CN103323086A - 精确配料称重的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确配料称重的控制方法及装置，通过标定出单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数，在粗配过程中，控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放，且当物料剩余重量小于等于单次最大投放重量时，控制步进电机减速投放物料；当转为精配过程时，计算剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比，根据该百分比计算步进电机对应的脉冲数，投放该脉冲数对应的物料重量，精配过程占配料称重全程的比例极小，因此，极大地提高了配料称重的生产效率和称重的精度，同时延长了配料称重装置的使用寿命。

Description

精确配料称重的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及生产加工技术领域，尤其是涉及一种精确配料称重的控制方法和装置。

背景技术

在生产加工领域，很多成品或半成品需要依据配方进行生产。在实际生产中，主要采取两种配料方式：1、人工称量，配料人员根据产品配方数据按需称量胶/粉等物料；2、半自动/全自动配料称重装置，配料人员按照产品配方数据设定所需胶/粉等物料的重量，启动该装置进行配料。

采取人工称量的配料方式不仅劳动强度高、生产效率低，而且因配料人员自身的主观判断和个体差异，对同一配方的物料难以保证物料重量的一致性，所生产出的同一产品或半成品彼此之间也存在较大的差异；采用现有技术中半自动/全自动配料称重装置，需在设定所需物料的重量后，通过人为地设定粗计量和精计量占所需物料的重量的百分比，将配料称重装置的配料过程分为两个过程，即粗配和精配，在配料的过程中，配料称重装置投放物料的速度一直保持恒定，粗计量阶段的精度较差，而且人为分配的精计量占总重量的比例往往比较大，精配过程时间长，效率低。

综上所述，现有技术中人工称重和半自动/全自动配料称重装置生产效率低、配料精度差，且半自动/全自动配料称重装置单次配料的运行时间长，使用寿命短，难以满足当前产品或半成品的质量要求和高效率的生产需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种精确配料称重的控制方法及装置，旨在提高配料的生产效率、称重的精度以及延长装置的使用寿命。

为达以上目的，本发明提出一种精确配料称重的控制方法，该方法包括步骤：

设定所需物料的重量；标定单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数；

判断所需物料的重量是否大于单次最大投放重量；

若所需物料的重量大于单次最大投放重量，则控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放；判断剩余物料的重量是否小于等于单次最大投放重量，若是，则根据剩余物料的重量控制步进电机减速，进行剩余物料的投放；

若所需物料的重量小于等于单次最大投放重量，则根据所需物料的重量控制步进电机以转速递减的方式进行物料的投放；

计算步进电机停止运转时剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比；根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量对应的步进电机对应的剩余物料脉冲数，投放该剩余物料脉冲数对应的物料重量。

优选地，所述标定单次最大投放重量和单次最小投放重量包括：

按单次最大投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值，计算平均值并将其作为单次最大投放重量；

按单次最小投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值和步进电机的脉冲数，计算物料重量值和步进电机的脉冲数的平均值，将其作为单次最小投放重量和单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数。

优选地，所述根据剩余物料的重量控制步进电机减速，进行剩余物料的投放包括：

提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系；

根据所述预设的比例关系确定剩余物料的重量对应的步进电机减速的第一运动曲线；

控制步进电机以所述第一运动曲线从单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行剩余物料的投放。

优选地，所述根据所需物料的重量控制步进电机以转速递减的方式进行物料的投放包括：

提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系；

根据所述比例关系确定所需物料的重量对应的步进电机减速的第二运动曲线；

控制步进电机以所述第二运动曲线从单次最大投放重量对应的转速或小于单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行物料的投放。

优选地，在所述计算步进电机停止运转时剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比；根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量对应的步进电机对应的剩余物料脉冲数，投放该剩余物料脉冲数对应的物料重量的步骤之后，该方法还包括：

计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值，判断所述差值是否在预设的误差精度范围内；

若所述差值小于所述误差精度的下限值，则计算所述差值占单次最小投放重量的百分比；

根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值对应的步进电机的补偿脉冲数，投放该补偿脉冲数对应的物料重量。

本发明还提供一种精确配料称重的控制装置，该装置包括：设定模块、标定及记录模块、判断模块、第一投放模块、第二投放模块、第一计算模块和第三投放模块，其中，所述第一投放模块包括第一投放子模块、判断子模块和第二投放子模块：

