本發(fā)明屬于稱重技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種稱重系統(tǒng)及其稱重方法,尤其涉及一種農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng)以及稱重方法。
背景技術(shù):
稱重傳感器作為電子稱重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的技術(shù)基礎(chǔ)和核心部件,在很多行業(yè)的生產(chǎn)與流通中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。近幾年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)、智慧物流、智慧農(nóng)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,稱重傳感器在一些新的領(lǐng)域也出現(xiàn)了相關(guān)應(yīng)用。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)就是其中一個(gè)有著廣闊應(yīng)用前景的領(lǐng)域。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)又稱精細(xì)農(nóng)業(yè)或精確農(nóng)業(yè),是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流,是未來農(nóng)業(yè)的雛形。在整個(gè)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周期中,稱重傳感器在其中每個(gè)環(huán)節(jié)都有其潛在的應(yīng)用市場(chǎng),比如農(nóng)機(jī)具的牽引力控制、精確播種、變量施肥與噴藥以及各類作物的產(chǎn)量監(jiān)測(cè)、小區(qū)產(chǎn)量圖制作等等,都出現(xiàn)了基于稱重傳感器的相關(guān)應(yīng)用研究,市場(chǎng)前景十分廣闊。
與稱重傳感器傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不同之處在于,在上述提到的精確農(nóng)業(yè)的應(yīng)用中,稱重系統(tǒng)大多位于農(nóng)機(jī)裝備中,稱重測(cè)力時(shí)一般處于農(nóng)機(jī)車輛運(yùn)行狀態(tài),此時(shí)農(nóng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng),農(nóng)田道路的不平整度,農(nóng)機(jī)的前進(jìn)速度等等,都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。例如,聯(lián)合收割機(jī)在田間工作時(shí),需要實(shí)時(shí)地計(jì)量收獲的農(nóng)產(chǎn)品的重量,由于工作環(huán)境的不穩(wěn)定,農(nóng)機(jī)和車輛在田間工作時(shí),可能會(huì)受到來自各個(gè)方向的沖力,這會(huì)導(dǎo)致安裝在農(nóng)機(jī)上的稱重傳感器測(cè)量精度降低;同時(shí),地面的不平整,也會(huì)使得稱重傳感器在測(cè)量時(shí)不一定保持在理想的水平位置狀態(tài),影響到測(cè)量精度。
為了提高測(cè)量精度,主要是動(dòng)態(tài)測(cè)量精度,國(guó)內(nèi)很多研發(fā)機(jī)構(gòu)和公司都開始致力于車載稱重傳感器及相關(guān)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的研究,但是還沒有取得太大的突破和進(jìn)展,限制了其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備中的產(chǎn)業(yè)化。因此,如何對(duì)不穩(wěn)定環(huán)境下的稱重結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和矯正,提高在不穩(wěn)定環(huán)境下的稱重精度,成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對(duì)上述的不足,提供了一種可根據(jù)稱重裝置姿態(tài)和加速度的影響,對(duì)重量輸出值進(jìn)行了補(bǔ)償,得到所稱量物體真實(shí)的重量,從而提高了測(cè)量精度的農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng)以及稱重方法。