WO1995024617A1 - Waage mit einem kraftmessenden messsystem - Google Patents

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WO1995024617A1
WO1995024617A1 PCT/EP1995/000579 EP9500579W WO9524617A1 WO 1995024617 A1 WO1995024617 A1 WO 1995024617A1 EP 9500579 W EP9500579 W EP 9500579W WO 9524617 A1 WO9524617 A1 WO 9524617A1
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WO
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balance
correction
scales
correction factor
satellite signal
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Application number
PCT/EP1995/000579
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Biermann
Original Assignee
Bizerba Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bizerba Gmbh & Co. Kg filed Critical Bizerba Gmbh & Co. Kg
Publication of WO1995024617A1 publication Critical patent/WO1995024617A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/01—Testing or calibrating of weighing apparatus
    • G01G23/015—Testing or calibrating of weighing apparatus by adjusting to the local gravitational acceleration

Definitions

  • the invention relates to a balance with a force-measuring measuring system for determining masses, the measuring system for the masses determining values as weight under the influence of gravitational acceleration and the measuring system comprising an automatic correction device for taking into account the location-specific value of gravitational acceleration , corrects the determined weight value and displays it as a weighing result.
  • the zero point error is initially determined and stored in a first step in each weighing process, the reference mass is applied in a second step and the display voltage corresponding to the zero point error is subtracted from the display voltage resulting from the reference mass, whereupon in a third step the goods to be weighed on the Weighing pan is deposited and the voltage corresponding to the zero point error is also subtracted from this voltage value.
  • This method which is carried out automatically for each individual weighing process, represents a certain effort, which e.g. with regard to the component requirements and the time required for the weighing process or for the time for which the balance cannot be used.
  • the result of the recalibration cycle is subjected to a plausibility check and the balance is only released if the result is positive.
  • a plausibility check reveals a faulty behavior during the recalibration or even an attempt at the manipulation.
  • the balance is not released for weighing. Rather, the operator is advised of their inattentiveness or is forced to refrain from intentional manipulation.
  • the recalibration is also carried out here by placing and lifting a reference mass. This is done electromechanically and is usually associated with a noise.
  • the noise development could make the operator recognize when the recalibration cycle and thus the possibility of manipulation by hanging up e.g. there is an additional weight. This is attempted to avoid that a noise generator is built into the balance, which acoustically covers the drive noise for the recalibration cycle.
  • the reference masses are applied individually and / or jointly and the determined load values are checked by a computer circuit to determine the ratio of the Load values are related to each other.
  • the mechanical and electronic effort involved in this solution is relatively high.
  • a disadvantage of both scales described above is that an electromechanical type calibration device with reference masses is necessary and, if appropriate, a memory device which compares mass values determined during the initial calibration with mass values determined at the place of use.
  • a further disadvantage is that in all known methods, either the scale must not work in the weighing operation during the recalibration or, if it is in the weighing operation, a difference value must be formed in order to influence the mass applied to the load bearing eliminate.
  • the object of the present invention is to create a balance with a correction device which avoids the disadvantages of the correction devices described above and in which not only the changing gravitational acceleration is automatically determined and used to calculate a correction value, but also independently of operations and load conditions of the scale works automatically.
  • the correction device comprises a satellite signal receiving circuit which geographic position data is determined on the basis of received satellite signals and is made available to the correction device for determining a correction factor k ⁇ for the gravitational acceleration value, and that the measuring system displays a weighing result corrected on the basis of the correction factor k ⁇ .
  • a balance according to the invention with such a correction device can be implemented in such a way that it acts directly on the processing of the measured values and thus works without mechanical effort and thus without wear and without the possibility or necessity of intervention by operating personnel.
  • the satellite signal reception circuit is preferably built into the scale itself or be a receiver circuit connected to the scale.
  • a so-called GPS receiver Global Positioning System
  • the correction factor k ⁇ is preferably subjected to a plausibility check, ie it is at least checked whether the correction factor lies within the usually expected limits of the fluctuations in the acceleration due to gravity. These maximum permissible correction values or limit values for the permissible acceleration due to gravity are taken into account with certain Heights specified above normal zero and stored in the correction device.
  • the calculated correction value lies outside the defined limit values on the basis of the geographical position data determined on the basis of received satellite signals, ie if the deviation to be corrected is greater than is theoretically possible, then an incorrect geographical position determination of the satellite reception circuit is recognized. In such a case, the determination of geographical position data is repeated, and if several such fault locations occur in succession, the weighing operation is prevented.
  • Another possibility of the plausibility check consists in carrying out several position data determinations automatically one after the other and checking their results for equality. The weighing function is then only released if the data are found to match.
  • the correction factor k ⁇ is preferably determined in each case after the scale has been put into operation.
