CN110949706B - 自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法，涉及自动定量包装秤领域，该方法进行一次全程慢速进料的进料试验，再进行一次先快速进料再慢速进料的进料试验，在两次进料试验中，根据获取到的目标重量以及慢进料稳定持续时长获取若干个关键节点数据，根据获取到的关键节点数据即可以实现对快进料结束重量和慢进料结束重量这两个重要参数的自动整定和自动优化，这种自动化设定的方式摒除了对操作人员的技术水平依赖，摒除了物料特性的复杂性因素，准确性和效率都较高；使得自动定量包装秤可以在满足国家规定的精度要求下最大化的发挥出速度；同时能够自动判断整个参数整定和优化过程是否稳定可靠，满足信任条件。

Description

自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法

技术领域

本发明涉及自动定量包装秤领域，尤其是一种自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法。

背景技术

自动定量包装秤在实际使用中，最重要一个使用目的就是让每一包都要被精确的装到目标重量，而一个经典的定量称重给料过程由两个子过程组成：快速进料过程和慢速进料过程。其中决定自动定量包装秤速度的是快速进料过程完成的物料重量在整个目标重量中的占比，比如每包25kg，那快速进料过程是完成给料10kg还是完成给料15kg后再转为慢速进料，这个对自动定量包装秤的速度影响很大。显而易见，如果是快速进料过程中完成的物料占比多，自然速度就快，但是留给慢速进料过程的物料的量就少了，这样就会影响每包的精度，而按照国家相关计量法规要求都有一个误差标准，以0.2级自动定量包装秤为例，每包25kg的自动定量包装秤，每包允许的误差是25kg的+/-0.2%，即+/-50g。由此可见，自动定量包装秤的速度和精度是一对矛盾，而精度又有其必须要满足的国家相关计量法规要求，因此如何在保证精度的基础上提高速度成为了自动定量包装秤的应用难点。

如上所述，自动定量包装秤的速度和精度主要由快速进料过程和慢速进料过程的占比决定，而控制快速进料过程和慢速进料过程占比的主要是快速进料结束点和慢速进料结束点这两个参数，因此在自动定量包装秤工作过程中，对这两个参数的设定调整是难点，目前通常由工程师对这两个参数进行调整，对工程师的专业度和工作经验积累的要求都较高，而且受人为主观影响较大，控制精确度不高，且通常需要反复调试，较为繁琐。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法，本发明的技术方案如下：

一种自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法，该方法包括：

获取每个包装需要称量的目标重量以及慢进料稳定持续时长；

进行第一次进料试验，对空包装进行慢速进料并获取包装中的实时物料重量，获取慢速进料过程中在慢进料稳定持续时长内的实时物料重量的变化量确定慢进料物料重量，在实时物料重量达到目标重量时停止进料并在稳定后获取包装中的第一实测重量；

进行第二次进料试验，对空包装进行快速进料并获取包装中的实时物料重量，在实时物料重量达到预设重量时停止快速进料并在稳定后获取包装中的快进料实时重量，并根据预设重量和快进料实时重量计算得到快进料提前量；继续进行慢速进料并获取包装中的实时物料重量，在实时物料重量达到目标重量时停止进料并在稳定后获取包装中的第二实测重量；

根据第一实测重量、第二实测重量和目标重量计算得到慢进料提前量；

确定目标重量与慢进料物料重量、快进料提前量和慢进料提前量的差值为快进料结束重量，确定目标重量与慢进料提前量的差值为慢进料结束重量；

按照快进料结束重量和慢进料结束重量对空包装进行自动定量包装，对空包装进行快速进料并在包装中的实时物料重量达到快进料结束重量时切换为慢速进料，在实时物料重量达到慢进料结束重量时停止进料。

