JP5329467B2

JP5329467B2 - 積載重量計測装置

Info

Publication number: JP5329467B2
Application number: JP2010082350A
Authority: JP
Inventors: 隆道伊藤; 高橋　　清
Original assignee: Nisshin Seifun Group Inc
Current assignee: Nisshin Seifun Group Inc
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011214950A

Description

本発明は、積載物の重量を測定する積載重量計測装置に関する。

従来、輸送物を積載する一般にバルク車と呼ばれる車両が知られている。このような車両においては、輸送効率を考慮して積載量が少な過ぎないように、また過積載にならないようにするため、その積載重量の正確な測定が必要となる。

特許文献１には、輸送物を積載した際の車両のシャーシの歪みを検出することによって積載重量を測定する装置が記載されている。

特開２００１−２４２００３号公報

一般的に、上方から落下させる方法で輸送物をバルク車のタンクに充填すると、たとえば輸送物が粉粒体の場合、その粉粒体が落下位置で山状に積み上がってしまい、タンク内に均等に充填することができず、必要な積載量を確保することができなかった。そこで、この粉粒体の山を崩すため、わずかな距離での急発進、急ブレーキ等を行って車両を前後に揺らす必要があるが、こうなると従来の積載重量測定装置では、車両を揺らしている最中や揺らした後の正確な積載重量を求めることができないという問題があった。

しかしながら、特許文献１に記載のような従来の測定装置は、車両を揺らさない安定状態での測定を前提にしており、車両を揺らしている最中はもとより、揺動後に停止させた後の測定においても正確な重量を求めることができないものであった。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであって、測定対象を揺動させた後も積載重量の正確な測定が可能な積載重量計測装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するための装置であって、
（１）積載物の重量を測定する積載重量計測装置において、積載物の重量に応じた信号を出力するセンサ部と、前記センサ部の出力に基づき前記積載物の重量を算出する重量算出部と、前記積載物の揺動の有無を検出する揺動検出部と、前記揺動検出部によって前記積載物の揺動を検出した場合に、該揺動検出前の前記センサ部の出力に基づいて前記重量算出部による算出結果を補正して積載重量の測定結果とする重量補正部とを備えたことを特徴とする積載重量計測装置。
（２）前記重量補正部が、前記揺動検出部によって前記積載物の揺動を検出した場合、該揺動直前の前記重量算出部による算出結果をＷ０とし、該揺動直前の時間の経過に伴う前記重量算出部による算出結果の変化を示す傾きをＡ０とし、該揺動直前の時刻をＴ０とし、該揺動後の時刻Ｔｎでの積載重量の測定結果をＷｎとしたとき、
Ｗｎ＝Ａ０×（Ｔｎ−Ｔ０）＋Ｗ０
とする補正を行うことを特徴とする（１）に記載の積載重量計測装置。
（３）前記重量補正部が、前記揺動検出部によって前記積載物の揺動を検出した場合、該揺動直前の前記重量算出部による算出結果をＷ０とし、該揺動直前の時間の経過に伴う前記重量算出部による算出結果の変化を示す傾きをＡ０とし、該揺動直前の時刻をＴ０とし、該揺動開始から停止までの間である時刻Ｔ１での積載重量の測定結果をＷｎ１としたとき、
Ｗｎ１＝Ａ０×（Ｔｎ−Ｔ０）＋Ｗ０
とし、該揺動停止時の時刻をＴｅとし、該揺動停止時での前記重量算出部による算出結果をＷｅとしたとき、補正値Ｈを、
Ｈ＝Ａ０×（Ｔｅ−Ｔ０）＋Ｗ０−Ｗｅ
とし、該揺動停止以降の時刻Ｔ２での前記重量算出部による算出結果をＷ２とし、該揺動停止以降の時刻Ｔ２での積載重量の測定結果をＷｎ２としたとき、
Ｗｎ２＝Ｗ２＋Ｈ
とする補正を行うことを特徴とする（１）に記載の積載重量計測装置。
（４）前記揺動検出部が、前記重量算出部による算出結果の所定時間の回帰直線を求め、該回帰直線の標準誤差が所定の閾値以上のとき、揺動ありと検出することを特徴とする（１）ないし（３）のうちのいずれか１項に記載の積載重量計測装置。
（５）前記揺動検出部が、前記重量算出部による算出結果の所定時間の回帰直線を求め、該回帰直線上の最新時刻の値と該最新時刻での前記重量算出部による算出結果との差の絶対値が所定の閾値以上のとき、揺動ありと検出する
ことを特徴とする（１）ないし（３）のうちのいずれか１項に記載の積載重量計測装置。
（６）前記揺動検出部が、所定時間内の前記重量算出部による算出結果の最大値と最小値との差が所定の閾値以上のとき揺動ありと検出することを特徴とする（１）ないし（３）のうちのいずれか１項に記載の積載重量計測装置。
である。

