CN103377172A

CN103377172A - 非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式的取得方法

Info

Publication number: CN103377172A
Application number: CN2012101216644A
Authority: CN
Inventors: 杨圣晖; 吴健志
Original assignee: Askey Technology Jiangsu Ltd; Askey Computer Corp
Current assignee: Askey Technology Jiangsu Ltd; Askey Computer Corp
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明公开一种非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式的取得方法，该拟合线性曲线转换公式是用于将输入该非线性量测系统的待测值转换为量测值以模拟成一线性曲线，本发明利用已知的预设输入值及该预设输入值输入该非线性量测系统后所产生的一输出值，加上该非线性量测系统的量测范围内的n个运算组的设定，进一步带入(n-1)次的多项式中形成由n个多项式组成的联立方程式，进而求出拟合参数以完成该非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式。本发明可通过拟合线性曲线转换公式的取得来免去以往转换规则建立时的庞大数据量的处理。

Description

非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式的取得方法

技术领域

本发明涉及一种拟合线性曲线转换公式的取得方法，更特别的是由非线性量测系统拟合出线性曲线关系的方法。

背景技术

在生产线上往往具有很多的量测装置来对产品进行品质的管理，这些量测装置中的运算元件若为非线性时，其量测的结果往往无法被正确地预测，进而对于量测装置的量测值的取得，往往需要耗费相当高的成本来建置完整的数据资料，以于该量测装置接收一待测讯号而转换成一输出值后，可经由该数据资料库来取得对应该输出值的一数值作为该量测值。

如图1所示，为一般量测系统中的功能方块图。量测系统100包含：感测元件110、运算电路120、类比数位转换器130、处理器140及记忆单元150。该感测元件110感测一待测讯号in，并经过各元件的运算处理后转换成数位的输出值out1，再经由处理器140根据记忆单元150内储存的数据资料输出对应该输出值out1的量测值out2。

另一种方式为将量测系统的量测区间分成好几个区段，每一区段中，输入该量测系统的值是与对应的输出值呈现线性关系，如此虽然可避免对量测范围区间内的所有值的数据资料建置(例如：对照表建置)，然而，区段的分割与规则的建置仍是相当耗费成本。

发明内容

本发明的一目的在于简化非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式的取得方法。

本发明的另一目的在于取得精确的非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式。

为达上述目的及其他目的，本发明提出一种非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式的取得方法，该拟合线性曲线转换公式系用于将输入该非线性量测系统的待测值转换为量测值以模拟成一线性曲线，使该非线性量测系统具有可预测性，该取得方法包含：(a)设定一n值，该n值为一正整数；(b)于该非线性量测系统的量测范围值内设定n个运算组，每一运算组包含互不相同的一预设输入值及该预设输入值输入该非线性量测系统后所产生的一输出值；(c)将每一运算组分别带入以取得由n个多项式组成的联立方程式，其中，“O“为每一运算组中的该预设输入值，“I”为每一运算组中的该输出值，“P”为拟合参数；(d)求解该等多项式的联立方程式以取得该等拟合参数；及(e)将所求得的该等拟合参数带入

，并据此作为该拟合线性曲线转换公式，其中，该拟合线性曲线转换公式的“O”为该非线性量测系统的该量测值，“I”为该非线性量测系统的该待测值。

作为本发明的进一步特征，在步骤(b)中，该等运算组的该等预设输入值是平均分布于该非线性量测系统的量测范围值之内。此外，进一步地，该等运算组的该等预设输入值可起始于该量测范围值的首值，结束于该量测范围值的尾值，且该等预设输入值间之间隔值可为该量测范围区间值除以该n值的商值。

作为本发明的进一步特征，更可包含该拟合线性曲线转换公式的检验方法，该检验方法包含以下步骤：(f1)设定该n值的至少5倍值作为检验组的组数值，每一检验组包含互不相同的一预设检验输入值及该预设检验输入值输入该拟合线性曲线转换公式后所产生的一量测检验值；(f2)取得该等检验组中的预设检验输入值与量测检验值此二变量间的一相关系数；及(f3)于该相关系数小于一检验门槛值时，回到步骤(a)，设定更高的n值。

