基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置及方法，装置包括设置有称重台、均匀分布在称重台上的凸块，分别设置在称重台两侧用于控制系统测试的红外信号传感器、用于采集加速度信号的数据采集模块、用于进行信号分析处理的数据处理模块以及用于显示待测物重量的显示屏。待测物体通过称重台时，对凸块产生冲击，数据处理模块对由信号采集模块采集并传送的冲击信号进行时域平均、SVD降噪、EMD分解处理，将分解后的剩余分量作为标定待测物重量的指标。本发明专利技术所述称重装置结构简单、造价低廉、动态性能好，且传感器同与待测物非接触测量在保证测量精度的同时可增加装置使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置及方法
本专利技术涉及信号检测及信号处理
，具体说是涉及一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置及方法。
技术介绍
动态称重系统具有较大的市场需求。目前主流的动态称重系统均使用力传感器，由于传感器直接和被测表面接触，承受冲击力很大，对其可靠性和耐久性造成巨大影响，造成现有动态称重系统存在精度低、工艺难度大以及系统造价高等缺点。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的不足，本专利技术的目的是要提供一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置以提高动态称重系统的稳定性和检测精度。为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置，其特征在于，装置包括：称重台、第一红外传感器、第二红外传感器、若干凸台、加速度传感器、信号采集模块、信号处理模块以及显示屏；所述称重台两侧以称重台中心为基准对称设置有第一红外传感器和第二红外传感器，所述第一红外传感器和第二红外传感器均与信号采集模块连接；第一红外传感器和第二红外传感器之间的称重台部分构成本装置的测试区；所述测试区内分布以称重台中心为对称基准均匀设置的若干凸台；所述称重台底部中心位置设有加速度传感器，所述加速度传感器与信号采集模块连接；所述信号采集模块连接信号处理模块，将由所述第一红外传感器、第二红外线传感器以及所述加速度传感器采集到的信号传输给信号处理模块进行处理，得被测对象重量，并由显示屏显示。进一步地，作为本专利技术的优选，所述称重台为钢板结构。进一步地，作为本专利技术的优选，所述凸台个数为5个，并采用钢材料以焊接方式连接于称重台。进一步地，作为本专利技术的优选，所述加速度传感器以螺纹方式连接于称重台。本专利技术另一目的是要提供一种基于上述动态称重装置的称重方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、自整定：开启装置并使用标准质量测试对象通过测试区，实现系统标定。S2、测试过程：当第一红外传感器检测到待测物进入测试区时测试开始，当第二红外传感器检测到待测物离开测试区时测试结束。测试过程中，被测对象依次通过设置于测试区的凸台，加速度传感器检测到多个冲击振动信号。S3、信号采集：所述信号采集模块分别采集第一红外传感器、第二红外传感器和加速度传感器检测到的信号，并将所采集的信号数据传送给信号处理模块。S4、信号处理：信号处理模块根据预先设定的阈值和采样长度对接收的冲击振动信号依次进行时域平均、信号降噪、信号分解处理，以处理后冲击振动信号剩余分量的峰值标定被测对象的重量。S5、重量显示：被测对象的重量通过显示屏显示。进一步地，所述S1步骤包括：S11、开启装置，使用标准质量测试对象通过测试区；S12、采集标准质量测试对象通过若干凸台产生的冲击振动信号；S13、对采集到的冲击振动信号进行时域平均、信号降噪、信号分解处理；S14、提取处理后冲击振动信号的剩余分量；S15、通过计算得出剩余分量峰值与测试对象重量的线性关系；S16、将装置自整定位置1。进一步地，所述步骤S4中信号降噪采用奇异值分解(SVD)降噪，其步骤包括：S41、提取时域平均处理后的冲击振动信号；S42、对冲击振动信号进行延时重构；S43、利用SVD算法对重构的冲击振动信号进行分解，求取分解信号特征值；S44、针对分解信号设置一特征值阈值，将分解信号特征值与该阈值进行比较：如果分解信号特征值不大于该阈值，则将分解信号特征值置零，再对分解信号进行SVD逆变换，否则直接对分解信号进行SVD逆变换；S45、分解信号经SVD逆变换得到降噪后的冲击振动信号。8、根据权利要求5所述的一种基于动态称重装置的称重方法，其特征在于：步骤S4中所述信号分解采用基于经验的模式分解(EMD)方法，对降噪后的冲击振动信号进行分解处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供了一种基于加速度传感器的测试装置，加速度传感器与被测对象不直接接触，提高了装置的可靠性与耐久性。2、本专利技术利用SVD分解降噪实现数据的降噪过程，提高了装置测量精度。