  • the correction factor k ⁇ is automatically adapted to the new geographical location when the balance is put back into operation.
  • the correction factor k ⁇ can also be the number of weighing processes can be determined anew. Since, in the present invention, the determination of the correction factor is not dependent on whether the goods to be weighed lie on the scale or not, the correction factor k ⁇ can in principle be redetermined during each weighing process.
  • the satellite signal reception circuit can be arranged outside the scale, which can then preferably be detachably connected to the scale.
  • a single satellite signal reception circuit is sufficient to recalibrate an entire inventory of scales by connecting the satellite signal reception circuit to the scale to be recalibrated and moving to the next scale to be calibrated after completion of the recalibration process.
  • the individual scales only need an interface prepared for the connection of the satellite signal reception circuit.
  • one or more parts in particular housing parts of the balance, such as e.g. the Waagscha ⁇ le, used as an antenna for the satellite signal receiving circuit and electrically connected to a satellite signal input of the receiving circuit.
  • housing parts of the balance such as e.g. the Waagscha ⁇ le
  • the satellite signal Receiving circuit receive the signals from at least four different satellites and evaluated for the determination of the geographic position data.
  • the invention relates to a group of scales with a plurality of scales connected to one another via data transmission devices, each with a separate, force-measuring measuring system for determining masses, the respective measuring systems determining the masses as weight values under the influence of gravitational acceleration, the particularity of the invention
  • the measuring systems each include an automatic correction device for taking into account the location-specific value of the acceleration due to gravity, correct a determined weight value and display it as a weighing result
  • the scale system comprises a central satellite signal reception circuit which is based on em ⁇ geographic position data determined and made available to the correction devices of the scales of the group of scales for the correction of the determined weight values.
  • Embodiments of this embodiment of the invention are derived analogously from those previously described for the system of a single scale with associated satellite signal reception system.
  • the central satellite signal reception circuit is preferably arranged in one of the balances of the balance network.
  • Another significant advantage is that e.g. in the case of scales in mobile sales stands or when the scales are moved to another place of use, the measured value, which would be impaired due to the changed acceleration due to gravity, automatically e.g. corrected to the correct display value after switching on the scale.
  • the invention also ensures that this measuring accuracy of scales, which is subject to legal metrology in most countries of the world, is automatically ensured at any time depending on the acceleration of the earth.
  • Another advantage is that when several scales are connected via data interfaces to form a system network or scale network, for example, only a single scale has to be equipped with a satellite signal receiver, in particular a GPS receiver. This scale can then supply current data for determining correction values or the current correction values themselves to the other connected scales.
  • Figure 1 is a block diagram of a scale according to the invention.
  • Figure 2 shows the principle of operation of the position determination by means of received satellite signals.
  • FIG. 1 shows a self-correcting balance 1 in which a weight value corresponding to the mass of the load 2 is converted via the load receiver 3 in the weighing sensor 4 into an electrical signal corresponding to the load.
  • the electronics 5 of the weighing sensor 4 deliver the weighing result in digital signal form to the computer 6, which is equipped with a central processing unit 7 and several storage units 8.
  • the central processing unit 7 also controls the electronic assemblies of the scale 1, such as the display unit 9, printer unit 10 and interface and interface unit 11.
  • All the electronic components including the later be ⁇ signed GPS receiver (Global Positioning System) 12 are • supplied from a power supply 14 which can be fed from an external voltage source, such as battery or solar cell, via the terminals a to d.
  • a power supply 14 which can be fed from an external voltage source, such as battery or solar cell, via the terminals a to d.
  • the GPS receiver 12 with receiving antenna 13 is able to aim at existing satellites 16 and from the received data the location of the balance 1 with an accuracy between 10 and 50 m at any point on the earth 17 to determine.
  • the GPS used is the NAVSTAR GPS operated by the United States of America.
  • the GPS receiver must acquire the signals from at least 4 different satellites.
  • the GPS signal is currently being broadcast on the frequency 1.575 MHz and contains all the information that the receiver needs to operate the system.
  • the satellites In addition to the clock and time data, the satellites also transmit system data, which are currently repeated approximately every 12.5 minutes.
  • this time can be shortened by estimating the user position, for example the position of the last use of the GPS receiver.
  • Approximate solutions are then calculated step by step from the resulting new position until the location accuracy is determined. This results in a repeatability of the correction data of 4 to 5 minutes in the cheapest and of approx. 13 minutes in the worst case.
  • the position data of the GPS receiver 12 calculated as a function of the geographical latitude and the height above sea level are transmitted to the computer 6, which calculates the gravitational acceleration g available for this location according to the following equation:
  • the value of the gravitational acceleration g EK taken into account during the initial calibration of the balance (usually the gravitational acceleration value of the place of manufacture), which is stored in the memory unit 8 so that it cannot be lost, is divided by the value of the calculated gravitational acceleration g B g to a correction value
  • the correction value k ⁇ is used in the central processing unit 7 as multiplication factor of the determined as a function of the local acceleration due to gravity weight F Q for the correct determination of the mass m, by the equation
  • the present invention is not tied to the use of a specific satellite system, but can be designed so that satellite signals can be received and evaluated by different satellite systems.
