Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH079379B2 - Weight detection method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH079379B2 - Weight detection method - Google Patents

Weight detection method

Info

Publication number
JPH079379B2
JPH079379B2 JP29539186A JP29539186A JPH079379B2 JP H079379 B2 JPH079379 B2 JP H079379B2 JP 29539186 A JP29539186 A JP 29539186A JP 29539186 A JP29539186 A JP 29539186A JP H079379 B2 JPH079379 B2 JP H079379B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacement
vibration
value
weighed
light receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP29539186A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63148127A (en
Inventor
謙吾 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamato Scale Co Ltd
Original Assignee
Yamato Scale Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamato Scale Co Ltd filed Critical Yamato Scale Co Ltd
Priority to JP29539186A priority Critical patent/JPH079379B2/en
Publication of JPS63148127A publication Critical patent/JPS63148127A/en
Publication of JPH079379B2 publication Critical patent/JPH079379B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、重量の計量装置(本明細書において、単に
計量装置という)に被計量物を載置し、直流的な定常状
態(静止状態)になる以前の安定した振動状態下におい
て、被計量物の正確な重量を検出する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention is designed to place an object to be weighed on a weight weighing device (herein, simply referred to as a weighing device) and to perform a DC steady state (stationary state). ) Under a stable vibration condition before becoming a).

(従来技術) 一般に、秤等の計量装置には、第1図に示すように、バ
ネ、ロードセル等の弾性体1を有する検出部が用いら
れ、この弾性体1は、下端が機台2等の固定側に指示さ
れ、上端に受皿3を介してその上に被計量物4を載置す
るよう構成されている。
(Prior Art) Generally, as shown in FIG. 1, a measuring unit having an elastic body 1 such as a spring and a load cell is used in a weighing device such as a scale, and the lower end of this elastic body 1 is a machine base 2 or the like. On the fixed side, and the object to be weighed 4 is placed on the upper end of the tray 3 via the tray 3.

ところで、このように構成された計量装置において、受
皿に被計量物を載置し、その被計量物の重量を測定する
場合、自由振動させると、第15図の実線に示すように、
載置の際にその衝撃のピークが生じるとともに振動が重
畳し、載置が完了してはじめて振動の中心変位は一定
(安定した振動状態)に達するが、なお振動は持続す
る。このような振動状態を呈する検出値を増幅し、A/D
変換しても、得られた値は振動的な成分を有して安定し
ないため、正確な重量を得ることができなかった。
By the way, in the weighing device configured in this way, when the object to be weighed is placed on the tray and the weight of the object to be weighed is to be freely vibrated, as shown by the solid line in FIG. 15,
The peak of the impact occurs during mounting and vibration is superimposed, and the central displacement of the vibration reaches a constant value (stable vibration state) only after the mounting is completed, but the vibration continues. The detected value that exhibits such a vibration state is amplified and A / D
Even if the value was converted, the obtained value had an oscillatory component and was not stable, so that an accurate weight could not be obtained.

このため、従来、上記構成の計量装置に、被計量物を載
置する受皿と機台側との間に減衰用のダンパーを付設
し、また低周波の有害振動を除去するため信号回路ある
いは増幅回路に直列にフィルターを設けるのが一般的で
あった。
For this reason, conventionally, in the above-described weighing device, a damper for damping is attached between the tray on which the object to be weighed is placed and the machine base side, and a signal circuit or an amplifier for removing low-frequency harmful vibrations is added. It was common to have a filter in series with the circuit.

このように、計量装置にダンパーあるいはフィルターを
設け又信号回路あるいは増幅回路に直列にフィルターを
設けると、第15図の一点鎖線に示すような時間的応答を
有する検出値が得られ、所定時間範囲経過後には上記検
出値は直流的な定常状態になり、正確な重畳を得ること
ができる。
Thus, if a damper or filter is provided in the weighing device and a filter is provided in series with the signal circuit or amplification circuit, a detection value having a time response as shown by the alternate long and short dash line in FIG. After a lapse of time, the detected value becomes a DC steady state, and accurate superposition can be obtained.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述のように計量装置にダンパーとフィ
ルターを設けても、一般に、検出値が直流的な定常状態
に達するまでには比較的長い応答遅れを有し、例えば、
高精度且つ高感度の計量装置を得ようとして、それに応
じた強いダンパーと、低周波の有害振動に対して有効な
フィルターを設けても、被計量物の載置完了後一般に0.
6〜1秒程度の時間が必要であった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, even if the weighing device is provided with the damper and the filter as described above, in general, there is a relatively long response delay until the detected value reaches a DC steady state. , For example,
Even if a strong damper and a filter effective against low-frequency harmful vibration are provided in order to obtain a highly accurate and highly sensitive weighing device, it is generally 0.
It took about 6 to 1 second.

本発明は、上述のような現況に鑑みおこなわれたもの
で、被計量物を受皿に載置しこの被計量物が受皿に対し
相対的に静止した後(載置完了後)、振動が安定した状
態下(第15図T1以降の状態下)においてその振動のデー
タを用いて、極短い時間で被計量物の重量を検出する方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described current situation, and the vibration is stable after the object to be weighed is placed on the tray and the object to be weighed is relatively stationary with respect to the tray (after the placement is completed). An object of the present invention is to provide a method for detecting the weight of an object to be weighed in an extremely short time by using the vibration data under the above condition (under the condition after T 1 in FIG. 15).

