform 51. , LC12, LC13, LC14.
[0003]
The weighing device 50 includes a weight measuring device for measuring the weight of an object to be weighed as will be described later. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a weight measuring device provided in a conventional weighing device. As shown in FIG. 7, the weight measuring device 60 includes operational amplifiers A11, A12, A13, A14 and A / D converters AD11, AD12, AD13, AD14 connected to the load cells LC11, LC12, LC13, LC14, respectively. I have. The weight measuring device 60 includes a CPU 61 connected to the A / D converters AD11 to AD14, and a display 62 connected to the CPU 61.
[0004]
The A / D converters AD11 to AD14 convert the analog weight signals output from the load cells LC11 to LC14 and then amplified by the operational amplifiers A11 to A14 into digital weight signals, and the converted digital weight signals are converted to the CPU 61. Output for. The CPU 61 calculates the weight of the object to be weighed based on the input digital weight signal, and outputs a signal indicating the calculated weight to the display device 62. The display device 62 displays the weight of the object to be weighed according to a signal indicating the weight input from the CPU 61.
[0005]
A load cell called a digital load cell is known that includes a load cell body, an operational amplifier, and an A / D converter and is configured to directly output a digital weight signal. For example, the digital load cells DLC1, DLC2, DLC3, and DLC4 each including the load cells LC11, LC12, LC13, and LC14, the operational amplifiers A11, A12, A13, and A14 and the A / D converters AD11, AD12, AD13, and AD14, respectively, are used. In such a case, the weight measuring device is composed of a CPU 61 and a display 62 (see reference numeral 63).
[0006]
Load cells LC11 to LC14 whose output sensitivity is adjusted in advance are used. Specifically, the output sensitivities of the load cells LC11 to LC14 are adjusted using a load tester so that analog (or digital) output signals having the same magnitude with respect to the same capacitive load can be obtained. For example, if the output sensitivity before adjustment of the load cell LC11 with respect to the load input of the capacitive load Mf is k1, if the weight signal that is excessive or insufficient with respect to the target output W0 is output, the following expression 1 is satisfied. Thus, the output sensitivity of the load cell LC11 is adjusted by multiplying the output sensitivity k1 of the load cell LC11 by the adjustment sensitivity kx1.
[0007]
W0 = k1 · kx1 · Mf Equation 1
As a result, the adjusted output sensitivity K0 of the load cell LC11 is calculated by the following equation 2.
[0008]
K0 = k1 · kx1 = W0 / Mf Equation 2
The output sensitivity is similarly adjusted for the other load cells LC12, LC13, and LC14. That is, by multiplying the output sensitivity k2, k3, k4 before adjustment of the load cells LC12, LC13, LC14 by the adjustment sensitivities kx2, kx3, kx4, respectively, the same output value for the load input of the capacitive load Mf. The output sensitivities of the load cells LC12 to LC14 are adjusted so that W0 can be obtained. As a result, the load cells LC11 to LC14 are all adjusted to the same output sensitivity K0.
[0009]
Here, as shown in FIG. 6, the load cell LC14 is arranged at the origin O on the x- and y-axis coordinates on the platform 51, the load cell LC12 is arranged at the point P, the load cell LC11 is arranged at the point Q, and the load cell LC13 is arranged at the point R. It is assumed that Further, OP = RQ = A, OR = QP = B. In this case, A and B are design constants of the weighing device 50 and are known values.
[0010]
If the weight of the object to be weighed is Wx and the coordinates of the center of gravity of the object to be weighed are x and y when the object to be weighed is placed on the platform 51, each load cell LC11, LC12 , LC13, LC14, the load loads W1, W2, W3, and W4 are calculated by the following equations 3 to 6.
[0011]
W1 = (x · y / A · B) · Wx = fxy1 · Wx Equation 3
W2 = {x · (B−y) / A · B} · Wx = fxy 2 · Wx Equation 4
W3 = {(A−x) · y / A · B} · Wx = fxy3 · Wx Equation 5
W4 = {(A−x) · (B−y) / A · B} · Wx = fxy4 · Wx
Here, fx1, fx2, fx3, and fx4 represent load distribution coefficients for the load cells LC11, LC12, LC13, and LC14, respectively.
[0012]
Also, the output of the load cell LC11 with respect to the initial load such as the weight of the mounting platform 51 is Wi1, and the output of the load cell LC11 corresponding to the zero point movement due to the zero point drift of the load cell LC11 and the measurement circuit of the load cell LC11 is Wz1, and these are loaded on Wi1 and Wz1. Wa1 is an output of the load cell LC11 when the weight of the object to be weighed on the table 51 is added.
[0013]
The output value of the load cell LC11 with respect to the initial load is stored in a dedicated memory of each of the load cells LC11 to LC14 when adjusting the output sensitivity of the load cell LC11. Similarly, the zero point movement signal that is the output value of the load cell LC1 when no object is placed on the platform 51 is stored in the dedicated zero point memory of each of the load cells LC11 to LC14.
[0014]
The output value w1 of the load cell LC11 with respect to the load W1 distributed to the load cell LC11 only by the object to be weighed placed on the platform 51 is calculated by the following equation (7).
[0015]
w1 = Wa1-Wi1-Wz1 = K0 · W1 Equation 7
Similarly, for the other load cells LC12, LC13, and LC14, output values w2, w3, and w4 corresponding to loads W2, W3, and W4 that are distributed only by the load of the object to be weighed are calculated by the following equations 8 to 10.
[0016]
w2 = Wa2-Wi2-Wz2 = K0 · W2 Formula 8
w3 = Wa3-Wi3-Wz3 = K0 · W3 Formula 9
w4 = Wa4-Wi4-Wz4 = K0 · W4 Equation 10
From the above formulas 7 to 10, the total of the output values w1 to w4 of the four load cells LC11 to LC14 with respect to the load on the platform 51 is calculated by the following formula 11.
