用於動態控制稱重的方法和裝置的製作方法

2023-11-07 16:28:52

專利名稱：用於動態控制稱重的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用來對物體進行動態控制稱重的方法，該物體藉助於 傳送裝置以可調整的傳送速度被在稱量裝置的重量敏感區域上被引 導，其中，該重量敏感區域以有規律的間隔來提供單個-重量測量值， 在數字評估單元中由單個-重量測量值通過平均值構成導出結果-重量 值。
另外，本發明涉及用來對物體進行動態控制稱重的裝置，該裝置
包括
-帶有重量敏感區域的稱量裝置，
-傳送裝置，該傳送裝置將物體以可調整的傳送速度在稱量裝置的 重量敏感區域上被引導，
其中，重量敏感區域以有規律的間隔來提供單個-重量測量值，後 接的數字評估單元通過平均值構成由單個-重量測量值導出結果重量 值。
背景技術：
由DE 103 22 504 Al公知這樣的方法和裝置。該文獻公開一種所 謂的控制秤以及一種用於對該控制秤進行調整和運行的方法。對於控 制秤理解為稱量裝置，藉助於傳送裝置將物體更連續地或不太連續地
導入給該稱量裝置的重量敏感區域，用來在那裡進行稱量。隨後被稱 量的物體由傳送裝置進一步傳輸並且如果需要相應地按照稱量結果分 類。這種控制秤的典型的使用範圍是名義上同類物體的最終控制。一 個示例是罐頭的最終的充填量控制。
這種設備的根本問題是找到在一方面稱量精確性與另一方面稱量速度之間令人滿意的折衷。此外，這樣的設備典型地在具有很強的幹 擾影響的工業環境中而被驅動。典型的結構也許是藉助於快速運行的 傳送帶導入物體，該傳送帶將物體轉送到支承在稱量裝置的重量敏感 區域上的、單獨的傳送帶區段上，該傳送帶區段將物體在稱量後轉送 到另外的傳送帶區段上。這種設備屮，稱量倍號由傳送帶運動產生的 顯著幹擾影響、在支承在稱量裝置上的傳送帶區段的輸出部和輸出部 上物體僅區域性的放置以及其它工業環境的波動所疊加。因此，己表 明適合的是，代替單獨的單個測量值來獲取物體的大量單個-重量測量 值並通過合適的平均值構成導出結果-重量值。上述的文獻中，平均值 構成通過單個-重量測量值序列的確定區段來實現。在預先調整過程的 範疇內，其中，大量的物體通過變化地對區段進行選擇而被稱量，取
平均值區段的最佳位置和長度通過"自動的"試驗獲得。然後，保持 所述區段選擇用於設備的後續控制運行。
對於公知的方法，缺點在於對帶速的變化缺乏靈活性。帶速變化 在實際工業運行中經常出現。帶速變化在導入物體時既可能取決於傳 送速度的基於技術的變化又可能取決於傳送速度的基於人為的變化。 為了維持運行，稱量裝置重量敏感區域之上的傳送速度必須精確地與 導入的傳送速度相適應。在公知的裝置中必需的是，針對傳送速度的 每次變化啟動新的預先調整過程，這與顯著的時間損失以及因此的成 本損失聯繫在一起。

發明內容
本發明的任務是將類屬的控制秤和類屬的控制稱量方法通過如下 方式改進，g卩，保證對變化的傳送速度有更好的適應性。
該任務與權利要求1前序部分的特徵相關聯通過如下方式得以解 決，g卩，評估單元具有不同濾波器長度的多個級聯的平均值濾波器，
並且濾波器長度依賴於傳送速度以共同的標度值改變。此外，本任務與權利要求8前序部分的特徵相關聯通過如下方式 得以解決，即，評估單元具有不同濾波器長度的多個級聯的平均值濾 波器以及濾波器長度改變機構，並且濾波器長度改變機構將濾波器長 度依賴於傳送速度以共同的標度值改變。
本發明特別有利的實施方式是從屬權利要求的主題。
緊接著應該總體討論根據本發明的方法以及根據本發明的裝置的 特徵、效果和優點。
