一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器及称重方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器及称重方法。包括信号放大与偏置调节电路、ADC电路、外部信号触发电路和DSP处理器，DSP处理器经ADC电路和信号放大与偏置调节电路相连接，DSP处理器经外部信号触发电路后分别和光电开关、光电编码器连接；光电开关和光电编码器与动态称重设备的传送链链轮同轴安装，光电开关和光电编码器分别用于采集禽蛋位置和输送带的速度；所述的称重传感器安装于动态称重设备传送链上的蛋托底部，用于获取禽蛋重量信号。本发明专利技术信号调理电路和控制器结合，集成度高；通过数字信号处理算法对重量信号进行处理，对称重速度的改变适应性强，动态称重精度高。

A dynamic weighing controller and weighing method for poultry eggs based on photoelectric signal processing

The invention discloses a dynamic weighing controller for poultry eggs based on photoelectric signal processing and a weighing method. The DSP processor is connected by the ADC circuit and the signal amplification and the bias adjustment circuit. The DSP processor is connected with the photoelectric switch and the photoelectric encoder respectively after the external signal triggering circuit. The conveyor chain wheel of the weighing equipment is coaxially installed, and the photoelectric switch and the photoelectric encoder are respectively used for collecting the position of the eggs and the speed of the conveyor belt; the weighing sensor is installed at the bottom of the egg holder on the conveyor chain of the dynamic weighing equipment for obtaining the egg weight signal. The signal conditioning circuit of the invention is combined with the controller, and the integration degree is high; the weight signal is processed by the digital signal processing algorithm, and the change adaptability of the symmetrical weight speed is strong, and the dynamic weighing precision is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器及称重方法
本专利技术涉及了应用于禽蛋重量分级产线的一种动态称重控制器及方法，尤其是涉及了一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器及称重方法。
技术介绍
重量是农产品品质分级的一个重要指标。针对禽蛋、水果等大通量农产品品质检测和分选，通常采用动态称重技术来快速获取其重量。在动态传送带系统中，重量传感器被安装在传送带的某个固定位置，当被测农产品被输送至该位置时，传感器输出重量信号。但是产品重量加载在传感器上的时间很短，另外受机械振动、禽蛋翻滚振动等因素的影响，重量信号伴随着各种干扰噪声影响。因此在保证动态称重速度情况下，如何排除干扰载荷，准确估计禽蛋真实重量，是动态重量测试系统的技术难点和关键所在。目前，现有的动态称重系统主要采用PLC作为运算和控制核心，需要外置的信号调理电路对重量信号进行放大和滤波处理，集成度低，一旦提高对禽蛋的称重速度，PLC的计算速度将无法保证信号处理的实时性，无法到达理想的称重精度。另外，现代工业现场通常是多系统协助模式，离不开各个设备之间统一接口进行组网通讯。PLC主单元通常只带RS-232接口，如需增加RS-485、以太网等通讯接口，则需要额外的扩展模块，提高了成本和复杂度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有动态称重控制器和称重方法的不足之处，提供一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器及称重方法。本专利技术控制器采用DSP处理器作为动态称重系统的控制核心，集成度高，集成多种工业标准通讯接口，适应工业现场的各种通讯组网需求。本专利技术的称重方法上，重量信号采样数据段能随速度自适应，满足称重速度调整的需求；信号处理采用DSP程序算法，动态称重精度高。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一、一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器：包括一个信号放大与偏置调节电路，接收来自称重传感器的重量信号并对微弱的重量信号进行放大和零位调节的预处理；包括一个ADC(模数转换器)电路，接收来自信号放大与偏置调节电路处理后的重量信号并将重量信号从模拟信号转换为DSP处理器可处理的数字信号；包括一个外部信号触发电路，接收来自光电开关和光电编码器的采样触发信号发送到DSP处理器；包括一个DSP处理器，接收来自ADC电路的重量信号和来自外部信号触发电路的采样触发信号后进行处理，根据光电开关的信号向ADC电路和外部信号触发电路发送控制信号触发分别对称重传感器和光电编码器信号的采集。所述DSP处理器经ADC电路和信号放大与偏置调节电路相连接，DSP处理器经外部信号触发电路后分别和光电开关、光电编码器连接，所述DSP处理器的和以太网接口、RS-485接口、CAN接口电路相连接。DSP处理器负责动态重量信号处理算法运行，以及控制和协调各模块工作，具体协调和控制ADC电路、外部触发电路以及工业通讯接口工作。所述的光电开关和光电编码器安装于动态称重设备的输送带旁，光电开关和光电编码器分别用于采集禽蛋经过位置和输送带的速度；所述的称重传感器安装于动态称重设备的输送带上的禽蛋底座底部，用于采集禽蛋重量信号。本专利技术同时集成多种工业标准接口，如以太网接口、RS-485接口、CAN接口等，通过这些接口使模块和PC机和模块进行组网通讯。具体实施中，所述的DSP处理器经以太网接口电路连接到路由器，路由器再连接到外部的PC机、智能设备；或者经RS-485接口电路连接到485总线，485总线再连接到外部的PC机、智能设备；或者经CAN接口电路连接到CAN总线，CAN总线再连接到外部的PC机、智能设备。集成多种工业标准通讯接口之后，控制器运行重量信号处理算法直接得到称重结果，并通过通讯接口将称重结果发送至网络或总线上的PC机或其他设备。所述DSP处理器内部计算方法的软件实现通过以太网远程更新。本专利技术是在传送链运行时进行称重，利用光电开关和光电编码器作为对禽蛋的重量信号采样的触发信号，实现不同称重速度下对重量信号的自适应触发采样，称重速度是指传送链上每秒钟传送鸡蛋的数量。二、一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重方法：所述的DSP处理器实时接收外部信号触发电路的采集信号，并按以下方式处理：当来自光电开关的采样触发信号处于上升沿时，打开ADC电路开始对经过信号放大与偏置调节电路预处理的重量信号进行采样，同时对来自光电编码器的脉冲信号进行计数；当光电编码器的脉冲信号计数达到N个时，控制ADC电路停止采样，完成禽蛋的原始重量信号采集；将原始重量信号经过低通数字滤波器进行高频去噪后得到相对平稳的称重信号采集序列Xn，并对称重信号采集序列进行升序排序，即x(1)≤x(2)…≤x(n)，x(1)表示称重值最小的采集点，x(n)表示称重值最大的采集点，n表示采集点的总数；接着，以升序排序后称重信号采集序列的中位数对应的采集点作为参考点，并加上从中位数的两侧各自选取的n1和n2个采集点，共截取由n1+n2+1个采集点构成的序列，进行均值处理得到序列均值Xmean；根据称重传感器的信号和加载重量之间的线性关系，利用序列均值Xmean计算出禽蛋的重量Wg。本专利技术中，当DSP处理器捕获到光电开关上升沿信号时，开始采样并对开始光电编码器脉冲进行计数，当对光电编码器脉冲计数达到N个后结束采样，并对称重信号进行特殊方式计算。通过本专利技术上述方式的数据处理方法才能准确有效便捷地实现对禽蛋的动态称重，避免称重速度改变对采样的影响。所述的称重传感器的信号和加载重量之间的线性关系预先通过砝码加载不同重量后用称重传感器采集电压信号获得一系列数据再拟合获得。本专利技术具有以下优势：本专利技术通过信号调理电路和控制器结合，集成度高；通过数字信号处理算法对重量信号进行处理，对称重速度的改变适应性强，动态称重精度高。本专利技术处理重量信号能较大程度上满足工业现场实时性要求，采用特殊设计的数据处理方法，调用灵活性强。总的来说，本专利技术具有成本低、高性能、集成度高、可移植性强等优点。附图说明图1是本专利技术的硬件结构原理图；图2是本专利技术实施例所用的禽蛋动态称重设备示意图；图3是本专利技术称重速度自适应数据处理原理示意图；图4是本专利技术称重方法流程图；图5是本专利技术的滤波算法运算效果图；图6是本专利技术的数据处理算法示意图；图7是本专利技术的动态称重结果误差分布图。图中：称重传感器1、ADC(模拟转换数字)电路2、放大与偏置调节电路3、DSP处理器4、外部信号触发电路5、光电开关6、光电编码器7、RS-485接口电路8、以太网接口电路9、CAN接口电路10、485总线11、CAN总线12、路由器13、智能设备14、传送链15、动力链轮16、蛋托17、开孔圆盘18。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术控制器具体实施包括信号放大与偏置调节电路3、ADC(模拟转换数字)电路2、外部信号触发电路5和DSP处理器4，DSP处理器4经ADC电路2和信号放大与偏置调节电路3相连接，DSP处理器4经外部信号触发电路5后分别和光电开关6、光电编码器7连接，DSP处理器4的和以太网接口、RS-485接口、CAN接口电路相连接。如图2所示，具体实施中，称重传感器1、光电开关6和光电编码器7均安装在禽蛋动态称重设备上，其中称重传感器1安装在传送链15上的蛋托17本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器，其特征在于：包括一个信号放大与偏置调节电路(3)，接收来自称重传感器(1)的重量信号并对重量信号进行放大和零位调节的预处理；包括一个ADC电路(2)，接收来自信号放大与偏置调节电路(3)处理后的重量信号并将重量信号从模拟信号转换为数字信号；包括一个外部信号触发电路(5)，接收来自光电开关(6)和光电编码器(7)的采样触发信号发送到DSP处理器；包括一个DSP处理器(4)，接收来自ADC电路(2)的重量信号和来自外部信号触发电路(5)的采样触发信号后进行处理，向ADC电路(2)发送控制信号触发对称重传感器(1)的电压信号采集。

