用于进行动态地控制称重的方法和装置.pdf

用来对物体(18a-c)进行动态地控制称重的方法和装置，物体借助传送装置(20a-c)在称重装置(12)的对重量敏感的区域(14)上引导，其中对重量敏感的区域(14)以有规律的间隔提供单个重量测量值(E1，...，En)，由这些单个重量测量值(E1，...，En)在数字评估单元(16)中通过平均值构成导出结果重量值，其中，评估单元(16)具有不同滤波器长度的多个级联的平均值滤波器(24a-e)，并且滤波器长度与物体(18a-c)的延展相关地以共同的标度值进行变化。

1.  用来对物体(18a-c)进行动态地控制称重的方法，所述物体(18a-c)借助传送装置(20a-c)在称重装置(12)的对重量敏感的区域(14)上引导，其中所述对重量敏感的区域(14)以有规律的间隔提供单个重量测量值(E₁，...，E_n)，由所述单个重量测量值(E₁，...，E_n)在数字评估单元(16)中通过平均值构成导出结果重量值，
其特征在于，
所述评估单元(16)具有不同滤波器长度的多个级联的平均值滤波器(24a-e)，且所述滤波器长度与所述物体(18a-c)的延展相关地以共同的标度值进行变化。

2.  按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述滤波器长度的变化与所述物体(18a-c)在传送方向上的纵向延展相关地进行。

3.  按上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
所述标度值以成比例的方式与所述物体(18a-c)的延展相关。

4.  按上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
每个物体的延展由延展传感器来测量，并且测得的延展值被传递给所述评估单元(16)，用来相应地调整所述标度值。

5.  按上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
为了对所述滤波器长度的起始调整进行选择，将有代表性的物体(186)的所述单个重量测量值(E₁，...，E_n)储存在循环缓冲器中，并且所述平均值构成由所述评估单元(16)重复，并且所述平均值构成基于所存储的数值以反复进行变化的滤波器长度如此久地实施，直到产生的所述结果重量值(G，G′，G″，G″′)与所述物体(186)的实际重量相符。

6.  按权利要求5所述的方法，
其特征在于，
在所述滤波器长度反复变化期间，所述滤波器长度相互之间的比例关系保持恒定。

7.  按上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
所述滤波器长度与所述传送装置的传送速度相关地以共同的标度值进行变化。

8.  按权利要求7所述的方法，
其特征在于，
所述传送速度以有规律的间隔由速度传感器获知并传递给所述评估单元(16)，用来相应地调整所述标度值。

9.  用来对物体(18a-c)进行动态地控制称重的装置，所述装置包含：
-称重装置(12)，所述称重装置(12)具有对重量敏感的区域(14)，
-传送装置(20a-c)，所述传送装置(20a-c)将所述物体(18a-c)在所述称重装置(12)的所述对重量敏感的区域(14)上引导，
其中，所述对重量敏感的区域(14)以有规律的间隔提供单个重量测量值(E₁，...，E_n)，数字评估单元(16)从所述单个重量测量值(E₁，...，E_n)中通过平均值构成导出结果重量值(G)，
其特征在于，
所述评估单元(16)具有不同滤波器长度的多个级联的平均值滤波器(24a-e)以及滤波器长度改变机构，所述滤波器长度改变机构与所述物体(18a-c)的延展相关地以共同的标度值改变所述滤波器长度。

10.  按权利要求9所述的装置，
其特征在于，
所述滤波器长度改变机构被设置，以便将所述滤波器长度与所述物体(18a-c)在传送方向上的纵向延展相关地进行改变。

11.  按权利要求9至10之一所述的装置，
其特征在于，
所述标度值以成比例的方式与所述物体(18a-c)的纵向延展相关。

12.  按权利要求9至9之一所述的装置，
其特征在于，
包含延展传感器，以便获知每个物体(18a-c)的延展值并将所述延展值传递给所述评估单元(16)，其中将所述评估单元(16)设置为分别在传递更新的延展值之后相应地改变标度值。