其进一步的技术方案为，获取慢进料稳定持续时长，包括：

接收用户输入的待包装的物料种类和物料密度对应的慢进料稳定持续时长；

或者，接收用户输入的待包装的物料种类和物料密度，确定预设对应关系中与物料种类和物料密度对应的慢进料稳定持续时长。

其进一步的技术方案为，获取慢速进料过程中在慢进料稳定持续时长内的实时物料重量的变化量确定慢进料物料重量，包括：

在慢速进料过程中，当实时物料重量达到第一预设值时，每隔慢进料稳定持续时长获取一次慢进料实时重量，连续获取n次慢进料实时重量，n≥2；

计算第1次慢进料实时重量与第一预设值的差值，以及第n次慢进料实时重量与第n-1慢进料实时重量的差值；

计算各个差值的平均值为慢进料物料重量。

其进一步的技术方案为，计算各个差值的平均值为慢进料物料重量之前，还包括：

检测各个差值之间的误差是否在预设误差范围内；

若各个差值之间的误差在预设误差范围内，则执行计算各个差值的平均值为慢进料物料重量的步骤；

若各个差值之间的误差超出预设误差范围，则重新执行进行第一次进料试验的步骤。

其进一步的技术方案为，在实时物料重量达到预设重量时停止快速进料并在稳定后获取包装中的快进料实时重量，并根据预设重量和快进料实时重量计算得到快进料提前量，包括：

在快速进料过程中，当实时物料重量达到第i预设重量时停止进料，并在稳定后获取包装中的第i快进料实时重量；

若i＜m，则令i=i+1，继续进行快速进料并执行当实时物料重量达到第i预设重量时停止进料，并在稳定后获取包装中的第i快进料实时重量的步骤，m为预设的次数阈值；

若i=m，则对于每个参数i的取值，计算第i快进料实时重量与第i预设重量的差值；

计算各个差值的平均值为快进料提前量。

其进一步的技术方案为，根据第一实测重量、第二实测重量和目标重量计算得到慢进料提前量，包括：

计算第一实测重量和目标重量的差值，以及第二实测重量和目标重量的差值；

计算两个差值的平均值为慢进料提前量。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法，该方法通过两次进料试验获取关键节点数据，根据获取到的关键节点数据即可以实现对快进料结束重量和慢进料结束重量这两个重要参数的自动整定和自动优化，在满足国家规定的精度要求下可以最大化的发挥出自动定量包装秤的速度；这种自动化设定的方式摒除了对操作人员的技术水平依赖，摒除了物料特性的复杂性因素，准确性和效率都较高；同时能够自动判断整个参数整定和优化过程是否稳定可靠，满足信任条件，提高了可靠性。

附图说明

图1是本申请的工作参数自动整定优化方法在一个应用实例中的信息流向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法，请参考图1所示的信息流向图，该方法包括如下步骤：

1、获取每个包装需要称量的目标重量Target以及慢进料稳定持续时长ST。其中，目标重量Target通常由用户直接输入，比如设定目标重量Target为每包25kg。根据目前自动定量包装秤的绝大多数使用场景观察可知，只要能确保慢进料过程可以持续稳定的时间不低于一定时长（也即慢进料稳定持续时长ST）就可以确保每包的精度，因此该慢进料稳定持续时长ST即用于保证称量精度。慢进料稳定持续时长ST与待包装的物料的种类和密度相关，常用的物料的ST与种类和密度的关系表如下所示：

物料种类	比重<=0.3	0.3<比重<0.8	比重>=0.8
				粉类物料	ST=3秒	ST=4秒	ST=5秒
颗粒类物料	ST=2秒	ST=3秒	ST=5秒
				不规则物料	ST=3秒	ST=5秒	ST=6秒

在实际实现时，慢进料稳定持续时长ST可以直接由用户输入，则自动定量包装秤直接获取到用户输入的慢进料稳定持续时长ST，可以是用户直接根据常规经验按照待包装的物料种类和物料密度直接的值，也可以是用户参考自动定量包装秤显示的类似上述表格的对应关系后输入的值。或者，用户也可以直接输入待包装的物料种类和物料密度，自动定量包装秤预先存储有类似上述表格的预设对应关系，预设对应关系中包含物料种类、物料密度和慢进料稳定持续时长的对应关系，则在接收到输入的与待包装的物料种类和物料密度后，查询预设对应关系，确定对应的慢进料稳定持续时长ST。

