CN108801407A - 称重装置、称重方法、称重传感器以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应变式传感器，所述传感器的弹性体上设置两组应变片，分别用于将重量转化为电信号，本发明还提供一种称重方法，包括以下步骤：通过应变式传感器获取被测物的重量值；计算被测物在秤盘上的重心位置；基于重心位置信息计算角差补偿值，并输出补偿后的重量值。本发明还提供了一种使用如上称重方法的称重装置和存储执行上述称重方法程序的存储介质。本发明对重心位置运算来获得角差补偿值，从而修正重心位置在秤盘任意位置上的角差，更适合在实际应用进行角差补偿。并且在制造环节可以彻底省略角差的机械加工的环节，不需要增加任何重心和角差关系的测量和录入的工序，提高了生产效率。

Description

称重装置、称重方法、称重传感器以及存储介质

技术领域

本发明涉及一种角差调节的称重装置和方法，尤其是角差自动调节的称重装置和方法。

背景技术

称重传感器是测量物体重量的基本元件，它通过将被测物的重量转化为弹性元件的变形，然后再将弹性元件的变形转化为电信号进行识别测量，得到被称量对象的重量。

角差作为称重传感器应用和称重系统性能的一个重要指标，但是秤台上各个位置加载输出的初始角差性能并不能符合实际应用的要求和计量标准。

目前对于应变式传感器角差调整主要采用机械修搓的办法，从而使秤台上各个位置的加载输出趋于一致，来满足计量要求。其需要特殊的工艺和技术来完成角差的修正，并且需要在秤台制造过程中完成，使得生产成本增加和效率降低。

在专利CN1352380A中介绍的角差补偿方法，不需要严密的机械调整，针对于电磁力传感器，通过检测各个悬臂梁的挠量相互比计算重心位置，并和预先存储在存储器中角差的关系进行重量值的修正。

这种方法的存在的问题是对重量值的修正依赖预先烧录在存储器中的角差和重心关系表，在制造环节依旧需要对每个秤专门进行重心和角差关系的测量和记录。并没有明显减少加工时间。

而且角差和重心关系表中数据内容是有限的，并不能修正重心位置在秤盘任意位置上的角差，所以也不能很好的应对实际应用中角差所带来的误差。

除此之外，为了消除上述在称重传感器的实际应用中存在的误差，目前进行了各种各样的研究，但都没有取得实质性的进展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中在称重传感器的实际应用中由角差所引起的称重系统的称量误差的问题，提供了可实现称重传感器位置测算与角差调整的称重系统及其方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种应变式传感器，其特点是，所述传感器的弹性体上设置两组应变片，分别用于将重量转化为电信号。

较佳地，所述应变式传感器为梁式传感器。

优选地，在所述应变式传感器的任一个梁上，一组应变片分别设置在中轴线两侧。例如在所述应变式传感器的任一个梁上，在中轴线两侧分别设置有2个所述应变片。另一组应变片分别设置在所述应变式传感器的2个梁上，并沿各个梁的中轴线设置。

优选地，一组应变片分别设置在所述应变式传感器的2个梁上。例如所述应变式传感器的2个梁上分别设置有2个应变片。另一组应变片分别设置在所述应变式传感器的2个梁上，并沿各个梁的中轴线设置。

本发明的一组4个应变片的不同设置方式，在应变片输出的电信号中四角误差所占比例高，能够更好的反应称重过程中四角误差。

本发明中中轴线上应变片的设置方式用于输出精准输出反应被测物重量的阻值信号。也就是说，本发明的应变式传感器中，除了专门设置的一组应变片通过重量检测，用于计算角差补偿值之外，还包括传统用于检测物体重量的一组应变片，从而能够获得更高精度的称重值。

本发明还提供一种称重方法，其特点是，是包括以下步骤：

通过如上所述应变式传感器中一组应变片获取被测物的重量值，并计算被测物在秤盘上的重心位置；

基于重心位置信息计算角差补偿值；

补偿所述应变式传感器中另一组应变片获取的被测物的重量值。

较佳地，通过如下公式计算重心位置：

其中，n∈{1,2,3,4}，R_n对应弹性体上述设置的一组4个应变片的阻值；R_n0为所述应变片在空秤台时的应变片电阻值；W所述4个应变片测得的被测物的重量值；k_n01～k_n32对应于各个所述应变片的系数；x是被测物重心在秤盘x轴的位置；z是被测物重心在秤盘z轴的位置。

