JP4776821B2 - 重量測定システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のロードセルによって荷重を測定する重量測定システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
複数のロードセルを使用した重量測定システムとしては、例えばトラックスケールやホッパスケールがある。このような重量測定システムの一例が、例えば特許第2709837号の明細書に開示されている。この重量測定システムでは、1つの載台を複数のロードセルで支持するが、これら各ロードセルが、それの起歪体に、または起歪体に接近してデジタル荷重変換手段を設けたもので、各ロードセルがデジタル荷重信号を出力する。これら各ロードセルからのデジタル荷重信号は、シリアル通信ラインで出力され、これら通信ラインは1つのジャンクションボックスで纏められ、共通の1組の通信ラインとなって主コントローラに接続されている。主コントローラは、通信ラインを介して各ロードセルのデジタル荷重信号を集め、これらに秤として必要な演算を施して、計量値を算出し、表示したり、更に上位のコンピュータに出力している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように各ロードセルにデジタル荷重変換手段を設けても、各ロードセルのデジタル荷重信号を集めて、秤としての計量値を生成する専用の主コントローラが必要である。一般機械製造事業者は、上記のデジタル荷重信号を出力するロードセルを購入しても、これらを利用して、秤として機能させるためのノウハウを所有しておらず、これらノウハウがインストールされた主コントローラを購入せざるを得ない。このシステム構成は、従来から使用されているアナログ荷重信号を出力するロードセル、デジタル指示計、コンピュータ等からなる従来の重量測定システムと殆ど変化が無く、せっかくロードセルからの荷重信号をデジタル化しているのに、それが有効に利用されていない。
【0004】
また、重量測定以外にも多くの測定を行うシステムを作るとき、他の測定が汎用のコンピュータによって制御されているのに、重量測定のみが、上述したような主コントローラによって制御される。しかも、この主コントローラの操作方法、表示機能、出力データ内容等が、他の測定に対して汎用のコンピュータ等によって行われている操作方法、表示機能、出力データ内容等と異なっていると、情報操作の観点において統一した思想が採れない。
【0005】
本発明は、秤の演算ノウハウを持たないロードセルユーザーでも、専用の主コントローラを使用しなくても、重量測定システムを構築することができるようにすることを目的とする。また、本発明は、他の測定情報と併せて、統一した設計思想で、総合的測定システムを構築することが可能な重量測定システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明による重量測定システムは、複数のデジタルロードセルを備えている。これらデジタルロードセルでは、起歪体に荷重検出素子を設けられている。荷重検出素子としては、印加された荷重に応答してアナログ荷重信号を生成するものであれば、種々のものを使用することができる。この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル変換手段がデジタル荷重信号に変換する。さらに、通信手段が設けられている。この通信手段は、有線通信または無線通信を行うものである。各起歪体が、荷重を受けるように配置されている。例えば1つの載台の複数の箇所に配置される。前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも1台に伝送される。デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有している。秤機能演算手段は、少なくとも初期荷重調整手段、スパン調整手段及び零点調整手段を、備えている。
【0007】
本発明による重量測定システムでは、各デジタルロードセルのうち、少なくとも1台が、秤機能演算手段を備えているので、特別にデジタル指示計を設ける必要がない。
【0008】
前記各デジタルロードセルが、前記秤機能演算手段を有している。さらに、各デジタルロードセルは、前記通信手段を介して汎用情報機器と通信可能で、前記汎用情報機器から指定されたデジタルロードセルの前記秤機能演算手段が動作する。
【0009】
