生產(chǎn)線動(dòng)態(tài)稱重在線標(biāo)定軟件設(shè)計(jì)

呂一飛++張新娜+葛俊杰

摘 要：由于動(dòng)態(tài)稱重過程現(xiàn)場(chǎng)干擾因素復(fù)雜，設(shè)計(jì)滿足稱量準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性要求的在線標(biāo)定系統(tǒng)，成為動(dòng)態(tài)稱重儀能夠長(zhǎng)期有效應(yīng)用的必要條件。該文在分析動(dòng)態(tài)稱重現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的基礎(chǔ)上，闡述了動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法和計(jì)算原理，以及基于可視化界面的標(biāo)定軟件的設(shè)計(jì)方案。通過標(biāo)定分析和測(cè)量應(yīng)用，證明了標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)稱重 數(shù)據(jù)處理 在線標(biāo)定

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（c）-0232-02

隨著現(xiàn)代科技飛速發(fā)展及生產(chǎn)質(zhì)量要求的提高，“定時(shí)取出，分別稱量”的“人工抽查”方法逐漸被100%在線檢測(cè)的方式替代。因?yàn)橹扑?、食品加工生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)存在各因素使得小量程動(dòng)態(tài)稱重儀的精度和穩(wěn)定性受到很大影響，故需要定期進(jìn)行標(biāo)定。動(dòng)態(tài)稱重儀離線送檢過程頻繁拆裝給測(cè)量系統(tǒng)再次帶來不穩(wěn)定因素，我們研究開發(fā)了動(dòng)態(tài)稱重儀在線標(biāo)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了樣品重量自動(dòng)讀取和記錄、動(dòng)態(tài)信號(hào)濾波處理、標(biāo)定靈敏度計(jì)算，以及和精密電子秤同步比較驗(yàn)證等標(biāo)定功能。該文主要討論在線標(biāo)定系統(tǒng)的算法原理和軟件設(shè)計(jì)方法。

1 動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法

動(dòng)態(tài)稱重儀是在產(chǎn)品連續(xù)傳送過程中進(jìn)行在線稱重，直接測(cè)量到的信號(hào)數(shù)據(jù)表現(xiàn)為一個(gè)類梯形波的動(dòng)態(tài)過程信號(hào)。而且由于現(xiàn)場(chǎng)送料和分選裝置產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，以及測(cè)量系統(tǒng)電源波動(dòng)和電氣噪聲影響，這個(gè)過程信號(hào)常帶有多個(gè)頻率的干擾信號(hào)。在對(duì)整機(jī)系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)頻譜分析的基礎(chǔ)上，本軟件采用整周期移動(dòng)平均方法進(jìn)行濾波處理，其實(shí)現(xiàn)方法是： 設(shè)整個(gè)動(dòng)態(tài)稱重信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)L，每次取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列，進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算；再取一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉原來隊(duì)首的數(shù)據(jù)，把新的隊(duì)列進(jìn)行平均濾波，就可獲得新的濾波結(jié)果。N值可根據(jù)周期干擾的頻率成分來選擇。

設(shè)重量信號(hào)測(cè)量電壓為數(shù)組X（i），取N=126時(shí)，則第1個(gè)濾波數(shù)據(jù)U1等于X（1）～X（126）的平均值，第2個(gè)濾波數(shù)據(jù)U2等于X（2）～X（127）的平均值，依此類推，可以得到一組濾波數(shù)據(jù)Ux（i）。取濾波信號(hào)的Ux（i）最小值即為有效測(cè)量電壓值U。存在零位偏移的測(cè)量系統(tǒng)線性標(biāo)度變換公式。