设定模块，用于设定所需物料的重量；

标定及记录模块，用于标定单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数；

判断模块，用于判断所需物料的重量是否大于单次最大投放重量；

第一投放模块包括：

第一投放子模块，用于当所需物料的重量大于单次最大投放重量时，控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放；

判断子模块，用于判断剩余物料的重量是否小于等于单次最大投放重量；

第二投放子模块，用于当剩余物料的重量小于等于单次最大投放重量时，根据剩余物料的重量控制步进电机减速，进行剩余物料的投放；

第二投放模块，用于当所需物料的重量小于等于单次最大投放重量时，根据所需物料的重量控制步进电机以转速递减的方式进行物料的投放；

第一计算模块，用于计算步进电机停止运转时剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比，根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量对应的步进电机对应的剩余物料脉冲数；

第三投放模块，用于投放该剩余物料脉冲数对应的物料重量。

优选地，所述标定及记录模块包括：

第一标定及记录子模块，用于按单次最大投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值，计算平均值并将其作为单次最大投放重量；

第二标定及记录子模块，用于按单次最小投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值和步进电机的脉冲数，计算物料重量值和步进电机的脉冲数的平均值，将其作为单次最小投放重量和单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数。

优选地，所述第二投放子模块包括：

第一获取单元，用于提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系；

第一计算单元，用于根据所述比例关系确定剩余物料的重量对应的步进电机减速的第一运动曲线；

第一投放单元，用于控制步进电机以所述第一运动曲线从单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行剩余物料的投放。

优选地，所述第二投放模块包括：

第二获取单元，用于提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系；

第二计算单元，用于根据所述比例关系确定所需物料的重量对应的步进电机减速的第二运动曲线；

第二投放单元，用于控制步进电机以所述第二运动曲线从单次最大投放重量对应的转速或小于单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行物料的投放。

优选地，该装置还包括：

第二计算模块，用于计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值，判断所述差值是否在预设的误差精度范围内；当所述差值小于所述误差精度的下限值时，计算所述差值占单次最小投放重量的百分比，根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值对应的步进电机的补偿脉冲数；

第四投放模块，用于投放该补偿脉冲数对应的物料重量。

本发明所提供的一种精确配料称重的控制方法及装置，通过标定出单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数，在粗配过程中，控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放，且当物料剩余重量小于等于单次最大投放重量时，控制步进电机减速投放物料；当转为精配过程时，计算剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比，根据该百分比计算步进电机对应的脉冲数，投放该脉冲数对应的物料重量，精配过程占配料称重全程的比例极小，极大地提高了精确配料称重的控制生产效率和称重的精度，同时延长了配料称重装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明精确配料称重的控制方法一实施例的流程示意图；

图2是本发明精确配料称重的控制方法中标定单次最大投放重量的流程示意图；

图3是本发明精确配料称重的控制方法中标定单次最小投放重量的流程示意图；

图4 是本发明精确配料称重的控制方法中步进电机减速投放剩余物料的流程示意图；

图5 是本发明精确配料称重的控制方法中所需物料的重量小于等于单次最大投放重量时步进电机减速投放物料的流程示意图；

图6是本发明精确配料称重的控制方法又一实施例的流程示意图；

图7是本发明精确配料称重的控制装置一实施例的结构示意图；

图8是本发明精确配料称重的控制装置中标定及记录模块的结构示意图；

图9是本发明精确配料称重的控制装置中第一投放模块的结构示意图；

图10是本发明精确配料称重的控制装置中第二投放子模块的结构示意图；

图11是本发明精确配料称重的控制装置中第二投放模块的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种精确配料称重的控制方法。

参见图1，图1是本发明精确配料称重的控制方法一实施例的流程示意图。

本实施例所提供的精确配料称重的控制方法，包括：

步骤S10, 设定所需物料的重量，标定单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数。

本实施例中，所需物料的重量可以在每次配料称重时通过人工进行设定，也可以在预存的物料配方中选择，该物料配方包含物料的品种、重量等信息。当采取人工设定所需物料的重量时，还需要对适用于本发明精确配料称重的控制方法的装置进行投放重量的标定，具体地，标定出对应物料的单次最大投放重量和单次最小投放重量，需要强调的是，对于同一种物料只要完成一次投放重量的标定即可，往后设定其他任意物料的重量时均不需要重复进行装置投放重量的标定，本实施例所提及的物料指的是适用于本发明精确配料称重的控制方法及装置的流质和各种材质的粉料。

