采用 DSP 处理模块和智能算法的水果称重分级系统及称重 方法 【技术领域】
本发明涉及一种采用 DSP 处理模块和智能算法的水果称重分级系统及称重方法。背景技术
据统计， 我国的苹果、 梨、 桃、 柚的产量居世界第一。为进一步提高水果的经济价 值， 还需要对收获后的水果进行清洗、 分级、 包装等产后处理。产后处理的效率直接影响到 了水果的经济效益。动态称重是产后处理中的关键技术之一。动态称重的精度直接影响到 分级、 装箱等工序的准确性。 动态称重能达到的精度等级主要取决于两个方面 ： 一是果杯的 机械结构设计和称重区域的机械结构设计 ； 二是称重信号处理方案的设计。毛华先等人申 请的中国专利 ( 申请号 ： 200910096966.9) 描述了一种易于称量的果杯。朱壹申请的中国 专利 ( 申请号 ： 200910164540.2) 描述了一种适合于高速分级的称重模块的机械架构。然 而国内对于称重信号处理方案的研究较少， 主要是基于电子称重式分选机上的改进。发明内容 本发明的目的是克服现有技术的不足， 提供一种采用 DSP 处理模块和智能算法的 水果称重分级系统及称重方法。
采用 DSP 处理模块和智能算法的水果称重高速分级系统包括水果输送装置、 变频 电机、 PC 机、 PLC、 下果口、 电磁铁、 果杯、 DSP 处理模块、 信号预处理模块、 承重片、 称重传感 器、 称重区域、 同步信号发生器 ； 水果输送装置与变频电机相连， 同步信号发生器安装在水 果输送装置的从动轮上， 水果输送装置的输送带上设有果杯， 果杯内放有水果， 在水果输送 装置的输送带的一端下方为称重区域， 在称重区域中设有承重片和称重传感器， 在水果输 送装置的输送带的另一端下方设有电磁铁， 称重传感器与信号预处理模块、 DSP 处理模块、 PLC、 电磁铁依次连接， 电磁铁的下方设有下果口， PLC 分别与变频电机、 PC 机相连。
所述的信号预处理模块的内部连接关系为 ： 仪表运放 AD620U1 的第 1 脚与电容 C1 的一端、 电阻 R3 的第一端相连接， 仪表运放 AD620U1 的第 2 脚与电容 C1 的另一端、 电阻 R1 的 一端相连接， 电阻 R1 的另一端与称重传感器 Sig- 相连接， 仪表运放 AD620U1 的第 3 脚与电 阻 R2 的一端、 电容 C2 的一端相连接， 电阻 R2 的另一端与称重传感器 Sig+ 相连接， 仪表运放 AD620U1 的第 4 脚接负电源 -12v， 仪表运放 AD620U1 的第 5 脚接地， 仪表运放 AD620U1 的第 6 脚与电阻 R5 的一端相连接， 仪表运放 AD620U1 的第 6 脚接正电源 +12v， 仪表运放 AD620U1 的第 8 脚与电阻 R4 的一端、 电容 C2 的另一端相连接， 电阻 R4 的另一端与电阻 R3 的第二端相 连接， 电阻 R3 的第三端悬空， 电阻 R5 的另一端与电容 C3 的一端、 电阻 R6 的一端相连接， 电容 C3 的另一端与通用运放 OP07U2 的第 2 脚、 通用运放 OP07U2 的第 6 脚、 二极管 D1 的阳极、 二 极管 D2 的阴极、 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 3 脚相连接， 电阻 R6 的另一端与电容 C4 的一端、 通用运放 OP07U2 的第 3 脚相连接， 电容 C4 的另一端接地， 通用运放 OP07U2 的第 7 脚接正电 源 +12v， 通用运放 OP07U2 的第 4 脚接负电源 -12v， 二极管 D1 的阴极接正电源 +3.3v， 二极
管 D2 的阳极接地， 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 2 脚与轨至轨运放 TLV2252U3 的第 1 脚相连 接， 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 8 脚接正电源 +3.3v， 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 4 脚接地， 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 1 脚输出 CH0。
