专利名称：采用dsp处理模块和智能算法的水果称重分级系统及称重方法
技术领域：
本发明涉及一种采用DSP处理模块和智能算法的水果称重分级系统及称重方法。
背景技术：
据统计，我国的苹果、梨、桃、柚的产量居世界第一。为进一步提高水果的经济价 值，还需要对收获后的水果进行清洗、分级、包装等产后处理。产后处理的效率直接影响到 了水果的经济效益。动态称重是产后处理中的关键技术之一。动态称重的精度直接影响到 分级、装箱等工序的准确性。动态称重能达到的精度等级主要取决于两个方面一是果杯的 机械结构设计和称重区域的机械结构设计；二是称重信号处理方案的设计。毛华先等人申 请的中国专利(申请号=200910096966. 9)描述了一种易于称量的果杯。朱壹申请的中国 专利(申请号200910164540. 2)描述了一种适合于高速分级的称重模块的机械架构。然 而国内对于称重信号处理方案的研究较少，主要是基于电子称重式分选机上的改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种采用DSP处理模块和智能算法的 水果称重分级系统及称重方法。采用DSP处理模块和智能算法的水果称重高速分级系统包括水果输送装置、变频 电机、PC机、PLC、下果口、电磁铁、果杯、DSP处理模块、信号预处理模块、承重片、称重传感 器、称重区域、同步信号发生器；水果输送装置与变频电机相连，同步信号发生器安装在水 果输送装置的从动轮上，水果输送装置的输送带上设有果杯，果杯内放有水果，在水果输送 装置的输送带的一端下方为称重区域，在称重区域中设有承重片和称重传感器，在水果输 送装置的输送带的另一端下方设有电磁铁，称重传感器与信号预处理模块、DSP处理模块、 PLC、电磁铁依次连接，电磁铁的下方设有下果口，PLC分别与变频电机、PC机相连。所述的信号预处理模块的内部连接关系为仪表运放ADezou1的第1脚与电容C1 的一端、电阻R3的第一端相连接，仪表运放ADeZOU1的第2脚与电容C1的另一端、电阻R1的 一端相连接，电阻R1的另一端与称重传感器Sig-相连接，仪表运放ADeZOU1的第3脚与电 阻R2的一端、电容C2的一端相连接，电阻R2的另一端与称重传感器Sig+相连接，仪表运放 AD620U!的第4脚接负电源-12v，仪表运放ADeZOU1的第5脚接地，仪表运放ADeZOU1的第 6脚与电阻R5的一端相连接，仪表运放ADeZOU1的第6脚接正电源+12v，仪表运放ADeZOU1 的第8脚与电阻R4的一端、电容C2的另一端相连接，电阻R4的另一端与电阻R3的第二端相 连接，电阻R3的第三端悬空，电阻R5的另一端与电容C3的一端、电阻R6的一端相连接，电容 C3的另一端与通用运放0P07U2的第2脚、通用运放0P07U2的第6脚、二极管D1的阳极、二 极管D2的阴极、轨至轨运放TLV2252U3的第3脚相连接，电阻R6的另一端与电容C4的一端、 通用运放0P07U2的第3脚相连接，电容C4的另一端接地，通用运放0P07U2的第7脚接正电 源+12v，通用运放0P07U2的第4脚接负电源-12v，二极管D1的阴极接正电源+3. 3v, 二极管D2的阳极接地，轨至轨运放TLV2252U3的第2脚与轨至轨运放TLV2252U3的第1脚相连 接，轨至轨运放TLV2252U3的第8脚接正电源+3. 3v,轨至轨运放TLV2252U3的第4脚接地， 轨至轨运放TLV2252U3的第1脚输出CHO。 所述的DSP处理模块内部连接关系为模数转换器ADS8341U4的第1脚与电阻R7 的一端相连接，电阻R7的另一端接正电源+3. 3v，模数转换器ADS8341U4的第6脚接地，模数 转换器ADS8341U4的第7脚、第9脚接正电源+3. 