2、进行第一次进料试验，第一次进料试验是全程慢速进料的试验过程。对空包装进行慢速进料并获取包装中的实时物料重量，然后获取慢速进料过程中在慢进料稳定持续时长内的实时物料重量的变化量以确定慢进料物料重量WST，本申请的具体做法如下：

（1）在慢速进料过程中，前期进料过程可能并不稳定，因此当实时物料重量达到第一预设值时，表示此时已经进入稳定慢速进料，此时开启定时计时器。其中第一预设值是预设的经验值，比如选取第一预设值为目标重量Target的50%，也即第一预设值=Target *50%。

（2）每隔慢进料稳定持续时长ST获取一次慢进料实时重量，连续获取n次慢进料实时重量，n≥2。最后一次获取时通常实时物料重量还未达到目标重量Target，实际试验时通常选取3次，因此可以获取到三个慢进料实时重量分别记为U1、U2和U3。

（3）计算第1次慢进料实时重量U1与第一预设值的差值，以及第n次慢进料实时重量与第n-1慢进料实时重量的差值，也即在本申请中，计算得到三个差值，分别为：WST1=U1-Target*50%，WST2=U2-U1，WST3=U3-U2。

（4）检测各个差值之间的误差是否在预设误差范围内，由于都是间隔相同的慢进料稳定持续时长ST时间进行的采样，因此理论上各个差值应该完全相同，但受到各种实际操作的影响总会存在差异，但正常情况下各个差值之间的误差应该在预设误差范围内，比如彼此之间的误差不超过10%。若检测到各个差值之间的误差确实在预设误差范围内，则执行下列步骤（5）。若检测到各个差值之间的误差超出预设误差范围，则表示此次试验的数据采集不可信，重新进行第一次进料试验。

（5）计算各个差值的平均值为慢进料物料重量WST，也即在本申请中计算WST=（WST1+ WST2+ WST3）/3。确定得到的该慢进料物料重量WST即为要满足慢进料稳定持续时长ST所需要留的物料重量。

继续监测慢速进料过程中包装中的实时物料重量，在实时物料重量达到目标重量Target时停止进料并在稳定后获取包装中的第一实测重量FW1，由于给料系统惯性的存在，在称重控制器给出停止进料的指令后，仍然会有部分物料进入包装，因此获取到的第一实测重量FW1是大于目标重量Target的。

3、进行第二次进料试验，第二次进料试验是先快速进料再慢速进料的试验过程。需要说明的是，不同的自动定量包装秤的快速过程和慢速过程的具体速度是不同的本申请中所指的快速进料和慢速进料并没有对进料速度进行具体限定，仅表示两个相对速度快慢的进料过程。第二次进料试验包括如下过程：

（1）先单独开启快速进料对空包装进行快速进料，并获取包装中的实时物料重量。

（2）在实时物料重量达到预设重量时停止快速进料并在稳定后获取包装中的快进料实时重量。本申请在实际使用时，进行至少两次获取快进料实时重量的操作以减小试验偶然性，也即：在快速进料过程中，当实时物料重量达到第i预设重量时停止进料，并在稳定后获取包装中的第i快进料实时重量；若i＜m，则令i=i+1，恢复快速进料，继续进行快速进料并执行当实时物料重量达到第i预设重量时停止进料，并在稳定后获取包装中的第i快进料实时重量的步骤。其中，m为预设的次数阈值，各个第i预设重量是预设经验值。比如通常取m=3，取第1预设重量= Target*20%，将获取到的第1快进料实时重量即为P1；取第2预设重量= Target*50%，将获取到的第2快进料实时重量即为P2；取第3预设重量= Target*80%，将获取到的第3快进料实时重量即为P3。

