CN105527009B - 一种具有自校准功能的称重系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自校准功能的称重系统及其方法，所述称重系统包括：初始化单元和校准处理单元；其中，初始化单元用于存储有效区域，所述有效区域包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点；校准处理单元用于获取任一标准物体的标准重量值，判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在所述有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则，认为称重精度不符合要求；其中，所述标准物体为称重斗空斗或者称重斗空斗加上已知重量物体。从而本发明实现了自动判断称重精度是否符合要求。

Description

一种具有自校准功能的称重系统及其方法

技术领域

本发明涉及工程机械的称重系统，特别涉及一种具有自校准功能的称重系统及其方法。

背景技术

目前，工程机械上的称重设备尤其是带称重斗的工程机械的称重设备，大多使用称重仪表配上PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)的形式来实现自动称重和控制功能，即，称重仪表将称量的物体重量值直接发送给PLC，并基于该重量值进行显示。其称重校准设置多数是在重新安装、按照时间管理或是人为判断需要校准时才执行校准操作，具备一定的主观性，在称重的准确度上，也常常无法保障。

尤其对于大吨位称重斗结构的工程机械，由于校准砝码重物的特殊性、工况的恶劣性以及该称重系统其硬件的传感器安装方式、磨损、间隙堵塞等原因，给工程机械称重系统的准确称重带来了很多挑战，同时也给称重校准操作带来了很多不便。

因此，目前对于现场称重出现误差大于精度要求的各种不同情况，还不能实现自动预警，只能通过人为来判断，无法保障称重的准确度。

发明内容

本发明需要解决的一个技术问题是现有技术无法自动判断称重精度是否符合要求。

根据本发明的第一方面，提供了一种具有自校准功能的称重系统，包括：

初始化单元，用于存储有效区域，所述有效区域包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点；

校准处理单元，用于获取任一标准物体的标准重量值，判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在所述有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则，认为称重精度不符合要求；

其中，所述标准物体为称重斗空斗或者称重斗空斗加上已知重量物体。

进一步，包括：所述初始化单元设置多个校准区间，在每个校准区间内至少获取两个数据点的重量值与其电流值，其中每个校准区间内至少一个数据点为所述校准区间的起点或者终点，根据至少两个数据点的重量值与其电流值以及零点漂移值计算校准区间内的校准曲线段，将各个校准区间的校准曲线段连接形成校准曲线；根据称重精度，扩展所述校准曲线上各个数据点的物体重量值的取值范围，获得包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点的所述有效区域。

进一步，包括：

物体重量值M(i)_有效的取值范围为：

M(i)×(1-s)≤M(i)_有效≤M(i)×(1+s)

其中，s为称重精度，M(i)为所述校准曲线上各个数据点的物体重量值。

进一步，包括：所述校准处理单元判断数据点在有效区域内，根据称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，以及获得的校准曲线，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去所述称重斗空斗的标准重量值，获得所述待测物体的实际重量值。

进一步，包括：所述校准处理单元确定需要自校准的至少一个校准区间，并且对于每个需要自校准的校准区间，根据所述校准区间的原来的校准曲线段的任一数据点的重量值与其电流值、以及重新获取的所述校准区间内的至少一个标准物体标准重量值与测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值，计算校准曲线段，并将除自校准的校准区间之外的其他校准区间内的校准曲线段在原有斜率基础上平移至与计算的自校准的校准区间内的所述校准曲线段连接，以重新获得校准曲线，实现自校准。

进一步，还包括：所述校准处理单元根据测量称重斗空斗实际重量值时获得的电流值、以及重新获得的校准曲线，计算并重新获得所述称重斗空斗的实际重量值；以及根据重新获得的校准曲线以及称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去重新获得的所述称重斗空斗的实际重量值，获得所述待测物体的实际重量值。

进一步，还包括：仪表显示单元，用于从所述校准处理单元接收待测物体的实际重量值并进行显示；或者，从所述校准处理单元接收故障信号，显示故障信息；其中，所述校准处理单元根据测得的待测物体的实际重量值，直接将其传送给仪表显示单元，或者先存储测得的所述待测物体实际重量值，再根据判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点在有效区域内时，将待测物体实际重量值传送给仪表显示单元，或者，所述校准处理单元判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点不在有效区域内时，则将故障信号传送至仪表显示单元。

进一步，还包括：

至少一个称重传感器，用于称量物体并将所述物体实际重量值的电信号传输至信号变送单元，其中所述物体包括标准物体和待测物体；

信号变送单元，用于将接收到的物体实际重量值的电信号转换为电流值信号并且传输至所述校准处理单元。

进一步，包括：所述信号变送单元用于接收多个称重传感器传送的物体实际重量值的电信号，计算多个物体实际重量值的电信号的平均值，将物体实际重量值的电信号的平均值转换为电流值信号并且传输至所述校准处理单元。

根据本发明的第二方面，提供了一种具有自校准功能的称重方法，包括：

获取任一标准物体的标准重量值；

判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则，认为称重精度不符合要求；

其中，所述有效区域包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点，所述标准物体为称重斗空斗或者称重斗空斗加上已知重量物体。

