CN104034399A - 消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法和称重衡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法，适用于包含多个数字称重传感器和一称重仪表的称重衡器，包括：a.将所述多个数字称重传感器的同一时刻点采样的实时数字信号存入一存储器；b.所述称重仪表从所述存储器中依预定次序将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号；以及c.将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号累加，以获得该指定时刻点的整体实时数字信号。本发明还提供了一种消除传输延时对动态称重同步数据影响的称重衡器。

Description

消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法和称重衡器

技术领域

本发明涉及一种消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法和称重衡器，本发明尤其适用于具有多个数字称重传感器的称重衡器的动态称重。

背景技术

随着数字化技术的发展，数字式称重衡器被广泛应用于各行各业。传统的数字式称重衡器一般是由多个数字式称重传感器和一块称重仪表组合而成。其工作原理是称重仪表首先通过串行数据总线依次读取各个传感器采样的实时数字信号，再将所有读到的实时数字信号累加起来得到整个称重系统的实时数字信号，经过复杂的数字信号处理后计算出物体的重量。这种工作原理有一个缺点，即称重仪表在依次读取各个传感器的实时数字信号时，由于存在串行数据总线传输延时现象，从而导致各个传感器传给称重仪表的实时数字信号并不是同一个时刻点的(即数据不同步)。称重仪表将各个不同步的实时数字信号累加起来从而得到整个称重系统的数字信号采样图。但是，该图只能近似地表示出现实情况，并不能真实准确地反映出现实情况。当称重系统面对以下两种应用情况时，会产生截然不同的测量结果：

一方面，当被测物体静止在测量台面上时(即静态称重)，由于各个传感器所承载的重量在不同时刻点上相对比较稳定，所以采样出来的实时数字信号图的波动性也很小。称重仪表将由传输延时所引起的不同步实时数字信号累加起来得到整体实时数字信号采样图。该图的失真度非常小，几乎和真实情况保持一致。由此可以看出传输延时所带来的测量误差对整个称重系统的测量精度影响不大，在误差允许的范围之内。

另一方面，当被测物体是运动通过测量台面时(即动态称重)，由于各个传感器所承载的重量在不同时刻点上非常不稳定，所以采样出来的实时数字信号图波动也很大。称重仪表将由传输延时所引起的不同步实时数字信号累加起来得到整体实时数字信号采样图。该图的失真度比较严重，尤其在被测物体重心偏载严重的情况下，几乎不能表示真实情况。由此可以看出传输延时所带来的测量误差对整个称重系统的测量精度影响是巨大的。在这种应用情况下，消除传输延时所带来的误差影响是必要的。

针对第二种应用情况，本发明提出了一种设计方法，用来消除传输延时对数据同步的影响，保证了动态称重应用的测量精度。

发明内容

本发明旨在提高一种消除传输延时对数据同步影响的方法，该方法可以保证在动态称重应用中多个数字称重传感器输出同步数据，从而提高测量精度。

本方案的设计思想是多个数字称重传感将同一时刻点采样的实时数字信号保存到存储器中，称重仪表通过命令依次读取各个传感器指定时刻点的实时数字信号，再将这些信号累加起来从而得到整个系统在指定时刻点的实时数字信号，称重仪表反复执行各个指定时刻点的读取操作，即可得到一个能够反映真实情况的实时数字信号图，从而计算出被测运动物体的重量。该方法保证了多个数字称重传感器之间的数据同步，解决了传输延时所带来的测量误差对计算精度影响的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法，适用于包含多个数字称重传感器和一称重仪表的称重衡器，包括：a.将所述多个数字称重传感器的同一时刻点采样的实时数字信号存入一存储器；b.所述称重仪表从所述存储器中依预定次序将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号；以及c.将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号累加，以获得该指定时刻点的整体实时数字信号。

较佳地，在上述的方法中，在所述步骤c之后，该方法进一步包括：针对各个不同的指定时刻点，反复执行所述步骤a～c；根据所述各个不同的指定时刻点的整体实时数字信号，得到实时数字信号图；以及根据该实时数字信号图，计算出被测物体的重量。