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng),包括慣性測(cè)量單元、稱重傳感器以及數(shù)據(jù)處理模塊;所述稱重傳感器用于測(cè)量所稱量物體的重量得到重量輸出值;所述慣性測(cè)量單元用于對(duì)稱重傳感器進(jìn)行加速度與姿態(tài)角的測(cè)量;所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)加速度與姿態(tài)角對(duì)所述重量輸出值進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償;所述慣性測(cè)量單元包括用于測(cè)量加速度的加速度計(jì)、用于測(cè)量所述稱重系統(tǒng)相對(duì)于地理坐標(biāo)系的姿態(tài)角的陀螺儀;所述稱重傳感器進(jìn)行稱重?cái)?shù)據(jù)采集,得到重量輸出值之后,所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)加速度值和姿態(tài)角,對(duì)所述重量輸出值進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,得到所稱量物體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的真實(shí)重量。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng)的稱重方法,包括如下步驟:
步驟1:構(gòu)建集成慣性測(cè)量單元和稱重傳感器的稱重裝置,所述慣性測(cè)量單元安裝在稱重傳感器內(nèi)部;
步驟2:構(gòu)建以稱重裝置本體為基準(zhǔn)的載體坐標(biāo)系(x′y′z′)和以地表為基準(zhǔn)的地理坐標(biāo)系(xyz);
步驟3:所述稱重傳感器進(jìn)行稱重?cái)?shù)據(jù)采集,得到真實(shí)重量w0在稱重傳感器上測(cè)量得到的重量輸出值w1;所述慣性測(cè)量單元進(jìn)行慣性數(shù)據(jù)采集,得到所述稱重裝置在慣性測(cè)量單元的載體坐標(biāo)系下的實(shí)時(shí)加速度值ax’、ay’、az’以及稱重裝置相對(duì)于地理坐標(biāo)系的一組姿態(tài)角,包括偏航角ψ、俯仰角θ和翻滾角γ;
步驟4:根據(jù)所述實(shí)時(shí)加速度值ax’、ay’、az’和姿態(tài)角ψ、θ、γ,對(duì)所述重量輸出值w1進(jìn)行補(bǔ)償,得到所稱量物體在地理坐標(biāo)系下的真實(shí)重量w0。
作為優(yōu)選,在構(gòu)建以稱重裝置本體為基準(zhǔn)的載體坐標(biāo)系(x′y′z′)和以地表為基準(zhǔn)的地理坐標(biāo)系(xyz)之后,對(duì)稱重傳感器在初始地理坐標(biāo)系(xyz)下進(jìn)行三個(gè)方向的靜態(tài)加載標(biāo)定,得到第一標(biāo)定系數(shù)cx、第二標(biāo)定系數(shù)cy和第三標(biāo)定系數(shù)cz,所述第一標(biāo)定系數(shù)cx、第二標(biāo)定系數(shù)cy和第三標(biāo)定系數(shù)cz用于建立稱重傳感器重量輸出值與稱重傳感器實(shí)際受力大小之間的輸入輸出關(guān)系;其中,cx,cy是一對(duì)常數(shù)或幾對(duì)常數(shù)。
作為優(yōu)選,對(duì)所述重量輸出值進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟襟E包括:
將所述待稱量物體的真實(shí)重量w0在載體坐標(biāo)系下沿三向分解為:[wx’,wy’,wz’],
將所述稱重傳感器測(cè)得的重量輸出值w1在載體坐標(biāo)系下三向分解為:[w1x’,w1y’,w1z’],
根據(jù)三個(gè)方向標(biāo)定系數(shù),得到第一方程:
w1=cx*w1x’+cy*w1y’+cz*w1z’
根據(jù)所述實(shí)時(shí)加速度值,并以g表示為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?,?jì)算出加速度作用而產(chǎn)生的載體坐標(biāo)系下三個(gè)方向?qū)ΨQ重傳感器的實(shí)時(shí)沖擊力如下:
x′方向沖擊力為ax’×(w0/g),
y′方向沖擊力為ay’×(w0/g),
z′方向沖擊力為az’×(w0/g),
根據(jù)上述三個(gè)方向?qū)ΨQ重傳感器的實(shí)時(shí)沖擊力,得到第二方程組:
w1x’=wx’+ax’×(w0/g)
w1y’=wy’+ay’×(w0/g)
w1z’=wz’+az’×(w0/g)
建立地理坐標(biāo)系到載體坐標(biāo)系的方向余弦矩陣為:
根據(jù)方向余弦矩陣,得到地理坐標(biāo)系下的真實(shí)重量w0表示成當(dāng)前載體坐標(biāo)系下的第三方程組:
