CN115210542A - 容器秤或平台秤 - Google Patents

Abstract

在容器秤或平台秤(1)中，所述容器秤或平台秤的称重平台或称重容器(2)放置在三个或四个模拟的称重单元(3)上，称重单元(3)的单个信号(8)在求和设备(7)中相加成总信号(9)，评估设备(6)从所述总信号求出重量值(11)并输出所述重量值。根据本发明，求和设备(7)设计用于将单个信号(8)无反作用地相加。评估设备(6)包含用于将单个信号(8)数字化的模/数转换器(19)以及诊断设备(20)，所述诊断设备将数字化的单个信号(8)评估为诊断信息(21)并输出所述诊断信息。

Description

容器秤或平台秤

技术领域

本发明涉及容器秤或平台秤，所述容器秤或平台秤的称重平台或称重容器放置在三个或四个模拟的称重单元上，所述容器秤或平台秤具有求和设备，所述求和设备将称重单元的单个信号相加成总信号；并且具有评估设备，所述评估设备从总信号求出重量值并输出所述重量值。

背景技术

工业容器秤或平台秤由称重电子装置(评估设备)和称重容器(例如筒仓)或称重平台构成，所述称重电子装置部分地具有现场显示器，所述称重容器(例如筒仓)或称重平台根据构型立于三个或四个称重单元上。在桥式电路中主要使用具有应变仪(DMS)的模拟的称重单元。称重单元经由电导线与接线盒(分线盒)连接，DMS桥式电路在所述接线盒中并联连接，使得将称重单元的模拟的测量信号(单个信号)相加成总信号。总信号经由信号线缆进一步被转发给评估设备，所述评估设备还包含测量放大器和模/数转换器，并且将称重单元的总信号评估为重量值，并显示所述重量值和/或传输给上级的控制装置。

存在对诊断和监控功能的需要，以在秤的调试、维护时或还有运行中为用户提供支持，并为将关于秤的当前状态的信息提供给用户。由此可以减少用于调试和维护的时间，也减少具有从中产生的生产失效的设施的与其相关的停机时间。

发明内容

根据本发明，该目的通过权利要求1中限定的容器秤或平台秤实现，其有利的改进形式在从属权利要求中说明。

因此，本发明的主题是一种容器秤或平台秤，其称重平台或称重容器放置在三个或四个模拟的称重单元上，所述容器秤或平台秤具有求和设备，所述求和设备将称重单元的单个信号相加成总信号；并且具有评估设备，所述评估设备从总信号求出重量值并输出所述重量值，其特征在于，求和设备设计用于将单个信号无反作用地相加，并且评估设备包含用于将称重单元的单个信号数字化的模/数转换器以及诊断设备，所述诊断设备将数字化的单个信号评估为诊断信息并输出该诊断信息。

通过将称重单元的单个信号无反作用地相加成对于待测量的重量起决定性作用的总信号，所述单个信号无失真地为了诊断目的用于差异化评估。求和设备可以包括具有运算放大器的模拟求和放大器(反相加法器)，所述求和放大器将模拟的单个信号无反作用地相加。由于将单个信号数字化以用于以数字方式进行的诊断评估，所以可以替代于数字化的单个信号相加来设计求和设备。

诊断设备可以设计用于接收关于称重单元的间距或称重平台或称重容器的放置点的信息，并且从所述信息和称重单元的数字化的单个信号求出并输出秤的重心。关于称重单元的间距或称重平台或称重容器的放置点的信息例如可以由称的操作员或装配员经由合适的用户界面输入。经由相同的用户界面，也可以视觉地、尤其以图形方式输出称的求出的重心、尤其秤的平行于放置面的横向坐标。

在最简单的情况下，也可以在没有输入的情况下通过输出数字化的单个信号的值或其例如呈柱状图形式的图示来示出重心分布。

自动求出重心简化了秤的构造和定向，其中，也可以识别力分流或横向力。诊断设备优选地设计用于将未加载的称的所求出的重心的位置存储在存储器中，并且将加载的称的重心的位置和/或在称上的负载的重心的位置作为与未加载的称的所存储的重心的偏差求出并输出。以该方式，例如可以在容器的后续改变、修改或扩展时获得关于称重容器中的材料分布或重心移动的信息。