同理，由于给料系统惯性的存在，在称重控制器给出停止快速进料的指令后，仍然会有部分物料进入包装，因此每一次获取到的第i快进料实时重量都大于第i预设重量。

（3）根据预设重量和快进料实时重量计算得到快进料提前量FPr，具体的，计算快进料实时重量与预设重量的差值，在进行多次快进料实时重量的采集时，对于每个参数i的取值，分别计算第i快进料实时重量与第i预设重量的差值，也即在本申请中，计算得到三个差值，分别为：FPr1=P1-Target*20%，FPr2=P2- Target*50%，FPr3=P3-Target*80%。然后计算各个差值的平均值为快进料提前量FPr，也即在本申请中，FPr=（FPr1+FPr2+FPr3）/3，确定得到的快进料提前量FPr即为快进料过程实际完成的重量与理论完成的重量之间的差值，这个快进料提前量FPr会挤占掉慢速给料过程中应该被分配到的物料重量，从而会影响慢进料稳定持续时长导致慢进料实际时长比需要多少，影响到每包完成的最终精度，因此需要对这个快进料提前量FPr进行考虑。

同样的，在计算各个差值的平均值作为快进料提前量FPr之前，会检测各个差值之间的误差，若在预设的误差范围内，则计算平均值，否则表示此次试验的数据采集不可信，重新进行第二次进料试验。

（4）在完成最后一次快进料实时重量的获取后，开启慢速进料继续进行慢速进料并获取包装中的实时物料重量，在实时物料重量达到目标重量时停止进料并在稳定后获取包装中的第二实测重量FW2，同样的，获取到的第二实测重量FW2是大于目标重量Target的。

4、在完成两次进料试验后，得到了第一实测重量FW1和第二实测重量FW2，FW1和FW2对应的都是在物料重量达到目标重量后停止慢速给料后最终得到的重量实际值，根据第一实测重量FW1、第二实测重量FW2和目标重量Target可以计算得到慢进料提前量SPr，具体计算方式为：计算第一实测重量FW1和目标重量Target的差值SPr1=FW1-Target，以及第二实测重量FW2和目标重量Target的差值SPr2=FW2-Target，然后计算两个差值的平均值为慢进料提前量SPr= (SPr1+SPr2) /2。确定得到的慢进料提前量SPr即为慢进料过程实际完成的重量与理论完成的重量之间的差值，这个慢进料提前量SPr会影响到每包完成的最终精度，因此需要对这个慢进料提前量SPr进行考虑。

同样的，在该步骤中计算两个差值SPr1和SPr2的平均值之前，首先会比较这两个差值之间的误差，若在预设的误差范围内，则计算平均值，否则表示试验的数据采集不可信，重新进行第一次进料试验和第二次进料试验。

5、确定目标重量Target与慢进料物料重量WST、快进料提前量FPr和慢进料提前量SPr的差值为快进料结束重量E1=Target-WST-FPr-SPr。确定目标重量Target与慢进料提前量SPr的差值为慢进料结束重量E2=Target -SPr。

至此已经完成了自动定量包装秤的工作参数的自动整定优化，然后自动定量包装秤可以按照上述工作参数进行自动工作，也即按照快进料结束重量E1和慢进料结束重量E2对空包装进行自动定量包装。对于每一个包装过程，对空包装进行快速进料并在包装中的实时物料重量达到快进料结束重量E1时切换为慢速进料，经过慢进料稳定持续时长ST的慢速进料，在实时物料重量达到慢进料结束重量E2时停止进料，最终实现目标重量Target的包装称量。