  • satellite signals can be received and evaluated by different satellite systems.
  • the present invention is not tied to the use of a specific satellite system, but can be designed so that satellite signals can be received and evaluated by different satellite systems.
  • the Russian GLONASS GPS it is also conceivable to use the Russian GLONASS GPS simultaneously or alternatively.

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Abstract

Bei einer Waage (1) mit einem kraftmessenden Meßsystem (4) zum Bestimmen von Massen (2), wobei das Meßsystem (4) für die Massen (2) unter dem Einfluss der Erdbeschleunigung als Gewichtskraft Werte ermittelt und wobei das Meßsystem (4) eine selbsttätige Korrekturvorrichtung zur Berücksichtigung des standortspezifischen Wertes der Erdbeschleunigung umfaßt, den ermittelten Gewichtswert korrigiert und als Wägeergebnis zur Anzeige (9) bringt, wird vorgeschlagen, daß die Korrekturvorrichtung eine Satellitensignalempfangsschaltung (12) umfaßt, welche anhand von empfangenen Satellitensignalen geographische Positionsdaten ermittelt und der Korrekturvorrichtung zur Ermittlung eines Korrekturfaktors kk für den Erdbeschleunigungswert zur Verfügung stellt, und daß das Meßsystem ein auf der Basis des Korrekturfaktors kk korrigiertes Wägeergebnis zur Anzeige (9) bringt, um neben einer selbsttätigen Reaktion auf eine veränderte Erdbeschleunigung auch unabhängig von Bedienungsvorgängen und Belastungszuständen der Waagen selbsttätig die Korrektur herbeizuführen.

Description

Waage mit einem kraftmessenden Meßsystem
Die Erfindung betrifft eine Waage mit einem kraftmessenden Me߬ system zum Bestimmen von Massen, wobei das Meßsystem für die Massen unter dem Einfluß der Erdbeschleunigung als Gewichts¬ kraft Werte ermittelt und wobei das Meßsystem eine selbsttätige Korrekturvorrichtung zur Berücksichtigung des standortspezifi¬ schen Wertes der Erdbeschleunigung umfaßt, den ermittelten Ge¬ wichtswert korrigiert und als Wägeergebnis zur Anzeige bringt.
Bei kraftmessenden Waagen ist bei der Bestimmung von Massen in Abhängigkeit vom Standort der Waage, d.h. von der jeweiligen geographischen Position der Waage, eine Korrektur des Meßwertes in Form des Gewichtswertes bei der Anzeige der bestimmten Masse erforderlich, da der Wert der Erdbeschleunigung infolge der Ab¬ plattung der Erde und der Zentrifugalkraft einerseits sowie der sich verändernden Höhe, bezogen auf den Meerespiegel, anderer¬ seits beeinflußt wird. Der durch die örtliche Erdbeschleunigung beeinflußte Meßwert ist für den Benutzer der- Waage nicht oder nur schwer nachprüfbar.
Die Korrektheit des Bestimmungsergebnisses für Massen bei kraftmessenden Meßsystemen muß aber unabhängig vom jeweiligen Verwendungsort oder Aufstellungsort der Waage oder der Verbrin¬ gung der Waage an einen anderen Ort in jedem Fall sicherge¬ stellt sein. Dies ergibt sich unter anderem daraus, daß das in den meisten Staaten der Erde installierte und gesetzlich gere¬ gelte Meßwesen und die daraus resultierenden Eichvorschriften für Waagen die Fehlergrenzen für die Masseanzeige der Waage einheitlich vorgeben, innerhalb denen das Ergebnis einer Wägung für eine beliebige Last liegen darf. Bislang wurden zur Erfüllung dieser Anforderungen Verfahren eingesetzt, die letztlich auf eine Referenzmassenbestimmung am Aufstellungsort der Waage zurückgehen, wie dies nachfolgend als Stand der Technik kurz beschrieben ist.
Zum Ausschluß von Beeinträchtigungen der Meßgenauigkeit durch eine Abweichung der aktuellen Erdbeschleunigung bei der Kali¬ brierung der Waage ist in der DE 29 42 300 AI eine selbsttätige Nachkalibrierung vorgeschlagen.
