专利名称：一种对多测力计秤进行负荷位置补偿的方法
技术领域：
本发明涉及多测力计秤，更具体地涉及多个测力计秤的负荷位置的补偿方法。
许多称重场合需要在单个秤中或者在若干个关联的秤中使用多个测力计。例如，用于称卡车或铁路车辆重量的大载量秤需要多个测力计。每个测力计提供正比于由该测力计承担的那部分负荷的模拟信号。连接在惠斯顿电桥结构中的应变电阻片通常提供该模拟信号。在大载量应用场合中，负荷通常分布在至少四个测力计上，而在某些应用场合，可能需要十六个或更多的测力计。必须获得各测力计输出信号的总合，以提供表示总负荷的信号。用于将来自各模拟测力计的信号相加的通常方法一直是将各输出端并联连接，以提供表示加到该秤上的总重量的单一模拟输出信号。
多测力计秤的称重精度不但取决于单个测力计的精度，而且，取决于它们之间的机械的和电的相互影响。因为，各测力计通常对所加的负荷具有不同的灵敏度，所以，秤的总输出信号通常取决于重物在该秤上的位置。因此，必须补偿或调整各单个测力计的输出信号，以便对于给定负荷，不管该负荷置于秤的什么位置上，秤的总输出信号基本上保持相同。通常用于完成这种负荷位置补偿的方法一直是在单个测力计的惠斯登电桥电路中连接灵敏度还原电阻，通常跨接在电桥电路的输出端。Lockerry的美国专利4，261，195，Griffen的美国专利4，574，899以及Lockery的美国专利4，556，115论述了多测力传感器秤中负荷位置补偿的问题。
尽管上述专利中提出了解决负荷位置问题的方法，但是，其中仍然存在与多模拟测力计并联连接相联系的问题。各测力计在彼此电连接时是相互影响的，因此，单独试验时的测力计的性能将不同于在秤中与其他测力计一起试验时的性能。连接在一起的各测力计的相互作用，使通过把电阻连接到单个测力计上来进行负荷位置补偿的问题大大复杂化了。为了获得适当的补偿电阻值，可能需要大量的迭代或循环，这是因为当把补偿电阻连接到其他测力计上时，必须对最初确定的、适合于特定测力计的电阻值进行调整。该电阻值的调整可能又要求调整其他的补偿电阻，以此类推。
当把各测力计的模拟电路连接在一起时，它们本质上不可能被单独地监控。因此，秤的故障检修或修理可能需要将各电路拆开，以便单独地试验各测力计，从而找出损坏的测力计。此外，当由于任何原因而替换一个测力计时，该秤通常需要重新进行负荷位置补偿。为完成这种重新补偿，需要已知重量的试验重物。对于大载量秤来说，这是尤其费时的过程，并且，常常不容易获得已知重量的试验重物。
最近，已经出现所谓“数字测力计”，其中，把模/数转换器和微处理器用于单个测力计中。电子电路安装在直接连接于测力计的推力元件述的印刷电路板上。已经采用各种数字技术补偿了单个测力计的温度、徐变和线性误差。
本发明的总的目的是本质上消除与把多个测力计的模拟电气部分连接在一起相联系的上述问题。更具体地说是要提供多测力计秤中的负荷位置补偿和其他误差补偿的方法。
根据本发明对多测力计秤进行负荷位置补偿的方法，所述秤包含提供每个测力计负荷数字式表示的装置，该方法包括以下步骤确定经负荷位置修正的负荷数学表达式(该式包含至少一个所述测力计的修正因数，存储所述数学表达式，询问所述测力计中的每一个，以接收所述数字式负荷表示，把所述数学表达式加到所述数字式负荷表示，以产生经负荷位置修正的该秤总负荷的数字式表示。该方法还包括确定负荷位置修正因数，存贮该因数的步骤。将负荷位置修正因数与相应的数字式负荷表示相结合，使产生修正后的数字式负荷表示。将未修正的数字式表示同修正后数字式负荷相结合便产生该秤经负荷位置修正的总负荷之数字式表示。确定所述修正因数的方法是将负荷放在秤的各不同位置上，确定各测力计对负荷和位置的响应;并且，利用所述响应确定修正值。
提供数字式重量读数的测力计的连接，消除了把各测力计的模拟电气部分连接在一起时遇到的问题。由于各测力计不相互影响，所以，可以用单一的、而不是迭代的过程来完成负荷位置补偿。此外，不需要已知重量的试验重物也能完成所述补偿。
数据能够从单独的测力计获得，因此，必要时，可以在不需要拆开和重新连接整个秤或多测力计组件的情况下来论断和更换每个测力计。采用经由电话线和调制解调器把计算机连接到主控制器的方法，可以从远处操纵这种论断。此外，当更换一个或多个(直至除了一个之外的所有测力计)测力计时，可以通过仅仅补偿更换的测力计以及在不需要已知重量的重物的情况下，对该秤重新进行负荷位置补偿。
图1是实施本发明的多数字测力计系统的方框图;
图2是适合用于本发明实施例的数字式测力计的正视图;
图3是图2的数字式测力计的顶视平面图;
图4是图2和3的数字式测力计电子电路的方框图;
图5是实施本发明的车辆秤的平面图;
图6是说明图5的车辆秤的主要部件的连接的示意图;
图7是用于图5和6的秤中的主控制器的最佳形式的方框图;
图8A至8M是说明本发明中各个数字式测力计的操作的程序框图;
图9A和9B是说明用于数字式测力计中的线性补偿过程的程序框图;
图10A至10L是说明图7的主控制器的操作的程序框图;
图11是说明在图10A至10L的程序框图中，用于确定数字式测力计的负荷位置修正常数值的过程的程序框图;
图12A和12B是说明用于把地址赋予多测力计系统的替换的测力计的过程的程序框图;以及图13是说明在图10A至10L中，用于确定替换的测力计的负荷位置修正常数的过程的程序框图。
