CH670507A5

CH670507A5 -

Info

Publication number: CH670507A5
Application number: CH2094/86A
Authority: CH
Inventors: Fritz Dr Sc Nat Fuchs; Linus Meier; Arthur Reichmuth
Original assignee: Mettler Instrumente Ag
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1989-06-15
Also published as: US5056050A; DE3709707C2; DE3709707A1; JPS62280624A; JPH0641878B2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Kalibrierung und/oder Linearisierung einer elektronischen Waage, bei dem von der Auswerteschaltung des Wägesystems bzw. einem Mikroprozessor Änderungen von das Wägeergebnis beeinflussenden Parametern erfasst und verarbeitet werden.

Änderungen der Temperatur, des Luftdruckes, die Alterung von Bauteilen usw. bewirken besonders bei hochauflösenden Waagen, dass das angezeigte Gewicht nicht mehr mit dem aufgelegten übereinstimmt. Eine wiederholte Abglei-chung der Waage ist deshalb unumgänglich.

Fehlerkompensationsverfahren für elektronische hochauflösende Waagen sind bekannt und auch schon beschrieben worden.

Aus der DE-Al 3 106 534 ist bekannt, als Störgrösse den aktuellen Luftdruck zu erfassen und den erfassten Wert bei der elektronischen Auswertung des Wägewertes laufend zu berücksichtigen.

Es ist auch ein Kompensationsverfahren für Messgeräte bekannt (CH-PS 624 773), bei dem Korrekturwerte mehrerer Bauelemente, die das Messergebnis beeinflussen können, erfasst und deren Referenzgrössen registriert werden. Ausserdem werden Temperaturkoeffizienten und alterungsbedingte Änderungswerte der Referenzgrössen auch bezüglich der Zeit seit dem Einsatz des Gerätes erfasst und bei der Berechnung des endgültigen Messergebnisses durch den Computer berücksichtigt.

Diese bekannten Fehlerkompensationsverfahren benutzen Änderungswerte von das Messergebnis beeinflussenden Faktoren zur kontinuierlichen Korrektur des gerechneten Messergebnisses. Wenn nun aber Änderungen der wesentlichsten Faktoren, die das Messergebnis einer hochauflösenden Waage beeinflussen, dauernd zur Korrektur des Messergebnisses herangezogen werden, ergibt sich oft ein sehr hoher Aufwand an der Waage, z. B. weil die für die Erfassung externer Störgrössen (Temperatur etc.) notwendigen Fühler für eine kontinuierliche Erfassung sehr genau arbeiten und reproduzierbare Werte erzeugen müssen und das Abgleichprozedere zu aufwendig wird.

Ein anderes bekanntes Verfahren (EU-AI 0 044 707) umfasst eine automatische Neukalibrierung, die immer dann ausgelöst wird, wenn eine bestimmte Zeit verstrichen ist oder eine gegebene Anzahl Wägungen vorgenommen wurde oder aber nach jeder Tarierung. Eine solche starre Festlegung führt dazu, dass auch dann kalibriert wird, wenn es objektiv gar nicht erforderlich wäre bzw. sogar schädlich sein könnte. Sie bildet somit eine häufig unnötige Störung beim Wägen. Mit den bekannten Verfahren kann nur ein kleiner Teil der Abgleichprobleme gelöst werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine Anzahl von das Messergebnis beeinflussenden Faktoren erfasst, die im wesentlichen nur dann eine Kalibrierung und/oder Linearisierung auslösen, wenn ein solcher Abgleich wirklich nötig ist, bzw. wenn aus Sicherheitsgründen ein solcher vorgenommen werden muss.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, dass die Änderung mindestens eines Parameters erfasst und mittels einer Funktion in Punkte umgerechnet und gespeichert wird und dass bei Erreichen einer vorgegebenen Punktezahl eine Kalibrierung und/oder Linearisierung der Waage angezeigt und/oder eingeleitet wird.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die Änderungen der berücksichtigten Parameter nicht zur dauernden Korrektur des Messergebnisses herangezogen werden. Erst wenn ein Gesamtfehlerwert erreicht ist, der eine Korrektur tatsächlich notwendig macht, wird eine Kalibrierung und/oder Linearisierung ausgelöst. Meistens erfolgt dieser Abgleich, wenn nicht gerade eine Wägung im Gange ist. Insbesondere können auch Störgrössen berücksichtigt werden, deren direkte Verarbeitung im Messergebnis nur schwer oder gar nicht möglich ist.