较佳地，在上述的方法中，所述被测物体是运动物体。

较佳地，在上述的方法中，所述多个数字称重传感器与一同步校准装置通信连接，其中所述同步校准装置间隔一预定时间段对所述多个数字称重传感器进行采样时刻点的校准。

较佳地，在上述的方法中，所述同步校准装置是GPS全球授时系统。

较佳地，在上述的方法中，所述存储器为每一时刻点分配一单独的存储空间。

较佳地，在上述的方法中，所述多个数字称重传感器和所述称重仪表经由CAN串行数据总线连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种消除传输延时对动态称重同步数据影响的称重衡器，包括：多个数字称重传感器，采样实时数字信号；存储器，存储所述多个数字称重传感器采样的实时数字信号；称重仪表，从所述存储器中依预定次序将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号，将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号累加，以获得该指定时刻点的整体实时数字信号。

较佳地，在上述的称重衡器中，所述多个数字称重传感器与一同步校准装置通信连接，其中所述同步校准装置间隔一预定时间段对所述多个数字称重传感器进行采样时刻点的校准。

较佳地，在上述的称重衡器中，所述存储器为每一时刻点分配一单独的存储空间。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了本发明的消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法的一个实施例的流程图。

图2示出了本发明的消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法的另一实施例的流程图。

图3示意性地示出了本发明的消除传输延时对动态称重同步数据影响的称重衡器。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。

本发明的消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法适用于包含多个数字称重传感器和一称重仪表的称重衡器。如以上已讨论的，由于当被测物体是运动物体的应用情况下，消除传输延时所带来的误差影响是必要的，因此本发明特别适合于被测物体是运动物体的应用环境。

图1示出了包含本发明的方法的基本步骤的实施例。根据参考图1，本发明的消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法100主要包括：

步骤101：将多个数字称重传感器，例如PDX(型号：SLC820，商标：Powercell)数字称重传感器，的同一时刻点采样的实时数字信号存入一存储器，例如RAM。在上述的步骤中，可以利用模数转换芯片将模拟信号转换成数学信号，按队列先入先出的模式，以一定频率(例如1000赫兹)进行数字信号的输出。以该输出频率为基础，平均分割从当前起始采样时刻点到下一个起始采样时刻点之间的时间段，从而组成一个均匀的时刻点集合。

步骤102：称重仪表，例如IND780仪表，从该存储器中依预定次序将该多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的该实时数字信号。步骤103：将该多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的该实时数字信号累加，以获得该指定时刻点的整体实时数字信号。

较佳地，该存储器为每一时刻点分配一单独的存储空间，以方便读取每个时刻点上的实时数字信号，以及将之保存到相应的存储空间中去。

图2示出了本发明的一个优选实施例。图2中的步骤201～203同图1中的步骤101～103相同，因此不再赘述。同图1所示的实施例相比，图2所示的实施例在步骤203(即图1中的步骤103)之后，进一步包括：步骤204：针对各个不同的指定时刻点，反复执行该步骤201～203；步骤205：根据该各个不同的指定时刻点的整体实时数字信号，得到实时数字信号图；以及步骤206：根据该实时数字信号图，计算出被测物体的重量。

较佳地，在图1和图2所示的实施例中，该多个数字称重传感器还可以与一同步校准装置通信连接，例如该同步校准装置优选是GPS全球授时系统。该同步校准装置可以间隔一预定时间段(例如一秒)对该多个数字称重传感器进行采样时刻点的校准。

现在转到图3，该图示意性地示出了本发明的消除传输延时对动态称重同步数据影响的称重衡器的一个实施例。

如图所示，本发明的称重衡器301包括多个数字称重传感器302、存储器303和称重仪表304。

该多个数字称重传感器302采样实时数字信号，通过模数转换器将物体重量信号转换成可处理的同步实时数字信号并保存到存储器303内，同时等待称重仪表304通过进行读取。

例如，根据本发明的PDX称重传感器可以进一步包括以下部件：GPS接收模块，其主要作用是通过无线数字通信系统接收GPS卫星发射的实时时钟信号，用以校准模块内部的实时时钟，通过内部实时时钟系统产生周期性脉冲信号(例如周期为1秒)；模数转换芯片，其主要作用是将模拟信号转换成数字信号，以队列先入先出的模式，按指定频率(例如频率为1000赫兹)进行输出；微控制器，其主要作用是以GPS接收模块所产生的周期性脉冲信号(例如1秒)更新起始采样时刻点，以模数转换芯片产生的输出频率(例如：1000赫兹)平均分割从当前起始采样时刻点到下一个起始采样时刻点之间的时间段，从而形成一个均匀排列的时刻点集合。