参照图2和图3，图2是本发明精确配料称重的控制方法中标定单次最大投放重量的流程示意图；图3是本发明精确配料称重的控制方法中标定单次最小投放重量的流程示意图。

本实施例中，步骤S10具体包括如下步骤：

一、标定单次最大投放重量

步骤S110，按单次最大投放能力，投放至少两次物料。

本步骤S110中，先将电子秤清零，控制装置按其额定的单次最大投放能力，投放待进行配料称重的物料，本实施例优选投放三次物料进行单次最大投放重量的标定，当然，为了使标定的结果更加准确，投放物料的次数也可以是其他任意大于两次的数。

步骤S111，记录每次投放对应的物料重量值。

步骤S112，计算物料重量值的平均值，将其作为单次最大投放重量。

本步骤S112中，需要强调的是，应当对本实施例中记录的三次重量值进行两两作差比较，判断两者的差值是否在±0.3mg范围内，若不在±0.3mg范围内，则重新进行单次最大投放重量的标定，执行步骤S110至步骤S112，这样可以在一定程度上避免较大的人为误差和随机误差，提高重量标定的准确度。需要强调的是，本实施例中所述的配料称重精度±0.3mg仅是一特定值，在本发明的其他实施例中，用于配料称重的装置因其具体参数的不同而具有不同的配料称重精度，如±0.4mg、±0.5mg等，在此不作赘述。

二、标定单次最小投放重量

步骤S120，按单次最小投放能力，投放至少两次物料。

本步骤S120中，先将电子秤清零，控制装置按其额定的单次最小投放能力，投放待进行配料称重的物料，本实施例优选投放三次物料进行单次最小投放重量的标定，当然，为了使标定的结果更加准确，投放物料的次数也可以是其他任意大于两次的数。

步骤S121，记录每次投放对应的物料重量值和步进电机的脉冲数。

步骤S122，计算物料重量值和步进电机的脉冲数的平均值，将其作为单次最小投放重量和单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数。

本步骤S122中，需要强调的是，应当对本实施例中记录的三次重量值进行两两作差比较，判断两者的差值是否在±0.3mg范围内，若不在±0.3mg范围内，则重新进行单次最小投放重量的标定，执行步骤S120至步骤S122，这样可以在一定程度上避免较大的人为误差和随机误差，提高重量标定的准确度。

步骤S20, 判断所需物料的重量是否大于单次最大投放重量。

本步骤S20中，在进行配料称重之前需判断所需物料的重量是否大于单次最大投放重量，以选择对应的配料称重方式，从而提高配料称重的效率和精度。具体地，当所需物料的重量大于单次最大投放重量时，则执行步骤S30~ S32，该过程中，将以较快的速度投放物料，节省配料称重的时间；当所需物料的重量小于等于单次最大投放重量时，则执行步骤S40，以另一种粗配方式进行配料称重，在保证投放物料的重量不溢出设定值的前提下以较高的效率进行配料称重。

步骤S30，控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放。

本步骤S30中，每次均发送标定单次最大投放重量时得到的步进电机对应的脉冲数给步进电机，控制步进电机以单次最大投放重量进行物料的投放。例如通过标定出的单次最大投放重量是0.5g，而所需物料的重量为4.5g，那么控制步进电机匀速运转，以每次投放0.5g物料为一个循环周期，连续匀速运转投放4g物料，在该过程，步进电机是以粗配的配料称重方式进行物料的投放的，每次投放物料的重量精度较低，但在粗配过程的单次投放重量误差以及累积重量误差对配料称重的最终结果的精度不会造成影响，这是因为粗配过程中的累积重量误差可以通过后续的精配计量过程消除。

步骤S31，判断剩余物料的重量是否小于等于单次最大投放重量。

本步骤S31中，实时监测已投放物料的重量，判断剩余物料的重量是否小于等于单次最大投放重量，若当前剩余物料的重量还大于单次最大投放重量，则执行步骤S30，继续按单次最大投放重量投放物料，以提高配料称重的效率；若当前剩余物料的重量小于等于单次最大投放重量，则需控制步进电机进行减速，以防止已投放物料的重量溢出设定值，执行步骤S32。

