抽屉中物料自动称重计数装置及方法与流程

本发明涉及精密称重领域，特别涉及一种抽屉中物料自动称重计数装置及方法。

背景技术

目前抽屉内部自动称重计数技术多使用在管控药品、子弹及其他重要物料的场合。该场合中称重计数的准确率是该技术的根本。而要确保称重计数的准确率，结构上必须确保以下三个条件：

1)使用过程中确保称重传感器无干扰力对其产生形变、震动甚至过载。

2)在称重物料前需获得一个及时准确的去皮值。

3)需保证称重传感器模拟信号路径的稳定性及抗干扰能力。

现有技术大多采用将称重传感器固定于抽屉内部，物料放置盒固定于称重传感器上，称重传感器与抽屉一起运动的结构来实现。

现有技术中抽屉内称量技术的缺陷：

1)称重传感器固定于抽屉内部且与抽屉一起运动，抽屉运动产生的惯性动能会传递至称重传感器使称重数值不准确甚至过载而损坏称重传感器。

2)称重传感器要实现自动称量必须与微处理器电性连接，由于称重传感器与抽屉一起运动致使该电性连接(即导线)会进行频繁弯曲，导线的长度也因需满足抽屉开合行程而有较长的长度。导线的频繁弯曲，增加了导线断裂的风险且缩短了产品寿命。另外，导线长度较长，增加了称重传感器模拟信号受外界电磁干扰的风险，易导致称重计数不准。

3)由于称重传感器与载物盒相固定，在抽屉打开前需进行去皮值称量，而称重传感器会随环境因素的变化产生温飘等不良变化使去皮值不准确，现行方法的解决方式是严格限定抽屉打开时间来减轻去皮值的不良变化，这极大的不便于使用者的正常操作，严格的打开时间控制也较难实现。

4)在未有打开、关闭抽屉的操作时，现行方法无法对抽屉内物料进行实时称量计数，因其无法获得准确的去皮值，即无法识别准确的物料重量来计数。

技术实现要素：

本发明提供了一种抽屉中物料自动称重计数装置及方法，能够解决上述现有技术问题中的一种或几种。

根据本发明的一个方面，提供了一种抽屉中物料自动称重计数装置，包括：

抽屉机构，包括外壳、抽屉和内盒，内盒设于抽屉内，内盒能够相对抽屉在竖直方向上做自由往返运动，抽屉设于外壳内，抽屉能够带动内盒一起相对外壳做往返运动，以伸出外壳或缩回外壳；

称重机构，设于外壳上，称重机构设于内盒的下方，内盒下降时能够坐落于称重机构上，称重机构能够对内盒进行称重；

升降机构，设于外壳上，当抽屉带动内盒缩回外壳时，内盒能够运动到升降机构上，升降机构能够带动内盒在竖直方向上进行运动；和，

控制机构，包括相连接的微处理器和多个检测结构，多个检测机构分别设于抽屉机构、称重机构和升降机构上，检测机构能够检测抽屉机构、称重机构和升降机构的位置和运动状态并将检测结果发送到微处理器。

本发明的有益效果是，通过操作抽屉机构进行正常的抽屉开合，实现物料(药品、子弹等)的正常取出和放入。通过称重机构实现物料重量的称量，称重结构静止固定于抽屉外壳，在抽屉开合运动时称重机构不跟随抽屉运动，通过抽屉底部及背部的部分镂空，称重结构亦不与抽屉接触，从而克服了抽屉开合所带来的外力对称重传感器的影响甚至损坏，为称重机构的称量工作创造一个理想的环境。当抽屉带动内盒缩回外壳时，内盒能够运动到升降机构上，升降机构能够带动内盒在竖直方向上进行运动。当升降机构带动内盒向下运动时，内盒能够平稳落在称重机构上，从而能够对内盒及内盒内的物料进行称量，待称量完毕，控制机构能够控制升降机构上升，将内盒抬起，内盒脱离称重机构，因此，完成内盒与称重机构的接触与分离，且能够保证称重机构的称量质量。检测结构能够对抽屉的开合位置及内盒的高位和低位的位置进行准确检测，由微处理器对整个装置进行统筹控制，完成物料的称量计数工作。

