一种重量校准系统、方法及平衡训练设备与流程

1.本发明涉及医疗康复技术领域，尤其涉及一种重量校准系统、方法及平衡训练设备。


背景技术：

2.目前脑卒中等神经系统出现问题的患者大多数平衡能力都会出现障碍，而目前的平衡训练产品基本重视患者重心移动方面，未发现关于平衡设备重量校准方面等与负重训练相关的专利。现有技术更重视重心轨迹的准确性，缺少重心重量值准确性方面的技术，而在实际重量测试中由于多个传感器共同作用，经常会出现重心的误差，如100kg经常会显示96kg、103kg等重量，因此需要一种方法来对重量进行校准，算出误差系数，通过软件校准重量。


技术实现要素：

3.基于上述问题，本发明提供一种重量校准系统、方法及平衡训练设备，旨在减少平衡训练设备的重量检测误差较大等技术问题。
4.一种重量校准系统，应用于平衡训练设备，平衡训练设备包括一压力承载平台以及位于压力承载平台之下的至少一个压力传感器；重量校准系统包括：
5.压力传感器，在以等差数列的形式依次向压力承载平台施加不同重量的砝码时，采集测量值，等差数列首项为零；
6.第一计算模块，连接各压力传感器，用于基于压力传感器每次采集的测量值计算每次施加砝码的测量总值，形成测量总值数列；
7.第二计算模块，连接第一计算模块，用于计算测量总值数列中后一个测量总值与前一个测量总值之间的差值；
8.第三计算模块，连接第二计算模块，用于对所有的差值求平均值；
9.第四计算模块，连接第三计算模块，用于基于平均值以及等差数列的公差得到重量的校准系数，以用于在后续的平衡训练设备实际使用过程中，对压力传感器的测量总值进行校准。
10.进一步的，第一计算模块对各个压力传感器的测量值求和以得到测量总值；
11.第四计算模块采用如下公式计算校准系数：
12.k＝d/δw；
13.其中，k为标准系数，d为等差序列的公差，δw为平均值。
14.进一步的，压力传感器的数量为3个。
15.进一步的，等差数列为0、10kg、20kg。
16.进一步的，重量校准系统还包括：
17.第一触发模块，用于产生开始进行重量标定的第一触发条件；
18.第一提示模块，分别连接第一触发模块，用于当第一触发条件产生时，基于等差数
列的形式产生第一次需要向压力承载平台施加砝码的重量的第一提示信息；
19.第二触发模块，用于产生执行下一步的第二触发条件；
20.检测模块，连接第二触发模块和第一提示模块，用于基于第二触发条件的产生，检测是否需要产生下一次需要向压力承载平台施加砝码的重量的第一提示信息，输出检测结果；
21.第一提示模块还用于：当检测结果为需要时，基于产生的第二触发条件产生下一次需要向压力承载平台施加砝码的重量的第一提示信息时；
22.第一计算模块，连接第一提示模块，用于在第一提示信息后，开始获取压力传感器采集的测量值以计算一次测量总值；
23.第二提示模块，连接检测模块，用于当检测结果为不需要时，基于产生的第二触发条件产生完成重量标定的第二提示信息；
24.第二计算模块，还连接检测模块，用于当检测结果为不需要时，基于产生的第二触发条件，开始计算测量总值数列中后一个测量总值与前一个测量总值之间的差值。
25.进一步的，还包括：
26.显示模块，显示一重量标定按钮；
27.第一触发模块连接显示模块，基于重量标定按钮被触发时产生第一触发条件；
28.显示模块还分别连接第一提示模块和第二触发模块，用于同时显示第一提示信息和下一步按钮；
29.第二触发模块基于下一步按钮被触发时产生第二触发条件；
30.显示模块还连接第二提示模块，用于显示第二提示信息。
31.进一步的，还包括：
32.显示模块还用于在同时显示第一提示信息和下一步按钮时，显示一取消按钮；
33.第三触发模块，连接显示模块，用于在取消按钮被处罚时产生取消重量标定的第三触发条件；
34.显示模块基于第三触发条件重新显示重量标定按钮。
35.一种重量校准方法，使用如前述的一种重量校准系统，包括：
36.步骤a1，压力传感器在以等差数列的形式依次向压力承载平台施加不同重量的砝码时，采集测量值；
37.步骤a2，基于压力传感器每次采集的测量值计算每次施加砝码的测量总值，形成测量总值数列，等差数列首项为零；
38.步骤a3，计算测量总值数列中后一个测量总值与前一个测量总值之间的差值；
39.步骤a4，对所有的差值求平均值；
40.步骤a5，基于平均值以及等差数列的公差得到重量的校准系数，以用于在后续的平衡训练设备实际使用过程中，对压力传感器的测量总值进行校准。
41.一种平衡训练设备，平衡训练设备包括一压力承载平台以及位于压力承载平台之下的至少一个压力传感器，保存通过如前述的一种重量校准系统获取的校准系数，包括：
42.压力传感器，采集平衡训练设备实际使用过程中承载的实际重量值；
43.总值计算模块，连接压力传感器，用于基于压力传感器采集的实际重量值计算总重量值；
44.校准模块，连接总值计算模块，用于基于预先获取的校准系数对总重量值进行校准；