根據(jù)第一方程、第二、三方程組,并已知重量輸出值w1,解方程計(jì)算得到所稱量物體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的真實(shí)重量w0。
作為優(yōu)選,當(dāng)cx,cy是幾對(duì)常數(shù)中任意一對(duì)時(shí),采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法確定具體取值,并作為步驟4中補(bǔ)償算法所用的參數(shù),具體如下:
標(biāo)定不同重量w0i下的第一標(biāo)定系數(shù)cx和第二標(biāo)定系數(shù)cy,得到標(biāo)定系數(shù)組:cxi,cyi,其中,i=1,2,…,j;
一組已知重量為w0k(w0k隸屬于w0i)的物體加載在所述稱重傳感器上,得到一組稱重傳感器的重量輸出值:w1k,和慣性測(cè)量單元輸出值:ax′k、ay′k、az′k,ψk,θk,γk,然后建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建輸入向量hk(w1k,ax′k、ay′k、az′k,ψk,θk,γk),k=1,2,…,n;
將這些數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本:(hk,i),其中,i和cxi,cyi相對(duì)應(yīng),作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出量,完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練;
在步驟4之前,先將重量輸出值w1,和慣性測(cè)量單元輸出值ax’、ay’、az’和ψ、θ、γ,輸入已訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行判別,輸出i值,從而確定采用不同的標(biāo)定系數(shù)cxi,cyi。
作為優(yōu)選,還包括步驟5,利用一組連續(xù)的重量數(shù)據(jù),進(jìn)行重量值修正:
y(t)=k1w(t)+k2w(t-1)+k3w(t-2)…+kn-1w(t-n+2)+kn
其中,k1,k2,…,kn是任一常數(shù);
w(t)為第t個(gè)采樣時(shí)刻時(shí)步驟4得到計(jì)算結(jié)果,y(t)為第t個(gè)采樣時(shí)刻時(shí)修正后重量值。
作為優(yōu)選,所述慣性測(cè)量單元還和稱重傳感器安裝在同一基座上。
以上描述可以看出,本發(fā)明具備以下優(yōu)點(diǎn):在稱重時(shí),根據(jù)稱重裝置姿態(tài)和加速度的影響,對(duì)重量輸出值進(jìn)行了補(bǔ)償,得到所稱量物體真實(shí)的重量,提高了測(cè)量精度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明的農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng)的稱重方法在地理坐標(biāo)系下的示意圖。
圖3為本發(fā)明的農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng)的稱重方法中稱重傳感器在不同姿態(tài)下與地理坐標(biāo)系的偏轉(zhuǎn)示意圖。
圖4為本發(fā)明的農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng)的稱重方法中載體坐標(biāo)系相對(duì)于地理坐標(biāo)系的一組姿態(tài)角示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例1:
一種農(nóng)機(jī)車載稱重系統(tǒng),包括:慣性測(cè)量單元、稱重傳感器以及數(shù)據(jù)處理模塊;具體地,參考附圖1,實(shí)施例動(dòng)態(tài)稱重方法中動(dòng)態(tài)稱重裝置包括慣性測(cè)量單元、稱重傳感器以及數(shù)據(jù)處理模塊,所述稱重傳感器用于測(cè)量所稱量物體的重量得到重量輸出值,所述慣性測(cè)量單元用于對(duì)稱重傳感器測(cè)得的重量輸出值進(jìn)行加速度與姿態(tài)角的測(cè)量,所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)所述加速度與姿態(tài)角對(duì)所述重量輸出值進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
所述慣性測(cè)量單元構(gòu)建以稱重裝置本體為基準(zhǔn)的載體坐標(biāo)系和以地表為基準(zhǔn)的地理坐標(biāo)系,所述慣性測(cè)量單元包括用于測(cè)量加速度的加速度計(jì)、用于測(cè)量所述稱重裝置相對(duì)于地理坐標(biāo)系的姿態(tài)角的陀螺儀。