在一些实施方式中，抽屉机构还包括滑轨，滑轨设于外壳上，抽屉上设有滑块，滑块能够沿滑轨做往返运动。其有益效果是，滑轨固定于外壳上，用于抽屉开合的导向限位作用，防止抽屉在打开和关闭过程中发生位置的偏移。

在一些实施方式中，抽屉机构还包括电控锁，电控锁设于外壳上，电控锁与控制机构电连接。其有益效果是，微处理器通过控制电控锁的状态来控制抽屉的锁定与打开。

在一些实施方式中，称重机构包括：

称重传感器，称重传感器固定于外壳的底部，称重传感器与控制机构电性连接；

垫片，位于称重传感器与称重平台以及称重传感器与外壳之间；

称重平台，固定于称重传感器的称重端，抽屉内盒做竖直向下运动时可落于称重平台上，以对抽屉内盒及物料进行称量。

其有益效果是，称重传感器不与抽屉接触，不固定于运动的抽屉中，不随抽屉的位置变化而改变，因此能够保证称量质量。称重传感器的电性连接无弯曲等运动过程，大大降低了电性连接的故障率，提高了设备寿命。称重传感器的电性连接无需跟随抽屉的行程增加连接长度，大幅降低了外界电磁干扰对称重信号的影响，也让外界的电磁干扰更为可控。

在一些实施方式中，升降机构包括：

动力机构，为称重时抽屉内盒抬升与下降的动力源。

滑台，滑台的一端与动力机构相连，滑台的另一端与连杆相连接，动力机构能够带动滑台在抽屉开合方向进行运动；

连杆，连杆的一端与滑台相连接，连杆的另一端连接于支撑架上，滑台运动时能够带动连杆在竖直方向进行运动；

抬升平台，与连杆相连，抬升平台设于内盒的下方，连杆能够带动抬升平台在竖直方向上进行运动，抬升平台配置为带动内盒在竖直方向上进行运动；

支撑架，固定于外壳上。

其有益效果是，动力机构带动滑台沿抽屉的打开和关闭方向进行运动，滑台带动连杆进行运动，连杆是连接滑台、抬升平台及支撑架的结构件，将滑台的水平直线运动转化成抬升平台的高度变化，通过抬升平台的高度变化实现抽屉内盒与称重平台的接触与脱离，及称重平台与抽屉内盒的接触与分离，从而完成内盒及物料的称量工作。

在一些实施方式中，动力机构包括：

电机，配置为对整个升降机构提供动力；

主动齿轮，与电机的输出端相连接；

从动齿轮，与主动齿轮啮合；

摆杆，摆杆的一端与从动齿轮相连，摆杆的另一端与滑台相连接，将从动齿轮的圆周运动转化成滑台的水平直线运动。

其有益效果是，电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮转动时能够带动摆杆运动，摆杆一端固定在从动齿轮上，摆杆的另一端带动滑台在抽屉的开合方向上进行运动，从而带动连杆将抬升平台进行抬升或下降。滑台的运动方向也可以不与抽屉的开合方向保持一致，只要能完成抬升平台的升降即可。

在一些实施方式中，连杆包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的一端与滑台相连接，第二连杆的一端与支撑架相连，第一连杆的另一端与第二连杆的另一端铰接。其有益效果是，当滑台被摆杆带动向从动齿轮的方向靠近时，滑台拉动第一连杆的一端，第一连杆和第二连杆的角度变大，二者相连处位置下降，从而带动抬升平台下降，可将抬升平台上的内盒位置进行降低；当滑台被摆杆带动远离从动齿轮的方向时，滑台推动第一连杆的一端，第一连杆和第二连杆的角度变小，二者相连处位置升高，从而带动抬升平台升高，可将抬升平台上的内盒位置进行升高。