3v,模数转换器ADS8341U4的第8脚接基 准电压源，模数转换器ADS8341U4的第10脚与模数转换器ADS8341U4的第11脚、电阻&的 一端相连接，电阻R8的另一端接地，模数转换器ADS8341U4的第12脚与DSPTMS320C2802U5 的第56脚相连接，模数转换器ADS8341U4的第13脚与DSPTMS320C2802U5的第54脚相连 接，模数转换器ADS8341U4的第14脚与DSPTMS320C2802U5的第53脚相连接，模数转换器 ADS8341U4的第15脚与DSPTMS320C2802U5的第52脚相连接，模数转换器ADS8341U4的第16 脚与 DSPTMS320C2802U5 的第 51 脚相连接，DSP TMS320C2802U5 的第 57 脚与非门 74HC14U6 的第1脚相连接，DSP TMS320C2802U5的第58脚与非门74HC14U6的第3脚相连接，DSP TMS320C2802U5的第60脚与非门74HC14U6的第5脚相连接，光耦6N137U,的第1脚、第4 脚悬空，光耦6W37U7的第2脚与电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端接正电源+3. 3v, 光耦6W37U7的第3脚与非门74HC14U6的第2脚相连接，光耦6W37U7的第5脚接地，光耦 6N137U,的第6脚与非门74HC14U6的第9脚、电阻R12的一端相连接，光耦6W37U7的第7脚 与光耦6W37U7的第8脚、电阻R12的另一端、正电源+5v相连接，非门74HC14U6的第8脚与 数模转换器AD420U1Q的第7脚相连接，光耦6W37U8的第1脚、第4脚悬空，光耦6W37U8的 第2脚与电阻Rltl的一端相连接，电阻Rltl的另一端接正电源+3. 3v，光耦6W37U8的第3脚 与非门74HC14U6的第4脚相连接，光耦6W37U8的第5脚接地，光耦6W37U8的第6脚与非 门74HC14U6的第11脚、电阻R13的一端相连接，光耦6N137U8的第7脚与光耦6N137U8的第 8脚、电阻R13的另一端、正电源+5v相连接，非门74HC14U6的第10脚与数模转换器AD420U1(I 的第8脚相连接，光耦6N137U9的第1脚、第4脚悬空，光耦6N137U9的第2脚与电阻R11的 一端相连接，电阻R11的另一端接正电源+3. 3v，光耦6N137U9的第3脚与非门74HC14U6的 第6脚相连接，光耦6W37U9的第5脚接地，光耦6W37U9的第6脚与非门74HC14U6的第13 脚、电阻R14的一端相连接，光耦6W37U9的第7脚与光耦6W37U9的第8脚、电阻R14的另一 端、正电源+5v相连接，非门74HC14U6的第12脚与数模转换器AD420U1(I的第9脚相连接，数 模转换器AD420U1Q的第1脚、第3脚、第10脚、第12脚、第13脚、第17脚、第22脚和第24 脚悬空，数模转换器AD420U1(I的第2脚与数模转换器AD420U1(I的第5脚、电容C5的一端、正 电源+5v相连接，电容C5的另一端接地，数模转换器AD420U1(I的第4脚、第6脚和第11脚接 地，数模转换器AD420U1Q的第14脚与电阻R16的第一端、电阻R16的第二端、电阻R17的第一 端相连接，数模转换器AD420U1(I的第15脚与电阻R16的第三端相连接，数模转换器AD420U1(I 的第16脚与电阻R17的第二端相连接，电阻R17的第三端与二极管D4的阳极接地，数模转换 器AD420U1Q的第18脚与二极管D4的阴极、二极管D3的阳极相连接，数模转换器AD420U1(I的 第19脚与电阻R18的一端相连接，数模转换器AD420U1(I的第20脚与电容C7的一端相连接， 数模转换器AD420U1(I的第21脚与电容C6的一端相连接，数模转换器AD420U1(I的第23脚与 电容C6的另一端、电容C7的另一端、二极管D3的阴极、电阻R18的另一端、电阻R15的一端、 电容C8的一端、电容C9的一端相连接，电阻R15的另一端接正电源+24v，电容C8的另一端与