Anhand von Beispielen wird die Erfindung für den Fall einer Kalibrierung näher erläutert; für die Linearisierung verläuft das Verfahren analog.

In der einzigen Figur sind durch Kreisringe an einer Waage einige Sensoren bezeichnet, mit denen das Messergebnis beeinflussende Störgrössen erfasst werden können.

Die Waage umfasst einen vertikal beweglichen Träger 10, an dessen oberen Ende eine Waagschale 12 befestigt ist. Er durchsetzt mit Spiel eine zentrale Bohrung eines Permanentmagnetsystems 14, das ortsfest auf einem Ausleger 16 des Waagengestells 18 angeordnet ist. Ein Anschlag 20 verhindert unzulässig grosse Auslenkungen des Trägers 10.

Zwei Biegelenker 22,22' in Dreieckform, an einer Seitenwand 24 des Waagengestells 18 fixiert, führen den Träger 10

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

670507

parallel. Ein Positionsgeber 28 signalisiert bei Belastung der Waagschale 12eine Auslenkung desTrägers lOaus der Sollstellung. Dieses Signal dient zur Regelung des Spulenstromes, welcher in einer elektrischen Auswerteschaltung 30 verarbeitet und auf einer Anzeigeeinrichtung 34 in s

Gewichtseinheiten digital dargestellt wird.

Ein Mikroprozessor 33 - innerhalb oder ausserhalb der Waage 1 angeordnet - dient zur Verarbeitung und Auswertung von Signalen von Sensoren, die inner- und ausserhalb der Waage 1 zugeordnet sind. Der Mikroprozessor 33 ist mit io dem Mikroprozessor bzw. der Auswerteschaltung 30 verbunden. Er kann auch mit dem Mikroprozessor der Auswerteschaltung 30 identisch sein.

Im Mikroprozessor 33 werden die von den Sensoren kommenden Werte individuell in einer vorgegebenen Weise ver- is rechnet und in eine Punktezahl Xe umgewandelt. Ebenfalls in einer Punktezahl berücksichtigt werden die Kalibrationsund/oder Linearisierungswerte der letzten, der letzten zwei,

drei oder mehr Kalibrationen und/oder Linearisierungen.

Der Zusammenhang zwischen der Änderung des Pararne- 20 ters (Temperaturen, Druck usw.) und der Punktezahl Xe kann durch eine Funktion allgemeiner Art beschrieben werden. In dieser Funktion können neben den einzelnen Parameterverläufen auch deren erste oder höhere Ableitungen sowie Integrale einbezogen sein. Die Punktezahl Xe 25 kann beispielsweise eine Funktion folgender Art sein:

Xe = Funktion (TI (t), T2 (t), A TI (t)/A t, A T2 (t)/A t, p (t),

,ti,t2, T1 (t')dt', , usw.), wobei p = Druck, Tl, 30

T2 Fühlertemperaturen und t = Zeit bedeutet.

denen zwei oder mehr Parameter in einer Funktion verknüpft eine Punktezahl ergeben.

Sobald eine im voraus eingegebene auslösende Punktezahl Xa oder ein Gesamtwert oder eine im voraus eingegebene Punktezahl Xe eines einzelnen Parameters erreicht ist, wird die Fälligkeit einer Kalibrierung und/oder Linearisierung der Waage 1 angezeigt z. B. optisch oder akustisch; oder aber sie wird automatisch vorgenommen.

Die Kalibrierung und die Linearisierung können miteinander oder unabhängig voneinander vorgenommen werden.