下面参考图1，实施本发明的、具有多个测力计的系统包括若干组数字测力计20，图中示出用标号11至14标明的四组。11至14各组中的测力计20借助于接线盒22、23、24和25，用多线总线30连接在一起。该总线还将各接线盒连接在一起，并且，把它们连接到主控制器。图中表明，11至14各组包括三个测力计20，但是，它们可以包含从一个到大量的测力计，这取决于特定的应用场合。接线盒22至25作为导线终接点，并且，一个接线盒可以具有任何个数的测力计，这在特定的应用场合中是方便的。如果需要的话，各接线盒也可以含有公共的A/D转换器和模拟开关，以允许共用这些部件，而不是每个测力计具有专用的A/D转换器。图中示出11至14四组测力计，但是，如总线30的虚线部分所表明的，在特定的应用场合，所使用的测力计组的数目可以多一些或少一些。
各数字式测力计20经由总线30彼此相连，并且，连接到主控制器，这为LAN(即，局部区域网络)提供了基础，在这种网络中，在单独的测力计20和主控制器34之间可以通信。另一种方法是，可以将每个数字测力计20或接线盒22-25单独连接到主控制器34。但是，所述LAN是可取的。
在LAN中，主控制器34起主导装置的作用，而作为从动装置的各单独的测力计不能引发与主控制器的通信。LAN最好采用Intel BITBUS通讯系统。主控制器34轮询各测力计20(从动装置)，或者，按要求选定的各测力计。各测力计按照来自主控制器的传输数据或要求信息而应答。
在图1的方案中，具有一个或多个数字测力计的11至14每个组，可以构成单独的秤，因此，该组中所有测力计的组合输出信号表示由主控制器34收集和操纵的相应的重量数据。这种应用场合的一个实例是分配每组测力计称一个特定的、含有许多进料或卸料的贮箱或贮罐。那时，可经由主控制器34来监视和控制由每个贮箱或贮罐运送的材料的数量和状态。在另一种应用场合，22至25各组中所有测力计20可能在同一秤中，例如，分布在车辆秤或其他使用称重平台的称的平台下各选定的位置上。
在一台秤的情况下，主控制器34定期轮询所有测力计，并且把重量数据加起来，以得出平台上物体的重量。在多台秤的情况下，在贮箱或贮罐进料或出料时，或者定期清点贮箱或贮罐中剩余材料时，所述系统一次只处理一台秤。主控制器34仅仅在得到请求时才需要轮询特定秤的各测力计。
如图2和3中所示，每个数字式测力计20包括总的标为50的推力元件，用机械方法将印刷电路板52固定在该推力元件上。安装在板52上的电子电路使各测力计能够以数字方式把重量信息提供给主控制器34。图示的推力元件50称为“摇杆”，这种推力元件在多个数字式测力计应用场合中是可取的，并且，具有某些优点。但是，本质上可以使用任何形式的推力元件。以应变电阻片54至57的形式出现的电换能器以通常的方式安装在推力元件50上，并且，连接到电桥电路中，以提供表示加在推力元件50上的负荷的模拟信号。也可以使用与所示的摇杆相结合的，或者，与本领域技术人员所了解的其他形式的推力元件相结合的其他形式的换能器。镍电阻59也安装在推力元件50上，用于检测温度变化，从而，实现对这种温度变化效应的补偿。通过适当的布线(未示出)将应变电阻片54至57以及镍电阻59连接到安装在板52上的电路系统上。
如图4中所示，变应电阻片54至57连接在电桥电路60中，后者为前置放大器63提供重量信号。来自前置放大器63的重量信号经由模拟滤波器65耦合到模拟开关68的一个输入端。模拟开关68的输出端连接到多斜度A/D转换器70的输入端。镍电阻59与电桥电路60串联，并且，经由前置放大器75为模拟开关68的另一个输入端提供信号。用电源77激励电桥60，该电源还经由模拟开关68为多斜度A/D转换器70提供已知的基准电压。A/D转换器70的输出端连接到微处理器80，后者最好是Intel 8344。微处理器80控制模拟开关68的动作，使来自电桥60的重量信号和来自镍电阻59的温度指示信号经由A/D转换器70变换成数字形式，然后，输送到微处理器80。
微处理器80备有存储器80a，后者包括用于存储从A/D转换器70和从主控制器34接收到的程序和数据的ROM，EEPROM(外部可擦可编程序只读存储器)和RAM。微处理器80还备有串行接口单元80b，后者经由驱动器85和接收器86连接到用于与主控制器34通信的总线30。
给图2、3和4中所说明的数字测力计中的每一个编制程序，以便它们每一个作为所述主控制器的从动装置而工作，并且，对输送到这些测力计上的指令做出响应。每个测力计的独有的地址存储在本机的存储器中，后者只允许主控制器将指令送到该存储器中。制造过程中，所有测力计备有相同的地址，该地址在调整秤时被独有的地址所代替。
另外，给每个数字测力计编制程序，以便就温度对起点和相邻刻度间隔的影响方面，相邻刻度间隔调整方面，线性和徐变方面，对其重量读数进行补偿。所采用的补偿算法(包括一些常数值)存储在测力计存储器中。在制造测力计期间确定这些常数值。确定这些常数的方法是制造期间，将测力计连接到主计算机上，使该测力计承受所要求的、各种不同的重量和温度条件，以提供用于修正算法中的数据，并且，利用这些数据求出各相应的常数。然后，借助于主计算机把这些常数输送到该测力计，并且，存储在存储器中。
参考图5和6，图中示出一种类似于图1的一般应用系统的、但组合成用于车辆称重的单台秤的系统。该系统包含8个上述数字测力计20，它们支承一个适合于承载车辆(例如卡车)的平台125。各测力计20经由接线盒127连接在一起，并且，经由总线128连接到主控制器130。该主控制器可以连接一个或多个外围设备132，例如打印机或主计算机。安排各数字式测力计20及主控制器130，并且，为它们编制程序，使它们构成LAN，其中，主控制器130作为主导装置运行，而各测力计20作为从动装置运行。和图1系统中一样，该LAN最好使用Intel BITBUS通讯系统。