在一些实施方式中，检测机构包括：

第一磁钢，设于抽屉的尾部；

第二磁钢：设于从动齿轮上；

第一霍尔开关：与微处理器电性连接，用于检测第一磁钢的位置变化；

第二霍尔开关：与微处理器电性连接，用于检测第二磁钢的位置变化；

第三霍尔开关：与微处理器电性连接，用于检测第二磁钢的位置变化。

其有益效果是，第一霍尔开关能够检测到第一磁钢的信号，说明抽屉已经位于外壳内处于关闭状态，反之，抽屉未被锁定。第二霍尔开关能够检测到第二磁钢的位置信号，说明摆杆将滑台推向远离从动齿轮的方向，滑台推动第一连杆的一端，第一连杆和第二连杆的角度变到最小，二者相连处位置处于最高状态，从而抬升平台升到最高位置，抬升平台上内盒位置也处于最高状态，此时，内盒与称重机构处于脱离状态。若第三霍尔开关能够检测到第二磁钢的位置信号，说明摆杆将滑台拉向从动齿轮的方向，滑台拉动第一连杆的一端，第一连杆和第二连杆的角度变到最大，二者相连处位置处于最低状态，从而抬升平台降到最低位置，若此时第一霍尔开关检测到抽屉处于关闭状态，内盒位置处于最低状态，此时，内盒完全落于称重机构上。

根据本发明的另一方面，提供了采用上述抽屉中物料自动称重计数装置进行称重计数的方法，包括：

(1)微处理器检测到抽屉关闭被锁定，且内盒处于高位时，微处理器读取称重传感器当前去皮值g1；

(2)微处理器控制动力机构开启，实现内盒的下降，当微处理器检测到内盒下降到最低位时，关闭动力机构，微处理器读取称重传感器当前称量值g2；

(3)微处理器计算物料个数n＝(g2-g1)/g0，g0为事先已标定的单个物料重量的平均值；

(4)微处理器控制动力机构开启，将内盒抬升脱离称重机构，输出物料数量。

其有益效果是，

1)在抽屉称重计数过程中，通过升降机构即能实现正常的称重计数工作，又能使可运动的抽屉与称重传感器分离。

2)在实现正常抽屉功能的同时，通过自动控制称重传感器和所称量物体的分离和接触，来实现在称量过程中的自动去皮功能。

3)通过可运动抽屉与称重传感器分离的固定方式实现，称重传感器的电性连接(导线等)无需做弯曲拉伸运动，电性连接的长度也无需根据抽屉的行程而加长。

4)通过升降机构使抽屉内盒与称重传感器的自动分离与接触，实现了无需操作者现场操作，通过远程指令来实现真正实时的自动盘点功能。

在一些实施方式中，在步骤(1)中还包括，微处理器接收到打开抽屉指令后，微处理器检测内盒的位置，当内盒处于高位时，微处理器控制抽屉打开。

附图说明

图1为本发明一实施方式的抽屉中物料自动称重计数装置的爆炸图；

图2为图1所示抽屉中物料自动称重计数装置的升降机构的结构示意图；

图3为图2的升降机构的抬升平台处于最高位时的俯视图；

图4为图2的升降机构的抬升平台处于最高位时的主视图；

图5为图2的升降机构的抬升平台处于最低位时的俯视图；

图6为图2的升降机构的抬升平台处于最低位时的主视图；

图7为图1所示抽屉中物料自动称重计数装置的抽屉闭合时，抬升装置将内盒抬升到最高位的结构示意图；

图8为图1所示抽屉中物料自动称重计数装置的抽屉打开时的结构示意图；

图9为图1所示抽屉中物料自动称重计数装置的抽屉即将闭合的过程中，内盒逐渐运动到抬升平台上的结构示意图；

图10为图1所示抽屉中物料自动称重计数装置的抽屉闭合时，抬升装置将内盒带到最低位、内盒完全坐落到称重机构上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1至图10示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的抽屉中物料自动称重计数装置及方法。如图1所示，该装置包括抽屉机构1、称重机构2、升降机构3和控制机构4。