(問題を解決するための手段) 本発明である重量検出方法は、計量装置の弾性体上の載
置部に被計量物が載置されて、検出器の検出値が安定し
た振動状態を呈する場合において、この振動を、被計量
物の真値に起因する直線成分と載置時の衝撃動に起因す
る調和振動成分との合成からなる振動とみなし、検出器
で得られる振動変位の同じ変位点における変位速度の絶
対値を各変位点毎に積算して得られた値の内、最も大き
な値を有する変位点を直流成分の値として、被計量物の
重量を求めることを特徴とする。
(Means for Solving the Problem) In the weight detecting method of the present invention, the object to be weighed is placed on the placing portion on the elastic body of the weighing device, and the detected value of the detector exhibits a stable vibration state. In this case, this vibration is regarded as the vibration composed of the linear component due to the true value of the object to be weighed and the harmonic vibration component due to the impact motion at the time of placement, and the same displacement of the vibration displacement obtained by the detector Among the values obtained by integrating the absolute value of the displacement velocity at each point for each displacement point, the displacement point having the largest value is used as the value of the DC component to obtain the weight of the object to be weighed.

(作用) しかして、このように安定した振動状態下においては、
振動変位の同じ変位点における変位温度の絶対値を各変
位点毎に積算すると、直流成分の変位点においては、弾
性体の弾性エネルギーと速度の関係から最も速い速度で
通過するため、積算値が最大となる。従って、振動変位
の同じ変位点における変位速度の絶対値を各変位点毎に
積算して得られた値の内、最も大きな値となる変位点が
直流成分となる。このように、計量装置の検出器の検出
値が振動状態にある場合においても、被計量物の重量を
正確に得ることができる。また、被計量物の重量を得る
ためのデータは、極短時間の内に多くのデータが得られ
る(例えば、計量装置の振動周波数が20〜40サイクルと
すれば、0.25秒〜0.5秒間に10回の振動が生じ、この間
に20回程度ものデータの採取が可能となる)ため、短時
間で正確な計量ができる。
(Operation) However, under such a stable vibration state,
If the absolute value of the displacement temperature at the same displacement point of the vibration displacement is integrated for each displacement point, the integrated value will be passed at the displacement point of the DC component because it will pass at the fastest speed due to the elastic energy of the elastic body and the speed. It will be the maximum. Therefore, the displacement point having the largest value among the values obtained by integrating the absolute value of the displacement velocity at the same displacement point of the vibration displacement for each displacement point becomes the DC component. In this way, the weight of the object to be weighed can be accurately obtained even when the detection value of the detector of the weighing device is in a vibrating state. In addition, as for the data for obtaining the weight of the object to be weighed, many data can be obtained within an extremely short time (for example, if the vibration frequency of the weighing device is 20 to 40 cycles, 10 to 0.25 seconds to 0.5 seconds). Vibration occurs once, and it is possible to collect data about 20 times during this period, so accurate measurement can be performed in a short time.

(実施例) 以下、本発明の重量検出方法をより詳細に説明し、続い
てこの重量検出方法をロードセル式および光学式の計量
装置に実施した場合の例を説明する。
(Example) Hereinafter, the weight detection method of the present invention will be described in more detail, and then an example of the case where the weight detection method is applied to a load cell type and an optical type weighing device will be described.

第1図に示す如く、重量の方向を正とするx座標を与
え、計量開始時刻からの時間をtとすると、モデル化さ
れたロードセル等の弾性体1を有する計量装置におい
て、受皿3上に被計量物4が載置され、弾性体1に衝撃
荷重が加わった場合の振動の変位X(t)⊂xは、下記
の(1)式で表される。
As shown in FIG. 1, when the x-coordinate having the positive direction of the weight is given and the time from the weighing start time is t, in the weighing device having the elastic body 1 such as a modeled load cell, the weighing device is placed on the tray 3. The displacement X (t) ⊂x of the vibration when the object to be weighed 4 is placed and the impact load is applied to the elastic body 1 is expressed by the following equation (1).

X(t)=Acos ωt+Bsin ωt+P …(1) 尚、(1)式において、 で、A,Bは積分定数、Kはロードセル1の等価バネ定
数、Mは受皿3の等価質量、mは被計量物4の等価質
量、gは重力加速度を表す。
X (t) = Acos ωt + Bsin ωt + P (1) In the equation (1), Here, A and B are integration constants, K is the equivalent spring constant of the load cell 1, M is the equivalent mass of the pan 3, m is the equivalent mass of the object 4, and g is the gravitational acceleration.

ところで、上記Pはこの振動が減衰して直流的な定常状
態になった際に得られる直流成分、「Acos ωt+Bsin
ωt」は調和振動成分、ωは装置によって定まる振動系
の固有振動数である。
By the way, the above P is a direct current component obtained when this vibration is attenuated and becomes a direct current steady state, “Acos ωt + Bsin
ωt ”is the harmonic vibration component, and ω is the natural frequency of the vibration system determined by the device.

いま、第15図の実線に示す振動状態の内で、第2図
(a)に示す如き所定時間範囲〔T1,T2〕(T1,T2∈
t)、所定変位範囲〔X1,X2〕(X1,X2∈x)について計
測すると、上記(1)式で表される振動X(t)は、あ
る変位点x1(x1∈〔X1,X2〕)を複数回通過する。いま
仮に、上記振動が、変位点x1を〔T1,T2〕内にn回通過
し、上記変位点x1をi回目に通過する時刻をt(x1,
i),i=1,…,n(x1)とすると、下記の(2)式の如く
表される。
Now, within the vibration state shown by the solid line in FIG. 15, a predetermined time range [T1, T2] (T1, T2ε
t), when measured in a predetermined displacement range [X1, X2] (X1, X2εx), the vibration X (t) represented by the above formula (1) shows a certain displacement point x 1 (x 1 ε [X1, X2]) multiple times. Now, suppose that the time when the vibration passes the displacement point x 1 within [T1, T2] n times and passes the displacement point x 1 at the i-th time is t (x 1 ,
If i), i = 1, ..., N (x 1 ), the following expression (2) is given.

xi=X(t(xi,1))=X(t(xi,2)) =・・・=X(t(xi,i))=・・・ =X(t(xi,n(xi))) …(2) また、変位点xiにおける振動の速度は、下記の(3)式
の如く表される。
xi = X (t (xi, 1)) = X (t (xi, 2)) = ... = X (t (xi, i)) = ... = X (t (xi, n (xi)) )) (2) Further, the vibration speed at the displacement point xi is expressed by the following equation (3).