k = （U-U0）/ Wb

式中，Wb為樣品（砝碼或替代品）標(biāo)準(zhǔn)重量；U為測(cè)量x對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電壓量；U0電壓量零位偏移；k為系統(tǒng)測(cè)量靈敏度。重量測(cè)量時(shí)，產(chǎn)品未傳送到稱重托盤前的數(shù)據(jù)就是零位偏移的測(cè)量值，取濾波數(shù)據(jù)最初的數(shù)百點(diǎn)進(jìn)行平均，即可得到動(dòng)態(tài)零位電壓U0。實(shí)際上在線檢重系統(tǒng)測(cè)量特性存在明顯的非線性，需要進(jìn)行校正處理以進(jìn)一步提高測(cè)量精度。本軟件采用分段線性插值法進(jìn)行非線性校正。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)量系統(tǒng)采用以PCI-9111多功能采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，軟件開發(fā)采用C++ Builder6.0可視化集成環(huán)境。在線標(biāo)定軟件系統(tǒng)分為圖1所示四個(gè)模塊：①靜態(tài)標(biāo)重實(shí)現(xiàn)樣品編號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)重量和量級(jí)的錄入、編輯、存儲(chǔ)功能；②動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品動(dòng)態(tài)重量信號(hào)的采集、濾波處理，以及有效測(cè)量電壓、零位偏移和標(biāo)定靈敏度計(jì)算存儲(chǔ)，③測(cè)量驗(yàn)證模塊采集待測(cè)產(chǎn)品動(dòng)態(tài)重量信號(hào)并進(jìn)行稱重計(jì)算，以及與電子秤測(cè)量值進(jìn)行比較，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差；④標(biāo)定分析模塊對(duì)量程范圍內(nèi)各個(gè)量級(jí)的靈敏度新舊數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)合測(cè)量驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析，確定標(biāo)定數(shù)據(jù)是否合理，合理部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，不合理部分則再次進(jìn)行標(biāo)定，如需要還可對(duì)干擾信號(hào)頻率重新分析，并更新濾波參數(shù)。軟件設(shè)計(jì)中采用C++ Builder操作Access數(shù)據(jù)庫的2個(gè)表，標(biāo)定數(shù)據(jù)表和測(cè)量數(shù)據(jù)表，分別存儲(chǔ)標(biāo)定數(shù)據(jù)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)，便于用戶對(duì)標(biāo)定過程量值傳遞和溯源進(jìn)行分析評(píng)估。

3 系統(tǒng)應(yīng)用分析

實(shí)際測(cè)試分主要兩步：動(dòng)態(tài)標(biāo)定和測(cè)量驗(yàn)證。動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)要分兩種方式采集數(shù)據(jù)：按照重量逐步增加的方式和逐步減少的方式，分別采集各量級(jí)樣品的動(dòng)態(tài)信號(hào)，同一樣品的兩個(gè)動(dòng)態(tài)重量信號(hào)電壓數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波處理、求有效測(cè)量電壓、除皮后得到穩(wěn)態(tài)電壓，再取其平均值，作為標(biāo)定靈敏計(jì)算的有效電壓值，這樣可以去除重量往復(fù)變化過程傳感器特性可能存在的回程誤差。

測(cè)試中采用砝碼替代品作為樣品，50.65 g動(dòng)態(tài)重量信號(hào)濾波前后波形見圖2，濾波前信號(hào)為帶很大噪聲干擾的波形，濾波后得到表示信號(hào)趨勢(shì)的類梯形曲線。7個(gè)量級(jí)的樣品標(biāo)定數(shù)據(jù)見表1。

測(cè)量驗(yàn)證時(shí)可選擇重量在有效量程40～200 g中的任一質(zhì)量的物品，通過傳送帶通過動(dòng)態(tài)稱重儀，稱重儀根據(jù)標(biāo)定靈敏度進(jìn)行線性插值得到測(cè)量靈敏度，計(jì)算出物品的測(cè)量重量值，經(jīng)精密電子秤比較驗(yàn)證，標(biāo)定后動(dòng)態(tài)稱重儀測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差<4.5%，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 結(jié)語

本文在對(duì)動(dòng)態(tài)稱重儀工作環(huán)境分析的基礎(chǔ)上，介紹了動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法和計(jì)算原理，以及動(dòng)態(tài)檢重儀標(biāo)定軟件的設(shè)計(jì)方案，并通過標(biāo)定分析和測(cè)量驗(yàn)證，證明了標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。該軟件系統(tǒng)具有界面友好、算法簡(jiǎn)單有效、處理速度快、數(shù)據(jù)查詢和分析評(píng)估便捷的優(yōu)點(diǎn)，符合標(biāo)定需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 毛建東.動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和校正[J].食品與機(jī)械，2006（2）：84-86.

