一种用于自动定量包装秤的参数优化方法与流程

1.本发明涉及自动定量包装秤技术领域，尤其是一种用于自动定量包装秤的参数优化方法。


背景技术：

2.自动定量包装秤的工作过程包括快速进料阶段和慢速进料阶段，快速进料阶段进料速度快但是不能满足称重包装精度，慢速进料阶段进料速度慢但是可以精准控制称重包装精度。自动定量包装秤在实际使用中，需要客户端自行设置“目标重量target”和“快速进料结束点sp”，目标重量target表示客户需求的每包重量，快速进料结束点sp表示快速进料阶段需要完成多少重量。
3.已公开中国发明专利，公开号：cn110949706a，专利名称：自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法，申请日：2019.11.26，其公开了一种自动定量包装秤的工作参数自动整定优化方法，通过先进行一次全程慢速进料试验，再进行一次先快速进料后慢速进料的试验，获取两次试验中关键节点的相关重量参数，通过这些重量参数计算得到最优的快速进料结束重量e1和慢速进料结束重量e2，从而实现工作参数自整定优化，摒除了对操作人员的技术水平依赖，并且可以获得较高的准确性和工作效率。
4.但是，该优化方法需要获取多个重量参数，且需要多次试验取平均值，需要耗费较长时间进行参数优化，造成时间成本的浪费；同时，该优化方法摒除了物料特性因素对优化结果的影响，当自动定量包装秤在工作过程中其进料物料的物理特性改变时，该优化方法不能响应，也不会随之自动进行参数调整优化，此时需要操作人员手动调整参数才能保证自动定量包装秤的称重精度。


技术实现要素：

5.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种合理的用于自动定量包装秤的参数优化方法用于自动定量包装秤的参数优化方法，通过获取第二慢速进料消耗时间，以判断物料的物理特性是否发生改变，从而使得该参数优化方法可以响应物料特性变化，自动调整至最优参数，不需要操作人员干预，自动化程度更高；同时，本参数优化方法高效简洁、耗时短，实施方便，能够在满足精度要求的基础上实现产能最大化。
6.本发明所采用的技术方案如下：
7.一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，所述参数优化方法包括如下操作过程：
8.获取物料类型和目标重量，控制系统中不同物料类型对应设定有不同的标准慢速进料时间；
9.进行第一参数优化过程，将快速进料结束重量设置为第一快速进料结束重量，所述第一快速进料结束重量为目标重量的50％，快速进料并获取包装中的实时重量，在实时重量达到设置好的快速进料结束重量时停止快速进料并在稳定后获取此时包装中的第一
物料重量；
10.慢速进料并获取包装中的实时重量，同步开启内部计时器进行计时，在实时重量达到目标重量时停止进料并停止计时，获取第一慢速进料消耗时间，在稳定后获取此时包装中的第二物料重量；
11.确定第二物料重量和第一物料重量的差值为第一慢速进料所需重量；
12.确定第一慢速进料所需重量和第一慢速进料消耗时间的比值为慢进料流速；
13.确定慢进料流速和标准慢速进料时间的乘积为第二慢速进料所需重量；
14.确定目标重量和第二慢速进料所需重量的差值为第二快速进料结束重量，完成第一参数优化过程；
15.进行第二参数优化过程，将快速进料结束重量设置为第二快速进料结束重量，快速进料并获取包装中的实时重量，在实时重量达到设置好的快速进料结束重量时停止快速进料，同时开始进行慢速进料、同步开启内部计时器并获取包装中的实时重量；
16.在实时重量达到目标重量时停止进料并停止计时，获取第二慢速进料消耗时间fst2；
17.若第二慢速进料消耗时间在标准慢速进料时间的设定范围内，则说明物料特性未发生改变，令物料特性改变次数mc＝0；
18.若第二慢速进料消耗时间超出标准慢速进料时间的设定范围，则说明物料特性发生改变，令物料特性改变次数mc＝mc+1；
19.若物料特性改变次数mc大于等于3，重新进行第一参数优化过程；
20.若物料特性改变次数mc小于3，继续进行第二参数优化过程。
21.其进一步技术方案在于：
22.所述参数优化方法还可以获取用户是否首次使用的信息，
23.若用户为首次使用，则需要首先进行第一参数优化过程，第一参数优化过程结束后才可以进行第二参数优化过程；
24.若用户为非首次使用，则可以直接进行第二参数优化过程。
25.用户为非首次使用时，第二参数优化过程会使用用户上次使用的快速进料结束重量参数进行工作。
26.内部计时器每次同步开启进行计时时，均从00：00秒开始。