45.显示装置，连接校准模块，用于显示校准后的总重量值。
46.进一步的，校准模块通过如下公式对总重量值进行校准：
47.w
输出
＝(w
实-w0)*k；
48.其中，w
实
为平衡训练设备使用过程中总值计算模块计算得到的总重量值，w0为校准过程中未施加砝码时压力传感器的测量总值，w
输出
为校准后的总重量值，k为校准系数。
49.本发明的有益技术效果在于：本发明通过对平衡训练设备在使用前进行重量校准，获取校准系数，使设备中关于重量显示与负重部分的数值更加准确，避免了压力传感器由于固定点螺丝松紧程度、地面平整程度等原因导致的传感器数值不准确的情况发生。
附图说明
50.图1为本发明一种重量校准系统的模块示意图；
51.图2为本发明一种平衡训练设备的模块示意图；
52.图3为本发明一种重量校准方法的步骤流程图。
具体实施方式
53.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
55.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
56.参见图1，本发明提供一种重量校准系统，应用于平衡训练设备，平衡训练设备包括一压力承载平台以及位于压力承载平台之下的至少一个压力传感器；重量校准系统包括：
57.压力传感器1，在以等差数列的形式依次向压力承载平台施加不同重量的砝码时，采集测量值，等差数列首项为零；
58.第一计算模块2，连接各压力传感器1，用于基于压力传感器每次采集的测量值计算每次施加砝码的测量总值，形成测量总值数列；
59.第二计算模块3，连接第一计算模块2，用于计算测量总值数列中后一个测量总值与前一个测量总值之间的差值；
60.第三计算模块4，连接第二计算模块3，用于对所有的差值求平均值；
61.第四计算模块5，连接第三计算模块4，用于基于平均值以及等差数列的公差得到重量的校准系数，以用于在后续的平衡训练设备实际使用过程中，对压力传感器的测量总值进行校准。
62.进一步的，第一计算模块2对各个压力传感器1的测量值求和以得到测量总值；
63.第四计算模块5采用如下公式计算校准系数：
64.k＝d/δw；
65.其中，k为标准系数，d为等差序列的公差，δw为平均值。
66.进一步的，压力传感器的数量为3个。
67.进一步的，等差数列为0、10kg、20kg。
68.具体的，不施加砝码时即a0＝0，压力传感器的输出之和为测量总值w0：w0＝w
10
+w
20
+w
30
+
…
+w
n0
；w
10
、w
20
、w
30
、w
n0
为各压力传感器在不加砝码时的测量值；
69.第一次施加重量为a1的砝码时，压力传感器的输出之和为测量总值w0：w1＝w
11
+w
21
+w
31
+
…
+w
n1
；w
11
、w
21
、w
31
、w
n1
为各压力传感器在施加砝码重量为a1的测量值；
70.第m次施加重量为am的砝码时，压力传感器的输出之和为测量总值wm：wm＝w
1m
+w
2m
+w
3m
+
…
+w
nm
；w
1m
、w
2m
、w
3m
、w
nm
为各压力传感器在施加砝码重量为am-1的测量值；
71.计算相邻两个测量总值之间的差值：δw1＝w
1-w0，δw2＝w
2-w1，δwm＝w
m-w
m-1
；
72.计算差值的平均值：δw＝(δw1+δw2+
…
+δwm)/2；
73.计算校准系数k：k＝10//δw。
74.具体的，以压力传感器为3个为例，通过不施加砝码、施加10kg砝码、施加20kg砝码后压力传感器测量的不同值进行算法运算。
75.不施加砝码时，三个压力传感器的输出之和为测量总值w0：w0＝w
10
+w
20
+w
30
；
76.施加10kg砝码，三个压力传感器的输出之和为测量总值w1：w1＝w
11
+w
21
+w
31
；
77.施加20kg砝码，三个压力传感器的输出之和为测量总值w2：w2＝w
12
+w
22
+w
32
；
78.w1、w2、w3分别为每个压力传感器的测量值。
79.计算相邻两个测量总值之间的差值：δw1＝w
1-w0，δw2＝w
2-w1；
80.计算差值的平均值：δw＝(δw1+δw2)/2；
81.计算校准系数k：k＝10//δw。
82.进一步的，重量校准系统还包括：
83.第一触发模块6，用于产生开始进行重量标定的第一触发条件；
84.第一提示模块7，分别连接第一触发模块6，用于当第一触发条件产生时，基于等差数列的形式产生第一次需要向压力承载平台施加砝码的重量的第一提示信息；例如第一次是0；
85.第二触发模块8，用于产生执行下一步的第二触发条件；
86.检测模块9，连接第二触发模块8和第一提示模块7，用于基于第二触发条件的产生，检测是否需要产生下一次需要向压力承载平台施加砝码的重量的第一提示信息，输出检测结果；
87.第一提示模块7还用于：当检测结果为需要时，基于产生的第二触发条件产生下一次需要向压力承载平台施加砝码的重量的第一提示信息时；