このように構成した場合、全てのデジタルロードセルが秤機能演算手段を備えているので、特定のデジタルロードセルにのみ秤機能演算手段を設ける必要がなく、製造が容易になる。しかも、汎用情報機器によって、これら複数のデジタルロードセルのうち1台の秤機能演算手段を動作させることができるので、汎用情報機器によって他の測定装置も制御するような場合、他の測定装置と組み合わせた総合的な測定システムを、汎用情報機器によって制御することができる。
【0010】
さらに、前記秤機能演算手段は、前記汎用情報機器から前記通信手段を介して送信される公開されたコード信号に基づいて制御されるものとすることができる。公開されたコード信号とは、例えば或るコード信号を秤機能演算手段が受けると、初期荷重調整手段が動作し、別のコード信号を秤機能演算手段が受けると、スパン調整手段が動作し、更に別のコード信号を秤機能演算手段が受けると、零点調整手段が動作するというように、様々なコード信号と、このコード信号によって秤機能演算手段が行う動作とが、予め公開されているものを言う。
【0011】
このように構成した場合、公開されたコード信号に基づいて秤機能演算手段が制御されるので、汎用情報機器の操作者は、公開されたコード信号を発生させる必要はあるが、秤機能演算手段をどのように構成するかについてのノウハウまでは、修得する必要はなく、比較的簡単に重量測定システムを、デジタルロードセルと、汎用の情報機器とによって構成することができる。
【0012】
また、前記各通信手段は、1本のシリアルラインによって接続することができる。汎用情報機器も、このシリアルラインに接続することができる。このように構成すると、各デジタルロードセルの通信手段や汎用情報機器の間に接続用の機器、例えばジャンクボックスを設ける必要がなく、システムの配線を簡略化できる。
【0013】
本発明の他の態様の重量測定システムは、起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも1台に伝送され、デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、前記各デジタルロードセルは、前記デジタル荷重信号用の第1のスパン係数によって前記デジタル荷重信号に対してスパン調整を行う第1のスパン調整手段を有し、前記少なくとも1台のデジタルロードセルは、他の前記デジタルロードセルから伝送された前記スパン調整の行われたデジタル荷重変換信号と自己の前記スパン調整が行われたデジタル荷重信号との加算値に対して、これら加算値用の第2のスパン係数によって前記加算値に対する第2のスパン調整を行う第2のスパン調整手段を有している。
【0014】
本発明の別の態様の重量測定システムは、起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも1台に伝送され、デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、前記各デジタルロードセルは、デジタルフィルタを備え、少なくとも、このデジタルフィルタを通過させた前記デジタル荷重信号または前記デジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号を、前記少なくとも1台のデジタルロードセルに伝送され、前記少なくとも1台のデジタルロードセルは、前記各デジタルロードセルからのデジタルフィルタを通過させたデジタル荷重信号及び自己のデジタルフィルタを通過させたデジタル荷重信号それぞれまたは加算値に対してフィルタ演算を行うか、前記デジタルロードセルからのデジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号及び自己のデジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号それぞれまたは加算値に対してフィルタ演算を行う。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の1実施の形態の重量測定システムは、図1に示すように、複数、例えば4つのデジタルロードセル2を有している。これらデジタルロードセル2は、図示していないが、例えば矩形の載台の4隅に配置され、載台上に載置された被計量物の重量を測定する。
【0018】
これらデジタルロードセル2は、いずれも同一の構成であって、アナログロードセル4を有している。このアナログロードセル4は、図2(a)に示すように、起歪体6を備えている。これら起歪体6には、荷重検出素子、例えばストレインゲージ8が、複数配置されている。これらストレインゲージ8は、ブリッジ回路を構成している。各起歪体6は、上述した載台や載台上の被計量物品の重量を分散して支持する。ストレインゲージ8からなるブリッジ回路は、印加された荷重に応じてアナログ荷重信号を発生する。
【0019】