可以以有利的方式检测在称重单元处的力分流和/或在风的情况下或由于其他外部影响引起称重容器或负载的提升的危险，即在称的未加载的情况下通过将数字化的单个信号的获得的值作为相关的称重单元的零点值存储在存储器中，并且将在称持续运行期间获得的数字化的单个信号在减去所属的零点值之后相互比较。因此，在力分流改变的情况下称重单元处的各个重量值彼此间的比例改变，使得在偏差大的情况下可以输出可能的力分流的指示的警告进而可以输出错误的测量。因此，当一个称重单元或相邻的称重单元的负载与零点(静载)相比变成零或其作用方向从压力负载变成拉力负载时，可以通过检控称重单元处的各个重量值与零点的比较来监控容器或称的提升的危险。

称重单元的不同的灵敏度会导致角负载误差，即对于相同负载根据区在称、例如称重平台上的位置导致不同的重量值。为了实现数字的角负载补偿，诊断设备可以从数字化的单个信号的值求出称的角负载误差，该值在秤在不同部位处加载同一个校准重量的情况下获得，并从所述角负载误差计算校正系数，该校正系数用于将单个信号相加成总信号。

在单个称重单元失效的情况下，整个工业称通常失效。为了防止这种情况，评估设备优选地设计用于通过监控所连接的称重单元的阻抗来检测各个称重单元的失效；诊断设备然后根据完好的称重单元的数字化的单个信号计算出用于相应失效的称重单元的单个信号的替代值，并且为了求出待测量的负载的重量值而提供所述替代值。

最后，诊断设备可以设计用于评估单个信号的频率成分，并且从中获取关于称重物在称上的动态称重过程或处理的信息并输出该信息。由此可行的是，在没有附加的传感装置的情况下例如监控配量过程或借助于搅拌器在称重容器中混匀介质，或者执行过滤器的过滤器参数的自动计算，利用所述过滤器将为求出重量值而相加的单个信号过滤。

附图说明

在下文中，根据实施例并参考附图来解释本发明；详细地示出：

图1示出容器秤的一个实施例，

图2示出用于评估设备的一个示例，

图3示出用于评估设备的另一个示例，

图4和5示出用于诊断信息的可视化的示例。

相同的附图标记在不同的图中具有相同的含义。图示是纯示意性的并且不代表任何尺寸关系。

具体实施方式

图1示出具有称重容器2的容器秤1，所述称重容器放置在三个模拟的称重单元3上。所示的称重容器2是具有搅拌器4的搅拌罐。但是，容器2也可以是筒仓、箱、填充漏斗等。例如当容器2或代替容器的在此未示出的称重平台具有方形或矩形的基面时，也可以使用四个称重单元。将在称重单元3上通过整个机械结构在没有待测量的有效负载(在此例如容器2中的介质)的情况下的负载描述为静载。称重单元3经由导线5连接在评估设备(称重电子装置)6处，在所述评估设备中求和设备7将称重单元3的单个信号8相加成总信号或和信号9。评估设备6的计算单元10从总信号9求出重量值11，所述重量值在秤1的显示器12上为用户13显示和/或经由连接装置14以其他方式传输给上级设备或控制装置15，以用于控制、记录、显示、结算等的目的。显示器12是用户界面16的组成部分，所述用户界面还具有用于输入关于秤1的信息(例如称重单元3的位置)的机构17。

评估设备6还包含监控设备18，所述监控设备测量和监控所连接的称重单元3的阻抗，以便检测各个称重单元3的失效或导线5的导线断路或短路。

最后，评估设备6包含模/数转换器19，所述模/数转换器将称重单元的单个信号8数字化并输送给诊断设备20，所述诊断设备从数字化的单个信号8求出诊断信息21并将所述诊断信息为用户13显示在显示器12上和/或必要时传输给上级设备15。

图2示出评估设备6的一个实施例，其中，在此例如四个称重单元3的单个信号8在模/数转换器19中数字化，并且然后输送给诊断设备20和在此数字的求和设备7。计算单元10从由求和设备7提供的数字的总信号求出重量值11。诊断设备20包含多个诊断模块20'、20”、20”'，所述诊断模块将数字化的单个信号8处理成不同的诊断信息21'、21”、21”'。在此，诊断设备20可以由测量所连接的称重单元3的阻抗的监控设备18控制，以便在检测各个称重单元3的失效时计算出用于相应失效的称重单元3的单个信号8的替代值，例如21”'，并且提供替代值用于求出重量值11。

