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定量包装秤复合式数字滤波方法

来自:http://www.uuu217.com/ 作者:包装秤小编 发布时间:2015-09-05 查看次数:

定量包装秤是对颗粒或粉体物料的各自特点和使用厂家不同的要求,量身定做,设计而成。设备技术先进,经久耐用,易损件少。它具有结构合理,造型美观,运行平稳,节能省电,操作方便,称重精确的特点。

定量包装秤是机、电一体化的产物。所采用的控制系统和机械结构都直接影响其计量精度和包装速度。控制系统包括硬件和软件两部分,本文主要探讨在不增加硬件成本的情况下,通过软件控制的方法,来提高定量包装秤的精度和速度。  
 
定量包装秤的性能优劣差别非常大。人们选购时,除了考虑功能、价格、品质外,计量精度和包装速度这两个性能指标也是关注的重点。高精度,高速度的定量包装秤可以满足企业更高的产能,同时减少多给量带来的原料浪费。所以如何提高定量包装秤的精度和速度,一直是衡器设计者研究的课题。笔者结合多年设计定量包装秤的经验,提出用软件方法优化定量包装秤精度与速度之间的关系。  
 
计量精度与包装速度是相互制约的。计量精度的提高,通常要降低充填速度,特别是要减小慢加料的流速。反之,要想提高包装速度,通常是以牺牲计量精度来换取的。既要高精度又要高速度,一般是以增加硬件成本为代价。比如,采用高速 a/d 转换芯片、三级加料机构或伺服无级加料机构等。本文探讨的是,在不增加硬件成本的基础上,如何通过软件控制方法,来提高定量包装秤的精度和速度。
 
定量包装秤的控制系统有两种模式。一种是称重仪表 +plc 模式;另一种是嵌入程控器控制功能的称重仪表。不论采取哪种方式,下面几种软件功能的设计,对提高定量包装秤的速度及精度都有很大帮助。  
 
一、采用复合式数字滤波方法  来自重量传感器的模拟信号经a/d 转换成数字信号送微处理器,但由于定量包装秤工作环境比较复杂,各种干扰信号叠加在模拟信号上,造成 a/d 转换结果往往会偏离重量的真实值。因此,一次采样无法反映重量的真实值,必须连续进行多次采样,得到一组数据,然后对这组数据进行数字滤波,剔除误差,得到一个与重量真实值相近的结果。  
 
称重软件常用的数字滤波方法有:限幅滤波、平均滤波、滑动平均滤波、加权平均滤波等。在这些滤波方法中,选取样本数的大小直接影响重量信号的平滑度和灵敏性。样本数小,信号的平滑效果差,静态时重量显示值会跳动,不稳定;样本数大,信号的灵敏度下降,对重量的变化趋势不敏感,反应滞后,在重量快速变化时,系统的实时性得不到保证。 
 
对于定量包装秤的称重软件,人们希望在填充物料时,要对重量变化反应灵敏、跟踪快速、实时性好,充填精度高。采用小样本数非常适合这种动态称重。而大样本数使得重量信号平滑,显示稳定,适合静态称重。
 
在称重软件中如果采用单一的数字滤波方法和一个固定的样本数很难兼顾动态实时性和静态稳定性的要求。为了解决动态与静态对滤波结果要求不同的矛盾。
 
1.对采样值的首次滤波:限幅滤波。 
 
采用限幅滤波,主要是对采样值进行筛选,剔除因偶然因素引起的随机干扰和脉冲干扰。限幅滤波的关键是选取合适的门限值 wmax,也就是相邻两次采样值的最大差值。每次获得的采样值wi和上次采样值 wi- 1 进行比较,如果变化幅度△wi小于等于门限值 wmax,则本次采样值有效。如果变化幅度大于门限值 wmax,则认为是随机干扰脉冲,本次采样值无效并放弃,用上次采样值代替本次采样值。
 
2。第二次滤波:n 次平均滤波。  
 
连续进行 n 次采样,用限幅滤波剔除异常值,得到一个数据序列。对这个数据序列采用平均滤波,得到滤波结果 wn。


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