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生产线动态称重在线标定软件设计

类别:最多人玩的棋牌游戏资讯 时间:2018-03-20 最多人玩的棋牌游戏:165 次

由于动态称重过程现场干扰因素复杂,设计满足称量准确性和实时性要求的在线标定系统,成为动态称重仪能够长期有效应用的必要 条件。该文在分析动态称重现场环境的基砝上,阐述了动态称重数据处理方法和计算原理,以及基于可视化界面的标定软件的设计方案。通过 标定分析和测量应用,证明了标定系统设计的有效性。
随着现代科技飞速发展及生产质量要 求的提髙,“定时取出,分别称量”的“人工 抽查”方法逐渐被100%在线检测的方式 替代。因为制药、食品加工生产线现场存 在各因素使得小量程动态称重仪的精度和 稳定性受到很大影响,故需要定期进行标 定。动态称重仪离线送检过程频繁拆装给 测量系统再次带来不稳定因素,我们研究 开发了动态称重仪在线标定系统,实现了 样品重量自动读取和记录、动态信号滤波 处理、标定灵敏度计算,以及和精密电子秤同步比较验证等标定功能。该文主要讨 论在线标定系统的算法原理和软件设计方 法。
1.动态称重数据处理方法
动态称重仪是在产品连续传送过程中 进行在线称重,直接测量到的信号数据表 现为一个类梯形波的动态过程信号。而且 由于现场送料和分选装置产生的机械振 动,以及测量系统电源波动和电气噪声影 响,这个过程信号常带有多个频率的干扰信号。在对整机系统测量信号频谱分析的 基础上,本软件采用整周期移动平均方法 进行滤波处理,其实现方法是:设整个动 态称重信号数据长L,每次取N个采样值看 成一个队列,进行算术平均运算;再取一 个新数据放人队尾,并扔掉原来队首的数 据,把新的队列进行平均滤波,就可获得新 的滤波结果。N值可根据周期干扰的频率 成分来选择。
设重量信号测量电压为数组X(i), 取N=126时,则第1个滤波数据U1等于 X(l)〜X(126)的平均值,第2个滤波数据 U2等于X(2)〜X(127)的平均值,依此类 推,可以得到一组滤波数据Ux(i)。取滤波 信号的Ux(i)最小值即为有效测量电压值 U。存在零位偏移的测量系统线性标度变 换公式。
k = (U-UO)/ Wb
式中,Wb为样品(砝码或替代品)标 准重量;U为测量x对应的稳态电压量;U0 电压量零位偏移;k为系统测量灵敏度。重 量测量时,产品未传送到称重托盘前的数 据就是零位偏移的测量值,取滤波数据最 初的数百点进行平均,即可得到动态零位 电压U0。实际上在线检重系统测量特性存 在明显的非线性,需要进行校正处理以进 一步提髙测量精度。本软件采用分段线性 插值法进行非线性校正。

2.软件系统设计
测量系统采用以PCI-9111多功能采 集卡进行数据采集,软件开发采用C + + Builder6.0可视化集成环境。在线标定软 件系统分为图1所示四个模块:①静态标重
实现样品编号、标准重量和量级的录人、 最多人玩的棋牌游戏、存储功能;②动态标定实现对样品 动态重量信号的采集、滤波处理,以及有 效测量电压、零位偏移和标定灵敏度计算 存储,③测量验证模块采集待测产品动态 重量信号并进行称重计算,以及与电子秤 测量值进行比较,计算出标准差;④标定分 析模块对量程范围内各个量级的灵敏度新 旧数据进行比较,结合测量验证数据分析, 确定标定数据是否合理,合理部分数据存 储,不合理部分则再次进行标定,如需要 还可对干扰信号频率重新分析,并更新滤 波参数。软件设计中采用C++ Builder操 作Access数据库的2个表,标定数据表和 测量数据表,分别存储标定数据和验证数 据,便于用户对标定过程量值传递和溯源 进行分析评估。

3.系统应用分析
实际测试分主要两步:动态标定和测量验证。动态标定时要分两种方式采集数 据:按照重量逐步增加的方式和逐步减少 的方式,分别采集各量级样品的动态信号, 同一样品的两个动态重量信号电压数据分别进行滤波处理、求有效测量电压、除皮 后得到稳态电压,再取其平均值,作为标定 灵敏计算的有效电压值,这样可以去除重 量往复变化过程传感器特性可能存在的回 程误差。
测试中采用砝码替代品作为样品, 50.65 g动态重量信号滤波前后波形见图 2,滤波前信号为带很大噪声干扰的波形, 滤波后得到表示信号趋势的类梯形曲线。7 个量级的样品标定数据见表1。
测量验证时可选择重量在有效量程 40〜200 g中的任一质量的物品,通过传 送带通过动态称重仪,称重仪根据标定 灵敏度进行线性插值得到测量灵敏度,计 算出物品的测量重量值,经精密电子秤比 较验证,标定后动态称重仪测量标准差 <4.5%,达到预期设计目标。
4.结语
本文在对动态称重仪工作环境分析的 基础上,介绍了动态称重数据处理方法和 计算原理,以及动态检重仪标定软件的设 计方案,并通过标定分析和测量验证,证明 了标定系统设计的有效性。该软件系统具 有界面友好、算法茼单有效、处理速度快数据査询和分析评估便捷的优点,符合标 定需要。
 
 

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