Hierfür wird bei jedem Wägevorgang zunächst in einem ersten Schritt der Nullpunktfehler bestimmt und abgespeichert, in ei¬ nem zweiten Schritt die Referenzmasse aufgelegt und von der sich aufgrund der Referenzmasse ergebenden Anzeigespannung die dem Nullpunktfehler entsprechende Anzeigespannung abgezogen, worauf in einem dritten Schritt das Wägegut auf der Waagschale abgelegt und auch von diesem Spannungswert die dem Nullpunkt¬ fehler entsprechende Spannung abgezogen wird.
Erst dann wird aus den abgespeicherten Spannungsdifferenzen, die sich am Ende des zweiten und dritten Schrittes ergeben, mittels eines Doppelrampenverfahrens (Duai-Slope-Verfahren) der Quotient gebildet und ein korrigiertes Wägeergebnis zur Anzeige gebracht.
Dieses Verfahren, das bei jedem einzelnen Wägevorgang selbsttä¬ tig durchgeführt wird, stellt einen gewissen Aufwand dar, der sich z.B. bezüglich des Bauelementebedarfs und des erforderli¬ chen Zeitbedarfs für den Wägevorgang bzw. für die Zeit, für die die Waage nicht verwendet werden kann, niederschlägt.
Des weiteren ist aus der EP 0 093 183 Bl bekannt, eine am Auf¬ stellungsort der Waage sich selbst kalibrierende kraftmessende Waage mit einer Vorrichtung zu versehen, mit der nicht nur die Einflüsse der sich ändernden Erdbeschleunigung selbsttätig eliminiert werden können, sondern auch absichtliche Manipulationen bzw. durch Unachtsamkeit des Bedienungspersonals bedingte Fehler bei der Nachkalibrierung zumindest weitgehend vermieden werden können.
Dabei wird das Ergebnis des Nachkalibrierzyklus einer Plausibi- litätsprüfung unterzogen und die Waage nur bei positivem Ergeb¬ nis freigegeben. Durch eine solche Plausibilitätsprüfung wird ein Fehlverhalten bei der Nachkalibrierung oder auch ein Ver¬ such der Manipulation erkennbar.
Die Waage wird in einem solchen Fall nicht zur Wägung freigege¬ ben. Vielmehr wird die Bedienungsperson auf ihre Unaufmerksam¬ keit hingewiesen oder genötigt, von einer beabsichtigten Mani¬ pulation Abstand zu nehmen.
Die Nachkalibrierung erfolgt auch hier durch Auflegen und Abhe¬ ben einer Referenzmasse. Hier erfolgt dies elektromechanisch und ist dadurch in der Regel mit einem Geräusch verbunden. Die Geräuschentwicklung könnte die Bedienungsperson erkennen lassen, wann der Nachkalibrierzyklus und damit die Möglichkeit der Manipulation durch Auflegen z.B. eines Zusatzgewichtes be¬ steht. Dies wird dadurch versucht zu vermeiden, daß in die Waa¬ ge ein Geräuschgenerator eingebaut ist, der die Antriebsgeräu¬ sche für den Nachkalibrierzyklus akustisch, überdeckt.
Eine weitere Möglichkeit zur Absicherung der Waage gegen Mani¬ pulationen wird durch die Verwendung mehrerer Referenzmassen mit je zugehöriger Auflagemechanik vorgeschlagen.
Es werden dabei die Referenzmassen einzeln und/oder gemeinsam aufgelegt und die festgestellten Lastwerte durch eine Rechner¬ schaltung dahingehend überprüft, in welchem Verhältnis die Lastwerte zueinander stehen. Der Aufwand ist mechanisch und elektronisch bei dieser Lösung jedoch relativ hoch.
Nachteilig bei beiden zuvor beschriebenen Waagen ist, daß eine Kalibriervorrichtung elektromechanischer Art mit Referenzmassen notwendig ist und gegebenenfalls eine Speichereinrichtung, die bei der Erstkalibrierung ermittelte Massewerte mit am Verwen¬ dungsort ermittelten Massewerten vergleicht.
Bei allen bisher zur Korrektur der Erdbeschleunigung bekannten Verfahren ist zur Ermittlung des Korrekturfaktors immer mindes¬ tens eine Referenzmasse mit einer zugehörigen Auflagemechanik erforderlich. Bei der Verwendung von mehreren Referenzmassen mit je einer zugehörigen Auflagemechanik vervielfältigt sich dieser Aufwand erheblich.
Des weiteren ist nachteilig, daß bei allen bekannten Verfahren entweder die Waage während der Nachkalibrierung nicht im Wäge¬ betrieb arbeiten darf oder, wenn sie sich im Wägebetrieb befin¬ det, eine Differenzwertbildung vorgenommen werden muß, um den Einfluß der auf der Lastaufnahme aufgebrachten Masse zu elimi¬ nieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Waage mit einer Korrekturvorrichtung zu schaffen, die die Nachteile der vorbe¬ schriebenen Korrekturvorrichtungen vermeidet und bei der ferner nicht nur die sich ändernde Erdbeschleunigung selbsttätig er¬ mittelt und zur Berechnung eines Korrekturwertes herangezogen wird, sondern die auch unabhängig von Bedienungsvorgängen und Belastungszuständen der Waage selbsttätig arbeitet.