进一步，包括：形成有效区域的操作为：

设置多个校准区间，在每个校准区间内至少获取两个数据点的重量值与其电流值，其中每个校准区间内至少一个数据点为所述校准区间的起点或者终点，根据至少两个数据点的重量值与其电流值以及零点漂移值计算校准区间内的校准曲线段，将各个校准区间的校准曲线段连接形成校准曲线；

根据称重精度，扩展所述校准曲线上各个数据点的物体重量值的取值范围，获得包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点的所述有效区域。

进一步，包括：

物体重量值M(i)_有效的取值范围为：

M(i)×(1-s)≤M(i)_有效≤M(i)×(1+s)

其中，s为称重精度，M(i)为所述校准曲线上各个数据点的物体重量值。

进一步，包括：若判断数据点在有效区域内，则根据称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，以及获得的校准曲线，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去所述称重斗空斗的标准重量值，获得所述待测物体的实际重量值。

进一步，还包括：校准有效区域的操作为：

确定需要自校准的至少一个校准区间，并且对于每个需要自校准的校准区间，根据所述校准区间的原来的校准曲线段的任一数据点的重量值与其电流值、以及重新获取的所述校准区间内的至少一个标准物体标准重量值与测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值，计算校准曲线段，并将除自校准的校准区间之外的其他校准区间内的校准曲线段在原有斜率基础上平移至与计算的自校准的校准区间内的所述校准曲线段连接，以重新获得校准曲线，实现自校准。

进一步，还包括：根据测量称重斗空斗实际重量值时获得的电流值、以及重新获得的校准曲线，计算并重新获得所述称重斗空斗的实际重量值；以及根据重新获得的校准曲线以及称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去重新获得的所述称重斗空斗的实际重量值，获得所述待测物体的实际重量值。

进一步，在获取任一标准物体的标准重量值之前还包括：测得所述待测物体的实际重量值，并直接进行显示；或者在获取任一标准物体的标准重量值之前还包括：存储所测得的待测物体的实际重量值，以及在获取任一标准物体的标准重量值之后还包括：根据判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点在有效区域内时，对所述待测物体的实际重量值进行显示；或者判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点不在有效区域内时，显示故障信息。

本发明中，通过判断标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在有效区域内，来判断称重精度是否符合要求，即，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则认为称重精度不符合要求。从而实现了自动判断称重精度是否符合要求。

此外，在称重系统的称重精度不符合要求时，可以触发自校准，以实现对称重系统进行校准。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1是示出根据本发明一些实施例的具有自校准功能的称重系统的电气连接图。

图2是示出根据本发明另一些实施例的具有自校准功能的称重系统的电气连接图。

图3是示出根据本发明另一些实施例的具有自校准功能的称重系统的电气连接图。

图4是示出根据本发明一些实施例的具有自校准功能的称重方法的流程图。

图5是示出根据本发明另一些实施例的具有自校准功能的称重方法的流程图。

图6是示出根据本发明一些实施例的初始化校准操作的方法流程图。

图7是示出根据本发明一些实施例的自校准的方法流程图。

图8是示出根据本发明一些实施例的校准曲线的理想曲线以及有效区域的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是示出根据本发明一些实施例的具有自校准功能的称重系统的电气连接图。如图1所示，所述具有自校准功能的称重系统10包括：初始化单元101和校准处理单元102(例如初始化单元101和校准处理单元102可以在PLC中)，其中，

初始化单元101用于存储有效区域，所述有效区域包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点；

校准处理单元102用于获取任一标准物体的标准重量值，判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在所述有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则，认为称重精度不符合要求。其中，所述标准物体为称重斗空斗或者称重斗空斗加上已知重量物体。

例如，所述标准物体可以为称重斗空斗，称重斗空斗的标准重量值即为标准的称重斗空斗的重量值，该标准重量值可以预先存储在校准处理单元中，或者也可以根据需要而人为输入。在实际情况中，称重斗在生产活动中可能会因为磨损等而减少重量，或者因为玷污其他物体而增加重量，因此在经过使用一段时间后，称重斗空斗的标准重量值可能与实际重量已经不相等。因此，在进行称重精度判断中，需要利用称重斗空斗的标准重量值、以及测量所述称重斗空斗实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点来判断是否在有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则认为称重精度不符合要求。

在该实施例中，通过判断标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在有效区域内，来判断称重精度是否符合要求，即，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则认为称重精度不符合要求。从而实现了自动判断称重精度是否符合要求。

在本发明的一些实施例中，所述初始化单元可以用于初始化校准操作，获得校准曲线以及有效区域。如图8所示为校准曲线(也可以称为称重特性曲线)以及有效区域，其中校准曲线的理想曲线为单调递增的分段线性折线。对于设置的每个校准区间中的数据点越多，最后得到的校准曲线越接近理想曲线。