13.  按权利要求9至12之一所述的装置，
其特征在于，
所述评估单元(16)包含循环缓冲器，有代表性的物体(186)的所述单个重量测量值(E₁，...，E_n)能够储存在所述循环缓冲器中，并且所述评估单元(16)被进一步设置用于，为了对所述滤波器长度的起始调整进行选择，基于所存储的数值如此久地以反复进行变化的滤波器长度重复进行平均值构成，直到产生的所述结果重量值(G，G′，G″，G″′)与所述物体的实际重量相符。

14.  按权利要求13所述的装置，
其特征在于，
所述滤波器长度的反复变化允许所述滤波器长度相互之间的比例关系保持恒定。

15.  按权利要求9至14之一所述的装置，
其特征在于，
所述滤波器长度改变机构与所述传送装置的传送速度相关地以共同的标度值来改变所述滤波器长度。

16.  按权利要求15所述的装置，
其特征在于，
包含速度传感器，以便有规律地获知传送速度值并将所述传送速度值传递给所述评估单元(16)，其中所述评估单元(16)设置用于，分别在传递更新的传送速度值之后相应地改变所述标度值。

用于进行动态地控制称重的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用来对物体进行动态地控制称重的方法，此物体借助传送装置在称重装置的对重量敏感的区域上引导，其中这个对重量敏感的区域以有规律的间隔提供单个重量测量值，由这些单个重量测量值在数字评估单元中通过平均值构成导出结果重量值。
本发明还涉及一种用来对物体进行动态地控制称重的装置，其包含：
-称重装置，其具有对重量敏感的区域，
-传送装置，其将物体在称重装置的对重量敏感的区域上引导，
其中对重量敏感的区域(14)以有规律的间隔提供单个重量测量值(E₁，...，E_n)，数字评估单元(16)由这些单个重量测量值(E₁，...，E_n)通过平均值构成导出结果重量值(G)。
背景技术
由DE 103 22 504 A1已知这种方法和装置。这个文献公开了一种所谓的控制称重器，还公开了用于这种控制称重器的调节和运行的方法。控制称重器应理解为一种称重装置，物体借助传送装置更连续或者不太连续地输送给称重装置的对重量敏感的区域，以便在该处进行称重。紧接着，已称过的物体由此传送装置继续输送，必要时相应于称重结果对已称过的物体进行分类。这种控制称重器的典型的应用领域是对名义上同类的物体进行最终控制。例如，罐头的最终填装量控制器或者包裹分类设备。
这些设备的根本问题在于，在作为一方面的称重精度与作为另一方面的称重速度之间找到满意的折衷。此外，这种设备还典型地在工业环境中伴随强烈的干扰影响而运行。典型的构造例如是，物体借助快速运行的传送带进行输送，传送带将物体传递到支撑于称重装置的对重量敏感的区域上的、单独的传送带区段上，此传送带区段在称重后把物体传递到下一个传送带区段上。在这种设备中，称重信号由传送带运动引起的明显的干扰影响、物体在支撑在称重装置上的传送带区段的输入端和输出端仅局部地放置、工业环境的其它振动来叠加。因此证明有效的是，代替一个单个的测量值，获取多个用于物体的单个重量测量值，并通过合适地平均值构成导出结果重量值。在上面所述的文献中，在单个重量测量值的序列的确定区段上实现平均值构成。在预先调整流程的范畴内，其中大量的物体通过变化地选择区段而被称重，可通过“自动化”的试验来找到取平均值区段的最佳位置和长度。然后该区段选择对于此设备的后面的控制运行而被保持。