従って、 (ここで は装置系に依存する単調関数である。) 上記(4)式の如く表されるViをxの関数とし、第2図
(b)に示すように各変位点についてViを積算すると、
下記の(5)式が得られる。
Therefore, (here Is a monotonic function that depends on the system. ) Vi represented by the above equation (4) is taken as a function of x, and Vi is integrated at each displacement point as shown in FIG.
The following expression (5) is obtained.

上記(1)式においてX(t)=Pとなるとき、弾性エ
ネルギーと変位速度との関係より、また減衰振動の場合
には通過する回数が最も多くなることより、変位速度Vi
の積算値(V1〜Vn(x))が極値(第2図(b)において
最大値;F(x)MAX)をもつことから、極値を求める下
記の(6)式を満足するxの値(=xp)が直流成分とな
る(第2図(b)参照)。
When X (t) = P in the above equation (1), the displacement speed Vi is determined by the relationship between elastic energy and the displacement speed, and in the case of damped vibration, the number of passing times is the maximum.
Since the integrated value of (V 1 to Vn ( x ) ) has an extreme value (the maximum value in FIG. 2 (b); F (x) MAX ), the following formula (6) for finding the extreme value is satisfied. The value of x (= xp) becomes the DC component (see FIG. 2 (b)).

この直流成分xpから、被計量物の重量 が求まる。 From this DC component xp, weigh the object Is required.

本発明にかかる重量検出方法は、上述のように、振動状
態下においても、被計量物の正確な重量を検出すること
ができる。
As described above, the weight detection method according to the present invention can detect the accurate weight of the object to be weighed even under a vibrating state.

尚、上記極値は、上述のように変位速度の積算値を表す
関数F(x)をxで微分することにより求めてもよい
し、あるいは各変位点の積算値を単純に比較することに
より求めてもよい。
The extreme value may be obtained by differentiating the function F (x) representing the integrated value of the displacement velocity with x as described above, or by simply comparing the integrated values of the respective displacement points. You may ask.

次ぎに、本重量の検出方法を実際のロードセル式の計量
装置に実施した場合の実施例を、第3図を参照しながら
説明する。
Next, an embodiment in which the present weight detection method is applied to an actual load cell type weighing device will be described with reference to FIG.

第3図は本実施例にかかるロードセル式の計量装置の検
出部の概略構成を示す構成図、第4図は同計量装置全体
の概略の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a detection unit of the load cell type weighing device according to the present embodiment, and FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire weighing device.

本実施例にかかる計量装置の検出部10は、第3図に示す
ように、機台12から突出したロードセル支持台15にロー
ドセル11の固定端側が取着され、このロードセル11の自
由端側には支持枠16が取着されることにより構成されて
いる。また、この支持枠の上端には受皿13が取着され、
ロードセル11の自由端側が受皿13上の被計量物14の重量
により変位するよう構成されている。
As shown in FIG. 3, in the detection unit 10 of the weighing device according to the present embodiment, the fixed end side of the load cell 11 is attached to the load cell support base 15 protruding from the machine base 12, and the free end side of the load cell 11 is attached. Is constructed by attaching the support frame 16. In addition, a saucer 13 is attached to the upper end of this support frame,
The load cell 11 is configured so that its free end side is displaced by the weight of the object 14 to be weighed on the tray 13.

そして、上記検出部10は、第4図に示すように、電気的
にアンプ21に接続され、このアンプ21はA/D(アナログ
デジタル)変換器22を介して、演算ユニット30に接続さ
れている。この演算ユニット30は、差分器31、積算記憶
器32、極値判定器33を有し、本実施例では、本演算ユニ
ット30はこれらの各機能を備え第6図のフローチャート
に示す如き一連の処理を行うワッチップのマイクロコン
ピュータで構成されている。
The detection unit 10 is electrically connected to an amplifier 21 as shown in FIG. 4, and the amplifier 21 is connected to an arithmetic unit 30 via an A / D (analog / digital) converter 22. There is. The arithmetic unit 30 has a subtractor 31, an integration memory 32, and an extreme value determiner 33. In the present embodiment, the arithmetic unit 30 has each of these functions, and a series of units as shown in the flowchart of FIG. It is composed of a Wackip microcomputer that performs processing.

本計量装置においては、検出部で検出された検出値を増
幅するために、検出部た演算処理する演算ユニット30と
の間にアンプ21が介装されているが、このため、本装置
においては上述した(1)式におけるPは となる。尚、Gはアンプ21のゲインである。
In this weighing device, in order to amplify the detection value detected by the detection unit, the amplifier 21 is interposed between the detection unit and the arithmetic unit 30 that performs arithmetic processing. P in the above equation (1) is Becomes Incidentally, G is the gain of the amplifier 21.

しかして、ロードセル11により検出部10で検出された振
動状態を呈する検出値(変位)XS(t)(ここでXSはA/
D変換器の検出部側での検出値を示す)は、アンプ21で
増幅されて検出値X(t)になり、A/D変換器22でデジ
タル信号に変換され、演算ユニット30に伝達される。即
ち、連続的に変化するアナログ値である検出値X(t)
は、量子化された時系列になるので、演算ユニットにお
いてはX(t)は整数値、tは正の整数値となってい
る。いま、このようにデジタル化された検出値をX
D(t)とする。
Then, the detected value (displacement) X S (t) (where X S is A /
The detected value on the detector side of the D converter) is amplified by the amplifier 21 to become the detected value X (t), converted into a digital signal by the A / D converter 22, and transmitted to the arithmetic unit 30. It That is, the detected value X (t), which is an analog value that changes continuously
Becomes a quantized time series, so in the arithmetic unit, X (t) is an integer value and t is a positive integer value. Now, the detected value digitized in this way is X
Let D (t).