本发明的应变式传感器在弹性体上除了用于传统用于检测重量的4个应变片之外，还额外设置4个应变片，用于计算角差补偿。

较佳地，通过如下公式计算角差补偿值：

其中，a₀～a₅为角差补偿系数，ΔW是角差补偿值。

本发明还提供一种称重装置，其特点是，使用如上所述称重方法，其中所述称重装置包括如上所述的应变式传感器；所述传感器的固定端固定于基座，所述传感器的承载端固定秤盘；

其中从所述传感器中一组应变片获取置于秤盘上的被测物的重量值；

处理器计算被测物在秤盘上的重心位置，并基于重心位置信息计算角差补偿值；补偿所述传感器中另一组应变片获取的被测物的重量值。

较佳地，所述应变式传感器通过多路AD芯片或多个单路AD芯片电连接处理器。

本发明又提供一种存储介质，其特点是，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在装置执行如上所述的称重方法。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的角差调节的称重装置和方法，对重心位置运算来获得角差补偿值，从而修正重心位置在秤盘任意位置上的角差，更适合在实际应用进行角差补偿。

同时本发明通过重心位置计算角差补偿，在制造环节可以彻底省略角差的机械加工的环节，不需要增加任何重心和角差关系的测量和录入的工序，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的实施例1的电子秤的结构示意图

图2为本发明的实施例1贴在弹性体应变片的结构图。

附图标记说明

1 秤台

2 称重传感器

3 贴在弹性体位置敏感区的应变片

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明通过测量应变式传感器的弹性体位置敏感区域的应变片的阻值，计算被测物体在称台的加载位置，并利用加载位置修正角差误差，本发明的计算方法简单，精度较高，并提高了工作效率。

本发明优选使用应变式传感器来提高重心位置测量的精度，重心是角差补偿的核心内容，所以重心位置精度的提升会显著提升角差补偿的效果，从而达到高精度测量。

在角差补偿计算中所采用参数与传感器参数相关，因此相同参数或同一批次的传感器中可以采用同样的计算参数，进一步提升了生产加工效率。

下面通过如下所述的实施例，举例说明本发明的实现方式。

实施例1

如图1所示，本实施例中被测物放置于秤台1上进行称重。称重传感器2将被测物的重量转化为弹性元件的变形，再转化为电信号进行识别测量，以得到被测物的重量。

图2是本实施例应变式传感器的示意图，其中应变片3贴在称重传感器弹性体位置敏感区域用于测量被测物体在称台面的加载位置，本实施例中共4片应变片组成惠斯通电桥检测弹性体的形变。其中本实施例中4片应变片贴在弹性体两个平行梁中的靠近秤盘的梁的表面的位置敏感区域。位置敏感区域是传感器的弹性体材料表面的应力应变随加载物体重量与加载位置明显变化的区域。

在另一个实施例中4片应变片贴在弹性体两个平行梁中的远离秤盘的梁的表面的位置敏感区域，或者两个梁表面的位置敏感区域均设置有2个应变片。

在又一个实施例中，两个梁表面的位置敏感区域均设置的应变片数量不一致，一个梁设置3个应变片，另一个梁设置1个应变片。甚至在另一个实施例中构建的惠斯通电桥可以减少1片应变片，即采用3片应变片，其功能与采用4片应变片时相同，此时，一个梁的位置敏感区域均设置有2个应变片，另一个梁的位置敏感区域仅设置1个应变片。

所以如图2所示，本实施例中4个应变片SG5～SG8分别设置在中轴线的两侧，每个侧面设置2个应变片。

其中本实施例中2个梁的中轴线上还分别设置有2个应变片。这一组4个应变片SG1～SG4用于更准确的测量被测物的重量。

应变片测量单元通过对测量敏感区域中组桥的各个应变片3测量阻值。测量单元可以由单个多路AD芯片实现，或多个单路AD芯片实现；也可通过专用集成芯片直接测量每个应变片阻值。

称重数据测量单元将弹性元件的变形转化为电信号进行识别测量，以得到被测物的重量。

称重处理控制单元获取称重传感器输出的原始称重信号并对其进行信号处理；获取弹性体位置敏感区域的应变片的阻值；计算被测物体在称台的加载位置；根据加载位置和原始重量信号对计算角差补偿值，并对应变片SG1～SG4所获得的被测物重量值进行补偿。