[0017]
w1 + w2 + w3 + w4 = K0 · (W1 + W2 + W3 + W4) Equation 11
Substituting W1, W2, W3, and W4 in Expressions 3 to 6 into Expression 11 above, the following Expression 12 is established.
[0018]

The reason why Expression 12 is satisfied is that the following Expression 13 is satisfied.
[0019]
fxy1 + fxy2 + fxy3 + fxy4 = 1.
From the above, the relationship between the total output value of the four load cells LC11 to LC14 and the weight Wx of the object to be weighed does not depend on the coordinate positions x and y of the object to be weighed placed on the platform 51. Can be represented. In other words, no matter where the weighing object is placed on the platform 51, the weight of the weighing object can be expressed as a constant value by adding the outputs of the load cells LC11 to LC14.
[0020]
Further, when adjusting the span change, the weight of the mounting base 51 is assumed to be zero-point processed, and a weight of a weight M corresponding to the weight of the weighing device 50 is placed on the mounting base 51, and the span is set so that the following Expression 14 is satisfied. A coefficient Kt is set.
[0021]
K0 · Wx · Kt = M Equation 14
Thus, by performing span adjustment by providing the span coefficient Kt, Expression 14 is established for arbitrary x and y values in Expressions 3 to 6. Therefore, no matter where the object to be weighed is placed on the platform 51, if the weight of the object to be weighed is M, the output of the weighing device 50 can be M.
[0022]
However, in such a weighing device 50, an offset error occurs. Next, this deviation error will be described.
[0023]
FIG. 8 is a side view showing the configuration of the load cell LC13 supporting the platform 51, where (a) shows a state where an object to be weighed is not placed on the platform 51, and (b) Indicates a state in which an object to be weighed is placed on the platform 51. As shown in FIGS. 8A and 8B, hemispherical protrusions 70 and 71 are provided at both ends of the cylindrical load cell LC13, respectively. On the other hand, metal parts 73 and 74 having depressions corresponding to the protrusions 70 and 71 at both ends of the load cell LC13 are formed on the back surface of the corner portion of the mounting base 51 and the surface of the base 72 at a position corresponding to the corner portion, respectively. Is provided. And the protrusion part 70 provided in the upper end of the load cell LC13 is attached to the metal fitting 73, and the protrusion part 71 provided in the lower end is attached to the metal fitting 74.
[0024]
Although only the load cell LC13 is shown here, the other load cells LC11, LC12, and LC14 are similarly configured.
[0025]
As shown in FIG. 8A, when the object to be weighed is not placed on the mounting table 51, the load cell LC 13 is kept perpendicular to the base 72. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the object to be weighed is placed on the platform 51, the platform 51 bends due to the load of the object to be weighed. Move outward (in the direction indicated by arrow 75). Therefore, the load cell LC13 is inclined with respect to the base 72.
[0026]
When the load cell LC13 is inclined in this way, even if the same object to be weighed is placed on the platform 51, the stress distribution generated in the strain generating body of the load cell LC13 differs depending on the inclination. Span changes slightly. Therefore, if the degree of inclination of the load cell LC13 increases, an error may occur in the measured value. This indicates that the load cells LC11 to LC14 are affected by the span change depending on the position of the object to be weighed on the platform 51, and an offset error can occur. Here, since the inclination state of each load cell LC11-LC14 changes with the position of the to-be-measured object on the mounting stand 51, the magnitude | size of an offset error also changes with the position of to-be-measured object.
[0027]
As a conventional technique for correcting such an offset error, a method of setting an offset error correction coefficient for each load cell with respect to the offset of an object to be weighed on a mounting table has been proposed (for example, Patent Document 1). reference.).
[0028]
In addition, a method has been proposed in which a correction coefficient is determined based on a load distribution coefficient obtained by a predetermined expression, and a deviation error is corrected by multiplying the span coefficient by the correction coefficient (see, for example, Patent Document 2). ). More specifically, first, the load distribution coefficient φ is obtained by the following equation (1), and the correction coefficient k is obtained by the equation (2).
[0029]
[Expression 1]

[0030]
Then, the misalignment error is corrected by multiplying the span coefficient by the correction coefficient k obtained as described above. In equation (1), if the position of the center of gravity of the load is biased to any load cell that supports the platform, the value of the denominator increases and the value of φ increases. This increases the value of the correction coefficient k.
[0031]
[Patent Document 1]
JP 2002-98580 A
[Patent Document 2]
JP 2002-277317 A
[0032]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the load cells LC11 to LC14 are inclined as described above, and the output sensitivities k1 to k4 before adjustment of the load cells LC11 to LC14 shown in Expression 1 are the positions of the centers of gravity of the objects to be measured on the platform 51. If the output sensitivity changes Δkxy1 to Δkxy4 differ depending on the equation (15), the following equations (15) to (18) are established.
[0033]
w1 = (1 + Δkxy1) · K0 · W1 Equation 15
w2 = (1 + Δkxy2) · K0 · W2 Equation 16
w3 = (1 + Δkxy3) · K0 · W3 Equation 17
w4 = (1 + Δkxy4) · K0 · W4 Equation 18
Thus, when the output sensitivity with respect to the load load changes in each load cell LC11 to LC14 according to the position of the center of gravity of the object to be weighed on the platform 51, the output of each load cell LC11 to LC14 with respect to the load Wx on the platform 51 is obtained. The total value is calculated by Equation 19.
[0034]

In Expression 19, unless the following Expression 20 holds, the total value of the output loads of the load cells LC11 to LC14 varies depending on the position of the center of gravity of the object to be weighed on the platform 51.