所述初始化单元设置多个校准区间，在每个校准区间内至少获取两个数据点的重量值与其电流值，其中每个校准区间内至少一个数据点为所述校准区间的起点或者终点，根据至少两个数据点的重量值与其电流值以及零点漂移值计算校准区间内的校准曲线段，将各个校准区间的校准曲线段连接形成校准曲线；根据称重精度，扩展所述校准曲线上各个数据点的物体重量值的取值范围，获得包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点的所述有效区域。例如，物体重量值M(i)_有效的取值范围为：M(i)×(1-s)≤M(i)_有效≤M(i)×(1+s)，其中，s为称重精度，M(i)为所述校准曲线上各个数据点的物体重量值。

例如，在每个校准区间，获取一个标准物体数据点的重量值与其电流值、以及计算获得的另一个数据点的重量值与其电流值来计算该校准区间的校准曲线段。在初始化校准过程中，标准物体的标准重量值与实际重量值相等，因此在该过程中，可以使用标准重量值，也可以使用实际重量值。

从第一个数据点开始，直至计算至第n个数据点，具体如下：

第一标准物体数据点M₁：例如可以为称重斗空斗，或者为称重斗空斗和校准砝码。当然，这里M₁重量大于最小分辨量程，且在当前校准区间(即第一校准区间)内，其中，最小分辨量程(v_d)＝PLC分辨力(d)/称重精度(s)，其中最小分辨量程单位为重量，PLC分辨力单位为重量，称重精度为百分比。

计算第一校准区间内的校准曲线段的函数关系式为：

其中，M(i)为根据电流值计算的重量值，i为采集得到的电流值，M(i)和i均为变量。M₁为第一标准物体数据点的重量值(例如标准重量值或者实际重量值)；I_t1为采集的第一标准物体数据点重量值所对应的电流值。I’_t0为称量重量为零时的电流值；b₁为第一校准区间的校准曲线段的电流值为零时的参数值，其为称重系统的重量漂移量。

由于校准曲线的连续性，第一校准区间的终点即为第二校准区间的起点，根据第一校准区间的校准曲线段以及第一校准区间的终点重量值可以获得第一校准区间终点重量值的电流值，即获得该终点的重量值及其对应的电流值，然后将该数据用于计算第二校准区间的校准曲线段。

第二标准物体数据点M₂：可以在第一标准物体数据点的基础上增加校准砝码，得到第二校准区间的第二标准物体数据点，该数据点需要满足在第二校准区间内。

计算第二校准区间内的校准曲线段的函数关系式为：

其中，M(i)为根据电流值计算的重量值，i为采集得到的电流值，M(i)和i均为变量。M₂为第二标准物体数据点的重量值(例如标准重量值或者实际重量值)，I_t2为采集的第二标准物体数据点重量值所对应的电流值。M’₁为获得的第二校准区间的边界点(例如为第一校准区间的终点)的重量值，I’_t1为计算获得的第二校准区间的边界点(例如为第一校准区间的终点)的电流值；b₂为第二校准区间的校准曲线段在电流值为零时的参数值。

依次进行计算，其中根据第n个标准物体数据点计算第n个校准区间的校准曲线段的函数关系式为：

其中，M(i)为根据电流值计算的重量值，i为采集得到的电流值，M(i)和i均为变量，M_n为第n个校准区间的标准物体数据点的重量值(例如标准重量值或者实际重量值)，I_tn为采集的所述第n个标准物体数据点重量值所对应的电流值，M’_n-1为获得的第n个校准区间的边界点(例如为第n-1校准区间的终点)的重量值，I’_t(n-1)为计算获得的第n个所述校准区间的边界点(例为第n-1校准区间的终点)的电流值，b_n为第n个校准区间的校准曲线段在电流值为零时的参数值。

又例如，在计算第一校准区间的校准曲线段时，可以利用称重斗空斗作为标准物体，并且其重量值为该第一校准区间的终点重量值，这样可以根据零点漂移值和该称重斗空斗的重量值与其电流值来计算获得第一校准区间的校准曲线段。然后再计算第二校准区间时，增加校准砝码，得到称重斗空斗与校准砝码的重量值之和，该重量值例如为第二校准区间的终点重量值，根据第一校准区间的终点(即第二校准区间的起点)与第二校准区间的终点计算获得第二校准区间的校准曲线段。依次增加校准砝码，并且依次计算下去，直至所有校准区间的校准曲线段计算完毕，从而获得校准曲线。

当然，本领域技术人员应该理解，在上述公式中的I_tn和I’_t(n-1)也可以根据称重时的称重斗空斗或者称重斗空斗和校准砝码的测量重量值来换算，因为重量信号被称重传感器转换为电流信号，重量信号与电流信号是基本线性对应关系，即，一个电流值对应一个测量重量值。因此，可以根据测量重量值来计算校准曲线。

通过初始化校准操作，获得校准曲线和有效区域，可以用于判断称重系统的称重精度是否达到要求，也为自校准操作中重新获得校准曲线和有效区域提供了数据基础，使得在自校准时只需要根据要求进行部分范围的校准即可，从而有效规避多点校准的繁琐。