本發明基於對所謂的平均值-濾波器級聯的基本特性的認識。對於 平均值-濾波器級聯理解為一系列平均值濾波器，其分別將通過所謂的 濾波器長度預設數目的相互跟隨的輸入值換算成平均值，並且將平均 值作為後面跟隨的濾波器的輸入值而輸出。在此，基本上兩個變動方 案是有利的在第一變動方案中，單個-測量值的序列被劃分成濾波器 長度的分區段，並且針對每個區段算出並輸出平均值。在此，相對於 輸入到先前濾波器中的值的數量，輸入到緊接的濾波器中的值的數量 以相應於濾波器長度的係數大幅度減少。在第二變動方案中，平均值 分別在濾波器長度的連續的窗口中被計算。這意味著，被計算的平均 值的數量大約相應於輸入到濾波器中的單個值的數量。通過在級聯中 對濾波器長度合適的選擇可以將主要的幹擾頻率非常可靠地濾掉。在 此，對濾波器長度的特殊的選擇是複雜的、適應於個別情況的大膽嘗 試，然而這對專業人員來說基本上是公知的。
脈衝響應的基本形式被公知為這種濾波器級聯的基本特性，也就 是說，濾波器級聯的傳輸函數基本上只依賴於單個濾波器相互的濾波 器長度的比例關係。濾波器長度的變化而不改變它們互相的相對比例 關係可以改變傳輸函數在頻率軸上的位置和寬度，但不改變其根本形 式。該特別的特性對本發明有用。本發明以此為出發點，S卩，伴隨傳送速度的變化，主要的、通過 傳送運動引入的幹擾頻率相應地改變。如果例如提高傳送速度，幹擾 頻率移至更高的頻率。傳送速度的降低是相反的情況。現在本發明提 出，在改變傳送速度時，代替全新配置濾波器級聯，使濾波器長度適 應於級聯，而不改變它們枏互之伺的相對比例關係。換句話說，級聯 的濾波器長度以共同的標度值依比例決定。尤其已表明，標度值與傳 送速度的成反比的相關性為相關性的合適的形式。
該方法的基本優點是對傳送速度變化的快速和靈活的適應，即使 該傳送速度變化僅會短暫地出現。
該靈活的適應性允許速度適應的自動化。對此，傳送速度以有規 律的間隔由速度傳感器測得，並且測得的速度值被轉送到用於相應地 調整標度值的評估單元上。出於該目的可以由控制秤所包括的速度傳 感器對專業人員來說同樣是公知的，就如用於評估單元相應的裝置所 必需的技術，例如該評估單元可以通過數字濾波器在數據加工設備中 的自動化編程實現。
用來準備根據本發明的方法過程的重要步驟是對用於已給定的標 準傳送速度的濾波器長度的初始化選擇。這通常以經驗為依據地進行， 因為分別待過濾掉的幹擾頻率強烈地依賴於特殊的環境、標準傳送速 度、物體尺寸及重量等。為了簡化該以經驗為依據的調整方法提出-為了對濾波器長度的起始調整進行選擇，將具有代表性的物體的單個-重量測量值存儲在循環緩衝器中，並且平均值構成由評估單元重複， 並且基於所存儲的值以反覆進行變化的濾波器長度如此久地執行，直 到產生的結果-重量值與物體的實際重量值相符。換句話說，這意味著， 通過如下方法，即，通過對單個物體的在循環緩衝器中存儲的單個-重 量測量值進行頻繁重複來模擬多個物體的單個-重量值的新攝取，對大 量物體的稱量以不同的濾波器調整來虛擬地執行。具有變化的濾波器 調整的該模擬如此久地重複，直到產生的結果-重量值與物體(已知的)
8實際重量相符為止。這裡"相符"的概念不言而喻理解為"預設的公 差規則之內的相符"，其中，使公差規則適合於個別情況的相應要求。
很多情況下可能足夠的是從在濾波器長度反覆變化期間已被證 明或者根據標準預設的濾波器長度狀況出發，在調整過程範疇內使濾 波器長度彼此間的比例關係保持恆定。換句話說，這意味著，在這種 情況下將調整過程限制在找到起始標度值(尤其是1)上，然後從該起 始標度值中導出在運行期間依賴於傳送速度的變化。
在根據本發明的方法的改進實施方式中設置為，將相同的根本原 則用於使濾波器狀況適應不同的物體尺寸，尤其是適應物體尺寸在傳 送方向上的延展。這通過如下方式實現，即，濾波器長度依賴於物體 在傳送方向上的縱向延展以共同的標度值改變。在此，對於自動化有 利的是，物體在傳送方向上的縱向延展由長度傳感器來獲得，並且被 轉送到評估單元上，以便相應地調整標度值。這允許根據本發明的控 制秤的使用不僅是為了關於名義上同類的物體的純粹的控制目的，而 且為了不同尺寸物體的依賴於重量的分類。


