JPH0820304B2 - 移送物体の質量測定方法 - Google Patents
移送物体の質量測定方法Info
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- JPH0820304B2 JPH0820304B2 JP4102738A JP10273892A JPH0820304B2 JP H0820304 B2 JPH0820304 B2 JP H0820304B2 JP 4102738 A JP4102738 A JP 4102738A JP 10273892 A JP10273892 A JP 10273892A JP H0820304 B2 JPH0820304 B2 JP H0820304B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G13/00—Weighing apparatus with automatic feed or discharge for weighing-out batches of material
- G01G13/24—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Control Of Conveyors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移送物体の質量測定計
に適用する方法に関するもので、特にコンベヤーベルト
スケールや質量選別器に於いて、動的力学特性常数を利
用して迅速で精度が高い移送物体の質量を測定できるよ
うにしたものである。
に適用する方法に関するもので、特にコンベヤーベルト
スケールや質量選別器に於いて、動的力学特性常数を利
用して迅速で精度が高い移送物体の質量を測定できるよ
うにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来例としての一般的質量測定計では、
単にある物体の重量値を静止状態で判読できるようにし
ている。例えば、この様な質量測定計は原材料または生
産品を運搬設備により移送する食品、化工薬品、医薬等
の産業分野に広く利用される機器であり、このような質
量測定計はある一定位置に設備されて供給ベルトを通じ
て移送されてきた測定物品の質量を測定した後、排出ベ
ルトを通じて排出されるようになっている。この時、質
量測定計に加えられる衝撃を減少させるために、供給ベ
ルトと排出ベルトの速度を同一にしている。
単にある物体の重量値を静止状態で判読できるようにし
ている。例えば、この様な質量測定計は原材料または生
産品を運搬設備により移送する食品、化工薬品、医薬等
の産業分野に広く利用される機器であり、このような質
量測定計はある一定位置に設備されて供給ベルトを通じ
て移送されてきた測定物品の質量を測定した後、排出ベ
ルトを通じて排出されるようになっている。この時、質
量測定計に加えられる衝撃を減少させるために、供給ベ
ルトと排出ベルトの速度を同一にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、このような従
来例の質量測定計は移動状態中の物品を制限無しに精密
測定は実施できないという問題点があった。本発明は、
このような従来例の問題点に着目して、測定物品を移送
中でも早く正確に質量を測定できる測定方法を提供する
ことを目的とする。
来例の質量測定計は移動状態中の物品を制限無しに精密
測定は実施できないという問題点があった。本発明は、
このような従来例の問題点に着目して、測定物品を移送
中でも早く正確に質量を測定できる測定方法を提供する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、動いている物体を載置したときの質量測
定計の出力信号を複数個サンプリングし、出力信号を、
質量測定計の動特性をスプリングとダンパでモデリング
する関数式に代入してその関数式に含まれる動的特性常
数を決定し、その決定された動的特性常数を用いて、質
量測定計の出力信号が安定化する前に物体の質量を決定
することを特徴とする移送物体の質量測定方法を提案す
るものである。
に、本発明は、動いている物体を載置したときの質量測
定計の出力信号を複数個サンプリングし、出力信号を、
質量測定計の動特性をスプリングとダンパでモデリング
する関数式に代入してその関数式に含まれる動的特性常
数を決定し、その決定された動的特性常数を用いて、質
量測定計の出力信号が安定化する前に物体の質量を決定
することを特徴とする移送物体の質量測定方法を提案す
