一种重力售货柜的重力传感器标定方法
阅读说明：本技术 一种重力售货柜的重力传感器标定方法 (Gravity sensor calibration method for gravity vending cabinet ) 是由 程晓飞 胡波 黄琪轩 于 2021-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种重力售货柜的重力传感器标定方法,首先由满量程的称重重量提取需要标定的重量值,以及温度的满量程中的温度值,建立一个二维的数据结构；另外,重力柜不止一个称重传感器,因此对每一个称重传感器进行标定,因此在标定的二维平面上,再增加一个维度,形状三维的立体标定空间；在重力售货柜生产完成,准备出货时,进行整机的标定,形成一个标定数据表,存储在内存中,在重力售货柜运营时,调取该标定的参数表,就可以计算当前的重量。这样在称重的计算中,通过重力传感器与温度的二维表参数就可以计算出准确的重量,减少了测量电路及温度的影响。(The invention provides a gravity sensor calibration method of a gravity vending cabinet, which comprises the steps of firstly extracting a weight value to be calibrated and a temperature value in the full range of temperature from the full range of weighing weight, and establishing a two-dimensional data structure; in addition, the gravity cabinet is provided with more than one weighing sensor, so that each weighing sensor is calibrated, and a three-dimensional calibration space with one dimension and a three-dimensional shape is added on a calibrated two-dimensional plane; when the gravity selling cabinet is produced and ready for shipment, the complete machine is calibrated to form a calibration data table which is stored in the memory, and when the gravity selling cabinet is operated, the calibrated parameter table is called to calculate the current weight. Therefore, in the weighing calculation, the accurate weight can be calculated through the gravity sensor and the two-dimensional table parameters of the temperature, and the influence of a measuring circuit and the temperature is reduced.)
技术领域
本发明属于重力传感器技术领域，尤其是涉及一种重力售货柜的重力传感器标定方法。
背景技术
重力传感器主要是由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。在弹性元件受重力发生形变，电阻应变片的电阻也跟着变化，在测量电路中，根据电阻的变化值就可以计算出当前的重量。弹性元件的变形是受外力大小成正比例的，电阻应变片的电阻跟弹性元件的形变成比例，因此测量电路根据电阻值的变化就可以计算重量了。
现有的电子秤都有归零操作，在称重之前进行归零的调节，而称重传感器的灵敏度使用出厂设置的系数。且在出厂时，对每个传感器进行灵敏度的标定，把该灵敏度系数保存在内存中。但是，弹性元件、应变电阻及测量电路都会受温度的变化而变化，因此还需要在不同温度下，做归零及灵敏度系数的对应表。目前的重力传感器很少做温度补偿，有少部分高精度称重使用了温度补偿，但也没有形成一个完整标定体系，解决的方法还是尽量保证称重传感器在一个恒温的环境使用。
现有的重力售货柜采用重力传感器实现产品的称重，现有技术的缺点在于：
