CN204758108U - 多秤台重检秤 - Google Patents

Abstract

一种多秤台重检秤，它包括称重传感器支撑架以及设置于称重传感器支撑架上的上料送进装置，其特征是在称重传感器支撑架上还设置有沿物体行进方向依次顺序放置的N个称量精度一致的秤台采集单元，N≥2，接续在秤台采集单元后面的是剔除分级装置，与上料送进装置、秤台采集单元和剔除分级装置电连接的多秤台数据显示控制单元；每个秤台采集单元包括设置于称重传感器支撑架上的称重传感器、与称重传感器电连接的重量采集A/D模块；重量采集A/D模块与多秤台数据显示控制单元电连接；秤台采集单元还包括固定于传感器之上承受被测物体重量并传送该物体的台面。

Description

多秤台重检秤

技术领域

本实用新型为一种自动重量分检秤，涉及高速动态称重领域。

背景技术

自动重量分检秤主要用于包装流水线中间或终端，在线地对产品重量进行动态称量，进而按预设的重量范围对产品进行选别、剔除或分级。比起人工称量和机器静态称量，自动重量分检秤检测速度快、计量精度高、扩充性能强。

现有重检秤主要由以下四部分组成：上料送进装置、一个秤台采集单元、一个单秤台显示控制单元、剔除分级装置。上料送进装置用于对被称物体的运行速度调节，确保各个物体之间的间距满足单秤台显示控制单元中分检数字处理程序的要求，即，通过提高送进速度，使各个被测物体被高速拉开距离，确保它们之间的净距离（即前一个物体的尾部与后一个物体的头部的间距）至少大于秤台台面的长度。显示控制单元把重量数字信号进行数字处理得出重量数值并显示，并据此控制剔除分级装置对超出重量设定范围的物体进行剔除，对在设定范围内的予以放行，或者，按多个设定的重量范围对物体进行重量分级。

现有重检秤的秤台采集单元都是由一个重量采集A/D模块、称重传感器支撑架、称重传感器、固定于传感器之上承受被测物体重量并传送该物体的台面组成。称重传感器与重量采集A/D模块电连接，重量采集A/D模块（把重量传感器的模拟信号变成数字信号）与显示控制单元电连接。

重检秤的精度取决于秤台采集单元的精度（包括动态数字滤波算法），该精度又取决于有效称重时间（即快速移动的物体的全部重量作用于台面的时间）的长短或有效称重数据的多少。称量物体在台面上有效称重时间越长，重量采集A/D模块采集到的有效重量数据就越多，这些动态数据按同样的滤波算法处理得到的重量值就越接近称量物体的真实重量，重量分检的精度也就越高；但有效称重时间越长，分检速度（物体个数/分钟）或称量效率就越低。

目前重检秤的问题是：在保证称量效率的同时，很难提高称重精度。

由于重检秤结构比普通电子台秤、汽车衡、轨道衡、液体灌装秤复杂得多，前有上料送进装置，后有剔除分级装置，中间很难再增加提高精度的装置；最重要的区别是物体被秤台上高速旋转的皮带带动，陆续不断、高速地从秤台台面上通过，必须快速准确地识别出物体的重量，实时控制后续的剔除分级装置动作。所以，目前，研究者都是从重量信号响应的速度、秤台结构和皮带机构的振动和数字滤波上考虑改进秤台的精度。目前，提高称重精度的手段如下：

1、提高重量采集A/D模块的采样速率，让输出的重量数据尽量多来消除干扰误差。但由于物体上下秤台台面的数据无法利用，只能利用物体全部上秤台台面后的全部重量压在秤台上的有效数据，也即有效称重时间；分检速度一定的情况下，重量采集A/D模块的采样速率越高，有效称量时间内数据就越多，就越容易消除物体与秤台台面对称重传感器的高频干扰；但对于物体与秤台台面对称重传感器的低频干扰，提高采样速度则无能为力。所以，采集速度提高只能部分有效地提高称量精度。

2、改进数字滤波程序、提高滤波结果的响应速度和稳定时间。但一种滤波程序只能最好地适应一种干扰或波动，由于物体每次上秤台台面时不同的姿态及方向对称重传感器的偶然性干扰误差和秤台整体结构由于称重传感器弹性体变形导致的自我变形振动，还是无法对每个物体每次都有效提高精度。

3、改进秤台机械结构和加工精度，消除机械振动所致的无法通过滤波来剔除的干扰误差。如，与物体通过秤台的频次接近的皮带及滚筒不平衡质量引起的跳动误差就很难通过滤波消除；只能通过提高加工精度来解决。但加工精度超过一定极限，成本就会过高。