5电容C9的另一端接地，数模转换器AD420U1(I的第18脚输出接PLC的模拟输入口。水果称重方法包括如下步骤1)信号预处理模块实时对称重传感器输出信号进行放大滤波等预处理；2)DSP处理模块根据同步信号发生器输出的同步脉冲信号实时得到当前分级速 度；3)在低速分级状态下，DSP处理模块首先对信号预处理模块输出信号进行采样， 当信号预处理模块输出信号呈现下降趋势时采样停止，然后应用3-0法则对采样数组求 平均得到低速分级水果的重量信息；4)在高速分级状态下，DSP处理模块(8)首先对信号预处理模块(9)输出信号采 样并进行自适应滤波去噪，然后采用AR模型对采样数组进行反演运算，得到高速分级水果 的重量信息；5)DSP处理模块将低速分级水果的重量信息或高速分级水果的重量信息转换成 4-20mA的标准信号输出，PLC定时采集此电流信号，得到水果重量。本发明由于采用了 DSP处理模块专门负责计算水果重量信息，在每秒18个果高速 分级状态下分级精度可达到1. 5 %以内，并且人为改变分级速度不会影响到称重精度。系统 结构紧凑，模块化程度高，可扩展性强。
图1是采用DSP处理模块和智能算法的水果称重分级系统结构示意图；图2是本发明的信号预处理模块电路图；图3是本发明的DSP处理模块电路图；图4是本发明的DSP处理模块内称重方法总流程图；图5是本发明的低速称重策略算法流程图；图6是本发明的高速称重策略算法流程图；图中水果输送装置1、变频电机2、？(机3、？^4、下果口 5、电磁铁6、果杯7、DSP 处理模块8、信号预处理模块9、承重片10、称重传感器11、称重区域12、同步信号发生器 13。
具体实施例方式如图1所示，采用DSP处理模块和智能算法的水果称重分级系统包括水果输送装 置1、变频电机2、PC机3、PLC4、下果口 5、电磁铁6、果杯7、DSP处理模块8、信号预处理模 块9、承重片10、称重传感器11、称重区域12、同步信号发生器13 ；水果输送装置1与变频 电机2相连，同步信号发生器13安装在水果输送装置1的从动轮上，水果输送装置1的输 送带上设有果杯7，果杯7内放有水果，在水果输送装置1的输送带的一端下方为称重区域 12，在称重区域12中设有承重片10和称重传感器11，在水果输送装置1的输送带的另一端 下方设有电磁铁6，称重传感器11与信号预处理模块9、DSP处理模块8、PLC4、电磁铁6依 次连接，电磁铁6的下方设有下果口 5，PLC4分别与变频电机2、PC机3相连。信号预处理 模块9负责实时对称重传感器11输出信号进行放大滤波等预处理。当有果杯7通过称重 区域12时，DSP处理模块8实时计算出此果杯所承载的精确重量信息并转换成4-20mA标准信号输出。PLC4定时采集DSP处理模块8输出的标准信号、判定水果等级、对其进行实时 跟踪、控制电磁铁6卸果动作和控制变频电机2的分级速度。PC机2实时监控整个水果分 级过程。本发明选用了西门子公司的S7-300系列PLC。如图2所示，信号预处理模块的内部连接关系为仪表运放ADeZOU1的第1脚与电 容(^的一端、电阻R3的第一端相连接，仪表运放ADeZOU1的第2脚与电容C1的另一端、电阻 R1的一端相连接，电阻R1的另一端与称重传感器Sig-相连接，仪表运放ADeZOU1的第3脚与 电阻R2的一端、电容C2的一端相连接，电阻R2的另一端与称重传感器Sig+相连接，仪表运 放ADeZOU1的第4脚接负电源-12v，仪表运放ADeZOU1的第5脚接地，仪表运放ADeZOU1的第 6脚与电阻R5的一端相连接，仪表运放ADeZOU1的第6脚接正电源+12v，仪表运放ADeZOU1 的第8脚与电阻R4的一端、电容C2的另一端相连接，电阻R4的另一端与电阻R3的第二端相 连接，电阻R3的第三端悬空，电阻R5的另一端与电容C3的一端、电阻R6的一端相连接，电容 C3的另一端与通用运放0P07U2的第2脚、通用运放0P07U2的第6脚、二极管D1的阳极、二 极管D2的阴极、轨至轨运放TLV2252U3的第3脚相连接，电阻R6的另一端与电容C4的一端、 通用运放0P07U2的第3脚相连接，电容C4的另一端接地，通用运放0P07U2的第7脚接正电 源+12v，通用运放0P07U2的第4脚接负电源-12v，二极管D1的阴极接正电源+3. 