如图7中所示，主控制器130包含备有内部RAM存储器140a和串行接口单元140b的微处理器140(最好是Intel8344)。微处理器140经由连接到串接口单元140b的驱动器142和接收器143，连接到用于与各数字测力计20通信的总线128。微处理器140还与地址/数据总线150保持通信，程序存储器152，RAM153，实时时钟154以及一对双用发射机156，157连接到总线150。发射机156和157把总线150连接到各种外围设备上，例如，打印机160，主计算机161，条型码编码器163以及串行输入/输出线164。并行输出线166也经由锁存器167连接到总线150。
微处理器140经由显示控制器174给七位真空荧光显示器172提供重量数据。键盘180经由键盘驱动器182连接到微处理器140，该键盘用于在校准和调整系统以及用于轻微改变系统的运行时，进行各种方式和方案的手动选择和输入。非易失性可编程序存储器183也连接到微处理器140，用于存储在校准和调整系统时确定的各种校准常数和类似信息。
图7中示出的主控制器是由本申请的受让人，Toledo Scale Corporation制造和销售的8530型数字式显示器。
在图1或图5和6的系统的运行中，作为LAN主导装置的主控制器以所要求的速率轮询各测力计(各LAN附属装备，即，各从动装置)，以便从每个测力计接收重量数据。可以在某些方面处理来自各测力计的数据，把所述数据与来自该秤的其他测力计的数据相加，并且，进一步处理所得到的结果，以产生最终显示的重量。在图1的多台秤的系统的情况下，主控制器仅仅轮询特定秤的各测力计，并且，以同上述相同的方式处理接收到的信息。在单台秤和多台秤的每种系统中，在操作之前，所包含的每台秤将需要校准和调整。
虽然，象LAN那样连接和操作是可取的，但是，各个测力计(或者共用一个A/D转换器的一组测力计)的数字式输出信号可以单独连接到主控制器，而不是经由公用总线。本质的特征是所述主控制器接收和处理来自多个测力计中的每个测力计的数字式信息。
根据本发明的一个方面，用数字计算的方法对多测力计秤进行负荷位置误差方面的校正。在图5和6的秤中，当同一重物在各同的时间放在平台125的同一位置时，来自单一数字式测力计20的重量信号将是相同的。但是，当重物放在所述平台上不同的位置时，根据重物的新的位置，来自测力计的数字式信号(或者它们的和数)可能增大、减小或保持相同。根据本发明，对这些数字式信号进行了修正，以致对于所述平台上同一重物的不同位置，表示平台125上重量的、各经修正的信号的和基本上保持相同。
可以把平台125上的总重量B表示为B＝A1+A2+A3+……AN其中N是该秤的测力计的个数，而Aj是来自单一测力计的数字式重量读数。
可以把经负荷位置校正的、平台125上的总重量用下式表示Bc＝A1X1+A2X2+A3X3+……+ANXN(1)其中，Bc是经负荷位置校正的总重量，而Xj是单个测力计的不变的负荷位置校正系数。
当各个测力计的负荷位置校正系统数Xj的值为已知时，就能够把它们存储在主控制器130中，工作期间便能够利用它们对各测力计重量读数做负荷位置校正。
可以在安装和校准秤时确定各个测力计的系数Xj的值。可以利用方程(1)以及在把同一重物放在平台125上各不同位置的情况下从每个测力计取得的重量读数，来确定各系数的值。对于具有N个测力计的秤来说，把同一重物依次放在平台125上N个位置中的每个位置上(图5和6)，并且，在每个位置，从每个测力计取得重量读数。可以利用所得到的数据构成N个具有上述方程(1)形式的、有N个未知数的方程，对于平台125上重物的每一位置，有一个对应的方程。在每个方程中，Aj是所述试验重物放在同一位置时来自N个测力计的重量读数，而Xj是各不变系统的未知值。可以设定Bc等于试验重物的重量。但是，根据本发明，不需要知道所用试验重物的重量。这是一个优点，因为，已知重量的试验重物通常是非常难以得到的，尤其对于大型车辆秤来说，更是如此。在未知试验重物的重量的情况下，设定具有方程(1)的形式的N个方程中的每个方程的Bc等于相同的数字。例如，可以设定每个方程中Bc等于来自N个测力计的读数的N个和数的平均值。
可以借助用于解联立方程式的许多通常已知的方法中的任一种方法来求出N个方程中N未知系数的值。一种可取的方法通称为“无交换的高斯消元法”。许多教科书中叙述了这种方法，例如，S.J.Leon著的“应用线性代数学”(第二版)，McMillan Publishing Company，1986年出版。为了保证得到精确的解，该方法要求每个测力计有一个重物位置读数，在该位置，该测力计具有所有N个测力计中最高的输出信号。在试验重物一次基本上可以只放在一个测力计上的情况下，该条件是容易满足的。在通常情况下，许多测力计分担一个重物，但是，在绝大多数这种情况下，可以选择已知重物的各个位置，以保证对于已知重物的每个位置，各测力计中有一个不同的测力计承担大部分负荷。
在某些秤中，也许不可能把试验重物放在每个单独的测力计上或充分地靠近它，以满足上述要求。例如，在卡车秤中就会遇到这个问题;这种秤只比做为重物的卡车略微宽一点。在这种情况下，可以使测力计成对地荷重。即，把一对测力计看作一体，并且，使该秤荷重，以致在每个称重位置上，有不同的一对测力计具有各测力计中最高的输出信号。工作时，只要该秤上的负荷相对于平台不是显著地窄的，就可以对该称进行充分的负荷位置补偿。
对于具有N个测力计的这种秤来说，校正方程具有如下形式Bc＝(A1+A2)X1+(A3+A4)X2+(A5+A6)X3+……+(AN-1+AN)X (N)/2其中，Bc，Xj及Aj和以上方程(1)中所定义的一样。