Diese Aufgabe wird bei einer Waage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Korrekturvor¬ richtung eine Satelliten-Signalempfangsschaltung umfaßt, welche anhand von empfangenen Satellitensignalen geographische Posi¬ tionsdaten ermittelt und der Korrekturvorrichtung zur Ermitt¬ lung eines Korrekturfaktors kκ für den Erdbeschleunigungswert zur Verfügung stellt, und daß das Meßsystem ein auf der Basis des Korrekturfaktors kκ korrigiertes Wägeergebnis zur Anzeige bringt.
Eine erfindungsgemäße Waage mit einer solchen Korrekturvor¬ richtung ist derart realisierbar, daß sie direkt auf die Me߬ wertverarbeitung wirkt und somit ohne mechanischen Aufwand und damit verschleißfrei sowie ohne die Möglichkeit oder Notwendig¬ keit des Eingreifens von Bedienpersonal arbeitet.
Gleichzeitig werden damit die negativen Begleiterscheinungen der Korrekturvorrichtungen herkömmlicher Art eliminiert, wie z.B. das Vorkommen von Bedienungsfehlem und Manipulationen während der Nachkalibrierung.
Bevorzugt wird der Satellitensignalempfangsschaltung in die Waage selbst eingebaut oder ein mit der Waage verbundener Em¬ pfängerschaltkreis sein. Vorzugsweise wird hierfür ein soge¬ nannter GPS-Empfänger (Global Positioning System) verwendet, der die Satellitensignale von verschiedenen geostationär an¬ geordneten Satelliten empfängt und zu aktuellen geographischen Positionsdaten umrechnet, aus denen wiederum ein Korrekturwert für die von dem kraftmessenden Meßsystem ermittelte Gewichts¬ kraft abgeleitet werden kann.
Bevorzugt wird der Korrekturfaktor kκ einer Plausibilitäts- prüfung unterzogen, d.h. es wird zumindest geprüft, ob der Kor¬ rekturfaktor innerhalb der üblicherweise zu erwartenden Grenzen der Schwankungen der Erdbeschleunigung liegt. Diese maximal zulässigen Korrekturwerte bzw. Grenzwerte für die zulässige Erdbeschleunigung werden unter Berücksichtigung von bestimmten Höhen über Normalnull vorgegeben und in der Korrekturvor¬ richtung abgespeichert.
Liegt der berechnete Korrekturwert aufgrund der sich anhand von empfangenen Satellitensignalen ermittelten geographischen Posi¬ tionsdaten außerhalb der definierten Grenzwerte, ist also die zu korrigierende Abweichung größer als theoretisch überhaupt möglich, so wird hieraus eine fehlerhafte geographische Posi¬ tionsbestimmung der Satellitenempfangsschaltung erkannt. In ei¬ nem solchen Fall wird die Ermittlung geographischer Positions¬ daten wiederholt, und beim Auftreten von mehreren solcher Fehl¬ ortungen nacheinander wird der Wägebetrieb unterbunden.
Eine weitere Möglichkeit der Plausibilitätsprüfung besteht dar-^ in, mehrere Positionsdatenermittlungen selbsttätig hintereinan¬ der durchzuführen und deren Ergebnisse auf Gleichheit zu über¬ prüfen. Die Wägefunktion wird dann nur bei gefundener Überein¬ stimmung der Daten freigegeben.
Vorzugsweise wird der Korrekturfaktor kκ jeweils nach einer In¬ betriebnahme der Waage ermittelt. Somit wird bei einer Waage, die von einer Verkaufsstelle zur nächsten verbracht wird, auto¬ matisch bei der Wiederinbetriebnahme der Waage der Korrektur¬ faktor kκ an den neuen geographischen Standort angepaßt.
Insbesondere bei Waagen, welche netzunabhängig betrieben werden können, empfiehlt es sich, den Korrekturfaktor kκ in vorgegebe¬ nen Zeitabständen wiederholt zu ermitteln. Damit kann einer Ma¬ nipulationsmöglichkeit vorgebeugt werden, dergestalt, daß die Waage in einem Bereich geringerer Erdbeschleunigung eingeschal¬ tet und dann an einen Ort mit wesentlich höherer Erdbeschleuni¬ gung zum normalen Wiegebetrieb verbracht wird.