如在图2中还表明，每个模拟称重单元3分别包含呈桥式电路23的应变仪(DMS)22。

图3示出评估设备6的另一个实施例，其中，与根据图2的示例不同，称重单元3的单个信号8在模拟的求和放大器(反向加法器)24中相加，并且随后在模/数转换器19中数字化并且输送给计算设备10。此外，该实施例在原理上与根据图2的实施例没有区别，其中，在此也可以存在测量所连接的称重单元3的阻抗的监控设备，所述监控设备仅为了清楚起见而未示出。

秤1的机械结构对测量结果是决定性的，因为在此在实践中在称的构造中和运行中都会出现最常见的错误。因此，在秤构造中需要注意，在所有称重单元3处或在称重容器2或称重平台的放置点处例如产生相同的负载。如果例如秤的重心不处于中心或称重单元不全都相同高且平坦地定向，则例如称仅立于四个称重单元中的两个上，则会造成个别称重单元的过载，而其他的称重单元可能会承受负载荷、即承受拉力。此外，需要注意的是，不存在或形成力分流，即称重容器或称重平台与秤所在的底部机械脱耦。这种力分流例如可以通过未精确调节的构件、即例如克服称的过载、横向力或提升(倾斜)的机械保险装置、通过称的污染或通过来自或至称重容器2的未脱耦的管道线路而形成。

此外，外部影响作用于重量测量。属于外部影响的有温度影响，例如容器2的天然温度波动、冷却或加热、容器2中介质的温度或会引起容器结构热膨胀或收缩的放热或吸热化学反应、作用于容器2上的风力、其中构造秤的设施的振动、在称重单元3处的污物堆积等，它们会导致在称重单元3的区域中的问题，如横向力、轴向力、力矩或力分流。

如下文更详细解释的那样，诊断设备20的诊断模块20'、20”、20”'可以执行不同的监控和诊断任务，以便在称1的调试、维护中或还有运行中支持用户并且为其提供关于称1的当前状态的信息。

假设秤1具有四个称重单元3。通过对称重单元3的单个信号8的数字化，根据秤1的负载得到各第n个称重单元的以下数字值(对应于称重单元Wn，n＝1，2，3，4):

DWn 称重单元Wn的测量值，

J0Wn 在称无负载时的称重单元Wn的零点值，

J1Wn 在秤加载校准重量时的称重单元Wn的调整值。

首先，取未负载的秤1的零点，其中，将得到的零点值J0Wn存储在诊断设备20的存储器26(图2和图3)中。为了求出秤1的重心，用户13可以经由输入机构17将关于称重单元W1、W2、W3和W4彼此间的相对位置的信息输入到评估设备6中，其中，所述信息可以以图形的方式在用户界面16的显示器12上示出。

图4示例性地示出对于具有方形的基面和侧边长a的容器2的情况。诊断设备20、例如诊断模块20'从所述信息中计算各个称重单元Wn的位置或横向坐标(xn，yn)：

并且此外计算未加载的秤1的重心S0的坐标(x_s0，y_s0)：

和

未加载的秤1的重心S0的位置如示例性地在图4中示出的那样可以在显示器12上可视化。在理想情况下，即在秤1的最佳设置的情况下，重心S0位于x轴和y轴的交点中，所述x轴和y轴对应于秤1或容器2的对称轴。不同的公差范围27、28可以表明，所求出的重心位置对于称1的运行是否可被容忍。重心S0的求出及其可视化简化了秤1的构造和定向，其中，还可以识别力分流或横向力。在此，可视化的方式和方法当然可以非常不同地进行。因此，例如还可行的是，零点值J0W1、J0W2、J0W3和J0W4以条的形式在条形图中示出，其中，各个条与零点值的平均值的偏差说明对所属的称重单元W1、W2、W3和W4的校准需求。

图5示出在具有三个称重单元W1、W2和W3的秤中的重心的可视化的示例。

未加载的秤1的重心S0的所求出的坐标(x_s0，y_s0)存储在存储器26中。这实现，在秤1持续运行期间监控称重容器2中的介质或称重平台上的有效负载的重心S。这通过以下方式进行，诊断设备20或其模块20'、20”、20”'中的一个以如下方式求出加载的秤1的重心S的位置(x_s，y_s)：