3v, 二极 管D2的阳极接地，轨至轨运放TLV2252U3的第2脚与轨至轨运放TLV2252U3的第1脚相连 接，轨至轨运放TLV2252U3的第8脚接正电源+3. 3v,轨至轨运放TLV2252U3的第4脚接地， 轨至轨运放TLV2252U3的第1脚输出CHO。如图3所示，DSP处理模块内部连接关系为模数转换器ADS8341U4的第1脚与电 阻&的一端相连接，电阻R7的另一端接正电源+3. 3v，模数转换器ADS8341U4的第2脚、第3 脚、第4脚、第5脚依次与输入信号CHO、CHU CH2、CH3相连接，模数转换器ADS8341U4的第 6脚接地，模数转换器ADS8341U4的第7脚、第9脚接正电源+3. 3v,模数转换器ADS8341U4 的第8脚接基准电压源，模数转换器ADS8341U4的第10脚与模数转换器ADS8341U4的第11 脚、电阻R8的一端相连接，电阻R8的另一端接地，模数转换器ADS8341U4的第12脚与DSP TMS320C2802U5的第56脚相连接，模数转换器ADS8341U4的第13脚与DSP TMS320C2802U5 的第54脚相连接，模数转换器ADS8341U4的第14脚与DSP TMS320C2802U5的第53脚相连 接，模数转换器ADS8341U4的第15脚与DSP TMS320C2802U5的第52脚相连接，模数转换器 ADS8341U4 的第 16 脚与 DSP TMS320C2802U5 的第 51 脚相连接，DSP TMS320C2802U5 的第 50 脚接处理后的同步信号，DSP TMS320C2802U5的第57脚与非门74HC14U6的第1脚相连接， DSP TMS320C2802U5 的第 58 脚与非门 74HC14U6 的第 3 脚相连接，DSP TMS320C2802U5 的第 60脚与非门74HC14U6的第5脚相连接，光耦6N137U,的第1脚、第4脚悬空，光耦6N137U, 的第2脚与电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端接正电源+3. 3v,光耦6W37U7的第3脚 与非门74HC14U6的第2脚相连接，光耦6W37U7的第5脚接地，光耦6W37U7的第6脚与非 门74HC14U6的第9脚、电阻R12的一端相连接，光耦6N137U,的第7脚与光耦6N137U,的第 8脚、电阻R12的另一端、正电源+5v相连接，非门74HC14U6的第8脚与数模转换器AD420U1(I 的第7脚相连接，光耦6N137U8的第1脚、第4脚悬空，光耦6N137U8的第2脚与电阻R10的 一端相连接，电阻Riq的另一端接正电源+3. 3v,光耦6W37U8的第3脚与非门74HC14U6的第 4脚相连接，光耦6N137U8的第5脚接地，光耦6N137U8的第6脚与非门74HC 14U6的第11 脚、电阻R13的一端相连接，光耦6W37U8的第7脚与光耦6W37U8的第8脚、电阻R13的另一