这种已知方法的缺点是，该方法缺乏针对物体大小的变化灵活性。物体大小的变化在实际的工业运行中经常出现。这在用来把不同大小的包裹分开的包裹分类设备中是正常现象。在用于对名义上同类的物体进行控制称重时，在批次切换时物体大小可能会出现变化。物体大小的变化、尤其是在传送方向上的纵向延展的变化对整个系统的振动性能具有强烈的影响，并因此对用于平衡所需的滤波调整具有强烈影响。因此在已知的装置中，必须在物体大小每次发生变化时都重新运行预先调整流程，这与明显的时间缺陷以及成本缺陷相关联，并使这种设备不适合进行包裹分类。
发明内容
本发明的目的是，这样来改进类属的控制称重器和类属的控制称重方法，即确保对变化的物体大小有更好的适应性。
此目的结合权利要求1的前序部分的特征这样得以实现，即评估单元具有不同滤波器长度的多个级联的平均值滤波器，且滤波器长度与物体的延展、尤其与物体在传送方向上的纵向延展相关地以共同的标度值进行变化。
此目的还结合权利要求9的前序部分的特征这样得以实现，即评估单元具有不同滤波器长度的多个级联的平均值滤波器以及滤波器长度改变机构，此滤波器长度改变机构与物体的延展、尤其是物体的在传送方向上的纵向延展相关地以共同的标度值来改变滤波器长度。
本发明的尤其有利的实施例是从属权利要求的主题。
下面一起讨论了按本发明的方法和按本发明的装置的特征、效果和优点。
本发明基于对所谓的平均值滤波器级联的主要特性认识。平均值滤波器级联理解为平均值滤波器的序列，其分别把由所谓的滤波器长度预定的数目的连续的输入值换算成平均值，并把该平均值当作后面跟随的滤波器的输入值而输出。在此基本上有两个变动方案是有利的：在第一种变动方案中，单个的测量值的序列划分成滤波器长度的分区段，并且对于每个区段算出一个平均值并输出。在此，输入下一个滤波器中的数值的数目与输入前一个滤波器中的数值的数目相比，以与滤波器长度相应的因数大量减少。在第二个方案中，平均值分别在滤波器长度的连续的窗口中进行计算。这意味着，计算出的平均值的数目大致相应于输入滤波器中的单个数值的数目。通过合适地选择在级联中的滤波器长度，可非常可靠地过滤出主要的干扰频率。滤波器长度的特定选择在此是复杂的、适应于个别情况的大胆尝试，但对专业人员而言基本上是公知的。
作为这种滤波器级联的重要特性，已知的是，脉冲响应的基本形式，即滤波器级联的传递函数只与单个滤波器的滤波器长度相互间的比例关系相关。滤波器长度发生变化而不改变它们相互之间的相对比例关系可能使传递函数在频率轴上的位置和宽度发生变化，但不会改变传递函数的基本形状。这种特别的特性对本发明有用。
本发明以下述情况为出发点，即主要的由传送运动带来的干扰频率相应地随物体大小、尤其是在传送方向上的物体长度的变化而变化。例如如果物体长度缩短了，则干扰频率推移到更高的频率。在物体长度增加时，则正好相反。现在本发明建议，在物体长度发生变化时，代替完全重新布置滤波器联级地，对级联的滤波器长度进行适应，而不改变它们相互之间的相对比例关系。换句话说，级联的滤波器长度以共同的标度值来依比例决定。尤其已表明，标度值与物体长度的线性相关性是相关性的合适形式。
这种方法的重要优点是，能快速且灵活地与变化了的物体长度相适应，即使该变化了的物体长度只是短时性出现的，例如用于包裹分类设备中的单个包裹。
该灵活的适应性允许物体大小适应的自动化。此外，物体的各纵向延展由纵向延展传感器测得，并且测得的纵向延展值被传递给评估单元，用来相应地调整标度值。纵向延展传感器为此目的可包含在控制称重器中，并例如构成为光栅系统(Lichtschrankenanordnung)，该纵向延展传感器如同用于相应布置评估单元所需的技术那样同样为专业人员所公知，其例如通过数字滤波器在数据加工设备中进行自动编程来实现。
