专利名称：称重方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及称重设备。具体地，本发明涉及秤(例如但不绝对地，涉及用于零售店 的秤)，以及秤关于水平面倾斜时对所测重量的影响。
背景技术：
秤(weighing scales)广泛用于准确测量商品的重量，以赋予商品的特定所测重 量适当的价钱。现代零售店的和其它需要准确称量商品重量的场所中的秤通常使用称重传 感器(load cell)来称量商品重量。通常称重传感器包括两部分，第一承载载荷部分和固 定部分，其中，秤台固定到该第一承载载荷部分，称重传感器通过该固定部分固定到秤或将 要被安装到秤中的底板上。称重传感器通常包括一个或多个应变仪(strain gauges)，其在 施加的载荷放置在秤上时变形。当应变仪变形时，其发出对应于未经补偿的重量值的初始 电信号，该未经补偿的重量值将在本文中贯穿说明书称为原始输出或重量值Wa。在秤倾斜离开水平面的任何时刻，由称重传感器测量的施加载荷的原始重量值变 得比施加载荷在水平时测量的实际重量轻。这样，秤通常放置在平直表面上，和/或具有例 如可调节底脚等机构来在需要时将秤调节为水平。但是，尽管名义上设置在平直表面上，但 是繁忙的零售店中的秤通常四处移动，并且可能通常受到故意的或无意的撞击。为了系统 命名，并且易于理解，遍及该申请的术语，例如“水平”或“调节到水平”指倾斜程度，在该倾 斜程度下，称重传感器测量施加载荷的真正重量。秤通常以规定的称量精度出售，并且通常由地方或国家法律要求具有在规定公差 内的准确性。这可能提出一个问题，即如果秤从水平面倾斜，那么秤倾斜离开水平面时测量 重量的误差可能使水平测量时名义上准确的秤超过公差范围。而且，在称重量时尽可能使 秤保持水平对于零售商还具有商业性的重要性，因为来自称重传感器的较轻的重量读数意 味着消费者将给商品支付比商品在水平情况下称量的真正价钱更便宜的价钱。多个文件描述了多种用于补充称重设备倾斜时所称重量中的误差的技术和方法。 用于补充倾斜度的最常用的技术之一是使用倾斜计测量称重传感器在水平平面中两个不 同轴中的倾斜度，然后由这两个倾斜度值计算补偿原始重量中的误差的校正因子。一个这样的文件是专利文件US 6137065。该文件描述了用于补偿倾斜影响的与称 重传感器紧邻安装或一体化的倾斜计。在该文件中，当倾斜计与称重传感器一体化时，称重 传感器输出倾斜校正的值。当倾斜计紧邻称重传感器安装在底座上时，倾斜度信息输出到 显示器，这表明应调节秤的底座装置的腿来将秤调节到水平。专利文件US 5717167描述了支撑在垃圾车上的称量装置。倾斜计设置用于检测 偏离水平面的情况，并且输出至少一个角度信号。该角度信号用于调节所称的重量，以提供 布置在秤上的载荷关于该倾斜角的准确的重量读数，该角度信号还用于通过由倾斜计检测 倾斜量，来成比例地校准由布置在垃圾车的秤上的载荷产生的剪切力。专利文件W02004/102134描述了一种称量系统，包括容器和称重传感器，该称重 传感器可在垃圾车上操作，载荷获取范围从通常5000磅到50000磅。设置在容器中的倾斜角传感器用于该系统中，以当垃圾车停止在倾斜地面上时，驾驶室控制器可补偿称重传 感器测量值。该专利描述了通过在添加载荷之前取得和存储称重传感器和倾斜度传感器读 数，并且使用这些读数作为基础测量值来计算“获取”重量的方法。在添加载荷之后重复该 相同过程，并且根据载荷添加之前和之后取得的读数之间的差值计算获取重量。该目的是 输出容器的初始重量，但是该重量仅在添加载荷测量和没有添加载荷测量之后获得。因此 该称重系统没有预标准化来使每个施加载荷仅需要进行一次测量。因此该重量测量系统对 于每一个新获取的读数必需进行两次测量，以输出初始容器重量。该系统的目的还包括通 过获取彼此间隔短时间内取得的前和后载荷读数来消除系统误差，例如垃圾车底盘扭转。
发明内容
