CN105092011B

CN105092011B - 一种称重装置的标定系统及其标定方法

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Publication number: CN105092011B
Application number: CN201510493579.4A
Authority: CN
Inventors: 袁敏良; 蓝刘华
Original assignee: SHENZHEN SINXIN INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN SINXIN INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2035-08-13
Also published as: CN105092011A

Abstract

本发明公开了一种称重装置的标定系统，基于Android平台实现，包括：用于采集并发送重量信息至Android平台及接收由Android平台下发的动作命令的称重装置，其包括控制模块、称重传感器、存储模块和电源模块，所述控制模块分别与称重传感器、存储模块和电源模块连接；通过串口与称重装置实现通信连接的Android平台，其用于接收所述称重装置发送的数据包，用于预设数据和输出动作命令至所述称重装置。本发明还公开了一种基于Android平台对称重装置进行标定的方法。本发明的标定系统简单易操作、方便快速完成整个标定或校准过程，且无需专业人员即可快速完成标定，解决了现有技术标定过程复杂且难以操作的问题。

Description

一种称重装置的标定系统及其标定方法

技术领域

本发明涉及了称重装置的标定领域，特别是涉及了一种基于Android平台实现称重装置标定的标定系统及标定方法。

背景技术

称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。每一称重装置所需的标定过程是仪表显示输出值和相应的重量值与称体对应起来的过程。现有称重装置的标定时由国家标准量值（标准砝码）的质量，输出的数字码与称重装置的控制单元内部程序所编制的程序校准码一致时，即可完成标定过程。称重传感器在称重装置中占有十分重要的位置，是称重装置的心脏部件，称重传感器的产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%，它的好坏很大程度上决定了的精确度和稳定性。称重装置的标定校准主要是指对称重传感器的标定和校准。

然而，现有称重装置现市面上大多数称重装置功能只能进行简单的称重，用普通的单片机即可实现。而且普通称重装置不具备联网、刷卡消费等复杂功能，因此，传统称重装置的技术门槛较低，普通称重装置仅能用数码管显示简单重量数字信息，较多采用数码管或数码管结合按键单元进行标定，不仅操作繁琐而且容易忘记标定步骤，既浪费了人力资源又降低标定效率。而且，称重装置在长期的使用过程中，由于称台结构的形变、称重传感器的老化、电子线路参数的漂移等原因会导致称重装置误差增大，从而会导致测量的精确度下降甚至不能正常使用，因此需要定期或根据经验对称重装置进行标定或校准，但是定期或根据经验对称重装置进行标定或校准，要么是错过了标定或校准时间进而影响称重精度，要么是无需标定或校准时仍在使用状态时进行标定或校准而降低称重作业效率。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种方便操作、简单易懂且标定效率高的基于Android平台的标定系统。本发明还提供了一种基于Android平台对称重装置进行标定的方法。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种称重装置的标定系统，基于Android平台实现，包括：

用于采集并发送重量信息至Android平台及接收由Android平台下发的动作命令的称重装置，其包括控制模块、称重传感器、存储模块和电源模块，所述控制模块分别与称重传感器、存储模块和电源模块连接；

通过串口与称重装置实现通信连接的Android平台，其用于接收所述称重装置发送的数据包，用于预设数据和输出动作命令至所述称重装置。

在本发明中，所述Android平台包括应用层和与应用层实现动态链接的动态链接库，所述应用层用于预设数据和输出动作命令至动态链接库；所述动态链接库用于接收并转发预设数据和动作命令至所述称重装置，还用于接收所述称重装置发送的数据包并进行解析，及将解析后的数据发送至应用层。

在本发明中，所述称重装置还包括：

与所述控制模块连接用于感应称台上是否放置任何物体的光感应器；

设置在存储模块内的零点值数据表，其储存有标定时的零点标定值及标定后获得的N个参考零点值，该参考零点值包括标定完成后，当光感应器第N次感应到称台上无放置任何物体时控制模块所获得的第N个参考零点值和在此之前光感应器N-1次感应到称台上无放置任何物体时控制模块所获得对应的N-1个参考零点值；第N个参考零点值为当前零点值；

允许值输入模块，用于输入当前零点值分别与在此之前获得并储存在零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值之间所允许的绝对误差允许值及当前零点值与零点标定值之间所允许的相对误差允许值；