[0035]

Since the product of the respective load distribution coefficients and the span change rates of the load cells LC11 to LC14 cancel each other, Equation 20 is hardly satisfied. Therefore, if the spans of the load cells LC11 to LC14 are different depending on the position of the center of gravity of the object to be weighed on the platform 51, the total output value is different, resulting in an offset error.
[0036]
In the method disclosed in Patent Document 1, only one type of output sensitivity correction value can be set for each load cell. Therefore, there has been a problem that it is not possible to cope with an offset error caused by the span of each load cell being different depending on the position of the center of gravity of the object to be weighed on the platform.
[0037]
Further, in the method disclosed in Patent Document 2, the load distribution coefficient φ cannot indicate where the center of gravity of the object to be weighed is on the platform. Therefore, it cannot be expressed which load cell is close to the position of the center of gravity of the object to be weighed among the plurality of load cells that support the platform. If the platform deflection due to the position of the center of gravity of the object to be weighed is uniform and symmetric, the sensitivity changes for all load cells with the same tilt angle are approximately equal, and the direction of increase / decrease is the same, The position error can be corrected correctly. However, even if each load cell is inclined by the same angle, the amount of change in sensitivity and the direction in which the change increases or decreases are different. Further, the deflection of the platform due to the position of the center of gravity of the object to be weighed is not uniform and symmetrical. Therefore, it is difficult to correct the displacement error accurately with this method. Note that the uniform and symmetrical bending means that, for example, when the center of gravity of the object to be weighed is biased to the load cell LC11 in FIG. This means that the way of bending the platform at the position of the load cell LC13 and other load cells when the center of gravity is biased toward the load cell LC13 is similar.
[0038]
In addition, as a measure to reduce such a span change of each load cell, by increasing the thickness of the iron plate which is the platform, the deflection of the platform caused when the object to be weighed is placed, It has been proposed to increase the number of load cells that support the system. Furthermore, by increasing the longitudinal dimension of the load cell flexure body, the degree of inclination of the load cell with respect to the amount of bending of the mounting table is reduced, or each load cell is processed to reduce the output change due to the inclination. It has also been proposed to do. However, all of these measures have a problem that the cost of the weighing device is increased.
[0039]
By the way, the value of Equation 20 described above indicates the total amount of change in the output value of each load cell, which is the weight of the object to be weighed on the platform. This amount of change depends on the position of the center of gravity of the object to be weighed. In the x and y axis coordinates shown in FIG. 6, the value of fxy1 increases as the values of x and y increase, and the value of fxy4 increases as the values of x and y decrease. When the value of x increases and the value of y decreases, the value of fxy2 increases. When the value of x decreases and the value of y increases, the value of fxy3 increases. These are apparent from Equation 3 to Equation 6.
[0040]
When the center of gravity of the object to be weighed is near the center of the platform, the amount of deflection of the platform is maximized, and the inclination angle of each load cell is also maximized. Accordingly, in this case, the span change amount of each load cell is also maximized. Thus, compared to the case where the center of gravity of the object to be weighed is near the center of the platform, when the center of gravity of the object to be weighed is far from the center of the platform, the inclination angle of each load cell becomes smaller. The amount of change in the span of the load cell is also reduced. In this case, the value of Expression 20 is most affected by the span change of a specific load cell based on the value of the load distribution coefficient that changes according to the values of x and y as described above.
[0041]
From the above, the total output value of each load cell, that is, the span of the measured value of the object to be weighed, is the closest to the eccentric position when the object to be weighed is displaced at any of the four corners of the platform. The inventors have found that they are strongly affected by the change in the span of the arranged load cells. In addition, the total output value of each load cell (the span of the weighing value of the object to be weighed) is affected by the span change of each load cell when the position of the center of gravity of the object to be weighed is near the center of the platform. The inventors have found that since the amount of change in the span of each load cell is large, the amount of change in the total output value of each load cell is also the largest.
[0042]
The present invention has been made on the basis of such knowledge, and the object of the present invention is to reduce the displacement error caused by the difference in the span of each load cell depending on the position of the center of gravity of the object to be weighed on the platform. It is an object of the present invention to provide a weighing device that can be corrected.
[0043]
In order to solve the above-described problems, a weighing device according to the present invention includes a platform for placing an object to be weighed, When the object to be weighed is placed on the platform, the posture can be changed. While supporting the platform, on the platform Stress generated in the strain body when an object to be weighed is placed Generate output signal according to Multiple load cells And comprising Load cell In a weighing device that measures the weight of the object to be weighed based on the output signal of Based on the output signals of the plurality of load cells Position detecting means for detecting the position of the object to be weighed on the platform; Span coefficient information storage means for storing span coefficient information relating to span coefficients related to a plurality of reference positions set on the platform, and the measurement object detected by the position detection means from the plurality of reference positions A reference position close to the position of the object is specified, span coefficient information related to the specified reference position is read from the span coefficient information storage means, and the span coefficient related to the position of the object to be measured is read using the read span coefficient information And a span coefficient estimating means for estimating Weight measuring means for measuring the weight of the object to be measured based on a span coefficient and an output signal of the load cell.
[0044]
By configuring in this way, it is possible to correct the deviation error, so that the weight of the object to be weighed can be measured with higher accuracy than the conventional weighing device.
[0045]
In the weighing device according to the invention, The span coefficient information includes a span coefficient estimation formula defined for each of a plurality of regions including each of the plurality of reference positions, and the span coefficient estimation means is detected by the position detection means. Specify which of the plurality of areas the position of the object to be weighed belongs to, read out an estimation formula of the span coefficient determined for the specified area from the span coefficient information storage means, and read the read span coefficient The value estimated by the estimation formula is configured as a span coefficient related to the position of the object to be measured. It is preferable.