本発明の装置によれば、測定対象のバルク車等を前後に揺動させた後も積載重量の正確な測定が可能である。

本発明の一実施の形態に係る積載重量計測装置を適用し、バルク車に粉粒体を積載する様子を示す概略側面図である。本発明の一実施の形態に係る積載重量計測装置の構成を示すブロック図である。図２に示したＣＰＵ１０４で実行する処理の第１の例のフローチャートを示す図である。実験例での、粉粒体６の充填の際の時間経過（横軸）に伴う、重量算出部の出力（計量値）（左側縦軸）を示す右肩上がりで中央で乱れた太線のグラフと、粉粒体６の充填の際の時間経過（横軸）に伴う、上記回帰直線からの標準誤差（右側縦軸）を示すほぼ０付近にあり中央で乱れた細線のグラフとを示す図である。図４の実験例で、図３の処理を施して求めた積載重量を白線で記入した図である。図２に示したＣＰＵ１０４で実行する処理の第２の例のフローチャートを示す図である。実験例での、粉粒体６の充填の際の時間経過（横軸）に伴う、重量算出部の出力（計量値）（左側縦軸）を示す右肩上がりで中央で乱れた太線のグラフと、粉粒体６の充填の際の時間経過（横軸）に伴う、上記回帰直線からの標準誤差（右側縦軸）を示すほぼ０付近にあり中央で乱れた細線のグラフとを示す図であって、図６の処理を施して求めた積載重量を記入した図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る積載重量計測装置について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る積載重量計測装置を適用し、バルク車に粉粒体を積載する様子を示す概略側面図である。

バルク車１は、輸送物収容容器３を備え、全体重量を６つの車輪２で支えている。

バルク車１の輸送物収容容器３に粉粒体６を積載する際には、たとえば２階建ての建物の１階にバルク車１を乗り入れ、２階に設けた粉粒体充填設備４と輸送物収容容器３の上部に設けた充填口５とを接続し、粉粒体充填設備４から充填口５を介して粉粒体６を輸送物収容容器３内に落下させて粉粒体６の充填、積載を行う。

輸送物収容容器３内に粉粒体６を充填している最中には、輸送物収容容器３内の空気の逃げ場を設けるため、通気口７を開放しておく。

バルク車１の車輪２の車軸には、その車軸の歪みを検出する歪センサを設けており、バルク車１の車重に応じた車輪２の車軸の歪みを検出可能に構成している。すなわち、輸送物収容容器３内を空にした場合の車輪２の車軸の歪みと、輸送物収容容器３内に輸送物を積載した場合の車輪２の車軸の歪みとの相違に基づいて車重の増加分つまり積載重量を求めることができる。

ところで、輸送物収容容器３内に充填口５を介して粉粒体６を落下させていくと、図１に示すように、粉粒体６は充填口５の直下位置に山８を形成する。この山８の状態のまま粉粒体６の落下を続けると、その頂上が充填口５にまで達して輸送物収容容器３内に十分な積載量の粉粒体６を充填することができなくなってしまう。

そこで、たとえば充填を開始してから所定時間経過した場合や、積載重量が所定重量に達した場合などの所定条件が成立したとき、バルク車１を前後に揺らし、山８を崩してやる必要がある。このバルク車１の揺動は、粉粒体充填設備４と充填口５とを接続し粉粒体６の落下を継続したままでバルク車１を運転し、わずかな距離での急発進や急ブレーキ等で振動を与えることによって行うことができるし、その他、たとえば路面に枕木のような凸部を設け、そこに乗り上げたり、降りたりしてもよいし、如何なる他の方法によるものであってもかまわない。