Alternativ kann der Korrekturfaktor kκ auch nach einer vorgege- benen Anzahl von Wägevorgängen jeweils neu ermittelt werden. Da bei der vorliegenden Erfindung die Ermittlung des Korrekturfak¬ tors nicht davon abhängig ist, ob Wägegut auf der Waage auf¬ liegt oder nicht, kann im Prinzip während jedem Wägevorgang der Korrekturfaktor kκ neu bestimmt werden.
Bei einer besonders preisgünstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß - wie oben bereits kurz angesprochen - die Satellitensignalempfangsschaltung außerhalb der Waage angeord¬ net werden kann, wobei diese dann vorzugsweise lösbar mit der Waage verbindbar ist. Damit reicht eine einzelne Satellitensig- nalsempfangsschaltung aus, um einen ganzen Bestand von Waagen nachzukalibrieren, indem jeweils die Satellitensig- nalempfangsschaltung an die nachzukalibrierende Waage ange¬ schlossen wird und nach Abschluß des Nachkalibriervorgangs an die nächste zu kalibrierende Waage verbracht wird. Die einzel¬ nen Waagen benötigen dabei nur ein für den Anschluß der Satel- litensignalempfangsschaltung vorbereitete Schnittstelle.
Dabei kann vorgesehen sein, daß eine solche Kalibrierung je¬ weils nur durch den Service des Waagenlieferanten bzw. Herstel¬ lers durchgeführt werden kann, so daß hier ebenfalls Manipula¬ tionsmöglichkeiten ausgeschlossen sind. Die Kalibrierung der Waage wird dann bis zur nächsten Kalibrierungsvornahme in der Waage bzw. deren Korrekturvorrichtung abgespeichert.
Bevorzugt wird bei einer Ausführungsform ein oder mehrere Tei¬ le, insbesondere Gehäuseteile der Waage, wie z.B. die Waagscha¬ le, als Antenne für die Satellitensignalempfangsschaltung ver¬ wendet und elektrisch leitend mit einem Satellitensignaleingang der Empfangsschaltung verbunden.
Um eine ausreichende Genauigkeit der geographischen Positions¬ daten zu gewährleisten, werden von der Satellitensignalem- pfangsschaltung die Signale von mindestens vier verschiedenen Satelliten empfangen und für die Ermittlung der geographi¬ schen Positionsdaten ausgewertet.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Waagenverbund mit einer Mehrzahl miteinander über Datenübertragungseinrichtungen verbundener Waagen mit jeweils einem separaten, kraftmessenden Meßsystem zum Bestimmen von Massen, wobei die jeweiligen Me߬ systeme die Massen unter dem Einfluß der Erdbeschleunigung als Gewichtswerte ermitteln, wobei die Besonderheit des erfindungs¬ gemäßen Waagenverbundes darin liegt, daß die Meßsysteme jeweils eine selbsttätige Korrekturvorrichtung zur.Berücksichtigung des standortspezifischen Wertes der Erdbeschleunigung umfassen, ei¬ nen ermittelten Gewichtswert korrigieren und als Wägeergebnis zur Anzeige bringen und daß der Waagenverbund eine zentrale Sa- tellitensignalempfangsschaltung umfaßt, welche anhand von em¬ pfangenen Satellitensignalen geographische Positionsdaten er¬ mittelt und den Korrekturvorrichtungen der Waagen des Waagen¬ verbundes für die Korrektur der ermittelten Gewichtswerte zur Verfügung stellt.
Ausgestaltungen dieser Ausführungsform der Erfindung leiten sich analog von den vorher beschriebenen für das System einer einzelnen Waage mit zugehöriger Satellitensignalempfangsanlage ab.
Vorzugsweise wird bei dem Waagenverbund die zentrale Satelli- tensignalempfangsschaltung in einer der Waagen des Waagenver¬ bundes angeordnet.
Die mit der Erfindung insgesamt erzielbaren Vorteile liegen al¬ so insbesondere darin, daß anstelle einer halbautomatischen oder automatischen Kalibriervorrichtung mit Auflagemechanik, die entweder bei unbelasteter Waage oder bei belasteter Waage in Verbindung mit einer eingebauten Differenzwertbildung arbei¬ tet, eine selbsttätige, von der Belastung der Waage und des Eingreifens einer Bedienperson unabhängige geographische Pos¬ tionsermittlung und Berechnung eines Korrekturfaktors für die Nachkalibrierung ohne Einschränkung der Wiegefunktion erfolgen kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist dadurch gegeben, daß z.B. bei Waagen in mobilen Verkaufsständen oder bei Verbringung von Waagen an einen anderen Verwendungsort der Meßwert, der auf¬ grund der geänderten Erdbeschleunigung beeinträchtigt wäre, au¬ tomatisch z.B. nach dem Einschalten der Waage auf den richtigen Anzeigewert korrigiert wird.