[0046]
In the weighing device according to the invention, the span coefficient estimation formula is a multiple regression equation in which the objective variable is a span coefficient and the explanatory variable is a coordinate value indicating the position of the object to be measured on the platform. It is preferably represented.
[0048]
Further, in the weighing apparatus according to the invention, the span coefficient estimation means includes a weight coefficient determined according to a distance between the position of the object to be measured detected by the position detection means and the plurality of reference positions, and the The span coefficient related to the position of the object to be measured is estimated using the read span coefficient information. It is preferable.
[0049]
In the weighing device according to the invention, a plurality of the above Load cell And the position detection means includes a plurality of the Load cell It is preferable that the position of the object to be weighed on the platform is detected in accordance with an output value from.
[0050]
Further, in the weighing apparatus according to the invention, the position detection means includes a detection unit that optically detects an object to be weighed on the platform, and the object on the platform is detected according to a detection result of the detection unit. It is preferable to be configured to detect the position of the weighing object.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0053]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a weighing device according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the weighing device 1 of the present invention includes a rectangular platform 11 made of a track scale or the like. The platform 11 is supported by four load cells LC1, LC2, LC3, and LC4 arranged below the four corners of the platform 11, respectively. Moreover, the weighing device 1 includes a weight measuring device for measuring a load on the platform 11 as will be described later. FIG. 1 shows the x and y axis coordinate axes as in FIG.
[0054]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the weight measuring device provided in the weighing device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 2, the weight measuring apparatus 2 includes operational amplifiers A1, A2, A3, A4 and A / D converters AD1, AD2, AD3, AD4 connected to the load cells LC1, LC2, LC3, LC4, respectively. I have. The weight measuring device 60 includes an input / output circuit 3. The input / output circuit 3 includes the A / D converters AD1, AD2, AD3, AD4, the CPU 4, the input device 5, and the display device 6 described above. Is connected. Here, the input device 5 includes an input key for instructing the CPU 4 to perform zero point adjustment and span adjustment. Further, the display 6 is composed of a liquid crystal display for displaying various data calculated by the CPU 4.
[0055]
The CPU 4 is connected to the memory circuit 7 using a data bus line. The memory circuit 7 includes a PROM, a RAM, an EEPROM, and the like for storing a program executed by the CPU 4 and various data temporarily or for a long time.
[0056]
The A / D converters AD1, AD2, AD3, and AD4 output analog weight signals that are output from the load cells LC1, LC2, LC3, and LC4 and then amplified by the operational amplifiers A1, A2, A3, and A4 to digital weight signals. The digital weight signal after conversion is output to the CPU 4. The CPU 4 calculates the weight of the object to be weighed based on the input digital weight signal, and outputs a signal indicating the calculated weight to the display 6. The display 6 displays the weight of the object to be weighed according to a signal indicating the weight input from the CPU 4.
[0057]
The weighing device 1 according to the present embodiment configured as described above has (1) an estimation formula for the ratio of the total output values of the load cells LC1 to LC4 (hereinafter referred to as a span coefficient) to the load on the platform 11. (2) The weight of the object to be measured is measured based on the span coefficient calculated using the estimation formula and the sum of the output values of the load cells LC1 to LC4. Hereinafter, the details of (1) and (2) will be described.
[0058]
(1) Span coefficient estimation formula setting
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the principle of correction of the deviation error in the weighing device 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the load cell LC4 is arranged at the origin O on the platform 11 on the x and y axis coordinates, the load cell LC2 is arranged at the point P, the load cell LC1 is arranged at the point Q, and the load cell LC3 is arranged at the point R. Shall. Further, OP = RQ = A, OR = QP = B. In this case, A and B are design constants of the weighing device 1 and are known values.
[0059]
Below, as shown in FIG. 3, the area | region of the mounting base 11 is divided | segmented and demonstrated to four quadrants shown by A1, A2, A3, and A4 centering on T. As described above, the span change amount of the measurement value of the object to be measured changes according to the values of x and y indicating the position of the center of gravity of the object to be measured. Therefore, it is considered that the estimation formula of the span coefficient can be expressed by a function of x and y, and the estimation formula is set using a multiple regression analysis method in statistical theory as follows.
[0060]
First, a weight having a known load M is placed on the platform 11, and the load distribution coefficients fxy1, fxy2, fxy3, fxy4 for each load cell LC1, LC2, LC3, LC4 when the position x, y of the weight changes, and each It is confirmed how the total output values of the load cells LC1 to LC4 change according to the change of the output sensitivity of the load cells LC1 to LC4. At this time, a plurality of representative positions are determined in advance on the platform 11, and the weight is moved so that the representative position matches the position of the center of gravity of the weight.
[0061]
In the present embodiment, description will be made using nine representative positions (S11, S21, S31, S12, S22, S32, S13, S23, and S33) as shown in FIG. These representative positions S11 to S33 are determined as follows. First, the representative position S22 is the position of the point T described above, that is, the position of x = A / 2 and y = B / 2 in terms of coordinates. Then, the other eight representative positions are set at positions shifted from S22 by ± A / 4 and ± B / 4, respectively. Although the number of representative positions is 9 here, it goes without saying that the number is not limited to this number.
[0062]
Here, when the position of the center of gravity of the weight is at the coordinates x, y on the platform 11, the ratio of the total output values of the load cells LC1 to LC4 to the true load M on the platform 11, that is, the span coefficient Rxy is It is assumed that the following expression 21 is satisfied.
[0063]
Rxy = (w1 + w2 + w3 + w4) / M Equation 21
Based on the change in the span coefficient Rxy, how the total output value of each of the load cells LC1 to LC4 changes with respect to the known load M, which is the reference value, due to the change in the center of gravity x, y of the weight. To check.