在本发明的一些实施例中，校准处理单元判断数据点在有效区域内，根据称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，以及获得的校准曲线，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去所述称重斗空斗的标准重量值，获得所述待测物体的实际重量值。由于在称重时，待测物体需要放在称重斗上，因此获得的重量值的电流值是称重斗空斗与待测物体二者的重量值之和(即测量重量值)对应的电流值，因此在计算待测物体的实际重量值时，需要减去称重斗空斗的标准重量值。

在本发明的一些实施例中，所述校准处理单元可以用于自校准(也称为称重校准操作)，以获得新的校准曲线和有效区域。在进行自校准时，设置称重范围并且该称重范围内存在校准区间，对于每个校准区间，数据点越多，最后得到的新的校准曲线越接近理想曲线。其中，所述校准处理单元若判断所述数据点不在有效区域内，直接触发自校准，或者根据接收到的校准指令触发自校准。例如，在判断数据点不在有效区域内时，进行信息提示，如果用户选择进行校准，则触发校准指令，校准处理单元收到该校准指令后触发自校准。又例如，用户经过一段时间的使用后，认为称重精度可能有所降低，也可以触发校准指令，校准处理单元收到该校准指令后触发自校准。也就是说，可以不判断数据点是否在有效区域内而直接触发自校准。

所述校准处理单元确定需要自校准的至少一个校准区间，并且对于每个需要自校准的校准区间，根据所述校准区间的原来的校准曲线段的任一数据点的重量值与其电流值、以及重新获取的所述校准区间内的至少一个标准物体标准重量值与测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值，计算校准曲线段，并将除自校准的校准区间之外的其他校准区间内的校准曲线段在原有斜率基础上平移至与计算的自校准的校准区间内的所述校准曲线段连接，以重新获得校准曲线，实现自校准。

当然，对于需要校准的校准区间，也可以根据每个校准区间获取一个标准物体数据点的重量值与其电流值以及根据重新计算获得相邻校准区间的起点或终点(该起点或终点为所需正在进行校准的校准区间的边界点)的数据点来计算该校准区间的校准曲线段，因此这样的计算方法与前面类似，这里不再赘述。根据新的校准曲线以及精度要求可以获得新的有效区域。

在该实施例中，通过自校准，可以得到符合精度要求的校准曲线以及有效区域。实际工作中，自校准一般是现场操作人员进行单区间校准，对整体校准曲线的其他区间上下微调，多数情况下是改变b值。采用自校准，可以进一步提高称重精度，也有效避免多数据点校准的繁琐。

在本发明的另一些实施例中，所述校准处理单元根据测量称重斗空斗实际重量值时获得的电流值、以及重新获得的校准曲线，计算并重新获得所述称重斗空斗的实际重量值；以及根据重新获得的校准曲线以及称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去重新获得的所述称重斗空斗的实际重量值，获得所述待测物体的实际重量值。由于称重斗使用了一段时间后，其实际重量值与标准重量值可能已经不相等，所以在自校准重新获得校准曲线后，重新计算称重斗空斗的实际重量值，并且在计算待测物体的实际重量值时，需要减去重新获得的所述称重斗空斗的实际重量值。

图2是示出根据本发明另一些实施例的具有自校准功能的称重系统的电气连接图。如图2所示，所述具有自校准功能的称重系统20包括：PLC 200(包括初始化单元201和校准处理单元202)、至少一个称重传感器204以及信号变送单元203，其中初始化单元201、校准处理单元202分别与图1中的初始化单元101、校准处理单元102类似，这里不再赘述，其中：

称重传感器204与信号变送单元203的输入端连接，用于称量物体并将所述物体实际重量值的电信号传输至信号变送单元203，其中所述物体包括标准物体和待测物体。

标准物体例如为称重斗空斗或者当称重斗空斗重量小于称重系统的称重范围起点时，可以增加已知重量物体(例如校准砝码)，直至大于等于称重范围起点。当然，本领域技术人员应该理解，称重传感器为至少一个(例如四个)，分别连接至信号变送单元的输入端。

信号变送单元203用于将接收到的物体实际重量值的电信号转换为电流值信号并且传输至校准处理单元202。

所述信号变送单元包括信号整合与转换两部分，能够将称重传感器的电信号进行整合处理。例如，所述信号变送单元用于接收多个称重传感器传送的物体实际重量值的电信号，计算多个物体实际重量值的电信号的平均值，将物体实际重量值的电信号的平均值转换为电流值信号并且传输至校准处理单元202。所述信号变送单元具备至少一个信号输入端，以及至少一个标准信号输出端。通过信号变送单元的转换，实现了PLC对称重传感器的称重信息的采集。

PLC 200(例如通过初始化单元201)用于存储有效区域，所述有效区域包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点，以及(例如通过校准处理单元202)获取任一标准物体重量值，断所述标准物体的标准重量值与测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值所确定的数据点是否在所述有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则，认为称重精度不符合要求。从而实现了自动判断称重精度是否符合要求。