本發明的另外的特徵和優點由後續的、專門的描述以及附圖得出。 其中
圖1示出控制秤的示意性圖示。
圖2示出根據本發明的標度原理的示意性圖示。 圖3示出優選的濾波器調整過程的示意性圖示。
具體實施例方式
圖1示出控制秤10的示意性圖示。控制秤IO包括帶有重量敏感
區域14和連接的評估單元16的稱量裝置12。評估單元16尤其可以基
於微處理器而構造。這樣的控制秤也典型地包括指示和操縱單元，但 該指示和操縱單元在圖1中未示出。物體18a-c (控制稱重應該關於這些物體而被實施)通過包括多個 區段20a-20c的傳送帶20被導入給稱量裝置12和從稱量裝置12導出。 圖1中位於中間的傳送帶區段20b支承在稱量裝置16的重量敏感區域 14上。由此使得處於傳送帶區段20b中的物體(圖1中為18b)可以 由稱量裝置12來稱量。如運動箭頭22所標出，物體18b在稱量期間 以傳送速度在傳送路線上運動。在如下時間間隔期間，即，在該時間 間隔內物體18b處於傳送區段20b上，稱量裝置12的重量敏感區域14 (該重量敏感區域14特別可以含有A/D轉換器)以有規律的間隔(即 特別是隨同轉換器頻率)提供11個單個-重量測量值￡132,..工11的序列。 單個-重量測量值的序列代表時間上波動的測量信號，在該測量信號中， 由物體18b的重量所決定的測量值由下述的信號所疊加，該信號歸因 於上面提到的幹擾變量。
為了為所述信號清除幹擾信號，如在圖2的上面部分示意性地示 出的，通過級聯的平均值濾波器來發送該信號。在所示出的實施方式 中，該濾波器級聯包含不同濾波器長度的五個彼此串接的平均值構成 件(Mittelwertbildner)的序列。每個平均值構成件包括移位寄存器， 該移位寄存器能夠存儲與濾波器長度相對應的數量的輸入值。 一旦寄 存器被裝滿，就從所存儲的單個值中產生平均值，並且作為第一輸出 值被輸出。每個到達移位寄存器中的新輸入值將相應最舊的存儲值擠 出，並且觸發當前在存儲器中所包含的單個值的新平均值的計算，並 且將該新平均值作為最近的輸出值輸出。由第一平均值構成件的輸出 值產生的序列被讀入第二平均值構成件中，該第二平均值構成件根據 同一原理來工作，但可以具有其它的濾波器長度。所述值通過這種方 式穿過整個濾波器級聯，從而在該濾波器級聯的末端上產生以G的標 出的、結果-重量值的過濾過的序列。對此也能供選擇的是，濾波器級 聯通過如下方式來設置，目卩，產生單個的結果-重量值。這可以通過如 下的方法來實現，即，通過將離開最後的濾波器的值序列合適地整合， 例如取平均值，或者通過從最後的濾波器的輸出序列中挑選單個的值,
10或者通過濾波器級聯不根據上面所描述的"滾動窗"的原理來工作而 是分批地工作，這減少在每個濾波器級中轉交的值的數量。
在圖2中用附圖標記24a-e標出的單個的濾波器級示意性地示出為 不同長度的方框，這應象徵性代表其不同的濾波器長度。尤其在圖2 的實施例中由採用的是，單個的濾波器級24a-e的濾波器長度相互處於 3:2:4:5:1的比例，這在圖2中通過符號E3、 E2、 E4、 E5、 El示出。 以絕對的數字表達，各個待取平均值的值的例如12:8:16:20:4的濾波器 長度分級可以是在實踐中有利的選擇。典型地，所遵循的目標是頻 率響應中的過零點儘可能均勻地分布。
結果-重量值G具體的進一步應用可以與個別情況的要求相適應。 例如，當結果-重量值G的序列以確定次數高於和低於預設的重量閾值 時，物體18b的理論重量被視為已達到。在這種單個結果-重量值G被 計算出的情況下，該結果-重量值G與一個或多個預設的重量閾值比較， 並且相應地接通後面的、在圖中未示出的分類設備。結果-重量值G的 特殊應用不是本發明的主題。