所述稱重傳感器進(jìn)行稱重?cái)?shù)據(jù)采集,得到重量輸出值之后,所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述慣性測(cè)量單元提供的實(shí)時(shí)加速度值和姿態(tài)角,對(duì)所述重量輸出值進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,得到所稱量物體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的真實(shí)重量。
需要說明的是,所述慣性測(cè)量單元是測(cè)量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置。在本實(shí)施例中,所述慣性測(cè)量單元包含加速度計(jì)和陀螺儀,所述加速度計(jì)檢測(cè)物體在載體坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立三軸的加速度信號(hào),而陀螺儀檢測(cè)載體相對(duì)于地理坐標(biāo)系的角度信號(hào)。
具體地,在本實(shí)施例中,如附圖1所示在本實(shí)施例中,所述稱重傳感器的電纜連接到所述數(shù)據(jù)處理模塊的電路板上。所述慣性測(cè)量單元采用6自由度的adis16460芯片,其內(nèi)置一個(gè)三軸陀螺儀和一個(gè)三軸加速度計(jì),并將其直接集成在數(shù)據(jù)處理模塊的電路板上,adis6460芯片通過spi直接和數(shù)據(jù)處理模塊通信。然后,將整個(gè)電路板用螺釘固定在稱重傳感器上,最后,在電路板上加上外殼以保護(hù)電路板,組成一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)稱重裝置。所述數(shù)據(jù)處理模塊的電路板板包含ad轉(zhuǎn)換器cs5532與稱重傳感器輸出信號(hào)相連。整個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊是基于arm開發(fā)的應(yīng)用平臺(tái)。
下面對(duì)本實(shí)施例動(dòng)態(tài)稱重方法進(jìn)行分步的具體說明。
在稱重之前,所述動(dòng)態(tài)稱重裝置構(gòu)建以稱重裝置本體為基準(zhǔn)的載體坐標(biāo)系(x′y′z′)和以地表為基準(zhǔn)的地理坐標(biāo)系(xyz)。
參考圖2,本實(shí)施例提供的稱重傳感器,除了對(duì)單一方向的力敏感(如圖2中的z軸方向),同時(shí),還對(duì)另外2個(gè)方向的力(x向,y向)也會(huì)有一定的輸出信號(hào)。同時(shí),農(nóng)機(jī)在行進(jìn)過程中,不可避免會(huì)對(duì)稱重傳感器造成沖擊等干擾。本實(shí)例動(dòng)態(tài)稱重方法利用慣性測(cè)量單元,能夠補(bǔ)償沖擊力和側(cè)向力對(duì)稱重傳感器測(cè)量結(jié)果的影響。
在本例中,出廠時(shí),先對(duì)稱重傳感器進(jìn)行三向力的標(biāo)定得到標(biāo)定系數(shù):第一標(biāo)定系數(shù)cx(圖2中水平方向x),第二標(biāo)定系數(shù)cy(圖2中水平方向y),第三標(biāo)定系數(shù)cz(圖2中垂直方向z)。
在稱重時(shí),所述數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)定了一個(gè)采樣周期t,定期采集稱重傳感器返回的稱重?cái)?shù)據(jù)w1,和慣性處理單元返回的加速度和角速度數(shù)據(jù)。此時(shí),慣性測(cè)量單元返回的是載體坐標(biāo)系(x′y′z′)(載體也就是稱重裝置)的加速度值ax’、ay’、az’,和相對(duì)于地理坐標(biāo)系(xyz)的一組姿態(tài)角,即卡爾丹角:ψ(偏航角,繞z軸旋轉(zhuǎn)),θ(俯仰角,繞y軸旋轉(zhuǎn)),γ(翻滾角,繞x軸旋轉(zhuǎn)),如圖4所示。
如圖2所示,此時(shí)稱重傳感器的載體坐標(biāo)系(x′y′z′)與地理坐標(biāo)系(xyz)一致,z軸與重力加速度g的方向平行。此時(shí)慣性測(cè)量單元的返回?cái)?shù)據(jù):加速度和角度值都為0。故稱重傳感器測(cè)量的重量數(shù)據(jù)w1,即為真實(shí)重量w0(假設(shè)w0是所測(cè)量物體的真實(shí)重量)。