27.第二慢速进料消耗时间需要控制在标准慢速进料时间
±
0.5s的范围内。
28.控制系统中预先设定了四种物料类型对应的标准慢速进料时间，标准慢速进料时间的范围为3s-5s。
29.四种物料类型分别为：粉状物料、颗粒类物料、片/条/块状异形物料和其他类型物料；
30.粉状物料对应的标准慢速进料时间为4s；
31.颗粒类物料对应的标准慢速进料时间为3s；
32.粉片/条/块状物料对应的标准慢速进料时间为5s；
33.其他类型物料对应的标准慢速进料时间为4s。
34.四种物料类型对应设置有典型物料的图片供用户参考。
35.第一参数优化过程中，在进行第一物料重量和第二物料重量称重前需稳定3s。
36.本发明的有益效果如下：
37.本发明合理、高效，通过第二慢速进料消耗时间对物料特性进行监控，使得该参数优化方法可以响应物料特性变化，自动调整至最优参数，不需要操作人员干预，具有更高的自动化程度；同时，本参数优化方法进行参数优化的耗时短，实施方便，能够在满足精度要求的基础上实现产能最大化。
38.本发明还具有如下优点：
39.(1)具有“首次使用”模式和“日常使用”模式，使用完“首次使用”模式后，可直接使用“日常使用”模式，设计合理，可以缩短工作时间，更加高效方便。
40.(2)本发明计算简单、采集的数据数量少，对控制系统的要求不高，同时优化结果稳定、可靠，还可以缩短计算时间。
41.(3)本发明提供的参数优化方法可以实现全自动优化，完全不需要人为干预，自动化程度更高。
附图说明
42.图1为本发明控制系统的结构框图。
43.图2为本发明的信息流向示意图。
具体实施方式
44.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
45.实施例一：
46.如图1-图2所示，一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，图1中，人机交互界面用于获取用户输入的物料类型和目标重量target，进料值速度控制模块用于控制物料的进料速度，内部计时器timer用于计时，重量采集模块用于采集物料的实时重量，主控芯片用于处理、计算其他各模块返回的信息以及发出指令控制其他模块的工作状态；进料值速度控制模块、内部计时器timer和主控芯片组成控制系统。
47.参考图2所示的信息流向图，一种用于自动定量包装秤的参数优化方法包括：
48.获取物料类型和目标重量target，控制系统中不同物料类型对应设定有不同的标准慢速进料时间st；
49.进行第一参数优化过程，将快速进料结束重量sp设置为第一快速进料结束重量sp1，第一快速进料结束重量sp1为目标重量的50％，快速进料并获取包装中的实时重量，在实时重量达到设置好的快速进料结束重量sp时停止快速进料并在稳定后获取此时包装中的第一物料重量fsw1；
50.开始慢速进料并获取包装中的实时重量，同步开启内部计时器timer进行计时，在实时重量达到目标重量target时停止进料并停止计时，获取第一慢速进料消耗时间fst1，在稳定后获取此时包装中的第二物料重量ssw1；
51.确定第二物料重量ssw1和第一物料重量fsw1的差值为第一慢速进料所需重量w1；
52.确定第一慢速进料所需重量w1和第一慢速进料消耗时间fst1的比值为慢进料流速sr；
53.确定慢进料流速sr和标准慢速进料时间st的乘积为第二慢速进料所需重量w2；
54.确定目标重量target和第二慢速进料所需重量w2的差值为第二快速进料结束重量sp2，完成第一参数优化过程；
55.进行第二参数优化过程，将快速进料结束重量sp设置为第二快速进料结束重量sp2，快速进料并获取包装中的实时重量，在实时重量达到设置好的快速进料结束重量sp时停止快速进料，同时开始进行慢速进料、同步开启内部计时器timer并获取包装中的实时重量；
56.在实时重量达到目标重量target时停止进料并停止计时，获取第二慢速进料消耗时间fst2；
57.若第二慢速进料消耗时间fst2在标准慢速进料时间st的设定范围内，则说明物料特性未发生改变，令物料特性改变次数mc＝0；
58.若第二慢速进料消耗时间fst2超出标准慢速进料时间st的设定范围，则说明物料特性发生改变，令物料特性改变次数mc＝mc+1；
59.若物料特性改变次数mc大于等于3，重新进行第一参数优化过程；
60.若物料特性改变次数mc小于3，继续进行第二参数优化过程。
61.参数优化方法还可以获取用户是否首次使用的信息，
62.若用户为首次使用，则需要首先进行第一参数优化过程，第一参数优化过程结束后才可以进行第二参数优化过程；
63.若用户为非首次使用，则可以直接进行第二参数优化过程。