步骤S32，根据剩余物料的重量控制步进电机减速，进行剩余物料的投放。

参见图4，图4 是本发明精确配料称重的控制方法中步进电机减速投放剩余物料的流程示意图。

本实施例中，步骤S32具体包括以下步骤：

步骤S320，提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系。

本实施例中，步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量预设的比例关系根据所采用的步进电机的相关参数（如步进电机的相数、拍数、步距角等）以及配料称重的相关运动机构件的具体参数等确定。

步骤S321，根据所述比例关系确定剩余物料的重量对应的步进电机减速的第一运动曲线。

步骤S322，控制步进电机以所述第一运动曲线从单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行剩余物料的投放。

本步骤S322中，步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速直至停止，在该过程中，剩余物料的重量越小步进电机的转速越慢，以防止物料溢出多余的量，如投放胶质液体时，考虑到胶质液体的粘滞特性，虽然步进电机已经停止运转，但是惯性的作用下胶质液体仍会从出料口溢出少许。因此，在粗配时，应预留适当的物料重量裕量。

步骤S40，根据所需物料的重量控制步进电机以转速递减的方式进行物料的投放。

参见图5，图5 是本发明精确配料称重的控制方法中所需物料的重量小于等于单次最大投放重量时步进电机减速投放物料的流程示意图。

本实施例中，步骤S40具体包括以下步骤：

步骤S401，提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系。

本实施例中，步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量预设的比例关系根据所采用的步进电机的相关参数（如步进电机的相数、拍数、步距角等）以及配料称重的相关运动机构件的具体参数等确定。

步骤S402，根据所述比例关系确定所需物料的重量对应的步进电机减速的第二运动曲线。

步骤S403，控制步进电机以所述第二运动曲线从单次最大投放重量对应的转速或小于单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行物料的投放。

本步骤S403中，步进电机从单次最大投放重量对应的转速小于单次最大投放重量对应的转速开始减速直至停止，在该过程中，剩余物料的重量越小步进电机的转速越慢，以防止物料溢出多余的量，如投放胶质液体时，考虑到胶质液体的粘滞特性，虽然步进电机已经停止运转，但是惯性的作用下胶质液体仍会从出料口溢出少许。因此，在粗配时，应预留适当的物料重量裕量。

步骤S50，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比，根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量对应的步进电机对应的剩余物料脉冲数，投放该剩余物料脉冲数对应的物料重量。

本步骤S50中，粗配过程结束时，剩余物料的重量一般处在一个较小的范围内，粗配时计量重量占所需重量的百分比远大于精配时计量重量占所需重量的百分比，从而实现高效率配料称重的目的。如上文所述，粗配时计量精度较差，因此需要通过精配来提高最终配料重量的精度。在该精配的过程中，先计算出当前剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比，例如当前剩余物料的重量为0.006g，单次最小投放重量为0.3mg，则该百分比c1=0.06*1000/0.3*100%=20000%，精配过程中步进电机以单次最小投放重量投放剩余物料，因此，可根据该百分比c1计算出需要给步进电机发送多少个对应的脉冲数，例如单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数为a1，则恰好投放完剩余物料对应的步进电机的剩余物料脉冲数为200*a1，给步进电机发送200*a1的脉冲数以投放剩余物料，精配过程结束。

参见图6，图6是本发明精确配料称重的控制方法又一实施例的流程示意图。

在本发明精确配料称重的控制方法一实施例的基础上，在执行步骤S50之后，该方法还包括：

步骤S60，计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值。

步骤S61，判断所述差值是否在预设的误差精度的范围内。

本步骤S61中，优选误差精度的取值为±0.3mg，本发明的其他实施例中预设的误差精度的取值范围取决于配料称重的装置的相关参数，可能是±0.4mg、±0.5mg等。具体地，步骤S61包括以下步骤S610：

步骤S610，判断所述差值是否小于误差精度的下限值或所述差值是否大于误差精度的上限值。

本步骤S610中，若所述差值小于误差精度的下限值，则执行步骤S62，进行重量补偿，以达到设定的重量和精度；若所述差值大于误差精度的上限值，则执行步骤S63。

步骤S62，根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值对应的步进电机的补偿脉冲数，投放该补偿脉冲数对应的物料重量。