为准备按本发明的方法流程，重要的步骤是，对用于给定的物体起始尺寸的滤波器长度的最初选择。这通常是按经验来实施，因为各个待过滤的干扰频率强烈地依赖于个别的环境、传送速度、物体大小和物体重量等。为了简化这种按经验性的调整方法建议，为了对滤波器长度的起始调整进行选择，把有代表性的物体的单个重量测量值存入循环缓冲器中，并由评估单元重复平均值构成，并基于存储的数值以反复进行变化的滤波器长度实施，直到产生的结果重量值与物体的实际重量值相符。换句话说这意味着，通过如下方法，即，通过对单个物体的在循环缓冲器中存储的单个重量测量值进行频繁地重复模拟多个物体的单个重量测量值的新摄取，来虚拟地执行利用不同滤波器调整对大量物体进行称重。所述模拟借助变化的滤波器调整如此久地重复，直到产生的结果重量值与物体的(已知的)实际重量相符。概念“相符”在此不言而喻地理解为“在预定的公差规则内相符”，其中此公差规则与个别情况的各自的要求相适应。
在特别的情况下，以下情况是足够的，即从已被证明的或按标准预定的滤波器长度状况出发，在滤波器长度重复地变化时，在调整过程的范畴中使滤波器长度的彼此间的比例关系保持恒定。换句话说，这意味着，在这种情况下调节流程局限于找到起始标度值、尤其是1，然后由起始标度值导出在运行期间与物体长度相关的变化。
在按本发明的方法的改进方案中设置为，相同的基本原理也可用于使滤波器状况适应于不同的传送速度。这由此得以实现，即滤波器长度与传送速度相关地以共同的标度值进行变化。在有利于自动化的是，传送速度以有规律的间隔由速度传感器获知，并传递到评估单元中，用来相应地调整标度值。因为主要的干扰频率的状况主要与传送速度相关，因此本发明的这种改进方案可使控制器不受限制地应用于工业的生产环境中，在这种地方传送速度由于技术和/或人员的原因或依赖于产品可能经常变化。
附图说明
从下面具体的说明和附图中得出了本发明的其它特征和优点。其中：
图1在示意性的视图中示出控制称重器；
图2在示意性的视图中示出按本发明的标度原则；
图3在示意性的视图中示出优选的滤波器调整流程。
具体实施方式
图1示意性示出控制称重器10。控制称重器10包含称重装置12，称重装置12具有对重量敏感的区域14以及连接的评估单元16。评估单元16尤其可在微处理器的基础上构成。
应该执行控制称重的、大小不同的物体18a-c通过包含多个区段20a-20c的传送带20输送给称重装置12和从称重装置12导出。图1中位于中间的传送带区段20b支承在称重装置16的对重量敏感的区域14上。由此，位于传送带区段20b上的物体(图1中的18b)可由称重装置12进行称重。
在传送带的区段20a上设有光栅系统21，借助它可在物体18a-c称重之前测定物体18a-c的大小。在所示的实施例中此光栅系统21是这样设置的，即既可测定物体的高度，还可测定它在传送方向上的纵向延展。也可以考虑其他变动方案，其中更多或更少大小参数可被测定。还可能的是，代替实际的大小测量，借助合适的读取设备来读取和评估设置在物体上的标记，例如条形码或转发器，标记可能通过连接的数据库包含大小信息。
如通过运动箭头22所示的那样，物体18b在进行称重时以传送速度在传送方向上运动。当物体18位于传送带区段20b上的这个时间段中，称重装置12的对重量敏感的区域14(其尤其可包含A/D转换器)以有规律的间隔、即尤其以转换器的频率发出n个单个的重量测量值E1，E2，...En的序列。这一序列单个的重量测量值代表时间上波动的测量信号，其中，由物体18b的重量决定的测量值被归因上述干扰变量的信号所叠加。