显示器显示补偿后的被测物的重量值或其他信息。

其中称重处理控制单元按照下述方法进行角差补偿，从而得到最终的称量数值：

步骤11：通过应变片SG1～SG4测量计算被测物的重量W。

步骤12：应变片SG5～SG8测量计算被测物的重量，获得弹性体4个应变片SG5～SG8应变片阻值R₅～R₈。

步骤13：根据下述公式计算SG5～SG8应变片阻值变化ΔR₅～ΔR₈，即当前SG5～SG8应变片的阻值R₅～R₈与空称台时SG5～SG8应变片阻值R₅₀～R₈₀的差值

ΔR₅＝R₅-R₅₀

ΔR₆＝R₆-R₆₀

ΔR₇＝R₇-R₇₀

ΔR₈＝R₈-R₈₀

步骤14：加载5个设定位置(包括一个中心位置)，位置信息已知，比如加载边角或者四边中心，根据位置信息、对应的重量以及应变片的阻值输入，通过以下公式反推拟合得到被测物体在称台面的加载位置。

其中，n：5～8，R_n对应SG5～SG8应变片的阻值。

R_n0：应变片SG5～SG8在空秤台时的应变片电阻值。

W_R：应变片SG5～SG8测量计算秤盘加载的重量。

k_n01～k_n32：对应SG5～SG8每个应变片的系数。

x：加载质心点在x轴的位置。

z：加载质心点在z轴的位置。

步骤15：根据下述公式计算经过角差补偿后的重量数值；

W_c＝W+ΔW

其中，a₀～a₃为角差补偿系数，W是通过应变片SG1～SG4测量计算获得的重量值，ΔW是角差补偿量，W_c是经过角差补偿的重量值。

本实施例中，通过测量应变式传感器中弹性体位置敏感区域的应变片的阻值，计算被测物体在称台的加载位置，并利用加载位置补偿角差误差，实现高精度测量，结构简单，成本低廉，提高了商用衡器等的测量精度，同时避免了操作人员的手工劳动，大大提高了测量效率。

通过以上称重的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件以及必要的硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对于现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的方式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，包括但不限于ROM/RAM(只读存储器/随机存储存储器)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明的各个实施例或者实施例中某些部分所述的方法。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应变式传感器，其特征在于，所述传感器的弹性体上设置两组应变片，分别用于将重量转化为电信号。

2.如权利要求1所述的应变式传感器，其特征在于，所述应变式传感器为梁式传感器。

3.如权利要求2所述的应变式传感器，其特征在于，在所述应变式传感器的任一个梁上，一组应变片分别设置在中轴线两侧；另一组应变片分别设置在所述应变式传感器的2个梁上，并沿各个梁的中轴线设置。

4.如权利要求2所述的应变式传感器，其特征在于，一组应变片分别设置在所述应变式传感器的2个梁上；另一组应变片分别设置在所述应变式传感器的2个梁上，并沿各个梁的中轴线设置。

5.一种称重方法，其特征在于，是包括以下步骤：

通过如权利要求1-4中任一项所述应变式传感器中一组应变片获取被测物的重量值，并计算被测物在秤盘上的重心位置；

基于重心位置信息计算角差补偿值；

补偿所述应变式传感器中另一组应变片获取的被测物的重量值。

6.如权利要求5所述的称重方法，其特征在于，通过如下公式计算重心位置：

其中，n∈{1,2,3,4}，R_n对应弹性体上述设置的一组4个应变片的阻值；R_n0为所述应变片在空秤台时的应变片电阻值；W所述4个应变片测得的被测物的重量值；k_n01～k_n32对应于各个所述应变片的系数；x是被测物重心在秤盘x轴的位置；z是被测物重心在秤盘z轴的位置。

7.如权利要求5所述的称重方法，其特征在于，通过如下公式计算角差补偿值：

其中，a₀～a₅为角差补偿系数，ΔW是角差补偿值。

8.一种称重装置，其特征在于，使用如权利要求5-7中任一项所述称重方法，其中所述称重装置包括如权利要求1-4中任一项所述的应变式传感器；所述传感器的固定端固定于基座，所述传感器的承载端固定秤盘；

其中从所述传感器中一组应变片获取置于秤盘上的被测物的重量值；

处理器计算被测物在秤盘上的重心位置，并基于重心位置信息计算角差补偿值；补偿所述传感器中另一组应变片获取的被测物的重量值。

9.如权利要求8所述的称重装置，其特征在于，所述应变式传感器通过多路AD芯片或多个单路AD芯片电连接处理器。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在装置执行如权利要求1-3中任一项所述的称重方法。