64.用户为非首次使用时，第二参数优化过程会使用用户上次使用的快速进料结束重量sp参数进行工作。
65.内部计时器timer每次同步开启进行计时时，均从00：00秒开始。
66.第二慢速进料消耗时间fst2需要控制在标准慢速进料时间st
±
0.5s的范围内。
67.控制系统中预先设定了四种物料类型对应的标准慢速进料时间st，标准慢速进料时间st的范围在3s-5s内。
68.四种物料类型分别为：粉状物料、颗粒类物料、片/条/块状异形物料和其他类型物料；
69.粉状物料对应的标准慢速进料时间为4s；
70.颗粒类物料对应的标准慢速进料时间为3s；
71.粉片/条/块状物料对应的标准慢速进料时间为5s；
72.其他类型物料对应的标准慢速进料时间为4s。
73.四种物料类型对应设置有典型物料的图片供用户参考。
74.第一参数优化过程中，在进行第一物料重量fsw1和第二物料重量ssw1称重前需稳定3s。
75.本实施例提供的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，简单可靠，实施方便，不需要依赖人为干预，可全程自动修正“快速进料结束重量sp”，同时通过监控第二慢速进料消耗时间fst2，自适应物料特性改变的工况，可以保证每包重量精度的稳定性，还可以保证在满足精度稳定性的条件下实现最大产能。
76.实施例二：
77.根据实施例一提供的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，实施例二以完成
5袋、25kg/袋大米的自动定量包装为例，实现自动定量包装；
78.25kg/袋的大米为首次使用该方法进行定量包装，在定量包装过程中其物料特性没有发生改变，且需要满足国家要求0.2级计量精度标准，所以需要将每袋包装好的大米重量误差控制在
±
50g内；
79.具体包括如下步骤：
80.s1.对第一袋大米进行定量包装，首先，获取物料类型和目标重量target，控制系统中不同物料类型对应设定有不同的标准慢速进料时间st；
81.用户在人机交互界面输入物料类型和目标重量target，首先需要用户对要进行定量称重包装的物料类型进行选择，物料类型包括四种选项，用户进行选择后，根据物料类型，控制系统会根据预先存储在主控芯片中的信息，自动匹配标准慢速进料时间st，物料类型与标准慢速进料时间st间的对应关系表如下所示：
82.物料类型标准慢速进料时间st粉状物料4s颗粒类物料3s片-条-块状异形物料5s其他类型物料4s
83.每种选项的旁边会有典型物料的图片供用户参考，便于用户把自己需要的物料和典型物料做对比，帮助用户选定物料种类；
84.本实施例中，物料类型选择“颗粒类物料”，则对应的标准慢速进料时间st为3s，目标重量target设定为25kg；
85.s2.物料类型和目标重量target设定完毕后，用户还需要在人机交互界面选择是否为首次使用；
86.s2.1.当用户选择“是”，进入“首次使用”模式，“首次使用”模式包括第一参数优化过程和第二参数优化过程；
87.s2.2.当用户选择“否”，进入“日常使用”模式，“日常使用”模式首先进行第二参数优化过程，当触发相应条件后才会进行第一参数优化过程；
88.s2.3.本实施例中，用户选择“是”；
89.s3.进行第一参数优化过程；
90.s3.1.将快速进料结束重量sp设置为第一快速进料结束重量sp1，所述第一快速进料结束重量sp1为目标重量target的50％，即sp1＝target*50％＝12.5kg，快速进料并获取包装中的实时重量，在实时重量达到设置好的快速进料结束重量sp＝12.5kg时停止快速进料，稳定3s，获取此时包装中的第一物料重量fsw1；
91.s3.2开始慢速进料并获取包装中的实时重量，同步开启内部计时器timer进行计时，内部计时器timer从00:00秒开始计时，在实时重量达到目标重量target时停止进料并停止计时，获取第一慢速进料消耗时间fst1，稳定3s，获取此时包装中的第二物料重量ssw1；
92.s3.2.确定第二物料重量ssw1和第一物料重量fsw1的差值为第一慢速进料所需重量w1，即w1＝ssw1-fsw1；
93.s3.3.确定第一慢速进料所需重量w1和第一慢速进料消耗时间fst1的比值为慢进
料流速sr，即sr＝sfw1/fst1，单位为kg/s；
94.s3.4.确定慢进料流速sr和标准慢速进料时间st的乘积为第二慢速进料所需重量w2，确定目标重量target和第二慢速进料所需重量w2的差值为第二快速进料结束重量sp2，即sp2＝target-sr*st；
95.s3.5.完成第一参数优化过程；