3、本专利技术利用EMD分解的剩余分量的峰值标定被测对象的重量，适宜动态测量，提高装置测量准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例装置结构示意图；图2为本专利技术实施例装置整体测试流程图；图3为本专利技术装置自整定示意图；图4为本专利技术SVD降噪过程流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1是本专利技术基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置的结构示意图，如图1所示，本实施例装置包括：称重台、第一红外传感器、第二红外传感器、若干凸台、加速度传感器、信号采集模块、信号处理模块以及显示屏。优选尺寸为5.6*2.5*0.1米的长钢板作为测试平台，以钢板中心处为中心线为对称基准，设置五道钢制凸台均匀分布在测试区内，凸台与凸台之间的距离优选为80cm。任意凸台均以焊接方式同测试平台连接，凸台的尺寸为0.1*2.5*0.1米。称重台两侧距离边缘一定位置处分别设置有第一红外传感器和第二红外传感器，本实施例中，在称重台距离两侧边缘0.3米处分别设置红外传感器支架，并相应的配设线缆通道。第一红外传感器和第二红外传感器均与数据采集模块连接，第一红外传感器和第二红外传感器之间的称重台部分为测试区。称重台底部中心位置以螺纹连接方式连有一加速度传感器，所述加速度传感器与数据采集模块连接。数据采集设备和数据处理设备均安放在设置于空处的设备安装箱内，且在箱外设置串行接口并连接LED显示器。所述信号采集模块与信号处理模块连接，将由所述第一红外传感器、第二红外线传感器以及所述加速度传感器采集到的信号传送给数据处理模块进行平均、降噪、分解处理，已得到被测对象重量并由显示屏显示。数据采集设备与数据处理设备可以使用ARM处理器为核心进行开发，也可以使用市场现有设备如NI公司的C-RIO设备等，在此不做限定。测试开始时，第一红外传感器检测到待测物体进入检测区即第一红外传感输出信号变为低电平；待测物体依次通过5道凸台，相应的信号采集模块采集到五个冲击振动信号，当第二红外传感器检测到待测物离开检测区即输出信号变为低电平时，测试结束。信号采集模块采集的冲击振动信号数据经过数据处理模块的平均、降噪、分解处理后，以分解后的剩余分量峰值标定待测物体重量，并通LED显示屏显示出来。装置整体测试流程如图2所示。利用本装置进行称重的步骤包括：S1、自整定：开启装置并使用标准质量测试对象通过测试区，实现系统标定。S2、测试过程：当第一红外传感器检测到待测物进入测试区时测试开始，当第二红外传感器检测到待测物离开测试区时测试结束。测试过程中，被测对象依次通过设置于测试区的凸台，加速度传感器检测到多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置，其特征在于，装置包括：称重台、第一红外传感器、第二红外传感器、若干凸台、加速度传感器、信号采集模块、信号处理模块以及显示屏；所述称重台两侧以称重台中心为基准对称设置有第一红外传感器和第二红外传感器，所述第一红外传感器和第二红外传感器均与信号采集模块连接；第一红外传感器和第二红外传感器之间的称重台部分构成本装置的测试区；所述测试区内分布以称重台中心为对称基准均匀设置的若干凸台；所述称重台底部中心位置设有加速度传感器，所述加速度传感器与信号采集模块连接；所述信号采集模块连接信号处理模块，将由所述第一红外传感器、第二红外线传感器以及所述加速度传感器采集到的信号传输给信号处理模块进行处理，获得被测对象重量，并由显示屏显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置，其特征在于，装置包括：称重台、第一红外传感器、第二红外传感器、若干凸台、加速度传感器、信号采集模块、信号处理模块以及显示屏；所述称重台两侧以称重台中心为基准对称设置有第一红外传感器和第二红外传感器，所述第一红外传感器和第二红外传感器均与信号采集模块连接；第一红外传感器和第二红外传感器之间的称重台部分构成本装置的测试区；所述测试区内分布以称重台中心为对称基准均匀设置的若干凸台；所述称重台底部中心位置设有加速度传感器，所述加速度传感器与信号采集模块连接；所述信号采集模块连接信号处理模块，将由所述第一红外传感器、第二红外线传感器以及所述加速度传感器采集到的信号传输给信号处理模块进行处理，获得被测对象重量，并由显示屏显示。2.根据权利要求1所述的一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置，其特征在于：所述称重台为钢板结构。3.根据权利要求1所述的一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置，其特征在于：所述凸台个数优选为5个，并采用钢材料以焊接方式连接于称重台。4.根据权利要求1所述的一种基于加速度信号经验模式分解的动态称重装置，其特征在于：所述加速度传感器以螺纹方式连接于称重台。5.一种基于权利要求1所述动态称重装置的称重方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、自整定：开启装置并使用标准质量测试对象通过测试区，实现系统标定；S2、测试过程：当第一红外传感器检测到待测物进入测试区时测试开始，当第二红外传感器检测到待测物离开测试区时测试结束，测试过程中，被测对象依次通过设置于测试区的凸台，加速度传感器检测到多个冲击振动信号；S3、信号采集：所述信号采集模块分别采...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑宇，赵兴，田丽，刘芝博，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21