JPH04216419A - 歩行動物の重量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入口ゲートを通過した
歩行動物が秤量器の上を歩行通過するときに、前記秤量
器から得られる時系列の荷重データに基づいて、演算処
理手段が前記歩行動物の重量を算出するように構成され
た歩行動物の重量計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる歩行動物の重量計測装置において
、入口ゲートは歩行動物を１個体ずつ秤量器に乗せるた
めに設けられている。従って、秤量器に歩行動物が乗っ
ている間は入口ゲートを閉じ、歩行動物が秤量器から下
りたときに次の歩行動物が乗れるように入口ゲートを開
ける必要がある。このような入口ゲートの開閉を自動的
に行うために、歩行動物を検出する方法として、光セン
サを用いる方法がある。（例えば特開昭６０−３０６２
６号公報）。これによれば、歩行動物が入口ゲートを通
過したことを光センサが検出した後に入口ゲートを閉じ
ることになる。又、光センサを用いずに、歩行動物が秤
量器に乗ったことをその荷重データから判定する方法も
考えられる。例えば、四本足の歩行動物が歩行して秤量
器に乗る場合、先ず前足だけが秤量器に乗った段階で、
荷重データの変化がピークを描くことが分かっている。 そこで、そのピークが発生した時点から所定時間経過後
に入口ゲートを閉じるように構成すればよい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の、荷重
データの変化から歩行動物の前足だけが秤量器に乗った
タイミングを判別し、所定時間後に入口ゲートを閉じる
方法は、安全な方法ではない。歩行動物が前足だけを秤
量器に乗せた状態で躊躇している間に入口ゲートが閉じ
られ、歩行動物が傷つくおそれがあるからである。かと
いって、前述の光センサを用いる方法は、コスト上昇が
伴う点と塵や埃に弱い点で不利である。本発明は、かか
る実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、光
センサ等の付加手段を必要とせずに、秤量器の荷重デー
タから歩行動物が完全に入口ゲートを通過したことを判
別して安全に入口ゲートを閉じるようにすることにある
。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の歩行動物の重量
計測装置は、入口ゲートを通過した歩行動物が秤量器の
上を歩行通過するときに、前記秤量器から得られる時系
列の荷重データに基づいて、演算処理手段が前記歩行動
物の重量を算出するように構成されたものであって、そ
の第１の特徴構成は、前記入口ゲートの駆動手段が設け
られ、前記演算処理手段は、前記荷重データが予め定め
たしきい値を越えた後、その変化が最初のピークを描い
た時点で前記駆動手段を制御して前記入口ゲートを閉じ
るように構成されている点にある。第２の特徴構成は、
前記入口ゲートの駆動手段が設けられ、前記演算処理手
段は、前記荷重データの変化がピークを描くごとにその
極大値Ｐを記憶し、今回の極大値Ｐと前回の極大値Ｐ０
との比（Ｐ／Ｐ０）が所定値以上であれば前記駆動手段
を制御して前記入口ゲートを閉じるように構成されてい
る点にある。

【０００５】

【作用】第１及び第２の特徴構成によれば、演算処理手
段が、秤量器から逐次入力される荷重データに基づいて
、歩行動物が秤量器に完全に乗ったタイミング、即ち入
口ゲートを完全に通過したタイミングを判定して、入口
ゲートを閉じるべくその駆動手段を制御する。そして、
第１の特徴構成の場合は、荷重データが予め定めたしき
い値を越えた後、その変化が最初のピークを描いた時点
を上記のタイミングと判定している。このしきい値は、
歩行動物の前足のみが秤量器に乗った状態で現れる荷重
データより大きく、且つ、全身が乗ったときの荷重デー
タより小さい値に予め設定される。又、第２の特徴構成
の場合は、荷重データの変化が描くピークの極大値の今
回値と前回値を比較したときに所定値以上の比で増大し
たときを上記のタイミングと判定している。この結果、
前足だけが秤量器に乗ったときに現れる、極大値の変化
が少ない複数のピークは除外され、全身が秤量器に乗っ
た直後に極大値が大きく変化したときが上記タイミング
と判定されることになる。

【０００６】

【発明の効果】第１及び第２の特徴構成によれば、荷重
データに基づいて歩行動物の全身が秤量器に乗ったとき
、即ち入口ゲートを完全に通過したタイミングを判定す
るので、光センサ等の付加手段を必要とせずに、自動的
に且つ安全に入口ゲートを閉じることができるようにな
った。さらに、第２の特徴構成によれば、測定対象であ
る複数の歩行動物の重量が大きくばらついている場合に
も、何ら変更設定を要することなく、自動的に上記タイ
ミングを判定して入口ゲートを閉じることができる優れ
たものとなった。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係る歩行動物の重量計測装置
を牛の重量計測装置に適用した実施例について説明する
。図１及び図２に示すように、畜舎と放牧場との間等の
牛が習慣的に歩き慣れている歩行通路の途中に、秤量器
１を主要部とする重量計測装置が設けられている。そし
て、牛が秤量器１の上を歩行通過する間に秤量器１から
得られる時系列の荷重データから、牛の静止重量（以下
単に重量という）を算出するように構成されている。