Die Technik, wie die Kalibrierung und/oder die Linearisierung erfolgt, ist nicht Gegenstand dieser Erfindung und wird daher nicht näher beschrieben ; sie kann in bekannter Weise erfolgen. Häufig wird die Kalibrierung mit einem oder mehreren in die Waage eingebauten, zweckmässigerweise motorisch angetriebenen Kalibriergewichten vorgenommen werden.

Die Linearisierung erfolgt in der Regel mit zwei oder mehreren eingebauten, zweckmässigerweise motorisch betriebenen Gewichten. Diese Gewichte können mit den Kalibriergewichten identisch sein.

Das nachfolgend aufgeführte Beispiel weist der Einfachheit und der Anschaulichkeit halber einen linearen Zusammenhang zwischen den Parametern und der bewerteten Punktezahl Xe auf.

■ Beispiel:

Mit Bezugszeichen A ist ein Temperaturfühler (Tl ) innerhalb, mit B ein Temperaturfühler (T2) ausserhalb des Gehäuses der Waage 1 bezeichnet. C ist ein Luftdruckfühler (p) und D ein Sensor, mit dem die Neigung (N) der Waage 1 zur Senkrechten festgestellt werden kann.

Im Fall der Linearisierung wird sich die Funktion in der Regel von derjenigen im Fall der Kalibrierung unterscheiden.

Die Anordnung oder Bewertung der Änderung der Parameter (Störgrössen) muss nicht einzeln erfolgen. Es können auch komplexere Zusammenhänge formuliert werden, bei

Beispiel (für den Fall einer Kalibrierung):

35 Im Fall der Linearisierung ist in der Regel die Gewichtung und die Punktezahl Xe anders, da die Abhängigkeiten nicht mit denjenigen der Kalibrierung übereinstimmen. Das Vorgehen bei der Linearisierung ist hingegen gleich wie für die Kalibrierung.

Ort Parameter Änderung seit der Gewichtung Punkte

(Sensor) letzten Kalibrierung (Xe)

A Temperatur ATI = 1,0 K 1.4Pte/K 1.4

B Temperatur AT2 = 0.2 K 0.5 Pte/K 0.1

C Druck Ap =200 N/m2 0.001 Pte/N/m: 0.2

D Neigung AN =0.04 Grad lOPte/Grad 0.4

Totalerreichte 2.1

Punkte

Auslösende Punktezahl Xa ist 2.0.

In diesem Beispiel ist damit die vorgegebene auslösende Punktezahl Xa von 2,0 Punkten erreicht bzw. überschritten, und es wird eine Kalibrierung ausgelöst oder die Notwendigkeit einer Kalibrierung angezeigt.

Im Beispiel wird die vorgegebene Punktezahl Xa von 2,0 zu 70% von derTemperaturänderungTl bewirkt, die Temperaturänderung T2 hat nur einen Anteil von 5% an der Punktezahl Xa der gewichteten Summe.

Statt der im Beispiel aufgeführten Parameter können auch weniger oder mehr Parameter beigezogen werden, z. B. die relative und die absolute Luftfeuchtigkeit, die Gaszusammensetzung z. B. bei Wägungen in Schutzgas oder in verschmutzter Luft, die Luft- oder Gasdichte, elektrische und magnetische Felder, Erschütterungen bzw. deren Auswirkungen auf die Waage, die Radioaktivität, Strahlungen aller Art, die Alterung von Bauteilen, der Mond- und der Sonnenstand sowie die Gezeiten etc.

Im Beispiel ist als die Kalibrierung auslösende Punktezahl Xa = 2,0 festgesetzt worden. Die Punktezahl Xa = 2,0 kann ein waagenspezifischer Erfahrungswert sein, welcher sich als zweckmässig erwiesen hat.

Anstelle eines Erfahrungswertes kann, nachdem bei der Installation der Waage vorerst einmal ein Erfahrungswert eingegeben worden ist, z. B. 2,0, als auslösende Punktezahl

60

65

670507 4

Xa jeweils ein Wert festgelegt werden, welcher sich aus den Änderungen der letzten zwei oder mehr Kalibrationswerte ergibt. Ein einfacher Fall ist ein Mittelwert berechnet aus den Punktezahlen der beiden vorangegangenen Kalibrierungen.