この起歪体6には、プリント基板10が取り付けられている。このプリント基板10上には、測定演算回路が設けられている。即ち、図1に示すように、測定演算回路は、アナログ荷重信号をデジタル信号に変換するA/D変換器12を含み、更に、このデジタル信号を演算処理する制御部、例えばCPU14を有している。このCPU14が他のデジタルロードセル2や後述する汎用情報機器16と通信するための通信装置18と、通信用のシリアルインターフェース20とが設けられている。なお、A/D変換器12とストレインゲージ8のブリッジ回路との間には、図示していないが、アナログ荷重信号を増幅するための増幅器が設けられている。
【0020】
図2(a)に示すように、起歪体6及びプリント基板10は、保護ケース22によって包囲されている。この保護ケース22の外壁22aに、シリアルインターフェース20の共通バスラインに接続された1対のコネクタ24a、24bが設けられている。各コネクタ24bは、他のデジタルロードセル2の対応するコネクタ24aに、伝送線路26を介してシリアル接続されている。さらに、シリアル伝送線路26を介して汎用情報機器16にもシリアル接続されている。汎用情報機器16としては、例えばパーソナルコンピュータまたはプログラマブルロジックコントローラを使用することができる。
【0021】
このように通信装置18、インターフェース20を介して各デジタルロードセル2は相互に1組のシリアルライン26によって結合することで通信可能であり、かつ汎用情報機器16とも通信可能である。汎用情報機器16、各デジタルロードセル2との間には、シリアル伝送線路26が存在するだけであり、接続用のジャンクションボックスは不要である。
【0022】
なお、図2(b)に示すように、保護ケース22の外壁22a側にプリント基板10を配置することもできる。このようにプリント基板10は、直接に起歪体6に必ずしも取り付ける必要はない。図2(b)では、コネクタ24a、24bの図示を省略してある。
【0023】
各デジタルロードセル2のCPU14は、デジタル荷重変換手段及び秤機能演算手段として機能するようにプログラムされている。
【0024】
デジタル荷重変換手段とは、アナログロードセル4が発生するアナログ荷重信号を、デジタル化したデジタル信号に対して、演算処理、例えばスパン調整を行って、デジタル荷重信号に変換して出力するものである。
【0025】
秤機能演算手段とは、各デジタルロードセル2の使用者が、これらデジタルロードセル2を使用して秤を製造するときに、これらデジタルロードセル2からのデジタル荷重信号を統合して処理し、秤として機能させるための演算手段である。秤機能演算としては、少なくともイニシャル荷重処理、スパン調整及び零点調整がある。
【0026】
イニシャル荷重処理は、デジタルロードセル2が載台等に配置されたときに、各デジタルロードセル2によって支持される載台の荷重等の秤に所属する荷重分を、イニシャル荷重として記憶しておき、載台上に被計量物品が載荷されたときに、各デジタルロードセル2からのデジタル荷重信号の合計値から、イニシャル荷重を減算するものである。
【0027】
スパン調整は、各デジタルロードセル2からのデジタル荷重信号の合計値からイニシャル荷重を減算した値が、被計量物品の重量を表すように、減算値に所定の係数を乗算するものである。
【0028】
零点調整は、重量測定システムの使用中に、アナログロードセル4に付属する電気回路におけるドリフトや載台等への付着物によって生じるデジタル荷重信号の変動分を記憶し、これを相殺するものである。
【0029】
各デジタルロードセル2は、上述したデジタル荷重変換手段と、秤機能演算手段とを備えているが、汎用情報機器16によって親ロードセルと指定されたデジタルロードセル2のみがデジタル荷重変換手段と秤機能演算手段を動作させ、他のデジタルロードセル、即ち汎用情報機器16によって子ロードセルと指定されたデジタルロードセル2は、デジタル荷重変換手段のみを動作させ、親ロードセルが秤機能演算を実行するために、デジタル荷重信号を親ロードセルに伝送する。また、親ロードセルは、秤機能演算手段によって各デジタル荷重信号を処理した結果を、汎用情報機器16に伝送する。
【0030】
このようにいずれのデジタルロードセル2を親ロードセルとして作動させるか、子ロードセルとして機能させるかの指定や、秤機能演算手段におけるイニシャル処理を開始させるための指示、スパン調整を行わせるための指示、零点調整を行わせるための指示等は、汎用情報機器16に使用者に対して、デジタルロードセル2のメーカが、各指定や指示に対応させて予め公開しているコード信号を、汎用情報機器16からデジタルロードセル2に対して伝送することによって行われる。従って、汎用情報機器16の使用者は、どのように秤機能演算手段を構築するかについての知識を持つ必要がない。