这些手段都只是部分地解决了目前重检秤的精度问题。

专利CN101932919B涉及一个秤台台面同时接多个重量采集A/D模块（含多个称重传感器）、即一个物体的重量同时作用于多个数字称重单元，在多个数字采集单元没有同步触发、同步采集、同步传输前提下，利用RS485等通讯速度较慢的技术手段，提出了一种将多个数字称重单元（采样时间刻度不一致）的数字信号通过插值到同一个时间刻度而简单相加的方法，但其运算量很大、重量结果对时间滞后很严重，主要用于重量信号变化缓慢的液体灌装称重领域，无法用于对即时性、响应速度要求很高的高速动态称重领域。

ZL200710135526.0在车辆下面平铺多个秤台台面，每次针对具有不同长度和轴距承重点的车辆，把所有秤台中将有效承受本次测试车辆重量的秤台组合成一台秤，每次承重的所有秤台只称量一个物体，物体的重量由所有秤台的数值简单组合相加而得，属于静态轨道衡领域。

ZL200720046896.2提供了用多个秤台台面同时称量多个不同物体的电子秤，每个秤台只称量一个物体，物体不在各个秤台上移动，各个秤台的重量数据之间不发生任何运算关系；属于多功能静态电子台秤。

发明内容

本实用新型通过增加重检秤的秤台采集单元的数量，并在每个秤台采集单元的秤台台面的首尾设置光电检测装置，在不降低称量速度的前提下，使分检精度大幅提高。

一种多秤台重检秤，它包括称重传感器支撑架以及设置于称重传感器支撑架上的上料送进装置，其特征是在称重传感器支撑架上还设置有沿物体行进方向依次顺序放置的N个称量精度一致的秤台采集单元，N≥2，接续在秤台采集单元后面的是剔除分级装置，与上料送进装置、秤台采集单元和剔除分级装置电连接的多秤台数据显示控制单元；

每个秤台采集单元包括设置于称重传感器支撑架上的称重传感器、与称重传感器电连接的重量采集A/D模块；重量采集A/D模块与多秤台数据显示控制单元电连接；秤台采集单元还包括固定于传感器之上承受被测物体重量并传送该物体的台面。

本方案的具体特点还有，还包括（N+1）个光电检测装置，N≥2，光电检测装置分别位于第一个秤台采集单元的台面前端和每个秤台采集单元的台面尾部，光电检测装置均与多秤台数据显示控制单元电连接。

重量采集A/D模块与多秤台数据显示控制单元做成一体。

秤台采集单元的台面可以使用电机驱动的皮带滚筒传送机构，通过多秤台数据显示控制单元控制各个秤台采集单元的皮带速度一致。

秤台采集单元的台面也可以使用直接用于称重的倾斜的滑道（第一个滑道的前面还可以设置顺料滑道，后续的剔除分级装置也可以采用倾斜放置的滑道），各个台面相互平行且有间隙，各个台面与物料接触面采用同样材质，台面倾斜的角度应保证使物料从第一个台面到第N个台面均为自由滑落，直至滑落到剔除分级装置上。

若被测物体在生产线上顺序地相隔很近，上料送进装置须能通过提高送料速度，使各个被测物体被高速拉开距离，确保它们之间的净距离大于一个秤台采集单元的台面长度，秤台采集单元的台面上物体运行速度也需控制得与上料送进装置的速度一致。

光电检测装置安装在每个台面的两端稍靠外一点的侧面的上部（包括相邻台面的中缝的侧面的上部），光线垂直于物料运行方向、水平发光，安装高度以被测物体移动中能遮挡住光电信号为准；也可以安装在台面的两端稍靠外一点（包括相邻台面的接缝处）的正上方，光电检测装置垂直发光。光电检测装置可以采用发射与接收分离形式，也可以采用发射和接收一体（靠物体反射）形式。一个光电检测装置包括发射和接收2部分。N个台面共安装（N+1）个光电检测装置，（N+1）个光电检测装置共同工作，用于物体的定位。

用同一个重量砝码对N（N≥2）个秤台采集单元进行统一重量标定、调整，使N（N≥2）个秤台采集单元的称量精度一致。

本发明的有益效果是：通过在重检秤中多设置（N-1）个秤台采集单元，没有降低物体的移动速度，也没有降低生产线的效率，仅仅采用求平均模式，本发明就可降低重检秤的系统误差。原因如下：称重系统尤其A/D的数据属正态分布概率形式，所以N次测试数据的平均值比1次测量值接近于真值的概率大。

