CN113945262A - 偏载误差修正方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏载误差修正方法和系统，所述修正方法包括步骤：获得砝码加载在称重设备的称台的不同位置时的称重数据；计算各个称重数据和所述称重数据的均值或所述砝码重量的差值；所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据；重复上述步骤直到所有差值的绝对值小于所述阈值。所述修正系统包括一处理设备和一通讯设备，所述一处理设备和一通讯设备执行上述修正方法。本发明的偏载误差修正方法直接处理称重偏载误差，从而计算获得称重设备中传感器的修正系数并带入到偏载修正的称重数据中，确保了称重数据的称重误差最小，实现了更加准确地偏载误差修正。

Description

偏载误差修正方法和系统
技术领域
本发明涉及一种对称重设备的偏载误差进行修正的方法和系统。
背景技术
称重设备的称台上不同位置加载物体时，称重传感器上的受力是不一样的，因此在称重设备中产生了偏载误差。特别是在多传感器的称重设备中，例如车辆衡、地磅等，因为各个传感器的参数不一致，从而相同受力情况下，传感器的输出也不一致，进而导致了偏载误差。
为了修正称重设备的偏载误差，通过调整传感器的修正系数来实现称重设备的偏载修正。在多传感器的称重设备中更是通过调整关联各个传感器的修正系数来实现偏载修正，减少称重偏载误差。
目前传感器的修正系数通过在称重设备上不同位置加载标定的方法获得的称重偏载测试数据进行计算和调整。现有的修正方法其核心是计算传感器输出的称重数据和砝码的实际重量的差值平方和，并通过计算调整传感器修正系数使得差值平方和最小的方式来修正偏载误差。也就是利用统计分析中分布概念，将偏载误差表征为差值平方和的形式，从而通过调整修正系数来使得各个称重数值的差值平方和最小。
现有修正方法中为了降低样本数量或修正精度等，还通过采用各种不同算法或者方程组来计算最小差值平方和以及相应的传感器修正系数。
但是差值平方和最小无法确保称重设备的误差最小，因为各个称重数据来源于称重设备上的不同位置，所以各个称重数据实际上并不是严格的统计分析中的分布概念，称重数据实际上也并不适用分布概念，因而现有修正方法得到的修正系数并不能保证各个测试数据的误差最小，所以无法实现高精度、准确地偏载误差修正。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的称重设备中偏载修正基于差值平方和最小的原理进行修正系数计算的方式带来的偏载误差修正不准确的问题，提供了一种偏载误差修正方法和系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一偏载误差修正方法，包括以下步骤：
获得砝码加载在称重设备的称台的不同位置时的称重数据；
计算各个称重数据和所述称重数据的均值或所述砝码重量的差值；
所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值小于所述阈值。
进一步地，分别获得不同质量的砝码加载在所述称台的不同位置时的称重数据；
分别计算加载不同质量砝码时，各个称重数据和所述称重数据的均值或者各个砝码重量的差值，并利用加载不同质量砝码时的所述称重数据的均值计算线性参数；
所述差值的绝对值中的最大值超过阈值时，利用线性参数计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值小于所述阈值。
更进一步地，所述差值超出预设的阈值范围时，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值处于所述阈值范围内。
更进一步地，所述差值的绝对值中的最大值超过阈值时，基于所述差值计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值处于所述阈值范围内。
进一步地，计算所述差值最大值的收敛速率或者所述差值最大值的绝对值的收敛速率是否超过速率阈值，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所述差值最大值的收敛速率小于所述速率阈值。
更进一步地，通过所述差值的最大值和上一次差值最大值计算得到的斜率和上一次计算得到的斜率的差值作为所述收敛速率。
更进一步地，所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据和循环次数，直到所有差值的绝对值小于所述阈值或者所述循环次数超过循环阈值。
一偏载误差修正系统，包括：一处理设备和一通讯设备；
所述通讯设备从称重设备获得砝码加载在称台的不同位置时的称重数据；
