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定量包裝秤複合式數字濾波方法

作者:包裝秤小編    發布時間:2015-09-05 10:13     瀏覽次數 :


定量包裝秤是對顆粒或粉體物料的各自特點和使用廠家不同的要求,量身定做,設計而成。設備技術先進,經久耐用,易損件少。它具有結構合理,造型美觀,運行平穩,節能省電,操作方便,稱重精確的特點。

定量包裝秤是機、電一體化的產物。所采用的控製係統和機械結構都直接影響其計量精度和包裝速度。控製係統包括硬件和軟件兩部分,本文主要探討在不增加硬件成本的情況下,通過軟件控製的方法,來提高定量包裝秤的精度和速度。  
 
定量包裝秤的性能優劣差別非常大。人們選購時,除了考慮功能、價格、品質外,計量精度和包裝速度這兩個性能指標也是關注的重點。高精度,高速度的定量包裝秤可以滿足企業更高的產能,同時減少多給量帶來的原料浪費。所以如何提高定量包裝秤的精度和速度,一直是衡器設計者研究的課題。筆者結合多年設計定量包裝秤的經驗,提出用軟件方法優化定量包裝秤精度與速度之間的關係。  
 
計量精度與包裝速度是相互製約的。計量精度的提高,通常要降低充填速度,特別是要減小慢加料的流速。反之,要想提高包裝速度,通常是以犧牲計量精度來換取的。既要高精度又要高速度,一般是以增加硬件成本為代價。比如,采用高速 a/d 轉換芯片、三級加料機構或伺服無級加料機構等。本文探討的是,在不增加硬件成本的基礎上,如何通過軟件控製方法,來提高定量包裝秤的精度和速度。
 
定量包裝秤的控製係統有兩種模式。一種是稱重儀表 +plc 模式;另一種是嵌入程控器控製功能的稱重儀表。不論采取哪種方式,下麵幾種軟件功能的設計,對提高定量包裝秤的速度及精度都有很大幫助。  
 
一、采用複合式數字濾波方法  來自重量傳感器的模擬信號經a/d 轉換成數字信號送微處理器,但由於定量包裝秤工作環境比較複雜,各種幹擾信號疊加在模擬信號上,造成 a/d 轉換結果往往會偏離重量的真實值。因此,一次采樣無法反映重量的真實值,必須連續進行多次采樣,得到一組數據,然後對這組數據進行數字濾波,剔除誤差,得到一個與重量真實值相近的結果。  
 
稱重軟件常用的數字濾波方法有:限幅濾波、平均濾波、滑動平均濾波、加權平均濾波等。在這些濾波方法中,選取樣本數的大小直接影響重量信號的平滑度和靈敏性。樣本數小,信號的平滑效果差,靜態時重量顯示值會跳動,不穩定;樣本數大,信號的靈敏度下降,對重量的變化趨勢不敏感,反應滯後,在重量快速變化時,係統的實時性得不到保證。 
 
對於定量包裝秤的稱重軟件,人們希望在填充物料時,要對重量變化反應靈敏、跟蹤快速、實時性好,充填精度高。采用小樣本數非常適合這種動態稱重。而大樣本數使得重量信號平滑,顯示穩定,適合靜態稱重。
 
在稱重軟件中如果采用單一的數字濾波方法和一個固定的樣本數很難兼顧動態實時性和靜態穩定性的要求。為了解決動態與靜態對濾波結果要求不同的矛盾。
 
1.對采樣值的首次濾波:限幅濾波。 
 
采用限幅濾波,主要是對采樣值進行篩選,剔除因偶然因素引起的隨機幹擾和脈衝幹擾。限幅濾波的關鍵是選取合適的門限值 wmax,也就是相鄰兩次采樣值的最大差值。每次獲得的采樣值wi和上次采樣值 wi- 1 進行比較,如果變化幅度△wi小於等於門限值 wmax,則本次采樣值有效。如果變化幅度大於門限值 wmax,則認為是隨機幹擾脈衝,本次采樣值無效並放棄,用上次采樣值代替本次采樣值。
 
2.第二次濾波:n 次平均濾波。  
 
連續進行 n 次采樣,用限幅濾波剔除異常值,得到一個數據序列。對這個數據序列采用平均濾波,得到濾波結果 wn。


定量包裝秤

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