此外，PLC 200还可以进行电流滤波操作，比如动态均值滤波，从而去除电信号中的微小波动，实现称重数据的稳定显示。又例如，所述PLC的硬件具备A/D采集端口与串口通信端口。

图3是示出根据本发明另一些实施例的具有自校准功能的称重系统的电气连接图。如图3所示，具有自校准功能的称重系统30包括：PLC 300(包括初始化单元301和校准处理单元302)、称重传感器304、信号变送单元303以及仪表显示单元305。其中图3中的称重传感器304、信号变送单元303和PLC 300分别与图2中的称重传感器204、信号变送单元203和PLC 200类似，这里不再赘述。

在本发明的另一些实施例中，仪表显示单元305用于从校准处理单元302接收待测物体的实际重量值并进行显示；或者，从校准处理单元302接收故障信号，显示故障信息；

其中，所述校准处理单元根据测得的待测物体的实际重量值，直接将其传送给仪表显示单元，或者先存储测得的所述待测物体实际重量值，再根据判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点在有效区域内时，将待测物体实际重量值传送给仪表显示单元，或者，所述校准处理单元判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点不在有效区域内时，则将故障信号传送至仪表显示单元。

例如，所述仪表显示单元可以用于显示初始化校准操作和/或自校准操作时的提示信息。又例如，所述仪表显示单元可以为与PLC通信的触摸屏，比如可以为具有PLC专用标准串口的触摸屏。因此利用该仪表显示单元，可以实现人机交互功能，即通过仪表显示单元的触屏功能按键结合显示器屏进入称重数据显示及各种操作环节。

图4是示出根据本发明一些实施例的具有自校准功能的称重方法的流程图。

在步骤S401，获取任一标准物体的标准重量值。例如可以将标准物体的标准重量值输入到PLC中，具体地，输入到PLC的校准处理单元，所述标准物体可以为称重斗空斗或者称重斗空斗加上已知重量物体(例如校准砝码)。

在步骤S402，判断标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在有效区域内。如果是，则过程进入步骤S403，否则进入步骤S404。其中，所述有效区域包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点。

例如，所述标准物体可以为称重斗空斗，称重斗空斗的标准重量值即为标准的称重斗空斗的重量值，该标准重量值可以预先存储在校准处理单元中，或者也可以根据需要而人为输入。在实际情况中，称重斗在生产活动中可能会因为磨损等而减少重量，或者因为玷污其他物体而增加重量，因此在经过使用一段时间后，称重斗空斗的标准重量值可能与实际重量已经不相等。因此，在进行称重精度判断中，需要利用称重斗空斗的标准重量值、以及测量所述称重斗空斗实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点来判断是否在有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则认为称重精度不符合要求。

在步骤S403，认为称重精度符合要求。

在步骤S404，认为称重精度不符合要求。

在该实施例中，通过判断标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在有效区域内，来判断称重精度是否符合要求，即，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则认为称重精度不符合要求。从而实现了自动判断称重精度是否符合要求。

在本发明的另一些实施例中，在获取任一标准物体的标准重量值之前还包括：测得所述待测物体的实际重量值，并直接进行显示；或者在获取任一标准物体的标准重量值之前还包括：存储所测得的待测物体的实际重量值，以及在获取任一标准物体的标准重量值之后还包括：根据判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点在有效区域内时，对所述待测物体的实际重量值进行显示；或者判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点不在有效区域内时，显示故障信息。

在本发明的一些实施例中，所述具有自校准功能的称重方法还包括初始化校准操作，以获得校准曲线和有效区域。形成有效区域的操作为：设置多个校准区间，在每个校准区间内至少获取两个数据点的重量值与其电流值，其中每个校准区间内至少一个数据点为所述校准区间的起点或者终点，根据至少两个数据点的重量值与其电流值以及零点漂移值计算校准区间内的校准曲线段，将各个校准区间的校准曲线段连接形成校准曲线；根据称重精度，扩展所述校准曲线上各个数据点的物体重量值的取值范围，获得包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点的所述有效区域。

在该实施例中，实现了初始化校准操作，从而获得了校准曲线和有效区域。根据初始化校准操作获得校准曲线，这是自校准(即称重校准操作)的主要依据。初始化校准操作一般是由操作人员进行的多数据点操作，可以保证称重精度。在本发明的一些实施例中，物体重量值M(i)_有效的取值范围为：M(i)×(1-s)≤M(i)_有效≤M(i)×(1+s)，其中，s为称重精度，M(i)为所述校准曲线上各个数据点的物体重量值。

在本发明的一些实施例中，若判断数据点在有效区域内，则根据称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，以及获得的校准曲线，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去所述称重斗空斗的标准重量值，获得所述待测物体的实际重量值。由于在称重时，待测物体需要放在称重斗上，因此获得的重量值的电流值是称重斗空斗与待测物体二者的重量值之和(即测量重量值)对应的电流值，因此在计算待测物体的实际重量值时，需要减去称重斗空斗的标准重量值。