当不能把试验重物放在适当位置，以便每个测力计具有一个重物位置读数(在该位置，该测力计具有所有N个测力计中最高的输出信号)时，“无交换的高斯消元法”可能不提供令人满意的解。在那种情况下，可以采用一些更方便、但是耗费时间和计算机存储器的方法，例如，矩阵法或者用于解具有N个未知数的N个联立方程的任何其他标准方法。在这些方法中，仍然要求各方程是独立的。
在图5和6的秤系统运行之前，必须进行系统建立和校准。在已经把各测力计安装在称重平台下适当的位置上之后，以及把各单独的测力计连接到局部区域网络中的主控制器之前，进行上述的系统建立和校准。经由主控制器的键盘选择所述系统建立方式，并且，通过该键盘输入该秤系统中的测力计的数目。然后，从1号开始，依次将地址赋予测力计。只把第一个测力计连接到总线，并且，只把1号地址发送给该测力计并存入该测力计存储器中。然后，把系统中的第二个测力计连接到总线，并且，以相同的方法把2号地址赋予它。该过程连续进行，直至所有测力计已经连接到总线，并且，已被赋予不同的地址。于是，主控制器能够与该局部区域网络中的每个测力计通信，以继续校准和系统建立工作。
所述系统建立过程中的另一个步骤是确定上述方程(1)中的负荷位置修正常数。在该步骤中，将试验重物(它可以是未知重量值的)放在秤的第一个测力计上，然后，从每个测力计取得重量读数并把这些读数存入主控制器存储器中。然后，把同一重物放在第二个测力计上，同时，取得重量读数并存储这些重量读数。连续执行该步骤，直至在同一重物位于N个位置中的每个位置的情况下，对所有测力计取得重量读数为止。
通过上述方法，利用这些数据建立和解具有N个未知数的N个方程，以获得负荷位置修正常数的值。将这些常数和方程(1)一起存储在主控制器的存储器中，用于在工作时对重量读数进行负荷位置修正。在某些情况下，一个或多个测力计输出信号可能不需要负荷位置修正。在那种情况下，修正常数可以简单地等于1，并且，来自那个或那些测力计的修正后的和未修正的读数将都相等。
建立系统期间，还对所述系统进行起点和相邻刻度间隔方面的校准，并且，把在该过程中得到的校准值存入主控制器的存储器中，以便在称重操作中使用。
图8A至8M的程序框图说明各数字测力计的操作，这些测力计或者连接到图5和6的系统中，或者制造期间为了校准和计算修正常数而连接到主计算机中。在程序块250“起动”之后，以程序块251“静”方式开始操作。这本质上是一种本机方式，因为，主控制器或者主计算机尚未开始与测力计通信。在程序块252和253中，从存储器取得测力计地址，并且，检查其有效性。如果所存储的地址是无效的，那么，在程序块255中写入具有任意值(例如1或240)的地址。在已经确定所存储的地址是有效的，或者是赋予的新地址之后，操作指令直接向前进行，或者，经由程序块254到257，在程序块257，检查ROM错误，如果发现有这种错误，就设定标记。然后，在程序块259，从图4的镍电阻59获得温度读数，并将它存储以供补偿之用。在程序块260取得数字式重量读数，并且，清除负的超出范围标记。在程序块262，检查重量读数，以确定该读数是否超出范围。如果该读数不超出范围，则操作指令经由点264到程序块268(图8B)继续进行，在程序块268中，做出关于该数据是应当被补偿，还是以其原始形式出现的决定。如果在程序块262确定该重量读数超出范围，那么，在程序块269设定标记，并且，操作指令经由点270到程序块272(图8B)继续进行。同样，如果在程序块268确定将不对重量读数进行补偿，那么，操作指令经由点270跳到程序块272。
如果要对该重量读数进行补偿，那么，在程序块275中执行子程序，以便对起点和相邻刻度间隔系数进行温度补偿。在程序块276，如下文将说明的那样，利用子程序“LINCOR”修正该重量读数的非线性。在程序块277和278分别执行子程序，以按照相邻刻度间隔调整系数修正重量读数，以及对重量读数进行测力计中徐变方面的修正。
在程序块272，280，281和282中，审查存储器错误和超出范围数据，并且，当发现任何这种状态时，装入合适的错误代码。然后，操作指令经由点284进到程序块286(图8c)，在程序块286，确定测力计是否处在静方式。如果测力计不处在静方式，那么，在程序块288，将重量和温度读数装入串行缓冲器中，以便传送，并且，操作指令进到程序块290。如果测力计处在静方式，那么，绕过程序块288，经由点291到程序块290，在程序块290中，检查来自主计算机或主控制器的任何信息。如果没有信息，并且，在程序块292中确定测力计处在静方式，那么，操作指令经由点293返回程序块252处的主循环，并且，重复上述操作指令。如果测力计不处在静方式，那么，操作从程序块292进到程序块295，并且，经由点296而进入循环，直至串行缓冲器呈空(这表明已经将重量和温度读数传送到主控制器或者主计算机)为止。那时，操作指令经由点293返回程序块252处的主循环(图8A)。
当在程序块290中确定已接收到信息时，操作指令经由点298进到程序块300(图8D)，在程序块300中，鉴定所述信息的有效性。如果所述信息是无效的，那么，对该结果的应答被送到程序块301，并且，操作指令经由点296返回程序块295。如果在程序块300中确定所述信息是有效的，那么，操作指令经由点303进到程序块305(图8E)，以确定所述信息的内容。复位信息指令使操作指令返回“起动”点250。如果在程序块307确定所述信息是用于触发数据输出的指令，那么，在程序块308中禁止静方式而采用现用数据方式。然后，操作指令经由点310继续进行到程序块311(图8M)，以对主控制器或主计算机做出所述指令已实施的应答。于是，所述循环经由点296继续进行到程序块295(图8C)，传输数据，然后，返回程序块252处操作指令的起点。