[2] 張新娜，王棟.工業(yè)系統(tǒng)分析與技術(shù)實(shí)踐[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.

[3] 劉九卿.應(yīng)變式稱重傳感器的動(dòng)態(tài)特性[J].衡器，2008（1）：6-12.endprint

摘 要：由于動(dòng)態(tài)稱重過程現(xiàn)場(chǎng)干擾因素復(fù)雜，設(shè)計(jì)滿足稱量準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性要求的在線標(biāo)定系統(tǒng)，成為動(dòng)態(tài)稱重儀能夠長(zhǎng)期有效應(yīng)用的必要條件。該文在分析動(dòng)態(tài)稱重現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的基礎(chǔ)上，闡述了動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法和計(jì)算原理，以及基于可視化界面的標(biāo)定軟件的設(shè)計(jì)方案。通過標(biāo)定分析和測(cè)量應(yīng)用，證明了標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)稱重 數(shù)據(jù)處理 在線標(biāo)定

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（c）-0232-02

隨著現(xiàn)代科技飛速發(fā)展及生產(chǎn)質(zhì)量要求的提高，“定時(shí)取出，分別稱量”的“人工抽查”方法逐漸被100%在線檢測(cè)的方式替代。因?yàn)橹扑?、食品加工生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)存在各因素使得小量程動(dòng)態(tài)稱重儀的精度和穩(wěn)定性受到很大影響，故需要定期進(jìn)行標(biāo)定。動(dòng)態(tài)稱重儀離線送檢過程頻繁拆裝給測(cè)量系統(tǒng)再次帶來不穩(wěn)定因素，我們研究開發(fā)了動(dòng)態(tài)稱重儀在線標(biāo)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了樣品重量自動(dòng)讀取和記錄、動(dòng)態(tài)信號(hào)濾波處理、標(biāo)定靈敏度計(jì)算，以及和精密電子秤同步比較驗(yàn)證等標(biāo)定功能。該文主要討論在線標(biāo)定系統(tǒng)的算法原理和軟件設(shè)計(jì)方法。

1 動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法

動(dòng)態(tài)稱重儀是在產(chǎn)品連續(xù)傳送過程中進(jìn)行在線稱重，直接測(cè)量到的信號(hào)數(shù)據(jù)表現(xiàn)為一個(gè)類梯形波的動(dòng)態(tài)過程信號(hào)。而且由于現(xiàn)場(chǎng)送料和分選裝置產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，以及測(cè)量系統(tǒng)電源波動(dòng)和電氣噪聲影響，這個(gè)過程信號(hào)常帶有多個(gè)頻率的干擾信號(hào)。在對(duì)整機(jī)系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)頻譜分析的基礎(chǔ)上，本軟件采用整周期移動(dòng)平均方法進(jìn)行濾波處理，其實(shí)現(xiàn)方法是： 設(shè)整個(gè)動(dòng)態(tài)稱重信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)L，每次取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列，進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算；再取一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉原來隊(duì)首的數(shù)據(jù)，把新的隊(duì)列進(jìn)行平均濾波，就可獲得新的濾波結(jié)果。N值可根據(jù)周期干擾的頻率成分來選擇。

設(shè)重量信號(hào)測(cè)量電壓為數(shù)組X（i），取N=126時(shí)，則第1個(gè)濾波數(shù)據(jù)U1等于X（1）～X（126）的平均值，第2個(gè)濾波數(shù)據(jù)U2等于X（2）～X（127）的平均值，依此類推，可以得到一組濾波數(shù)據(jù)Ux（i）。取濾波信號(hào)的Ux（i）最小值即為有效測(cè)量電壓值U。存在零位偏移的測(cè)量系統(tǒng)線性標(biāo)度變換公式。