【0031】
デジタルロードセルのデジタル荷重変換手段に対して行うスパン調整について説明する。アナログロードセル4のアナログ荷重信号には、無負荷状態でも、起歪体6に装着されたブリッジの不平衡分の電圧が含まれている。この状態での出力信号を原点として規定のフルスケール荷重負荷を起歪体6に印加したとき、無負荷時とフルスケール荷重負荷時の電圧出力差を負荷荷重のスパン電圧という。デジタルロードセル2において、デジタルロードセル2の無負荷時に、デジタルロードセル2から出力されるデジタル荷重信号と、ロードセルの容量分の重量を持つ基準分銅をロードセル2に印加したときに出力されるデジタル荷重信号との差が、常に基準分銅に重量値に等しくなるように、デジタルロードセル2は調整される。これが、デジタルロードセルのスパン調整である。
【0032】
このスパン調整は、例えば図3に示すように行われる。デジタルロードセル2が無負荷時のA/D変換器12のデジタル信号の大きさをwi、フルスケール時のデジタル信号の大きさをwfとする。まず、デジタルロードセル2を無負荷状態とし、CPU14に外部から命令を与えて、wiを記憶させる(ステップS2)。このデジタルロードセル2の使用に規定された容量分の基準分銅をデジタルロードセル2に載荷する(ステップS4)。このとき、A/D変換器12のデジタル信号がwfとなる。スパン係数記憶命令を外部からCPU14に与えると、CPU14は、wfからwiを減算して、その減算値を記憶し(ステップS6)、基準分銅の重量wsを(wf−wi)で除算し、ロードセルスパン係数koを算出し、これを記憶しておく(ステップS8)。
【0033】
A/D変換器12の出力をwadとすると、任意のロードセル負荷荷重に対するデジタル荷重出力値weは、上記のように決めたロードセルスパン係数koを用いて、
we=ko(wad−wi)
と表される。wiはデジタルロードセル2のスパン調整時には記憶する必要があるが、スパン調整後には必ずしも記憶させる必要はない。これは、デジタルロードセル2単体では、重量測定システムではないからデジタルロードセル2単体のイニシャル荷重を記憶させてもあまり意味がない。そこで、デジタルロードセル2から出力されるデジタル荷重信号には、ブリッジ回路の不平衡電圧成分などロードセルの負荷荷重に直接に関係のない荷重相当分の電気信号も加わった総合のデジタル荷重信号を出力するように、図4に示すように、ko・wadの演算を行ったWe’を出力する(ステップS10)。これを上述した親ロードセルに送信する(ステップS12)。
【0034】
このようなWe’のデジタル荷重信号を、秤演算機能を有するデジタル指示計に入力して、デジタル指示計にて被計量物のみの荷重を、デジタル表示計量値に変換するシステムは存在する。しかし、このようなデジタル指示計を作成する能力のない一般機械プラント製造業者は、汎用情報機器以外にデジタル指示計を用いなければ、重量計測システムを構成できず、またシステムの小型化、コスト面から見て好ましくない。また、デジタル指示計によって表示データや操作手順等が規制を受けるので、圧力、温度等の他の測定信号を集約した表示・操作を、汎用情報機器において実施するとき、データ表示、操作面での思想統一がとれなくなる。
【0035】
そこで、各デジタルロードセル2に秤演算機能を持たせ、そのうちの1台のロードセルの秤演算機能を作動させることによって、デジタル指示計を不要としている。しかも秤演算に関係する操作命令や設定データを全て汎用情報機器16から与え、デジタルロードセル2によって生成され、外部に出力する必要なデータは、全て汎用情報機器16によって読みとれるようにしている。しかも、操作命令は、デジタルロードセル2のメーカがコード信号として公開しているので、このコード信号のみを発生させれば、秤機能演算を作動させることができる。
【0036】
秤機能演算について、まず1台のデジタルロードセル2からなる重量測定システムを例に説明する。ロードセルを載台に接続したとき、被計量物が載台上にないときでも、ロードセルの無負荷調整時点の荷重信号wiに、載台の重量成分や、載台への付着物、ロードセル調整時点から変動した増幅器のオフセットドリフト成分、ブリッジ回路の不平衡成分が加わり、A/D変換器12によってデジタル信号に変換される。ロードセル調整時点の無負荷荷重信号wi以外に加わる荷重成分をwioと置くと、載台に被計量物が存在しない場合のA/D変換器12の出力wadは、
wad=wi+wio
である。従って、デジタル荷重信号We’は、
We’=ko・wad=ko・(wi+wio)