【０００８】前記歩行通路の両側には、牛の横幅より少
し広い間隔で柵２が立設され、牛が一頭ずつ歩行するよ
うに規制している。秤量器１の前後には入口ゲートＧ１
及び出口ゲートＧ２が設けられ、牛が一頭ずつ秤量器１
の上を歩行通過するように、夫々のゲートが開閉制御さ
れる。秤量器１の横には図３に示すような端末装置３が
立設され、手動操作を行う場合のキーパネル３ａ、計測
結果を表示出力するためのディジタル表示器３ｂ、計測
結果を印字出力するためのプリンタ３ｃ等が設けられて
いる。又、秤量器１からの荷重データに基づく牛の重量
の算出や、外部情報機器との通信等を司る計測処理部Ｈ
も端末装置３の内部に設けられている。

【０００９】牛の首には、個体識別用のタグＴが取付け
られている。タグには個体識別番号等が記憶されており
、無線通信手段４を介して計測処理部Ｈとの間でデータ
の授受を行う。このようにして、計測処理部Ｈは、重量
を計測する対象の個体を特定し、自動計測した結果を個
体識別番号と共に出力し、或いは外部情報機器に伝送す
る。

【００１０】秤量器１は、秤量台１ａと、その四隅を支
持するように配設された４個のロードセル１ｂとを備え
、これら４個のロードセル１ｂの出力を合計したものを
荷重データに相当するアナログ電圧として計測処理部Ｈ
に与える。又、秤量台１ａの上には緩衝用のゴムマット
１ｃが敷かれ、牛が秤量台１ａ上を歩行する際の衝撃を
吸収している。

【００１１】図４に示すように、計測処理部Ｈは、デー
タ入力手段５と演算処理手段６を備える。データ入力手
段５は、秤量器１からの荷重データとしてのアナログ電
圧を増幅するアンプ５ａと、その出力を平滑するローパ
スフィルタ５ｂと、平滑されたアナログ電圧を所定のサ
ンプリング時間で量子化するＡ／Ｄ変換器５ｃからなる
。

【００１２】演算処理手段６は、量子化された時系列の
荷重データ（以下、時系列データという）を所定期間だ
け記憶するメモリ６ａと、時系列データから計測中の牛
の歩行周期性を算出する歩行周期性評価手段６ｂと、歩
行周期性に基づいて時系列データの有効データ区間Ｔを
設定する有効データ区間設定手段６ｃと、有効データ区
間Ｔの時系列データから牛の重量を算出する演算手段６
ｄを備える。又、時系列データより入口ゲートＧ１及び
出口ゲートＧ２の開閉タイミングを求め、各ゲートの駆
動を制御するゲート制御手段６ｅを備える。これらの各
手段はマイクロコンピュータのプログラムによって構成
されている。

【００１３】次に、秤量器１からの荷重データに基づい
て、牛の重量を算出するアルゴリズムについて説明する
。計測対象の牛が入力ゲートＧ１を経て秤量器１に乗り
、歩行通過して出力ゲートＧ２から出るまでの秤量器１
からのアナログ電圧（アンプ５ａにて増幅後の電圧）の
経時変化は、図５のようになる。図中、期間ａは牛の前
足のみが秤量器１に乗っている状態、期間ｂは牛の全重
量が秤量器１に乗っている状態、期間ｃは牛の後足のみ
が秤量器１に乗っている状態を示す。

【００１４】このアナログ電圧は、ローパスフィルタ５
ｂを通り図６に示すような平滑化された波形となる。さ
らに、Ａ／Ｄ変換器５ｃによって所定のサンプリング時
間で量子化された荷重データとなって演算処理手段６に
入力される。図７は、図６のｂで示す期間の拡大図であ
り、Ａ／Ｄ変換器５ｃに入力されたアナログ電圧信号が
所定のサンプリングタイムで量子化される様子を示して
いる。

【００１５】演算処理手段６は、量子化された荷重デー
タが秤量台１ａの自重のみによる値より少し大きい設定
値Ｋを越えると、牛が秤量器１に乗り始めたものとして
、その時系列データのメモリ６ａへの記憶を開始する。 そして、所定時間Ｔ０が経過した後にメモリ６ａへの記
憶を終了する。尚、所定時間Ｔ０は、変更設定可能であ
り、通常２〜３秒間に設定されている。