所述的 DSP 处理模块内部连接关系为 ： 模数转换器 ADS8341U4 的第 1 脚与电阻 R7 的一端相连接， 电阻 R7 的另一端接正电源 +3.3v， 模数转换器 ADS8341U4 的第 6 脚接地， 模数 转换器 ADS8341U4 的第 7 脚、 第 9 脚接正电源 +3.3v， 模数转换器 ADS8341U4 的第 8 脚接基 准电压源， 模数转换器 ADS8341U4 的第 10 脚与模数转换器 ADS8341U4 的第 11 脚、 电阻 R8 的 一端相连接， 电阻 R8 的另一端接地， 模数转换器 ADS8341U4 的第 12 脚与 DSPTMS320C2802U5 的第 56 脚相连接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 13 脚与 DSPTMS320C2802U5 的第 54 脚相连 接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 14 脚与 DSPTMS320C2802U5 的第 53 脚相连接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 15 脚与 DSPTMS320C2802U5 的第 52 脚相连接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 16 脚与 DSPTMS320C2802U5 的第 51 脚相连接， DSP TMS320C2802U5 的第 57 脚与非门 74HC14U6 的第 1 脚相连接， DSP TMS320C2802U5 的第 58 脚与非门 74HC14U6 的第 3 脚相连接， DSP TMS320C2802U5 的第 60 脚与非门 74HC14U6 的第 5 脚相连接， 光耦 6N137U7 的第 1 脚、 第4 脚悬空， 光耦 6N137U7 的第 2 脚与电阻 R9 的一端相连接， 电阻 R9 的另一端接正电源 +3.3v， 光耦 6N137U7 的第 3 脚与非门 74HC14U6 的第 2 脚相连接， 光耦 6N137U7 的第 5 脚接地， 光耦 6N137U7 的第 6 脚与非门 74HC14U6 的第 9 脚、 电阻 R12 的一端相连接， 光耦 6N137U7 的第 7 脚 与光耦 6N137U7 的第 8 脚、 电阻 R12 的另一端、 正电源 +5v 相连接， 非门 74HC14U6 的第 8 脚与 数模转换器 AD420U10 的第 7 脚相连接， 光耦 6N137U8 的第 1 脚、 第 4 脚悬空， 光耦 6N137U8 的 第 2 脚与电阻 R10 的一端相连接， 电阻 R10 的另一端接正电源 +3.3v， 光耦 6N137U8 的第 3 脚 与非门 74HC14U6 的第 4 脚相连接， 光耦 6N137U8 的第 5 脚接地， 光耦 6N137U8 的第 6 脚与非 门 74HC14U6 的第 11 脚、 电阻 R13 的一端相连接， 光耦 6N137U8 的第 7 脚与光耦 6N137U8 的第 8 脚、 电阻 R13 的另一端、 正电源 +5v 相连接， 非门 74HC14U6 的第 10 脚与数模转换器 AD420U10 的第 8 脚相连接， 光耦 6N137U9 的第 1 脚、 第 4 脚悬空， 光耦 6N137U9 的第 2 脚与电阻 R11 的 一端相连接， 电阻 R11 的另一端接正电源 +3.3v， 光耦 6N137U9 的第 3 脚与非门 74HC14U6 的 第 6 脚相连接， 光耦 6N137U9 的第 5 脚接地， 光耦 6N137U9 的第 6 脚与非门 74HC14U6 的第 13 脚、 电阻 R14 的一端相连接， 光耦 6N137U9 的第 7 脚与光耦 6N137U9 的第 8 脚、 电阻 R14 的另一 端、 正电源 +5v 相连接， 非门 74HC14U6 的第 12 脚与数模转换器 AD420U10 的第 9 脚相连接， 数 模转换器 AD420U10 的第 1 脚、 第 3 脚、 第 10 脚、 第 12 脚、 第 13 脚、 第 17 脚、 第 22 脚和第 24 脚悬空， 数模转换器 AD420U10 的第 2 脚与数模转换器 AD420U10 的第 5 脚、 电容 C5 的一端、 正 电源 +5v 相连接， 电容 C5 的另一端接地， 数模转换器 AD420U10 的第 4 脚、 第 6 脚和第 11 脚接 地， 数模转换器 AD420U10 的第 14 脚与电阻 R16 的第一端、 电阻 R16 的第二端、 电阻 R17 的第一 端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 15 脚与电阻 R16 的第三端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 