1、只能在常温下使用，尽量保证温度在6°~30°，在柜门打开时，受内外温度的交互就无法准确称重，只有等到柜门关闭，而且温度稳定时才能准确称重。
2、精度不高，单品重量受限。
3、结算缓慢，需要等待柜体温度稳定。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，提供一种重力售货柜的重力传感器标定方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种重力售货柜的重力传感器标定方法，包括：
在不同的温度下进行重力传感器标定，温度范围大于重力售货柜正常使用的温度范围；
在一个温度点的标定步骤如下：
S1、归零：当称重托盘上为空时，标记此时的电阻值；
S2、获取重力传感器的弹性元件的灵敏度系数：在称重托盘上放入不同重量的标准重量砝码，分别标记放入各标准重量砝码时的电阻值，通过该重力传感器归零电阻值与放入标准重量砝码的电阻值的差与标定的标准重量砝码重量的比，就是该重力传感器的灵敏度。
作为一种优选的技术方案，由标定的不同重量值、不同温度值、不同重力传感器形成三维标定数据结构，在重力售货柜生产完成准备出货时，进行重力售货柜整机的标定，根据三维标定数据结构形成一个标定数据表，存储在重力售货柜内存中，在重力售货柜运营时，调取该标定数据表以计算当前的货道重量。
作为一种优选的技术方案，在不同的温度下进行重力传感器归零标定的步骤如下：
A1，让重力售货柜的温度达到最高点，清空所有货道的货物；
A2，开启重力售货柜的归零指令，进入归零动作；
A3，开启重力售货柜的制冷功能，重力柜内部的温度逐步的降低；
A4，系统自动检测温度的变化，当温度从整数以上变为整数时，记录当前的归零ADC采样值；
A5，当温度从最高点降为最低点时，整个柜子的归零动作完成；
A6，然后把所有归零的参数保存到flash中。
作为一种优选的技术方案，在不同的温度下进行重力传感器灵敏度标定的步骤如下：
B1，让重力售货柜的温度达到最高点，分别在每个货道上放置标准重量砝码；
B2，开启重力售货柜的灵敏度标定指令，进入灵敏度标定动作；
B3，开启重力售货柜的制冷功能，重力柜内部的温度逐步的降低；
B4，系统自动检测温度的变化，当温度从整数以上变为整数时，记录当前的ADC采样值；
B5，当温度从最高点降为最低点时，每个货道对对应标准重量砝码的灵敏度标定动作完成；
B6，根据ADC采样值计算灵敏度参数，然后把所有灵敏度参数保存到flash中；
B7，更换不同重量的标准重量砝码，重复步骤B1—B6。
作为一种优选的技术方案，在称重时，得到的不是重量，是重量的ADC采样值，因此先把该ADC采样值通过ADC采样表中的任意灵敏度系数来计算大概的重量，然后再在标定的标定数据表中中查找最近的一个标准重量，最后根据该标准重量的标定参数，进行计算当前的重量。
作为一种优选的技术方案，在标定不同重量的标准重量砝码时，不能有相同的重量；标定后，按标定的重量从小到大进行排序；标定如果有相同的重量，就表示是对该重量的重新标定，把后一个标定的重量填补到前一个相同重量的标定位置。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
本发明的重力售货柜的重力传感器标定方法，首先由满量程的称重重量提取需要标定的重量值，以及温度的满量程中的温度值，建立一个二维的数据结构；另外，重力柜不止一个称重传感器，因此对每一个称重传感器进行标定，因此在标定的二维平面上，再增加一个维度，形状三维的立体标定空间；在重力售货柜生产完成，准备出货时，进行整机的标定，形成一个标定数据表，存储在内存中，在重力售货柜运营时，调取该标定的参数表，就可以计算当前的重量。这样在称重的计算中，通过重力传感器与温度的二维表参数就可以计算出准确的重量，减少了测量电路及温度的影响。
附图说明
图1为标准重量和称重重量的误差对比表；
图2为标定的数据结构与算法；
图3为一个重力传感器在某温度下的归零标定和灵敏度标定数据。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
一种重力售货柜的重力传感器标定方法，包括：
在不同的温度下进行重力传感器标定，温度范围大于重力售货柜正常使用的温度范围；
在一个温度点的标定步骤如下：
S1、归零：当称重托盘上为空时，标记此时的电阻值；
S2、获取重力传感器的弹性元件的灵敏度系数：在称重托盘上放入不同重量的标准重量砝码，分别标记放入各标准重量砝码时的电阻值，通过该重力传感器归零电阻值与放入标准重量砝码的电阻值的差与标定的标准重量砝码重量的比，就是该重力传感器的灵敏度。