【００１６】次に、歩行周期性評価手段６ｂにより、メ
モリ６ａに記憶された時系列データのうち、最大値Ｗｍ
の９０％以上のデータが抽出される。そして、これらの
データ極大値を調べることによってから歩行周期性が評
価される。図７の場合、極大値はＷ１，Ｗ８，Ｗ１５，
　Ｗ２３，Ｗ２９の５つが存在する。

【００１７】有効データ区間設定手段６ｃにより、最初
の極大値Ｗ１　が現れる時点を始点とし、３個目の極大
値Ｗ２３が現れる時点を終点として有効データ区間Ｔが
設定される。但し、何個目の極大値が現れる時点を終点
とするかは、計測対象（牛以外の歩行動物の場合）の種
類や秤量器１の固有振動数等に応じて変更設定すること
ができる。そして、演算手段６ｄにより、有効データ区
間Ｔの全データが加算平均され、これを計測された牛の
重量とする。

【００１８】上述のようにして得られた計測結果は個体
識別番号と共に、前述のディジタル表示器３ｂやプリン
タ３ｃに出力される。或いは計測処理部Ｈに設けられた
シリアルインターフェース７を介して外部情報機器ＤＥ
へ伝送される。外部情報機器ＤＥでは送られて来たデー
タに基づいて牛の個体毎の計測履歴データや集計データ
を更新する。

【００１９】次に、秤量器１の入口側に設けられた入力
ゲートＧ１、及び出口側に設けられた出力ゲートＧ２の
開閉制御について説明する。図示は省略するが、夫々の
ゲートは左右に開く二枚の格子状扉からなり、油圧シリ
ンダにて開閉駆動される。入力ゲートＧ１は油圧シリン
ダＵ１によって、出力ゲートＧ２は油圧シリンダＵ２に
よって駆動され、図４のブロック図に示すように、油圧
シリンダＵ１、Ｕ２は夫々電磁バルブＶ１、Ｖ２によっ
て制御される。電磁バルブＶ１、Ｖ２は、駆動回路８を
介して前述の演算処理手段６のゲート制御手段６ｅによ
って制御される。従って、駆動回路８、電磁バルブＶ１
、及び油圧シリンダＵ１が入力ゲートＧ１の駆動手段を
構成する。

【００２０】ゲート制御手段６ｅは、秤量器１からの荷
重データに基づいて測定対象の牛が秤量器１に乗った時
点や秤量器１から下りた時点を判断して両ゲートＧ１，
Ｇ２の開閉タイミングを決める。基本的には、牛が秤量
器１から下りた時点で次の牛が秤量器１に乗れるように
入力ゲートＧ１を開けると共に出力ゲートＧ２を閉じる
。そして、牛の全身が秤量器１に乗った直後に入力ゲー
トＧ１を閉じ、牛が秤量器１の上を歩行中にその重量の
算出が完了した時点で出力ゲートＧ２を開ける。以下、
繰り返され、複数の牛の計測が連続して行われる。

【００２１】牛が秤量器１から下りた時点は、荷重デー
タが、前述の、秤量台１ａの自重のみによる値より少し
大きい設定値Ｋを下回ったときをもってその時点と判断
する。具体的には、秤量可能な最大値の１％程度の値を
もって、設定値Ｋを決めるとよい。又、牛の全身が秤量
器１に乗った直後の時点を荷重データに基づいて求める
アルゴリズムは次の通りである。

【００２２】図８の流れ図に沿って説明する。ゲート制
御手段６ｅは、前述のメモリ６ａに順次記憶される時系
列の荷重データＸをリアルタイムで読み込み、その変化
が増加から下降に転じたとき、つまりピークを描いた時
の極大値Ｐを記憶しておく。図中（イ）の処理がこれに
当る。そして、（ロ）に示すように、今回の極大値Ｐを
前回の極大値Ｐ０と比較し、比（Ｐ／Ｐ０）が所定値（
１．５　）を越えたときに、牛の全身が秤量器１に乗っ
たと判断し、入力ゲートＧ１を閉じる。但し、所定値は
、計測対象（牛以外の歩行動物の場合）の種類や秤量器
１の特性等に応じて変更設定することができる。

