CN108645495A - 一种智能可追溯电子秤 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能可追溯电子秤，包括称重装置和与之相连的自动识别计价装置，所述的称重装置包括托盘、支脚和底座，所述的底座上设有托盘，在底座下设有四个支脚，在底座的后侧设有电源接口一、RS232串口，所述的自动识别计价装置包括操作台，一体电脑中设有CPU处理模块，该CPU处理模块分别与上电和复位模块、传感器模块、WiFi模块、刷卡收银模块、热敏不干胶打印模块、数据采集和传输模块和数据处理模块电连接。本发明的有益效果是以二维码的形式呈现给消费者，让消费者更加放心、热衷于该产品。同时也便于其他机构管理入驻生产商的生产规范和安全，将称重模块和信息处理模块分离，满足了不同用户的需要，使得使用的用户更加广泛。

Description

一种智能可追溯电子秤

技术领域

本发明属于称重交易和计量器具领域，尤其是涉及一种智能可追溯电子秤。

背景技术

目前，超市、农贸市场、工厂等地方用的秤大多都是需要人工输入产品编号才能输出商品的总价或者由人工输入单价后得出总价。一些超市的电子秤用的最多的是由人工输入产品的编号，然后得出总价，打印在热敏不干胶纸上，后由人工贴在包装袋上。这样称重速度慢，而且输入错误概率比较大。再者就是打印的热敏不干胶纸上主要是产品的名称、单价、总价以及收款用的条形码，对产品的可追溯信息几乎没有。这些信息不对消费者开放，使得消费者对自购的产品不能放心使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能可追溯电子秤，其为超市、农贸市场、工厂提供自动识别产品、电子称重计价，为消费者提供产品的整条信息链，方便供货商供货收款，方便消费者了解产品生产信息，尤其适合用于超市、农贸市场、工厂等地方的物品称重。

本发明的技术方案是：一种智能可追溯电子秤，包括称重装置和与之相连的自动识别计价装置，所述的称重装置包括托盘、支脚和底座，所述的底座上设有托盘，在底座下设有四个支脚，在底座的后侧设有电源接口一、RS232串口，

所述的自动识别计价装置包括操作台，在操作台上靠近称重装置侧一端设有支架一、支架二，在支架一、支架二上分别设有一号摄像头、二号摄像头，在支架一、支架二之间通过支撑杆设有信息显示器，所述的操作台上靠近称重装置侧另一端设有热敏不干胶打印模块，在操作台上远离称重装置侧依次设有刷卡收银模块、一体电脑，在一体电脑前侧设有键盘，在操作台上侧端设有均与一体电脑相连通的USB接口一、电源接口二、网线接口、USB接口二，

所述的一体电脑中设有CPU处理模块，该CPU处理模块分别与上电和复位模块、传感器模块、WiFi模块、刷卡收银模块、热敏不干胶打印模块、数据采集和传输模块和数据处理模块电连接，

所述的称重模块与CPU处理模块通过数据传输线分别与RS232串口、USB接口二相连，主要是传输称重信息，将称重模块测得的重量数据传输到电脑中，便于后续的处理，称重模块的电源接口一和数据处理模块的电源接口二与上电模块相连通，称重模块与复位模块电相连，

传感器模块包括主要是压电传感器模块和压力传感器模块，压电传感器模块、压力传感器模块设置在底座内，传感器模块与电源接口一、RS232串口电连接，压电传感器用来称重的；压力传感器主要是作为触发信号用的，作为摄像头抓取图片的开关；其中传感器模块的转换电路包括AD转换集成块、电阻电容、接口插座，传感器AD转换电路连接CPU处理模块，传感器采集到被测物体并转换为电信号通过接口与AD转换集成块相连接，AD转换集成块把转换后的数字信号传输到CPU处理模块进行处理，