并且加载的秤1的重心S的位置(x_s，y_s)与未加载的秤1的重心S0的位置(x_s0，y_s0)或两个重心S、S0之间的偏差ΔS在显示器12上可视化。重心监控例如可以用于，在散装货物的情况下，及早地检测桥形成或在称重容器2的内壁处的结块。但是，所述重心监控也实现例如检测通过风力引起的秤的负载。

在不输入并且了解称重单元W1、W2、W3和W4的相对位置的情况下，至少可以通过以下方式显示重心分布，即例如称重单元Wl、W2、W3和W4的测量值、零点值或调整值DWn、J0Wn、J1Wn被直接输出，或者例如在柱状图中显示图形表示的形式。

在诊断的范围中，可以通过比较各个称重单元Wn的数字测量值DWn识别力分流，所述测量值优选通过零点值J0Wn来调整，其中，在测量值DWn之间差异大的情况下输出诊断信息21作为警告。

通过监控各个称重单元Wn的数字测量值DWn与零点值J0Wn相比较识别出容器称1由于风力而提升的风险。对此的指示是，例如在一个称重单元或两个相邻的称重单元的情况下，通过其零点值J0Wn调整的数字测量值DWn变为零或变为负。

如上所述，诊断设备20可以由监控设备18控制，所述监控设备测量所连接的称重单元3的阻抗，以便在检测到各个称重单元3的失效的情况下计算出用于相应的失效的称重单元3的单个信号8、更准确地相应的数字测量值DWn的替代值21”'，并且提供该替代值以求出重量值11。

为了补偿失效的称重单元，例如W2，可以从其余的称重单元Wl、W3、W4的数字测量值DW1、DW3、DW4计算平均值，并且用作为用于故障的称重单元W2的替代值：

为了在安装秤1时消除可能的不对称和张力的影响，可以通过存储器26中的零点值J0Wn调整替代值DW2的计算：

也可以根据调整值J1Wn进行调整，在对秤1加载校准重量时求出所述调整值，并且同样存储在存储器26中：

在此，也还可以通过零点值J0Wn进行调整：

类似地，在两个称重单元、例如W1和W2同时失效的情况下，可以从剩余的称重单元W3、W4以如下方式计算这两个称重单元的替代值Dl和D2：

下面，以具有三个称重单元W1、W2和W3的称(图5)为例来解释，可以如何对秤1进行自动的数字的角负载补偿。如上所述，各个称重单元3的不同灵敏度会导致角负载误差。在相同的负载放置在秤的不同位置上时，将所求出的重量值11的变化称为角负载误差。

在第一步骤中，将校准重量、例如100kg依次放到秤1的三个角点上、即在称重单元3的位置处，其中，获得调整值J1W1、J1W2、J1W3。由于称重单元3的灵敏度不同，所述调整值会是不同的。现在通过存储器26中的零点值J0Wn来调整调整值：

ΔW1＝J1W1-J0W1

ΔW2＝J1W2-J0W2

ΔW3＝J1W3-J0W3

从所调整的值ΔWn中选择最小值，在此例如ΔW3。

在下一步骤中，以如下方式为待相加成总信号11的单个信号8计算校正系数Fn并且存储在存储器26中：

在重量测量中，待相加的单个信号8、在此例如通过零点值J0Wn调整的数字测量值DWn乘以计算的系数Fn，以获得补偿角负荷的测量值DWEn：

DWE1＝F1·(DW1-J0W1)

DWE2＝F2·(DW2-J0W2)

DWE3＝F3·(DW3-J0W3)＝(DW3-J0W3)

最后，在数字的求和设备7(图2)中将补偿角负荷的测量值DWEn相加成总信号DWE1+DWE2+DWE3，所述总信号表示重量值11。

最后，在诊断模块20′、20″、20″′之一中，评估数字化的单个信号8的频率成分，并且从中获取关于称1上的称重物的动态称重过程或处理的信息并且输出。因此，例如容器2中的搅拌器4(图1)产生由称重单元3记录的且重新出现在单个信号8中的振动和震动。通过数字化的单个信号的过滤或频率分析(例如傅立叶变换)，例如可以提取搅拌器4的转动频率，并且必要时可以根据各个信号的相移来检测转动方向。频谱还允许得出搅拌器4的技术状态的结论。根据与转速相关的信号分量的振幅，例如可以检查称重容器2中的介质的状态，或者在混合或反应过程中估计所述过程何时结束。