作为本发明的进一步特征，在(f1)步骤中设定该n值的至少10倍值作为检验组的组数值。

作为本发明的进一步特征，于(f1)步骤中，该等检验组的该等预设检验输入值起始于该量测范围值的首值，结束于该量测范围值的尾值，且该等预设检验输入值间之间隔值为该量测范围区间值除以该检验组的组数值的商值。

作为本发明的进一步特征，于(f3)步骤中，该检验门槛值为99.9%。

本发明的非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式可被轻易且精确地取得，可大幅降低以往耗时的数据资料的建立步骤，进一步更可降低产品的生产成本。

附图说明

图1为一般量测系统中的功能方块图。

图2为本发明一实施例中非线性量测系统拟合线性曲线转换公式的取得方法的流程图。

图3为本发明一实施例中非线性量测系统拟合线性曲线转换公式的检验方法的流程图。

图中：

100 量测系统

110 感测元件

120 运算电路

130 类比数位转换器

140 处理器

150 记忆单元

in 待测讯号

out1 输出值

out2 量测值

S110~S230 步骤

具体实施方式：

为充分了解本发明的目的、特征及功效，现通过下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后：

本发明的非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式如已知技术般将所取得的拟合线性曲线转换公式内储存于记忆单元150中，以供待测讯号in被转换为输出值out1后更可精确地被转换成量测值out2。在拟合线性曲线转换公式的取得过程中，该拟合线性曲线转换公式的输出为既定的输入非线性量测系统的预设输入值(例如：以特定讯号产生仪器产生已知数值大小的该待测讯号in)，同时，以该非线性量测系统本身所产生的输出作为该拟合线性曲线转换公式的输入(例如：以该输出值out1作为该拟合线性曲线转换公式的输入)。

另一方面，在拟合线性曲线转换公式的检验过程中，该非线性量测系统的待测讯号in为预设检验输入值(例如：以特定讯号产生仪器产生已知数值大小的该待测讯号in)，该非线性量测系统的量测值out2为该非线性量测系统本身所产生的输出经过前述取得的拟合线性曲线转换公式后所得的量测检验值(例如：以该量测值out2作为该非线性量测系统的输出)。

请参阅图2，为本发明一实施例中非线性量测系统拟合线性曲线转换公式的取得方法的流程图。

其包含以下步骤：

步骤S110，设定一n值，该n值为一正整数，通常会将n设定为至少“3”。

步骤S120，在该非线性量测系统的量测范围值内设定n个运算组，每一运算组包含互不相同的一预设输入值及一输出值，该输出值为该预设输入值输入该非线性量测系统后所产生的数值，即，该等运算组具有不同的预设输入值，及对应该预设输入值的输出值。该非线性量测系统的量测范围值则是指非线性量测系统可量测的范围，超过此范围则无法使该非线性量测系统正常运作。

步骤S130，将每一运算组分别带入下式(1)以取得由n个多项式组成的联立方程式，

(1)

其中，“O”为每一运算组中的该预设输入值，“I”为每一运算组中的该输出值，“P”为拟合参数。每一运算组的带入即可形成一方程式。n个未知数P，n条方程式，即可解出每一“P”值。

步骤S140，求解该等多项式的联立方程式以取得该等拟合参数。多项式的运算可经由矩阵的列运算或其他的数学方法来求解，此为已知的数学方法，本发明是仅利用此等数学方法来求解，属熟悉该领域中具通常知识者可轻易完成，于此不在赘述其详细运算过程。

步骤S150，将所求得的该等拟合参数“P_n、P_n-1、…”带入式(1)，并据此作为该拟合线性曲线转换公式，其中，该拟合线性曲线转换公式的“O”为该非线性量测系统的该量测值，“I”为该非线性量测系统的该待测值。