判断预警模块，逐一将当前零点值与零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值进行绝对误差计算，获得N个绝对误差值，并将N个绝对误差值分别与绝对误差允许值做比较：若均小于则不执行标定预警，若大于绝对误差允许值的次数占总次数的百分比大于或等于30%，则执行标定预警，启动预警信号；若大于绝对误差允许值的次数占总次数的百分比小于30%，则将当前零点值与零点标定值进行相对误差计算，获得对应的相对误差值，若其超过相对误差允许值，则执行标定预警，启动预警信号；

其中，N≥1。

在本发明中，所述预警信号为蜂鸣器和/或可闪烁的发光体。

在本发明中，N优选为300。

在本发明中，所述预设数据包括标定重量值和标定分度值；所述动作命令包括零点标定命令或任意点标定命令或归零校准命令。

在本发明中，所述串口为UART串口。

一种基于Android平台实现对称重装置标定的方法，包括：

标定步骤：

（11）称重装置和Android平台通过UART串口实现通信连接；

（12）零点标定步骤：称台上无放置任何物体，Android平台输出零点标定命令，称重装置接收并执行零点标定命令，反馈零点标定值及完成状态至Android平台；

（13）任意点标定步骤：称台上放置所需标定重量的砝码，Android平台设置标定重量值和标定分度值并输出任意点标定命令，该任意点标定命令包括标定重量值和标定分度值的预设数据，称重装置接收并执行该任意点标定命令，反馈任意点标定值及完成状态至Android平台，标定完成；

校准步骤：称台上无放置任何物体，Android平台输出归零校准命令，称重装置接收并执行归零校准命令，反馈完成状态至Android平台，校准完成。

在本发明中，所述称重装置接收并执行零点标定或任意点标定命令的流程如下：

（21）读取称重传感器的电信号，并进行放大滤波处理且转换成数字信号，即对应的AD值；

（22）判断是否进行正常采样模式，若是则将AD值和上次标定时的零点标定值、任意点标定值及任意点标定时砝码的重量值打包经UART串口传输至Android平台；若否则进入（23）；

（23）判断是否进行零点标定模式，若是则将零点标定值更新储存为该AD值，输出更新标定完成状态，将包括零点标定值及完成状态的零点标定命令信息打包经UART串口传输至Android平台；若否则进入（24）；

（24）判断是否进行任意点标定模式，若是则将任意点标定值更新储存为该AD值，输出更新标定完成状态，将包括任意点标定值及完成状态的任意点标定命令信息打包经UART串口传输至Android平台；若否则进入（21）。

在本发明中，所述步骤（11）和步骤（12）之间还包括标定预警步骤：

（31）输入预设的绝对误差允许值和相对误差允许值；

（32）光感应器第N次感应到称台上无放置任何物体时，控制模块获得当前零点值，并储存至零点值数据表；

（33）逐一将当前零点值与零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值进行绝对误差计算，获得N个绝对误差值；

分别将N个绝对误差值与预设的绝对误差允许值做比较：

（331）若均小于则不执行标定预警，返回步骤（32）；

（332）若大于绝对误差允许值的次数占总次数的百分比大于或等于30%，则执行标定预警，启动蜂鸣器和/或闪烁发光和/或将预警信息反馈至Android平台或其他智能终端；

（333）若大于绝对误差允许值的次数占总次数的百分比小于30%，则进入步骤（34）；

（34）将当前零点值与零点标定值进行相对误差计算，获得对应的相对误差值，并将该相对误差值与预设相对误差允许值做比较：

（341）若小于则不执行标定预警，返回步骤（32）；

（342）若大于或等于相对误差允许值，则执行标定预警，启动蜂鸣器和/或闪烁发光和/或将预警信息反馈至Android平台或其他智能终端。

本发明具有如下有益效果：

本发明的标定系统简单易操作、方便快速完成整个标定过程，且无需专业人员即可完成标定，解决了现有技术标定过程复杂且难以操作的问题；具有标定预警功能，避免错过标定或无需频繁地进行标定过程，也可使称重作业的中断减少且保持称重精度，进而提高称重的作业效率，结合综合对比方法，大大提高了监控效率，能及时准确进行标定预警，方便工作人员跟踪及现场处理问题，具有较好的社会效益和经济效益。本发明采用高性能的硬件与软件平台，技术门槛高，通过网络通信实现称重装置与后台如Android平台进行数据交互，实现联网操作，如数据采集及标定校准等等。