WiFi模块包括WIFI集成块、电阻电容，WIFI模块输出的信号输入到CPU处理模块中与服务器端进行通信；

数据采集和传输模块主要是由串口、USB接口、预留USB接口、WiFi接口与数据处理模块通信，数据采集到称重模块的压电传感器模块传送的重量数据信息，以及压力传感器模块传送的产品图像的数据信息，经过一些变换后传输到数据处理模块，然后经过数据处理模块处理后的信息传送到CPU处理模块中；

所述的数据处理模块主要是对图像技术的处理，具体步骤如下：

步骤1)获取包含M张产品图像的集合S；每张图像可以转换成一个N维的向量；一个像素一个像素的排成一行；然后把这个M个向量放到一个集合S里，如下式所示：

S＝{Γ₁,Γ₂,Γ₃,......,Γ_M} (1)

步骤2)在获取到产品向量集合S后，计算得到平均图像ψ计算公式如下，把集合S里面的向量遍历一遍进行累加，然后取平均值。得到的这个ψ，也就是一个N维向量。

步骤3)计算每张图像和平均图像的差值Φ，就是用S集合里的每个元素减去平均值，公式如下：

Φ_i＝Γ_i-ψ (3)

步骤4)找到M个正交的单位向量u_n，这些单位向量就是用来描述Φ分布的。u_n里面的第K(k＝1,2,3，...，M)个向量u_k计算公式如下：

当λ_k取最小的值时，u_k即可确定。

u_k为单位正交向量。u_k等同于计算协方差矩阵的特征向量：

其中A＝{Φ₁,Φ₂,Φ₃,......,Φ_n}

步骤5)如果训练图像的数量小于图像的维数比如(M<N^2)，有用的特征向量只有M-1而不是N^2个，求其特征向量即求N*N矩阵。也就是AA^T。令L＝AA^T

当找到L矩阵的M个特征向量V_l，协方差矩阵的特征向量u_l计算公式:

备注：以上只是为了对图像进行降维找到表征图像的合适向量

步骤6)识别产品图像，拿一个新的图像，用特征图像对其进行标示：

其中k＝1,2，...，M，对于第k个特征图像u_k，计算其对应的权重。M个权重可以构成一个向量：(特征图像对新图像的标示)

识别公式为：

ε_k＝||Ω-Ω_k||² (10)

其中Ω代表要判别的图像，Ω_k代表训练集内的某个图像。两者都是通过特征图像的权重来标示的。对两者求欧式距离，当距离小于阈值时说明判别的图像和训练集内的第k个图像是同一个类型的。

进一步，所述的热敏不干胶打印模块为热敏不干胶打印机，热敏不干胶打印机通过接口与CPU处理模块的串口相连，CPU处理模块通过控制热敏打印机打印交易信息。

进一步，所述的刷卡收银模块为刷卡收银pos机。

进一步，在底座上还设有WiFi接口、预留USB接口。

进一步，称重模块和数据处理模块的USB接口与WiFi接收器连接。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)相比较以往使用的人工输入的电子秤，降低人工输入，智能电子秤运作的效率更高。

(2)以往大多数的产品标签，都只有产品的名称、单价、总价等，但是缺少可追溯信息。本发明使用的可追溯信息模块，便于消费者了解自购产品的详细详信息。

(3)相比较之前使用的多是二维图片的处理，处理过程相对简易。本次采取的是三维图片的处理，使得处理过程更加准确可靠。

(4)采用深度学习的方法，经过大量的训练，建立丰富的数据库，便于解决不同环境下的不同问题。为解决难点提供有效的手段。

(5)可以和生产商合作，让他们入驻可追溯管理平台，帮生产商制作生产可追溯信息链，以二维码的形式呈现给消费者，让消费者更加放心、热衷于该产品。同时也便于其他机构管理入驻生产商的生产规范和安全。