當(dāng)農(nóng)機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí),稱重傳感器和動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)姿態(tài)一起發(fā)生改變。如圖3所示,當(dāng)稱重傳感器傾斜時(shí),真實(shí)重量w0相當(dāng)于傾斜地加載到稱重傳感器上(w0重力方向與載體坐標(biāo)系(x′y′z′)存在交角),根據(jù)力的空間投影關(guān)系,重力可以分解到載體坐標(biāo)系(x′y′z′)上的3個(gè)坐標(biāo)軸方向上的分力:wx’,wy’,wz’。
w1是稱重傳感器的測(cè)量的重量輸出值,此時(shí),因?yàn)橛捎趧?dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)姿態(tài)發(fā)生改變,稱重傳感器處于三向受力狀態(tài),根據(jù)出廠時(shí),對(duì)稱重傳感器三方向依次標(biāo)定的到標(biāo)定系數(shù),可以,可以得到第一方程:
w1=cx*w1x’+cy*w1y’+cz*w1z’
同時(shí),考慮到質(zhì)量由于加速度而產(chǎn)生的各方向?qū)ΨQ重傳感器的沖擊力如下(g為重量加速度值):
x′方向沖擊力為ax’×(w0/g),
y′方向沖擊力為ay’×(w0/g),
z′方向沖擊力為az’×(w0/g),
故考慮加入沖擊力影響后,各方向的受力值為第二方程組:
w1x’=wx’+ax’×(w0/g)
w1y’=wy’+ay’×(w0/g)
w1z’=wz’+az’×(w0/g)
最后,建立地理坐標(biāo)系(xyz)到載體坐標(biāo)系(x′y′z′)的方向余弦矩陣為:
又已知,重力在地理坐標(biāo)系下的向量表達(dá)為
可以求得得到地理坐標(biāo)系(xyz)下的真實(shí)重量w0表示成當(dāng)前載體坐標(biāo)系(x′y′z′)下的第三方程組:
最后,根據(jù)第一方程、第二、三方程組以及重量輸出值w1,可以解方程得到所稱量物體真實(shí)的重量值w0。
本發(fā)明車載稱重方法還提供另一實(shí)施例,本實(shí)施例與上一實(shí)施例的相同之處不再贅述,本實(shí)施例與上一實(shí)施例的不同之處在于:
本實(shí)施例所述稱重傳感器在設(shè)計(jì)時(shí),x和y方向的加載力和稱重傳感器輸出之間的是非線性關(guān)系,這時(shí)第一標(biāo)定系數(shù)cx和第二標(biāo)定系數(shù)cy不是恒定的常數(shù)。此時(shí),不能直接按照上一實(shí)施例的方法直接進(jìn)行補(bǔ)償,在進(jìn)行解耦計(jì)算時(shí),需要確定cx,cy具體的數(shù)值。具體方法如下:
在所述稱重裝置出廠前,構(gòu)建集成慣性測(cè)量單元和稱重傳感器的稱重裝置的步驟1中,除了按照上一實(shí)施例的方法得到第三標(biāo)定系數(shù)cz,還要進(jìn)行標(biāo)定來得到不同重量w0i下的第一標(biāo)定系數(shù)cx和第二標(biāo)定系數(shù)cy,得到兩組標(biāo)定系數(shù):cxi,cyi,其中,i=1,2,…,j。
所述數(shù)據(jù)處理模塊可以與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,所述數(shù)據(jù)處理模塊在出廠前預(yù)先對(duì)稱重傳感器的重量輸出值w1的補(bǔ)償算法,所述補(bǔ)償算法包括第一標(biāo)定系數(shù)cx、第二標(biāo)定系數(shù)cy第和第三標(biāo)定系數(shù)cz。
在預(yù)置補(bǔ)償算法時(shí),輸出處理模塊根據(jù)稱重傳感器采集的重量輸出值w1和各個(gè)慣性單元輸出值,確定不同的標(biāo)定系數(shù)cx,cy。確定方法如下:
已知不同的真實(shí)重量w0i的物體加載在所述稱重傳感器上,采集農(nóng)機(jī)在實(shí)際工作狀態(tài)下,稱重傳感器的重量輸出值:w1k,慣性測(cè)量單元輸出值:ax′k、ay′k、az′k,ψk,θk,γk。
數(shù)據(jù)處理模塊將這些數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī),建立rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建輸入向量hk(w1k,ax′k、ay′k、az′k,ψk,θk,γk),k=1,2,…,n。
將這些數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本:(hi,i),其中,i和cxi,cyi對(duì)應(yīng);hi為訓(xùn)練輸入量,i為對(duì)應(yīng)的輸出量,即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層單元數(shù)是7,輸出層單元數(shù)是1。
