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重心検出システム

国内特許コード P150012550
整理番号 (S2012-0082-N0)
掲載日 2015年11月19日
出願番号 特願2013-540800
登録番号 特許第5997701号
出願日 平成24年10月24日(2012.10.24)
登録日 平成28年9月2日(2016.9.2)
国際出願番号 JP2012077437
国際公開番号 WO2013061989
国際出願日 平成24年10月24日(2012.10.24)
国際公開日 平成25年5月2日(2013.5.2)
優先権データ
  • 特願2011-235073 (2011.10.26) JP
発明者
  • 渡邉 豊
出願人
  • 国立大学法人東京海洋大学
発明の名称 重心検出システム
発明の概要 コンテナ貨物車両に限ることなく様々な被検出対象物の重心を正確に検出することができる汎用性の高い重心検出システムを提供する。
被検出対象物40が載置される載置板10と、弾性力を有して載置板10を支持するバネ12と、上下方向の被検出対象物40の往復運動を検出する加速度センサと、ロール方向揺動中心軸16を中心とする被検出対象物40の単振子運動を検出する角速度センサと、X軸方向への載置板10の移動を規制するX軸規制用ガイド部21とを設け、データ処理装置3によって、加速度センサ13及び角速度センサ14の検出結果に基づいて、上下方向のロール方向揺動中心軸16から被検出対象物40の重心Wまでの重心高さを算出する。
従来技術、競合技術の概要


本件発明者は、先の出願(特許文献1参照)において、積載状態が不明なコンテナ貨物の3次元空間上の重心位置を検出する重心検出装置を提案している。特許文献1に示されている重心検出装置は、コンテナ貨物車両の縦揺れ及び横揺れを検出する揺動検出器と、演算ユニットとを備えている。揺動検出器によって検出された縦揺れを、コンテナ貨物車両の重心を質点とした上下(自重)方向の往復運動に対応させると共に、揺動検出器によって検出された横揺れを、コンテナ貨物車両の車軸を支点とし、コンテナ貨物車両の重心を質点としたロール方向の単振子運動に対応させ、演算ユニットによって演算することで、コンテナ貨物車両の重心位置を導くように構成されている。



特許文献1に示されている重心検出技術は、図11に示すような重心検出モデルに基づくものである。ここで、図11に示す重心検出モデルでは、車軸が揺動中心軸に対応し、ばね構造体間の幅「b」、重力加速度「g」、円周率「π」、上下方向の縦揺れ周波数「v」、ロール方向の横揺れ周波数「V」及び中心角度「α」から、車軸からコンテナ貨物車両(被検知対象物)の重心Wまでの上下方向の重心高さ「l(スモールエル)」及び車軸からコンテナ貨物車両の重心Wまでの左右方向の重心位置「s」を求めることができる。従って、揺動検出器によってコンテナ貨物車両の縦揺れ及び横揺れを検出して、上下方向の縦揺れ周波数「v」、ロール方向の横揺れ周波数「V」及び中心角度「α」を求めることで、車軸からコンテナ貨物車両(被検知対象物)の重心Wまでの上下方向の重心高さ「l(スモールエル)」及び車軸からコンテナ貨物車両の重心Wまでの左右方向の重心位置「s」を算出することが可能になる。なお、中心角度「α」は、図11に示すように車軸を通る垂直中心ラインと、横揺れの中心を示す横揺れ中心ラインとの間のなす角であり、揺動検出器によってコンテナ貨物車両の横揺れを検出することで求めることができる。



この重心検出モデルを用いて、コンテナ貨物車両に限ることなく様々な被検出対象物の重心を検出することができる汎用性の高い重心検出装置の構築が望まれる。この重心検出モデルを用いることで、不定形で重量も不明な被検出対象物であっても重心位置をわずか数秒で検出することができ、応用できる分野も無数となり産業上の価値は計り知れない。
例えば卓上型のコンパクトな重心検出装置を構築できれば、手押し台車に載せて使うこともできて、とても便利であるし、装置製作に必要な原材料もごく低廉になる。

