一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统和方法。货盒包括货盒底板和货盒承载板，货盒承载板上置有商品，货盒承载板置于货盒底板上，压力传感器安置在货盒底板上，电容传感器布置在货盒承载板表面，电容传感器连接到处理模块，压力传感器通过导线经A/D转换模块连接到处理模块，处理模块分别通信模块和显示模块连接；商品包装的材质和体积影响电容传感器中被测电容的电容值变化，根据商品对应的重量和电容值作为不同种类商品的特征信息，分析处理得到商品的种类。本发明专利技术具有成本低，结构简单，部署安装方便的优点，能够在不采用摄像头情况下区别不同材质不同体积的商品。

An intelligent wireless cargo box system and method based on the interaction of pressure and capacitance sensors

【技术实现步骤摘要】
一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统和方法
本专利技术涉及一种智能无线货盒系统，尤其是涉及了一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统和商品分类识别方法。
技术介绍
物联网的出现，打破了以往物物间孤立无联系的瓶颈，让人与人、物与物、人与物之间自此建立起了更加紧密的联系。站在物联网的视野下，通过采用创新性的行业物联网整体解决方案，将会实现人与物的完美交互，促进人与物质世界的融和，让一切变的更加智能、高效与便捷。新零售是依托人工智能和物联网等先进技术对于固有零售业态结构及生态圈进行赋能和升级。随着新零售的迅速发展，智能售货机类型越来越多样化，根据商品出货方式来分，可分为弹簧机、履带机、蛇形货道机、RFID方式的冰柜机、重力感应售货机。压力传感器技术通过传感器感应货架上的重量变化，以此来检测货物被取走或放回的行为。电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器广泛用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等方面的测量。能够利用电容传感器探测不同材质和体积的商品的电容值变化。重力感应有一个缺点是等量替换不能识别，而电容传感器面对相同材料的不同物体也无法准确识别。因此需要一个系统能结合压力和电容传感器实现商品的智能识别和无线商品状态监控，能够在不采用摄像头情况下区别不同材质不同体积的商品。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的不足，本专利技术的目的在于提供了一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统和压力和电容传感的商品识别方法，具有成本低，结构简单，部署安装方便的优点，能够在不采用摄像头情况下区别不同材质不同体积的商品。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一、一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统：包括货盒、压力传感器、电容传感器、A/D转换模块和处理模块；货盒包括上下水平布置的货盒底板和货盒承载板，货盒承载板上置有商品，货盒承载板置于货盒底板上，压力传感器安置在货盒底板上，电容传感器布置在货盒承载板表面，电容传感器连接到处理模块，压力传感器通过导线经A/D转换模块连接到处理模块，处理模块分别通信模块和显示模块连接，通信模块连接到远程的云服务器。所述的A/D转换模块用于将压力传感器的输出电压值进行放大和A/D转换。所述的电容传感器包括多个检测通道、多路复用器和微处理器，每个检测通道包括一个电感、一个电容、驱动电路，电感和电容并联组成LC振荡电路，被测电容并联在LC振荡电路两端，LC振荡电路连接到驱动电路，多个检测通道的驱动电路经多路复用器连接到微处理器。所述的压力传感器采集的压力信号转换为电阻值进而转换为输出电压值，对电压值分析处理获得货盒承载板上的商品重量。所述的处理模块读取经A/D转换模块处理输出的重量，并接收电容传感器输出的电容值进行判断处理，根据商品对应的重量和电容值进行匹配获得商品是否为该种类型的判断结果，并将判断结果显示在显示模块上。二、一种基于上述智能无线货盒系统的商品压力和电容传感检测方法：方法包括以下步骤：1)在货盒承载板上未放置商品，即在无商品状态下，通过压力传感器和电容传感器分别采集商品的重量和电容值，该重量为作为毛皮重量；2)然后在货盒承载板上放置商品，商品引起压力传感器和电容传感器的读数变化，通过压力传感器和电容传感器分别采集商品的重量和电容值作为特征信息；3)将步骤2)获得的重量减去步骤1)的毛皮重量获得的差值与重量阈值范围M进行比较：如果差值不在重量阈值范围M内，则不是重量阈值范围M对应种类的商品，不进行以下处理；如果差值在重量阈值范围M内，则进行下一步再进行电容值的判断；4)通过电容值判断商品的类型；如果电容值不在电容阈值范围N内，则不是重量阈值范围M和电容阈值范围N对应种类的商品；如果电容值在电容阈值范围N内，则是重量阈值范围M和电容阈值范围N对应种类的商品；5)将该种类商品的商品信息显示在显示模块上，并通过通信模块发送到云服务器。所述步骤1)和步骤2)中，电容传感器中的微处理器经多路复用器控制驱动电路驱动LC振荡电路工作，被测电容影响LC振荡电路的振荡频率，振荡频率由驱动电路检测再经多路复用器发送到微处理器，微处理器中处理计算获得振荡频率，利用该振荡频率计算电容传感器中被测电容的电容值。所述的电容传感器中被测电容的电容值CSEN通过以下公式处理获得：其中，C是LC振荡电路中电容的电容值，Fre_CHx是电容传感器中检测通道配置的频率选择常数，Datax是电容传感器中每个检测通道采集的28位数据，Frefx是微处理器的系统时钟频率，L表示LC振荡电路的电感的电感值，i表示测试次数的序数。本专利技术具有的有益效果是：1)成本低，结构简单，部署安装方便。2)能够在不采用摄像头情况下区别不同材质不同体积的商品。附图说明图1是货盒的模块分布图。图2是本专利技术的系统连接示意图。图3是电容测量原理框图。图4是商品检测算法流程图。图中：1.货盒：1-a.货盒底板、1-b.货盒承载板，2.压力传感器，3.电容传感器，4.A/D转换模块，5.处理模块，6.显示模块，7.通信模块，8.云服务器，9.商品。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，包括货盒1、压力传感器2、电容传感器3、A/D转换模块4和处理模块5；货盒1包括上下水平布置的货盒底板1-a和货盒承载板1-b，货盒底板1-a上置有商品9，货盒承载板1-b置于货盒底板1-a上，压力传感器2安置在货盒底板1-a上，位于货盒底板1-a和货盒承载板1-b之间，电容传感器3采用差分输入配置，电容传感器3布置在货盒承载板1-b表面，其他模块都放置在货盒的底板。如图1和图2所示，电容传感器3连接到处理模块5，压力传感器2通过导线经A/D转换模块4连接到处理模块5，理模块5分别通信模块6和显示模块7连接，通信模块6连接到远程的云服务器8。具体实施中，处理模块5采用单片机。A/D转换模块4用于将压力传感器2的输出电压值进行放大和A/D转换。如图3所示，电容传感器3包括多个检测通道、多路复用器和微处理器，每个检测通道包括一个电感、一个电容、驱动电路，电感和电容并联组成LC振荡电路，被测电容并联在LC振荡电路两端，LC振荡电路连接到驱动电路，多个检测通道的驱动电路经多路复用器连接到微处理器。压力传感器2采集的压力信号转换为电阻值进而转换为输出电压值，对电压值分析处理获得货盒承载板1-b上的商品9重量。处理模块5读取经A/D转换模块4处理输出的重量，并接收电容传感器3输出的电容值进行判断处理，根据商品对应的重量和电容值进行匹配获得商品是否为该种类型的判断结果，并将判断结果显示在显示模块7上。由于不同商品9具有不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统，其特征在于：包括货盒(1)、压力传感器(2)、电容传感器(3)、A/D转换模块(4)和处理模块(5)；货盒(1)包括上下水平布置的货盒底板(1-a)和货盒承载板(1-b)，货盒承载板(1-b)上置有商品(9)，货盒承载板(1-b)置于货盒底板(1-a)上，压力传感器(2)安置在货盒底板(1-a)上，电容传感器(3)布置在货盒承载板(1-b)表面，电容传感器(3)连接到处理模块(5)，压力传感器(2)通过导线经A/D转换模块(4)连接到处理模块(5)，处理模块(5)分别通信模块(6)和显示模块(7)连接，通信模块(6)连接到远程的云服务器(8)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统，其特征在于：包括货盒(1)、压力传感器(2)、电容传感器(3)、A/D转换模块(4)和处理模块(5)；货盒(1)包括上下水平布置的货盒底板(1-a)和货盒承载板(1-b)，货盒承载板(1-b)上置有商品(9)，货盒承载板(1-b)置于货盒底板(1-a)上，压力传感器(2)安置在货盒底板(1-a)上，电容传感器(3)布置在货盒承载板(1-b)表面，电容传感器(3)连接到处理模块(5)，压力传感器(2)通过导线经A/D转换模块(4)连接到处理模块(5)，处理模块(5)分别通信模块(6)和显示模块(7)连接，通信模块(6)连接到远程的云服务器(8)。


