DE3035126C2

DE3035126C2 -

Info

Publication number: DE3035126C2
Application number: DE3035126A
Authority: DE
Inventors: Seymour Stamford Conn. Us Feinland; Arthur East Norwalk Conn. Us Rubinstein
Original assignee: Pitney Bowes Inc
Current assignee: Pitney Bowes Inc
Priority date: 1979-09-20
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1992-04-23
Also published as: JPH0346766B2; CA1136167A; FR2466005B1; US4412298A; DE3035126A1; FR2466005A1; GB2060172A; JPS5696225A; GB2060172B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Nettogewichts einer Last mit einer elektronischen Waage mit den folgenden Schritten:

a) Ermitteln und Abspeichern eines dem Leergewicht der Waage entsprechenden Wertes in einem ersten Register (Leergewichts-Register), unmittelbar nachdem die Waage durch Inbetriebnahme oder willkürliches Zurücksetzen einen Anfangszustand eingenommen hat,
b) Kontinuierliches Ermitteln und Abspeichern des dem Leergewicht der Waage entsprechenden Wertes in dem ersten Register und Ersetzen des Wertes von a) durch diesen Wert, falls keine Last auf die Waage aufgebracht wurde,
c) Abbrechen des Vorgangs von b), wenn eine vorbestimmte Gewichtsschwelle infolge Aufbringens einer Last überschritten und die Waage als zum Stillstand gekommen erkannt wird und Abspeichern eines dem aktuellen Bruttogewicht der auf die Waage aufgebrachten Last entsprechenden Wertes in einem zweiten Register (Mittelwertregister),
d) Ermitteln eines dem Nettogewicht der auf die Waage aufgelegten Last entsprechenden Wertes durch Substraktion des im Schritt b) ermittelten Leergewichtswertes vom im Schritt c) ermittelten Bruttogewichtswert.

Aus US 41 39 892 bekannte Digitalwaagen verwenden automatische Nullpunktsnachführungstechniken, durch die die Notwendigkeit des häufigen Eingreifens einer Bedienungsperson zum Nachjustieren des Leergewichts vermieden wird. Eine derartige automatische Nullpunktsnachführung beinhaltet gewöhnlich eine Messung aufeinanderfolgender, das Leergewicht darstellender Gewichtswerte und eine fortwährende Ersetzung älterer Gewichtswerte durch neuere Gewichtswerte bis zu dem Zeitpunkt, zu dem auf die Waagschale eine Last aufgelegt wird. Sobald die Last auf die Waagschale aufgelegt ist, erfolgt eine Speicherung des letzten oder der letzten Gewichtswerte, um anschließend von dem Bruttogewicht abgezogen zu werden.

Aus der Differenz zweier aufeinanderfolgender Gewichtsmessungen wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob die Differenz auf Drift zurückzuführen ist oder auf ein auf die Waage gerade aufgelegtes Gewicht. Differenzen mit kleinem Betrag werden als Drift interpretiert, und durch eine Nullpunkt-Kompensation ausgeglichen, so daß eine derartige Abweichung auf der Anzeige des Meßsystems nicht sichtbar wird. Große Differenzen werden darauf zurückgeführt, daß die Waage gerade mit einem Gewicht belastet worden ist. Daher wird die Differenz zweier aufeinanderfolgender Meßwerte mit einem Schwellwert verglichen, mit dessen Hilfe entschieden wird, ob die festgestellte Differenz auf Abdrift oder auf Veränderung des zu messenden Gewichtes zurückzuführen ist.

Kleine Veränderungen im Meßwert können ihre Ursache jedoch nicht nur in Drift haben, die zu unterdrücken ist, sondern können auch durch tatsächliche Veränderungen der auf die Wiegefläche wirkenden Kraft beruhen, deren Unterdrückung bzw. Kompensation dazu führen würde, daß sich der Nullpunkt des Wiegesystems in einer das Meßergebnis verfälschenden Weise verschiebt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem Meßungenauigkeiten aufgrund von zeitabhängigen Verformungen des Meßsystems sowie aufgrund von Abwanderung und Drifterscheinungen von lastbedingten Störungen getrennt und die Drifterscheinungen auf ein Minimum reduziert werden sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Verfahren zur Bestimmung des Nettogewichtes einer Last mit einer elektronischen Waage ferner die Schritte umfaßt:

e) Festlegen eines Schwellwertes für Kriechverformung und Drift,
f) Ermitteln und Abspeichern eines zweiten Gewichtswertes in einem dritten Register (Gewichts-Abspeicher-Register), der dem Bruttogewicht der auf die Waage aufgelegten Last entspricht,
g) Ermitteln der Differenz des Inhalts des zweiten und dritten Registers, und
h) Aktualisieren des Inhaltes des ersten Registers und Ersetzen des Inhaltes des dritten Registers durch den Inhalt des zweiten Registers, wenn der Schwellwert für Kriechverformung und Drift von der im Schritt g) ermittelten Differenz überschritten wird.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens zur Bestimmung des Nettogewichtes einer Last wird eine Reihe von Vorteilen erzielt: Kriechverformungen in dem Meßsystem haben keinen Einfluß mehr auf den angezeigten Meßwert, weil derartige Verformungen und daraus potentiell resultierende Meßwertverfälschungen als solche erfindungsgemäß erkannt und kompensiert werden. Gleichzeitig wird mit der vorliegenden Erfindung jedoch auch erzielt, daß sehr kleine Meßwertveränderungen, welche nicht auf Kriechverformungserscheinungen zurückzuführen sind, sondern tatsächliche Lastveränderungen repräsentieren, die z. B. durch Luftzug hervorgerufen werden, wenn sich z. B. eine Bedienungsperson der Waage nähert oder sich in ihrer Umgebung bewegt, oder wenn ein Luftstoß auftritt, voll und unverfälscht in das angezeigte Meßergebnis eingehen. Damit hat die erfindungsgemäße Waage trotz vorgenommener Kriechverformungskompensation gleichzeitig ein hervorragendes Auflösungsvermögen. Das erfindungsgemäße Meßsystem stellt sicher, daß das erhaltene Meßergebnis auch dann noch hochgenau ist, wenn die Waage der Reihe nach mit Gewichten beladen wird, so daß der angezeigte Meßwert die Summe der Gewichte auf der Waage ergibt. Bei diesem Vorgang wird durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte insbesondere sichergestellt, daß eine Meßfehlerakkumulation bei der Aufaddierung der einzelnen Bewegungskomponenten so weit wie eben möglich unterdrückt wird. Eine Waage nach dem erfindungsgemäßen Meßverfahren weist außerdem ausgezeichnete Driftstabilität auf. Kleinste Driftabweichungen, welche sich über einen gewissen Zeitraum akkumulieren, werden, sobald die akkumulierte Abdrift die Kriechverformungsschwelle überschreitet, als Abdrift erkannt und korrigiert, so daß das vorliegende Verfahren also in der Lage ist, Meßwertveränderungen von sehr kleinem Ausmaß, bedingt durch Luftzug und ähnliches, von echter Abdrift zu unterscheiden.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, bei der das Leergewicht eine Waage sowohl im belasteten als auch unbelasteten Zustand der Waagschale fortwährend auf den neuesten Stand gebracht werden kann. Bevor auf die Waagschale eine zu wiegende Last aufgelegt wird, wird das Leergewicht oder der Nullpunkt fortwährend auf den neuesten Stand gebracht, indem neuere Werte des Leergewichts unter Entfernung älterer Werte gespeichert werden. Dieser Vorgang wird bis zu dem Zeitpunkt fortgeführt, in dem auf die Waagschale eine Last aufgelegt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt das letzte Leergewicht gespeichert wird. Man läßt die Waage ins Gleichgewicht kommen, wobei zu diesem Zeitpunkt das Bruttogewicht der Last gemessen und gespeichert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Leergewicht automatisch von dem Bruttogewicht abgezogen und das Nettogewicht auf einem beliebigen Sichtgerät dargestellt. Falls die Last für eine längere Zeitspanne auf der Waagschale liegengelassen wird, werden die Kriechverformung und Abwanderung fortwährend überwacht, so daß das gespeicherte Leergewicht dementsprechend angepaßt werden kann. Die im Falle der belasteten Waage erfolgende Speicherung des angepaßten Leergewichts führt dazu, daß ein konstantes Nettogewicht erhalten wird.

Dieses Verfahren dient auch zur Nachführung bei der Kriechverformung und Abwanderung einer Digitalwaage, nachdem eine Last auf eine Waagschale aufgelegt worden ist. Das Leergewicht wird zu einem Zeitpunkt vor dem Auflegen der Last auf die Waagschale bestimmt und gespeichert. Nachdem die Waagschale ins Gleichgewicht gekommen ist, wird das Bruttogewicht der Waage bestimmt und gespeichert. Eine Abweichung im Bruttogewicht infolge einer Kriechverformung und Abwanderung wird verfolgt und nach Feststellung eines Zuwachsbetrages wird der Wert einer derartigen Abweichung zum gespeicherten Leergewicht addiert, so daß, nachdem die Last von der Waage abgenommen ist, das wahre Leergewicht erhalten bleibt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindnung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert ist. Hierin zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm von in einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Komponenten,

Fig. 2 ein Flußdiagramm des in einer Ausführungsform der Erfindung verwendeten logischen Ablaufs,

Fig. 3 ein Flußdiagramm des in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendeten logischen Ablaufs, und

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung von Kriechverformungen und Abwanderung.

In Fig. 1 ist ein mikrocomputergesteuertes, rechnendes Wägesystem dargestellt. Eine Waage 10, durch die Analogsignale erzeugbar sind, ist über eine Ausgangsleitung 11 elektrisch mit einem Analogdigital (A/D)-Wandler 12 verbunden. Der A/D-Wandler 12 weist eine Steuerlogik, wie TTL-Zähler und -tore auf. Der die Steuerlogik aufweisende A/D-Wandler 12 ist mittels allgemein durch das Bezugszeichen 16 bezeichnete geeignete Eingangs- und Ausgangsleitungen elektrisch mit einem Mikrocomputer 14, wie dem von Rockwell International Company hergestellten Modell Nr. PPS 4/1 verbunden. Diese Eingangs- und Ausgangsleitungen 16 weisen eine Datenleitung und eine Steuerleitung auf.

Der Mikrocomputer 14 ist seinerseits über allgemein mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnete, geeignete Eingangsleitungen mit einem Taktgeber 18, einer Stromversorgung 20 und einer Stromversorgungs-Einschaltrückstellung 22 verbunden. Der Mikrocomputer 14 ist ferner mit einem Sichtgerät 26 verbunden und steuert das Sichtgerät 26 über eine entsprechende Ausgangsleitung 28.