本步骤S62中，经过精配过程后，已投放物料的总重量相对所需物料的重量的偏差值往往比较小。因此，在进行重量补偿的过程中，需控制步进电机以最小的投放量投放物料，以避免投放物料的重量溢出设定值的误差精度，从而导致该次配料称重失败。具体地，先计算出已投放物料的总重量相对所需物料的重量的差值占单次最小投放重量的百分比，例如已投放物料的总重量相对所需物料的重量的差值为-0.6mg，单次最小投放重量为0.3mg，则该百分比c2=0.6/0.3*100%=200%，重量补偿过程中步进电机以单次最小投放重量对应的转速投放物料，因此，可根据该百分比c2计算出需要给步进电机发送多少个对应的脉冲数，例如单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数为a2，则恰好投放完0.6 mg物料对应的步进电机的补偿脉冲数为2*a2，给步进电机发送2*a2的脉冲数以投放用于重量补偿的物料。

步骤S63，已投放物料的总重量未达到设定的重量及精度要求，进行报警提示。

本步骤S63中，已投放物料的总重量大于设定重量的上限值，因此不能通过重量补偿的方式予以修正，此时，通过报警提醒配料人员。

本实施例精确配料称重的控制方法，通过标定出单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数，在粗配过程中，控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放，且当物料剩余重量小于等于单次最大投放重量时，控制步进电机减速投放物料；当转为精配过程时，计算剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比，根据该百分比计算步进电机对应的脉冲数，投放该脉冲数对应的物料重量，精配过程占配料称重全程的比例极小，极大地提高了配料称重的生产效率和称重的精度，同时延长了配料称重装置的使用寿命。

本发明还提供一种精确配料称重的控制装置。

参见图7，图7是本发明精确配料称重的控制装置一实施例的结构示意图。

本实施例所提供的精确配料称重的控制装置，包括：

设定模块10、标定及记录模块20、判断模块30、第一投放模块40、第二投放模块50、第三投放模块60和第一计算模块70，其中，所述第一投放模块40包括第一投放子模块41、判断子模块42和第二投放子模块43。

设定模块10，用于设定所需物料的重量。

具体地，设定模块10提供人机交互界面给配料人员设定所需物料的重量，本实施例中，所需物料的重量可以在每次配料称重时通过人工进行设定，也可以在预存的物料配方中选择，该物料配方包含物料的品种、重量等信息。

标定及记录模块20，用于标定单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数。

参见图8，图8是本发明精确配料称重的控制装置中标定及记录模块的结构示意图。

本实施例中，标定及记录模块20进一步包括：

第一标定及记录子模块21，用于按单次最大投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值，计算物料重量的平均值并将其作为单次最大投放重量。

具体地，先将电子秤清零，控制装置按其额定的单次最大投放能力，投放待进行配料称重的物料，本实施例优选投放三次物料进行单次最大投放重量的标定，当然，为了使标定的结果更加准确，投放物料的次数也可以是其他任意大于三次的数，记录每次投放对应的物料重量值，并且对本实施例中记录的三次重量值进行两两作差比较，判断两者的差值是否在±0.3mg范围内，若不在±0.3mg范围内，则重新进行单次最大投放重量的标定，这样可以在一定程度上避免较大的人为误差和随机误差，提高重量标定的准确度。

第二标定及记录子模块22，用于按单次最小投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值和步进电机的脉冲数，计算物料重量值和步进电机的脉冲数的平均值，将其作为单次最小投放重量和单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数。

具体地，先将电子秤清零，控制装置按其额定的单次最小投放能力，投放待进行配料称重的物料，本实施例优选投放三次物料进行单次最小投放重量的标定，当然，为了使标定的结果更加准确，投放物料的次数也可以是其他任意大于三次的数，记录每次投放对应的物料重量值和步进电机的脉冲数，并且对本实施例中记录的三次重量值进行两两作差比较，判断两者的差值是否在±0.3mg范围内，若不在±0.3mg范围内，则重新进行单次最小投放重量的标定，这样可以在一定程度上避免较大的人为误差和随机误差，提高重量标定的准确度。