となる。ここで、はかりの調整時点における載台に被計量物が乗っていない状態でのデジタル荷重信号の大きさをイニシャル値Wiと定義すると、Wiは、
We’=ko・(wi+wio)=Wi
となる。重量測定システムは、被計量物の重量のみを表示することが要求されるので、はかりの調整時点においてイニシャル値記憶命令によってCPU14のイニシャル値記憶用メモリにWiを記憶させ、被計量物を載台上に置くことによってロードセルから出力される荷重We2=ko・wadから、はかりが無負荷の時のイニシャル荷重Wiを減算することによって被計量物の荷重が求められるようにする。例えば、被計量物の重量をWpとすると、Wpは、
Wp=ko・wad−Wi
として算出される。
【0037】
この実施の形態のように4台のデジタルロードセル2によって載台を指示する場合、4台のデジタルロードセル2の合計出力によって被計量物の負荷荷重が得られる。各デジタルロードセルにおけるデジタル荷重信号を
Wen’=kon・wadn 但し、n=1,2、3、4
としたとき、複数のデジタルロードセル2によって荷重支持された従来の荷重演算方式に倣うと、子ロードセルのデジタル荷重信号は伝送路26を介して親ロードセルに伝送され、親ロードセルにおけるデジタル荷重信号も含めて、4台のデジタルロードセル2からのデジタル荷重信号が親ロードセルによって合計され、重量測定システムとしての荷重信号に表される。
【0038】
各デジタルロードセル2のデジタル荷重信号の合計値をWetとすると、
と親ロードセルのCPU14において演算処理する。
【0039】
デジタルロードセル4台分の調整時点におけるイニシャル重量の合計値Witは、載台上に被計量物が存在しないときの4台のデジタルロードセル2のデジタル荷重信号We1’、We2’ We3’ We4’の合計値Wetの値である。この値を外部情報機器16からのイニシャル値記憶命令によって、親ロードセルのCPU14のイニシャル値記憶用メモリに記憶させ、被計量物の重量を
Wet−Wit
として演算する。
【0040】
この差の値は、被計量物の計量値を表現するデータ(表示計量値)を得るための基本データとなる。
【0041】
物体の重量を正しく表すには、基準をなす重量を持つ基準分銅を載台に乗せたとき、基準分銅の重量が、基準分銅によるWet−Witによって表されるようにしなければならない。基準分銅の重量値Wsと、Wet−Witの間に変換係数Ktを設けて、
Ws=Kt・(Wet−Wit)
が成立するように変換係数Ktを定める。このKtを秤機能演算手段において決定する動作がスパン調整である。
【0042】
変換係数Ktを決定した後に、重量測定システムとしての計量値Wqtを、
Wqt=Kt・(Wet−Wit)
と表す。しかし、デジタル指示計を計量器国際基準に準拠させるためには、上述した表示計量値よりも、同じ重量に対してWqtが4倍以上高い分解能を持つようにしなければならない。そのため、A/D変換器12からのデジタル信号が、この基準に対応できるように、表示計量値に対して充分に分解能が高いデジタル荷重値が得られるように、A/D変換器12及びアナログロードセル4を構成しておく。
【0043】
スパンの調整後にも、デジタル荷重信号は電気的、機械的要因によってドリフトするので、無負荷時にWqt≠0になることがある。従って、重量計測システムとして使用できるようにするためには、スパン調整完了後の無負荷状態において零点調整する必要がある。即ち、無負荷状態においてWqtを元にした計量表示値が0になるように調整する。
【0044】
この調整は、次のように行う。即ち、親デジタルロードセルに汎用情報機器16から零点調整命令が与えられたとき、その時点でのWqtの値を親ロードセルのCPU14に付属する零点メモリ回路に記憶させる。零点処理を含んだ内部計量値をWrt、零点メモリに記憶されている荷重値をWztとすると、Wrtは
Wrt=Kt・(Wet−Wit)−Wzt
によって求められる。零点調整命令を受けると、親ロードセルのCPU14は、そのときのWrtの値をWztに記憶させる。これによってWrtの値は、0となる。
【0045】
零点処理機能を含んだ内部計量値Wrtは、それよりも分解能の低い表示計量値へ次のような演算によって変換される。重量測定システムの最小表示量は、0、1、2・・・か、0、2、4、6・・・か、0、5、0,5・・・または、これらの数値に10m(mは整数)を乗算した値で増減する。これら最小表示量をC、最小表示量当たりのカウント数(Wrtの値)Dが与えられると、重力測定システムの表示計量値Wdtは、
Wdt=Wrt・C/D
によって算出される。
【0046】
このような秤機能演算手段を、各デジタルロードセル2が有し、汎用情報機器16によって指定されたデジタルロードセル2が親ロードセルとして、秤機能演算手段を動作させる。