[0064]
Specifically, first, a weight is placed so that the center of gravity is located in the vicinity of the representative positions S11 to S33 on the platform 11 shown in FIG. 3, and the output values w1 to w4 of the load cells LC1 to LC4 are measured each time. . In this case, the positions x ′ and y ′ of the center of gravity of the weight are calculated by the following expression 22 using the output values w1 to w3 of the load cells LC1 to LC3.
[0065]
x ′ = {w1 / (w1 + w3)} · A
y ′ = {w1 / (w1 + w2)} · B Equation 22
X ′, y ′, Rxynm (n) based on the output values w1 to w4 of the load cells LC1 to LC4 when the weight M is placed so that the center of gravity is located at the representative positions S11 to S33 on the platform 11. , M is any one of 1, 2, and 3), and the following Table 1 is created. As the values of x ′ and y ′, for example, for S13, predetermined values such as x1 = A / 4 and y3 = 3/4 · B may be entered.
[0066]
[Table 1]

[0067]
Using the data shown in Table 1, the value of Rxy at arbitrary coordinates x, y is estimated as described later.
[0068]
It is not easy to set the representative positions as described above on the platform 11 and to place the weights on the platform 11 so that these representative positions and the center of gravity of the weights exactly match. Further, when the position x ′, y ′ of the center of gravity of the weight is obtained based on the output value of each load cell LC1-LC4 as described above, the obtained position x ′, y ′ itself is also the value of each load cell LC1-LC4. Since it will be affected by the span change, it does not represent the position of the center of gravity of the actual weight. Therefore, an error has occurred in the data shown in Table 1.
[0069]
By the way, the accuracy required for the weighing device is generally 0.02% to 0.03%. On the other hand, depending on the shape of the load cell, if a load cell with a relatively large error due to the inclination described above is used, the maximum deviation amount assumed on the platform of the center of gravity of the object to be weighed is used. The span changes by about 0.1%. Therefore, when such a load cell is used, span correction with respect to a change in the gravity center position of the object to be weighed is required. However, since an error has occurred in the data shown in Table 1 as described above, an error also occurs in the position of the center of gravity of the weighing object estimated based on the data. Here, even if the error is 1% of the maximum displacement amount giving the maximum span change amount, the influence of the error on the span change amount is about 1% of 0.1% of the maximum value. Therefore, sufficient accuracy can be ensured. Therefore, in order to determine the estimation formula of the span coefficient Rxy at the adjustment stage of the weighing device, the coordinate data of the representative position on the mounting table may be used, and the value obtained from the output value of each load cell is used. Also good.
[0070]
As described above, since the value of the span coefficient Rxy changes according to the change of the pair of x and y, the weighing device 1 is regarded as a kind of multiple regression model, the following equation 23 is set, and the multiple regression coefficient a , B, c are obtained.
[0071]
Rxy = ax + by + c Equation 23
Considering the load / load distribution coefficient, the output sensitivity of the load cell that is closest to the center of gravity of the object to be weighed and the change in the output sensitivity most affect the span coefficient Rxy. Therefore, in order to increase the accuracy of estimation of the span coefficient Rxy, an estimation formula for the span coefficient Rxy is set for each of the four regions A1, A2, A3, and A4. In order to further increase the accuracy of estimation of the span coefficient Rxy, an estimation formula for the span coefficient Rxy may be set for each of more regions instead of four.
[0072]
[1] Estimation formula in region A1 (0 <x <A / 2, 0 <y <B / 2)
The following equation 24 is set using the data in Table 1 when the center of gravity of the weight is placed at each of the points S11, S12, S21, and S22. Here, Rxynm (1) indicates the span coefficient Rxynm in the region A1.
[0073]
Rxynm (1) = a1 · x + b1 · y + c1 Equation 24
The above coefficients a1, b1, and c1 are determined according to a procedure for obtaining a multiple regression equation.
[0074]
[2] Estimation formula in region A2 (A / 2 <x <A, 0 <y <B / 2)
The following equation 25 is set using the data in Table 1 when the center of gravity of the weight is placed at each point of S21, S31, S22, and S32. Here, Rxynm (2) indicates the span coefficient Rxynm in the region A2.
[0075]
Rxynm (2) = a2 · x + b2 · y + c2 Equation 25
The above coefficients a2, b2, and c2 are determined in the same manner.
[0076]
[3] Estimation formula in region A3 (0 <x <A / 2, B / 2 <y <B)
The following equation 26 is set using the data in Table 1 when the center of gravity of the weight is placed at each point of S12, S22, S13, and S23. Here, Rxynm (3) indicates the span coefficient Rxynm in the region A3.
[0077]
Rxynm (3) = a3 · x + b3 · y + c3 Equation 26
The above coefficients a3, b3, and c3 are determined in the same manner.
[0078]
[4] Estimation formula in region A4 (A / 2 <x <A, B / 2 <y <B)
The following expression 27 is set using the data in Table 1 when the center of gravity of the weight is placed at each point of S22, S32, S23, and S33. Here, Rxynm (4) indicates the span coefficient Rxynm in the region A4.
[0079]
Rxynm (3) = a3 · x + b3 · y + c3 Equation 27
The above coefficients a4, b4 and c4 are determined in the same manner.
[0080]
Thus, by obtaining a1 to a4, b1 to b4, and c1 to c4, an estimation expression for the span coefficient Rxy in the regions A1 to A4 can be obtained.
[0081]
In order to improve the accuracy of estimation of the span coefficient Rxy, when the weighing operation is always performed while the position of the center of gravity of the object to be weighed is not relatively far from the center point S22 on the platform 11, S22 is performed. What is necessary is just to set the eight representative positions around the position closer to S22 than shown in FIG.