【技术特征摘要】
1.一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器，其特征在于：包括一个信号放大与偏置调节电路(3)，接收来自称重传感器(1)的重量信号并对重量信号进行放大和零位调节的预处理；包括一个ADC电路(2)，接收来自信号放大与偏置调节电路(3)处理后的重量信号并将重量信号从模拟信号转换为数字信号；包括一个外部信号触发电路(5)，接收来自光电开关(6)和光电编码器(7)的采样触发信号发送到DSP处理器；包括一个DSP处理器(4)，接收来自ADC电路(2)的重量信号和来自外部信号触发电路(5)的采样触发信号后进行处理，向ADC电路(2)发送控制信号触发对称重传感器(1)的电压信号采集。2.根据权利要求1所述的一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器，其特征在于：所述的光电开关(6)和光电编码器(7)与动态称重设备的输送链链轮同轴安装，光电开关和光电编码器分别用于采集禽蛋经过位置和输送带的速度；所述的称重传感器(1)安装于动态称重设备的输送带上的禽蛋底座底部，用于获取禽蛋重量信号。3.根据权利要求1所述的一种基于光电信号处理的禽蛋动态称重控制器，其特征在于：所述的DSP处理器(4)经以太网接口电路(9)连接到路由器(13)，路由器(13)再连接到外部的PC机、智能设备(14)；或者经RS-485接口电路(8)连接到485总线(11)，485总线(11)再连接到外部的PC机、智能设备(14)；或者经CAN接口电路(10)连接到CAN总线(12)，CAN总线(12)再连接到外部的PC机、智...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑平，陈小天，应义斌，蒋焕煜，徐惠荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33