Im Betrieb wird ein Gewicht oder eine Last auf die Waagschale der Waage 10 aufgelegt, wobei die Waage auf der Ausgangsleitung 11 Analogsignale erzeugt. Der A/D-Wandler 12 empfängt dieses Analogsignal und wandelt es in eine Digitalzahl um. Die Digitalzahl wird über Ausgangsleitungen 16 auf den Mikrocomputer 14 übertragen. Die Stromversorgung des Mikrocomputers 14 erfolgt mittels geeigneter Leitungen 24 durch die Stromversorgung 20 und die ihr zugeordnete Stromversorgungs-Einschaltrückstellung 22. Der Taktgeber 18 erzeugt auf einer geeigneten Leitung 24 Taktsignale für den Mikrocomputer 14. Der Mikrocomputer 14 dient der Berechnung des durch das von der Waage 10 erzeugte Signal dargestellten Gewichts einer auf ihr ruhenden Last. Das Gewicht wird dann auf dem Sichtgerät 26 als ein Ergebnis des von dem Mikrocomputer 14 auf der Ausgangsleitung 28 erzeugten Signals angezeigt.

Betrieb im Anfangszustand

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, führt der Mikrocomputer 14 die nachstehend beschriebenen, in Klammern gesetzten Schritte aus. Vor dem Beginn eines Wägevorgangs findet eine Setzung in den Anfangszustand (30) statt. Während dieser Setzung in den Anfangszustand werden alle Eingabe/Ausgabe (I/O)-Kanäle gelöscht, alle Kennzeichen (flags) gelöscht, und alle Variablen auf Standardwerte oder Null gesetzt. Die von dem A/D-Wandler 12 erzeugte Digitalzahl wird über die Datenausgangsleitung 16 an den Mikrocomputer 14 übertragen. Die Zahl wird gelesen (32) und in einen LESE-Puffer des Mikrocomputers 14 eingespeichert (34). Das Einlesen der Digitalwerte in den LESE-Puffer wird fortgesetzt, bis der Puffer voll ist (36). Es wird ein Vergleich dieser Werte durchgeführt um festzustellen, ob zwischen ihnen eine wesentliche Abweichung vorhanden ist (38). Die Bedeutung dieser Bestimmung oder Feststellung liegt darin, daß, falls während einer gegebenen Zeitspanne aufeinanderfolgende Werte nicht wesentlich voneinander abweichen, die Waagschale der Waage 10 als ruhend oder nicht in Bewegung befindlich angenommen werden kann. Dies ist allgemein der Fall, wenn das System anfänglich ohne eine Last auf der Waagschale in Betrieb genommen wird oder falls die Waage nach Aufbringung einer Last genügend Zeit hatte, um zur Ruhe zu kommen.

Beim Betrieb im Anfangszustand, bei dem auf der Waagschale der Waage 10 keine Last vorhanden ist, ist die Antwort auf die im Schritt (38) gestellte Frage (ABWEICHUNG VORHANDEN?) verneinend. Sodann wird aus den im LESE-Puffer vorhandenen Werten ein im folgenden MITTELWERT genannter mittlerer Wert berechnet (40).

Falls in ein LEERGEWICHTS-Register noch kein Wert eingelagert ist (42), wie es beim Betrieb im Anfangszustand der Fall ist, wird der als MITTELWERT berechnete Wert in das LEERGEWICHTS- Register geladen (44). Es wird ein GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen (SAVED WEIHGT flag) gesetzt (46) und der MITTELWERT auch in ein GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register geladen (48). Sodann wird eine Berechnung durchgeführt, wobei der in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Register gespeicherte Wert vom MITTELWERT abgezogen wird. Die daraus folgende Differenz wird sodann in einem Register namens R-Register gespeicherte (50). Im Falle des Betriebs im Anfangszustand wird, da der MITTELWERT vorher in das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Register abgespeichert worden ist, der Wert Null in das R-Register geladen.

Das System stellt sodann fest, ob das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt worden ist (52). Im Falle des Betriebs im Anfangszustand ist das Kennzeichen gesetzt. Das System stellt dann fest, ob der absolute Wert des in das R-Register geladenen Wertes innerhalb einer willkürlichen, KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE genannten Schranke liegt (54). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die KRIECHVERFORMUNGS-SCHWELLE auf 1/40 einer Unze (amerikanische Unze=28,3495 g) gesetzt. Im Fall des Betriebs im Anfangszustand ist, da der im R-Register abgespeicherte Wert Null ist, die Antwort auf die im Schritt (54) gestellte Frage (Ist |R| kleiner als die KRIECHVERFORMUNGS-SCHWELLE?) bejahend. Das heißt, daß Null kleiner als 1/40 Unze ist. Sodann wird das NETTOGEWICHT berechnet, indem der Wert in dem LEERGEWICHTS- Register vom MITTELWERT abgezogen wird (56).

Das System stellt sodann fest, ob der als NETTOGEWICHT berechnete Wert größer ist als eine NULLSCHWELLE genannte Schranke (58). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die NULLSCHWELLE auf 1/15 Unze gesetzt. Im Falle des Betriebs im Anfangszustand ist, da der MITTELWERT in das LEERGEWICHTS- Register geladen worden ist, das berechnete NETTOGEWICHT Null. Daher ist die Antwort auf die im Schritt (58) gestellte Frage (ist NETTOGEWICHT größer als die NULLSCHWELLE?) verneinend. Der Wert des LEERGEWICHTS-Registers wird sodann auf den neuesten Stand gebracht (60) und der in dem LEERGEWICHTS-Register vorhandene Wert wird sodann in das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register geladen (62). Das Nettogewicht wird sodann in Pfund und Unzen (1 engl. Pfund =453,592 g=16 Unzen) umgewandelt (64). Da sich auf der Waagschale keine Last befindet, wird Null erhalten.