[0082]
In addition, considering that the inclination of the load cells LC1 to LC4 varies depending on the shape of the object to be measured, the accuracy of estimation of the span coefficient Rxynm can be further increased. For example, when the object to be weighed is a truck, the load is divided and applied to a plurality of wheels. Therefore, it is desirable to perform estimation using a sample close to this state. By the way, since a truck has a wider wheel width than a normal passenger car or the like, it is often difficult to measure the weight away from the center of the platform 11. Therefore, it is considered that the movement of the center of gravity of the track falls within a relatively narrow range from the center point S22 of the platform 11. Therefore, adjustment is performed as follows.
[0083]
First, eight representative positions other than S22 are set at positions closer to S22 than shown in FIG. Then, assuming the installation position of four wheels of a typical truck, the weight of weight M is divided into four parts each of M / 4, and each center of gravity is placed on the platform 11 so as to coincide with each representative position. Output values from the load cells LC1 to LC4 are measured. For example, the coordinate of the center point S22 on the platform 11 is x ₂ , Y ₂ (X ₂ + A, y ₂ + B), (x ₂ + A, y ₂ -B), (x ₂ -A, y ₂ + B) (x ₂ -A, y ₂ A weight M / 4 weight is placed at each of the four representative positions of -b), and the total output value of each of the load cells LC1 to LC4 is measured as data when the center of gravity of the track is at S22. Here, a and b are values smaller than A / 4 and B / 4 shown in FIG. The data obtained in this way is used to create an estimation formula for the span coefficient.
[0084]
As described above, it is possible to obtain the estimation of the span coefficient Rxy with higher accuracy by placing the weight in consideration of the load load position of the object to be measured and the position of the center of gravity.
[0085]
Further, when the weighing device 1 according to the present embodiment is relatively small and it does not require much labor for loading and unloading the weight, the area on the platform 11 is further subdivided, and each of these areas is divided. A span coefficient may be set in advance. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG.
[0086]
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the principle of correction of the offset error in the weighing device 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the area on the platform 11 surrounded by the load cells LC1 to LC4 is divided into 16 areas A11 to A38. When these regions are expressed using x and y, they are as shown in Table 1 below.
[0087]
[Table 2]

[0088]
Here, the weight is placed so that the center of gravity of the weight M is located near the center coordinates of each area, for example, in the case of the area A11, x = A / 8, y = B / 8. Then, the span coefficients S11 to S38 in the respective regions A11 to A38 are calculated according to the following formula 28, respectively.
[0089]
(W1 + w2 + w3 + w4) · Snm = M Equation 28
In this way, the span coefficient Snm related to the areas A11 to A38 on the mounting table 11 can be easily set. The span coefficient Snm set in this way is stored in the memory circuit 7. Although an example of dividing into 16 areas has been described here, it goes without saying that the area may be divided into more areas.
[0090]
(2) Measuring the weight of the object to be weighed
After setting the estimation formula of the span coefficient Rxy corresponding to each region as described above, the weighing device 1 of the present embodiment performs the measurement of the weight of the object to be weighed. In this case, first, the position of the center of gravity of the object to be weighed on the platform 11 is detected, and the weight of the object to be weighed is measured based on the position.
[0091]
When the object to be weighed is placed on the platform 11, the CPU 4 included in the weighing device 1 has coordinates x ′ of the center of gravity of the object to be weighed based on the output value when the output value of each of the load cells LC1 to LC4 is stabilized. , Y ′. Then, signals indicating the calculated coordinates x ′ and y ′ are stored in the memory circuit 7.
[0092]
Next, the CPU 4 reads the coordinates x ′ and y ′ from the memory circuit 7, and based on these values, it is determined in which of the areas A1 to A4 the center of gravity of the object to be measured is located. judge. Here, for example, when it is determined that the center of gravity of the object to be weighed is located in the area A1, the estimation formula for the span coefficient Rxy set in the area A1 is read from the memory circuit 7, and x ′, y Substitute 'to find the value of Rxynm (1).
[0093]
And CPU4 measures the weight of to-be-measured object according to the following formula | equation 29 using the calculated | required Rxynm (1) and the sum total of the output value of each load cell LC1-LC4 (wnm1 + wnm2 + wnm3 + wnm4).
(Wnm1 + wnm2 + wnm3 + wnm4) / Rxynm (1) Equation 29
This makes it possible to measure the weight of the object to be weighed with the offset error corrected.
[0094]
As described above with reference to FIG. 4, the weight of the object to be weighed can be measured in the same manner even when a span coefficient is set in advance for each of a plurality of regions. That is, for example, if it is determined that the center of gravity of the object to be measured is located in the area A11, the span coefficient S11 set in the area A11 is read from the memory circuit 7, and the read span coefficient S11 and each load cell LC1 to LC1 are read. The weight of the object to be weighed is measured by using (wnm1 + wnm2 + wnm3 + wnm4) which is the sum of the output values of LC4.
[0095]
In the present embodiment, the position of the center of gravity of the object to be weighed is detected based on the output values of the load cells LC1 to LC4, but it is also possible to detect the position of the center of gravity of the object to be weighed by other means. is there. Specifically, a photo sensor for detecting an object to be weighed on the platform 11, a television camera for imaging the platform 11, an image processing device for processing a captured image obtained by the television camera, or the like Thus, the outer position of the object to be weighed on the platform 11 may be optically detected, and the coordinates x ′ and y ′ of the center of gravity of the object to be weighed may be obtained from the outer position and the property of the object to be weighed. . One example will be described below.
[0096]
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a modified example of the weighing device of the present invention. As shown in FIG. 5, the table 8 corresponds to the end surface of the table 11 on the side where the load cells LC2 and LC3 are located, and the table 9 corresponds to the end surface of the table 11 on the side where the load cells LC1 and LC2 are located. Each is provided. A plurality of light projecting and light receiving photosensors 8a and 9a arranged at predetermined intervals are provided on the platforms 8 and 9, respectively.