上記(3)、(4)式の微分処理は、差分器31における
検出値XD(t)の差分処理(XD(t)−X(t−1))
で代用されている。また、かかる速度は、絶対値になる
よう処理され、負の速度もその絶対値が用いられる。
The differential processing of the expressions (3) and (4) is the differential processing of the detected value X D (t) in the differentiator 31 (X D (t) -X (t-1)).
Has been substituted in. Further, the speed is processed so as to have an absolute value, and the negative speed is also used as the absolute value.

そして、このように差分器31で得られた刻々の変位速度
(絶対値)は、所定時間範囲〔T1,T2〕、所定変位範囲
〔X1,X2〕内のものが、各変位点毎に積算記憶器32の予
め定められたアドレス(ADD(X1)〜ADD(X2))に積算
記憶される(第5図参照)。所定時間範囲内(T1からT2
まで)に得られた。積算記憶器32内のデータが極値判定
器33によって、そのアドレスに記憶されている値(積算
値)の内、極値(本装置においては最大値)を示す変位
点Xpが判定される。この積算記憶器32は上述の(5)式
を実行し、極値判定器33は上述の(6)式を実行するこ
ととなる。
The momentary displacement velocity (absolute value) thus obtained by the subtractor 31 is within the predetermined time range [T1, T2] and the predetermined displacement range [X1, X2] and is integrated for each displacement point. It is cumulatively stored at a predetermined address (ADD (X1) to ADD (X2)) of the memory 32 (see FIG. 5). Within a predetermined time range (T1 to T2
Up to). The extreme value determiner 33 determines the displacement point Xp indicating the extreme value (the maximum value in the present device) of the values (integrated value) stored in the address of the data in the cumulative storage device 32. This integration storage unit 32 executes the above-mentioned expression (5), and the extreme value determiner 33 executes the above-mentioned expression (6).

そして、上記判定により得られた極値を示す変位点Xpが
直流成分で、この直流成分Xpから被計量物の重量 を検出することができる。なぜなら、弾性エネルギーと
速度との関係より、直流成分の変位点を通過する速度が
最も速くなるためである。
Then, the displacement point Xp indicating the extreme value obtained by the above determination is the direct current component, and the weight of the object to be weighed from the direct current component Xp. Can be detected. This is because the speed at which the direct current component passes through the displacement point becomes the highest due to the relationship between elastic energy and speed.

本計測装置は、上述のように、比較的簡単な構成でもっ
て、振動状態下においても、被計量物の正確な重量を短
時間で且つ簡単に検出することができる。
As described above, the present measuring device has a relatively simple structure and can detect the accurate weight of the object to be weighed in a short time and easily even in a vibrating state.

また、上記実施例ではロードセルにより振動を検出して
いるが、これに変えて第7図に示すように、弾性体1′
の速度を検出する速度計11′を弾性体1′に付設し、第
8図に図示するように、上記速度計(第8図においては
検出部10′の中に含まれている)から得られた検出値
(各変位点の位置と速度)を、アンプ21A′,21B′、及
びA/D変換器22A′,22B′で増幅・サンプリング処理し
て、演算ユニット30′で所定の処理、即ち各変位点での
変位速度の絶対値を算出し、この値を積算・記憶処理
し、極値を判定するよう構成してもよい。
Further, in the above embodiment, the vibration is detected by the load cell, but instead of this, as shown in FIG.
A speedometer 11 'for detecting the speed of the above is attached to the elastic body 1', and as shown in FIG. 8, it is obtained from the speedometer (included in the detecting section 10 'in FIG. 8). The detected values (position and velocity of each displacement point) are amplified and sampled by amplifiers 21A ', 21B' and A / D converters 22A ', 22B', and predetermined processing is performed by the arithmetic unit 30 '. That is, the absolute value of the displacement velocity at each displacement point may be calculated, and this value may be integrated and stored to determine the extreme value.

次ぎに、光学式の計量装置に本発明にかかる重量検出方
法を用いた場合の一例について説明する。第9図は本実
施例にかかる計量装置の全体の構成を示す構成図、第10
図は本装置の増幅機構と積算記憶機構を示す構成図であ
る。
Next, an example in which the weight detection method according to the present invention is used in an optical weighing device will be described. FIG. 9 is a configuration diagram showing an overall configuration of the weighing device according to the present embodiment, FIG.
The figure is a configuration diagram showing an amplification mechanism and an integration storage mechanism of the present apparatus.

