Forklift Weight Measurement System using Anchor Bolt Type Strain Gauge Sensor

Anchor 볼트 형태의 Strain Gauge 센서를 이용한 지게차 적재 중량 측정 시스템

Abstract

The most frequent type of safety-accident in industry is the overturning of forklift. The leading cause of this accident is overload in forklift. Thus, it is needed to measure the weight on board of forklift. The most common method is based on load cell, and this method has the merit of high accuracy. However, high price is the disadvantage of this method. In this paper, we propose the new measurement system of the weight on board of forklift based on the strain gauge sensor, which has the disadvantage of low accuracy. The differentiation of the proposed system is that the shape of the strain gauge sensor customized for anchor bolt of forklift in order to improve the accuracy and durability. In system four strain gauge sensors are inserted into four anchor bolts. The test result shows that 1% error of measurement is obtained in the proposed anchor bolt type strain gauge sensors.

산업현장에서의 지게차의 전복에 의한 안전사고 빈도가 매우 높은 편이다. 지게차 전복의 가장 큰 원인은 과적으로, 이를 방지하기 위해서 적재 중량을 측정해야 한다. 가장 보편적인 적재 중량 측정 방식은 로드셀(load cell)로 측정 오차가 적은 장점이 있지만 설치 단가가 비싸다는 점 때문에 산업현장에 쉽게 적용하지 못하고 있다. 본 연구는 로드 셀 방식의 대안으로 제시되었지만 측량 정밀도가 높지 않은 strain gauge 센싱 방식을 적용한 지게차 새로운 적재 중량 측정 시스템을 제안한다. 센서의 측량 정밀도와 내구성을 높이기 위해 4개의 센서가 각각 4개의 anchor bolt에 삽입되는 구조로 제작하였다. 제작된 anchor 볼트 형태의 strain gauge 센서를 지게차에 적용하여 측정한 결과 1%의 측정 오차를 얻을 수 있었다.

그림 1. LPWA 전송거리 25Km 서비스 조건로드 셀 기반의 지게차 적재 중량 센서 (독일) Fig. 1. Forklift weight measurement sensor based on load cell (Germany).

그림 2. 4개의 anchor 볼트를 이용한 적재 중량 센서의 구현 아이디어 Fig. 2. Implementation idea of weight measurement sensor using four anchor bolts.

그림 3. Anchor 볼트 형태의 strain gauge 센서를 이용한 지게차 적재 중량 실시간 측정 시스템의 구조 Fig. 3. Configuration of forklift weight measurement system using anchor bolt type strain gauge sensors.

그림 4. Strain gauge 시험에서 확인된 잡음 Fig. 4. Noise obtained from the experiment of strain gauge.

그림 5. HX711 ADC의 I/O 규격 Fig. 5. I/O specification of HX711 ADC.

그림 6. 제작된 anchor 볼트와 센서 모듈 Fig. 6. Fabricated anchor bolt and sensor board.

그림 7. 제작된 센서 제어기 모듈 Fig. 7. Fabricated sensor controller module.

그림 8. 센서 제어 보드의 동작 순서도 Fig. 8. Flow chart for operation of sensor controller.

그림 9. 현장 시험 구성도 Fig. 9. Configuration of field test.

그림 10. 시험 결과 Fig. 10. Test results.

표 1. Anchor 볼트 형태의 strain gauge 센서 모듈의 목표 사양 Table 1. Goal specification of anchor bolt type strain gauge sensor module.