16 脚与电阻 R17 的第二端相连接， 电阻 R17 的第三端与二极管 D4 的阳极接地， 数模转换 器 AD420U10 的第 18 脚与二极管 D4 的阴极、 二极管 D3 的阳极相连接， 数模转换器 AD420U10 的 第 19 脚与电阻 R18 的一端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 20 脚与电容 C7 的一端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 21 脚与电容 C6 的一端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 23 脚与 电容 C6 的另一端、 电容 C7 的另一端、 二极管 D3 的阴极、 电阻 R18 的另一端、 电阻 R15 的一端、 电容 C8 的一端、 电容 C9 的一端相连接， 电阻 R15 的另一端接正电源 +24v， 电容 C8 的另一端与电容 C9 的另一端接地， 数模转换器 AD420U10 的第 18 脚输出接 PLC 的模拟输入口。
水果称重方法包括如下步骤 ：
1) 信号预处理模块实时对称重传感器输出信号进行放大滤波等预处理 ；
2)DSP 处理模块根据同步信号发生器输出的同步脉冲信号实时得到当前分级速 度；
3) 在低速分级状态下， DSP 处理模块首先对信号预处理模块输出信号进行采样， 当信号预处理模块输出信号呈现下降趋势时采样停止， 然后应用 3-σ 法则对采样数组求 平均得到低速分级水果的重量信息 ；
4) 在高速分级状态下， DSP 处理模块 (8) 首先对信号预处理模块 (9) 输出信号采 样并进行自适应滤波去噪， 然后采用 AR 模型对采样数组进行反演运算， 得到高速分级水果 的重量信息 ；
5)DSP 处理模块将低速分级水果的重量信息或高速分级水果的重量信息转换成 4-20mA 的标准信号输出， PLC 定时采集此电流信号， 得到水果重量。
本发明由于采用了 DSP 处理模块专门负责计算水果重量信息， 在每秒 18 个果高速 分级状态下分级精度可达到 1.5％以内， 并且人为改变分级速度不会影响到称重精度。 系统 结构紧凑， 模块化程度高， 可扩展性强。 附图说明 图 1 是采用 DSP 处理模块和智能算法的水果称重分级系统结构示意图 ；
图 2 是本发明的信号预处理模块电路图 ；
图 3 是本发明的 DSP 处理模块电路图 ；
图 4 是本发明的 DSP 处理模块内称重方法总流程图 ；
图 5 是本发明的低速称重策略算法流程图 ；
图 6 是本发明的高速称重策略算法流程图 ；
图中 ： 水果输送装置 1、 变频电机 2、 PC 机 3、 PLC4、 下果口 5、 电磁铁 6、 果杯 7、 DSP 处理模块 8、 信号预处理模块 9、 承重片 10、 称重传感器 11、 称重区域 12、 同步信号发生器 13。
具体实施方式
如图 1 所示， 采用 DSP 处理模块和智能算法的水果称重分级系统包括水果输送装 置 1、 变频电机 2、 PC 机 3、 PLC4、 下果口 5、 电磁铁 6、 果杯 7、 DSP 处理模块 8、 信号预处理模 块 9、 承重片 10、 称重传感器 11、 称重区域 12、 同步信号发生器 13 ； 水果输送装置 1 与变频 电机 2 相连， 同步信号发生器 13 安装在水果输送装置 1 的从动轮上， 水果输送装置 1 的输 送带上设有果杯 7， 果杯 7 内放有水果， 在水果输送装置 1 的输送带的一端下方为称重区域 12， 在称重区域 12 中设有承重片 10 和称重传感器 11， 在水果输送装置 1 的输送带的另一端 下方设有电磁铁 6， 称重传感器 11 与信号预处理模块 9、 DSP 处理模块 8、 PLC4、 电磁铁 6 依 次连接， 电磁铁 6 的下方设有下果口 5， PLC4 分别与变频电机 2、 PC 机 3 相连。信号预处理 模块 9 负责实时对称重传感器 11 输出信号进行放大滤波等预处理。当有果杯 7 通过称重 区域 12 时， DSP 处理模块 8 实时计算出此果杯所承载的精确重量信息并转换成 4-20mA 标准信号输出。 PLC4 定时采集 DSP 处理模块 8 输出的标准信号、 判定水果等级、 对其进行实时 跟踪、 控制电磁铁 6 卸果动作和控制变频电机 2 的分级速度。PC 机 2 实时监控整个水果分 级过程。本发明选用了西门子公司的 S7-300 系列 PLC。