7端、正电源+5v相连接，非门74HC14U6的第10脚与数模转换器AD420U1(I的第8脚相连接， 光耦6W37U9的第1脚、第4脚悬空，光耦6W37U9的第2脚与电阻R11的一端相连接，电阻 R11的另一端接正电源+3. 3v,光耦6W37U9的第3脚与非门74HC14U6的第6脚相连接，光耦 6N137U9的第5脚接地，光耦6N137U9的第6脚与非门74HC14U6的第13脚、电阻R14的一端 相连接，光耦6W37U9的第7脚与光耦6W37U9的第8脚、电阻R14的另一端、正电源+5v相连 接，非门74HC14U6的第12脚与数模转换器AD420U1Q的第9脚相连接，数模转换器AD420U1(I 的第1脚、第3脚、第10脚、第12脚、第13脚、第17脚、第22脚和第24脚悬空，数模转换 器AD420U1(I的第2脚与数模转换器AD420U1(I的第5脚、电容C5的一端、正电源+5v相连接， 电容C5的另一端接地，数模转换器AD420U1(I的第4脚、第6脚和第11脚接地，数模转换器 AD420U10的第14脚与电阻R16的第一端、电阻R16的第二端、电阻R17的第一端相连接，数模 转换器AD420U1(I的第15脚与电阻R16的第三端相连接，数模转换器AD420U1(I的第16脚与电 阻R17的第二端相连接，电阻R17的第三端与二极管D4的阳极接地，数模转换器AD420U1Q的 第18脚与二极管D4的阴极、二极管D3的阳极相连接，数模转换器AD420U1(I的第19脚与电 阻R18的一端相连接，数模转换器AD420U1(I的第20脚与电容C7的一端相连接，数模转换器 AD420U10的第21脚与电容C6的一端相连接，数模转换器AD420U1(1的第23脚与电容C6的另 一端、电容C7的另一端、二极管D3的阴极、电阻R18的另一端、电阻R15的一端、电容C8的一 端、电容C9的一端相连接，电阻R15的另一端接正电源+24v，电容C8的另一端与电容C9的另 一端接地，数模转换器AD420U1(I的第18脚输出接PLC的模拟输入口。水果称重方法具体包括如下步骤1)信号预处理模块9实时对称重传感器11输出信号进行放大滤波等预处理；2)DSP处理模块8根据同步信号发生器13的同步脉冲信号实时得到当前分级速 度；3)在低速分级状态下，DSP处理模块8首先对信号预处理模块9输出信号进行采 样，当信号预处理模块9输出信号呈现下降趋势时采样停止，然后应用3-0法则对采样数 组求平均得到低速分级水果的重量信息；4)在高速分级状态下，DSP处理模块8首先对信号预处理模块9输出信号进行自 适应滤波去噪，然后采用AR模型进行反演运算，得到高速分级水果的重量信息；5)DSP处理模块8将低速分级水果的重量信息或高速分级水果的重量信息转换成 4-20mA的标准信号输出，PLC4定时采集此电流信号，得到水果重量。工作时，信号预处理模块9的输出信号呈周期变化，其信号频率等于分级速度，其 信号波形与分级速度和果杯7所载水果重量相关。慢速分级时，果杯7经过承重片10的 时间较长，信号预处理模块9的输出信号在一个周期内呈山坡状，且坡顶会有一段平坦区， 此平坦区表示果杯7正完全落在承重片10上方且信号预处理模块9的输出信号已达稳态。 当果杯7离开承重片10时信号预处理模块9的输出信号幅值开始下降；高速分级时，果杯 7经过承重片10的时间较短，由于称重传感器11和信号预处理模块9的响应时间限制，信 号预处理模块9的输出信号在一个周期内还没达到稳态，果杯7便已离开承重片10，此时信 号预处理模块9的输出信号呈振荡状。如图4所示，DSP处理模块8内称重方法总流程为DSP始终对同步信号记数，在定 时器中断服务程序里根据定时时间内累积的同步信号个数计算出分级速度，这样分级速度