在本发明的一些实施例中，所述具有自校准功能的称重方法还包括自校准操作，以重新获得校准曲线和有效区域。校准有效区域的操作为：确定需要自校准的至少一个校准区间，并且对于每个需要自校准的校准区间，根据所述校准区间的原来的校准曲线段的任一数据点的重量值与其电流值、以及重新获取的所述校准区间内的至少一个标准物体标准重量值与测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值，计算校准曲线段，并将除自校准的校准区间之外的其他校准区间内的校准曲线段在原有斜率基础上平移至与计算的自校准的校准区间内的所述校准曲线段连接，以重新获得校准曲线，实现自校准。根据重新获得的校准曲线以及精度要求可以获得新的有效区域。

在该实施例中，实现了自校准(即称重校准操作)。通过自校准，可以得到符合精度要求的校准曲线以及有效区域。实际工作中，自校准一般是现场操作人员进行单区间校准，对整体校准曲线的其他区间上下微调，多数情况下是改变b值。采用自校准，可以进一步提高称重精度，也有效避免多数据点校准的繁琐。

在本发明的另一些实施例中，根据测量称重斗空斗实际重量值时获得的电流值、以及重新获得的校准曲线，计算并重新获得所述称重斗空斗的实际重量值；以及根据重新获得的校准曲线以及称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去重新获得的所述称重斗空斗的实际重量值，获得所述待测物体的实际重量值。由于称重斗使用了一段时间后，其实际重量值与标准重量值可能已经不相等，所以在自校准重新获得校准曲线后，重新计算称重斗空斗的实际重量值，并且在计算待测物体的实际重量值时，需要减去重新获得的所述称重斗空斗的实际重量值。

图5是示出根据本发明另一些实施例的具有自校准功能的称重方法的流程图。

在步骤S501，初始化校准操作。

在步骤S502，称量并存储待测物体的实际重量值。

在步骤S503，判断是否需要对称重系统是否符合称重精度的情况进行确认。如果是，则过程进入步骤S504，否则过程进入步骤S508。

在步骤S504，获取任一标准物体的标准重量值。

在步骤S505，判断标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在有效区域内。如果是，则过程进入步骤S506，否则过程进入步骤S507。

在步骤S506，认为称重精度符合要求。

在步骤S507，认为称重精度不符合要求。

在步骤S508，显示待测物体的实际重量值。

在步骤S509，判断是否触发自校准。如果是，则过程进入步骤S511，否则过程进入步骤S510。

在步骤S510，显示故障提示。

在步骤S511，进行自校准操作。

在本发明的另一些实施例中，称重系统在开机时，首先进行参数初始化，即初始化各校准区间的校准参数初始值、参数值b值以及称重斗自身重量。然后提示是否触发初始化校准操作，操作人员可以根据需要来确定是否触发初始化校准操作，例如在称重系统出厂前，需要有专业人员进行初始化校准操作，获得校准曲线和有效区域，而在称重系统出厂后，一般的操作人员可以只进行自校准操作(即称重校准操作)而不需要初始化校准操作。接下来提示是否进行置零操作。如果是，则更新零点漂移值，例如，可以通过将出厂前的校准曲线或者上一次称重时自校准的校准曲线向上或向下平移，使得校准曲线的起点置零；否则可以进行称重测量并存储待测物体的实际重量值。在存储待测物体的重量值后，可以判断称重系统是否符合称重精度。当然，也可以在开机后先判断称重精度，然后在进行待测物体的称重。当称重系统不符合称重精度时，可以对称重系统进行自校准操作，以重新获得校准曲线和有效区域。

在本发明的另一些实施例中，当利用标准物体判断称重系统符合称重精度时，可以根据标准物体的标准重量值与测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值所确定的数据点，以及该数据点所在校准区间内的校准曲线段上的原来的数据点，来重新计算该校准区间的校准曲线段，并且将其他校准区间的校准曲线段以原来的斜率向上或向下平移至该重新获得的校准曲线段相连，以重新获得校准曲线和有效区域。从而能够进一步提高系统的称重精度。

图6是示出根据本发明一些实施例的初始化校准操作的方法流程图。图6所示流程是对图5的步骤S501(即初始化校准操作)的具体说明。

在步骤S601，设置称重精度。例如，可以根据精度要求来设置称重精度。

在步骤S602，设置数据点数目N、校准区间。可以设置数据点的数目为N，并且设置校准区间，例如，如果称重系统的量程允许范围为0～1000kg，可以设置校准区间为0～100kg，100～200kg，……，900～1000kg。

在步骤S603，判断校准区间是否超过量程允许范围。如果是，则过程返回到步骤S602，即重新设置校准区间。例如，如果设置校准区间为900～1100kg，则超过1000kg，需要重新设置校准区间。否则过程进入步骤S604。