需要说明的是，在上述过程中，对于慢进料物料重量WST和快进料提前量FPr可以在试验过程中同步计算确定，也即如上述步骤中所示，可以在慢速进料过程中采集各个所需的关键值（慢进料实时重量）后即进行计算慢进料物料重量WST，在快速进料过程中采集各个所需的关键值（快进料实时重量）后即进行计算快进料提前量FPr。也可以在完成两次试验之后再计算确定，也即在第一次进料试验中获取各个慢进料实时重量U1、U2和U3以及第一实测重量FW1。在第二次进料试验中获取各个快进料实时重量P1、P2和P3以及第二实测重量FW2。在完成两次进料试验之后再统一完成慢进料物料重量WST和快进料提前量FPr的计算。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法，其特征在于，所述方法包括：

获取每个包装需要称量的目标重量以及慢进料稳定持续时长；

进行第一次进料试验，对空包装进行慢速进料并获取包装中的实时物料重量，获取慢速进料过程中在所述慢进料稳定持续时长内的实时物料重量的变化量确定慢进料物料重量，在实时物料重量达到所述目标重量时停止进料并在稳定后获取包装中的第一实测重量；

进行第二次进料试验，对空包装进行快速进料并获取包装中的实时物料重量，在实时物料重量达到预设重量时停止快速进料并在稳定后获取包装中的快进料实时重量，并根据所述预设重量和所述快进料实时重量计算得到快进料提前量；继续进行慢速进料并获取包装中的实时物料重量，在实时物料重量达到所述目标重量时停止进料并在稳定后获取包装中的第二实测重量；

根据第一实测重量、第二实测重量和所述目标重量计算得到慢进料提前量；包括：计算所述第一实测重量和所述目标重量的差值，以及所述第二实测重量和所述目标重量的差值，计算两个差值的平均值为所述慢进料提前量；

确定所述目标重量与所述慢进料物料重量、快进料提前量和慢进料提前量的差值为快进料结束重量，确定所述目标重量与所述慢进料提前量的差值为慢进料结束重量；

按照所述快进料结束重量和所述慢进料结束重量对空包装进行自动定量包装，对空包装进行快速进料并在包装中的实时物料重量达到所述快进料结束重量时切换为慢速进料，在实时物料重量达到所述慢进料结束重量时停止进料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取慢进料稳定持续时长，包括：

接收用户输入的与待包装的物料种类和物料密度对应的所述慢进料稳定持续时长；

或者，接收用户输入的待包装的物料种类和物料密度，确定预设对应关系中与所述物料种类和所述物料密度对应的所述慢进料稳定持续时长。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取慢速进料过程中在所述慢进料稳定持续时长内的实时物料重量的变化量确定慢进料物料重量，包括：

在慢速进料过程中，当实时物料重量达到第一预设值时，每隔所述慢进料稳定持续时长获取一次慢进料实时重量，连续获取n次慢进料实时重量，n≥2；

计算第1次慢进料实时重量与所述第一预设值的差值，以及第n次慢进料实时重量与第n-1慢进料实时重量的差值；

计算各个差值的平均值为所述慢进料物料重量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算各个差值的平均值为所述慢进料物料重量之前，还包括：

检测各个差值之间的误差是否在预设误差范围内；

若各个差值之间的误差在所述预设误差范围内，则执行所述计算各个差值的平均值为所述慢进料物料重量的步骤；

若各个差值之间的误差超出所述预设误差范围，则重新执行所述进行第一次进料试验的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在实时物料重量达到预设重量时停止快速进料并在稳定后获取包装中的快进料实时重量，并根据所述预设重量和所述快进料实时重量计算得到快进料提前量，包括：

在快速进料过程中，当实时物料重量达到第i预设重量时停止进料，并在稳定后获取包装中的第i快进料实时重量；

若i＜m，则令i=i+1，继续进行快速进料并执行所述当实时物料重量达到第i预设重量时停止进料，并在稳定后获取包装中的第i快进料实时重量的步骤，m为预设的次数阈值；

若i=m，则对于每个参数i的取值，计算第i快进料实时重量与第i预设重量的差值；

计算各个差值的平均值为所述快进料提前量。

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