被实时更新。当同步信号上升沿到来时，根据分级速度选择称重策略，再依据相应的称重策 略反演出重量信息并将其转换成4_20mA的标准信号。如图5所示，低速称重策略算法流程为首先根据分级速度确定延时时间d。延时 时间到后启动对信号预处理模块9输出信号的采样，数据采样完毕后判断采样数是否已呈 下降趋势，如果判断结果为假，则进行下一轮采样，否则停止采样。采样停止后，得到一组采 样数据。应用3-0法则剔除此组采样数据中的错误值，对余下数据求平均，将此平均值作 为此次采样到的重量信息。如图6所示，高速称重策略算法流程为首先根据分级速度确定采样次数，然后启 动对信号预处理模块输出信号9的采样，采样完毕后采用自适应滤波算法对采样值进行滤 波处理，再判断采样次数是否达到要求，如果没有达到，继续下一轮采样，否则停止采样。采 样停止后得到一组经过自适应滤波算法处理过的数据，再根据已建立好的AR模型对此组 数据进行反演运算，最终得到此次采样到的重量信息。自适应滤波采用了 LMS算法。设输入系列构成的M维向量为χ(η) = [χ (η), x(n-l)，...，χ(η-Μ+1)]τ，滤波系数构成 M 维向量为 h(n) = [h (0)，h ⑴，...，h (M_l) ]τ，则 滤波器输出为y (n) = h(n)T · χ(η)。采用LMS自适应算法，其滤波系数更新公式为h(n+l) = h (η) + α · e (η) ·χ(η)(1)e (η) = d (η) _h (η)τ · χ (η) (2)式中e(n)为误差序列，d(n)为理想信号，α为移动步长。这里取滤波器的阶数为M = 2。由于预处理模块中输出信号包括直流偏置信号、 振荡信号和噪声信号，而只有直流偏置信号与承重片上的重量相关，为了将不相关部分的 影响降低，可将输入取为常数1即χ(n) = [1，1]T，d(n)取为预处理模块输出信号即d(n) =sig (η)。为提高算法的性能，可将误差序列用适时平均代替，则式(2)最终可写成如下形 式 AR模型的建模步骤如下。选定某一果杯，记为A。将A果杯后面连续10个果杯从 分级链条上去掉。在A果杯上放IOOg重量的水果，开启分级设备，记录A果杯从离开承重 片开始IOOms内信号预处理模块输出采样值并存入数组y (η)。设AR模型为如式(4)所示。 根据L-D迭代算法和采样数组y (η)即可求出AR模型预测系数|am(k)}，k = 1，2，. . . m。经 过实验比较，确定阶数m= 12。 DSP处理模块8得到低速分级水果的重量信息或高速分级水果的重量信息后将其 转换成4-20mA的标准信号输出，PLC4定时采集此电流信号。设采集到的电流为i，水果真 实重量为g，电流信号的大小和真实水果重量间存在线性关系如式(5)所示g = k · i+b (5)式中，k为一次项系数，b为常数项系数。k和b通过标定实验确定，于是PLC4采 集到电流信号后，根据式(5)进行运算即可得到真实的水果重量。
权利要求
一种采用DSP处理模块和智能算法的水果称重分级系统，其特征在于包括水果输送装置(1)、变频电机(2)、PC机(3)、PLC(4)、下果口(5)、电磁铁(6)、果杯(7)、DSP处理模块(8)、信号预处理模块(9)、承重片(10)、称重传感器(11)、称重区域(12)、同步信号发生器(13)；水果输送装置(1)与变频电机(2)相连，同步信号发生器(13)安装在水果输送装置(1)的从动轮上，水果输送装置(1)的输送带上设有果杯(7)，果杯(7)内放有水果，在水果输送装置(1)的输送带的一端下方为称重区域(12)，在称重区域(12)中设有承重片(10)和称重传感器(11)，在水果输送装置(1)的输送带的另一端下方设有电磁铁(6)，称重传感器(11)与信号预处理模块(9)、DSP处理模块(8)、PLC(4)、电磁铁(6)依次连接，电磁铁(6)的下方设有下果口(5)，PLC(4)分别与变频电机(2)、PC机(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种采用DSP处理模块和智能算法的水果称重分级系统，其 特征在于所述的信号预处理模块的内部连接关系为仪表运放ADeZOU1的第1脚与电容(^ 的一端、电阻R3的第一端相连接，仪表运放ADeZOU1的第2脚与电容C1的另一端、电阻R1的 一端相连接，电阻R1的另一端与称重传感器Sig-相连接，仪表运放ADeZOU1的第3脚与电 阻R2的一端、电容C2的一端相连接，电阻R2的另一端与称重传感器Sig+相连接，仪表运放 AD620U!