如图 2 所示， 信号预处理模块的内部连接关系为 ： 仪表运放 AD620U1 的第 1 脚与电 容 C1 的一端、 电阻 R3 的第一端相连接， 仪表运放 AD620U1 的第 2 脚与电容 C1 的另一端、 电阻 R1 的一端相连接， 电阻 R1 的另一端与称重传感器 Sig- 相连接， 仪表运放 AD620U1 的第 3 脚与 电阻 R2 的一端、 电容 C2 的一端相连接， 电阻 R2 的另一端与称重传感器 Sig+ 相连接， 仪表运 放 AD620U1 的第 4 脚接负电源 -12v， 仪表运放 AD620U1 的第 5 脚接地， 仪表运放 AD620U1 的第 6 脚与电阻 R5 的一端相连接， 仪表运放 AD620U1 的第 6 脚接正电源 +12v， 仪表运放 AD620U1 的第 8 脚与电阻 R4 的一端、 电容 C2 的另一端相连接， 电阻 R4 的另一端与电阻 R3 的第二端相 连接， 电阻 R3 的第三端悬空， 电阻 R5 的另一端与电容 C3 的一端、 电阻 R6 的一端相连接， 电容 C3 的另一端与通用运放 OP07U2 的第 2 脚、 通用运放 OP07U2 的第 6 脚、 二极管 D1 的阳极、 二 极管 D2 的阴极、 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 3 脚相连接， 电阻 R6 的另一端与电容 C4 的一端、 通用运放 OP07U2 的第 3 脚相连接， 电容 C4 的另一端接地， 通用运放 OP07U2 的第 7 脚接正电 源 +12v， 通用运放 OP07U2 的第 4 脚接负电源 -12v， 二极管 D1 的阴极接正电源 +3.3v， 二极 管 D2 的阳极接地， 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 2 脚与轨至轨运放 TLV2252U3 的第 1 脚相连 接， 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 8 脚接正电源 +3.3v， 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 4 脚接地， 轨至轨运放 TLV2252U3 的第 1 脚输出 CH0。
如图 3 所示， DSP 处理模块内部连接关系为 ： 模数转换器 ADS8341U4 的第 1 脚与电 阻 R7 的一端相连接， 电阻 R7 的另一端接正电源 +3.3v， 模数转换器 ADS8341U4 的第 2 脚、 第3 脚、 第 4 脚、 第 5 脚依次与输入信号 CH0、 CH1、 CH2、 CH3 相连接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 6 脚接地， 模数转换器 ADS8341U4 的第 7 脚、 第 9 脚接正电源 +3.3v， 模数转换器 ADS8341U4 的第 8 脚接基准电压源， 模数转换器 ADS8341U4 的第 10 脚与模数转换器 ADS8341U4 的第 11 脚、 电阻 R8 的一端相连接， 电阻 R8 的另一端接地， 模数转换器 ADS8341U4 的第 12 脚与 DSP TMS320C2802U5 的第 56 脚相连接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 13 脚与 DSP TMS320C2802U5 的第 54 脚相连接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 14 脚与 DSP TMS320C2802U5 的第 53 脚相连 接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 15 脚与 DSP TMS320C2802U5 的第 52 脚相连接， 模数转换器 ADS8341U4 的第 16 脚与 DSP TMS320C2802U5 的第 51 脚相连接， DSP TMS320C2802U5 的第 50 脚接处理后的同步信号， DSP TMS320C2802U5 的第 57 脚与非门 74HC14U6 的第 1 脚相连接， DSP TMS320C2802U5 的第 58 脚与非门 74HC14U6 的第 3 脚相连接， DSP TMS320C2802U5 的第 60 脚与非门 74HC14U6 的第 5 脚相连接， 光耦 6N137U7 的第 1 脚、 第 4 脚悬空， 光耦 6N137U7 的第 2 脚与电阻 R9 的一端相连接， 电阻 R9 的另一端接正电源 +3.3v， 