如果在程序块307(图8E)确定所述信息不是触发数据输出的指令，那么，操作经由点315继续进行到程序块316(图8F)，以确定所述信息是关于原始形式数据的指令或者是关于补偿形式数据的指令。如果这样的话，则在程序块317中置指令数据方式，经由点310和已经实施该指令的程序块311而做出应答，然后，操作指令经由点296返回程序块295。
如果在程序块316中确定所述信息不是数据形式指令，那么，操作指令经由点319进行一系列查询，以确定所述信息是否是包含待存入存储器的修正数据(例如，算法补偿常数)的信息。在程序块322(图8G)中，确定所述信息是否包含温度补偿数据。如果不包含，那么，操作指令经由点323按顺序进行以下步骤(1)程序块326(图8H)，以确定所述数据是不是徐变补偿数据;(2)点327和程序块329(图8J)，以确定所述数据是不是线性补偿数据;以及(3)点330和程序块331(图8K)，以确定所述数据是不是相邻刻度间隔调整校准数据。如果确定所述信息包含各类补偿数据中的一类数据，那么，操作指令经由点333进行到程序块335(图8G)，在该程序块中将数据存入存储器。然后，在程序块336中进行检查，以确定所述数据装入是否成功。如果装入成功，那么，操作指令经由点310进到程序块311，以做出信息指令已实施的应答，然后，经由点296到程序块295。如果所述数据装入是不成功的，那么，在程序块338中发送对该结果的应答，并且，操作指令经由点296进到程序块295。
应当指出，仅在调整期间(作为制造过程的一部分)才把用于在温度、徐变、线性和相邻刻度间隔调整校准方面进行修正的补偿常数传送到数字测力计。因此，当测力计作为图5和6的秤系统的一部分时，上述对在接收到的信息中存在这类数据的试验的结果将是否定的。
再参考图8A至8M，当在程序块331(图8K)中已经对接收到的信息中包含的数据常数进行最后检验后，操作指令经由点340进到程序块341(图8L)，以便确定所述信息是否包含测力计的地址赋值。如果不包含，则操作指令经由点296进到程序块295。如果所述信息是地址赋值，那么，在程序块343中将该地址存入存储器中，并且，在程序块344中进行检查，以确定所述地址的装入是否已令人满意地完成。当该地址的装入不是令人满意的时，在程序块345中发送对该结果的应答，并且，操作指令经由点296进到程序块295。如果在程序块344中确定所述地址已成功地装入，那么，操作指令经由点310进行到程序块311(图8M)，以便传送已实施所述指令的应答。然后，操作指令经由点296进到程序块295。
图9A和9B说明在程序块276(图8B)中执行的、用于给重量读数提供线性修正的子程序LINCOR中的各个步骤。在点350(图9A)处进入该子程序，接着，进到程序块351，在该程序块中，装入线性补偿常数D和E。然后，操作指令进到程序块353，在该程序块中，进行检查以确定所述常数是否被正确装入。如果未被正确装入，则操作指令经由点354进到程序块355(图9B)，在该程序块中，置错误标记，然后，操作指令经由点357、在程序块277处返回主程序。如果在程序块353中确定线性补偿常数已被令人满意地装入，那么，操作指令进到程序块358，在该程序块中，计算并存储经线性修正的重量读数。然后，操作指令经由点357返回主程序中的程序块277。
根据上文的描述，显然，对于图5和6系统中的每个数字测力计来说，一旦该测力计已被赋予地址，并且，已从静方式转变到现行数据方式，则其操作主要由下述步骤构成取得重量和温度读数;为上述各种因素而补偿所述重量读数;以及把补偿后的读数提供给主控制器。
图10A至10L的程序框图说明在图5和6的秤中主控制器130的操作。在进行程序块400中通电及程序块401中某些初始化步骤之后，在程序块403中从存储器提取系统中测力计的数目，并且，在程序块405中检查该信息。如果尚未写入测力计的数目，那么，在程序块406中将选用测力计标识建立方式，并且，操作指令将经由点407跳到判定程序块410(图10B)，以检查键盘活动状态。如果在程序块412中确定键盘活动正常，并且，该系统处在建立方式中，那么，操作指令经由点413跳到判定程序块415，以确定是否已知测力计的数目以及它们的地址。如果未知，则操作指令进到判定程序块417，以确定该键盘是否指示单个或全部键的活动。如果指示，则操作指令经由点418跳到程序块420和421(图10D)，在那里，发送适当显示的指令，并且，根据系统中有一个或多个测力计而设置或清除单个测力计标记。然后，操作指令经由点423跳回程序块425和426(图10C)，在那里，写入测力计的数目，并且，将地址赋予它们。赋予测力计地址的方法是仅仅把第一个测力计连接到总线，按照制造时赋予所有测力计的地址数字240访问该测力计，并且，命令该测力计把该地址改变为新赋予的地址。然后，将第二个测力计连接到总线，并且，重复上述步骤。连续进行该步骤，直至所有测力计都已连接到总线，并且，都已被赋予地址为止。
操作指令从程序块426经由点430进到程序块432和433(图10E)，在那里，给所有测力计发送复位指令，继之以当被轮询时提供数据的指令。如果在程序块435中确定有的测力计未积极地应答，那么，在程序块436中显示最高序列无应答测力计的地址，使操作员在必要时能够干预。然后，操作指令经由点423跳到程序块425和426(图10C)，在那里，再次赋予测力计地址，于是，操作指令经由点430返回程序块432，433和435。操作指令环绕该循环而进行，直至在判定程序块435中做出以下判定为止该系统中所有测力计都已积极地应答。