所述处理设备计算各个称重数据和所述称重数据的均值或所述砝码重量的差值；
所述处理设备在所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值小于所述阈值。
进一步地，所述通讯设备分别获得不同质量的砝码加载在所述称台的不同位置时的称重数据；
所述处理设备分别计算加载不同质量砝码时，各个称重数据和所述称重数据的均值或者各个砝码重量的差值，并利用加载不同质量砝码时的所述称重数据的均值计算线性参数；
所述处理设备在所述差值的绝对值中的最大值超过阈值时，利用线性参数计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值小于所述阈值。
更进一步地，所述处理设备在所述差值超出预设的阈值范围时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值处于所述阈值范围内。
进一步地，所述处理设备计算所述差值最大值的收敛速率或者所述差值最大值的绝对值的收敛速率是否超过速率阈值，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所述差值最大值的收敛速率小于所述速率阈值。
更进一步地，所述处理设备通过所述差值的最大值和上一次差值最大值计算得到的斜率和上一次计算得到的斜率的差值作为所述收敛速率。
更进一步地，所述处理设备在所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据和循环次数，直到所有差值的绝对值小于所述阈值或者所述循环次数超过循环阈值。
一存储介质，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偏载误差修正方法。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的偏载误差修正方法直接处理称重偏载误差，从而计算获得称重设备中传感器的修正系数并带入到偏载修正的称重数据中，确保了称重数据的称重误差最小，实现了更加准确地偏载误差修正。
此外本发明还利用多组砝码的称重数据的线性关系来帮助提升偏载误差修正的准确性和修正效率。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的称重设备的偏载修正方法的流程图。
图2为本发明的另一个实施例的称重设备的偏载修正方法的流程图。
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。
一个实施例的称重设备的偏载误差修正方法中，包括以下步骤：
分别获得不同质量的砝码加载在称重设备的称台的不同位置时的称重数据。
分别计算各个质量砝码的各个称重数据和称重数据的均值的差值，并利用各个质量砝码的均值计算线性参数。
差值的绝对值中的最大值超过阈值时，利用线性参数等计算更新传感器修正系数，并更新称重设备的称重数据；直到所有差值小于所述阈值。
本实施例中直接计算砝码在各个加载点的偏载误差，并利用线性参数等直接修正称重设备的传感器参数。本实施例直接以称重误差概念为指导，从而实现减小称重设备的称重误差。相比于现有技术，本实施例不会因为最小差值平方和不具备严格的统计分析中的分布概念，从而导致偏载误差修正不准确的问题。而且本实施例中利用差值和阈值的比较，保证修正系数更新后的偏载误差是收敛的，从而保证了称重的准确性。
本实施例中通过不同砝码质量的均值计算构建这些均值的线性关系，从而得到线性参数。
在一个变形例中，在差值超出预设的阈值范围时，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值处于所述阈值范围内。而且差值也可以直接利用选定的砝码得到的称重数据和砝码重量做差得到，也就是说各个砝码的称重数据分别和各个砝码的重量做差就可以得到各个砝码所对应的差值。
在另一个变形例中，利用本次计算的差值的最大值和上一次计算的差值最大值来计算斜率，当本次计算得到的斜率和上一次计算的斜率的差值超过预设的速率阈值时，计算更新传感器修正系数，并更新称重设备的称重数据，再次计算差值，并进而计算这一次的斜率和之前一次的斜率的差值，如果差值超过预设的速率阈值，就重复上述的计算步骤，直到计算得到的斜率差值小于速率阈值为止。也就是说，本实施例中通过连续两次斜率差值的计算，获得差值的收敛速率，并进而通过收敛速率的变化来判断差值是否在不断收敛，并不断重复这些步骤，直到差值的收敛速率非常低，即斜率的差值低于阈值时，此时偏载误差非常小，因此完成了修正系数的配置。