判断模块30，用于判断所需物料的重量是否大于单次最大投放重量。

在进行配料称重之前需判断所需物料的重量是否大于单次最大投放重量，以选择对应的配料称重方式，从而提高配料称重的效率和精度。具体地，当所需物料的重量大于单次最大投放重量时，则通过第一投放模块40以粗配方式进行配料称重，该过程中，第一投放模块40将以较快的速度投放物料，节省配料称重的时间；当所需物料的重量小于等于单次最大投放重量时，则通过第二投放模块50以另一种粗配方式进行配料称重，在保证投放物料的重量不溢出设定值的前提下以较高的效率进行配料称重。

参见图9，图9是本发明精确配料称重的控制装置中第一投放模块的结构示意图。

第一投放模块40包括：

第一投放子模块41，用于当所需物料的重量大于单次最大投放重量时，控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放。

具体地，每次均发送标定单次最大投放重量时得到的步进电机对应的脉冲数给步进电机，控制步进电机以单次最大投放重量进行物料的投放。例如通过标定出的单次最大投放重量是0.5g，而所需物料的重量为4.5g，那么控制步进电机匀速运转，以每次投放0.5g物料为一个循环周期，连续匀速运转投放4g物料，在该过程，步进电机是以粗配的配料称重方式进行物料的投放的，每次投放物料的重量精度较低，但在粗配过程的单次投放重量误差以及累积重量误差对配料称重的最终结果的精度不会造成影响，这是因为粗配过程中的累积重量误差可以通过后续的精配计量过程消除。

判断子模块42，用于判断剩余物料的重量是否小于等于单次最大投放重量。

具体地，判断子模块42实时监测已投放物料的重量，判断剩余物料的重量是否小于等于单次最大投放重量，若当前剩余物料的重量还大于单次最大投放重量，则通知第一投放子模块41继续按单次最大投放重量投放物料，以提高配料称重的效率；若当前剩余物料的重量小于等于单次最大投放重量，则需控制步进电机进行减速，以防止已投放物料的重量溢出设定值。

第二投放子模块43，用于当剩余物料的重量小于等于单次最大投放重量时，根据剩余物料的重量控制步进电机减速，进行剩余物料的投放。

参见图10，图10是本发明精确配料称重的控制装置中第二投放子模块的结构示意图。

本实施例中，第二投放子模块43进一步包括：

第一获取单元430，用于提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系。

本实施例中，步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量预设的比例关系根据所采用的步进电机的相关参数（如步进电机的相数、拍数、步距角等）以及配料称重的相关运动机构件的具体参数等确定。

第一计算单元431，用于根据所述比例关系确定剩余物料的重量对应的步进电机减速的第一运动曲线。

第一投放单元432，用于控制步进电机以所述第一运动曲线从单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行剩余物料的投放。

步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速直至停止，在该过程中，剩余物料的重量越小步进电机的转速越慢，以防止物料溢出多余的量，如投放胶质液体时，考虑到胶质液体的粘滞特性，虽然步进电机已经停止运转，但是惯性的作用下胶质液体仍会从出料口溢出少许。因此，在粗配时，应预留适当的物料重量裕量。

第二投放模块50，用于当所需物料的重量小于等于所述单次最大投放重量时，根据所需物料的重量控制步进电机以转速递减的方式进行物料的投放。

参见图11，图11是本发明精确配料称重的控制装置中第二投放模块的结构示意图。

本实施例中，第二投放模块50进一步包括：

第二获取单元51，用于提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系。

本实施例中，步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量预设的比例关系根据所采用的步进电机的相关参数（如步进电机的相数、拍数、步距角等）以及配料称重的相关运动机构件的具体参数等确定。

第二计算单元52，用于根据所述比例关系确定所需物料的重量对应的步进电机减速的第二运动曲线。

第二投放单元53，用于控制步进电机以所述第二运动曲线从单次最大投放重量对应的转速或小于单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行物料的投放。

步进电机从单次最大投放重量对应的转速小于单次最大投放重量对应的转速开始减速直至停止，在该过程中，剩余物料的重量越小步进电机的转速越慢，以防止物料溢出多余的量，如投放胶质液体时，考虑到胶质液体的粘滞特性，虽然步进电机已经停止运转，但是惯性的作用下胶质液体仍会从出料口溢出少许。因此，在粗配时，应预留适当的物料重量裕量。

第一计算模块70，用于计算步进电机停止运转时剩余物料的重量相对所述单次最小投放重量的百分比，根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量对应的步进电机对应的剩余物料脉冲数。