第9図に示すように、本実施例にかかる光学式の計量装
置は、イメージセンサー(多素子配置の電荷蓄積型光電
変換器)62が感知できる波長成分を持った光源(本実施
例の場合、半導体レーザー発振器)55、この光源と一体
的に構成され該光源55からの光をイメージセンサー62の
受光ビット62aの受光面積(受光幅l0)に比べて十分細
い平行光束にするコリメーター56、レンズの光軸に平行
な光束をレンズの焦点を通過するよう屈曲させ弾性体59
の変位量を拡大する変位拡大レンズ系(本実施例におい
ては、決像光学系である凸レンズが用いられている)57
を有し、この変位拡大レンズ系57は受皿53を支持する支
持枠58に装着されている。そして、上記支持枠58は弾性
体59の自由端側に取着され、この弾性体59の固定端側は
機台側から突出する支持台60に取着され、弾性体59の自
由端側が受皿53上の被計量物65の重量により変位するよ
う構成されている。上記光源55から発射された光が通過
するコリメーター56と変位拡大レンズ系57を結ぶ線L上
の前方の部位には、イメージセンサー62の面に平行光束
を照射するよう平行光束の光路を補正する光路補正用の
シリンダレンズ61が配設され、その前方部位には平行光
束を感知しその積算光量を記憶するセンサー(受光素子
62a)としてフォトダイオードアレイを持つイメージセ
ンサー62が空間を介して設けられている。第10図に示す
ように、上記変位拡大レンズ系57の主点O1からイメージ
センサー62の受光面62bまでの距離G・fは、変位拡大
レンズ系57の主点O1から像空間焦点F1までの距離(像空
間焦点距離)fのG倍に設定されている。これは、上述
のロードセル式計量装置におけるアンプと同様、変位を
増幅するための構成である。また、上記イメージセンサ
ー62は受光素子62aをm個振動方向(たて方向)に並べ
た受光素子列によって形成され、この受光素子列を構成
する各受光素子62aは端(本実施例においては上端)よ
り順に信号(受光ビット番号という)が付され、第11図
に示すように、計測する変位(X1≦X≦X2)と上記受光
ビット番号j(j=0,1,2,…,m−1)が対応するように
構成されている。このため、この構成において、受光ビ
ット番号は、直ちに変位を量子化したものとなってい
る。従って、十分な分解能を得るためには受光素子62a
の振動方向の幅l0は充分小さい寸法でなければならな
い。
As shown in FIG. 9, the optical weighing device according to the present embodiment has a light source having a wavelength component that can be sensed by an image sensor (multi-element charge storage photoelectric converter) 62 (in the case of the present embodiment). , A semiconductor laser oscillator) 55, and a collimator 56 that is configured integrally with this light source to form a light beam from the light source 55 into a parallel light flux that is sufficiently thinner than the light receiving area (light receiving width l 0 ) of the light receiving bit 62a of the image sensor 62. , Bend the light flux parallel to the optical axis of the lens so that it passes through the focal point of the lens, and elastic body 59
Displacement magnifying lens system that magnifies the amount of displacement (in this embodiment, a convex lens that is a resolution optical system is used) 57
The displacement magnifying lens system 57 is mounted on a support frame 58 that supports the tray 53. The support frame 58 is attached to the free end side of the elastic body 59, the fixed end side of the elastic body 59 is attached to the support base 60 protruding from the machine base side, and the free end side of the elastic body 59 is a tray. It is configured to be displaced by the weight of the object to be weighed 65 on 53. The optical path of the parallel light flux is corrected so that the light flux emitted from the light source 55 passes through the collimator 56 and the displacement magnifying lens system 57 in front of the line L to irradiate the parallel light flux on the surface of the image sensor 62. A cylinder lens 61 for correcting the optical path is disposed, and a sensor (light receiving element) that senses a parallel light flux and stores the integrated light amount in front of the cylinder lens 61.
As 62a), an image sensor 62 having a photodiode array is provided via a space. 10 As shown, the distance G · f from principal point O 1 of the displacement magnifying lens system 57 to the light receiving surface 62b of the image sensor 62, the image space focal point F from the main point O 1 of the displacement enlarging lens system 57 is set to G times the distance to 1 (image space focal length) f. This is a configuration for amplifying displacement, like the amplifier in the load cell type weighing device described above. Further, the image sensor 62 is formed by a light receiving element array in which m light receiving elements 62a are arranged in the vibration direction (vertical direction), and each light receiving element 62a constituting this light receiving element array has an end (an upper end in this embodiment). ), A signal (referred to as a light receiving bit number) is sequentially added, and as shown in FIG. 11, the displacement (X1 ≦ X ≦ X2) to be measured and the above light receiving bit number j (j = 0,1,2, ..., m). -1) is configured to correspond. For this reason, in this configuration, the received light bit number is immediately quantized displacement. Therefore, in order to obtain sufficient resolution, the light receiving element 62a
The width l 0 in the vibration direction of must be sufficiently small.

さらに、上記イメージセンサー62は、第9図に図示する
ように、A/D変換器63を介して、演算ユニット65の極値
判定器64に接続されている。本実施例においては、演算
ユニット65はワンチップのマイクロコンピュータで構成
され、極値判定器64は第12図のフローチャートに示すよ
うにこのマイクロコンピュータ内に実現されている。
Further, as shown in FIG. 9, the image sensor 62 is connected to an extreme value determiner 64 of an arithmetic unit 65 via an A / D converter 63. In this embodiment, the arithmetic unit 65 is composed of a one-chip microcomputer, and the extreme value determiner 64 is realized in this microcomputer as shown in the flow chart of FIG.

しかして、本計量装置は、以下のように安定した振動状
態下の被計量物を計量する。
Thus, the present weighing device weighs an object to be weighed in a stable vibration state as follows.