[0097]
Information detected by these photosensors 8a and 9a is input to the CPU 4 shown in FIG. CPU4 calculates | requires the external position LMNS of a to-be-measured object based on the information input from photosensor 8a, 9a. Here, for example, if the object to be weighed is a truck, the CPU 4 may obtain the tire position of the truck.
[0098]
Further, for example, the object to be weighed is a track, and the position of the center of gravity is smaller by a in the x-axis direction and by b in the y-axis direction than the position detected by the photosensors 8a and 9a. If it is known in advance, the CPU 4 can automatically obtain the center of gravity coordinates T (x, y) from x ′, y ′ as x = x′−a, y = y′−b. It is. Thus, when the property of the object to be weighed is known in advance, the position of the center of gravity of the object to be weighed can be obtained with high accuracy by automatically correcting based on the property.
[0099]
When the position of the center of gravity of the object to be weighed is obtained by using a photo sensor or a television camera and an image processing device as described above, the platform 11 is supported by a single load sensor. Even so, the position of the center of gravity can be obtained.
[0100]
(Embodiment 2)
The weighing device according to Embodiment 2 of the present invention uses a weighting factor determined based on a plurality of predetermined positions on the platform and the position of the center of gravity of the object to be weighed. The span coefficient at the position is calculated. Note that the configuration of the weighing device according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0101]
Hereinafter, the operation of the weighing device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0102]
A weight is placed so that the center of gravity is located in the vicinity of the representative positions S11 to S33 on the platform 11 shown in FIG. 3, and the output values w1 to w4 of the load cells LC1 to LC4 are measured each time. Then, for each representative position S11 to S33, the ratio of the total output value of each load cell LC1 to LC4 with respect to the true load M on the platform 11, that is, the span coefficient Rxy is calculated according to the aforementioned equation (21).
[0103]
Here, the x and y coordinate values of the representative positions S11 to S33 are in accordance with the values obtained by previously dividing the platform 11 as described above, that is, for example, if S11, x = A / 2, y = B / 2. It is good. However, in this embodiment, in order to use a more accurate value, the x and y coordinate values (weights) of the representative positions S11 to S33 according to the above-described equation 22 using the output values w1 to w3 of the load cells LC1 to LC3. The coordinate value of the center of gravity is calculated.
[0104]
The coordinate values calculated as described above are associated with the representative positions S11 to S33 (x ₁₁ , Y ₁₁ ) To (x ₃₃ , Y ₃₃ ). These coordinate values are stored in the memory circuit 7 together with the span coefficient Rxy.
[0105]
After obtaining the span coefficient and the coordinate value of the center of gravity of the weight as described above, the weighing device of the present embodiment measures the weight of the object to be weighed as follows.
[0106]
When the object to be weighed is placed on the platform 11, the CPU 4 provided in the weighing apparatus 1 determines the center of gravity of the object to be weighed based on the output values w1 to w3 when the output values of the load cells LC1 to LC4 are stabilized. The coordinates x and y are calculated according to the equation 22 described above. Then, a signal indicating the calculated coordinates x and y is stored in the memory circuit 7. In the following, the coordinates calculated in this way are expressed as x = xp, y = yp.
[0107]
Next, the CPU 4 reads (xp, yp) and (x ₁₁ , Y ₁₁ ) To (x ₃₃ , Y ₃₃ ), And (xp, yp) and each (x ₁₁ , Y ₁₁ ) To (x ₃₃ , Y ₃₃ ) Is calculated. In the following, the distance calculated in this way is represented by q ₁₁ ~ Q ₃₃ Is written. For example, (xp, yp) and (x ₁₁ , Y ₁₁ ) Q ₁₁ Is calculated according to Equation 30 below.
[0108]
q ₁₁ = {(Xp-x ₁₁ ) ² + (Yp-y ₁₁ )) ² } ^1/2 ... 30
After calculating q11 to q33 as described above, the CPU 4 reads three values from the memory circuit 7 in order from the smallest distance from the gravity center position Spp (xp, yp) of the object to be weighed. Specifically, for example, when q33 is the smallest, q32 is the second smallest, and q22 is the third smallest, the values of q33, q32, and q22 are read from the memory circuit 7. Hereinafter, the values of q33, q32, and q22 will be described as examples.
[0109]
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the principle of correction of the displacement error in the second embodiment of the present invention. FIG. 9 shows q33, q32, q22 and the position Spp of the center of gravity of the object to be measured on the coordinates. Here, the span of the weighing device at the position Spp of the center of gravity of the object to be weighed is affected by the span at three representative positions adjacent to the position Spp of the center of gravity in inverse proportion to the magnitude of the distance. Therefore, based on the fact that the ratio of the distance between Spp and S22, S32, S33 is q22: q32: q33, the ratio of the span influence degree to the span of the weighing device at the position Spp of the center of gravity of the object to be weighed is expressed by the following equation. Calculate according to 31-33.
[0110]
r22 = (q22 + q32 + q33) / q22 Formula 31
r23 = (q22 + q32 + q33) / q32 Formula 32
r33 = (q22 + q32 + q33) / q33 Formula 33
In these formulas 31 to 33, since the denominator is the magnitude of the distance, the greater the distance, the smaller the span influence degree, and the smaller the distance, the greater the span influence degree.
[0111]
The span of the weighing device at the position Spp of the center of gravity of the object to be weighed is affected by the spans at S22, S32, and S33, and is considered to be affected by the weight of the span influence degree. Accordingly, the CPU 4 calculates the span coefficient Rpp of the weighing device at the position Spp of the center of gravity of the object to be measured according to the following equation 34.