具体地，粗配过程结束时，剩余物料的重量一般处在一个较小的范围内，粗配时计量重量占所需重量的百分比远大于精配时计量重量占所需重量的百分比，从而实现高效率配料称重的目的。如上文所述，第一投放模块40、第二投放模块50在粗配时计量精度较差，因此需要通过精配来提高最终配料重量的精度。在该精配的过程中，先计算出当前剩余物料的重量占单次最小投放重量的百分比，例如当前剩余物料的重量为0.006g，单次最小投放重量为0.3mg，则该百分比c3=0.06*1000/0.3*100%=20000%，精配过程中步进电机以单次最小投放重量投放剩余物料，因此，可根据该百分比c3计算出需要给步进电机发送多少个对应的脉冲数，例如单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数为a3，则恰好投放完剩余物料对应的步进电机的剩余物料脉冲数为200*a3。

第三投放模块60，用于投放该剩余物料脉冲数对应的物料重量，具体地，给步进电机发送根据计算模块70计算所得的脉冲数200*a3，控制步进电机旋转该脉冲数200*a3对应的转数以投放剩余物料，精配过程结束。

在本发明配料称重的装置一实施例的基础上，该装置还包括计算子模块和第四投放模块，用于在第三投放模块60投放完剩余物料之后对已投放物料的总重量进行校验和重量补偿，以使投放物料的重量达到设定的重量值和精度。

第二计算模块80，用于计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值，判断所述差值是否在预设的误差精度的范围内；当所述差值小于误差精度的下限值时，计算所述差值占单次最小投放重量的百分比，根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值对应的步进电机的补偿脉冲数。

例如已投放物料的总重量相对所需物料的重量的差值为-0.6mg，单次最小投放重量为0.3mg，则该百分比c4=0.6/0.3*100%=200%，重量补偿过程中步进电机以单次最小投放重量对应的转速投放物料，因此，可根据该百分比c4计算出需要给步进电机发送多少个对应的脉冲数，例如单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数为a4，则恰好投放完0.6 mg物料对应的步进电机的补偿脉冲数为2*a4。

第四投放模块90，用于投放该脉冲数对应的物料重量，具体地，给步进电机发送根据计算子模块计算所得的脉冲数2*a4，控制步进电机旋转该脉冲数2*a4对应的转数以投放用于重量补偿的物料，校验及重量补偿过程结束。

本实施例中，精确配料称重的控制装置进一步包括：

警示模块，用于当已投放物料的总重量未达到设定的重量及精度要求，进行报警提示。

本实施例精确配料称重的控制装置，通过标定出单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的脉冲数，在粗配过程中，控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放，且当物料剩余重量小于等于单次最大投放重量时，控制步进电机减速投放物料；当转为精配过程时，计算剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比，根据该百分比计算步进电机对应的脉冲数，投放该脉冲数对应的物料重量，精配过程占配料称重全程的比例极小，极大地提高了配料称重的生产效率和称重的精度，同时延长了配料称重装置的使用寿命。

应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种精确配料称重的控制方法，其特征在于，包括步骤：

设定所需物料的重量；标定单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数；

判断所需物料的重量是否大于单次最大投放重量；

若所需物料的重量大于单次最大投放重量，则控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放；判断剩余物料的重量是否小于等于单次最大投放重量，若是，则根据剩余物料的重量控制步进电机减速，进行剩余物料的投放；

若所需物料的重量小于等于单次最大投放重量，则根据所需物料的重量控制步进电机以转速递减的方式进行物料的投放；

计算步进电机停止运转时剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比；根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量对应的步进电机对应的剩余物料脉冲数，投放该剩余物料脉冲数对应的物料重量。

2.根据权利要求1所述的精确配料称重的控制方法，其特征在于，所述标定单次最大投放重量和单次最小投放重量包括：

按单次最大投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值，计算平均值并将其作为单次最大投放重量；

按单次最小投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值和步进电机的脉冲数，计算物料重量值和步进电机的脉冲数的平均值，将其作为单次最小投放重量和单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数。