Das automatische Auslösen einer Kalibrierung und/oder s Linearisierung setzt in der Regel voraus, dass die Waage im Bereich von «0» steht und die Gewichtsveränderung (dG/dt) unter einer vorgegebenen Grenze liegt.

Um auch während einer über einen längeren Zeitraum andauernden Wägung die Bedienungsperson auf die Notwen- io digkeit einer Kalibrierung und/oder Linearisierung aufmerksam zu machen, kann z. B. eine optische oder akustische Anzeige vorgesehen werden. Der Entscheid, die Wägung zu unterbrechen bzw. abzubrechen, bleibt dann dem Benutzer freigestellt. 15

Die im Beispiel gewählte Gewichtung der Änderung der Parameter ist rein beispielsweise und willkürlich; sie muss selbstverständlich entsprechend der Art der Waage, der Empfindlichkeit und dem Einsatzbereich und -ort gewählt und allenfalls auch nachträglich angepasst werden. 20

Insbesondere ist es auch möglich, die Kalibrierung und/ oder Linearisierung nicht nur bei Erreichen der auslösenden Punktezahl Xa, sondern auch schon durch das Erreichen einer vorgegebenen Punktezahl Xe eines einzelnen Parameters auszulösen bzw. anzuzeigen, wobei die letztere Punktezahl Xe auch wesentlich unter der auslösenden Punktezahl Xa liegen kann.

Die Gesamtsumme kann sich selbstverständlich aus positiven und negativen Werten zusammensetzen, weshalb die Wahrscheinlichkeit besteht, dass häufig trotz Änderung einiger Parameter keine Kalibrierung und/oder Linearisierung notwendig wird, weil sich die Änderungen gegenseitig kompensieren.

Beim vorliegenden Verfahren brauchen die verwendeten Fühler (z. B. für die Temperaturerfassung) nicht die gleich hohen Anforderungen wie im Fall der direkten Fehlerkompensation zu erfüllen.

Das Verfahren ist bei allen elektronischen Waagen anwendbar, unabhängig vom angewandten Messprinzip.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

670507 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur automatischen Kalibrierung und/oder Linearisierung einer elektronischen Waage, bei dem von der Auswerteschaltung des Wägesystems bzw. einem Mikroprozessor Änderungen von das Wägeergebnis beeinflussenden Parametern erfasst und verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung mindestens eines Parameters erfasst und mittels einer Funktion in Punkte umgerechnet und gespeichert wird und dass bei Erreichen einer vorgegebenen Punktezahl eine Kalibrierung und/oder Linearisierung der Waage angezeigt und/oder eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter die Änderung der Temperaturen innerhalb und/oder ausserhalb der Waage und/oder des Luftdruckes und/oder der Neigung der Waage und/oder die relative oder die absolute Feuchtigkeit und/oder die Gaszusammensetzung und/oder die Luft- oder Gasdichte der Umgebung und/oder elektrische oder magnetische Felder und/ oder die seit der letzten Wägung erfolgten Erschütterungen und/oder die Radioaktivität und/oder die Alterung der Bauteile und/oder der Mond- oder der Sonnenstand und/oder die Gezeiten erfasst und berücksichtigt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Punktezahl aus dem oder den Kalibrierungs- und/oder Linearisierungswert(en) der letzten oder der letzten zwei, drei oder mehr Kalibrierungen und/oder Linearisierungen und/oder einem oder mehreren Störgrössenparametern errechnet oder vorgegeben wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Punktezahl aus dem oder den Parametern gemäss einer Funktion errechnet oder vorgegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Kalibrierung und/ oder Linearisierung bei Erreichen einer für einen einzelnen Parameter vorgegebenen Punktezahl angezeigt und/oder eingeleitet wird, welche Punktezahl geringer ist als eine Punktezahl, die für die gemeinsame Berücksichtigung mehrerer Parameter vorgegeben ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Punktezahl und/oder eine Parameter berücksichtigende Funktion zu jedem Zeitpunkt neu vorgegeben oder neu bestimmt werden kann.