Betrieb vor einem Wägevorgang

An dieser Stelle stetzt das System die Verarbeitung von der Waage 10 erzeugter und durch den A/D-Wandler 12 in Digitalzahlen umgewandelter Signale fort. Der Mikrocomputer 14 liest die von dem A/D-Wandler 12 erzeugte Zahl, was im Schritt (32) dargestellt ist. Dieser Lesewert wird gespeichert (34) und der älteste Lesewert wird aus dem LESE-Puffer entfernt (36).

Es ist vorstellbar, daß infolge einer Abwanderung oder Rauschen nach dem Betrieb im Anfangszustand, aber vor dem Auflegen eines Gewichts auf die Waage 10 der Mikrocomputer 14 vom A/D- Wandler 12 geringfügig unterschiedliche Lesewerte erhält. In diesem Fall stellt das System fest, daß die Waagschale in Bewegung ist (38) und löscht das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen (66), bevor das im Schritt (32) dargestellte Auslesen eines Wertes aus dem A/D-Wandler 12 forgesetzt wird. Auf diese Weise zeigt ein gelöschtes GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen an, daß sich die Waagschale der Waage 10 in Bewegung befindet. Sobald die Waage 10 ausschwingt, und keine Bewegung erfaßt wird, was durch den vorstehend beschriebenen Vergleich im Schritt (38) festgestellt wird, berechnet das System den MITTELWERT aus den in dem LESEPUFFER vorhandenen Werten (40). An dieser Stelle ist das LEERGEWICHTS-Register vorher während des Betriebs im Anfangszustand geladen worden. Folglich führt das System die Schritte (44, 46, 48) nicht aus, sondern berechnet den neuen MITTELWERT minus den im GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register vorhandenen Wert. Das Ergebnis dieser Berechnung wird sodann in dem R-Register abgespeichert (50).

An dieser Stelle wird der Stand des GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichens erneut festgestellt (52). Da dieses GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen vorher gelöscht worden ist, stellt das System sodann fest, ob der im R-Register vorhandene Wert kleiner ist als eine willkürliche, GEWICHTSABWEICHUNGS-SCHWELLE genannte Schranke (68). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die GEWICHTSABWEICHUNGS-SCHWELLE auf 1/15 Unze gesetzt. Falls die Antwort auf diese Frage (ist |R| kleiner als die GEWICHTSABWEICHUNGS- SCHWELLE?) verneinend ist, wird sodann der MITTELWERT in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register gespeichert (70). Falls jedoch der in dem R-Register gespeicherte Wert kleiner als die GEWICHTSABWEICHUNGS-SCHWELLE ist, wird der MITTELWERT nicht in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register abgespeichert. An dieser Stelle wird unabhängig davon, ob der neue MITTELWERT in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register gespeichert ist, das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt, und es wird das NETTOGEWICHT durch Subtraktion des in dem LEERGEWICHTS-Register vorhandenen Wertes vom MITTELWERT berechnet (56). Da sich auf der Waagschale der Waage 10 kein Gewicht befindet, ist es wahrscheinlich, daß das NETTOGEWICHT nicht größer ist als die durch die NULLSCHWELLE bestimmte Schranke (58). Folglich muß das LEERGEWICHTS-Register auf den neuesten Stand gebracht werden (60).

Der in dem LEERGEWICHTS-Register vorhandene Wert wird auch in das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register eingespeichert (62). Das NETTOGEWICHT wird sodann wieder in Pfund und Unzen umgewandelt (64).

Wägebetrieb

Zum Zwecke der weiteren Erläuterung wird nun der Betrieb des Systems bei Anwendung einer Kraft auf die Waagschale der Waage 10 betrachtet. Nachdem auf die Waagschale ein Gewicht aufgelegt worden ist, wird durch den A/D-Wandler 12 eine Digitalzahl eingegeben (34) und in den LESE-Puffer eingespeichert (36). Anfänglich wird sich natürlich die Waagschale in Bewegung befinden (38), so daß das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gelöscht wird (66), und es wird das Lesen der durch den A/D-Wandler 12 erzeugten Digitalzahlen in der im Schritt (32) dargestellten Weise fortgesetzt. Falls das System feststellt, daß innerhalb der gelesenen Werte keine wesentliche Differenz auftritt, wird die im Schritt (38) gestellte Frage (ABWEICHUNG VORHANDEN?) verneint. Es wird ein neuer MITTELWERT berechnet.

Da vorher ein Wert in das LEERGEWICHTS-Register geladen worden ist, ist die Antwort auf die im Schritt (42) gestellte Frage (LEERGEWICHTS-Register geladen?) bejahend. Der in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register vorhandene Wert wird jetzt von dem neuen MITTELWERT abgezogen und dieses Ergebnis wird in dem R-Register (50) gespeichert. Da das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen vorher gelöscht worden ist, ist die Antwort auf die im Schritt (52) gestellte Frage (ist das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt?) verneinend. Das System stellt sodann fest, ob der Absolutwert des in dem R-Register gespeicherten Wertes kleiner ist als die GEWICHTSABWEICHUNGS- SCHWELLE (68). Falls die Antwort auf diese Frage (ist |R| kleiner als die GEWICHTSABWEICHUNGS-SCHWELLE?) verneinend ist, wird der MITTELWERT sodann in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Register gespeichert (70). Falls jedoch der in dem R-Register vorhandene Wert kleiner als die GEWICHTSABSPEICHERUNGS- SCHWELLE ist, wird der MITTELWERT nicht in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Register gespeichert. An dieser Stelle wird unabhängig davon, ob der neue MITTELWERT in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Register gespeichert ist, das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt, und es wird das NETTOGEWICHT berechnet, indem der in dem LEERGEWICHTS-Register vorhandene Wert vom MITTELWERT abgezogen wird (56).