るものである。
【０００５】本発明は質量測定計の動特性を解析し、質
量測定計の出力信号が安定化する前に安定質量値を予測
し、しかも諸演算過程を回帰形最小自乗法を用いて静的
質量を迅速かつ正確に決定するものである。
量測定計の出力信号が安定化する前に安定質量値を予測
し、しかも諸演算過程を回帰形最小自乗法を用いて静的
質量を迅速かつ正確に決定するものである。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面と共
にさらに詳細に説明する。まず、図１は質量測定計をス
プリング（定数Ｃ０）とダンパ（定数Ｃ１）を用いてモ
デリングして表示した図である。図面において同一符号
は同一もしくは相当部材を表わす。図１において、スプ
リングのスプリング定数Ｃ０とダンパの減衰係数Ｃ１
は、動的質量Ｍが作用する前に荷重センサ（ロードセ
ル、例えばストレンゲージ）が感知する原質量ｍにより
動的質量が決定される。静止状態からの荷重センサと変
換器を経由して表わされる変位Ｙ（ｔ）は時間ｔによる
力の均衡式が、次のような式として表わされる。 この（１式）をｄＹ（ｔ）／ｄｔ＝０，ｄＹ（ｔ）／ｄ
＝０及びｔ＝０に於いてＹ（ｔ）＝０にラプラス（Ｌａ
ｐｌａｃｅ）変換させると、次の式が得られる。 ここで、ｓはラプラス演算子、 ａ＝Ｃｌ／｛２（Ｍ＋ｍ）｝ および ｈ２＝｛Ｃ０／（Ｍ＋ｍ）｝−［Ｃｌ／｛４（Ｍ＋ｍ）２｝］ である。
にさらに詳細に説明する。まず、図１は質量測定計をス
プリング（定数Ｃ０）とダンパ（定数Ｃ１）を用いてモ
デリングして表示した図である。図面において同一符号
は同一もしくは相当部材を表わす。図１において、スプ
リングのスプリング定数Ｃ０とダンパの減衰係数Ｃ１
は、動的質量Ｍが作用する前に荷重センサ（ロードセ
ル、例えばストレンゲージ）が感知する原質量ｍにより
動的質量が決定される。静止状態からの荷重センサと変
換器を経由して表わされる変位Ｙ（ｔ）は時間ｔによる
力の均衡式が、次のような式として表わされる。 この（１式）をｄＹ（ｔ）／ｄｔ＝０，ｄＹ（ｔ）／ｄ
＝０及びｔ＝０に於いてＹ（ｔ）＝０にラプラス（Ｌａ
ｐｌａｃｅ）変換させると、次の式が得られる。 ここで、ｓはラプラス演算子、 ａ＝Ｃｌ／｛２（Ｍ＋ｍ）｝ および ｈ２＝｛Ｃ０／（Ｍ＋ｍ）｝−［Ｃｌ／｛４（Ｍ＋ｍ）２｝］ である。
【０００７】（２式）をこれに相応する変換式に変え、
変位Ｙ(z) と階段関数(Step funct-ion)Ｕ(z) の関係式
で表すと次の式が得られる。 Ｙ(z) ／Ｕ(z) ＝ (Ｍg ／Ｃ0)[{(a1-b+1)z+a2+b} ／(z2 +a1z+a1)] …（３式 ） ただし、a1=-2exp(-a Ｔ)cos(bＴ) a2=exp(-2aＴ) である。ディジタル・データ処理のために（３式）を、
サンプリング周期をＴとする別の式に表すと次のように
なる。 Ｙ(nＴ)=-a1 Ｙ(nT-T)-a2 Ｙ(nT)+a3 ……（４式） ここで、a3= ( Ｍg ／Ｃ0)(a1+a2+ １) Ｙ(nＴ) は時間nTでの変位、Ｙ(nＴ−Ｔ) は時間(nＴ−
Ｔ) での変位、Ｙ(nＴ−２Ｔ) は時間(nＴ−２Ｔ) での
変位、である。従って、一連の差分式データから関係係
数a1、a2、a3が定められると、次のように質量Ｍが決定
される。
変位Ｙ(z) と階段関数(Step funct-ion)Ｕ(z) の関係式
で表すと次の式が得られる。 Ｙ(z) ／Ｕ(z) ＝ (Ｍg ／Ｃ0)[{(a1-b+1)z+a2+b} ／(z2 +a1z+a1)] …（３式 ） ただし、a1=-2exp(-a Ｔ)cos(bＴ) a2=exp(-2aＴ) である。ディジタル・データ処理のために（３式）を、
サンプリング周期をＴとする別の式に表すと次のように
なる。 Ｙ(nＴ)=-a1 Ｙ(nT-T)-a2 Ｙ(nT)+a3 ……（４式） ここで、a3= ( Ｍg ／Ｃ0)(a1+a2+ １) Ｙ(nＴ) は時間nTでの変位、Ｙ(nＴ−Ｔ) は時間(nＴ−
Ｔ) での変位、Ｙ(nＴ−２Ｔ) は時間(nＴ−２Ｔ) での
変位、である。従って、一連の差分式データから関係係
数a1、a2、a3が定められると、次のように質量Ｍが決定
される。
【０００８】 ただし、Ｃ０／ｇはＣ０の定義値や（３式）の最終値処
理により得られる。この時、上記（５式）の質量を得る
ために多数の方法があるが、本発明においては反復式の
最小自乗法を適用した。以下、この反復最小自乗法を説
明する。先ず、ベクトル−マトリックス式を利用して、