在步骤S604，i＝1。即从第一数据点开始校准第一个校准区间。

在步骤S605，输入第i个数据点重量值。例如，输入第一个数据点重量值。其中数据点重量值可以为称重斗自身重量或者称重斗和增加的校准砝码的重量。

在步骤S606，判断数据点重量值是否大于最小分辨量程，且是否在当前校准区间内。例如，判断第一个数据点重量值是否大于最小分辨量程，且第一个数据点是否在第一校准区间内。如果是，则过程进入步骤S607，否则过程进入步骤S605，即重新输入数据点重量值。

在步骤S607，计算获得当前校准区间的校准曲线段。例如根据第一数据点重量值和采集的第一数据点重量值所对应的电流值以及零点漂移值获得第一校准区间的校准曲线段。并且获得第一校准区间的终点的重量值和电流值，该终点即为第二校准区间的起点，结合第二校准区间的数据点即可获得第二校准区间的校准曲线段，依次计算，即可根据N个数据点计算N个校准区间的校准曲线段。

在步骤S608，判断i是否等于N。即判断根据N个数据点校准N个校准区间是否完毕。如果是，则过程进入步骤S610，否则过程进入步骤S609。

在步骤S609，i＝i+1。即根据下一个数据点获得下一个(例如第二个)校准区间的校准曲线段。

在步骤S610，存储校准曲线以及有效区域。其中，将各个校准区间的校准曲线段连接形成校准曲线，并获得有效区域。

在该实施例中，根据初始化校准操作，从而获得校准曲线，这是自校准(即称重校准操作)的主要依据。初始化校准操作一般是由操作人员进行的多数据点操作，可以保证称重精度。

图7是示出根据本发明一些实施例的自校准的方法流程图。图7所示流程是对图5的步骤S511(即进行自校准操作)的具体说明。

在步骤S701，设置称重范围。这里设置称重范围可以是用户准备称重的起点大致范围，有利于设置方便用户使用的数据点，判断称重斗自身重量值是否处于称重范围内，尽量保证需要称重的范围已经进行了校准操作，这样可以减少数据点，减少操作。

在步骤S702，输入称重斗空斗重量。

在步骤S703，判断称重斗空斗重量是否大于称重范围起点。如果是，则过程进入步骤S706，否则过程进入步骤S704。

在步骤S704，设置增加校准砝码。

在步骤S705，判断称重斗空斗和校准砝码的重量值的和是否大于称重范围起点。如果是，则过程进入步骤S706，否则过程返回步骤S704，即继续增加设置校准砝码，直至称重斗空斗和校准砝码的重量值的和大于称重范围起点。

在步骤S706，计算获得校准区间的校准曲线段。关于计算获得校准区间的校准曲线段的方法，前面已经详述，这里不再赘述。

在步骤S707，判断称重范围内的校准区间的校准曲线段是否计算获得完毕。如果是，则过程进入步骤S709，否则进入步骤S708。

在步骤S708，补偿计算获得称重范围内的校准区间的校准曲线段。即如果称重范围内存在校准区间未获得校准曲线段，则继续增加或减少校准砝码来获得该校准区间的数据点以计算获得该校准区间的校准曲线段。

在步骤S709，存储校准曲线以及有效区域。

在该实施例中，通过自校准，即称重校准操作，可以得到符合精度要求的校准曲线以及有效区域。实际工作中，自校准一般是现场操作人员进行单区间校准，对整体校准曲线的其他区间上下微调，多数情况下是改变b值。采用自校准，可以进一步提高称重精度，也有效避免多数据点校准的繁琐。

本发明中，将初始化校准操作和自校准操作结合起来，既可以保证PLC的运行速度，又只需要根据自身要求进行部分范围的校准，保证称重精度，而且可以有效规避多点校准的繁琐。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种具有自校准功能的称重系统，包括：

初始化单元，用于存储有效区域，所述有效区域包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点；

校准处理单元，用于获取任一标准物体的标准重量值，判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在所述有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则，认为称重精度不符合要求；

其中，所述标准物体为称重斗空斗或者称重斗空斗加上已知重量物体；

所述初始化单元设置多个校准区间，在每个校准区间内至少获取两个数据点的重量值与其电流值，其中每个校准区间内至少一个数据点为所述校准区间的起点或者终点，根据至少两个数据点的重量值与其电流值以及零点漂移值计算校准区间内的校准曲线段，将各个校准区间的校准曲线段连接形成校准曲线；根据称重精度，扩展所述校准曲线上各个数据点的物体重量值的取值范围，获得包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点的所述有效区域；

物体重量值M(i)_有效的取值范围为：

M(i)×(1-s)≤M(i)_有效≤M(i)×(1+s)

其中，s为称重精度，M(i)为所述校准曲线上各个数据点的物体重量值。

2.根据权利要求1所述具有自校准功能的称重系统，包括：

所述校准处理单元判断数据点在有效区域内，根据称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，以及获得的校准曲线，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去所述称重斗空斗的标准重量值，获得所述待测物体的实际重量值。