Bei dieser Wägung ist das NETTOGEWICHT höchstwahrscheinlich größer als die Schranke der NULLSCHWELLE (58), so daß das System das NETTOGEWICHT unmittelbar in Pfund und Unzen umwandelt (64).

Nachführungsbetrieb bei Kriechverformung

Nun soll die Situation betrachtet werden, die sich ergibt, nachdem festgestellt worden ist, daß sich ein Gewicht für eine länge Zeit auf der Waagschale der Waage 10 befindet. In diesem Fall wird eine Digitalzahl aus dem A/D-Wandler 12 ausgelesen, was im Schritt (32) dargestellt ist. Der Wert wird in dem LESEPUFFER (36) abgespeichert (34). Es kann angenommen werden, daß die Waagschale der Waage 10 im wesentlichen nicht in Bewegung ist, wie es im Schritt (38) dargestellt ist. Es wird ein MITTELWERT berechnet (40).

Da vorher ein Wert in das LEERGEWICHTSREGISTER geladen worden ist, ist die Antwort auf die im Schritt (42) gestellte Frage (ist das LEERGEWICHTSREGISTER geladen?) bejahend. Das System zieht sodann den in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGSREGISTER vorhandenen Wert von dem MITTELWERT ab und speichert dieses Ergebnis in dem R-Register (50). Es ist zu beachten, daß das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt ist, da die Waagschale nicht in Bewegung war. Folglich ist die Antwort auf die im Schritt (52) gestellte Frage (ist das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt?) bejahend. Das System stellt sodann fest, ob der Absolutwert des in dem R-Register vorhandenen Wertes kleiner als die KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE ist (54). Zum Zwecke der weiteren Erläuterung werde angenommen, daß der Absolutwert des in dem R-Register vorhandenen Wertes größer als die KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE ist. Der in dem LEERGEWICHTS-Register vorhandene Wert wird sodann durch einen aus dem alten LEERGEWICHTS- Registerwert plus dem in dem R-Register vorhandenen Wert bestehenden Wert auf den neuesten Stand gebracht (74). Der MITTELWERT wird dann in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register gespeichert (70) und es wird das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt (72) (wenngleich dies ein überflüssiger Schritt ist). Das NETTOGEWICHT wird berechnet, indem der in dem LEERGEWICHTS- Register vorhandene neue Wert vom MITTELWERT abgezogen wird (56).

Da die Waage 10 mit einem von Null wesentlich verschiedenen Gewicht belastet ist, wird angenommen, daß das neu berechnete NETTOGEWICHT größer als die Schranke der NULLSCHWELLE ist (58), so daß das NETTOGEWICHT unmittelbar in Pfund und Unzen umgewandelt wird (64).

Weitere Ausführungsform - Betrieb im Anfangszustand

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 1 ist im folgenden eine weitere Ausführungsform beschrieben. Der Mikrocomputer 14 führt die folgenden, in Klammern gesetzten Schritte aus. Vor dem Beginn eines Wägevorganges findet eine Setzung in den Anfangszustand statt (80). Während der Setzung in den Anfangszustand werden alle Eingabe/Ausgabe(I/O)-Kanäle gelöscht, alle Kennzeichen (flags) gelöscht, und alle Variablen auf Standardwerte oder auf Null gesetzt. Die von dem A/D-Wandler 12 erzeugte Digitalzahl wird über die Datenausgangsleitung 16 an den Mikrocomputer 14 übertragen. Die Zahl wird gelesen (82) und in einen LESE-Puffer des Mikrocomputers 14 eingespeichert (84). Das Einlesen von Digitalzahlen in den LESE-Puffer wird fortgesetzt, bis der Puffer voll ist (86). Es wird ein Vergleich dieser Werte ausgeführt, um festzustellen, ob eine wesentliche wechselseitige Abweichung vorhanden ist. Diese Feststellung ist im Schritt (88) dargestellt. Die Bedeutung dieser Bestimmung oder Feststellung besteht darin, daß dann, wenn während einer gegebenen Zeitspanne aufeinanderfolgende Werte nicht wesentlich voneinander abweichen, angenommen werden kann, daß die Waagschale der Waage 10 in Ruhe oder nicht in Bewegung ist. Dies ist allgemein der Fall, wenn das System anfänglich ohne eine Last auf der Waagschale in Betrieb genommen wird, oder wenn eine Last auf der Waagschale zur Ruhe gekommen ist (d. h. wenn die Waage vollständig ausgeschwungen hat).

Im Falle des Betriebs im Anfangszustand, bei dem sich auf der Waagschale der Waage 10 keine Last befindet, ist die Antwort auf die im Schritt (88) gestellte Frage (ist Abweichung vorhanden?) verneinend. Es wird sodann ein im folgenden MITTELWERT genannter mittlerer Wert aus den in dem LESE-PUFFER vorhandenen Werten berechnet (90).

Falls in das LEERGEWICHTS-Register noch kein Wert eingeladen worden ist (92), wie es beim Betrieb im Anfangszustand der Fall ist, wird der als MITTELWERT berechnete Wert in das LEERGEWICHTSREGISTER geladen (94). Der MITTELWERT wird in ein GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register geladen (96) und es wird auch ein GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt (98).