図２は、本発明の一実施の形態に係る積載重量計測装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態の積載重量計測装置１００は、バルク車１の車重に応じた車輪２の車軸の歪みを検出するセンサ１０１と、センサ１０１の出力を増幅するアンプ１０２と、アンプ１０２の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ１０３と、Ａ／Ｄコンバータ１０３の出力に基づき積載重量を求めて出力するＣＰＵ１０４と、ＣＰＵ１０４で求めた積載重量や、粉粒体６の充填開始からの経過時間等の様々な情報を表示する表示部１０５とを有して構成される。この積載重量計測装置１００はバルク車１に搭載される。なお、ＣＰＵ１０４はＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部を含むものとしてもよい。

なお、本実施の形態では、センサ１０１は車輪２の車軸の歪みを検出するとしているが、本発明はこれに限られるものではなく、バルク車１の車重に応じた変化を検出する如何なるセンサであってもかまわない。

粉粒体６の充填開始は、図示しないボタン操作によって動作し、このタイミングが積載重量計測装置１００に伝えられることによって、表示部１０５では、粉粒体６の充填開始からの経過時間を表示することができる。表示部１０５はバルク車１の運転手が視認可能な位置に設けられているのが好ましい。バルク車１の運転手は、粉粒体６の充填中もバルク車１に乗車したままで、必要に応じてバルク車１を前後に揺動させる。

図３は、図２に示したＣＰＵ１０４で実行する処理の第１の例のフローチャートを示す図である。

ＣＰＵ１０４で実行する処理は、センサ１０１の出力に基づき積載物の重量を算出する重量算出部と、バルク車１すなわち積載物の揺動の有無を検出する揺動検出部と、前記揺動検出部によって積載物の揺動を検出した場合に、該揺動検出前の前記センサ部の出力に基づいて前記重量算出部による算出結果を補正して積載重量の測定結果とする重量補正部とを含む。

重量算出部は、従来の積載重量計測装置において積載重量を算出するものと同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。本発明は、揺動検出部や重量補正部に特徴を有する。図３のフローチャートは、この揺動検出部や重量補正部に相当する。

図３を参照すると、まず、後の処理で参照する、積載物が前後に揺すられたか否かを示す「揺すられたフラグ」を偽に設定する（Ａ−１）。

続いて、一定時間の経過を待ち（Ａ−２）、「揺すられたフラグ」が真か偽かを判定する（Ａ−３）。

ステップ（Ａ−３）において、「揺すられたフラグ」が偽であれば、一定時間間隔で測定した値（重量算出部の出力）を記憶し、最新の有限個の値から回帰直線を求め（Ａ−４）、
現時刻：T
現時刻の測定値：W
回帰直線の傾き：Ac
回帰直線上の現時刻の値：Wc
回帰直線からの標準誤差：StEc
重量算出部の出力の最大値：Wmaxc
重量算出部の出力の最小値：Wmincとしたとき、
(StEc>= 閾値)・・・（１）式
(絶対値(Wc-W)>=閾値)・・・（２）式
(Wmaxc-Wminc>=閾値)・・・（３）式
ここで、揺動検出部として、上記（１）式、（２）式、（３）式のいずれか１つ、あるいはいずれかの組み合わせ、あるいは全てが成立したとき、揺すられていると判定し（Ａ−５）、「揺すられたフラグ」を真に設定して（Ａ−７）、ステップ（Ａ−８）へと進む。一方、それ以外の場合には、揺すられていないと判定し（Ａ−５）、
W0＝Wc
(W0＝W)
A0＝Ac
T0=T
計量値＝W
とし（Ａ−６）、ステップ（Ａ−６）の計量値を積載重量として出力する（Ａ−９）。