上記の（４式）を改めて書くと次のようになる。 ここで、ＸＴ＝（Ｘ，Ｘ−Ｘｎ） ＡＴ＝（Ａ，Ａ−Ａｎ） Ｔはベクトル／マトリックス変換 ＸＴＡはベクトル内積であり、 Ｘ０の観察値Ｙはノイズディジットｅが添加されてい
る。Ｋ個の標本をもつ費用関数Ｑに対して最小自乗法を
利用すると なお、Ａ，Ａｊ，Ａｋなどに付した・印はベクトル表示
である。 マトリックスΣＸｉＸｉＴの素が０にならないと、（７
式）の解は ただし、 である。
理により得られる。この時、上記（５式）の質量を得る
ために多数の方法があるが、本発明においては反復式の
最小自乗法を適用した。以下、この反復最小自乗法を説
明する。先ず、ベクトル−マトリックス式を利用して、
上記の（４式）を改めて書くと次のようになる。 ここで、ＸＴ＝（Ｘ，Ｘ−Ｘｎ） ＡＴ＝（Ａ，Ａ−Ａｎ） Ｔはベクトル／マトリックス変換 ＸＴＡはベクトル内積であり、 Ｘ０の観察値Ｙはノイズディジットｅが添加されてい
る。Ｋ個の標本をもつ費用関数Ｑに対して最小自乗法を
利用すると なお、Ａ，Ａｊ，Ａｋなどに付した・印はベクトル表示
である。 マトリックスΣＸｉＸｉＴの素が０にならないと、（７
式）の解は ただし、 である。
【０００９】(K)次値は (K-1)次値までのを加えた値
に、(K) 次値でのデータを根拠とする矯正値を加える反
復過程の形態によって、次の式をもち、 Ｐk -1＝Ｐk-1 -1＋Ｘk Ｘk T ……（１０式） Ｂk ＝Ｂk-1 ＋Ｘk Ｙk ……（１１式） 最終的にマトリックス／ベクトル式は次のようなＡの式
を得る。 Ｋk ＝Ｐk-1 Ｘk[１＋Ｘk T Ｐk-1 −Ｙk] ……（１３式） Ｐk ＝Ｐk-1 −Ｋk Ｘk T Ｐk-1 ……（１４式） 上記の演算法は継続反復される作業を実施しなければな
らないため、ベクトル 解を求めるのに多くの時間が要求される。
に、(K) 次値でのデータを根拠とする矯正値を加える反
復過程の形態によって、次の式をもち、 Ｐk -1＝Ｐk-1 -1＋Ｘk Ｘk T ……（１０式） Ｂk ＝Ｂk-1 ＋Ｘk Ｙk ……（１１式） 最終的にマトリックス／ベクトル式は次のようなＡの式
を得る。 Ｋk ＝Ｐk-1 Ｘk[１＋Ｘk T Ｐk-1 −Ｙk] ……（１３式） Ｐk ＝Ｐk-1 −Ｋk Ｘk T Ｐk-1 ……（１４式） 上記の演算法は継続反復される作業を実施しなければな
らないため、ベクトル 解を求めるのに多くの時間が要求される。
【００１０】しかし、このような値を求める時間の消費
程度は重量を測定する装置の性能と直結する必要があ
る。従って、本発明では、このために指数加重関数を利
用するようにしている。これに対する概念は図２に図示
されるように、過去値を指数的に減少させるようにした
のである。したがって、初期設定値の重要度が大きくな
らなくなる。このような概念を利用して、費用関数Ｑを
表すと次のようになる。 ここで、０＜α＜１は常数である。上記で利用した方法
を活用すると、次のような結果を得る。 このような関係式は最終的に次の反復演算法に転換され
る。
程度は重量を測定する装置の性能と直結する必要があ
る。従って、本発明では、このために指数加重関数を利
用するようにしている。これに対する概念は図２に図示
されるように、過去値を指数的に減少させるようにした
のである。したがって、初期設定値の重要度が大きくな
らなくなる。このような概念を利用して、費用関数Ｑを
表すと次のようになる。 ここで、０＜α＜１は常数である。上記で利用した方法
を活用すると、次のような結果を得る。 このような関係式は最終的に次の反復演算法に転換され
る。
【００１１】これにより実際的に変数αＫによって、一
定値αは交替され、初期値αより少なくなることを知る
ことができる。これもαが一定のとき初期条件の効果を
迅速になくすことにより、時間を短縮させるのである。
一つの可能なαｋは次のように求められる。 ここで、α０とλ０の典型値は０．９５と０．９９であ
る。上記のような式を利用し、多数の変数値ｍ，Ｃ０，
Ｃ，Ｍに１ｋｇの容量をもっ測定装置に対し、コンピュ
ータシミュレーションを実施してみた。図３は信号処理
方法の概略を説明する図を示す。上記（２式）の解析的
解から変数Ｙ（ｔ）が計算された。 ここで、φ＝ｔａｎ−１（−ａ／ｂ）、振幅０．０５の
白色ノイズＹ（ｔ）に付加された。各々の定義によりａ
１、ａ２とｂの初期値は選定され、下記のようになる。
定値αは交替され、初期値αより少なくなることを知る
ことができる。これもαが一定のとき初期条件の効果を
迅速になくすことにより、時間を短縮させるのである。
一つの可能なαｋは次のように求められる。 ここで、α０とλ０の典型値は０．９５と０．９９であ