即ち、光源55から照射される光は、コリメータ56で充分
に細い平行光束に変換され、変位拡大レンズ系57を通過
することによってその焦点F1を通り、シリンダレンズ61
で前方のイメージセンサー62の受光面に着光するよう光
路が補正され、イメージセンサー62の受光面を照射す
る。この状態において、受皿53に被計量物65が載置さ
れ、弾性体59が振動状態下にある場合、上記変位拡大レ
ンズ系57が上下に変位(振動)し、通過する光をイメー
ジセンサー62の受光面て上下に振らせる。ここで、安定
した振動状態にある弾性体59(換言すれば変位拡大レン
ズ系57)の変位XS(t)は、第10図に示すように、変位
拡大レンズ系57を通過することにより、イメージセンサ
ー62の受光面62bにおいて増幅され、平行光束の着光点
で変位X(t)となって伝達される。従って、本装置に
おいては、上記(1)式のPは が用いられる。ここで、Gはゲインである。
That is, the light emitted from the light source 55 is converted into a sufficiently thin parallel light beam by the collimator 56, passes through the displacement magnifying lens system 57, passes through the focal point F 1 thereof, and the cylinder lens 61.
The optical path is corrected so that the light-receiving surface of the front image sensor 62 is illuminated, and the light-receiving surface of the image sensor 62 is illuminated. In this state, when the object 65 to be weighed is placed on the tray 53 and the elastic body 59 is in a vibrating state, the displacement magnifying lens system 57 is vertically displaced (vibrated) and the passing light of the image sensor 62 is transmitted. Shake up and down on the light receiving surface. Here, the displacement X S (t) of the elastic body 59 (in other words, the displacement magnifying lens system 57) that is in a stable vibration state, by passing through the displacement magnifying lens system 57 as shown in FIG. The light is amplified on the light receiving surface 62b of the image sensor 62, and is transmitted as a displacement X (t) at the light arrival point of the parallel light flux. Therefore, in this device, P in the above equation (1) is Is used. Here, G is a gain.

そして、上述のように増幅された変位が伝達されるイメ
ージセンサー62の各受光面62bは、その着光点が弾性体5
9の振動により常に移動するので、その移動速度に反比
例(換言すれば各受光素子に平行光束の着光点が留まっ
ている時間に比例)した量だけ受光する。
The light-receiving point of each light-receiving surface 62b of the image sensor 62, to which the amplified displacement is transmitted as described above, has the light-receiving point of the elastic body 5b.
Since it constantly moves by the vibration of 9, it receives light in an amount that is inversely proportional to its moving speed (in other words, proportional to the time during which the light-receiving point of the parallel light flux remains on each light-receiving element).

即ち、これらを数式で表すと、 いま、平行光束の着光点が受光素子62a(受光ビット番
号j)をS回目に通過するとき、受光素子の振動方向の
幅l0を通過する微小時間〔t(j,s),t(j,s)+Δt
(j,s)〕内においては、 とみなせるから、S回目に通過するとき、この受光素子
の受光量Is(j)は、下記の(8)式の如く表される。
That is, if these are expressed by mathematical expressions, now, when the light-arriving point of the parallel light flux passes through the light receiving element 62a (light receiving bit number j) for the Sth time, a minute time [ 0] for passing through the width l 0 in the vibration direction of the light receiving element [ t (j, s), t (j, s) + Δt
(J, s)], Therefore, when passing through the Sth time, the light receiving amount Is (j) of this light receiving element is expressed by the following equation (8).

但し、(8)式において、Lは比例定数である。従っ
て、 計測する所定時間範囲〔T1,T2〕内に、平行光束の着光
点が任意の受光素子62a(受光ビット番号j)をn
(j)回通過するときの該受光素子62aの全受光量I
(j)は、下記の(9)式の如く表される。
However, in the equation (8), L is a proportional constant. Therefore, within the predetermined time range [T1, T2] to be measured, the light-receiving point of the parallel light flux is n when the light receiving element 62a (light receiving bit number j) is arbitrary.
(J) Total received light amount I of the light receiving element 62a when passing through the light receiving element 62a
(J) is expressed by the following equation (9).

上記(8)式は上述の(5)式に、(9)式は上述の
(6)式にそれぞれ対応する。
The above equation (8) corresponds to the above equation (5), and the equation (9) corresponds to the above equation (6).

従って、イメージセンサー62を構成する各受光ビット62
aは、所定時間範囲〔T1,T2〕内に上記(9)式に表され
るような量の平行光束を受光する。
Therefore, each light receiving bit 62 that constitutes the image sensor 62
The light a receives a parallel light flux of an amount represented by the above equation (9) within a predetermined time range [T1, T2].

このイメージセンサー内の各受光素子に記憶された受光
量(照射量)I(j)(j=0,1,2,…,m−1)は、A/D
変換器63でデジタル量ID(j)に変換され、演算ユニッ
ト65内に形成されている極値判定器64に伝達される。
The received light amount (irradiation amount) I (j) (j = 0,1,2, ..., m-1) stored in each light receiving element in this image sensor is A / D.
It is converted into a digital value I D (j) by the converter 63 and transmitted to the extreme value determiner 64 formed in the arithmetic unit 65.

この極値判定器64では、イメージセンサー62の各受光素
子62aの受光量の内から最低値の受光量を示す受光素子
を判定し、この受光素子の受光ビット番号jpに対応する
変位点Xpが直流成分となる。そして、この直流成分の値
Xpから、被計量物の重量値 を検出することができる。なぜなら、弾性エネルギーと
速度との関係より、直流成分の位置する受光ビットを通
過する速度が最も速くなるためである。
This extreme value determiner 64 determines the light receiving element showing the lowest light receiving amount from the light receiving amount of each light receiving element 62a of the image sensor 62, and the displacement point Xp corresponding to the light receiving bit number jp of this light receiving element is determined. It becomes a DC component. And the value of this DC component
The weight value of the object to be weighed from Xp Can be detected. This is because the speed at which the DC component passes through the light receiving bit where the DC component is located becomes the highest due to the relationship between the elastic energy and the speed.