的第4脚接负电源-12v，仪表运放ADeZOU1的第5脚接地，仪表运放ADeZOU1的第 6脚与电阻R5的一端相连接，仪表运放ADeZOU1的第6脚接正电源+12v，仪表运放ADeZOU1 的第8脚与电阻R4的一端、电容C2的另一端相连接，电阻R4的另一端与电阻R3的第二端相 连接，电阻R3的第三端悬空，电阻R5的另一端与电容C3的一端、电阻R6的一端相连接，电容 C3的另一端与通用运放0P07U2的第2脚、通用运放0P07U2的第6脚、二极管D1的阳极、二 极管D2的阴极、轨至轨运放TLV2252U3的第3脚相连接，电阻R6的另一端与电容C4的一端、 通用运放0P07U2的第3脚相连接，电容C4的另一端接地，通用运放0P07U2的第7脚接正电 源+12v，通用运放0P07U2的第4脚接负电源-12v，二极管D1的阴极接正电源+3. 3v, 二极 管D2的阳极接地，轨至轨运放TLV2252U3的第2脚与轨至轨运放TLV2252U3的第1脚相连 接，轨至轨运放TLV2252U3的第8脚接正电源+3. 3v,轨至轨运放TLV2252U3的第4脚接地， 轨至轨运放TLV2252U3的第1脚输出CHO。
3.根据权利要求1所述的一种采用DSP处理模块和智能算法的水果称重分级系统，其 特征在于所述的DSP处理模块内部连接关系为模数转换器ADS8341U4的第1脚与电阻R7 的一端相连接，电阻R7的另一端接正电源+3. 3v，模数转换器ADS8341U4的第6脚接地，模数 转换器ADS8341U4的第7脚、第9脚接正电源+3. 3v,模数转换器ADS8341U4的第8脚接基 准电压源，模数转换器ADS8341U4的第10脚与模数转换器ADS8341U4的第11脚、电阻&的 一端相连接，电阻R8的另一端接地，模数转换器ADS8341U4的第12脚与DSP TMS320C2802U5 的第56脚相连接，模数转换器ADS8341U4的第13脚与DSP TMS320C2802U5的第54脚相连 接，模数转换器ADS8341U4的第14脚与DSP TMS320C2802U5的第53脚相连接，模数转换 器ADS8341U4的第15脚与DSP TMS320C2802U5的第52脚相连接，模数转换器ADS8341U4 的第16脚与DSP TMS320C2802U5的第51脚相连接，DSP TMS320C2802U5的第57脚与非门 74HC14U6的第1脚相连接，DSP TMS320C2802U5的第58脚与非门74HC14U6的第3脚相连接， DSP TMS320C2802U5的第60脚与非门74HC14U6的第5脚相连接，光耦6N137U7的第1脚、第 4脚悬空，光耦6W37U7的第2脚与电阻R9的一端相连接，电阻R9的另一端接正电源+3. 3v, 光耦6W37U7的第3脚与非门74HC14U6的第2脚相连接，光耦6W37U7的第5脚接地，光耦6N137U,的第6脚与非门74HC14U6的第9脚、电阻R12的一端相连接，光耦6W37U7的第7脚 与光耦6W37U7的第8脚、电阻R12的另一端、正电源+5v相连接，非门74HC14U6的第8脚与 数模转换器AD420U1Q的第7脚相连接，光耦6W37U8的第1脚、第4脚悬空，光耦6W37U8的 第2脚与电阻Rltl的一端相连接，电阻Rltl的另一端接正电源+3. 3v，光耦6W37U8的第3脚 与非门74HC14U6的第4脚相连接，光耦6W37U8的第5脚接地，光耦6W37U8的第6脚与非 门74HC14U6的第11脚、电阻R13的一端相连接，光耦6W37U8的第7脚与光耦6W37U8的第 8脚、电阻R13的另一端、正电源+5v相连接，非门74HC14U6的第10脚与数模转换器AD420U1(I 的第8脚相连接，光耦6N137U9的第1脚、第4脚悬空，光耦6N137U9的第2脚与电阻R11的 一端相连接，电阻R11的另一端接正电源+3. 