る。上記のような式を利用し、多数の変数値ｍ，Ｃ０，
Ｃ，Ｍに１ｋｇの容量をもっ測定装置に対し、コンピュ
ータシミュレーションを実施してみた。図３は信号処理
方法の概略を説明する図を示す。上記（２式）の解析的
解から変数Ｙ（ｔ）が計算された。 ここで、φ＝ｔａｎ−１（−ａ／ｂ）、振幅０．０５の
白色ノイズＹ（ｔ）に付加された。各々の定義によりａ
１、ａ２とｂの初期値は選定され、下記のようになる。
【００１２】この値がＡとＰの初期設定値に活用され
る。 ここで使用されたｎはｂである。一つのシミュレーショ
ンをｍ＝２ｋｇ、Ｃ０＝１，５００Ｎ／ｍｍ、Ｃ＝４０
Ｎ／（ｍｍ／Ｓ）、Ｍ＝１ｋｇの値等を利用して実施し
た。この結果、図４はノイズが付加された変位をフィル
ターで処理した値をグラフに表示したものである。この
場合、縦軸の値は最終値が１になるように調整し、フィ
ルターはバターワース（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）型を
採用した。このとき、フィルターによる時間遅延の効果
は約０．００５秒に達した。なお、図６は従来例の指数
加重関数を使用していない結果を表示したグラフであ
り、このグラフから多くの時間が必要であることを知る
ことができる。
る。 ここで使用されたｎはｂである。一つのシミュレーショ
ンをｍ＝２ｋｇ、Ｃ０＝１，５００Ｎ／ｍｍ、Ｃ＝４０
Ｎ／（ｍｍ／Ｓ）、Ｍ＝１ｋｇの値等を利用して実施し
た。この結果、図４はノイズが付加された変位をフィル
ターで処理した値をグラフに表示したものである。この
場合、縦軸の値は最終値が１になるように調整し、フィ
ルターはバターワース（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）型を
採用した。このとき、フィルターによる時間遅延の効果
は約０．００５秒に達した。なお、図６は従来例の指数
加重関数を使用していない結果を表示したグラフであ
り、このグラフから多くの時間が必要であることを知る
ことができる。
【００１３】しかし、図６の場合とは別に図５のように
本発明による反復最小自乗法を使用する場合には、３倍
以上の時間短縮をもたらすのを知ることができる。この
シミュレーションはＩｎｔｅｌ ８０３８６ ２０ＭＨ
ｚのプロセッサーと８０３８７ プロセッサーを備えた
パーソナルコンピューターを利用して実施して、プログ
ラムはクイックベイシック４．０に組まれて、これをコ
ンパイルさせ利用した。反復最小自乗法を実施した結
果、０．５秒かかり相対的の差異が１０−３より少ない
とき、計算が停止するようにした結果３０回の計算が必
要とされた。ここで、アナログディジタル変換時間は考
慮しなかった。このシミュレーションを質量選別器の例
でみるとき、１分に４００個の物体を相対精度１０−３
の水準に判別できるようになる。
本発明による反復最小自乗法を使用する場合には、３倍
以上の時間短縮をもたらすのを知ることができる。この
シミュレーションはＩｎｔｅｌ ８０３８６ ２０ＭＨ
ｚのプロセッサーと８０３８７ プロセッサーを備えた
パーソナルコンピューターを利用して実施して、プログ
ラムはクイックベイシック４．０に組まれて、これをコ
ンパイルさせ利用した。反復最小自乗法を実施した結
果、０．５秒かかり相対的の差異が１０−３より少ない
とき、計算が停止するようにした結果３０回の計算が必
要とされた。ここで、アナログディジタル変換時間は考
慮しなかった。このシミュレーションを質量選別器の例
でみるとき、１分に４００個の物体を相対精度１０−３
の水準に判別できるようになる。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、移
送物体の質量測定方法を反復最小自乗法により実施する
ため、極めて迅速にして、著しく精度が高く、かつ信頼
性の特段に向上した質量測定を実施できる効果をもたら
すことができる。
送物体の質量測定方法を反復最小自乗法により実施する
ため、極めて迅速にして、著しく精度が高く、かつ信頼
性の特段に向上した質量測定を実施できる効果をもたら
すことができる。
【図１】本発明の一実施例における２次微分式に表現さ
れた質量測定計の一般的概略図。
れた質量測定計の一般的概略図。
【図２】本発明の一実施例における指数加重関数のデー
タの処理効果を表示したグラフ。
タの処理効果を表示したグラフ。
【図３】本発明の一実施例での信号処理方法の概略説明
図。
図。
【図４】本発明の一実施例で２次微分式に表現されるロ
ードセルの動的状態を表示した図。
ードセルの動的状態を表示した図。
【図５】本発明の一実施例における反復最小自乗法によ