2.根据权利要求1所述的一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统，其特征在于：所述的A/D转换模块(4)用于将压力传感器(2)的输出电压值进行放大和A/D转换。


3.根据权利要求1所述的一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统，其特征在于：所述的电容传感器(3)包括多个检测通道、多路复用器和微处理器，每个检测通道包括一个电感、一个电容、驱动电路，电感和电容并联组成LC振荡电路，被测电容并联在LC振荡电路两端，LC振荡电路连接到驱动电路，多个检测通道的驱动电路经多路复用器连接到微处理器。


4.根据权利要求1所述的一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统，其特征在于：所述的压力传感器(2)采集的压力信号转换为电阻值进而转换为输出电压值，对电压值分析处理获得货盒承载板(1-b)上的商品(9)重量。


5.根据权利要求1所述的一种基于压力和电容传感交互的智能无线货盒系统，其特征在于：所述的处理模块(5)读取经A/D转换模块(4)处理输出的重量，并接收电容传感器(3)输出的电容值进行判断处理，根据商品对应的重量和电容值进行匹配获得商品是否为该种类型的判断结果，并将判断结果显示在显示模块(7)上。


6.应用于权利要求1-5任一所述智能无线货盒系统的商品压力和电容传感检测方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：季彬浩，皇甫江涛，范腾龙，叶生晅，
申请(专利权)人：浙江大学，帷幄匠心科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33