88.第一计算模块2，连接第一提示模块7，用于在第一提示信息后，开始获取压力传感器1采集的测量值以计算一次测量总值；
89.第二提示模块10，连接检测模块9，用于当检测结果为不需要时，基于产生的第二触发条件产生完成重量标定的第二提示信息；
90.第二计算模块3，还连接检测模块9，用于当检测结果为不需要时，基于产生的第二触发条件，开始计算测量总值数列中后一个测量总值与前一个测量总值之间的差值。
91.进一步的，还包括：
92.显示模块11，显示一重量标定按钮；
93.第一触发模块6连接显示模块11，基于重量标定按钮被触发时产生第一触发条件；
94.显示模块11还分别连接第一提示模块7和第二触发模块8，用于同时显示第一提示信息和下一步按钮；
95.第二触发模块8基于下一步按钮被触发时产生第二触发条件；
96.显示模块11还连接第二提示模块10，用于显示第二提示信息。
97.进一步的，还包括：
98.显示模块11还用于在同时显示第一提示信息和下一步按钮时，显示一取消按钮；
99.第三触发模块12，连接显示模块11，用于在取消按钮被处罚时产生取消重量标定的第三触发条件；
100.显示模块11基于第三触发条件重新显示重量标定按钮。
101.具体的，本发明的显示模块11的显示界面显示重量标定按钮，操作人员按下重量标定按钮，开始进行重量校准过程；
102.第一提示模块7产生提示不施加砝码的第一提示信息并显示在界面上，同时显示界面上还显示下一步按钮和取消按钮，此时压力传感器1将不加砝码的测量值输出，第一计算模块2记录并计算总测量值；
103.如果操作人员点击取消按钮，显示界面返回重量标定按钮；
104.操作人员点击下一步按钮，判断砝码施加重量未结束，第一提示模块7继续产生提示施加砝码重量为a1例如是10kg的第一提示信息并显示在界面上，同时显示界面上还显示下一步按钮和取消按钮；操作人员按照提示信息添加砝码，此时压力传感器1将施加砝码重量为a1时的测量值输出，第一计算模块2记录并计算一次总测量值；
105.如果操作人员点击取消按钮，显示界面返回重量标定按钮；
106.操作人员继续点击下一步按钮，判断砝码施加重量未结束，第一提示模块7产生提示施加砝码重量为a2例如是20kg的第一提示信息并显示在界面上，同时显示界面上还显示下一步按钮和取消按钮；操作人员按照提示信息添加砝码，此时压力传感器1将施加砝码重量为a2时的测量值输出，第一计算模块2记录并计算一次总测量值；
107.如果操作人员点击取消按钮，显示界面返回重量标定按钮；
108.操作人员继续点击下一步按钮，判断砝码施加重量结束，显示界面显示完成重量标定的第二提示信息；之后第二计算模块3开始计算。
109.参见图3，本发明提供一种重量校准方法，使用如前述的一种重量校准系统，包括：
110.步骤a1，压力传感器在以等差数列的形式依次向压力承载平台施加不同重量的砝码时，采集测量值；
111.步骤a2，基于压力传感器每次采集的测量值计算每次施加砝码的测量总值，形成测量总值数列，等差数列首项为零；
112.步骤a3，计算测量总值数列中后一个测量总值与前一个测量总值之间的差值；
113.步骤a4，对所有的差值求平均值；
114.步骤a5，基于平均值以及等差数列的公差得到重量的校准系数，以用于在后续的平衡训练设备实际使用过程中，对压力传感器的测量总值进行校准。
115.参见图2，本发明提供一种平衡训练设备，平衡训练设备包括一压力承载平台以及位于压力承载平台之下的至少一个压力传感器，保存通过如前述的一种重量校准系统获取的校准系数，包括：
116.压力传感器1，采集平衡训练设备实际使用过程中承载的实际重量值；
117.总值计算模块13，连接压力传感器1，用于基于压力传感器采集的实际重量值计算总重量值；
118.校准模块14，连接总值计算模块13，用于基于预先获取的校准系数对总重量值进行校准；
119.显示装置15，连接校准模块14，用于显示校准后的总重量值。
120.进一步的，校准模块14通过如下公式对总重量值进行校准：
121.w
输出
＝(w
实-w0)*k；
122.其中，w
实
为平衡训练设备使用过程中总值计算模块计算得到的总重量值，w0为校准过程中未施加砝码时压力传感器的测量总值，w
输出
为校准后的总重量值，k为校准系数。
123.w
输出
的单位为kg，保留两位小数点。
124.具体的，平衡训练设备优选为静态平衡训练设备。
125.应用于平衡训练与测试系统设备中，通过出厂设置使用砝码进行重量校准，使设备中关于重量显示与负重部分的数值更加准确，避免了传感器由于固定点螺丝松紧程度、地面平整程度等原因导致的传感器数值不准确的情况发生。通过本发明的技术方案，使得平衡训练设备显示的重量值误差减小，更加准确。
126.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。