其中，如图1所示，抽屉机构1包括外壳11、抽屉12、内盒13、滑轨14和电控锁15。滑轨14设于外壳11上，抽屉12上设有滑块，滑块能够沿滑轨14做往返运动，滑轨14用于抽屉12开合的导向限位作用，防止抽屉12在打开和关闭过程中发生位置的偏移。内盒13设于抽屉12内，内盒13能够相对抽屉12在竖直方向上做自由往返运动。抽屉12设于外壳11内，抽屉12能够带动内盒13一起相对外壳11沿滑轨14做往返运动，以伸出外壳11或缩回外壳11。抽屉12是内盒13的放置载体，抽屉12底部和背部部分镂空，运动和静止状态不与称重机构2接触。电控锁15采用市面上现有的电子锁即可，电控锁15设于外壳11上，与控制机构4电连接，微处理器41通过控制电控锁15的状态来控制抽屉12的锁定与打开。通过操作抽屉机构1进行正常的抽屉12开合，实现物料如药品、子弹等的正常取出和放入。

如图1和图7制图10所示，称重机构2设于外壳11上，且位于内盒13的下方，内盒13下降时能够坐落于称重机构2上，称重机构2能够对内盒13进行称重。本发明中，通过称重机构2实现物料重量的称量，称重结构静止固定于抽屉12外壳11，在抽屉12开合运动时称重机构2不跟随抽屉12运动，通过抽屉12底部及背部的部分镂空，称重结构亦不与抽屉12接触，从而克服了抽屉12开合所带来的外力对称重传感器21的影响甚至损坏，为称重机构2的称量工作创造一个理想的环境。

称重机构2包括称重传感器21、垫片22和称重平台23。称重传感器21固定于外壳11的底部，称重传感器21与控制机构4电性连接，实现微处理器41对物料重量的感知。称重传感器21不与抽屉12接触，不固定于运动的抽屉12中，不随抽屉12的位置变化而改变，因此能够保证称量质量。称重传感器21的电性连接无弯曲等运动过程，大大降低了电性连接的故障率，提高了设备寿命。称重传感器21的电性连接无需跟随抽屉12的行程增加连接长度，大幅降低了外界电磁干扰对称重信号的影响，也让外界的电磁干扰更为可控。垫片22位于称重传感器21与称重平台23以及称重传感器21与外壳11之间，用于将称重平台23的力量传递给称重传感器21。称重平台23固定于称重传感器21的称重端，抽屉12内盒13做竖直向下运动时可落于称重平台23上，以对抽屉12内盒13及物料进行称量。

如图2至图6所示，升降机构3设于外壳11上，当抽屉12带动内盒13缩回外壳11时，内盒13能够运动到升降机构3上，升降机构3能够带动内盒13在竖直方向上进行运动。当升降机构3带动内盒13向下运动时，内盒13能够平稳落在称重机构2上，从而能够对内盒13及内盒13内的物料进行称量。待称量完毕，控制机构4能够控制升降机构3上升，将内盒13抬起，内盒13脱离称重机构2，因此，完成内盒13与称重机构2的接触与分离，且能够保证称重机构2的称量质量。

升降机构3包括电机31、主动齿轮32、从动齿轮33、摆杆34、滑台35、连杆36、抬升平台37和支撑架38。支撑架38固定于外壳11上，是升降机构3的支撑固定结构。电机31、主动齿轮32和从动齿轮33通过安装板39安装在外壳11上。电机31配置为对整个升降机构3提供动力，主动齿轮32套设在电机31的输出端，从动齿轮33与主动齿轮32啮合。摆杆34的一端与从动齿轮33相连，摆杆34的另一端与滑台35相连接，将从动齿轮33的圆周运动转化成滑台35的水平直线运动。滑台35的另一端与连杆36相连接，摆杆34能够带动滑台35在抽屉12开合方向进行运动，具体滑台35可在支撑架38上滑动。连杆36的一端与滑台35相连接，连杆36的另一端连接于支撑架38上，滑台35运动时能够带动连杆36在竖直方向进行运动。抬升平台37与连杆36相连，抬升平台37设于内盒13的下方，连杆36能够带动抬升平台37在竖直方向上进行运动，抬升平台37配置为带动内盒13在竖直方向上进行运动。