为了干扰信号从所述信号中清除，如图2的上面部分示意示出的那样，此信号通过平均值滤波器的级联来发送。在所述的实施例中，此滤波器级联包含五个依次相联的不同的滤波器长度的平均值构成件的序列。每个平均值构成件都包含移位寄存器，移位寄存器可以存储与滤波器长度相应数目的输入值。一旦寄存器被充满，则从存储的单个数值中产生一个平均值，并作为第一输出值发出。移位寄存器中的每个新的输入值将最老的存储值挤出，并推动当前包含在存储器中的单个数值计算出新的平均值，并把它当作下一个输入值输出。产生的第一平均值构成件的输出平均值序列读入第二平均值构成件中，第二平均值构成件按相同的原理工作，但可具有不同的滤波器长度。以这种方式所述数值经过整个滤波器级联，因此在最后产生了一个用G表示的、过滤出的结果重量值的序列。为此作为替代还可能的是，以如下方式调整滤波器级联，以产生单个的结果重量值。这例如可按以下方式实现：即离开最后一个滤波器的数值序列被适当地综合(例如求平均值)；从最后一个滤波器的输出顺序中选出单个的数值；或滤波器级联不是按上述“滚动窗”的原理进行工作，而是按批进行工作，这减少了在每个滤波级继续传递的数值的数目。
在图2中用参考标记24a-e标出的单个滤波级示意性地作为长度不同的模块示出，这应该代表其不同的滤波器长度。尤其在图2的实施例中假定，单个滤波级24a-e的滤波器长度相互间的比例为3∶2∶4∶5∶1，这在图2中用符号∑3、∑2、∑4、∑5、∑1表示。以绝对值来表述的话，相应待求平均的数值的例如12∶8∶16∶20∶4的滤波器长度比例关系在实践中是有利的。
一个或多个结果重量值G的具体的进一步使用与个别情况的要求相适应。例如，如果结果重量值G的序列以一定的次数高于和低于预定的重量阈值，则物体18b的额定值可视为被达到。在单个的结果重量值G被计算出来的情况下，该结果重量值G可与一个或多个预定的重量阈值相比较，并相应地接通后面跟随的、附图中未示出的分类装置。一个或多个结果重量值G的专门应用不是本发明的主题。
在图2的下面部分中示意性地示出了对物体长度变化的适应机制。在所示的实施例中假定，在物体18b与物体18a之间的批次切换时，物体长度L从第一物体长度L0以因数0.8缩短至L＝0.8*L0。这个变化被光栅系统21获知，并传递到评估单元16上。于是，其改变滤波级24a-e的滤波器长度。这一改变对于所有的滤波级24a-e而言都以相同的程度进行，即以相同的、优选线性的相关性来实现，但其中也可以实现非线性的相关性。在图2所示的实施例中，实现了标度值与描述长度变化的因数的特别有利的相关性，即成比例的相关性。结果是，如图2的最下方所示的那样，单个滤波级24a-e的滤波器长度分别绝对地延长，但其中它们相互间的相对比例保持不变。这意味着，滤波器长度相互间的比例始终处于3∶2∶4∶5∶1，这在相同物体18a-c的情况下基本上会导致相同的由结果重量值G表示的称重结果。这是以下事实的结果，即级联的滤波器长度的线性标度没有根本改变滤波器级联的传递函数的基本形状，而只是影响了它的位置和宽度。
图3示意性地描述了优选的方法，用来调整级联的滤波器长度的起始情况。在此，首先以上述方式产生物体18b的单个的重量测量值E1，E2，...En，并存储在具有n个存储位置的循环缓冲器中随后，存入的数值序列重复地输入滤波器级联中，其中在每个重复步骤中单个滤波级24a-e的滤波器长度都会改变，这导致不同的结果重量值或数值序列G，G′，G″，G″′...。换句话说，多个物体18a、18b、18c...的实际称重由物体18b的一次测量到的数值序列被重复地滤波来代替。一旦一个或者多个结果重量值具有(已知)的物体18b期待和期望的性能，则调整过程结束，并接受所找到的滤波器情况，用于按照上面阐述方式的后续运行。
当然，在具体的说明中讨论过的和在附图中示出的实施例只是本发明的例证式的实施例。在这里公开的范畴内，给予专业人员多种多样的变动可能性。级联的滤波级的数目和构造方式尤其可与个别情况相适应。还可能的是，使用具有不同区段的联级，其中只有一个或少量的区段遵循上述的变化原理，一个或多个其他区段不依赖于传送速度或物体大小地保持恒定。如果已知，与速度或大小无关的干扰影响对测量进行叠加，则后者是尤其有意义的。