Das System stellt sodann fest, ob das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt ist. Im Fall des Betriebes im Anfangszustand ist eine Setzung des Kennzeichens erfolgt. Das System führt sodann eine Berechnung aus, wobei der in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register gespeicherte Wert vom MITTELWERT abgezogen wird (102). Die sich daraus ergebende Differenz wird sodann in einem R-Register genannten Register gespeichert (102). Im Falle des Betriebs im Anfangszustand wird der Wert Null in das R-Register geladen, da der MITTELWERT vorher in das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register geladen worden ist. Das System stellt dann fest, ob der Absolutwert des in das R-Register geladenen Wertes innerhalb einer willkürlichen, KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE genannten Schranke liegt (104). Bei dieser Ausführungsform ist die KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE auf 1/40 Unze gesetzt. Im Falle des Betriebs im Anfangszustand ist, da der in dem R-Register gespeicherte Wert Null ist, die Antwort auf die im Schritt (104) gestellte Frage (ist |R| größer oder gleich der KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE?) negativ. Das heißt, daß Null nicht größer als 1/40 Unze ist. Der MITTELWERT wird in ein LETZTGÜLTIGER-MITTELWERT-Register eingespeichert (106). Das NETTOGEWICHT wird sodann berechnet, indem der in dem LEERGEWICHTS- Register vorhandene Wert vom MITTELWERT abgezogen wird (108).

Das System stellt sodann fest, ob der als NETTOGEWICHT berechnete Wert größer als eine willkürliche, NULLSCHWELLE genannte Schranke ist (110). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die NULLSCHWELLE auf 1/15 Unze gesetzt. Im Fall des Betriebs im Anfangszustand ist das errechnete NETTOGEWICHT Null, da der MITTELWERT in das LEERGEWICHTS-Register geladen worden ist. Deshalb ist die Antwort auf die im Schritt (110) gestellte Frage (ist NETTOGEWICHT größer als die NULLSCHWELLE?) verneinend. Der in dem LEERGEWICHTS-Register vorhandene Wert wird sodann erforderlichenfalls auf den neuesten Stand gebracht (112), und es wird der in dem LEERGEWICHTS-Register vorhandene Wert in das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register geladen (114). Das NETTOGEWICHT wird sodann in Pfund und Unzen umgewandelt (116). Dies ergibt Null, da auf die Waagschale kein Gewicht aufgelegt ist.

Betrieb vor einem Wägevorgang

An dieser Stelle setzt das System die Verarbeitung von der Waage 10 erzeugter und durch den A/D-Wandler 12 in Digitalzahlen verwandelter Signale fort. Der Mikrocomputer 14 liest die durch den A/D-Wandler 12 erzeugten Signale, wie es im Schritt (82) dargestellt ist. Diese Lesewerte werden wiederum in den LESE-Puffer (86) eingespeichert (84).

Es ist vorstellbar, daß infolge einer Abwanderung oder Rauschens der Mikrocomputer 14 nach dem Betrieb im Anfangszustand aber vor Auflegen eines Gewichtes auf die Waage 10 von dem A/D- Wandler 12 geringfügig unterschiedliche Lesewerte empfängt. Das System stellt dann fest, daß eine Bewegung der Waagschale vorliegt (88) sodann das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen (118), bevor das Auslesen von Werten aus dem A/D-Wandler in der im Schritt (82) dargestellten Weise fortgesetzt wird. Ein gelöschtes GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen zeigt auf diese Weise an, daß die Waagschale der Waage 10 in Bewegung ist. Wenn die Waage 10 ausschwingt und keine Bewegung mehr erfaßt wird, wie es durch den vorstehend im Schritt (88) beschriebenen Vergleich festgestellt wird, berechnet das System sodann den MITTELWERT aus den in dem LESE-Puffer vorhandenen Werten (90). An dieser Stelle ist das LEERGEWICHTS-Register vorher während des Betriebs im Anfangszustand geladen worden. Folglich führt das System die (94, 96, 98) nicht aus, sondern stellt fest, ob das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt ist (100). Da das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen vorher gelöscht worden ist, zieht das System sodann den im LETZTGÜLTIGER-MITTELWERT-Register gespeicherten Wert von dem MITTELWERT ab und speichert diesen Wert in dem R-Register (120). Das System stellt dann fest, ob der in dem R-Register vorhandene Wert größer oder gleich der GEWICHTSABWEICHUNGSSCHWELLE ist (122). In dieser Ausführungsform ist die GEWICHTSABWEICHUNGS-SCHWELLE auf 1/15 Unze gesetzt. Wenn die Antwort auf diese Frage (ist |R| größer als die GEWICHTSABWEICHUNGS- SCHWELLE?) bejahend ist, wird der MITTELWERT sodann in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register gespeichert und das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt (124). Wenn jedoch der in dem R-Register vorhandene Wert kleiner als die GEWICHTSABWEICHUNGS- SCHWELLE ist, wird der MITTELWERT nicht in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register gespeichert. Es ist jedoch zu beachten, daß das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen dennoch gesetzt wird (126). An dieser Stelle wird ein neuer Wert für das R-Register berechnet, indem der in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Register vorhandene Wert vom MITTELWERT abgezogen wird (102). Das System stellt dann fest, ob der Absolutwert des in dem R-Register vorhandenen Wertes größer oder gleich der KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE ist (104). Wenn dieser Absolutwert größer ist, wird der Wert von R zum LEERGEWICHTS-Register addiert (128), der MITTELWERT in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register gespeichert und das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt (124). Wenn der Absolutwert des in dem R-Register enthaltenen Wertes kleiner als die KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE ist, führt das System sodann den unmittelbar auf den Schritt (124) folgenden Schritt aus. Das bedeutet, daß der MITTELWERT in dem LETZTGÜLTIGER-MITTELWERT-Register gespeichert (106) und das Nettogewicht berechnet wird (108). Das System stellt dann fest, ob das Nettogewicht größer als der Wert der NULLSCHWELLE ist (110). Das NETTOGEWICHT wird gegebenenfalls in Pfund und Unzen umgewandelt (116).