在求出重量值11时会需要，例如当将称1用于配量目的并且在搅拌器4运行时应当被配量时，将称重单元3的相加的单个信号8在评估设备6的过滤器29中过滤，以便消除干扰。尽管至今为止必须对过滤器参数执行手动调节或适配，但是现在存在以下可能性，即通过求出数字化的单个信号的频率来自动化过滤器适配。所述频率也可以与搅拌器4的所调整的转速进行比较，并且可以将对此的偏差报告给设施操作员。

Claims (9)

1.一种容器秤或平台秤(1)，所述容器秤或平台秤的称重平台或称重容器(2)放置在三个或四个模拟的称重单元(3)上，所述容器秤或平台秤具有求和设备(7)和评估设备(6)，所述求和设备将所述称重单元(3)的单个信号(8)相加成总信号(9)，所述评估设备从所述总信号(9)求出重量值(11)并且输出所述重量值，

其特征在于，所述求和设备(7)设计用于将所述单个信号(8)无反作用地相加，并且所述评估设备(6)包括用于将所述称重单元(3)的所述单个信号(8)数字化的模/数转换器(19)以及诊断设备(20)，所述诊断设备将数字化的所述单个信号(8)评估为诊断信息(21)并且输出所述诊断信息(21)。

2.根据权利要求1所述的容器秤或平台秤(1)，其特征在于，所述求和设备(7)包括模拟的求和放大器(24)。

3.根据权利要求1所述的容器秤或平台秤(1)，其特征在于，所述求和设备(7)设计用于将数字化的所述单个信号(8)相加。

4.根据前述权利要求中任一项所述的容器秤或平台秤(1)，其特征在于，所述诊断设备(20)设计用于接收关于所述称重单元(3)的位置或间距(a)或者所述称重平台或所述称重容器(2)的放置点的信息，并且从所述信息和所述称重单元(3)的数字化的所述单个信号(8)求出并且输出所述秤(1)的重心(S，S0)的位置，并且其中，所述诊断设备(20)设计用于，将未加载的所述秤(1)的求出的重心(S0)的位置存储在存储器(26)中，并且将加载的所述称(1)的重心(S)的位置和/或在所述秤(1)上的负载的重心(S)的位置作为与未加载的所述秤(1)的存储的重心的偏差求出并输出。

5.根据前述权利要求中任一项所述的容器秤或平台秤(1)，其特征在于，所述诊断设备(20)设计用于，将数字化的所述单个信号(8)的在所述秤(1)未加载的情况下获得的值作为相关的所述称重单元(3)的零点值存储在存储器(26)中，并且将在所述秤(1)持续运行期间获得的数字化的所述单个信号(8)在减去配属的所述零点值之后相互比较，以检测在所述称重单元(3)处的力分流和/或所述负载的提升。

6.根据前述权利要求中任一项所述的容器秤或平台秤(1)，其特征在于，所述诊断设备(20)设计用于从在所述秤(1)在不同部位处加载同一个校准重量的情况下获得的、数字化的所述单个信号(8)的值求出所述秤(1)的角负载误差，并且从所述角负载误差计算出用于待相加成所述总信号(9)的所述单个信号(8)的校正系数。

7.根据前述权利要求中任一项所述的容器秤或平台秤(1)，其特征在于，所述评估设备(6)设计用于通过监控连接的所述称重单元(3)的阻抗来检测各个称重单元(3)的失效，并且所述诊断设备(20)设计用于根据完好的所述称重单元(3)的数字化的所述单个信号(8)计算出用于相应失效的所述称重单元(3)的所述单个信号(8)的替代值，并且为求出所述重量值(11)而提供所述替代值。

8.根据前述权利要求中任一项所述的容器秤或平台秤(1)，其特征在于，所述诊断设备(20)设计用于，评估所述单个信号(8)的频率成分，并且从所述频率成分获取关于称重物在所述秤(1)上的动态称重过程或处理的信息并且输出所述信息。

9.根据前述权利要求中任一项所述的容器秤或平台秤(1)，其特征在于，所述评估设备(6)包括过滤器(29)，所述过滤器将为求出所述重量值(11)而相加的所述单个信号(8)过滤，并且根据对所述单个信号(8)的所述频率成分的评估自动地调整所述过滤器的过滤器特性。

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