在又一个变形例中，处理设备在差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并在更新所述称重数据的同时记录传感器修正系数更新的循环次数，如果循环次数超过预设的次数，系统停止修正，从而避免系统处理时间过长和降低系统负担。如果循环次数没有超过预设的次数，同时差值的绝对值中的最大值落入阈值范围内，则系统和上面实施例一样，完成传感器修正系数更新。
偏载修正系统的一个实施例中称重设备中包括6个称重传感器，重量为W的砝码在称台的不同的加载位置进行测试。对应的不同加载位置的各个称重传感器的输出为xj,n，其中j标记测试加载位置点，n标记各个称重传感器，本实施例中标记最大j值为9。
称重传感器的称重数据的计算公式(11)如下：
Figure BDA0002584997500000061
其中，W为称重估测值，K为线性校正系数，Pn为关联于称重传感器的偏载修正系数，xn为第n个称重传感器的输出，Xzn为关联于零点标定的第n个称重传感器的零点输出。
系统具体执行偏载误差修正方法包括如下步骤：
在称重数据计算步骤S102中，计算砝码加载在称重设备的称台的不同位置时的称重数据。本实施例中将砝码在不同加载点的6个称重传感器数据代入公式(11)，则可得如公式(12)中的各个加载位置点的称重估测值为：
Figure BDA0002584997500000062
在均值计算步骤S104中，通过公式(13)计算各个称重数据的均值A。
Figure BDA0002584997500000063
在差值计算步骤中S106，通过公式(14)计算各个加载点的称重估测值的误差Ej。
Rj＝Wj-A (14)
在更新判断步骤S108中，从差值Ej的绝对值中搜索称重误差的最大值Ejmax，判断Ejmax是否超过预设阈值TH。
当判断结果是Ejmax超过阈值TH时，执行修正系数更新步骤S110，按照最大值Ejmax找到对应的称重估测值xjmax,n，并按照公式(15)计算更新传感器修正系数。
PnNew＝PnOld–k1×(Ejmax/A)×(k2×(xjmax,n–Xzn)/A) (15)
其中k1和k2为公式预设参数，PnOld为更新前关联于称重传感器的偏载修正系数，PnNew为更新后关联于称重传感器的偏载修正系数。
然后称重设备将PnNew作为当前设备的称重传感器的偏载修正系数Pn。并返回步骤S102，重新计算各个加载位置点的称重估测值。然后重复上述步骤，直到所有差值Ej小于阈值TH，流程结束。
在偏载修正系统的另一个实施例中称重设备中包括8个称重传感器，使用5个不同重量的称重砝码，重量为Wi的砝码在称台的不同的加载位置进行测试。对应的不同加载位置的各个称重传感器的输出为xi,j,n，其中i标记不同重量的砝码，j标记测试加载位置点，n标记各个称重传感器，本实施例中标记最大j值为12。
称重传感器的称重数据的计算公式(21)如下：
Figure BDA0002584997500000071
其中，W为称重估测值，K为线性校正系数，Pn为关联于称重传感器的偏载修正系数，xn为第n个称重传感器的输出，Xzn为关联于零点标定的第n个称重传感器的零点输出。
系统具体执行偏载误差修正方法包括如下步骤：
在称重数据计算步骤S202中，分别计算各个砝码加载在称重设备的称台的不同位置时的称重数据。本实施例中将每个砝码在称台上不同加载点的8个称重传感器数据代入公式(21)，则可得如公式(22)中的各个加载位置点的称重估测值为：
Figure BDA0002584997500000072
在均值计算步骤S204中，通过公式(23)计算各个称重数据的均值Ai。
Figure BDA0002584997500000073
在步骤S204中还同时利用各个砝码所对应的称重数据的均值Ai生成线性校正系数Kline。
在差值计算步骤中S206，通过公式(24)计算各个加载点的称重估测值的误差Ei,j。
Ri,j＝Wi,j-Ai (24)
在更新判断步骤S208中，判断差值Ei,j是否在范围内[Emin,Emax]。
当判断结果时Ei,j超出范围时，执行修正系数更新步骤S210，确定超出范围的Ei, jout所对应的称重估测值xi,j,nout，并按照公式(25)计算更新传感器修正系数。
PnNew＝PnOld–k1×(Ei,jout/Ai)×(Kline×(xi,j,nout–Xzn)/Ai) (25)
其中k1为公式预设参数，PnOld为更新前关联于称重传感器的偏载修正系数，PnNew为更新后关联于称重传感器的偏载修正系数。
然后称重设备将PnNew作为当前设备的称重传感器的偏载修正系数Pn。并返回步骤S202，重新计算各个加载位置点的称重估测值。然后重复上述步骤，直到所有差值Ei,j在阈值范围内，流程结束。
通过以上对偏载误差修正方法的流程描述可知，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。