96.s4.此时完成第一袋大米的自动定量包装；
97.s5.在进行第二袋大米的包装时，不需要用户操作，自动生产线将包装袋放置在相应位置，自动定量包装秤会自动工作进行第二袋大米的包装；
98.s6.包装第二袋大米时，会直接进行第二参数优化过程；
99.s6.1.将快速进料结束重量sp设置为第二快速进料结束重量sp2，快速进料并获取包装中的实时重量，在实时重量达到设置好的快速进料结束重量sp时停止快速进料，同时开始进行慢速进料、同步开启内部计时器timer并获取包装中的实时重量，内部计时器timer从00:00秒开始计时；
100.s6.2.在实时重量达到目标重量target时停止进料并停止计时，获取第二慢速进料消耗时间fst2；
101.s6.3.若第二慢速进料消耗时间fst2在标准慢速进料时间st的设定范围内，则说明物料特性未发生改变，令物料特性改变次数mc＝0；
102.若第二慢速进料消耗时间fst2超出标准慢速进料时间st的设定范围，则说明物料特性发生改变，令物料特性改变次数mc＝mc+1；
103.本实施例中需要将第二慢速进料消耗时间fst2需要控制在标准慢速进料时间st
±
0.5s的范围内，即fst2》＝st-0.5s且fst2《＝st+0.5s，且本实施例中大米的物料特性不会发生改变，则物料特性改变次数始终保持mc＝0；
104.s6.4.若物料特性改变次数mc大于等于3，重新进行步骤s3，即第一参数优化过程；
105.若物料特性改变次数mc小于3，继续循环进行步骤s6，即第二参数优化过程，继续对后面3袋大米进行包装；
106.本实施例中，由于mc＝0，则继续循环进行步骤s6，即第二参数优化过程；
107.s7.由于循环进行步骤s6，则第二快速进料结束重量sp2的值保持不变，继续使用第二快速进料结束重量sp2参数将剩下的三袋大米包装完毕。
108.本实施例以首次使用本优化方法包装5袋25kg/袋大米为例，说明了本优化方法的优化原理，只需要保证慢速进料时间在3s-5s的范围内，就可以保证自动定量包装秤满足国家要求的0.2级计量精度标准，就可以通过测算出物料的慢进料流速sr对慢速进料结束重量进行调整，从而可以对快速进料结束重量调整，就可以达到参数优化的目的，既可以保证精度，同时由于慢速进料时间足够短，快速进料时间足够长，还可以实现产能最大化。
109.实施例三：
110.本实施例与实施例二的不同之处在于：在实施例二的基础上，继续包装10袋与实施例二中使用的大米相同的25kg/袋大米，在包装过程中，本实施例中的包装第一袋和第二袋用到的大米的物料特性与实施例二中的大米相同，包装第三袋时，用到的大米的物料特性由于环境潮湿发生了改变；
111.本实施例与实施例二具体步骤的不同之处如下：
112.实施例二的步骤s2.3中：本实施例中，用户选择“否”，则直接进行实施例二中的步骤s6进行自动定量包装；
113.包装好前两袋大米后，进行第三袋大米的包装，此时由于第三袋大米的物料特性与实施例二中的大米不同，则第二慢速进料消耗时间fst2超出了标准慢速进料时间st
±
0.5s的范围，
114.实施例二的步骤s6.3中，需要令mc＝mc+1，则此时mc＝1；
115.由于此时mc＝《3，则继续使用进行实施例二中的步骤s6包装第四袋大米；
116.包装第四袋大米时，由于第四袋大米的物料特性依旧与实施例二中的大米不同，则继续令mc＝mc+1，此时mc＝2；
117.此时mc＝《3，则继续使用进行实施例二中的步骤s6包装第五袋大米；
118.直至包装第六袋大米时，由于第六袋大米依旧与实施例二中的大米的物料特性不同，继续令mc＝mc+1，此时mc＝4；
119.此时mc》3，需要重新进行实施例二中的步骤s3对快速进料结束重量sp重新进行优化，使得重新优化后的快速进料结束重量sp可以保证物料特性改变后的大米的包装精度。
120.本实施例在实施例二的基础上，以包装10袋与实施例二中物料类型相同的25kg/袋大米为例，说明了包装过程中大米的物料特性发生改变时，本参数优化方法可以根据第二慢速进料消耗时间fst2响应物料是否发生改变；同时设定物料特性改变次数mc，只有连续4袋大米的物料特性均与设定第二快速进料结束重量sp2时使用的大米的物料特性不同时，才会触发进入第一参数优化过程，出现对第二快速进料结束重量sp2进行优化，提高了参数优化方法的工作效率，更加高效简洁。
121.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：