3.根据权利要求1所述的精确配料称重的控制方法，其特征在于，所述根据剩余物料的重量控制步进电机减速，进行剩余物料的投放包括：

提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系；

根据所述比例关系确定剩余物料的重量对应的步进电机减速的第一运动曲线；

控制步进电机以所述第一运动曲线从单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行剩余物料的投放。

4.根据权利要求1所述的精确配料称重的控制方法，其特征在于，所述根据所需物料的重量控制步进电机以转速递减的方式进行物料的投放包括：

提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系；

根据所述比例关系确定所需物料的重量对应的步进电机减速的第二运动曲线；

控制步进电机以所述第二运动曲线从单次最大投放重量对应的转速或小于单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行物料的投放。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的精确配料称重的控制方法，其特征在于，在所述计算步进电机停止运转时剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比；根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量对应的步进电机对应的剩余物料脉冲数，投放该剩余物料脉冲数对应的物料重量步骤之后，该方法还包括：

计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值，判断所述差值是否在预设的误差精度范围内；

若所述差值小于所述误差精度的下限值，则计算所述差值占单次最小投放重量的百分比；

根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值对应的步进电机的补偿脉冲数，投放该补偿脉冲数对应的物料重量。

6.一种精确配料称重的控制装置，其特征在于，包括设定模块、标定及记录模块、判断模块、第一投放模块、第二投放模块、第一计算模块和第三投放模块，其中，所述第一投放模块包括第一投放子模块、判断子模块和第二投放子模块：

设定模块，用于设定所需物料的重量；

标定及记录模块，用于标定单次最大投放重量和单次最小投放重量，并记录单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数；

判断模块，用于判断所需物料的重量是否大于单次最大投放重量；

第一投放模块包括：

第一投放子模块，用于当所需物料的重量大于单次最大投放重量时，控制步进电机按单次最大投放重量对应的转速运转，进行物料的投放；

判断子模块，用于判断剩余物料的重量是否小于等于单次最大投放重量；

第二投放子模块，用于当剩余物料的重量小于等于单次最大投放重量时，根据剩余物料的重量控制步进电机减速，进行剩余物料的投放；

第二投放模块，用于当所需物料的重量小于等于单次最大投放重量时，根据所需物料的重量控制步进电机以转速递减的方式进行物料的投放；

第一计算模块，用于计算步进电机停止运转时剩余物料的重量相对单次最小投放重量的百分比，根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算步进电机停止运转时剩余物料的重量对应的步进电机对应的剩余物料脉冲数；

第三投放模块，用于投放该剩余物料脉冲数对应的物料重量。

7.根据权利要求6所述的精确配料称重的控制装置，其特征在于，所述标定及记录模块包括：

第一标定及记录子模块，用于按单次最大投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值，计算平均值并将其作为单次最大投放重量；

第二标定及记录子模块，用于按单次最小投放能力，投放至少两次物料，记录每次投放对应的物料重量值和步进电机的脉冲数，计算物料重量值和步进电机的脉冲数的平均值，将其作为单次最小投放重量和单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数。

8.根据权利要求6所述的精确配料称重的控制装置，其特征在于，所述第二投放子模块包括：

第一提取单元，用于提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系；

第一计算单元，用于根据所述比例关系确定剩余物料的重量对应的步进电机减速的第一运动曲线；

第一投放单元，用于控制步进电机以所述第一运动曲线从单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行剩余物料的投放。

9.根据权利要求6所述的精确配料称重的控制装置，其特征在于，所述第二投放模块包括：

第二提取单元，用于提取预设的步进电机从单次最大投放重量对应的转速开始减速至停止时的加速度与投放物料的重量的比例关系；

第二计算单元，用于根据所述比例关系确定所需物料的重量对应的步进电机减速的第二运动曲线；

第二投放单元，用于控制步进电机以所述第二运动曲线从单次最大投放重量对应的转速或小于单次最大投放重量对应的转速开始减速，进行物料的投放。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的精确配料称重的控制装置，其特征在于，该装置还包括：

第二计算模块，用于计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值，判断所述差值是否在预设的误差精度范围内；当所述差值小于所述误差精度的下限值时，计算所述差值占单次最小投放重量的百分比，根据该百分比以及记录的单次最小投放重量对应的步进电机的单次最小脉冲数，计算已投放物料的总重量与所需物料的重量的差值对应的步进电机的补偿脉冲数；

第四投放模块，用于投放该补偿脉冲数对应的物料重量。

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