對(duì)rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,訓(xùn)練誤差<0.05%。將訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)下載到數(shù)據(jù)補(bǔ)償模塊中,所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為補(bǔ)償算法的一部分。
實(shí)際稱重時(shí),將所述實(shí)時(shí)加速度值和姿態(tài)角和稱重傳感器的重量輸出值,輸入已訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行判別,輸出i值,從而確定采用不同的標(biāo)定系數(shù)cxi,cyi。確定標(biāo)定系數(shù)后,繼續(xù)按照實(shí)施例一中所述的方法完成真實(shí)重量w0的計(jì)算。
需要說明的是,在其他實(shí)施例中,也可以采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),方法與rbf神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練方法類似,本發(fā)明在此不再贅述。
本發(fā)明車載稱重方法還提供又一實(shí)施例,本實(shí)施例與上一實(shí)施例的相同之處不再贅述,本實(shí)施例與上一實(shí)施例的不同之處在于:
為了更好地反映稱重系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,不僅考慮傳感器輸入信號(hào),還要參考輸出的反饋進(jìn)行補(bǔ)償,提高精度,具體如下:
按照如下計(jì)算公式進(jìn)行反饋補(bǔ)償后:
y(t)=k1w(t)+k2w(t-1)+k3w(t-2)…+kn-1w(t-n+2)+kn
其中,k1,k2,…,kn是補(bǔ)償系數(shù),為常數(shù);n≥2。
w(t)為第t個(gè)采樣時(shí)刻,步驟4解耦計(jì)算后的重量結(jié)果,y(t)為第t個(gè)采樣時(shí)刻修正后的重量值。
在本實(shí)例中,當(dāng)取n=2,則上述補(bǔ)償公式為:
y(t)=k1w(t)+k2
當(dāng)n=3時(shí),上述補(bǔ)償公式為:
y(t)=k1w(t)+k2w(t-1)+k3
本發(fā)明還提供一種稱重系統(tǒng),包括:
慣性測(cè)量單元、稱重傳感器以及數(shù)據(jù)處理模塊,所述稱重傳感器用于測(cè)量所稱量物體的重量得到重量輸出值,所述慣性測(cè)量單元用于對(duì)稱重傳感器測(cè)得的重量輸出值進(jìn)行加速度與姿態(tài)角的測(cè)量,所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)所述加速度與姿態(tài)角對(duì)所述重量輸出值進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償;
所述慣性測(cè)量單元構(gòu)建以稱重裝置本體為基準(zhǔn)的載體坐標(biāo)系和以地表為基準(zhǔn)的地理坐標(biāo)系,所述慣性測(cè)量單元包括用于測(cè)量加速度的加速度計(jì)、用于測(cè)量所述稱重裝置相對(duì)于地理坐標(biāo)系的姿態(tài)角的陀螺儀;
所述稱重傳感器進(jìn)行稱重?cái)?shù)據(jù)采集,得到重量輸出值之后,所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述實(shí)時(shí)加速度值和姿態(tài)角,對(duì)所述重量輸出值進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,得到所稱量物體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的真實(shí)重量。
以上對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述,該描述沒有限制性,附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一,實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。總而言之如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示,在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下,不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例,均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。