【0047】
このような演算や操作を汎用情報機器16から行う場合、図5に示すように、各デジタルロードセル2に公開コードによる命令を送信して、親子ロードセルの設定を行う(ステップS14)。汎用情報機器16において、上述したC、D及び重量測定システムのスパン調整に使用する基準分銅荷重Ws’を設定する(ステップS16)。汎用情報機器16から親ロードセルに、公開コードを付して、C、D、Ws’を送信する(ステップS18)。ここで、公開コードは、どの値がC、D、Ws’であるかを、親ロードセルが識別できるように付されている。親ロードセルでは、C、D、Ws’が記憶される(ステップS20)。親ロードセルでは、CPU14が、Ws’の値をスパン算出計算に備えて、
Ws=Ws’・(D/C)
と演算されて、CPU14に付属するメモリに記憶される(ステップS22)。
【0048】
スパン調整を行う場合、図6に示すようにスパン調整モード命令の公開されたコード信号を汎用情報機器16から親ロードセルに送信する(ステップS24)。親ロードセルは、スパン調整モードで動作を開始する。調整作業者が、載台に何も乗っていないことを確認して、イニシャル記憶命令を表す予め公開されたコード信号を送信する(ステップS26)。親ロードセルは、この命令を受けると、WetをCPU14に付属するイニシャル値メモリに記憶する(ステップS28)。この記憶によってWet−Witが0になったことを確認して、載台上に基準分銅を載荷する(ステップS30)。なお、Wet−Witが0になったことを汎用情報機器16において確認するために、親ロードセルは、汎用情報機器16に対して、Wet−Witを識別コードを付して送信している。この他に、A/D変換器12のデジタル信号wad、デジタル荷重信号Wen’もそれぞれ識別コードを付して、送信している。
【0049】
分銅が載せられたことを確認した上で、汎用情報機器16からスパン調整命令を表す公開されたコード信号が親ロードセルに送信される(ステップS32)。親ロードセルは、この命令を受けると、Kt=Ws/(Wet−Wit)の演算を行い、スパン係数Ktを算出し、親ロードセルのCPU14に付属するメモリに記憶し(ステップS34)、予め公開されたスパン係数を表す識別コードを付して汎用情報機器16に送信する(ステップS36)。汎用情報機器16では、送信されたKtを不揮発性メモリに記憶し(ステップS38)、親ロードセルを故障等によって交換する際、汎用情報機器16からKtを送信して、再度スパン調整を行う手間を省いている。
【0050】
このようにしてイニシャル荷重の調整、スパン調整が行われた後、図7に示すように、公開されたコード信号によって表される稼働モード命令を汎用情報機器16から親ロードセルに伝送する(ステップS40)。親ロードセルは、上述したようにWrt、Wdtを算出し、これらに識別コードを付して、汎用情報機器16に伝送する(ステップS42)。
【0051】
これらWrt、Wdtは、そのまま出力しても良いが、デジタルフィルタ演算及びちらつき防止演算等の安定処理を実行して出力するのが望ましい。デジタルフィルタ演算は、振動するWrt、Wdtを平滑するためのもので、例えば低域通過フィルタまたは帯域除去フィルタを構成する。或いは移動平均の演算を行っても良い。ちらつき防止演算は、表示計量値が例えばプラスマイナスの最小表示量の範囲でちらついた場合に、0、+1度目、或いは−1度目のうちのいずれかの値をできる限り一定的に表示させる演算である。
【0052】
更に、Wrt、Wdtは、安定判別済み計量値に変換して、出力することもある。これは、重量計測システムの過渡応答が収束して、例えばWdtが一定時間以上の間、一度目以内の変化が続けば、安定領域に入ったと判別し、被計量物の重量値を1つの値、即ち安定計量値に決定する変換が行われる。安定計量値とは、一義的に被計量物に与えられる測定重量値であり、汎用情報機器16からプリンタや上位コンピュータに伝送される。
【0053】
図8に示すように、汎用情報機器16から公開されたコード信号による零点調整命令が親ロードセルに与えられると(ステップS44)、親ロードセルにおいてそのときのWrtをWztとして記憶させられる(ステップS46)。以後、Wrt及びWdtの値は共に零となる。
【0054】
汎用情報機器16を使用する各デジタルロードセル2の使用者は、公開された命令や識別コード信号を発生させる等のソフトウエアやデータ通信のソフトウエアの作成は必要であるが、重力測定システムのノウハウにかかわるソフトウエアの作成は不要であり、もちろん、デジタル指示計も不要である。
【0055】