k = （U-U0）/ Wb

式中，Wb為樣品（砝碼或替代品）標(biāo)準(zhǔn)重量；U為測(cè)量x對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電壓量；U0電壓量零位偏移；k為系統(tǒng)測(cè)量靈敏度。重量測(cè)量時(shí)，產(chǎn)品未傳送到稱重托盤前的數(shù)據(jù)就是零位偏移的測(cè)量值，取濾波數(shù)據(jù)最初的數(shù)百點(diǎn)進(jìn)行平均，即可得到動(dòng)態(tài)零位電壓U0。實(shí)際上在線檢重系統(tǒng)測(cè)量特性存在明顯的非線性，需要進(jìn)行校正處理以進(jìn)一步提高測(cè)量精度。本軟件采用分段線性插值法進(jìn)行非線性校正。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)量系統(tǒng)采用以PCI-9111多功能采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，軟件開發(fā)采用C++ Builder6.0可視化集成環(huán)境。在線標(biāo)定軟件系統(tǒng)分為圖1所示四個(gè)模塊：①靜態(tài)標(biāo)重實(shí)現(xiàn)樣品編號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)重量和量級(jí)的錄入、編輯、存儲(chǔ)功能；②動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品動(dòng)態(tài)重量信號(hào)的采集、濾波處理，以及有效測(cè)量電壓、零位偏移和標(biāo)定靈敏度計(jì)算存儲(chǔ)，③測(cè)量驗(yàn)證模塊采集待測(cè)產(chǎn)品動(dòng)態(tài)重量信號(hào)并進(jìn)行稱重計(jì)算，以及與電子秤測(cè)量值進(jìn)行比較，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差；④標(biāo)定分析模塊對(duì)量程范圍內(nèi)各個(gè)量級(jí)的靈敏度新舊數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)合測(cè)量驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析，確定標(biāo)定數(shù)據(jù)是否合理，合理部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，不合理部分則再次進(jìn)行標(biāo)定，如需要還可對(duì)干擾信號(hào)頻率重新分析，并更新濾波參數(shù)。軟件設(shè)計(jì)中采用C++ Builder操作Access數(shù)據(jù)庫的2個(gè)表，標(biāo)定數(shù)據(jù)表和測(cè)量數(shù)據(jù)表，分別存儲(chǔ)標(biāo)定數(shù)據(jù)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)，便于用戶對(duì)標(biāo)定過程量值傳遞和溯源進(jìn)行分析評(píng)估。

3 系統(tǒng)應(yīng)用分析

實(shí)際測(cè)試分主要兩步：動(dòng)態(tài)標(biāo)定和測(cè)量驗(yàn)證。動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)要分兩種方式采集數(shù)據(jù)：按照重量逐步增加的方式和逐步減少的方式，分別采集各量級(jí)樣品的動(dòng)態(tài)信號(hào)，同一樣品的兩個(gè)動(dòng)態(tài)重量信號(hào)電壓數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波處理、求有效測(cè)量電壓、除皮后得到穩(wěn)態(tài)電壓，再取其平均值，作為標(biāo)定靈敏計(jì)算的有效電壓值，這樣可以去除重量往復(fù)變化過程傳感器特性可能存在的回程誤差。

測(cè)試中采用砝碼替代品作為樣品，50.65 g動(dòng)態(tài)重量信號(hào)濾波前后波形見圖2，濾波前信號(hào)為帶很大噪聲干擾的波形，濾波后得到表示信號(hào)趨勢(shì)的類梯形曲線。7個(gè)量級(jí)的樣品標(biāo)定數(shù)據(jù)見表1。

測(cè)量驗(yàn)證時(shí)可選擇重量在有效量程40～200 g中的任一質(zhì)量的物品，通過傳送帶通過動(dòng)態(tài)稱重儀，稱重儀根據(jù)標(biāo)定靈敏度進(jìn)行線性插值得到測(cè)量靈敏度，計(jì)算出物品的測(cè)量重量值，經(jīng)精密電子秤比較驗(yàn)證，標(biāo)定后動(dòng)態(tài)稱重儀測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差<4.5%，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 結(jié)語

本文在對(duì)動(dòng)態(tài)稱重儀工作環(huán)境分析的基礎(chǔ)上，介紹了動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法和計(jì)算原理，以及動(dòng)態(tài)檢重儀標(biāo)定軟件的設(shè)計(jì)方案，并通過標(biāo)定分析和測(cè)量驗(yàn)證，證明了標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。該軟件系統(tǒng)具有界面友好、算法簡(jiǎn)單有效、處理速度快、數(shù)據(jù)查詢和分析評(píng)估便捷的優(yōu)點(diǎn)，符合標(biāo)定需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 毛建東.動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和校正[J].食品與機(jī)械，2006（2）：84-86.