操作指令从判定程序块435经由点440进到判定程序块442(图10F)，以确定该系统是否已经退出系统建立方式。如果未退出，那么，操作指令经由点445跳到程序块446(图10G)，以开始检查一系列键(它们发送各种系统建立功能指令)中一个或多个键的触发。如果在程序块446检测到重新赋予测力计地址的键指令，那么，操作指令经由点448跳到下面将描述的图12A和12B中所说明的过程中。例如，当确定图5和6的系统中的一个测力计已损坏而必须更换时，重新赋予测力计地址就可能成为必要的事情。在那种情况下，必须把与被更换的测力计相同的地址赋予新测力计。
当重新赋予测力计地址的过程结束时，操作指令经由点440(图10F)返回判定程序块442，以确定是否已退出系统建立方式。如果未退出，操作指令经由点445重新开始对键指令的扫描。如果在判定程序块453(图10G)已经接收到校准秤的键指令，那么，操作指令经由点455跳到那个过程。在完成校准操作后，操作指令经由点440返回判定程序块442(图10F)，并且，经由点445重新开始键指令扫描。操作指令以经由判定程序块457，459和461这种方式连续进行。在程序块457中，移位调整键指令经由点463起动图11中(下面将予以描述)所说明的过程。在程序块459中检测到的键指令经由点465起动校准调整过程。程序块461中的键指令使操作指令经由点467跳到图13中所说明的过程，下面将描述该过程。
当所有键指令都已满足要求时，操作指令经由点440进到程序块442(图10F)。当已经退出系统建立方式时，操作指令经由点470进行判定程序块472(图10H)。如果没有已经设置的测力计错误标记，那么，在程序块475中，从所有测力计中取得读数，并且，在程序块476中检查这些读数，以确定是否从所有测力计中接收到数据。如果未接收到，则在程序块478中显示出错的测力计的地址，并且，在程序块480中设置测力计错误标记。然后，操作指令经由点407跳到判定程序块410(图10B)，并且，如果不存在键盘活动，则操作指令经由点470返回判定程序块472。因为已经设置了测力计错误标记，所以，操作指令经由点430进到程序块432和433(图10E)，在那里，测力计被复位和重排，以提供数据。如果在程序块435中确定所有测力计都未积极应答，那么，操作指令经由程序块436和点423进到程序块425和426(图10C)，以再次把地址赋予测力计，然后，操作指令经由点430返回，直至在程序块435(图10E)中确定了以下事实为止所有测力计都已积极应答。然后，操作指令经由点440和判定程序块442(图10F)以及经由点470和程序块472(图10H)而进行，以便在程序块475中再次读出所有测力计的读数。
当在程序块476确定已从所有测力计获得数据后，操作指令经由点485进到判定程序块487(图10J)，以检查和测力计数据一起接收到的任何错误信息。如果接收到任何这种错误信息，那么，这一事实在程序块489中被显示，并且，操作指令经由点407进到程序块410(图10B)。如果不存在键盘活动，则操作指令经由点470返回，以在程序块475(图10H)中再次从所有测力计读出数据。当在程序块487(图10J)中确定没有和测力计数据一起接收到错误信息时，操作指令经由点492进到判定程序块494(图10K)。如果在程序块494中确定设置了单个测力计标记，那么，操作指令经由点496跳到程序块497(图10B)，在那里，单个测力计数据被显示。然后，操作指令仅仅经由程序块410，或者，经由程序块412和498而返回点470(图10H)。
如果在程序块494(图10K)确定未设置单个测力计标记，则操作指令在程序块500中开始，以便在负荷位置方面校准来自各测力计的重量读数，并且，将这些读数加起来，以获得该秤上的总重量。在程序块500中，总重量寄存器被清零，而在程序块501中，该寄存器被置N(该系统中测力计的数目)。在程序块503中，从存储器取出系统中最高序号测力计的负荷位置修正常数X，并且，把它写入寄存器M中如果在程序块505中确定测力计N的负荷位置修正常数的取出是不成功的，那么，在程序块506中将数号1装入寄存器M中，并且，操作指令继续进行。如果在程序块505中确定从存储器成功地取出负荷位置修正常数，那么，操作指令经由点508跳到程序块510，在那里，把来自测力计N的重量读数乘以存储在寄存器M中的负荷位置修正常数XN，然后，把所得结果加到总重量寄存器上。然后，在程序块512中将N减小，并且，在程序块514中检验该值，以确定N值是否等于零。如果N值不等于零，则操作指令经由点515返回程序块503，在那里，从存储器取出系统中下一个最高序号测力计漂移校准常数X，并把它装入寄存器M中。
操作指令以与上述相同的方式继续进行，直至已经把来自所有测力计的重量读数乘以相应的负荷位置修正常数，并且，在总重量寄存器中把它们加起来为止。此刻，程序块514将确定是否来自所有测力计的读数已被加起来。然后，在程序块517中，将从存储器中取出起点和相邻刻度间隔的校准常数。如果在程序块519中确定所述存储器取出是不成功的，那么，将在程序块520中做出错误显示，并且，操作指令将经由点407返回程序块410(图10B)。如果存储器取出是成功的，那么，操作指令经由点522进到程序块(图10L)，在那里，将起点和相邻刻度间隔修正常数加到重量读数上。然后，在程序块527中进行与自动校零和扣除皮重有关的其他操作。在程序块528中，为了显示而对重量读数进行四舍五入和舍位，而在程序块530中显示最后的重量。然后，操作指令经由点407返回程序块410(图10B)，以检查键盘活动，并且，轮询各测力计，以取得重量读数。