(6)使得企业入驻可追溯平台，使用可追溯电子秤，让消费者时刻关注到产品的详细生产信息和使企业生产更加透明化。

(7)将称重模块和信息处理模块分离，满足了不同用户的需要，使得使用的用户更加广泛。根据不同的需求，做相应的调整。

附图说明

图1是本发明的称重装置接口图。

图2是本发明称重装置侧面图。

图3是本发明的主视图。

图4是本发明的侧视图。

图5是本发明的立体图。

图6是本发明的功能模块。

图7是本发明的标签展示图。

图中：

1、电源接口一 2、串口 3、WiFi接口

4、预留USB接口 5、托盘 6、支脚

7、底座 8、USB接口一 9、电源接口二

10、支撑杆 11、一体电脑 12、刷卡收银模块

13、支架一 14、一号摄像头 15、信息显示器

16、支架二 17、二号摄像头 18、USB接口二

19、热敏不干胶打印模块 20、键盘 21、网线接口

22、二维码模块 23、操作台

具体实施方式

如图1-7所示，本发明的技术方案为：一种智能可追溯电子秤，包括称重装置和与之相连的自动识别计价装置，所述的称重装置包括托盘5、支脚6和底座7，所述的底座7上设有托盘5，在底座7下设有四个支脚6，在底座7的后侧设有电源接口一1、RS232串口2，

所述的自动识别计价装置包括操作台23，在操作台23上靠近称重装置侧一端设有支架一13、支架二16，在支架一13、支架二16上分别设有一号摄像头14、二号摄像头17，在支架一13、支架二16之间通过支撑杆10设有信息显示器15，所述的操作台23上靠近称重装置侧另一端设有热敏不干胶打印模块19，在操作台23上远离称重装置侧依次设有刷卡收银模块12、一体电脑11，在一体电脑11前侧设有键盘20，在操作台23上侧端设有均与一体电脑11相连通的USB接口一8、电源接口二9、网线接口21、USB接口二18，

所述的一体电脑11中设有CPU处理模块，该CPU处理模块分别与上电和复位模块、传感器模块、WiFi模块、刷卡收银模块、热敏不干胶打印模块、数据采集和传输模块和数据处理模块电连接，

所述的称重模块与CPU处理模块通过数据传输线分别与RS232串口2、USB接口二18相连，主要是传输称重信息，将称重模块测得的重量数据传输到电脑中，便于后续的处理，称重模块的电源接口一1和数据处理模块的电源接口二9与上电模块相连通，称重模块与复位模块电相连，

传感器模块包括主要是压电传感器模块和压力传感器模块，压电传感器模块、压力传感器模块设置在底座7内，传感器模块与电源接口一1、RS232串口2电连接，压电传感器用来称重的；压力传感器主要是作为触发信号用的，作为摄像头抓取图片的开关，其中传感器模块的转换电路包括AD转换集成块、电阻电容、接口插座，传感器AD转换电路连接CPU处理模块，传感器采集到被测物体并转换为电信号通过接口与AD转换集成块相连接，AD转换集成块把转换后的数字信号传输到CPU处理模块进行处理，

WiFi模块包括WIFI集成块、电阻电容，WIFI模块输出的信号输入到CPU处理模块中与服务器端进行通信；

数据采集和传输模块主要是由串口2、USB接口、预留USB接口4、WiFi接口3与数据处理模块通信，数据采集到称重模块的压电传感器模块传送的重量数据信息，以及压力传感器模块传送的产品图像的数据信息，经过一些变换后传输到数据处理模块，然后经过数据处理模块处理后的信息传送到CPU处理模块中；

所述的数据处理模块主要是对图像技术的处理，具体步骤如下：

步骤1)获取包含M张产品图像的集合S；每张图像可以转换成一个N维的向量；一个像素一个像素的排成一行；然后把这个M个向量放到一个集合S里，如下式所示：

S＝{Γ₁,Γ₂,Γ₃,......,Γ_M} (1)

步骤2)在获取到产品向量集合S后，计算得到平均图像ψ计算公式如下，把集合S里面的向量遍历一遍进行累加，然后取平均值。得到的这个ψ，也就是一个N维向量。

步骤3)计算每张图像和平均图像的差值Φ，就是用S集合里的每个元素减去平均值，公式如下：

Φ_i＝Γ_i-ψ (3)