Durch die Erfindung ist ferner gewährleistet, daß diese Me߬ richtigkeit von Waagen, die in den meisten Ländern der Erde dem gesetzlichen Meßwesen unterliegt, in Abhängigkeit von der Erd¬ beschleunigung jederzeit automatisch sichergestellt ist.
Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß beim Zusammen¬ schalten mehrerer Waagen über Datenschnittstellen zu einem Sys¬ temverbund oder Waagenverbund beispielsweise nur eine einzige Waage mit einem Satellitensignalempfänger, insbesondere einem GPS-Empfänger, ausgerüstet sein muß. Diese Waage kann dann ak¬ tuelle Daten zur Ermittlung von Korrekturwerten oder die ak¬ tuellen Korrekturwerte selbst an die anderen angeschlossenen Waagen liefern.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzel¬ nen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Waage; und Figur 2 das Funktionsprinzip der Positionsbestimmung mit¬ tels empfangenen Satellitensignalen.
Figur 1 zeigt eine selbstkorrigierende Waage 1, bei der ein der Masse der Last 2 entsprechender Gewichtswert über die Lastauf¬ nahme 3 im Wägesensor 4 in ein der Last entsprechendes elektri¬ sches Signal umgewandelt wird. Die Elektronik 5 des Wägesensors 4 liefert das Wägeergebnis in digitaler Signalform an den Rech¬ ner 6, der mit einer zentralen Recheneinheit 7 sowie mehreren Speichereinheiten 8 ausgerüstet ist.
Die zentrale Recheneinheit 7 steuert außer der Meßwertverarbei¬ tung auch die Elektronikbaugruppen der Waage 1, wie Anzeigeein¬ heit 9, Druckereinheit 10 sowie Interface- und Schnittstellen¬ einheit 11.
Sämtliche Elektronikbaugruppen einschließlich dem später be¬ schriebenen GPS-Empfänger (Global Positioning System) 12 werden von einer Spannungsversorgung 14, die auch aus einer externen Spannungsquelle, wie z.B. Batterie oder Solarzelle, gespeist werden kann,• über die Anschlüsse a bis d versorgt.
Der GPS-Empfänger 12 mit Empfangsantenne 13 ist, wie in Figur 2 ersichtlich, in der Lage, vorhandene Satelliten 16 anzupeilen und aus den empfangenen Daten den Standort der Waage 1 mit ei¬ ner Genauigkeit zwischen 10 und 50 m an jedem Punkt der Erde 17 zu bestimmen. Als GPS wird vorzugsweise das von den Vereinigten Staaten von Amerika betriebene NAVSTAR-GPS verwendet.
Für eine solche und für den vorliegenden Fall bei weitem aus¬ reichende Genauigkeit muß der GPS-Empfänger die Signale von mindestens 4 verschiedenen Satelliten erfassen. Das GPS-Signal wird zur Zeit auf der Frequenz 1,575 MHz gesen¬ det und enthält alle Informationen, die der Empfänger benötigt, um das System zu betreiben. Außer den Uhr- und Zeitdaten werden von den Satelliten auch Systemdaten übertragen, die zur Zeit ca. alle 12,5 Minuten wiederholt werden.
Dies erklärt auch, warum ein GPS-Empfänger, der in einem völlig neuen Gebiet eingeschaltet wird, 12,5 Minuten braucht, um die Position erstmalig zu berechnen.
Diese Zeit kann jedoch verkürzt werden durch eine Schätzung der Nutzerposition, beispielsweise der Position des letzten Ge¬ brauchs des GPS-Empfängers.
Aus der sich ergebenden neuen Position werden dann schrittweise Näherungslösungen berechnet bis zur Bestimmung der Standortge¬ nauigkeit. Somit ergibt sich eine Wiederholbarkeit der Korrek¬ turdaten von 4 bis 5 Minuten im günstigsten und von ca. 13 Mi¬ nuten im ungünstigsten Falle.