本实用新型还可以采用光电组合叠加模式，大幅提高重量检测的精度：在物体在移动方向的垂直方向没有运动的前提下，物体跨越两个台面时，其重量由2个台面分担，又由于各个被称量的物体尾首间隔距离大于一个台面的长度，也即任何时刻每个台面上最多只有一个物体，所以这2个台面感受的重量之和就是也只是该正在跨越接缝的物体的重量，也即物体的重量正是这2个秤台采集单元的原始数据之和。所以，把该物体走过N个秤台采集单元的数据通过有序叠加的方式接起来，变成一个多个台面长度所对应物体移动时间的数据，其有效称量时间变为N个台面长度只减去一个物体长度后所剩距离所对应的物体移动所需时间。平均模式中所利用的每个物体在单个台面上的有效称量时间为每个台面长度减去物体的长度后所剩距离对应的物体移动所用时间，由此得出的物体重量值的精度较差。因为，求平均时，相当于少了物体很多个上下各个台面时的可以有效利用的数据。对每个物体而言，采用本实用新型，物体被N个秤台采集单元先后称重后，其有效称量时间不是等于其在单个台面上的有效称量时间的N倍，而是远大于其在单个台面上的有效称量时间的N倍；物体的长度相对秤台越长，按本实用新型所得的有效称量时间就比其在单个台面上的有效称量时间的N倍大得越多。有效称量时间越长、数据越多，显然，称量精度就越高；光电组合叠加模式比求平均模式的精度高很多。所以，相比一个秤台采集单元，本实用新型可大幅提高称重精度。

附图说明

图1是本方案的结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是现有技术中重检秤结构示意图。其动态称重部分由一个秤台采集单元88及显示控制模块85组成；秤台采集单元88由台面81、称重传感器82、重量采集A/D模块83、称重传感器支撑架84组成。图4是图3的俯视图。

图中：1-第一秤台采集单元；2-第二秤台采集单元；3-第三秤台采集单元；5-多秤台显示控制单元；7-上料送进装置；9-剔除分级装置；11-第一台面；12-第一称重传感器；13-第一重量采集A/D模块；14-称重传感器支撑架；21-第二台面；22-第二称重传感器；23-第二重量采集A/D模块；31-第三台面；32-第三称重传感器；33-第三重量采集A/D模块；41-第一光电检测装置；42-第二光电检测装置；43-第三光电检测装置；44-第四光电检测装置；61-第一物体；62-第二物体；63-第三物体；81-台面；82-称重传感器；83-重量采集A/D模块；84-称重传感器支撑架；85-显示控制模块；88-秤台采集单元。

具体实施方式

如图1-2所示，一种多秤台重检秤，它包括称重传感器支撑架14以及设置于称重传感器支撑架14上的上料送进装置7，在称重传感器支撑架14上还设置有沿物体行进方向依次顺序放置的3个称量精度一致的秤台采集单元（即，第一秤台采集单元1、第二秤台采集单元2、第三秤台采集单元3）、一个多秤台显示控制单元5、剔除分级装置9；每个秤台采集单元均与多秤台显示控制单元5电连接；多秤台显示控制单元5还与上料送进装置7、剔除分级装置9电连接。

每个秤台采集单元包括设置于称重传感器支撑架14上的称重传感器，与称重传感器电连接的重量采集A/D模块，重量采集A/D模块与多秤台显示控制单元5电连接。重量采集A/D模块把重量传感器的模拟信号变成数字信号。

秤台采集单元还包括固定于传感器之上承受被测物体重量并传送该物体的台面。秤台采集单元传送物体的台面是皮带滚筒，即，电机带动同步带驱动主动滚筒、滚筒再带动皮带、被称量物体和从动滚筒高速运行的动力皮带。所有台面长度0.5m，皮带速度可设定。

第一秤台采集单元1由第一重量采集A/D模块13、第一台面11、第一称重传感器12组成。第二秤台采集单元2由第二重量采集A/D模块23、第二台面21、第二称重传感器22组成。第三秤台采集单元3由第三重量采集A/D模块33、第三台面31、第三称重传感器32组成（每个称重台面下面可以有不止一个模拟称重传感器，它们电连接在一起相当于一个称重传感器）。每个秤台采集单元的称重传感器和一个重量采集A/D模块电连接，所有重量采集A/D模块与多秤台显示控制模块5电连接。重量采集A/D模块可以选用山东西泰克仪器有限公司的AD-S111-P-S2/S2M。用同一个重量500g的砝码对每个秤台采集单元进行统一重量标定，调整后每个秤台采集单元的动态称重精度为500±3g。

重检秤还包括：4个光电检测装置（即，第一光电检测装置41、第二光电检测装置42、第三光电检测装置43、第四光电检测装置44），分别位于第一台面11的前端和每个台面的尾部，均与多秤台显示控制单元5电连接。多秤台显示控制单元5可以选用山东西泰克仪器有限公司生产的SCW系列分选称重控制器。