如此即可完成拟合线性曲线转换公式的取得。

进一步地，为取得适用性更广且更准确的拟合线性曲线转换公式，步骤(b)中，该等运算组的该等预设输入值为平均分布于该非线性量测系统的量测范围值之内，较佳的是该等运算组的该等预设输入值起始于该量测范围值的首值，结束于该量测范围值的尾值，且该等预设输入值间之间隔值为该量测范围区间值除以该n值的商值。

接着请参阅图3，本发明一实施例中非线性量测系统拟合线性曲线转换公式的检验方法的流程图。为取得更精确的拟合线性曲线转换公式，在前述步骤S150后更可包含检验步骤：

步骤S210，设定该n值的至少5倍值作为检验组的组数值，每一检验组包含互不相同的一预设检验输入值及该预设检验输入值输入该拟合线性曲线转换公式后所产生的一量测检验值。于一较佳步骤中设定该n值的至少10倍值作为检验组的组数值。

步骤S220，取得该等检验组中的预设检验输入值与量测检验值此二变量间的一相关系数。相关系数是一个标准化的关联系数，其原理是先计算出两个变量(预设检验输入值及量测检验值)的共变量，再除去两个变量的不同分散情形与单位差异(即标准差)，加以标准化，得到的一个去除单位的标准化分数，再将该标准化分数取绝对值后乘以100%。相关系数的取得也属已知数学方法的使用，于此不再赘述详细运算过程。

步骤S230，于该相关系数小于一检验门槛值时，回到步骤S110(图示上是以步骤S110’来表示，以清楚表示之)，设定更高的n值。于一较佳步骤中，该检验门槛值为99.9%。

综上所述，本发明的非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式的取得方法可轻易且精确地取得拟合线性曲线转换公式，可大幅降低以往耗时的数据资料的建立步骤，进一步更可降低产品的生产成本。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟习本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种非线性量测系统的拟合线性曲线转换公式的取得方法，该拟合线性曲线转换公式是用于将输入该非线性量测系统的待测值转换为量测值以模拟成一线性曲线，其特征在于：该取得方法包含：

(a)设定一n值，该n值为一正整数；

(b)在该非线性量测系统的量测范围值内设定n个运算组，每一运算组包含互不相同的一预设输入值及该预设输入值输入该非线性量测系统后所产生的一输出值；

(c)将每一运算组分别带入

以取得由n个多项式组成的联立方程式，其中，“O”为每一运算组中的该预设输入值，“I”为每一运算组中的该输出值，“P”为拟合参数；

(d)求解该等多项式的联立方程式以取得该等拟合参数；及

(e)将所求得的该等拟合参数带入

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中在步骤(a)中，该n值系至少设定为3。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中在步骤(b)中，该等运算组的该等预设输入值是平均分布于该非线性量测系统的量测范围值之内。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中在步骤(b)中，该等运算组的该等预设输入值是起始于该量测范围值的首值，结束于该量测范围值的尾值，且该等预设输入值间的间隔值是为该量测范围区间值除以该n值的商值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中更包含该拟合线性曲线转换公式的检验方法，该检验方法包含以下步骤：

(f1)设定所述n值的至少5倍值作为检验组的组数值，每一检验组包含互不相同的一预设检验输入值及该预设检验输入值输入该拟合线性曲线转换公式后所产生的一量测检验值；

(f2)取得该等检验组中的预设检验输入值与量测检验值此二变量间的一相关系数；及

(f3)在该相关系数小于一检验门槛值时，回到步骤(a)，设定更高的n值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：其中在(f1)步骤中设定所述n值的至少10倍值作为检验组的组数值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：其中在(f1)步骤中，该等检验组的该等预设检验输入值是起始于该量测范围值的首值，结束于该量测范围值的尾值，且该等预设检验输入值间之间隔值为该量测范围区间值除以该检验组的组数值的商值。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：其中在(f3)步骤中，所述检验门槛值为99.9%。