Betrieb beim Wägevorgang

Zur weiteren Erläuterung soll nun der Betrieb des Systems für den Fall betrachtet werden, daß an der Waagschale der Waage 10 eine Kraft angreift. Nachdem auf die Waagschale 10 ein Gewicht aufgelegt worden ist, werden aus dem A/D- Wandler 12 Digitalzahlen ausgelesen (84) und in den LESE-Puffer (86) eingespeichert. Anfänglich wird sich natürlich die Waage in Bewegung befinden (88), so daß das LEERGEWICHTS-Kennzeichen gelöscht (118) und das Lesen der von dem A/D-Wandler 12 erzeugten digitalen Impulse in der im Schritt (82) dargestellten Weise fortgesetzt wird. Sobald das System feststellt, daß zwischen den gelesenen Werten kein wesentlicher Unterschied mehr besteht, wird die im Schritt (88) gestellte Frage (Abweichung vorhanden?) verneinend beantwortet. Es wird ein neuer MITTELWERT errechnet.

Da vorher in das LEERGEWICHTS-Register ein Wert geladen worden ist, ist die Antwort auf die im Schritt (92) gestellte Frage (ist das LEERGEWICHTS-Register geladen?) bejahend. Das System stellt erneut fest, ob das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt ist (100). Da dieses GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen vorher gelöscht worden ist, ist die Antwort auf diese Frage verneinend. Das System subtrahiert sodann den in dem LETZTGÜLTIGER- MITTELWERTS-Register vorhandenen Wert von dem MITTELWERT (120). Das System stellt dann fest, ob der Absolutwert des in dem R-Register gespeicherten Wertes größer oder gleich der GEWICHTSABWEICHUNGS- SCHWELLE ist (122). Falls die Antwort auf diese Frage (ist |R| größer oder gleich der GEWICHTSABWEICHUNGS-SCHWELLE?) bejahend ist, wird sodann der MITTELWERT in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Register gespeichert und das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt (124). Wenn jedoch der in dem R-Register vorhandene Wert kleiner als die GEWICHTSABWEICHUNGS-SCHWELLE ist, wird der MITTELWERT nicht in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register gespeichert, wobei aber das GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen trotzdem gesetzt wird (126).

Bei diesem Wägevorgang ist das NETTOGEWICHT höchstwahrscheinlich größer als die Schranke der NULLSCHWELLE (110), so daß das System das NETTOGEWICHT unmittelbar in Pfund und Unzen umwandelt (116).

Betrieb bei Kriechverformungsnachführung

Schließlich werde die Situation betrachtet, die entsteht, wenn ein Gewicht für eine wesentliche oder längere Zeitspanne auf die Waagschale der Waage 10 aufgelegt wird. In diesem Fall werden aus dem A/D-Wandler 12 Digitalzahlen ausgelesen, wie es im Schritt (82) dargestellt ist. Die Werte werden in dem LESE-Puffer gespeichert (84), bis der LESE-Puffer voll ist (86). Es kann angenommen werden, daß keine wesentliche Bewegung der Waagschale auf der Waage 10 stattfindet, wie es im Schritt (88) dargestellt ist. Es wird sodann ein MITTELWERT berechnet (90).

Nachdem vorher ein Wert in das LEERGEWICHTS-Register geladen worden ist, ist die Antwort auf die im Schritt (92) gestellte Frage (ist das LEERGEWICHTS-Register geladen?) bejahend. Das System stellt sodann fest, ob das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt ist (100). Da keine Bewegung der Waagschale stattgefunden hat, ist das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt. Folglich ist die im Schritt (100) gestellte Frage (ist das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt?) bejahend. Das System substrahiert sodann den im GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register vorhandenen Wert vom MITTELWERT und speichert dieses Ergebnis in dem R-Register (102). Das System stellt dann fest, ob der Absolutwert des in dem R-Register gespeicherten Wertes größer oder gleich der KRIECHVERFORMUNGS-SCHWELLE (104) ist. Falls die Antwort auf diese Frage bejahend ist, wird der im R-Register vorhandene Wert zu dem in dem LEERGEWICHTS-Register vorhandenen Wert addiert (128). Der MITTELWERT wird dann in dem GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Register gespeichert und es wird das GEWICHTSABSPEICHERUNGS- Kennzeichen gesetzt (124). Sodann wird der MITTELWERT ebenfalls in dem LETZTGÜLTIGER-MITTELWERT-Register gespeichert (106). Dann wird das NETTOGEWICHT berechnet (108).

Da die Waage 10 mit einem wesentlichen Gewicht belastet ist, wird angenommen, daß das neu berechnete NETTOGEWICHT größer als die NULLSCHWELLE ist (110), und es wird daher das NETTOGEWICHT unmittelbar in Pfund und Unzen umgewandelt (116).

Wenn das Mikrocomputersystem infolge während einer Zeitspanne erhaltener Werte feststellt, daß die Waage eine wesentliche Kriechverformung oder Abwanderung erlitten hat (d. h. über eine willkürliche, vorbestimmte Schranke hinaus), wird eine Einstellung vorgenommen, um die Wirkung einer derartigen Kriechverformung und Abwanderung rückgängig zu machen. Es wird auf Fig. 4 hingewiesen, in der A das LEERGEWICHT und B das BRUTTOGEWICHT nach dem Auflegen einer Last auf die Waagschale darstellt. Offensichtlich ergibt B-A das NETTOGEWICHT. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel ist die Bruttogewichtsanzeige zum Zweck der Erläuterung in übertriebener Weise infolge von Kriechverformung und Abwanderung um einen Betrag C erhöht dargestellt. Wenn C einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird, wie vorher beschrieben worden ist, der Wert von B+C als das neue BRUTTOGEWICHT B gespeichert und es wird der Wert C zu dem gespeicherten LEERGEWICHT A addiert, um ein neues LEERGEWICHT A′ zu bilden, das anstelle von A gespeichert wird. A′ wird von B′ subtrahiert, um das wahre NETTOGEWICHT zu erhalten. Zusätzlich wird beim Abnehmen der Last von der Waagschale das wahre LEERGEWICHT A′ gespeichert, so daß sofort ein Nullwert angezeigt wird.