尚、本実施例にかかる計算装置においては、上述の各式
の演算は、極値判定・出力を除き、光学的に処理され
る。即ち、本実施例の如く光学式の計量装置において
は、ロードセル式の計量装置の如く積算記憶装置の所定
アドレスに各変位点での速度の値を入力していたが、こ
のような処理は不要で、第11図の如く振動方向に配列さ
れた受光素子列の各受光素子がそのまま各変位点にな
り、且つ各受光素子が速度に反比例する受光量を受光し
その合計量を記憶(蓄積)する。そして、極値の判定の
みが、第12図のフローチャートに示すように、マイクロ
コンピュータで構成される演算ユニット65内の極値判定
器64によってなされる。
In the calculation device according to the present embodiment, the calculation of each of the above formulas is optically processed except for the extreme value determination / output. That is, in the optical weighing device as in the present embodiment, the velocity value at each displacement point is input to the predetermined address of the integrating storage device like the load cell type weighing device, but such a process is unnecessary. Then, as shown in FIG. 11, each light receiving element of the light receiving element array arranged in the vibration direction becomes each displacement point as it is, and each light receiving element receives the light receiving amount which is inversely proportional to the speed and stores (stores) the total amount. To do. Then, as shown in the flowchart of FIG. 12, only the extreme value determination is performed by the extreme value determiner 64 in the arithmetic unit 65 composed of a microcomputer.

従って、極めて簡単な構成となり、容量の小さい演算ユ
ニットでもって、高速処理(計量)することが可能とな
る。
Therefore, the configuration is extremely simple, and high-speed processing (measurement) can be performed by an arithmetic unit having a small capacity.

また、光学式の場合、簡単な構成で上述の重量検出方法
を実施することができるため、高い信頼性が期待し得
る。
Further, in the case of the optical type, the weight detection method described above can be implemented with a simple configuration, and thus high reliability can be expected.

尚、本光学式の計量装置の場合には、受光量が最低の箇
所が、真値となる関係から、計量のための所定時間範囲
〔T1,T2〕及び所定変位範囲〔X1,X2〕を、計量装置およ
び被計量物あるいは計量の状態等を勘案して適切に設定
する必要がある。
In the case of this optical metering device, the location where the amount of received light is the minimum is the true value, so the predetermined time range for measurement [T1, T2] and the predetermined displacement range [X1, X2] , It is necessary to set it appropriately considering the weighing device and the object to be weighed or the state of weighing.

例えば、第15図の如き振動状態を示す計量においては、
第2図(a)に示すような範囲を所定時間範囲及び所定
変位範囲とする必要がある。
For example, in the measurement showing the vibration state as shown in FIG.
It is necessary to set the range as shown in FIG. 2 (a) as the predetermined time range and the predetermined displacement range.

また、上記光学式の実施例の変位拡大レンズ系の部分
を、第13図に示すように、凹面鏡57′使用して変位拡大
レンズを構成してもよく、あるいは第14図に示すように
プリズム57a″と凸レンズ57b″を併用して構成してもよ
い。
Further, the displacement magnifying lens system portion of the above optical embodiment may be configured as a displacement magnifying lens by using a concave mirror 57 'as shown in FIG. 13, or a prism as shown in FIG. 57a "and the convex lens 57b" may be used together.

(発明の効果) 本発明にかかる重量検出方法によれば、従来正確な計量
が不可能であった、安定した振動状態下においても、正
確な計量が可能になる。しかも、短時間(従来の2〜3
倍の速さ)で計量することができる。従って、従来のよ
うに、弾性体が定常状態になるまで、待つ必要がないた
め、コンベヤ等で移送されるライン上の大量の物を正確
且つ迅速に計測できる。即ち、移送工程において移送し
ている物を計量しなければならない場合、従来この計量
工程でかなりの時間を要し、移送速度がこの計量処理時
間に拘束されていたが、本発明にかかる重量検出方法を
利用すれば、移送速度を大幅に向上させることができ
る。
(Effects of the Invention) According to the weight detection method of the present invention, accurate weighing is possible even under stable vibration conditions, which has been impossible in the past with accurate weighing. Moreover, a short time (2 to 3 of the conventional
Double speed). Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to wait until the elastic body reaches a steady state, so that a large amount of objects on a line transferred by a conveyor or the like can be measured accurately and quickly. That is, when it is necessary to weigh an object being transferred in the transfer step, a considerable amount of time has been conventionally required in the measuring step, and the transfer speed is restricted by the time of the weighing process. If the method is used, the transfer speed can be significantly improved.

しかも、変位の信号から得られる情報を積算して被計量
物の質量を検出するので、平均値が0の外乱に対して計
量誤差が発生しにくい。また、比較的簡単な構成よりな
るため、実施化が容易であり、重量検出処理に要する時
間が短くて済み且つ高い信頼性が期待できる。
Moreover, since the information obtained from the displacement signal is integrated to detect the mass of the object to be weighed, a weighing error is less likely to occur with respect to a disturbance having an average value of zero. Further, since it has a relatively simple configuration, it is easy to implement, and the time required for the weight detection process is short, and high reliability can be expected.

また、本発明にかかる重量検出方法によれば、実施に際
し、従来の重量計量装置の如き、減衰用のダンパーが不
要になるため、大幅に生産原価を低減することができ、
且つ粘性抵抗要素がなくなるので、急激に被計量物を積
載した時に生じる衝撃が計量誤差として残ることがない
等の効果が得られる。
Further, according to the weight detecting method according to the present invention, when it is carried out, it is not necessary to use a damper for damping like a conventional weight measuring device, so that the production cost can be significantly reduced,
Moreover, since the viscous resistance element is eliminated, it is possible to obtain the effect that the impact generated when the objects to be weighed are suddenly loaded is not left as a weighing error.