光耦 6N137U7 的第 3 脚 与非门 74HC14U6 的第 2 脚相连接， 光耦 6N137U7 的第 5 脚接地， 光耦 6N137U7 的第 6 脚与非 门 74HC14U6 的第 9 脚、 电阻 R12 的一端相连接， 光耦 6N137U7 的第 7 脚与光耦 6N137U7 的第 8 脚、 电阻 R12 的另一端、 正电源 +5v 相连接， 非门 74HC14U6 的第 8 脚与数模转换器 AD420U10 的第 7 脚相连接， 光耦 6N137U8 的第 1 脚、 第 4 脚悬空， 光耦 6N137U8 的第 2 脚与电阻 R10 的 一端相连接， 电阻 R10 的另一端接正电源 +3.3v， 光耦 6N137U8 的第 3 脚与非门 74HC14U6 的第 4 脚相连接， 光耦 6N137U8 的第 5 脚接地， 光耦 6N137U8 的第 6 脚与非门 74HC 14U6 的第 11 脚、 电阻 R13 的一端相连接， 光耦 6N137U8 的第 7 脚与光耦 6N137U8 的第 8 脚、 电阻 R13 的另一端、 正电源 +5v 相连接， 非门 74HC14U6 的第 10 脚与数模转换器 AD420U10 的第 8 脚相连接， 光耦 6N137U9 的第 1 脚、 第 4 脚悬空， 光耦 6N137U9 的第 2 脚与电阻 R11 的一端相连接， 电阻 R11 的另一端接正电源 +3.3v， 光耦 6N137U9 的第 3 脚与非门 74HC14U6 的第 6 脚相连接， 光耦 6N137U9 的第 5 脚接地， 光耦 6N137U9 的第 6 脚与非门 74HC14U6 的第 13 脚、 电阻 R14 的一端 相连接， 光耦 6N137U9 的第 7 脚与光耦 6N137U9 的第 8 脚、 电阻 R14 的另一端、 正电源 +5v 相连 接， 非门 74HC14U6 的第 12 脚与数模转换器 AD420U10 的第 9 脚相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 1 脚、 第 3 脚、 第 10 脚、 第 12 脚、 第 13 脚、 第 17 脚、 第 22 脚和第 24 脚悬空， 数模转换 器 AD420U10 的第 2 脚与数模转换器 AD420U10 的第 5 脚、 电容 C5 的一端、 正电源 +5v 相连接， 电容 C5 的另一端接地， 数模转换器 AD420U10 的第 4 脚、 第 6 脚和第 11 脚接地， 数模转换器 AD420U10 的第 14 脚与电阻 R16 的第一端、 电阻 R16 的第二端、 电阻 R17 的第一端相连接， 数模 转换器 AD420U10 的第 15 脚与电阻 R16 的第三端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 16 脚与电 阻 R17 的第二端相连接， 电阻 R17 的第三端与二极管 D4 的阳极接地， 数模转换器 AD420U10 的 第 18 脚与二极管 D4 的阴极、 二极管 D3 的阳极相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 19 脚与电 阻 R18 的一端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 20 脚与电容 C7 的一端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 21 脚与电容 C6 的一端相连接， 数模转换器 AD420U10 的第 23 脚与电容 C6 的另 一端、 电容 C7 的另一端、 二极管 D3 的阴极、 电阻 R18 的另一端、 电阻 R15 的一端、 电容 C8 的一 端、 电容 C9 的一端相连接， 电阻 R15 的另一端接正电源 +24v， 电容 C8 的另一端与电容 C9 的另 一端接地， 数模转换器 AD420U10 的第 18 脚输出接 PLC 的模拟输入口。
水果称重方法具体包括如下步骤 ：
1) 信号预处理模块 9 实时对称重传感器 11 输出信号进行放大滤波等预处理 ；
2)DSP 处理模块 8 根据同步信号发生器 13 的同步脉冲信号实时得到当前分级速 度；
3) 在低速分级状态下， DSP 处理模块 8 首先对信号预处理模块 9 输出信号进行采 样， 当信号预处理模块 9 输出信号呈现下降趋势时采样停止， 然后应用 3-σ 法则对采样数 组求平均得到低速分级水果的重量信息 ；