圖2的下面部分示意性地示出在改變傳送速度時的適應機理。在 所示例子中採用的是傳送速度v由起始傳送速度v0以係數1.25加速 到v4.255^0。該速度變化優選地由圖中未示出的速度傳感器獲取，並 且轉送到評估單元16上。因此，這改變了濾波器級24a-e的濾波器長 度。針對所有的濾波器級24a-e，該變化以相同的大小來實現，也就是 說，具有同樣的優選線性的相關性，但其中也可以實現非線性相關性。 在圖2的所示例子中，實現了標度值與傳送速度的加速係數的特別有 利的相關性，即成反比的相關性。如在圖2的下面部分所示，結果中 單個濾波器級24a-e的濾波器長度分別被絕對縮短，但其中它們的相對 比例關係相互保持不變。這意味著，濾波器長度依然相互處於3:2:4:5:1 的比例，這在相同的物體18a-c中基本上導致同樣的稱量結果(通過結 果-重量值G象徵性地表示)。實際情況的結果是級聯的濾波器長度的線性標度不從根本上改變濾波器級聯的傳輸函數的根本形式，而僅 影響其位置和寬度。
圖3示意性地示出用來調整級聯的濾波器長度的起始狀況的優選 方法。對此首先以上面已描述的方式產生物體18b的單個-重量測量值 E1,E2,... En,並且將其存儲至具有n個存儲位置的循環緩衝器中。隨 後存儲的值序列反覆被輸送到濾波器級聯中，其中，在每個重複步驟 中單個濾波器級24a-e的濾波器長度被改變，這導致不同的結果-重量 值或值序列G，G',G",G"'...。換句話說，多個物體18a，18b,18c,…的實際 稱量由針對物體18b —次性測得的值序列的反覆濾波來代替。 一旦結 果-重量值具有針對(已知的)物體18b的期待和期望的特性，調整過 程就可以結束，並且獲得的濾波器狀況對於後續運行以上面已闡明的 方式被接受。
當然，在具體說明中所討論的且在附圖中示出的實施方式僅示出 本發明解釋性的實施例。對專業人員來說，在這裡公開的範圍中藉此 給出各種各樣的變動方案可能性。級聯的濾波器級的數量和構造方式 尤其可以適應個別情況。使同時可能的是，使用帶有不同區段的級聯， 這些區段中只有一個或幾個區段遵循上面闡明的變化原理，並且一個 或多個其它區段不依賴於傳送速度或物體大小保持恆定。當公知不依
賴於速度或不依賴於大小的幹擾影響對測量進行疊加時， 一個或多個 不依賴於傳送速度或物體大小保持恆定的其它區段尤其有意義。
1權利要求
1.用來對物體(18a-c)進行動態控制稱重的方法，所述物體(18a-c)藉助於傳送裝置(20a-c)以能調整的傳送速度在稱量裝置(12)的重量敏感區域(14)上被引導，其中，所述重量敏感區域(14)以有規律的間隔提供單個-重量測量值(E1，...，En)，在數字評估單元(16)中由所述單個-重量測量值(E1，...，En)通過平均值構成導出結果-重量值，其特徵在於，所述評估單元(16)具有不同濾波器長度的多個級聯的平均值濾波器(24a-e)，並且所述濾波器長度依賴於傳送速度以共同的標度值被改變。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述標度值以成反 比的方式依賴於傳送速度。
3. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述傳送速 度以有規律的間隔由速度傳感器測得，並且測得的傳送速度值被轉送 到所述評估單元(16)上，以便相應地調整所述標度值。
4. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，為了對所述 濾波器長度的起始調整進行選擇，將具有代表性的物體(186)的單個 -重量測量值(El,...，En)存儲在循環緩衝器中，並且所述平均值構成 由所述評估單元(16)重複，並且所述平均值構成基於所存儲的值以 反覆進行變化的濾波器長度如此久地執行，直到產生的結果-重量值(G，G'，G",G"')與所述物體(186)的實際重量相符。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在所述濾波器長度 反覆變化期間，所述濾波器長度的比例關係相互間保持恆定。