[2] 張新娜，王棟.工業(yè)系統(tǒng)分析與技術(shù)實(shí)踐[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.

[3] 劉九卿.應(yīng)變式稱重傳感器的動(dòng)態(tài)特性[J].衡器，2008（1）：6-12.endprint

摘 要：由于動(dòng)態(tài)稱重過程現(xiàn)場(chǎng)干擾因素復(fù)雜，設(shè)計(jì)滿足稱量準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性要求的在線標(biāo)定系統(tǒng)，成為動(dòng)態(tài)稱重儀能夠長(zhǎng)期有效應(yīng)用的必要條件。該文在分析動(dòng)態(tài)稱重現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的基礎(chǔ)上，闡述了動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法和計(jì)算原理，以及基于可視化界面的標(biāo)定軟件的設(shè)計(jì)方案。通過標(biāo)定分析和測(cè)量應(yīng)用，證明了標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)稱重 數(shù)據(jù)處理 在線標(biāo)定

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（c）-0232-02

隨著現(xiàn)代科技飛速發(fā)展及生產(chǎn)質(zhì)量要求的提高，“定時(shí)取出，分別稱量”的“人工抽查”方法逐漸被100%在線檢測(cè)的方式替代。因?yàn)橹扑帯⑹称芳庸どa(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)存在各因素使得小量程動(dòng)態(tài)稱重儀的精度和穩(wěn)定性受到很大影響，故需要定期進(jìn)行標(biāo)定。動(dòng)態(tài)稱重儀離線送檢過程頻繁拆裝給測(cè)量系統(tǒng)再次帶來不穩(wěn)定因素，我們研究開發(fā)了動(dòng)態(tài)稱重儀在線標(biāo)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了樣品重量自動(dòng)讀取和記錄、動(dòng)態(tài)信號(hào)濾波處理、標(biāo)定靈敏度計(jì)算，以及和精密電子秤同步比較驗(yàn)證等標(biāo)定功能。該文主要討論在線標(biāo)定系統(tǒng)的算法原理和軟件設(shè)計(jì)方法。

1 動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法

動(dòng)態(tài)稱重儀是在產(chǎn)品連續(xù)傳送過程中進(jìn)行在線稱重，直接測(cè)量到的信號(hào)數(shù)據(jù)表現(xiàn)為一個(gè)類梯形波的動(dòng)態(tài)過程信號(hào)。而且由于現(xiàn)場(chǎng)送料和分選裝置產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，以及測(cè)量系統(tǒng)電源波動(dòng)和電氣噪聲影響，這個(gè)過程信號(hào)常帶有多個(gè)頻率的干擾信號(hào)。在對(duì)整機(jī)系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)頻譜分析的基礎(chǔ)上，本軟件采用整周期移動(dòng)平均方法進(jìn)行濾波處理，其實(shí)現(xiàn)方法是： 設(shè)整個(gè)動(dòng)態(tài)稱重信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)L，每次取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列，進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算；再取一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉原來隊(duì)首的數(shù)據(jù)，把新的隊(duì)列進(jìn)行平均濾波，就可獲得新的濾波結(jié)果。N值可根據(jù)周期干擾的頻率成分來選擇。

設(shè)重量信號(hào)測(cè)量電壓為數(shù)組X（i），取N=126時(shí)，則第1個(gè)濾波數(shù)據(jù)U1等于X（1）～X（126）的平均值，第2個(gè)濾波數(shù)據(jù)U2等于X（2）～X（127）的平均值，依此類推，可以得到一組濾波數(shù)據(jù)Ux（i）。取濾波信號(hào)的Ux（i）最小值即為有效測(cè)量電壓值U。存在零位偏移的測(cè)量系統(tǒng)線性標(biāo)度變換公式。