産業上の利用分野


本発明は、被検知対象物の重心を検出する重心検出システムに係り、特に載置板に載置された被検知対象物を揺動させることで重心を検出する重心検出システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
被検出対象物が載置される載置板と、
弾性力を有して前記載置板を支持する支持手段と、
前記載置板に対して垂直な上下方向の前記被検出対象物の往復運動を検出する上下方向検出手段と、
前記載置板に対して平行なロール方向揺動中心軸を中心とする前記被検出対象物の単振子運動を検出するロール方向検出手段と、
重力が作用するZ軸方向及び前記ロール方向揺動中心軸とそれぞれ直交するX軸方向への前記載置板の移動を規制するX軸方向規制手段と、
前記上下方向検出手段及び前記ロール方向検出手段の検出結果に基づいて、前記上下方向における前記ロール方向揺動中心軸から前記被検出対象物の重心までの重心高さを算出するデータ処理手段とを具備することを特徴とする重心検出システム。

【請求項2】
前記データ処理手段は、前記上下方向検出手段及び前記ロール方向検出手段の検出結果に基づいて、前記上下方向及び前記ロール方向揺動中心軸とそれぞれ直交する左右方向における前記ロール方向揺動中心軸から前記被検出対象物の重心までの重心位置を算出することを特徴とする請求項1記載の重心検出システム。

【請求項3】
前記上下方向及び前記ロール方向揺動中心軸とそれぞれ直交するピッチ方向揺動中心軸を中心とする前記被検出対象物の単振子運動を検出するピッチ方向検出手段と、
重力が作用するZ軸方向及び前記ピッチ方向揺動中心軸とそれぞれ直交するY軸方向への前記載置板の移動を規制するY軸方向規制手段とを具備し、
前記データ処理手段は、前記上下方向検出手段、及び前記ピッチ方向検出手段の検出結果に基づいて、前記載置板上における前記被検出対象物の重心位置を算出することを特徴とする請求項2記載の重心検出システム。

【請求項4】
前記載置板は、前記ロール方向揺動中心軸及び前記ピッチ方向揺動中心軸に対して線対称な形状であることを特徴とする請求項3記載の重心検出システム。

【請求項5】
前記支持手段は、同一の弾性力を有する複数のバネ手段からなり、
前記バネ手段は、前記ロール方向揺動中心軸及び前記ピッチ方向揺動中心軸を挟んで線対称に配置されていることを特徴とする請求項4記載の重心検出システム。

【請求項6】
前記X軸方向規制手段は、前記載置板の両端から突出して形成された前記ロール方向揺動中心軸と、前記ロール方向揺動中心軸の両端の前記X軸方向への移動をそれぞれ規制する一対のX軸規制用ガイド手段とからなり、
前記Y軸方向規制手段は、前記載置板の両端から突出して形成された前記ピッチ方向揺動中心軸と、前記ピッチ方向揺動中心軸の両端の前記Y軸方向への移動をそれぞれ規制する一対のY軸規制用ガイド手段とからなることを特徴とする請求項5記載の重心検出システム。

【請求項7】
被検出対象物が載置される載置板と、
弾性力を有して前記載置板を支持する支持手段と、
前記載置板に対して垂直な上下方向の前記被検出対象物の往復運動を検出する上下方向検出手段と、
前記載置板に対して平行なロール方向揺動中心軸を中心とする前記被検出対象物の単振子運動を検出するロール方向検出手段と、
前記上下方向及び前記ロール方向揺動中心軸とそれぞれ直交するピッチ方向揺動中心軸を中心とする前記被検出対象物の単振子運動を検出するピッチ方向検出手段と、
前記載置板の中心の動きを前記上下方向に規制する移動方向規制手段と、
前記上下方向検出手段及び前記ロール方向検出手段の検出結果に基づいて、前記上下方向における前記ロール方向揺動中心軸から前記被検出対象物の重心までの重心高さと前記載置板上における前記被検出対象物の重心位置とを算出するデータ処理手段とを具備することを特徴とする重心検出システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013540800thum.jpg
出願権利状態 登録


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