Die in Abhängigkeit der geographischen Breite und der Höhe über NN berechneten Positionsdaten des GPS-Empfängers 12 werden an den Rechner 6 übertragen, der die für diesen Ort vorhandene Erdbeschleunigung g nach folgender Gleichung berechnet:
gBE = gQ - Korrekturfaktor x Höhe
dabei gilt für gQ:
g0=9,78049[1+0,005288*sin2(Breite)-0,000006*sin2(2-Breite)]
Die Abhängigkeit des Korrekturfaktors vom Breitengrad wird über eine Parabel berechnet, die durch die drei folgenden Punkte festgelegt wird: Breite Korrekturfaktor
0° 0,0000030877
45° 0,0000030852
90° 0,0000030833
Der bei der Erstkalibrierung der Waage berücksichtigte Wert der Erdbeschleunigung gEK (in der Regel der Erdbeschleunigungswert des Herstellungsortes), der in der Speichereinheit 8 unverlier¬ bar abgelegt ist, wird durch den Wert der berechneten Erd¬ beschleunigung gBg dividiert zu einem Korrekturwert
9EK
^K
9ßE
Der Korrekturwert kκ wird in der zentralen Recheneinheit 7 als Multiplikationsfaktor der in Abhängigkeit von der örtlichen Erdbeschleunigung ermittelten Gewichtskraft FQ zur korrekten Bestimmung der Masse m verwendet, nach der Gleichung
m = FG • kR
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht an die Nutzung eines bestimmten Satellitensystems gebunden, sondern kann so ausgelegt werden, daß Satellitensignale von verschiede¬ nen Satellitensystemen empfangen und ausgewertet werden können. So ist beispielsweise vorstellbar, neben dem amerikanischen NAVSTAR-GPS auch das russische GLONASS-GPS gleichzeitig oder alternativ zu nutzen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Waage mit einem kraftmessenden Meßsystem zum Bestimmen von Massen, wobei das Meßsystem die Massen unter dem Ein¬ fluß der Erdbeschleunigung als Gewichtswerte ermittelt und wobei das Meßsystem eine selbsttätige Korrekturvor¬ richtung zur Berücksichtigung des Standortspezifischen Wertes der Erdbeschleunigung umfaßt, den ermittelten Ge¬ wichtswert korrigiert und als Wägeergebnis zur Anzeige bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturvor¬ richtung eine Satellitensignalempfangsschaltung umfaßt, welche anhand von empfangenen Satellitensignalen geogra¬ phische Positionsdaten ermittelt und der Korrekturvor¬ richtung zur Ermittlung eines Korrekturfaktors kκ für den Erdbeschleunigungswert zur Verfügung stellt, und daß das Meßsystem ein auf der Basis des Korrekturfaktors κ kor¬ rigiertes Wägeergebnis zur Anzeige bringt.
Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturfaktor kκ einer Plausibilitätsprüfung unterzogen wird.
3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plausibilitätsprüfung eine Prüfung der zulässigen Abwei¬ chungen des Erdbeschleunigungswertes unter Berücksichti¬ gung verschiedener Höhen über Normalnull umfaßt.
4. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Korrekturfaktor kκ jeweils nach einer Inbetriebnahme der Waage ermittelt wird.
Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Korrekturfaktor kκ in vorgegebenen Zeitabständen ermittelt wird.
6. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Korrekturfaktor kκ im Abstand einer vorgegebenen Anzahl von Wägevorgängen jeweils neu ermit¬ telt wird.
7. Waage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ermittlung der geographischen Posi¬ tionsdaten wiederholt wird, wenn bei der Plausibilitäts¬ prüfung eine unzulässige Abweichung des Korrekturfaktors kκ festgestellt wird.
8. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ermittlung der geographischen Posi¬ tionsdaten mehrfach durchgeführt und die Ergebnisse auf Übereinstimmung geprüft werden. 9. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Satellitensignalempfangsschaltung lös¬ bar mit der Waage verbindbar ist.
10. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein oder mehrere Teile, insbesondere Gehäu¬ seteile der Waage, als Antenne für die Satellitensig- nalempfangsschaltung dienen und elektrisch leitend mit einem Satellitensignaleingang der Empfangsschaltung ver¬ bunden sind.
11. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Satellitensignalempfangsschaltung die Signale von mindestens vier verschiedenen Satelliten em¬ pfängt und die für die Ermittlung der geographischen Po¬ sitionsdaten auswertbar sind.
12. Waagenverbund mit einer Mehrzahl miteinander über Daten¬ übertragungseinrichtungen verbundener Waagen mit jeweils einem separaten lastaufnehmenden Meßsystem zum Bestimmen von Massen, wobei die jeweiligen Meßsysteme die Massen unter dem Einfluß der Erdbeschleunigung als Gewichtswerte ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsysteme je¬ weils eine selbsttätige Korrektureinrichtung zur Berück¬ sichtigung des standortspezifischen Wertes der Erdbe¬ schleunigung umfassen, einen ermittelten Gewichtswert korrigieren und als Wägeergebnis zur Anzeige bringen, und daß der Waagenverbund eine zentrale Satellitensig¬ nalempfangsschaltung umfaßt, welche anhand von empfange¬ nen Satellitensignalen geographische Positionsdaten er¬ mittelt und den Korrekturvorrichtungen der Waagen des Waagenverbunds für die Korrektur der ermittelten Gewichtswerte zur Verfügung stellt.
13. Waagenverbund nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Satellitenempfangsschaltung in einer der Waagen des Waagenverbunds angeordnet ist.
14. Waagenverbund nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Korrekturvorrichtung der einzelnen Waa¬ ge in Verbund gemäß den in den Ansprüchen 2 bis 11 defi¬ nierten Waagen ausgebildet ist.
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