Error Calibration of Initial Value of Weight Measuring Sensors with Different Feature of Forklift

특성이 다른 지게차 적재 중량 센서의 초기 값 오차 보정

Abstract

The calibration method of the initial value error obtained in the weight measurement through anchor bolt type strain gauge sensor is proposed. The strain gauge sensor is developed for preventing the overturning of forklift, which is the most frequent type of safety-accident in industry. It was confirmed that the initial value error is caused from the physical and mechanical error of anchor bolt, and the environmental problem. Since the elimination of these causes falls outside the realm of this research, we find out the calibrated values based on all the causes, and we adjust the initial values of analog-to-digital convertor (ADC) module consisted of strain gauge sensor block using the calibrated values. We use the linear interpolation method for our calibration. We confirm that four sensor modules have the different under 5% between the real weight and the measured value in the experiment applied with the calibration of initial values. The low correlation between the real weights and ADC values is also improved through the proposed calibration.

산업현장에서의 안전사고 빈도가 높은 지게차 전복의 주요 원인인 과적을 방지하기 위해 개발된 앵커(anchor) 볼트 형태의 strain 게이지 센서의 초기 값 오차를 보정하는 방법을 제안하였다. Strain 게이지 센서의 초기 값 오차는 앵커 볼트의 물리적이고 기계적 오차와 환경적 문제에기인하는 것을 확인하였다. 이러한 원인들을 제조 공정에서 제거하는 것은 본 연구의 범위를 벗어나는 것이기 때문에 제반 원인들을 고려한 보정 값을 찾고, 이 보정 값으로 strain 게이지 센서부를 구성하는 ADC 모듈의 초기 값을 보정하는 방법을 적용하였다. 보정 값 도출을 위하여 선형 보간법을 채택하였다. 도출한 보정 값을 4개의 strain 게이지 센서에 적용하여 시험한 결과 4개의 센서 모두 실제 중량 값과의 차이가 5% 이내가 되는 것을 확인하였다. 아울러 초기 값 보정 전에는 센서들의 ADC 값과 적재 중량 실제 값의 상관성이 없었던 점도 동시에 해결할 수 있었다.

그림 1. Strain 게이지 센서가 내장되는 앵커 볼트 Fig. 1. Anchor bolt embedded strain gauge sensor.

그림 2. 지게차의 앵커 볼트 Fig. 2. Anchor bolt in forklift.

그림 3. Strain 게이지 센서의 회로도 Fig. 3. Circuit diagram of strain gauge sensor.

그림 4. 시험을 위한 시스템 구성 Fig. 4. System configuration for test.

그림 5. 시험 구성 Fig. 5. Setup for test.

그림 6. 시험에 사용된 소프트웨어들 Fig. 6. Softwares used for test.

그림 7. Strain 게이지 센서로부터 얻은 중량 측정치 Fig. 7. Measured weight values from each strain 게이지 sensor.

그림 8. 중량 에 따른 앵커 볼트 변위 측정치 Fig. 8. Displacement of anchor bolt as a function of weight.

그림 9. 무하중 시 시간에 따른 초기 값 변동 Fig. 9. Variation of initial values in case of free-weight.

그림 10. 다항식 보간법을 이용한 초기 값 보정 Fig. 10. Calibration of initial value using polynorminal interpolation.

그림 11. 초기 값 보정 후의 중량에 따른 ADC 측정 값 Fig. 11. Measured ADC values after calibration of initial value.

표 1. ADC의 초기 값과 보정 값 Table 1. Initial values and calibrated values of ACD.