3v，光耦6N137U9的第3脚与非门74HC14U6的 第6脚相连接，光耦6W37U9的第5脚接地，光耦6W37U9的第6脚与非门74HC14U6的第13 脚、电阻R14的一端相连接，光耦6W37U9的第7脚与光耦6W37U9的第8脚、电阻R14的另一 端、正电源+5v相连接，非门74HC14U6的第12脚与数模转换器AD420U1(I的第9脚相连接，数 模转换器AD420U1Q的第1脚、第3脚、第10脚、第12脚、第13脚、第17脚、第22脚和第24 脚悬空，数模转换器AD420U1(I的第2脚与数模转换器AD420U1(I的第5脚、电容C5的一端、正 电源+5v相连接，电容C5的另一端接地，数模转换器AD420U1(I的第4脚、第6脚和第11脚接 地，数模转换器AD420U1Q的第14脚与电阻R16的第一端、电阻R16的第二端、电阻R17的第一 端相连接，数模转换器AD420U1(I的第15脚与电阻R16的第三端相连接，数模转换器AD420U1(I 的第16脚与电阻R17的第二端相连接，电阻R17的第三端与二极管D4的阳极接地，数模转换 器AD420U1Q的第18脚与二极管D4的阴极、二极管D3的阳极相连接，数模转换器AD420U1(I的 第19脚与电阻R18的一端相连接，数模转换器AD420U1(I的第20脚与电容C7的一端相连接， 数模转换器AD420U1(I的第21脚与电容C6的一端相连接，数模转换器AD420U1(I的第23脚与 电容C6的另一端、电容C7的另一端、二极管D3的阴极、电阻R18的另一端、电阻R15的一端、 电容C8的一端、电容C9的一端相连接，电阻R15的另一端接正电源+24v，电容C8的另一端与 电容C9的另一端接地，数模转换器AD420U1(I的第18脚输出接PLC的模拟输入口。
4. 一种使用如权利要求1所述系统的水果称重方法，其特征在于1)信号预处理模块(9)实时对称重传感器(11)输出信号进行放大滤波等预处理；2)DSP处理模块(8)根据同步信号发生器(13)输出的同步脉冲信号实时得到当前分级 速度；3)在低速分级状态下，DSP处理模块(8)首先对信号预处理模块(9)输出信号进行采 样，当信号预处理模块(9)输出信号呈现下降趋势时采样停止，然后应用3-0法则对采样 数组求平均得到低速分级水果的重量信息；4)在高速分级状态下，DSP处理模块(8)首先对信号预处理模块(9)输出信号采样并 进行自适应滤波去噪，然后采用AR模型对采样数组进行反演运算，得到高速分级水果的重 M.fn 息；5)DSP处理模块(8)将低速分级水果的重量信息或高速分级水果的重量信息转换成 4-20mA的标准信号输出，PLC(4)定时采集此电流信号，得到水果重量。
全文摘要
本发明公开了一种采用DSP处理模块和智能算法的水果称重分级系统及称重方法。水果输送装置与变频电机相连，同步信号发生器安装在水果输送装置的从动轮上，水果输送装置的输送带上设有果杯，果杯内放有水果，在水果输送装置的输送带的一端下方为称重区域，在称重区域中设有承重片和称重传感器，在水果输送装置的输送带的另一端下方设有电磁铁，称重传感器与信号预处理模块、DSP处理模块、PLC、电磁铁依次连接，电磁铁的下方设有下果口，PLC分别与变频电机、PC机相连。本发明在分级速度为每秒18个果的速度下，称重精度可达1.5％以内，且允许操作人员根据现场条件人为改变分级速度而不影响到称重精度，系统结构紧凑，模块化程度高，可扩展性强。
文档编号G01G11/00GK101898191SQ20101022867
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者侯迪波, 刘喆, 周泽魁, 张光新, 田径, 蔡文, 高觅谛, 黄平捷 申请人:浙江大学