Bezugszeichenaufstellung

10 Waage
11 Ausgangsleitung
12 Analog/Digital-Wandler
14 Mikrocomputer
16 Eingangs- und Ausgangsleitungen
18 Taktgeber
20 Stromversorgung
22 Stromversorgungs-Einschaltrückstellung
24 Eingangsleitungen
26 Sichtanzeige
28 Ausgangsleitung
30 Setze in Anfangszustand
32 Lese A/D-Wandler
34 Speichere Lesewert
36 Ist LESE-Puffer voll?
38 Bewegung vorhanden?
40 Berechne MITTELWERT der Lesewerte
42 LEERGEWICHT geladen?
44 Speichere MITTELWERT in LEERGEWICHTS-Register
46 Setze GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen
48 Speichere MITTELWERT in GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register
50 Berechne R=MITTELWERT-abgespeicherter Wert, Speichere R
52 GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt?
54 |R| kleiner als KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE?
56 Berechne NETTOGEWICHT (MITTELWERT-LEERGEWICHT)
58 NETTOGEWICHT<NULLSCHWELLE?
60 Neuesten Stand für LEERGEWICHT herstellen
62 Speichere LEERGEWICHT in GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register
64 Verwandle NETTOGEWICHT in Pfund und Unzen
66 Lösche GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen
68 |R|<GEWICHTSABWEICHUNGSSCHWELLE?
70 Speichere MITTELWERT in GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register
72 Setze GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen
74 Addiere R zu LEERGEWICHTS-Register
80 Setze in Anfangszustand
82 Lese A/D-Wandler
84 Speichere Lesewert
86 Ist LESE-Puffer voll?
88 Bewegung vorhanden?
90 Berechne MITTELWERT der Lesewerte
92 LEERGEWICHT geladen?
94 Speichere MITTELWERT in LEERGEWICHTS-Register
96 Speichere MITTELWERT in GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register
98 Setze GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen
100 GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen gesetzt?
102 Berechne R=MITTELWERT- abgespeichertes Gewicht
104 |R|KRIECHVERFORMUNGSSCHWELLE?
106 Speichere MITTELWERT in LETZTGÜLTIGER-MITTELWERT-Register
108 Berechne NETTOGEWICHT=MITTELWERT-LEERGEWICHT
110 Ist NETTOGEWICHT<NULLSCHWELLE?
112 Neuesten Stand für LEERGEWICHT herstellen
114 Speichere LEERGEWICHT in GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register
116 Verwandle NETTOGEWICHT in Pfund und Unzen
118 Lösche GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen
120 Berechne R=MITTELWERT-LETZTGÜLTIGER MITTELWERT
122 Ist |R|GEWICHTSABWEICHUNGS-SCHWELLE?
124 Speichere MITTELWERT in GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Register und setze GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen
126 Setze GEWICHTSABSPEICHERUNGS-Kennzeichen
128 Addiere R zu LEERGEWICHT

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Nettogewichts einer Last mit einer elektronischen Waage mit den folgenden Schritten:
- a) Ermitteln und Abspeichern (44, 94) eines dem Leergewicht der Waage entsprechenden Wertes in einem ersten Register (Leergewichts-Register), unmittelbar nachdem die Waage durch Inbetriebnahme oder willkürliches Zurücksetzen einen Anfangszustand eingenommen hat,
- b) Kontinuierliches Ermitteln und Abspeichern des dem Leergewicht der Waage entsprechenden Wertes in dem ersten Register und Ersetzen des Wertes von a) durch diesen Wert, falls keine Last auf die Waage aufgebracht wurde,
- c) Abbrechen des Vorgangs von b), wenn eine vorbestimmte Gewichtsschwelle infolge Aufbringens einer Last überschritten und die Waage als zum Stillstand gekommen erkannt wird und Abspeichern eines dem aktuellen Bruttogewicht der auf die Waage aufgebrachten Last entsprechenden Wertes in einem zweiten Register (Mittelwertregister),
- d) Ermitteln eines dem Nettogewicht der auf die Waage aufgelegten Last entsprechenden Wertes durch Subtraktion des im Schritt b) ermittelten Leergewichtswertes vom im Schritt c) ermittelten Bruttogewichtswert (56, 108),
gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
- e) Festlegen eines Schwellwertes für Kriechverformung und Drift,
- f) Ermitteln und Abspeichern eines zweiten Gewichtswertes (40) in einem dritten Register (Gewichts-Abspeicher-Register), der dem Bruttogewicht der auf die Waage aufgelegten Last entspricht,
- g) Ermitteln der Differenz (R, 50, 102) des Inhaltes des zweiten und dritten Registers, und
- h) Aktualisieren des Inhaltes des ersten Registers (74, 128) und Ersetzen des Inhaltes des dritten Registers durch den Inhalt des zweiten Registers (70, 124), wenn der Schwellwert für Kriechverformung und Drift von der im Schritt g) ermittelten Differenz überschritten wird (54, 104).