[0112]
Rpp = (R22 · r22 + R32 · r32 + R33 · r33) / (r22 + r32 + r33) Equation 34
Then, the CPU 4 calculates the weight of the object to be weighed by dividing the sum of the output values w1 to w4 of the load cells LC1 to LC4 by the span coefficient Rpp.
[0113]
In the present embodiment, the span coefficient related to the center of gravity position Spp is calculated from the spans at the three representative positions adjacent to the center of gravity position Spp of the object to be measured. Similarly, the span coefficient may be calculated from the span at.
[0114]
As described above, since the weighing device of the present invention can correct the deviation error, the weight of the object to be weighed can be measured more accurately than the conventional weighing device.
[0115]
Even if the load cell span change is based on reasons other than the inclination of the load cell, or even if the number of load sensors such as load cells that support the platform is arbitrary, the specific area can be measured. When the center of gravity of the object moves, the span coefficient of the measurement value of the weighing device is approximately along ax + by + c (a, b, c are constant numbers) according to changes in the coordinates x, y set on the platform. If a changing phenomenon occurs, the span coefficient at an arbitrary coordinate in the region can be estimated. In order to increase the accuracy of the span coefficient estimation, if the span coefficient tends to change nonlinearly, the area to be measured should be narrowed accordingly. If so, the area to be measured should be widened.
[0116]
Further, the weighing device of the present invention corrects the weight measurement value by detecting the position of the object to be weighed on the platform and estimating the span coefficient when the object is at that position. Therefore, even if the position of the center of gravity of the object to be weighed is unknown, as long as the position of the object to be weighed on the platform can be detected, the same thing as the object to be weighed is used as described above. The weight can be measured by using the equation for estimating the span coefficient obtained in this way.
[0117]
Furthermore, the weighing device of the present invention obtains the position of the center of gravity of the object to be weighed during operation, and based on the error values of the measured values at a plurality of positions near the position of the center of gravity obtained in advance during adjustment, The error that will occur in the measured value at the position of the center of gravity of the object to be weighed is estimated. Therefore, even if the sensitivity change with respect to the inclination angle of the plurality of load cells is in any magnitude and increase / decrease direction, and even if the bending of the platform is not uniform and symmetric, the offset error can be corrected correctly.
[0118]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the weighing device of the present invention, it is possible to correct the deviation error due to the difference in the span of each load cell depending on the position of the object to be weighed on the platform with a simple configuration. Therefore, the weight of the object to be weighed can be measured with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a weighing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a weight measuring device provided in the weighing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the principle of correction of an offset error in the weighing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the principle of correction of an offset error in the weighing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a modified example of the weighing device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a conventional weighing device.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a weight measuring device provided in a conventional weighing device.
8A and 8B are side views showing the configuration of the load cell that supports the platform, where FIG. 8A is a diagram showing a state in which an object to be weighed is not placed on the platform, and FIG. 8B is a diagram on the platform. It is a figure which shows the state by which the to-be-measured object is put in.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the principle of correcting an offset error in the weighing device according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Weighing device
2 Weight measuring device
3 I / O circuit
4 CPU
5 Input device
6 Display
7 Memory circuit
8a Photosensor
9a Photosensor
A1, A2, A3, A4 operational amplifier
AD1, AD2, AD3, AD4 A / D converter
LC1, LC2, LC3, LC4 load cell

Claims (6)

A platform for placing an object to be weighed, and a strain generating body, and when the object to be weighed is placed on the platform, supports the platform so that its posture can be changed ; A plurality of load cells that generate an output signal corresponding to a stress generated in the strain generating body when an object to be weighed is placed on a mounting table, and based on the output signal of the load cell , In a weighing device that measures weight,
Position detecting means for detecting the position of the object to be weighed on the platform based on output signals of the plurality of load cells ;
Span coefficient information storage means for storing span coefficient information related to the span coefficients related to a plurality of reference positions set on the platform;
From among the plurality of reference positions, a reference position close to the position of the object to be measured detected by the position detection means is specified, and span coefficient information relating to the specified reference position is read from the span coefficient information storage means. A span coefficient estimating means for estimating a span coefficient related to the position of the object to be measured using the read span coefficient information;
A weighing apparatus comprising: a weight measuring means for measuring the weight of the object to be weighed based on the span coefficient estimated by the span coefficient estimating means and an output signal of the load cell. The span coefficient information includes a span coefficient estimation formula determined for each of a plurality of regions including each of the plurality of reference positions.
The span coefficient estimation means specifies which of the plurality of areas the position of the object to be measured detected by the position detection means belongs, and an estimation formula of a span coefficient determined for the specified area The light weight according to claim 1, wherein the value is estimated from the span coefficient information storage means, and the value estimated by the read span coefficient estimation formula is used as the span coefficient related to the position of the object to be measured. apparatus.   3. The measurement according to claim 2, wherein the estimation formula for the span coefficient is represented by a multiple regression equation in which the objective variable is a span coefficient and the explanatory variable is a coordinate value indicating the position of the object to be weighed on the platform. apparatus. The span coefficient estimating means uses the weighting coefficient determined according to the distance between the position of the object to be measured detected by the position detecting means and the plurality of reference positions and the read span coefficient information. The lightweight device of claim 1, wherein the light weight device is configured to estimate a span coefficient related to a position of the weighing object . Comprising a plurality of the load cells ;
The weighing according to any one of claims 1 to 4 , wherein the position detecting means is configured to detect the position of the object to be weighed on the platform in accordance with output values from a plurality of the load cells. apparatus. The position detection means includes a detection unit that optically detects an object to be weighed on the platform, and is configured to detect the position of the object to be weighed on the platform according to a detection result of the detection unit. The weighing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein:

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