る安定測定値をうるまでの測定時間が従来例の３倍以上
も短縮した効果を表す図。
る安定測定値をうるまでの測定時間が従来例の３倍以上
も短縮した効果を表す図。
【図６】従来例の安定測定値をうるまでの測定時間が長
いことを示す図。
いことを示す図。
Ｍ 動的質量 Ｍg Ｕ(K) 動的質量 Ｍ(K) 静的質量 ｍ ロードセル (センサ) が感知する原質量 Ｃ0 スプリング定数 Ｃ1 ダンパの減衰係数 Ｙ(K) 変位
Claims (2)
- 【請求項１】動いている物体を載置したときの質量測定
計の出力信号を複数個サンプリングし、前記出力信号
を、前記質量測定計の動特性をスプリングとダンパでモ
デリングする関数式に代入してその関数式に含まれる動
的特性常数を決定し、その決定された動的特性常数を用
いて、前記質量測定計の出力信号が安定化する前に前記
物体の質量を決定することを特徴とする移送物体の質量
測定方法。 - 【請求項２】前記質量を決定するために前記関数式に回
帰形最小自乗法を用いることを特徴とする請求項１記載
の移送物体の質量測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019920002941A KR960003190B1 (ko) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 이송물체의 질량측정방법 |
| KR1992/2941 | 1992-02-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626911A JPH0626911A (ja) | 1994-02-04 |
| JPH0820304B2 true JPH0820304B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=19329500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4102738A Expired - Lifetime JPH0820304B2 (ja) | 1992-02-26 | 1992-04-22 | 移送物体の質量測定方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820304B2 (ja) |
| KR (1) | KR960003190B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100397158B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2003-09-06 | 한국전기초자 주식회사 | 음극선관용 유리제품의 중량 측정장치 |
| KR100685275B1 (ko) * | 2006-09-04 | 2007-02-22 | 주식회사 형제케이종합건축사사무소 | 건축단지용 철재계단 구조 |
| CN103377569B (zh) | 2012-04-28 | 2015-09-16 | 陈福平 | 一种狭窄空间搜救训练装置及三维网格框架 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211318A (ja) * | 1984-04-06 | 1985-10-23 | Teraoka Seiko Co Ltd | 電子計量装置 |
| JPH0762632B2 (ja) * | 1986-05-22 | 1995-07-05 | 株式会社クボタ | デジタル秤 |
| JPH0760108B2 (ja) * | 1989-02-06 | 1995-06-28 | 株式会社石田衡器製作所 | 計量コンベア装置 |
-
1992
- 1992-02-26 KR KR1019920002941A patent/KR960003190B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-22 JP JP4102738A patent/JPH0820304B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0626911A (ja) | 1994-02-04 |
| KR960003190B1 (ko) | 1996-03-06 |
| KR930018263A (ko) | 1993-09-21 |
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