附图说明

图1为本发明基于Android平台称重装置的标定系统的原理框图；

图2为本发明基于Android平台实现对称重装置进行标定校准的方法的流程图；

图3为本发明称重装置进行质量信息采集、上传及接收执行Android平台下发的标定校准命令的流程图；

图4为本发明称重装置进行标定预警的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

请参考图1，其表示实施例的一种称重装置的标定系统的原理框图，其基于Android平台实现称重装置的标定，该标定系统包括称重装置及通过串口与所述称重装置通信连接的Android平台。

所述称重装置用于采集并发送重量信息至Android平台及接收由Android平台下发的动作命令，该称重装置包括控制模块、称重传感器、存储模块和电源模块，所述控制模块分别与称重传感器、存储模块和电源模块连接，控制各个模块之间的交互及工作；所述称重传感器内嵌在称台中，称重传感器输出电信号至控制模块，控制模块将接收到的电信号进行放大滤波处理并进行ADC转换后输出数字信号（即为AD值），再将该数字信号打包经串口发送至Android平台；所述电源模块用于为称重装置的工作进行供电，供电电源优选为DC5V，300mA；所述存储模块用于储存标定或校准对应的零点标定值、任意点标定值或归零校准值及称重装置工作运行所需的程序等等。

所述称重装置还包括分别与所述控制模块连接的光感应器、允许值输入模块、判断预警模块；所述光感应器用于感应称台上是否放置任何物体，光感应器感应称台上无放置任何物体时，发送零点信号至所述控制模块，该控制模块进行称重获得一零点值并储存，光感应器可连接一定时模块，以定时启动光感应器，如每2h启动一次等等；所述存储模块内还设置有零点值数据表，其储存有标定时的零点标定值及标定后获得的N个参考零点值，该参考零点值可以是这样得到的：标定完成后，当光感应器第N次感应到称台上无放置任何物体时控制模块获得的第N个零点值为当前零点值，则在此之前光感应器N-1次感应到称台上无放置任何物体时控制模块所获得对应的N-1次零点值即为N-1个参考零点值，当前零点值为第N个参考零点值；该零点值数据表每次标定完成后覆盖上次标定的零点标定值并清空两次标定间的所有参考零点值；其中N≥1，优选为300。

所述允许值输入模块用于输入当前零点值分别与在此之前获得并储存在零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值之间所允许的绝对误差允许值及当前零点值与零点标定值之间所允许的相对误差允许值，所述绝对误差允许值优选为称重装置最大称量值×（0.01~0.1）%，相对误差允许值优选为5~8%，但不局限于此，可根据称重装置型号、精度及使用环境等情况设置；

所述判断预警模块逐一将当前零点值（第N个参考零点值）与零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值进行绝对误差计算，获得N个绝对误差值，并将N个绝对误差值分别与绝对误差允许值做比较：若均小于则不执行标定预警；若大于绝对误差允许值的次数占总次数的百分比大于或等于30%，则执行标定预警，启动预警信号；若大于绝对误差允许值的次数占总次数的百分比小于30%，则将当前零点值与零点标定值进行相对误差计算，获得对应的相对误差值，若其超过相对误差允许值，则执行标定预警，启动预警信号；所述预警信号可以是蜂鸣器，也可以是可闪烁的发光体等等；优选地，预警信号还可反馈至Android平台或其他智能终端，如市场监督管理终端；所述称重装置通过标定预警以提醒工作人员或使用者进行标定，进一步保证称重装置的精度及稳定性，避免错过标定或无需频繁地进行标定。

所述Android平台接收来自称重装置的重量信息及其应答命令以及工作人员或使用者发送给称重装置的标定、校准命令，该Android平台包括应用层和用于与应用层实现动态链接的动态链接库，其中，所述应用层用于预设数据并输出动作命令，所述预设数据可以是标定重量值和标定分度值；所述动作命令可以是零点标定命令或任意点标定命令或归零校准命令；所述动态链接库用于接收并转发动作命令至所述称重装置及用于接收所述称重装置发送的数据包并进行解析，将解析后的数据发送至应用层。在Android平台中，应用层是用JAVA来实现，JAVA是一种面向对象语言，对称重装置发送的字节流信息的处理不是很方便，因此，将与称重装置进行数据交互的功能单独做成so动态链接库，so格式的文件是利用JNI技术（JAVA调用C库）来实现，在JNI的调用下，用偏底层的C语言来处理称重板的字节流，具有高效、方便、安全等诸多优点。