1.一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：所述参数优化方法包括如下操作过程：获取物料类型和目标重量，控制系统中不同物料类型对应设定有不同的标准慢速进料时间；进行第一参数优化过程，将快速进料结束重量设置为第一快速进料结束重量，所述第一快速进料结束重量为目标重量的50％，快速进料并获取包装中的实时重量，在实时重量达到设置好的快速进料结束重量时停止快速进料并在稳定后获取此时包装中的第一物料重量；慢速进料并获取包装中的实时重量，同步开启内部计时器进行计时，在实时重量达到目标重量时停止进料并停止计时，获取第一慢速进料消耗时间，在稳定后获取此时包装中的第二物料重量；确定第二物料重量和第一物料重量的差值为第一慢速进料所需重量；确定第一慢速进料所需重量和第一慢速进料消耗时间的比值为慢进料流速；确定慢进料流速和标准慢速进料时间的乘积为第二慢速进料所需重量；确定目标重量和第二慢速进料所需重量的差值为第二快速进料结束重量，完成第一参数优化过程；进行第二参数优化过程，将快速进料结束重量设置为第二快速进料结束重量，快速进料并获取包装中的实时重量，在实时重量达到设置好的快速进料结束重量时停止快速进料，同时开始进行慢速进料、同步开启内部计时器并获取包装中的实时重量；在实时重量达到目标重量时停止进料并停止计时，获取第二慢速进料消耗时间fst2；若第二慢速进料消耗时间在标准慢速进料时间的设定范围内，则说明物料特性未发生改变，令物料特性改变次数mc＝0；若第二慢速进料消耗时间超出标准慢速进料时间的设定范围，则说明物料特性发生改变，令物料特性改变次数mc＝mc+1；若物料特性改变次数mc大于等于3，重新进行第一参数优化过程；若物料特性改变次数mc小于3，继续进行第二参数优化过程。2.如权利要求1所述的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：所述参数优化方法还可以获取用户是否首次使用的信息，若用户为首次使用，则需要首先进行第一参数优化过程，第一参数优化过程结束后才可以进行第二参数优化过程；若用户为非首次使用，则可以直接进行第二参数优化过程。3.如权利要求2所述的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：用户为非首次使用时，第二参数优化过程会使用用户上次使用的快速进料结束重量参数进行工作。4.如权利要求1所述的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：内部计时器每次同步开启进行计时时，均从00:00秒开始。5.如权利要求1所述的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：第二慢速进料消耗时间需要控制在标准慢速进料时间
±
0.5s的范围内。6.如权利要求1所述的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：控制系
统中预先设定了四种物料类型对应的标准慢速进料时间，标准慢速进料时间的范围为3s-5s。7.如权利要求6所述的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：四种物料类型分别为：粉状物料、颗粒类物料、片/条/块状异形物料和其他类型物料；粉状物料对应的标准慢速进料时间为4s；颗粒类物料对应的标准慢速进料时间为3s；粉片/条/块状物料对应的标准慢速进料时间为5s；其他类型物料对应的标准慢速进料时间为4s。8.如权利要求6所述的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：四种物料类型对应设置有典型物料的图片供用户参考。9.如权利要求1所述的一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，其特征在于：第一参数优化过程中，在进行第一物料重量和第二物料重量称重前需稳定3s。

技术总结
本发明涉及一种用于自动定量包装秤的参数优化方法，包括第一参数优化过程和第二参数优化过程，通过慢进料流速和标准慢速进料时间对第二快速进料结束重量进行优化，通过获取第二慢速进料消耗时间以判断物料的物理特性是否发生改变，从而使得该参数优化方法可以响应物料特性变化。本参数优化方法可以自动调整至最优参数，不需要操作人员干预，自动化程度更高；同时，本参数优化方法高效简洁、耗时短，实施方便，能够在满足精度要求的基础上实现产能最大化。最大化。


技术研发人员：陈优
受保护的技术使用者：无锡市瑞利技术开发有限公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/7/11