3.根据权利要求1所述具有自校准功能的称重系统，包括：

所述校准处理单元确定需要自校准的至少一个校准区间，并且对于每个需要自校准的校准区间，根据所述校准区间的原来的校准曲线段的任一数据点的重量值与其电流值、以及重新获取的所述校准区间内的至少一个标准物体标准重量值与测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值，计算校准曲线段，并将除自校准的校准区间之外的其他校准区间内的校准曲线段在原有斜率基础上平移至与计算的自校准的校准区间内的所述校准曲线段连接，以重新获得校准曲线，实现自校准。

4.根据权利要求3所述具有自校准功能的称重系统，还包括：

所述校准处理单元根据测量称重斗空斗实际重量值时获得的电流值、以及重新获得的校准曲线，计算并重新获得所述称重斗空斗的实际重量值；以及根据重新获得的校准曲线以及称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去重新获得的所述称重斗空斗的实际重量值，获得所述待测物体的实际重量值。

5.根据权利要求1或4所述具有自校准功能的称重系统，还包括：

仪表显示单元，用于从所述校准处理单元接收待测物体的实际重量值并进行显示；或者，从所述校准处理单元接收故障信号，显示故障信息；

其中，所述校准处理单元根据测得的待测物体的实际重量值，直接将其传送给仪表显示单元，或者先存储测得的所述待测物体实际重量值，再根据判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点在有效区域内时，将待测物体实际重量值传送给仪表显示单元，或者，所述校准处理单元判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点不在有效区域内时，则将故障信号传送至仪表显示单元。

6.根据权利要求1所述具有自校准功能的称重系统，还包括：

至少一个称重传感器，用于称量物体并将所述物体实际重量值的电信号传输至信号变送单元，其中所述物体包括标准物体和待测物体；

信号变送单元，用于将接收到的物体实际重量值的电信号转换为电流值信号并且传输至所述校准处理单元。

7.根据权利要求6所述具有自校准功能的称重系统，包括：

所述信号变送单元用于接收多个称重传感器传送的物体实际重量值的电信号，计算多个物体实际重量值的电信号的平均值，将物体实际重量值的电信号的平均值转换为电流值信号并且传输至所述校准处理单元。

8.一种具有自校准功能的称重方法，包括：

获取任一标准物体的标准重量值；

判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点是否在有效区域内，如果在有效区域内，则认为称重精度符合要求，否则，认为称重精度不符合要求；

其中，所述有效区域包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点，所述标准物体为称重斗空斗或者称重斗空斗加上已知重量物体；

形成有效区域的操作为：

设置多个校准区间，在每个校准区间内至少获取两个数据点的重量值与其电流值，其中每个校准区间内至少一个数据点为所述校准区间的起点或者终点，根据至少两个数据点的重量值与其电流值以及零点漂移值计算校准区间内的校准曲线段，将各个校准区间的校准曲线段连接形成校准曲线；

根据称重精度，扩展所述校准曲线上各个数据点的物体重量值的取值范围，获得包括物体重量值与其电流值所确定的多个数据点的所述有效区域；

物体重量值M(i)_有效的取值范围为：

M(i)×(1-s)≤M(i)_有效≤M(i)×(1+s)

其中，s为称重精度，M(i)为所述校准曲线上各个数据点的物体重量值。

9.根据权利要求8所述具有自校准功能的称重方法，包括：

若判断数据点在有效区域内，则根据称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，以及获得的校准曲线，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去所述称重斗空斗的标准重量值，获得所述待测物体的实际重量值。

10.根据权利要求8所述具有自校准功能的称重方法，还包括：

校准有效区域的操作为：

确定需要自校准的至少一个校准区间，并且对于每个需要自校准的校准区间，根据所述校准区间的原来的校准曲线段的任一数据点的重量值与其电流值、以及重新获取的所述校准区间内的至少一个标准物体标准重量值与测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值，计算校准曲线段，并将除自校准的校准区间之外的其他校准区间内的校准曲线段在原有斜率基础上平移至与计算的自校准的校准区间内的所述校准曲线段连接，以重新获得校准曲线，实现自校准。

11.根据权利要求10所述具有自校准功能的称重方法，还包括：

根据测量称重斗空斗实际重量值时获得的电流值、以及重新获得的校准曲线，计算并重新获得所述称重斗空斗的实际重量值；以及根据重新获得的校准曲线以及称重斗空斗与待测物体二者的重量值对应的电流值，计算获得所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值；并且将所述称重斗空斗与待测物体二者的测量重量值减去重新获得的所述称重斗空斗的实际重量值，获得所述待测物体的实际重量值。

12.根据权利要求8所述具有自校准功能的称重方法，在获取任一标准物体的标准重量值之前还包括：测得待测物体的实际重量值，并直接进行显示；或者

在获取任一标准物体的标准重量值之前还包括：存储所测得的待测物体的实际重量值，

以及在获取任一标准物体的标准重量值之后还包括：根据判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点在有效区域内时，对所述待测物体的实际重量值进行显示；或者

判断所述标准物体的标准重量值、以及测量所述标准物体实际重量值时获得的电流值二者所确定的数据点不在有效区域内时，显示故障信息。