しかも、汎用情報機器16の表示装置のどの画面においてどの命令コードをどのような構成したソフトキーを操作することによって発生させるかの決定、親ロードセルからの各種データを汎用情報機器16の表示装置のどの画面においてどのような形態で表示させるかは、全て汎用情報機器16の使用者の自由意思で決定することができるので、使用者は、極めてフレキシビリティの高い重量測定システムを構成することができる。
【0056】
さらに、この実施の形態では、ロードセルスパン係数kon(n=1、2、3、4)とは別に、重量測定システム用のスパン係数Ktを持っているので、予め同じ基準分銅でスパン調整されたデジタルロードセルを使用していれば、どのデジタルロードセル2が故障しても、新しいデジタルロードセルに交換すれば、交換したロードセル2は、交換前のデジタルロードセルと同じ荷重に対して同じ値を出力する。従って、重量測定システムとして、改めて基準分銅を載台に載せて、スパン調整を再び行う必要はない。また、親ロードセルが故障して交換する場合には、親ロードセルを指定する際に、汎用情報機器16から既に記憶させてあった重量測定システム用のスパン係数Ktや、その他の設定も親ロードセルに送信すれば、重量測定システムとして再度スパン調整を行う必要がない。これら汎用情報機器からのスパン係数Kt等の受信命令にも公開された命令コードが付されているし、スパン係数Ktに対しても識別コードが付されている。
【0057】
ところで、上述したデジタルロードセル2のスパン調整を行う場合、A/D変換器から出力されるデジタル信号は、充分な安定性が必要なため、CPU14において大きい時定数を持つデジタルフィルタを構成し、このデジタルフィルタをデジタル信号が通過することが必要である。一方、各デジタルロードセル2のデジタル荷重信号を用いて、重量測定システムを構成する場合、重量測定システムの秤系としての固有振動数や、据え付け場所の床振動などを充分に除去するのに適したフィルタ演算を、各デジタルロードセルからのデジタル荷重信号のそれぞれに対してまたは合計値に対して親ロードセルにおいてフィルタ演算を行う。従って、デジタルロードセルから出力されるデジタル荷重信号は、ロードセルのスパン調整時や出力信号のチェック時のようにフィルタ演算を行ったものと、親ロードセル側でフィルタ演算を行うためにデジタルロードセル側ではフィルタ演算を行っていないものまたはロードセル単体でスパン調整する場合とロードセルが秤に使われた場合との2種類が選択できるようにする。フィルタ演算部を通すか、通さないかまたはどちらのフィルタを選ぶか等は、汎用情報機器16からの命令によって選択できるようにする。従って、親ロードセルに伝送するデジタル荷重信号は、秤用として使用時には、全くフィルタ演算処理を行わない場合の他に、ロードセルスパン調整時のフィルタよりも時定数の小さいデジタルフィルタ演算処理を行う場合もある。
【0058】
上記の実施の形態では、4台のデジタルフィルタを使用したが、これに限ったものではなく、2台以上のデジタルフィルタを使用することができる。また、上記の実施の形態では、各デジタルフィルタ2によって載台を支持したが、載台に限ったものではなく、例えばホッパ等の物品収容槽を支持するように構成することもできる。
【0059】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、本発明による重量測定システムでは、各デジタルロードセルのうち、少なくとも1台が、秤機能演算手段を備えているので、特別にデジタル指示計を設けなくても、重量測定を行うことができる。また、全てのデジタルロードセルが秤機能演算手段を備えているので、特定のデジタルロードセルにのみ秤機能演算手段を設ける必要がなく、製造が容易になる。しかも、汎用情報機器によって、これら複数のデジタルロードセルのうち1台の秤機能演算手段を動作させることができるので、汎用情報機器によって他の測定装置も制御するような場合、他の測定装置と組み合わせた総合的な測定システムを、汎用情報機器によって制御することができる。また、公開されたコード信号に基づいて秤機能演算手段が制御されるので、汎用情報機器の操作者は、公開されたコード信号を発生させる必要はあるが、秤機能演算手段をどのように構成するかについてのノウハウまでは、修得する必要はなく、比較的簡単に重量測定システムを、デジタルロードセルと、汎用の情報機器とによって構成することができる。安定処理手段も予め秤機能演算手段には組み込まれているので、使用者は、安定処理に関する手段を自前で作成する必要がない。更に、各デジタルロードセルを個別にスパン調整し、更に各デジタルロードセルのデジタル荷重信号を統合したものに対して重量測定システムとしてスパン調整を行えるので、例えば1台のデジタルロードセルが故障して、新たなデジタルロードセルに交換が行われても、重量測定システムとしてスパン調整をやり直す必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態の重量測定システムのブロック図である。