その後、充填が完了するまで処理を継続し、ステップ（Ａ−２）に戻る。

ステップ（Ａ−３）において、「揺すられたフラグ」が真であれば、ステップ（Ａ−８）へと進む。

ステップ（Ａ−８）では、
計量値＝A0×（T−T0）＋W0
とし、ステップ（Ａ−９）へと進み、この計量値を積載重量として出力し（Ａ−９）、その後、充填が完了するまで処理を継続し、ステップ（Ａ−２）に戻る。

図４は、実験例での、粉粒体６の充填の際の時間経過（横軸）に伴う、重量算出部の出力（計量値）（左側縦軸）を示す右肩上がりで中央で乱れた太線のグラフと、粉粒体６の充填の際の時間経過（横軸）に伴う、上記回帰直線からの標準誤差（右側縦軸）を示すほぼ０付近にあり中央で乱れた細線のグラフとを示す図である。

この実験では、時間が２４’００”の近辺において、バルク車１を前後に揺動させている。

図５は、図４の実験例で、図３の処理を施して求めた積載重量を白線で記入した図である。ここでは、（１）式の閾値を、図５のＥとし、標準誤差がこれ以上になったとき前後に揺すられていると判定している。

実験の結果、図５に白線で示した積載重量（図３の処理を施して求めた積載重量）が、ほぼ実際の積載重量であることの確認が取れた。

次に、図３とは別の例について、説明する。

図６は、図２に示したＣＰＵ１０４で実行する処理の第２の例のフローチャートを示す図である。

ＣＰＵ１０４は、センサ１０１の出力に基づき積載物の重量を算出する重量算出部と、バルク車１すなわち積載物の揺動の有無を検出する揺動検出部と、前記揺動検出部によって積載物の揺動を検出した場合に、該揺動検出前の前記センサ部の出力に基づいて前記重量算出部による算出結果を補正して積載重量の測定結果とする重量補正部とを含む。

重量算出部は、従来の積載重量計測装置において積載重量を算出するものと同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。本発明は、揺動検出部や重量補正部に特徴を有する。図６のフローチャートは、この揺動検出部や重量補正部に相当する。

図６を参照すると、まず、後の処理で用いる補正値を０に設定する（Ｂ−１）。

続いて、一定時間の経過を待ち（Ｂ−２）、一定時間間隔で測定した値（重量算出部の出力）を記憶し、最新の有限個の値から回帰直線を求め（Ｂ−３）、
現時刻：T
現時刻の測定値：W
回帰直線の傾き：Ac
回帰直線上の現時刻の値：Wc
回帰直線からの標準誤差：StEc
重量算出部の出力の最大値：Wmaxc
重量算出部の出力の最小値：Wmincとしたとき、
(StEc>= 閾値)・・・（４）式
(絶対値(Wc-W)>=閾値)・・・（５）式
(Wmaxc-Wminc>=閾値)・・・（６）式
ここで、揺動検出部として、上記（４）式、（５）式、（６）式のいずれか１つ、あるいはいずれかの組み合わせ、あるいは全てが成立したとき、揺すられていると判定し（Ｂ−４）、ステップ（Ｂ−９）へと進む。一方、それ以外の場合には、揺すられていないと判定し（Ｂ−４）、ステップ（Ｂ−５）へと進む。

ステップ（Ｂ−５）では、１つ前の時刻に前後に揺すられていたかを判定し、１つ前の時刻に前後に揺すられていた場合（揺すられていたが今は停止した場合）は、
補正値＝補正値＋A0×（T−T0）＋W0−W
として補正値を更新し（Ｂ−６）、ステップ（Ｂ−７）へと進む。

ステップ（Ｂ−５）において、１つ前の時刻に揺すられていない場合には、ステップ（Ｂ−７）へと進む。

ステップ（Ｂ−７）では、傾き、計量値、時刻情報を最新に更新する。すなわち、
W0＝Wc
(W0＝W)
A0＝Ac
T0=T
とし、ステップ（Ｂ−８）へと進む。

ステップ（Ｂ−８）では、
計量値＝W＋補正値
として計量値を更新し、ステップ（Ｂ−８）の計量値を積載重量として出力する（Ｂ−１０）。

また、ステップ（Ｂ−９）では、
計量値＝A0×（T−T0）＋W0＋補正値
とし、ステップ（Ｂ−１０）へと進み、この計量値を積載重量として出力し（Ａ−９）、その後、充填が完了するまで処理を継続し、ステップ（Ａ−２）に戻る。