出于对称重装置标定校准使用的安全性及防作弊考虑，所述应用层还设置有身份验证模块，在使用应用层进行标定校准前对登录用户（工作人员或使用者）的合法身份进行验证，即要求用户输入用户名和密码，进行身份验证，进而根据事先保存的权限信息验证用户输入的用户名和密码是否正确，如果用户名和密码与保存的权限信息相符，则用户通过验证，进入应用层的标定校准界面；如果用户名或密码错误，则提醒用户确认输入的用户名或密码是否正确，并重新要求用户输入用户名和密码，直到身份验证通过后，再执行后续步骤。

称重装置与Android平台之间优选通过UART串口进行通信，当称重装置将称重传感器输出的模拟信号量通过控制模块内AD转换完成后的相应AD值，以及其它标定等额外的信息组装成数据包发送出去。称重装置将数据进行封装，动态链接库接收后对数据流进行解析，按照定义好的格式进行解析。

称重装置发送的数据包总共19Bytes长度，包括包头、数据域、CRC检验字节，通信结构如下，

发送数据结构

其中

STX[0]：数据头（固定值0xAA）

CMD[1]：数据命令

0x02->零点标定命令

0x03->任意点标定命令

0x04->平移归零命令

其它->正常数据输出

DATA_1[2-5]：任意点标定时的AD值

DATA_2[6-9]：实时AD值

DATA_3[10-11]：任意点标定时砝码的重量值（单位KG）

DATA_4[12-15]：任意点标定时砝码重量值(kg)*1000/DATA_5[16-17]的值

DATA_5[16-17]：转换分度数（称重装置最大秤量除以分度值）

CRC[18]：校验值，该值是数据结构中0~18号全部数据相加后的结果。

称重装置接收来自应用层的动作命令，下发的动作命令主要有零点标定、任意点标定、归零等设置动作，命令中还携带工作人员或使用者在应用层预设的数据，该数据为标定重量值和标定分度值。具体数据格式如下表所示：

命令接收数据格式

其中

STX[0-1]：数据头2字节（固定值0xAA、0x01）

CMD[2]：数据命令

0x02->零点标定命令

0x03->任意点标定命令

0x04->平移归零命令

其它->正常数据输出

DATA_1[3-4]：标定重量值

DATA_2[5-6]：标定分度值，方便传输扩大1000倍

CRC[7]：校验值，该值是数据结构中0~6号全部数据相加后的结果。

So动态链接库提供给应用层的应用接口：

public native int WeightOpen(String path, int baudrate, int flags);

public native int WeightControl(int Cmd, int[] Param);

public native int WeightClose();

public void WeightCallBack(String i, int ad, int flag);

具体说明如下：

请参考图2，一种基于Android平台实现对称重装置进行标定校准的方法，包括称重装置及位于Android平台上的应用层和动态链接库，该方法具体包括如下步骤：

标定步骤：（11）称重装置和Android平台通过UART串口实现通信连接；（12）零点标定步骤：称台上无放置任何物体，应用层输出零点标定命令，称重装置接收并执行零点标定命令，反馈完成状态至应用层；（13）任意点标定步骤：称台上放置所需标定重量的砝码，应用层设置标定重量值和标定分度值并输出任意点标定命令，该任意点标定命令包括标定重量值和标定分度值的预设数据，称重装置接收并执行该任意点标定命令，反馈完成状态至应用层，标定完成；

校准步骤：称台上无放置任何物体，应用层输出归零校准命令，称重装置接收并执行归零校准命令，反馈完成状态至应用层，校准完成。

在本发明中，标定步骤和校准步骤没有严格先后顺序的限制。校准步骤是建立在上次标定之后或此次标定之后的步骤。归零校准原理为现有技术，在此不再赘述。

在本发明中，请参考图3，称重装置进行质量信息采集、上传及接收执行Android平台下发的标定校准命令的流程如下：

（21）称重装置完成初始化，并自动读取上次标定时的零点标定值、任意点标定值及任意点标定时砝码的重量值；

（22）读取称重传感器的电信号，并进行放大滤波处理且转换成数字信号，即对应的AD值；

（23）判断是否进行正常采样模式，若是则将AD值和正常输出数据信息打包经UART串口传输至Android平台；若否则进入（24）；正常输出数据信息包括上次标定时的零点标定值、任意点标定值及任意点标定时砝码的重量值；

（24）判断是否进行零点标定模式，若是则将零点标定值更新储存为该AD值，输出更新标定完成状态，将包括零点标定值及完成状态信息的零点标定命令信息打包经UART串口传输至Android平台；若否则进入（25）；