步骤4)找到M个正交的单位向量u_n，这些单位向量就是用来描述Φ分布的。u_n里面的第K(k＝1,2,3，...，M)个向量u_k计算公式如下：

当λ_k取最小的值时，u_k即可确定。

u_k为单位正交向量。u_k等同于计算协方差矩阵的特征向量：

其中A＝{Φ₁,Φ₂,Φ₃,......,Φ_n}

步骤5)如果训练图像的数量小于图像的维数比如(M<N^2)，有用的特征向量只有M-1而不是N^2个，求其特征向量即求N*N矩阵。也就是AA^T。令L＝AA^T

当找到L矩阵的M个特征向量V_l，协方差矩阵的特征向量u_l计算公式:

备注：以上只是为了对图像进行降维找到表征图像的合适向量

步骤6)识别产品图像，拿一个新的图像，用特征图像对其进行标示：

其中k＝1,2，...，M，对于第k个特征图像u_k，计算其对应的权重。M个权重可以构成一个向量：(特征图像对新图像的标示)

识别公式为：

ε_k＝||Ω-Ω_k||² (10)

其中Ω代表要判别的图像，Ω_k代表训练集内的某个图像。两者都是通过特征图像的权重来标示的。对两者求欧式距离，当距离小于阈值时说明判别的图像和训练集内的第k个图像是同一个类型的。

本实施例中，所述的热敏不干胶打印模块19为热敏不干胶打印机，热敏不干胶打印机通过接口与CPU处理模块的串口相连，CPU处理模块通过控制热敏打印机打印交易信息。

本实施例中，所述的刷卡收银模块12为刷卡收银pos机。

本实施例中，在底座上还设有WiFi接口3、预留USB接口4，便于用户选择使用。如不能满足用户的需求，可以接接口转换器。

本实施例中，称重模块和数据处理模块的USB接口与WiFi接收器连接。称重模块和数据处理模块主要留的是USB接口，可以直接插入WiFi接收器根据用户的需要配置，一般使用的都是有线连接和串口传输即可。

整体运作流程：

当产品放置在托盘5上，压力传感器检测到力的变化，会给摄像头模块一个信号，摄像头一号14和摄像头二号17分别从产品的两个方位进行拍照，将拍摄的图片作为输入信号，传输至数据处理模块进行处理。同时压电传感器也受力变化，根据一定的称重计算方法，计算出产品的重量。当数据处理模块，将产品进行分类后，匹配到产品的单价，和产品的重量进行运算，得出产品的总价。最终打印在热敏不干胶标签上。

对于产品的可追溯信息模块，主要是所售的产品属于可追溯产品。当数据处理模块确定了产品的类型，即可通过网络或者本地数据库，调取产品的唯一的二维码，通过热敏不干胶打印模块19，将对应的信息二维码打印在标签的二维码模块22位置。

当称重的产品不属于可追溯产品时，该电子秤和一般的电子秤没有差异，只是减去了打印二维码的部分。最终，打印的是产品的名称、单价、重量、总价以及收银的一维条形码。在贴在产品外包装上的标签和一般的超市或者商场用的标签没有差异。

案例一：

应用在超市产品售卖情况如下：

在使用的前期阶段，不断地进行训练，建立数据库信息，即将产品的名称、照片、单价，可追溯信息二维码进行准确的匹配。

超市售卖的某些产品是可追溯的产品，消费者购买产品后，放到电子秤称重时，摄像头就会采取图片信息，将产品的进行分类，然后将产品的名称、单价、重量、总价等信息打印在热敏不干胶上，再将产品的可追溯二维码信息打印在热敏不干胶标签上。完成后，打印热敏不干胶的模块会弹出一个标签，需要消费者撕下贴在外包装上。当消费者需要结账时，只需要将产品带到收银台，经过扫码枪扫描即可。完成的操作和一般的超市收银没有差异。当购买的产品不是可追溯产品时，除了未打印二维在标签上，其他的流程与可追溯产品的自动称重计价流程没有差异。打印在标签上的二维码，供消费者扫码查询产品的信息。对于农产品，展示的即是产品的种植信息；加工产品，展示的即是加工工位的信息或者视频。