若被测的第一物体61、第二物体62、第三物体63在上第一台面11前，顺序地相隔很近，上料送进装置7可以通过提高送料速度，使各个被测物体被高速拉开距离，确保它们之间的净距离（即前一个物体的尾部与后一个物体的头部的间距）大于一个秤台采集单元的台面长度；同时调整三个台面，使其上的物体移动速度与上料送进装置7的物体移动速度一致。本例中，保证物体首尾净间距为0.6m（大于台面长度），多秤台显示控制单元5控制上料送进速度、3个台面上的物料运行速度及剔除分级装置9的物料运行速度一致，均为30m/min或0.5m/s。

本例用第一物体61进行测试。被测的第一物体61长度为0.2m，重量为500g。

在采用3个秤台采集单元后，多秤台显示控制单元5采用前述平均值模式：先得出第一物体61经过3个台面时的3个重量值，分别为497.3、502.3、499.0，将3个重量数据平均后作为物体的最终重量值499.5。显然在没有降低称重效率的前提下，已有效提高了称重精度。可以将此重量值送给后续的剔除分级装置9。

选用光电组合叠加模式，得到意料之外的显著效果：

1）对于本实用新型之前的只有1个秤台采集单元的重检秤，实际应用时可没有光电检测装置，不影响其有效称量时间。第一物体61在本实用新型的三个台面上的有效称量时间一样，均为1个台面长度0.5m减去1倍物体长度0.2m后所剩长度0.3m对应物体移动速度0.5m/s所需时间0.6s。

2）长度为0.2m、重500g的第一物体61通过本实用新型多秤台重检秤的3个台面，不同时段，第一物体61对重检秤的相对位置可通过4个光电检测装置的电平输出的时序判断。第一物体61跨越2个台面时，其重量由该相邻的2个台面分担，又由于各个被称量的物体尾首静间隔距离大于一个台面的长度，也即任何时刻每个台面上最多只有一个物体，所以这2个秤台采集单元感受的重量之和就是也只是该正在跨越接缝的物体的重量，也即第一物体的重量正是这2个秤台采集单元的原始数据之和。所以，按此方法可以把第一物体61走过3个台面的数据通过有序叠加的方式接起来，变成一个称量时间为多个台面总长度对应物体移动所需的时间的数据，被测的第一物体61的有效称量时间变为3个台面长度1.5m只减去一个物体长度0.2m后所剩距离1.3m所对应的物体移动速度0.5m/s所需的时间2.6s。

可见，在不降低物体通过速率的前提下，物体被3个秤台采集单元先后称重后，采用光电组合叠加模式，对该3个秤台采集单元的称重原始数据稍加处理，其有效称量时间就远大于其在单个台面上的有效称量时间的3倍（即1.8s）,达到2.6s。物体的长度相对秤台越长，有效称量时间就比单个台面上的有效称量时间的3倍大得越多。有效称量时间越长，显然，称量精度就越高。

所以，相对于现有技术中只含1个秤台采集单元的重检秤，本实用新型在不降低称量速率的前提下，使称量精度大幅提高。

Claims (5)

1.一种多秤台重检秤，它包括称重传感器支撑架以及设置于称重传感器支撑架上的上料送进装置，其特征是在称重传感器支撑架上还设置有沿物体行进方向依次顺序放置的N个称量精度一致的秤台采集单元，N≥2，接续在秤台采集单元后面的是剔除分级装置，与上料送进装置、秤台采集单元和剔除分级装置电连接的多秤台数据显示控制单元；

每个秤台采集单元包括设置于称重传感器支撑架上的称重传感器、与称重传感器电连接的重量采集A/D模块；重量采集A/D模块与多秤台数据显示控制单元电连接；秤台采集单元还包括固定于传感器之上承受被测物体重量并传送该物体的台面。

2.根据权利要求1所述的多秤台重检秤，其特征是还包括N+1个光电检测装置，N≥2，光电检测装置分别位于第一个秤台采集单元的台面前端和每个秤台采集单元的台面尾部，光电检测装置均与多秤台数据显示控制单元电连接。

3.根据权利要求1所述的多秤台重检秤，其特征是重量采集A/D模块与多秤台数据显示控制单元做成一体。

4.根据权利要求1所述的多秤台重检秤，其特征是秤台采集单元的台面是使用电机驱动的皮带滚筒传送机构，通过多秤台数据显示控制单元控制各个秤台采集单元的皮带速度一致。

5.根据权利要求1所述的多秤台重检秤，其特征是秤台采集单元的台面是直接用于称重且倾斜布置的滑道，各个台面相互平行且有间隙，各个台面与物料的接触面采用同样材质，台面倾斜的角度应保证使物料从第一个台面到第N个台面均为自由滑落，直至滑落到剔除分级装置上。