上述のように、本発明にかかる重量検出方法は、従来の
計量の概念にない新たな領域を開拓するもの画期的な発
明である。
As described above, the weight detection method according to the present invention is an epoch-making invention that opens up a new area that is not in the conventional concept of weighing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は計量装置の概略構成をモデル化した構成図、第
2図(a),(b)は第1図の構成を有する計量装置に
おける変位と時間及び変位と変位速度の関係を表した線
図、第3図は本実施例にかかるロードセル式の計量装置
の検出部の概略構成を示す構成図、第4図は同計量装置
全体の概略構成を示すブロック図、第5図は各変位点と
積算記憶装置のアドレスとの関係を示す図、第6図は演
算ユニット内の処理プロセスを示すフローチャート、第
7図は他の実施例を示す検出部部分の構成図、第8図は
第7図に示す実施例における全体の構成を示すブロック
図、第9図は本実施例にかかる光学の計量装置の全体の
構成を示す構成図、第10図は同増幅機構と積算記憶機構
を示す構成図、第11図は第10図のイメージセンサーの受
光ビット部分の拡大図、第12図は演算ユニット内の処理
プロセスを示すフローチャート、第13図は変位拡大レン
ズ系の異なる他の実施例を示す平面図、第14図は変位拡
大レンズ系の異なる他の実施例を示す側面図、第15図は
ばらものを落下させたときの種々の振動の状態を示す線
図である。 1,11,59……弾性体、10……検出部、30,65……演算ユニ
ット、31……差分器(変位速度算出器)、32……積算記
憶器、33,64……極値判定器。
FIG. 1 is a configuration diagram modeling a schematic configuration of a weighing device, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the relationship between displacement and time and displacement and displacement speed in the weighing device having the configuration of FIG. Diagram, FIG. 3 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a detection unit of the load cell type weighing device according to the present embodiment, FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire weighing device, and FIG. 5 is each displacement. FIG. 6 is a diagram showing a relationship between points and addresses of an integration storage device, FIG. 6 is a flow chart showing a processing process in an arithmetic unit, FIG. 7 is a configuration diagram of a detecting portion showing another embodiment, and FIG. FIG. 7 is a block diagram showing the overall configuration of the embodiment shown in FIG. 7, FIG. 9 is a configuration diagram showing the overall configuration of the optical weighing device according to the present embodiment, and FIG. 10 shows the amplification mechanism and integrated storage mechanism. Configuration diagram, Fig. 11 is an enlarged view of the light receiving bit part of the image sensor in Fig. 10. FIG. 12 is a flow chart showing the processing process in the arithmetic unit, FIG. 13 is a plan view showing another embodiment of the displacement magnifying lens system, and FIG. 14 is another embodiment of the displacement magnifying lens system. FIG. 15 is a side view, and FIG. 15 is a diagram showing various vibration states when a loose object is dropped. 1,11,59 …… Elastic body, 10 …… Detector, 30,65 …… Computing unit, 31 …… Differentiator (displacement speed calculator), 32 …… Integration memory, 33,64 …… Extreme value Judge.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】計量装置の弾性体上の載置部に被計量物が
載置されて、検出器の検出値が安定した振動状態を呈す
る場合において、この振動を、被計量物の真値に起因す
る直線成分と載置時の衝撃動に起因する調和振動成分と
の合成からなる振動とみなし、検出器で得られる振動変
位の同じ変位点における変位速度の絶対値を各変位点毎
に積算して得られた値の内、最も大きな値を有する変位
点を直流成分の値として、被計量物の重量を求めること
を特徴とする重量検出方法。
1. When an object to be weighed is placed on a mounting portion on an elastic body of a weighing device and a detected value of a detector exhibits a stable vibration state, this vibration is a true value of the object to be weighed. It is considered that the vibration is composed of the linear component caused by the vibration and the harmonic vibration component caused by the impact motion during mounting, and the absolute value of the displacement velocity at the same displacement point of the vibration displacement obtained by the detector is calculated for each displacement point. A weight detection method, wherein the displacement point having the largest value among the values obtained by integration is used as the value of the DC component to obtain the weight of the object to be weighed.
JP29539186A 1986-12-11 1986-12-11 Weight detection method Expired - Lifetime JPH079379B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29539186A JPH079379B2 (en) 1986-12-11 1986-12-11 Weight detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29539186A JPH079379B2 (en) 1986-12-11 1986-12-11 Weight detection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63148127A JPS63148127A (en) 1988-06-21
JPH079379B2 true JPH079379B2 (en) 1995-02-01

Family

ID=17820013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29539186A Expired - Lifetime JPH079379B2 (en) 1986-12-11 1986-12-11 Weight detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH079379B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH719436A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-31 Ssm Schaerer Schweiter Mettler Ag Device for rewinding yarns with a weighing of a supply bobbin.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
計測技術、12〔2〕(1984)日本工業出版P.35−41

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63148127A (en) 1988-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104075783A (en) Digital linearization in a weighing cell
RU93034116A (en) GRAVIMETER FOR MEASURING THE FORCE OF GRAVITY FROM MOVING MEDIA
JPH0862032A (en) Filter for weighing conveyor and its filter constant calculation device
JPH079377B2 (en) Weight measuring device
JPH079379B2 (en) Weight detection method
JP3090686B2 (en) Dynamic load measuring method, dynamic load measuring device, and load measuring device using the same
JP3581179B2 (en) Mass or weight measuring device
US6963036B1 (en) Accurate, high speed weighing apparatus and method
JPH079376B2 (en) Weight measuring device
US10908039B2 (en) Load cell assembly including cavities to buffer horizontal shear forces
JP3693764B2 (en) Weighing method and weighing device
JPH08110261A (en) Mass measuring device and weight measuring device
JPS62261021A (en) Weighing apparatus
JPH10339739A (en) Inertia sensor
Gardner et al. A mass measuring device for use with biological specimens in zero-gravity environment
JPH1082688A (en) Weighing device provided with a plurality of load converting means
JPH06317458A (en) Combination register
JP3600355B2 (en) Scale
JPS59190628A (en) Weight detecting device
Berns et al. Sensor Data Processing
JPH01223588A (en) Coin counting device
JP3792854B2 (en) Weighing device
JPS59190627A (en) Weight detecting device
SU714164A1 (en) Device for measuring internal friction of materials
Massen et al. Automated balances of the second generation