【００２３】以上の処理は、牛が前足だけ秤量器１に乗
せたときに現れる小さな極大値のピークを無視して、全
身が秤量器１に乗った直後に現れる一つ目のピークを検
出することに他ならない。図６に基づいて具体的に説明
する。一般に、牛の前足のみが秤量器１に乗ったときに
荷重データの変化は１個または複数のピークを描く。図
中の極大値Ｐ１及びＰ２がこれに相当する。但し、これ
らの極大値は、牛の全身が秤量器１に乗ったときにその
歩行周期に応じて現れるピークの極大値（Ｐ３以後）に
比べて半分程度の値である。今、求めたいタイミングは
、牛の全身が秤量器１に乗った直後に現れる一つ目のピ
ークである。前述の処理のように、連続するピークの極
大値の変化をチェックすることにより、Ｐ１からＰ２へ
の変化は小さいので無視され、Ｐ２からＰ３への大きな
変化が検出されて目的のタイミングが求められる。牛の
前足のみが秤量器１に乗ったときに現れるピークが１個
又は３個以上ある場合も、前述の処理によって牛の全身
が秤量器１に乗った直後に現れる一つ目のピークが適切
に検出される。

【００２４】尚、図８の流れ図中、（ロ）に示した処理
は次のようにしてもよい。即ち、今回の極大値Ｐに１よ
り小さい所定値（例えば０．８　）を掛けてしきい値を
設定し、前回の極大値Ｐ０がこのしきい値より小さいか
否かをチェックして、小さいときに牛の全身が秤量器１
に乗ったと判断して入力ゲートＧ１を閉じるようにして
も同じことである。

【００２５】別実施例として、牛の全身が秤量器１に乗
った直後に現れる一つ目のピークを検出する方法は、以
下のようにしてもよい。図６に示すように、予め適切な
しきい値（Ｋ１）を定め、荷重データがこのしきい値を
こえた後、その変化が最初のピークを描いた時点を検出
すればよい。図９の流れ図に示すように、上記実施例と
同様に、メモリ６ａに順次記憶される時系列の荷重デー
タＸをリアルタイムで読み込み、前回値との比較とフラ
グ（ＦＬＡＧ）を用いることによって荷重データの変化
が増加から下降に転じた時点、即ちピークを描いた時点
を検出して入口ゲートを閉じることになる。この方法は
、測定対象のグループ内の重量ばらつきが小さい場合に
有効であり、上記しきい値は、グループの平均重量に応
じて変更設定できる必要がある。

【００２６】又、入口ゲートを開けるタイミングは、上
記実施例による方法に限らず、入口ゲートの前に設けた
待機エリアに牛がいるか否かの検出信号を併用したり、
手動操作によるものとする等、種々変更可能である。 又、出力ゲートが無い場合にも本発明は適用できる。

【００２７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る牛の重量計測装置の概略
構成を示す側面図

【図２】同じく平面図

【図３】同じく牛の重量計測装置の端末装置部分の正面
図

【図４】同じく重量計測装置の計測処理部とその周辺の
ブロック図

【図５】平滑前の荷重データの経時変化を示すグラフ

【
図６】平滑後の荷重データの経時変化を示すグラフ

【図
７】荷重データの所要期間の拡大図

【図８】入口ゲート
の閉制御の流れ図

【図９】別実施例に係る入口ゲートの閉制御の流れ図

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　　　秤量器６　　　　　　
　　　　　　　　演算処理手段Ｇ１　　　　　　　　　
　　　入口ゲート８，Ｖ１，Ｕ１　　駆動手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入口ゲート（Ｇ１）を通過した歩行動
   物が秤量器（１）の上を歩行通過するときに、前記秤量
   器（１）から得られる時系列の荷重データに基づいて、
   演算処理手段（６）が前記歩行動物の重量を算出するよ
   うに構成された歩行動物の重量計測装置であって、前記
   入口ゲート（Ｇ１）の駆動手段が設けられ、前記演算処
   理手段（６）は、前記荷重データが予め定めたしきい値
   を越えた後、その変化が最初のピークを描いた時点で前
   記駆動手段を制御して前記入口ゲート（Ｇ１）を閉じる
   ように構成されている歩行動物の重量計測装置。
2. 【請求項２】　　入口ゲート（Ｇ１）を通過した歩行動
   物が秤量器（１）の上を歩行通過するときに、前記秤量
   器（１）から得られる時系列の荷重データに基づいて、
   演算処理手段（６）が前記歩行動物の重量を算出するよ
   うに構成された歩行動物の重量計測装置であって、前記
   入口ゲート（Ｇ１）の駆動手段が設けられ、前記演算処
   理手段（６）は、前記荷重データの変化がピークを描く
   ごとにその極大値Ｐを記憶し、今回の極大値Ｐと前回の
   極大値Ｐ０との比（Ｐ／Ｐ０）が所定値以上であれば前
   記駆動手段を制御して前記入口ゲート（Ｇ１）を閉じる
   ように構成されている歩行動物の重量計測装置。