4) 在高速分级状态下， DSP 处理模块 8 首先对信号预处理模块 9 输出信号进行自 适应滤波去噪， 然后采用 AR 模型进行反演运算， 得到高速分级水果的重量信息 ；
5)DSP 处理模块 8 将低速分级水果的重量信息或高速分级水果的重量信息转换成 4-20mA 的标准信号输出， PLC4 定时采集此电流信号， 得到水果重量。
工作时， 信号预处理模块 9 的输出信号呈周期变化， 其信号频率等于分级速度， 其 信号波形与分级速度和果杯 7 所载水果重量相关。慢速分级时， 果杯 7 经过承重片 10 的 时间较长， 信号预处理模块 9 的输出信号在一个周期内呈山坡状， 且坡顶会有一段平坦区， 此平坦区表示果杯 7 正完全落在承重片 10 上方且信号预处理模块 9 的输出信号已达稳态。 当果杯 7 离开承重片 10 时信号预处理模块 9 的输出信号幅值开始下降 ； 高速分级时， 果杯 7 经过承重片 10 的时间较短， 由于称重传感器 11 和信号预处理模块 9 的响应时间限制， 信 号预处理模块 9 的输出信号在一个周期内还没达到稳态， 果杯 7 便已离开承重片 10， 此时信 号预处理模块 9 的输出信号呈振荡状。
如图 4 所示， DSP 处理模块 8 内称重方法总流程为 ： DSP 始终对同步信号记数， 在定 时器中断服务程序里根据定时时间内累积的同步信号个数计算出分级速度， 这样分级速度被实时更新。 当同步信号上升沿到来时， 根据分级速度选择称重策略， 再依据相应的称重策 略反演出重量信息并将其转换成 4-20mA 的标准信号。
如图 5 所示， 低速称重策略算法流程为 ： 首先根据分级速度确定延时时间 d。延时 时间到后启动对信号预处理模块 9 输出信号的采样， 数据采样完毕后判断采样数是否已呈 下降趋势， 如果判断结果为假， 则进行下一轮采样， 否则停止采样。 采样停止后， 得到一组采 样数据。应用 3-σ 法则剔除此组采样数据中的错误值， 对余下数据求平均， 将此平均值作 为此次采样到的重量信息。
如图 6 所示， 高速称重策略算法流程为 ： 首先根据分级速度确定采样次数， 然后启 动对信号预处理模块输出信号 9 的采样， 采样完毕后采用自适应滤波算法对采样值进行滤 波处理， 再判断采样次数是否达到要求， 如果没有达到， 继续下一轮采样， 否则停止采样。 采 样停止后得到一组经过自适应滤波算法处理过的数据， 再根据已建立好的 AR 模型对此组 数据进行反演运算， 最终得到此次采样到的重量信息。
自适应滤波采用了 LMS 算法。设输入系列构成的 M 维向量为 x(n) ＝ [x(n)， x(n-1)， ...， x(n-M+1)]T， 滤波系数构成 M 维向量为 h(n) ＝ [h(0)， h(1)， ...， h(M-1)]T， 则 T 滤波器输出为 y(n) ＝ h(n) ·x(n)。采用 LMS 自适应算法， 其滤波系数更新公式为 ：
h(n+1) ＝ h(n)+α·e(n)·x(n)(1)
e(n) ＝ d(n)-h(n)T·x(n)(2)
式中 e(n) 为误差序列， d(n) 为理想信号， α 为移动步长。
这里取滤波器的阶数为 M ＝ 2。由于预处理模块中输出信号包括直流偏置信号、 振荡信号和噪声信号， 而只有直流偏置信号与承重片上的重量相关， 为了将不相关部分的 T 影响降低， 可将输入取为常数 1 即 x(n) ＝ [1， 1] ， d(n) 取为预处理模块输出信号即 d(n) ＝ sig(n)。 为提高算法的性能， 可将误差序列用适时平均代替， 则式 (2) 最终可写成如下形 式：
AR 模型的建模步骤如下。选定某一果杯， 记为 A。将 A 果杯后面连续 10 个果杯从 分级链条上去掉。在 A 果杯上放 100g 重量的水果， 开启分级设备， 记录 A 果杯从离开承重 片开始 100ms 内信号预处理模块输出采样值并存入数组 y(n)。设 AR 模型为如式 (4) 所示。 根据 L-D 迭代算法和采样数组 y(n) 即可求出 AR 模型预测系数 {am(k)}， k ＝ 1， 2， ...m。经 过实验比较， 确定阶数 m ＝ 12。
DSP 处理模块 8 得到低速分级水果的重量信息或高速分级水果的重量信息后将其 转换成 4-20mA 的标准信号输出， PLC4 定时采集此电流信号。设采集到的电流为 i， 水果真 实重量为 g， 电流信号的大小和真实水果重量间存在线性关系如式 (5) 所示 ：
g ＝ k·i+b (5)
式中， k 为一次项系数， b 为常数项系数。k 和 b 通过标定实验确定， 于是 PLC4 采 集到电流信号后， 根据式 (5) 进行运算即可得到真实的水果重量。