k = （U-U0）/ Wb

式中，Wb為樣品（砝碼或替代品）標(biāo)準(zhǔn)重量；U為測(cè)量x對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電壓量；U0電壓量零位偏移；k為系統(tǒng)測(cè)量靈敏度。重量測(cè)量時(shí)，產(chǎn)品未傳送到稱重托盤前的數(shù)據(jù)就是零位偏移的測(cè)量值，取濾波數(shù)據(jù)最初的數(shù)百點(diǎn)進(jìn)行平均，即可得到動(dòng)態(tài)零位電壓U0。實(shí)際上在線檢重系統(tǒng)測(cè)量特性存在明顯的非線性，需要進(jìn)行校正處理以進(jìn)一步提高測(cè)量精度。本軟件采用分段線性插值法進(jìn)行非線性校正。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)量系統(tǒng)采用以PCI-9111多功能采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，軟件開發(fā)采用C++ Builder6.0可視化集成環(huán)境。在線標(biāo)定軟件系統(tǒng)分為圖1所示四個(gè)模塊：①靜態(tài)標(biāo)重實(shí)現(xiàn)樣品編號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)重量和量級(jí)的錄入、編輯、存儲(chǔ)功能；②動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品動(dòng)態(tài)重量信號(hào)的采集、濾波處理，以及有效測(cè)量電壓、零位偏移和標(biāo)定靈敏度計(jì)算存儲(chǔ)，③測(cè)量驗(yàn)證模塊采集待測(cè)產(chǎn)品動(dòng)態(tài)重量信號(hào)并進(jìn)行稱重計(jì)算，以及與電子秤測(cè)量值進(jìn)行比較，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差；④標(biāo)定分析模塊對(duì)量程范圍內(nèi)各個(gè)量級(jí)的靈敏度新舊數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)合測(cè)量驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析，確定標(biāo)定數(shù)據(jù)是否合理，合理部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，不合理部分則再次進(jìn)行標(biāo)定，如需要還可對(duì)干擾信號(hào)頻率重新分析，并更新濾波參數(shù)。軟件設(shè)計(jì)中采用C++ Builder操作Access數(shù)據(jù)庫的2個(gè)表，標(biāo)定數(shù)據(jù)表和測(cè)量數(shù)據(jù)表，分別存儲(chǔ)標(biāo)定數(shù)據(jù)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)，便于用戶對(duì)標(biāo)定過程量值傳遞和溯源進(jìn)行分析評(píng)估。

3 系統(tǒng)應(yīng)用分析

實(shí)際測(cè)試分主要兩步：動(dòng)態(tài)標(biāo)定和測(cè)量驗(yàn)證。動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)要分兩種方式采集數(shù)據(jù)：按照重量逐步增加的方式和逐步減少的方式，分別采集各量級(jí)樣品的動(dòng)態(tài)信號(hào)，同一樣品的兩個(gè)動(dòng)態(tài)重量信號(hào)電壓數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波處理、求有效測(cè)量電壓、除皮后得到穩(wěn)態(tài)電壓，再取其平均值，作為標(biāo)定靈敏計(jì)算的有效電壓值，這樣可以去除重量往復(fù)變化過程傳感器特性可能存在的回程誤差。

測(cè)試中采用砝碼替代品作為樣品，50.65 g動(dòng)態(tài)重量信號(hào)濾波前后波形見圖2，濾波前信號(hào)為帶很大噪聲干擾的波形，濾波后得到表示信號(hào)趨勢(shì)的類梯形曲線。7個(gè)量級(jí)的樣品標(biāo)定數(shù)據(jù)見表1。

測(cè)量驗(yàn)證時(shí)可選擇重量在有效量程40～200 g中的任一質(zhì)量的物品，通過傳送帶通過動(dòng)態(tài)稱重儀，稱重儀根據(jù)標(biāo)定靈敏度進(jìn)行線性插值得到測(cè)量靈敏度，計(jì)算出物品的測(cè)量重量值，經(jīng)精密電子秤比較驗(yàn)證，標(biāo)定后動(dòng)態(tài)稱重儀測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差<4.5%，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 結(jié)語

本文在對(duì)動(dòng)態(tài)稱重儀工作環(huán)境分析的基礎(chǔ)上，介紹了動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)處理方法和計(jì)算原理，以及動(dòng)態(tài)檢重儀標(biāo)定軟件的設(shè)計(jì)方案，并通過標(biāo)定分析和測(cè)量驗(yàn)證，證明了標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性。該軟件系統(tǒng)具有界面友好、算法簡(jiǎn)單有效、處理速度快、數(shù)據(jù)查詢和分析評(píng)估便捷的優(yōu)點(diǎn)，符合標(biāo)定需要。

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