図７は、実験例での、粉粒体６の充填の際の時間経過（横軸）に伴う、重量算出部の出力（計量値）（左側縦軸）を示す右肩上がりで中央で乱れた太線のグラフと、粉粒体６の充填の際の時間経過（横軸）に伴う、上記回帰直線からの標準誤差（右側縦軸）を示すほぼ０付近にあり中央で乱れた細線のグラフとを示す図である。

この実験では、時間が２４’００”の近辺において、バルク車１を揺動させている。

図７は、図７の実験例で、図６の処理を施して求めた積載重量を白線で記入し、揺動が停止した後には、図６の処理を施して求めた積載重量を下側の右肩上がりの太線でし増している。ここでは、（４）式の閾値を、図７のＥとし、標準誤差がこれ以上になったとき揺すられていると判定し、標準誤差がこれ未満になったとき揺すられていないと判定している。

実験の結果、図７に示した積載重量（図６の処理を施して求めた積載重量）が、ほぼ実際の積載重量であることの確認が取れた。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。

１バルク車
２車輪
３輸送物収容容器
４粉粒体充填設備
５充填口
６粉粒体
７通気口
８山

Claims

積載物の重量を測定する積載重量計測装置において、
積載物の重量に応じた信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部の出力に基づき前記積載物の重量を算出する重量算出部と、
前記積載物の揺動の有無を検出する揺動検出部と、
前記揺動検出部によって前記積載物の揺動を検出した場合に、該揺動検出前の前記センサ部の出力に基づいて前記重量算出部による算出結果を補正して積載重量の測定結果とする重量補正部と
を備えたことを特徴とする積載重量計測装置。
前記重量補正部が、
前記揺動検出部によって前記積載物の揺動を検出した場合、
該揺動直前の前記重量算出部による算出結果をＷ０とし、該揺動直前の時間の経過に伴う前記重量算出部による算出結果の変化を示す傾きをＡ０とし、該揺動直前の時刻をＴ０とし、該揺動後の時刻Ｔｎでの積載重量の測定結果をＷｎとしたとき、
Ｗｎ＝Ａ０×（Ｔｎ−Ｔ０）＋Ｗ０
とする補正を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の積載重量計測装置。
前記重量補正部が、
前記揺動検出部によって前記積載物の揺動を検出した場合、
該揺動直前の前記重量算出部による算出結果をＷ０とし、該揺動直前の時間の経過に伴う前記重量算出部による算出結果の変化を示す傾きをＡ０とし、該揺動直前の時刻をＴ０とし、
該揺動開始から停止までの間である時刻Ｔ１での積載重量の測定結果をＷｎ１としたとき、
Ｗｎ１＝Ａ０×（Ｔｎ−Ｔ０）＋Ｗ０
とし、
該揺動停止時の時刻をＴｅとし、該揺動停止時での前記重量算出部による算出結果をＷｅとしたとき、補正値Ｈを、
Ｈ＝Ａ０×（Ｔｅ−Ｔ０）＋Ｗ０−Ｗｅ
とし、
該揺動停止以降の時刻Ｔ２での前記重量算出部による算出結果をＷ２とし、該揺動停止以降の時刻Ｔ２での積載重量の測定結果をＷｎ２としたとき、
Ｗｎ２＝Ｗ２＋Ｈ
とする補正を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の積載重量計測装置。
前記揺動検出部が、
前記重量算出部による算出結果の所定時間の回帰直線を求め、該回帰直線の標準誤差が所定の閾値以上のとき、揺動ありと検出する
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の積載重量計測装置。
前記揺動検出部が、
前記重量算出部による算出結果の所定時間の回帰直線を求め、該回帰直線上の最新時刻の値と該最新時刻での前記重量算出部による算出結果との差の絶対値が所定の閾値以上のとき、揺動ありと検出する
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の積載重量計測装置。
前記揺動検出部が、
所定時間内の前記重量算出部による算出結果の最大値と最小値との差が所定の閾値以上のとき揺動ありと検出する
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の積載重量計測装置。