返回图10A和判定程序块405，以上的叙述假定还没有将地址赋予系统中各测力计。但是，如果在程序块405中确定已经将地址预先赋予各测力计，那么，操作指令会经由点535进到程序块540，在那里，将为轮询各测力计做准备。然后，在程序块432中，在清除发送到所有测力计的指令的情况下，按照上述方式继续进行操作。
图11说明用于确定负荷位置修正常数Xj值的过程。调整秤期间，在程序块457中(图10G)，以检测键指令开始该过程。该过程经由点463被装入，并且，在程序块550中，将每个测力计的无负荷输出信号读出和存储。在程序块551和552中，将重物位置计算器清零，然后，使其增值。然后，在程序块554中，将未知重量的试验重物放在第一测力计上，接着，在程序块555中，读出所有测力计的输出信号。然后，在程序块557中，通过减去无负荷读数而将所述读数标称化，并且，将所产生的结果存储起来。在程序块560中，检查重物位置计数I是否等于N，即，系统中测力计的数目。如果不等于N，操作返回程序块552(在该处，重物位置计算器被增值)以及程序块554(在该处，将试验重物放在下一个测力计上)。操作以这种方式连续进行，直至在试验重物的N个位置中的每个位置上，从N个测力计中的每一个，获得标称化的重量读数为止。
然后，在程序块563中，选定方程2中N个Bc值全部等于来自所述N个测力计的读数的N个和数的平均值。这确定了方程的Bc的值。然后，在程序块565中，用以上确定的高斯消元法解具有N个未知数的N个方程，以获得常数Xj的值。然后，在程序块566中存储这些常数的值，并且，在程序块568中确定所述存储器写入是否成功。如果成功，则操作指令经由点440返回程序块442(图10F)。如果所述数据写入不成功，则在程序块570中发送错误显示的指令，并且，操作指令经由点440返回程序块442。
本发明的一个重要方面是更换多测力计秤中一个或多个损坏的测力计的能力，并且，保留以最小的困难对新构成的秤做负荷位置修正的能力。因为可以单独地监控和诊断所述秤中的每个测力计，所以，能够容易地找到损坏的测力计。当发生损坏的情况时，将新的测力计装入系统中，以替换损坏的测力计，把地址赋予新的测力计，并且，为新的测力计确定新的负荷位置修正常数。
图12A和12B说明把地址赋予新的测力计的过程。当在程序块446中(图10G)检测到重新赋予测力计地址的键指令时，经由点448进入该过程。一开始，必须把该秤系统中所有其他测力计与总线断开，以致只有新的测力计连接到总线上。参考图12A，在程序块575中，应来自显示器的提示信息的要求，经由键盘而写入新的测力计地址，在该情况下，新的测力计地址将与更换的、损坏的测力计的地址相同。在程序块578中，将地址240写入地址寄存器中，接着，操作指令经由点579进到程序块580。在程序块580中，将测力计地址指令和新的地址输送到地址寄存器中的测力计地址(在该情况下是240)。然后，在程序块581中，确定是否从编址后的测力计得到积极的应答。如果得到积极的应答，则已经令人满意地赋予新的地址，接着，操作指令经由点445返回，以便在程序块446(图10G)中扫描所述键盘。因为，制造时将地址240写入所有测力计中，所以，当更换的测力计是新的测力计时，通常，上述过程将到此为止。
但是，在某些情况下，所述更换的测力计可能不是新的测力计，因而，可能具有存储的地址，而不是240。在那种情况下，操作指令会从判定程序块581进到程序块583，在那里，将地址寄存器的内容减小，然后，在程序块585中，将该内容与零比较。如果地址寄存器的内容不等于零，那么，操作指令经由点579返回，以便把改变地址指令和新的地址输送到减小后的测力计地址，然后，在程序块581中对积极的应答做检查。操作指令以该方法继续进行，直至从替换的测力计得到积极的应答为止，或者，直至在程序块585中已经确定所述地址寄存器的内容等于零为止。在那种情况下，在程序块587中使显示器指示没有起作用的测力计连接到该系统中，并且，操作指令经由点440返回到程序块442(图10F)。
由于装入替换的测力计，现在必须对所述秤进行负荷位置方面的重新补偿。假定对于该秤中的每个测力计，以前已经确定了负荷位置修正常数，并且，假定只替换一个测力计以及测力计的替换不影响未替换的测力计的修正常数，那么，利用未知重量的重物以及仅仅两个重量读数就可以获得新测力计的修正常数。当负荷位于具有N个测力计的秤上任何重物位置i时，该秤的经负荷位置修正的输出由下式给出Bi＝(Ai，1)X1+(Ai，2)X2+……+(Ai，N)XN(2)其中，Ai，j是当重物位于位置i时，第j个测力计的输出读数，Xj是第j个测力计的修正常数。
在以上给出的假定的条件下，对于所有测力计(除了替换的那个之外)，Xj值都是已知的。例如，如果第六个测力计将被替换，那么，将必须计算新的X6。在以上方程(2)中，存在两个未知数，即，X6和试验重量B。因为存在两个未知数，所以，仅仅需要两个方程来确定这两个未知数的值。为了获得需要的数据，首先将未知重量的试验重物放在新的测力计(第6号)上方，并且，对于该秤中每个测力计，读取读数。然后，把未知重物放在不同的位置上(最好使替换的测力计上的负荷取最小值)，并且，从每个测力计读取读数。如下的方程(2)具有当重物位于新的第6号测力计上时的第一组读数所产生的数据B6＝(A6，1)X1+(A6，2)X2+……+(A6，N)XN对于将同一未知重物放在，例如第3号测力计上方时的第二组数据，该方程是B3＝(A3，1)X1+(A3，2)X2+……+(A3，N)XN如果两次测量时使用同一个重物，那么，B6＝B3