【図2】図1の重量測定システムで使用しているデジタルロードセル及びそれの変形例を示す図である。
【図3】図1の重量測定システムにおけるデジタルロードセルでのスパン調整のフローチャートである。
【図4】図1の重量測定システムにおけるデジタルロードセルでのデジタル荷重信号の出力のフローチャートである。
【図5】図1の重量測定システムにおける初期設定のフローチャートである。
【図6】図1の重量測定システムにおけるスパン調整のフローチャートである。
【図7】図1の重量測定システムにおける重量測定のフローチャートである。
【図8】図1の重量測定システムにおける零点調整のフローチャートである。
【符号の説明】
2 デジタルロードセル
4 アナログロードセル
6 起歪体
8 ストレインゲージ
12 A/D変換器
14 CPU
16 通信装置
Claims (5)
- 起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、
前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルに伝送可能であり、前記各デジタルロードセルのうち前記デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送された他の前記デジタルロードセルのデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、前記通信手段を介して汎用情報機器と通信可能であり、前記汎用情報機器から指定されたデジタルロードセルの前記秤機能演算手段が動作する重量測定システム。 - 請求項1記載の重量測定システムにおいて、前記秤機能演算手段は、前記汎用情報機器から前記通信手段を介して送信される公開されたコード信号に基づいて制御される重量測定システム。
- 請求項2記載の重量測定システムにおいて、前記各通信手段は、1本のシリアルラインによって接続されている重量測定システム。
- 起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、
前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも1台に伝送され、デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、
前記各デジタルロードセルは、前記デジタル荷重信号用の第1のスパン係数によって前記デジタル荷重信号に対してスパン調整を行う第1のスパン調整手段を有し、前記少なくとも1台のデジタルロードセルは、他の前記デジタルロードセルから伝送された前記スパン調整の行われたデジタル荷重変換信号と自己の前記スパン調整が行われたデジタル荷重信号との加算値に対して、これら加算値用の第2のスパン係数によって前記加算値に対する第2のスパン調整を行う第2のスパン調整手段を有する
重量測定システム。 - 起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、
前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも1台に伝送され、デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、
前記各デジタルロードセルは、デジタルフィルタを備え、少なくとも、このデジタルフィルタを通過させた前記デジタル荷重信号または前記デジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号を、前記少なくとも1台のデジタルロードセルに伝送され、前記少なくとも1台のデジタルロードセルは、前記各デジタルロードセルからのデジタルフィルタを通過させたデジタル荷重信号及び自己のデジタルフィルタを通過させたデジタル荷重信号それぞれまたは加算値に対してフィルタ演算を行うか、前記デジタルロードセルからのデジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号及び自己のデジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号それぞれまたは加算値に対してフィルタ演算を行う
重量測定システム。
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