本发明的计算的流程可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

Claims (14)

1.一种偏载误差修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
获得砝码加载在称重设备的称台的不同位置时的称重数据；
计算各个称重数据和所述称重数据的均值或所述砝码重量的差值；
所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值小于所述阈值。
2.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，
分别获得不同质量的砝码加载在所述称台的不同位置时的称重数据；
分别计算加载不同质量砝码时，各个称重数据和所述称重数据的均值或者各个砝码重量的差值，并利用加载不同质量砝码时的所述称重数据的均值计算线性参数；
所述差值的绝对值中的最大值超过阈值时，利用线性参数计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值小于所述阈值。
3.如权利要求1或2所述的修正方法，其特征在于，
所述差值超出预设的阈值范围时，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值处于所述阈值范围内。
4.如权利要求1或2所述的修正方法，其特征在于，所述差值的绝对值中的最大值超过阈值时，基于所述差值计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值处于所述阈值范围内。
5.如权利要求1或2所述的修正方法，其特征在于，计算所述差值最大值的收敛速率或者所述差值最大值的绝对值的收敛速率是否超过速率阈值，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所述差值最大值的收敛速率小于所述速率阈值。
6.如权利要求5所述的修正方法，其特征在于，通过所述差值的最大值和上一次差值最大值计算得到的斜率和上一次计算得到的斜率的差值作为所述收敛速率。
7.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，
所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据和循环次数，直到所有差值的绝对值小于所述阈值或者所述循环次数超过循环阈值。
8.一种偏载误差修正系统，其特征在于，包括一处理设备和一通讯设备；
所述通讯设备从称重设备获得砝码加载在称台的不同位置时的称重数据；
所述处理设备计算各个称重数据和所述称重数据的均值或所述砝码重量的差值；
所述处理设备在所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值小于所述阈值。
9.如权利要求8所述的修正系统，其特征在于，所述通讯设备分别获得不同质量的砝码加载在所述称台的不同位置时的称重数据；
所述处理设备分别计算加载不同质量砝码时，各个称重数据和所述称重数据的均值或者各个砝码重量的差值，并利用加载不同质量砝码时的所述称重数据的均值计算线性参数；
所述处理设备在所述差值的绝对值中的最大值超过阈值时，利用线性参数计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值的绝对值小于所述阈值。
10.如权利要求8或9所述的修正系统，其特征在于，
所述处理设备在所述差值超出预设的阈值范围时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所有差值处于所述阈值范围内。
11.如权利要求8或9所述的修正系统，其特征在于，所述处理设备计算所述差值最大值的收敛速率或者所述差值最大值的绝对值的收敛速率是否超过速率阈值，计算更新传感器修正系数，并更新所述称重数据，直到所述差值最大值的收敛速率小于所述速率阈值。
12.如权利要求11所述的修正系统，其特征在于，所述处理设备通过所述差值的最大值和上一次差值最大值计算得到的斜率和上一次计算得到的斜率的差值作为所述收敛速率。
13.如权利要求8所述的修正系统，其特征在于，
所述处理设备在所述差值的绝对值中的最大值超过预设阈值时，计算更新所述称重设备中的传感器修正系数，并更新所述称重数据和循环次数，直到所有差值的绝对值小于所述阈值或者所述循环次数超过循环阈值。
14.一种存储介质，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1-7中任一项所述的偏载误差修正方法。
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