本发明的升降机构3在运作时，电机31带动主动齿轮32转动，主动齿轮32带动从动齿轮33转动，从动齿轮33转动时能够带动摆杆34运动，摆杆34一端固定在从动齿轮33上，摆杆34的另一端带动滑台35在抽屉12的开合方向上进行运动，滑台35的运动方向也可以不与抽屉12的开合方向保持一致，只要能完成抬升平台37的升降即可。滑台35带动连杆36进行运动，将滑台35的水平直线运动转化成抬升平台37的高度变化，通过抬升平台37的高度变化实现抽屉12内盒13与称重平台23的接触与脱离，及称重平台23与抽屉12内盒13的接触与分离，从而完成内盒13及物料的称量工作。

连杆36是连接滑台35、抬升平台37及支撑架38的结构件，包括第一连杆361和第二连杆362，第一连杆361的一端与滑台35相连接，第二连杆362的一端与支撑架38相连，第一连杆361的另一端与第二连杆362的另一端铰接。如图5和图6所示，当滑台35被摆杆34带动向从动齿轮33的方向靠近时，滑台35拉动第一连杆361的一端，第一连杆361和第二连杆362的角度变大，二者相连处位置下降，从而带动抬升平台37下降，可将抬升平台37上的内盒13位置进行降低。如图3和图4所示，当滑台35被摆杆34带动远离从动齿轮33的方向时，滑台35推动第一连杆361的一端，第一连杆361和第二连杆362的角度变小，二者相连处位置升高，从而带动抬升平台37升高，可将抬升平台37上的内盒13位置进行升高。

如图1和图2所示，控制机构4包括相连接的微处理器41和多个检测结构，多个检测机构分别设于抽屉机构1和升降机构3上，检测机构能够检测抽屉机构1和升降机构3的位置和运动状态并将检测结果发送到微处理器41。检测结构能够对抽屉12的开合位置及内盒13的高位和低位的位置进行准确检测，由微处理器41对整个装置进行统筹控制，完成物料的称量计数工作。

检测机构包括第一磁钢42、第二磁钢43、第一霍尔开关44、第二霍尔开关45和第三霍尔开关46。第一磁钢42，设于抽屉12的尾部，第二磁钢43设于从动齿轮33上。第一霍尔开关44设于外壳11上，与微处理器41电性连接，用于检测第一磁钢42的位置变化。第二霍尔开关45设于外壳11上，与微处理器41电性连接，用于检测第二磁钢43的位置变化。第三霍尔开关46设于外壳11上，与微处理器41电性连接，用于检测第二磁钢43的位置变化。

第一霍尔开关44能够检测到第一磁钢42的信号，说明抽屉12已经位于外壳11内，且处于关闭状态，反之，抽屉12未被锁定。第二霍尔开关45能够检测到第二磁钢43的位置信号，说明摆杆34将滑台35推向远离从动齿轮33的方向，滑台35推动第一连杆361的一端，第一连杆361和第二连杆362的角度变到最小，二者相连处位置处于最高状态，从而抬升平台37升到最高位置，如图3和图4所示。抬升平台37上内盒13位置也处于最高状态，此时，内盒13与称重机构2处于脱离状态。若第三霍尔开关46能够检测到第二磁钢43的位置信号，说明摆杆34将滑台35拉向靠近从动齿轮33的方向，滑台35拉动第一连杆361的一端，第一连杆361和第二连杆362的角度变到最大，二者相连处位置处于最低状态，从而抬升平台37降到最低位置，如图5和图6所示。若此时第一霍尔开关44检测到抽屉12处于关闭状态，内盒13位置处于最低状态，此时，内盒13完全落于称重机构2上。