可以把上述方程简化为B6＝(A6，6)X6+Z6B3＝(A3，6)X6+Z3其中，Z6是除了第6号测力计之外，所有测力计的输出信号与位置修正常数的乘积之和，而Z3是除了第3号测力计之外，所有测力计的输出信号与位置修正常数的乘积之和。
两个未知数是B6或B3(即，未知重量)和X6。
因为B6＝B3，所以，可以把两个方程组合成具有一个未知数X6的一个方程(A6，6)X6+Z6＝(A3，6)X6+Z3整理后得X6= (Z6- Z3)/((A3,6) - (A6,6)) (3)将新的X6值存储在存储器中，用于负荷位置修正，其使用方式与被替换的测力计的修正常数相同。在以上方程(3)中，第6号测力计作为被替换的测力计的例子，而第3号测力计作为未知重物的第二个置放位置。当然，可以以相同的方式处理任何其他位置和测力计。
应当指出，可以采用基本上类似的过程同时替换两个或更多个测力计，并且，得到它们的负荷位置修正常数的值。在同时替换两个测力计的情况下，将需要三个重量读数，并且，对三个联立方程求解。在替换三个、四个或者除了一个之外的全部测力计时，可以利用上述方法的推广。
下面参考图13，当在程序块461(图10G)中检测到键指令时，经由点467进入一个过程，该过程用于对加到所述秤上的新的测力计计算负荷位置修正常数。在点467处的入口之后，在程序块600中，将未知重物放在新的测力计上方，而在程序块601中，读出所有测力计的输出信号。然后，在程序块603中，把同一重物移动到新的位置上，而在程序块605中，再次读出所有测力计的输出信号。在程序块607中，用上述方法，从方程(3)计算新的测力计的负荷位置修正常数X，并且，在程序块608中，将该常数写入存储器中。如果在程序块609中确定所述存储器写入是成功的，那么，操作指令经由点440回到程序块442(图10F)。如果所述存储器写入是不成功的，那么，操作指令经由点610跳到程序块570(图11)，使显示器显示存储器存储错误，然后，操作指令由点440进到程序块442(图10F)。
权利要求
1.一种用于对多测力计秤进行负荷位置补偿的方法，所述秤包含提供每个测力计上负荷的数字式表示的装置，该方法的特征在于包括以下步骤确定经负荷位置修正的负荷的数学表达式，存储所述数学表达式，询问所述测力计中的每一个，以接收所述数字式负荷表示，以及把所述数学表达式应用到所述数字式负荷表示，以产生该秤上的、经负荷位置修正的总负荷的数字式表示。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述数学表达式包含所述测力计中至少一个测力计的修正因数，以及该方法还包含以下步骤确定负荷位置修正因数，存储该负荷位置修正因数，把该负荷位置修正因数与相应的数字式负荷表示相结合，以提供修正后的数字式负荷表示，以及把任何未修正的数字式表示与所述修正后的数字式负荷表示相组合，以提供该秤上经负荷位置修正的总负荷的数字式表示。
3.如权利要求2所要求的方法，其特征在于，所述确定每个测力计的负荷位置修正因数的步骤包括以下步骤把负荷放在所述秤的不同位置上，确定所述各测力计对所述负荷的响应，以及利用所述响应和所述数学表达式来确定负荷位置修正因数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于还包括以下步骤为更换的测力计确定新的负荷位置修正因数，以及存储所述新的负荷位置修正因数。
5.如权利要求4所要求的方法，其特征在于确定所述新的负荷位置修正因数的方法是把负荷放在所述更换的测力计上，从每个测力计获得数字式表示，把同一负荷放在另一位置上，并且，从每个测力计获得负荷表示，利用所述负荷表示和来自除了被更换的测力计之外的所有测力计的已知修正因数，以确定所述更换的测力计的负荷位置修正因数的值，以及存储所述更换的测力计的所述负荷位置修正因数。
6.在每个测力计存有一负荷位置修正因数的数字式多测力计秤中，在更换测力计之后重新对所述秤进行补偿的方法，该方法的特征在于包括以下步骤把负荷放在更换的测力计上，并且，从每个测力计获得负荷表示，把同一负荷放在另一位置上，并且，从每个测力计获得负荷表示，利用所述负荷表示以及来自除了被更换的测力计之外的所有测力计的已知的修正因数，以确定所述更换的测力计的负荷位置修正因数的值，以及存储所述更换的测力计的所述新的负荷位置修正因数。
7.如权利要求6所要求的方法，其特征在于放在所述更换的测力计上的所述负荷具有一未知重量值。
8.一种用于对多测力计秤进行负荷位置补偿的方法，所述秤包含用于提供每个测力计上负荷的数字式表示的装置，该方法的特征在于包括以下步骤把同一负荷放在所述秤的不同位置上，在每个负荷位置上，从每个测力计获得数字式负荷表示，利用所述数字式负荷表示，为至少一个所述测力计确定负荷位置修正因数，以及存储所述负荷位置修正因数，以便在使用该秤时，与来自所述测力计中相应的测力计的数字式负荷表示相组合。
9.如权利要求8所要求的方法，其特征在于所述负荷具有未知重量值。
全文摘要
构成一个或多个称重装置的多个数字测力计连接在一起，并连接到局部区域网络中公用的主控制器上。各数字测力计由主控制器轮询，并为其提供重量读数。把各测力计的重量读数与负荷位置修正因数相组合并加起来，以提供经负荷位置修正的重量指示。在调整秤时，确定负荷位置修正因数的值，并且，把它们存储在主控制器中。可以远距离地诊断单独的测力计，并且，当它损坏时可以予以替换。为替换的测力计确定新的负荷位置修正因数，并存储该数据。
文档编号G01G23/00GK1062036SQ9111077
公开日1992年6月17日 申请日期1991年11月14日 优先权日1987年11月30日
发明者尼尔·C·格里芬 申请人:梅特勒-托利多有限公司