由于电路的元器件本身存在阻抗的差异性，重力传感器弹性元件的本身重量的存在，以及称重的托盘重量，因此重力传感器在使用前必须进行标定。标定分2个部分：一个就是归零，当称重托盘上为空时，标记此时的电阻值；第二个就是弹性元件的灵敏度系数，当称重托盘放入标准重量砝码，标记此时的电阻值。通过2个电阻值的差与标准重量砝码的重量比，就是该称重传感器的灵敏度。
由标定的不同重量值、不同温度值、不同重力传感器形成三维标定数据结构，在重力售货柜生产完成准备出货时，进行重力售货柜整机的标定，根据三维标定数据结构形成一个标定数据表，存储在重力售货柜内存中，在重力售货柜运营时，调取该标定数据表以计算当前的货道重量。
由于测量电路的阻抗会影响整个测量的电阻值，还有测量电路的电压也会存在噪音的影响，而且这种电阻值的影响跟所受重力不成比例，因此在标定称重传感器的灵敏度系数时，需要标定不同标准重量的系数，做成一个系数表，以便称重时，根据最接近的灵敏度系数来计算重量。另外，弹性元件、应变电阻及测量电路都会受温度的变化而变化，因此还需要在不同温度下，做归零及灵敏度系数的标定数据表。
在不同的温度下进行重力传感器归零标定的步骤如下：
A1，让重力售货柜的温度达到最高点，清空所有货道的货物；
A2，开启重力售货柜的归零指令，进入归零动作；
A3，开启重力售货柜的制冷功能，重力柜内部的温度逐步的降低；
A4，系统自动检测温度的变化，当温度从整数以上变为整数时，记录当前的归零ADC采样值；
A5，当温度从最高点降为最低点时，整个柜子的归零动作完成；
A6，然后把所有归零的参数保存到flash中。
在不同的温度下进行重力传感器灵敏度标定的步骤如下：
B1，让重力售货柜的温度达到最高点，分别在每个货道上放置标准重量砝码；
B2，开启重力售货柜的灵敏度标定指令，进入灵敏度标定动作；
B3，开启重力售货柜的制冷功能，重力柜内部的温度逐步的降低；
B4，系统自动检测温度的变化，当温度从整数以上变为整数时，记录当前的ADC采样值；
B5，当温度从最高点降为最低点时，每个货道对对应标准重量砝码的灵敏度标定动作完成；
B6，根据ADC采样值计算灵敏度参数，然后把所有灵敏度参数保存到flash中；
B7，更换不同重量的标准重量砝码，重复步骤B1—B6。
在称重时，得到的不是重量，是重量的ADC采样值，因此先把该ADC采样值通过ADC采样表中的任意灵敏度系数来计算大概的重量，然后再在标定的标定数据表中中查找最近的一个标准重量，最后根据该标准重量的标定参数，进行计算当前的重量。
在标定不同重量的标准重量砝码时，不能有相同的重量；标定后，按标定的重量从小到大进行排序；标定如果有相同的重量，就表示是对该重量的重新标定，把后一个标定的重量填补到前一个相同重量的标定位置。
以下为本发明重力售货柜的重力传感器标定方法的标定数据示例：
根据图1可以看出，重力传感器的灵敏度本身是固定的，称重与标准重量基本是成正比例的，但是由于测量电路的影响，这个灵敏度在不同的所受重力下，又有偏差，因此就需要在不同的所受重力下，作相应的灵敏度标定。
在做不同标准重量的标定时，需要尽量平均到满量程中，而且这个标定的重量越多，那么称重就越准，但是标定的数量太多，需要保存的数据就越多，需要的储存空间就越多，资源要求很大，而且标定的时间也越长，因而需要折合一个合理的数量来标定。
同样的标定，我们也需要在不同的温度下进行标定，当然在温度的满量程下，对标定的温度差值越小那么计算的准确度就越高，但是标定的温度差值太小，也会成倍的增加标定的储存数据，因此也需要对标定的温度差，做一个合理的量化。本实施例中，精确到摄氏度。
如图2所示，就是一个标定的数据结构，标定的温度是从-30°~40°，标定的温度间隔是1°。标定的标准重量是9个重量，10KG的满量程，标定1KG、2KG、3KG、4KG、5KG、6KG，7KG、8KG、9KG，除去秤盘的重量，一般实际的满量程就是9.5KG。
这样的标定就形成了一个二维的称重全覆盖的标定网，在计算时根据称重测量值，在该标定的二维网中，查找最接近的网格参数就可以计算出准确的重量。
如图3所示，就是一个传感器在某温度的标定数据，归零的值是16603762，灵敏度是183，但是灵敏度在不同的重量下，又有差异，这是因为受测量电路的影响，因此需要做多个标准重量的标定值。其中，灵敏度K=（ADcur-ADzero）/Wcur，即测量的当前电阻值减去归零时的电阻值，再除以标定的当前重量。
如下表所示，在不同温度下的标定，就形成了一个二维的平面网格。
标定温度
零点ADC值
灵敏度K1
灵敏度Kn
40°
A40
K1-40
Kn-40
39°
A39
K1-39
Kn-39
38°
A38
K1-38
Kn-38
…
…
…
…
…
…
…
…
1°
A1
K1-1
Kn-1
0°
A0
K1-0
Kn-0
-1°
…
…
…
…
…
…
…
…
-29°
-30°
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。