根据本发明的另一方面，提供了采用上述抽屉中物料自动称重计数装置进行称重计数的方法，包括：

(1)微处理器41检测到抽屉12关闭被锁定，且内盒13处于高位时，微处理器41读取称重传感器21当前去皮值g1；

(2)微处理器41控制动力机构开启，实现内盒13的下降，当微处理器41检测到内盒13下降到最低位时，关闭动力机构，微处理器41读取称重传感器21当前称量值g2；

(3)微处理器41计算物料个数n＝g2-g1/g0，g0为事先已标定的单个物料重量的平均值；

(4)微处理器41控制动力机构开启，将内盒13抬升脱离称重机构2，输出物料数量。

其中，在步骤(1)中还包括，微处理器41接收到打开抽屉12指令后，微处理器41检测内盒13的位置，当内盒13处于高位时，微处理器41控制抽屉12打开。

本发明的装置一般应用于存储药品、子弹等需要实时计数管理的物料的存储柜，该存储柜一般包含柜体、存储抽屉12、微处理器41、输入设备鼠标、键盘等、输出设备显示器、扬声器(图中未画出)等和各级终端软件。下面对整个称量计数过程的一种方式进行进一步说明。

a、操作者通过输入设备向微处理器41发出打开抽屉12的指令；

b、第二霍尔开关45检测到第二磁钢43的信号，传给微处理器41，确认抽屉12内的内盒13处于最高位，如图7所示；

c、微处理器41向电控锁15发出指令打开抽屉12；

d、第一霍尔开关44接收不到第一磁钢42的信号，微处理器41判定抽屉12已打开，如图8所示；

e、操作者放入或取出物料并关闭抽屉12，抽屉12关闭时，内盒13会沿着连杆36运动，如图9所示，并停在最高位；

f、第一霍尔开关44检测到第一磁钢42的信号并发送给微处理器41，确认抽屉12关闭锁定；同时第二霍尔开关45检测到第二磁钢43的信号发送给微处理器41，确认内盒13处于最高位，如图7所示；

g、微处理器41读取称重传感器21当前去皮值g1；

h、微处理器41想电机31发出信号，开启电机31，实现内盒13的下降；

i、第三霍尔开关46检测到第二磁钢43的信号，发送给微处理器41，确认内盒13下降到最低位时，此时，内盒13已完全落于称重机构2上，微处理器41向电机31发出信号，电机31停止转动，如图10所示；

j、微处理器41读取称重传感器21当前称量值g2，微处理器41计算物料个数n＝g2-g1/g0，g0为事先已标定的单个物料重量的平均值；

k、微处理器41向电机31发出信号，打开电机31，电机31带动内盒13上升，内盒13脱离称重机构2；

l、第二霍尔开关45检测到第二磁钢43的信号，发送给微处理器41，确认内核处于最高位，微处理器41向电机31发出信号，电机31停止转动，如图7所示；

m、微处理器41通过输出设备显示物料数量。

本发明的有益效果是，

1)在抽屉称重计数过程中，通过升降机构3即能实现正常的称重计数工作，又能使可运动的抽屉12与称重传感器21分离。

2)在实现正常抽屉12功能的同时，通过自动控制称重传感器21和所称量物体的分离和接触，来实现在称量过程中的自动去皮功能。

3)通过可运动的抽屉12与称重传感器21分离的固定方式实现，称重传感器21的电性连接导线等无需做弯曲拉伸运动，电性连接的长度也无需根据抽屉12的行程而加长。

4)通过升降机构3使抽屉12内盒13与称重传感器21的自动分离与接触，实现了无需操作者现场操作，通过远程指令来实现真正实时的自动盘点功能。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。