6. 根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述濾波器 長度依賴於所述物體(18a-c)的在傳送方向上的縱向延展以共同的標度值被改變。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，物體(18a-c)的在 傳送方向上的所述縱向延展由長度傳感器獲取，並且被轉送到所述評 估單元(16)上，以便相應地調整所述標度值。
8. 用來對物體(18a-c)進行動態控制稱重的裝置，包括 -帶有重量敏感區域(14)的稱量裝置(12)，-傳送裝置(20a-c)，所述傳送裝置(20a-c)以能調整的傳送速 度將所述物體(18a-c)在所述稱量裝置(12)的所述重量敏感區域(14) 上引導，其中，所述重量敏感區域(14)以有規律的間隔提供單個-重量測 量值(￡1,...311)，數字評估單元(16)由所述單個-重量測量值(￡1，...311) 通過平均值構成導出結果-重量值(G)，其特徵在於，所述評估單元 (16)具有不同濾波器長度的多個級聯的平均值濾波器(24a-e)以及 濾波器長度改變機構，所述濾波器長度改變機構將所述濾波器長度依 賴於所述傳送速度地以共同的標度值改變。
9. 根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述標度值以成反 比的方式依賴於所述傳送速度。
10. 根據權利要求8至9之一所述的裝置，其特徵在於，包括用 來有規律地獲取傳送速度值並將所述傳送速度值轉送到所述評估單元(16)上的速度傳感器，其中，將所述評估單元(16)設置為分別在 轉送最新的傳送速度值之後相應地改變標度值。
11. 根據權利要求8至IO之一所述的裝置，其特徵在於，所述評 估單元(16)包括循環緩衝器，在所述循環緩衝器中能存儲具有代表 性的物體(186)的單個-重量測量值(El，…,En)，並且所述評估單元(16)被進一步設置用於，為了對所述濾波器長度的起始調整進行選擇，基於所存儲的值如此久地以反覆進行變化的濾波器長度重複進行 平均值構成，直到產生的結果-重量值(G，G',G"，G"')與所述物體的實 際重量相符。
12. 根據權利要求ll所述的裝置，其特徵在於，所述濾波器長度的反覆變化允許所述濾波器長度的比例關係相互間保持恆定。
13. 根據權利要求8至12之一所述的裝置，其特徵在於，所述濾 波器長度改變機構將所述濾波器長度依賴於所述物體(18a-c)在傳送 方向上的縱向延展以共同的標度值改變。
14. 根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，包括用來獲取物 體(18a-c)的縱向延展值的並將所述縱向延展值傳送到所述評估單元(16)上的長度傳感器，其中，將所述評估單元(16)設置為分別在 轉送最新的縱向延展值之後相應地改變標度值。
全文摘要
用來對物體(18a-c)進行動態控制稱重的方法和裝置，所述物體藉助於傳送裝置(20a-c)以能調整的傳送速度在稱量裝置(12)的重量敏感區域(14)上被引導，其中，重量敏感區域(14)以有規律的間隔提供單個-重量測量值(E1，…，En)，在數字評估單元(16)中由這些單個-重量測量值(E1，…，En)通過平均值構成導出結果-重量值，其中，評估單元(16)具有不同濾波器長度的多個級聯的平均值濾波器(24a-e)，並且濾波器長度依賴於傳送速度以共同的標度值被改變。
文檔編號G01G11/04GK101688804SQ200880022473
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月25日 優先權日2007年8月24日
發明者艾爾弗雷德·克勞爾 申請人:賽多利斯股份有限公司