案例二：

工厂(食品企业、机械加工企业以及其他企业)

情况一：(产品需要称重计费)

在使用的前期阶段，不断地进行训练，建立数据库信息，即将产品的名称、照片、单价，可追溯信息二维码进行准确的匹配。

易于识别的产品，可以直接使用摄像头拍照，作为输入信息，进行一系列的称重，计价，打印条形码和二维码等操作，将产品的详细信息展示于热敏不干胶标签上。

对于不易于识别的产品，可以将产品包装在包装箱里，在包装箱外贴易于识别的标签。供摄像头拍照作为输入。当然，事先需要重新训练建立产品的数据库信息，将贴在外包装上的标签与产品的名称、单价、可追溯信息二维码准确匹配。最终，贴在产品上的热敏不干胶标签供消费者查询信息，如图7所示的标签示意图。

情况二：(产品无需称重计费)

在使用的前期阶段，不断地进行训练，建立数据库信息，即将产品的名称、照片、售价，可追溯信息二维码进行准确的匹配。

当售卖的产品不是通过称重计费时，该电子秤即可省去称重模块。根据用户的需要，可单独使用信息处理模块。当产品放置摄像头采取信息处，通过拍照将图片信息作为输入，将名称、售价、可追溯二维码信息进行匹配，通过打印模块将，所有的信息打印在标签上。贴在产品外包装上的标签，供消费者扫码查询信息。

本发明的创新之处在于：

(1)使用摄像头，采取产品的图片信息，进行一系列的计算分析，将产品分类，计价。

(2)在产品售价标签上打印出商品的二维码，消费者可以扫码，追溯到产品的加工信息。

(3)需要产品的生产商，入驻产品可追溯管理平台，规范化产品的生产信息，将生产信息制作成信息链，上传至网络平台。

(4)采用双摄像头，拍摄产品的图片作为系统的输入，防止单一图片处理后的不准确性。

(5)将双摄像头安装在不同的高度和角度上，为了获取产品更全面的外轮廓特征图，使得拍摄图片可靠性更高。

(6)拍摄的图片为产品的三维图片，相比以往的二维图片的处理结果，更加合理。当然，也可以拍摄产品的二维图片，可以对于易于辨识的产品可以选择使用二维图片拍摄。

(7)采用深度学习算法，经过不断地训练和改正,建立丰富的数据库，使得在使用的过程中更加智能。

(8)当产品不需要称重计费售卖的时候，可以省去称重模块计费，直接使用信息处理模块。将称重模块和信息处理模块分离连接设计，为了满足不同用户的需要。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种智能可追溯电子秤，其特征在于：包括称重装置和与之相连的自动识别计价装置，所述的称重装置包括托盘、支脚和底座，所述的底座上设有托盘，在底座下设有四个支脚，在底座的后侧设有电源接口一、RS232串口，所述的自动识别计价装置包括操作台，在操作台上靠近称重装置侧一端设有支架一、支架二，在支架一、支架二上分别设有一号摄像头、二号摄像头，在支架一、支架二之间通过支撑杆设有信息显示器，所述的操作台上靠近称重装置侧另一端设有热敏不干胶打印模块，在操作台上远离称重装置侧依次设有刷卡收银模块、一体电脑，在一体电脑前侧设有键盘，在操作台上侧端设有均与一体电脑相连通的USB接口一、电源接口二、网线接口、USB接口二；