在动态称重应用中，由模数转换芯片来实现同步数据转换与输出。其中，每个模数转换芯片将模拟信号实时转换成数字信号后将数字信号保存到各自的临时数据队列中。每个模数转换芯片将周期性地传递脉冲信号给各自的微控制器，通知微控制器从缓冲队列中读取转换数据。各自的微处理按先入先出的原则将转换数据一一读出，即读出每个时刻点的同步数据。

接着，每个微控制器根据GPS接收模块发送来的同步脉冲信号将同步数据存储器初始化。每个微控制器按同步时刻点的对应关系将读到的同步数据存放入存储器303的空间中。等待串行CAN总线上称重仪表304发送来到读取指定时刻点的同步数据命令，并执行。

存储器303存储该多个数字称重传感器301采样的实时数字信号。较佳地，该存储器303可以为每一时刻点分配一单独的存储空间。

称重仪表304的主要作用是依次读取每个数字称重传感器302的同步实时数字信号，通过数字信号处理，计算出被测物体的重量并显示出来。该称重仪表304可以从该存储器303中依预定次序将该多个数字称重传感器302中的每一个的指定时刻点的该实时数字信号，将该多个数字称重传感器302中的每一个的指定时刻点的该实时数字信号累加，以获得该指定时刻点的整体实时数字信号。该多个数字称重传感器302和该称重仪表304可以经由CAN串行数据总线连接，以保证传输的可靠性。

根据本发明的一个优选实施例，还可以提供一同步校准装置通信连接305，例如GPS授时卫星。该多个数字称重传感器302可以通过无线数字通信系统发送实时时钟给每个数字传感器302进行同步授时工作。该同步校准装置305可以间隔一预定时间段对该多个数字称重传感器302进行采样时刻点的校准。

比如，在动态称重应用中，可以由GPS卫星以及其接收模块组成的一套校准装置。GPS授时卫星通过无线数字通信系统将高精度的实时时钟发生给各个GPS接收模块，进行自我校时。校时后的各个GPS接收模块以当前实时时钟为基础产生周期性脉冲信号传递给各自的微控制器，进行采样时刻点校准。由于GPS授时卫星的实时时钟精度极高(误差只有4到5个微秒)，所以每个经过校对后的GPS接收模块之间的实时时钟误差极小，基本可以忽略不计，从而使得每个GPS模块产生出的脉冲信号在时刻点上基本一致，即每个传感器的采样时刻点同步。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种消除传输延时对动态称重同步数据影响的方法，适用于包含多个数字称重传感器和一称重仪表的称重衡器，包括：

a.将所述多个数字称重传感器的同一时刻点采样的实时数字信号存入一存储器；

b.所述称重仪表从所述存储器中依预定次序将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号；以及

c.将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号累加，以获得该指定时刻点的整体实时数字信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤c之后，该方法进一步包括：

针对各个不同的指定时刻点，反复执行所述步骤a～c；

根据所述各个不同的指定时刻点的整体实时数字信号，得到实时数字信号图；以及

根据该实时数字信号图，计算出被测物体的重量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述被测物体是运动物体。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个数字称重传感器与一同步校准装置通信连接，其中所述同步校准装置间隔一预定时间段对所述多个数字称重传感器进行采样时刻点的校准。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述同步校准装置是GPS全球授时系统。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储器为每一时刻点分配一单独的存储空间。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个数字称重传感器和所述称重仪表经由CAN串行数据总线连接。

8.一种消除传输延时对动态称重同步数据影响的称重衡器，包括：

多个数字称重传感器，采样实时数字信号；

存储器，存储所述多个数字称重传感器采样的实时数字信号；以及

称重仪表，从所述存储器中依预定次序将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号，将所述多个数字称重传感器中的每一个的指定时刻点的所述实时数字信号累加，以获得该指定时刻点的整体实时数字信号。

9.如权利要求8所述的称重衡器，其特征在于，所述多个数字称重传感器与一同步校准装置通信连接，其中所述同步校准装置间隔一预定时间段对所述多个数字称重传感器进行采样时刻点的校准。

10.如权利要求8所述的称重衡器，其特征在于，所述存储器为每一时刻点分配一单独的存储空间。