（25）判断是否进行任意点标定模式，若是则将任意点标定值更新储存为该AD值，输出更新标定完成状态，将包括任意点标定值及完成状态信息的任意点标定命令信息打包经UART串口传输至Android平台；若否则进入（26）；

（26）判断是否进行归零校准，若是则将零点标定值更新储存为该AD值，及对任意点标定值进行补偿，补偿量为更新前后零点标定值的差值，输出更新标定完成状态，将包括零点标定值、补偿后的任意点标定值及完成状态信息的归零校准命令信息打包经UART串口传输至Android平台；若否则返回步骤（22）。

在本发明中，请参考图4，所述步骤（11）和步骤（12）之间还包括标定预警步骤：

（31）输入预设的绝对误差允许值和相对误差允许值；

（32）定时启动光感应器，当光感应器第N次感应到称台上无放置任何物体时，发送零点信号至所述控制模块，该控制模块进行称重获得当前零点值（第N次参考零点值），并储存至零点值数据表；

（33）逐一将当前零点值（第N个参考零点值）与零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值进行绝对误差计算，获得N个绝对误差值；

分别将N个绝对误差值与预设的绝对误差允许值做比较：

（331）若均小于则不执行标定预警，返回步骤（32）；

（341）若小于则不执行标定预警，返回步骤（32）；

具体实现时，标定或校准之前，应用层进入标定或校准界面需对登录用户（工作人员或使用者）的合法身份进行验证，即要求用户输入用户名和密码，进行身份验证，进而根据事先保存的权限信息验证用户输入的用户名和密码是否正确，如果用户名和密码与保存的权限信息相符，则用户通过验证，进入应用层的标定校准界面；如果用户名或密码错误，则提醒用户确认输入的用户名或密码是否正确，并重新要求用户输入用户名和密码，直到身份验证通过后，再执行后续步骤。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种称重装置的标定系统，基于Android平台实现，其特征在于，包括：

通过串口与称重装置实现通信连接的Android平台，其用于接收所述称重装置发送的数据包，用于预设数据和输出动作命令至所述称重装置；

所述Android平台包括应用层和与应用层实现动态链接的动态链接库，所述应用层用于预设数据和输出动作命令至动态链接库；所述动态链接库用于接收并转发预设数据和动作命令至所述称重装置，还用于接收所述称重装置发送的数据包并进行解析，及将解析后的数据发送至应用层；

所述预设数据包括标定重量值和标定分度值；所述动作命令包括零点标定命令或任意点标定命令。

2.根据权利要求1所述的称重装置的标定系统，其特征在于，所述称重装置还包括：

零点值变化允许值输入模块，用于输入当前零点值分别与在零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值之间所允许的变化允许值；

判断预警模块，逐一将当前零点值与零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值，获得N个零点变化值，并将N个零点变化值分别与零点值变化允许值做比较，若均小于则不执行标定预警，若大于零点值变化允许值的次数占总次数的百分比大于或等于30%，则执行标定预警，启动预警信号；其中，N≥1。

3.根据权利要求2所述的称重装置的标定系统，其特征在于，所述预警信号为蜂鸣器和/或可闪烁的发光体。

4.根据权利要求2所述的称重装置的标定系统，其特征在于，N=300。

5.根据权利要求1所述的称重装置的标定系统，其特征在于，所述串口为UART串口。

6.一种基于Android平台实现对称重装置标定的方法，包括

（11）称重装置和Android平台通过UART串口实现通信连接；

（13）任意点标定步骤：称台上放置所需标定重量的砝码，Android平台设置标定重量值和标定分度值并输出任意点标定命令，该任意点标定命令包括标定重量值和标定分度值的预设数据，称重装置接收并执行该任意点标定命令，反馈任意点标定值及完成状态至Android平台，标定完成。

7.根据权利要求6所述的基于Android平台实现对称重装置标定的方法，其特征在于，所述称重装置接收并执行零点标定或任意点标定命令的流程如下：

8.根据权利要求6所述的基于Android平台实现对称重装置标定的方法，其特征在于，所述步骤（11）和步骤（12）之间还包括标定预警步骤：

（31）输入预设的零点值变化允许值；

（33）逐一将当前零点值与零点值数据表中的零点标定值和N-1个参考零点值进行差值绝对值计算，获得N个零点变化值；

分别将N个零点变化值与预设的零点值变化允许值做比较：若均小于则不执行标定预警；若大于容许误差的次数占总次数的百分比大于或等于30%，则执行标定预警，启动蜂鸣器和/或闪烁发光和/或将预警信息反馈至Android平台或其他智能终端。