所述的一体电脑中设有CPU处理模块，该CPU处理模块分别与上电和复位模块、传感器模块、WiFi模块、刷卡收银模块、热敏不干胶打印模块、数据采集和传输模块和数据处理模块电连接，所述的称重模块与CPU处理模块通过数据传输线分别与RS232串口、USB接口二相连，主要是传输称重信息，将称重模块测得的重量数据传输到电脑中，便于后续的处理，称重模块的电源接口一和数据处理模块的电源接口二与上电模块相连通，称重模块与复位模块电相连，传感器模块包括主要是压电传感器模块和压力传感器模块，压电传感器模块、压力传感器模块设置在底座内，传感器模块与电源接口一、RS232串口电连接；

WiFi模块包括WIFI集成块、电阻电容，WIFI模块输出的信号输入到CPU处理模块中与服务器端进行通信；

数据采集和传输模块由串口、USB接口、预留USB接口、WiFi接口与数据处理模块通信，数据采集到称重模块的压电传感器模块传送的重量数据信息，以及压力传感器模块传送的产品图像的数据信息，经过一些变换后传输到数据处理模块，然后经过数据处理模块处理后的信息传送到CPU处理模块中。

2.根据权利要求1所述的一种智能可追溯电子秤，其特征在于：所述的传感器模块的转换电路包括AD转换集成块、电阻电容、接口插座，传感器AD转换电路连接CPU处理模块，传感器采集到被测物体并转换为电信号通过接口与AD转换集成块相连接，AD转换集成块把转换后的数字信号传输到CPU处理模块进行处理。

3.根据权利要求1所述的一种智能可追溯电子秤，其特征在于：所述的数据处理模块主要是对图像技术的处理，具体步骤如下：

步骤1)获取包含M张产品图像的集合S；每张图像可以转换成一个N维的向量；一个像素一个像素的排成一行；然后把这个M个向量放到一个集合S里，如下式所示：

S＝{Γ₁,Γ₂,Γ₃,......,Γ_M} (1)

步骤2)在获取到产品向量集合S后，计算得到平均图像ψ计算公式如下，把集合S里面的向量遍历一遍进行累加，然后取平均值。得到的这个ψ，也就是一个N维向量。

步骤3)计算每张图像和平均图像的差值Φ，就是用S集合里的每个元素减去平均值，公式如下：

Φ_i＝Γ_i-ψ (3)

步骤4)找到M个正交的单位向量u_n，这些单位向量就是用来描述Φ分布的。u_n里面的第K(k＝1,2,3，...，M)个向量u_k计算公式如下：

当λ_k取最小的值时，u_k即可确定；

u_k为单位正交向量。u_k等同于计算协方差矩阵的特征向量：

其中A＝{Φ₁,Φ₂,Φ₃,......,Φ_n}

步骤5)如果训练图像的数量小于图像的维数比如(M<N^2)，有用的特征向量只有M-1而不是N^2个，求其特征向量即求N*N矩阵。也就是AA^T。令L＝AA^T

当找到L矩阵的M个特征向量V_l，协方差矩阵的特征向量u_l计算公式:

备注：以上只是为了对图像进行降维找到表征图像的合适向量

步骤6)识别产品图像，拿一个新的图像，用特征图像对其进行标示：

其中k＝1,2，...，M，对于第k个特征图像u_k，计算其对应的权重。M个权重可以构成一个向量：(特征图像对新图像的标示)

识别公式为：

ε_k＝||Ω-Ω_k||² (10)

其中Ω代表要判别的图像，Ω_k代表训练集内的某个图像。两者都是通过特征图像的权重来标示的；对两者求欧式距离，当距离小于阈值时说明判别的图像和训练集内的第k个图像是同一个类型的。

4.根据权利要求1所述的一种智能可追溯电子秤，其特征在于：所述的热敏不干胶打印模块为热敏不干胶打印机，热敏不干胶打印机通过接口与CPU处理模块的串口相连，CPU处理模块通过控制热敏打印机打印交易信息。

5.根据权利要求1所述的一种智能可追溯电子秤，其特征在于：所述的刷卡收银模块为刷卡收银pos机。

6.根据权利要求1所述的一种智能可追溯电子秤，其特征在于：在底座上还设有WiFi接口、预留USB接口。