本发明在所附权利要求中提出。本发明的发明人已经指出，来自称重传感器的对应于称重设备预先存在的重量的 输出数据值在称重测量中必须正确输出。当进行施加载荷的测量时，不仅承载载荷的容器 /秤台的质量、重量必须补偿，而且还需补偿由机械地将秤台结合到称重传感器的任何配 件和称重传感器自身部分产生的秤自身的“空载载荷”(dead-load)；和由与称重传感器相 关的电子装置引入的任何恒定偏移值，该恒定偏移值不随倾斜度改变。称重传感器测量的 重量(不包括施加到设备的载荷和任何恒定偏移值)在后文中贯穿本申请称为称重设备的 “空载重量”(deadweight)。与现有技术不同，现有技术试图对每一个载荷的测量值进行总 体倾斜度补偿，本发明试图仅倾斜度补偿称重传感器输出读数的实际上随倾斜度改变的组 成部分，并且不倾斜度补偿所述输出读数的不随倾斜度改变的组成部分。本发明因而提供一种校准称重设备的方法。所述称重设备包括称重传感器；倾 斜计，其关于所述称重传感器设置在限定位置中。所述方法包括以下步骤在第一位置中使 用所述称重传感器测量对应于至少第一重量值的第一值和又一个第一值；所述第一重量值 根据第一倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；在第一位置处使用所述倾斜计测量 与所述称重传感器的倾斜相关的第一倾斜度值；在第二位置中使用所述称重传感器测量对 应于至少第二重量值和又一个第二重量值的第二值；所述第二位置处于与所述第一位置不 同的倾斜度；所述第二重量值根据所述第一倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变； 在第二位置处使用所述倾斜计测量与称重传感器的倾斜相关的第二倾斜度值；比较所述第 一值和第二值；根据与所述第一关系不同的所述又一个值和称重传感器倾斜度之间的第二 倾斜度关系获得参数。本发明还提供一种使用称重设备进行称重的方法。所述称重设备包括称重传感 器；倾斜计，其关于所述称重传感器设置在限定位置中。所述方法包括以下步骤使用所 述称重传感器测量对应于至少以下值的第一值与重量相关的值；和又一个值；所述重量 值根据第一倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；所述又一个值根据与所述第一倾 斜度关系不同的第二倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；使用倾斜计测量与所述 称重传感器的倾斜度相关的倾斜度值；根据第一倾斜度关系和所述倾斜度值修改所述重量 值；根据至少所述又一个值和所述修改的重量值计算第二值。本发明还提供一种称重设备，包括称重传感器；倾斜计，其关于所述称重传感器 设置在限定位置中；存储装置，其存储参数；所述称重设备包括可操作用于以下步骤的处理装置接收对应于至少与重量和又一个值相关的值的第一称重传感器值；所述重量值根 据第一倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；所述又一个值根据与所述第一倾斜度 关系不同的第二倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；接收来自与所述称重传感器 倾斜度相关的倾斜计的倾斜度值；根据所述第一倾斜度关系和所述倾斜度值修改所述重量 值；根据至少所述又一个值和修改的重量值计算第二值。本发明人还发现，补偿空载重量和恒定偏移值可通过获得和存储与所述空载重量 和恒定偏移值相关的预校准数据，并且随后在将来的载荷/重量测量中使用该相同的数据 实现。用于补偿空载重量和恒定偏移值的预校准的称重设备能够减少进行施加载荷的重量 测量所需的程序步骤数量，并且因而减少总称量时间。本发明人还发现，测量重量中的残余误差仍存在于倾斜度补偿的重量读数中。虽 然空载重量和载荷倾斜度补偿能够减小来自存在于原始重量称量中的误差的大�。遣� 余误差可仍存在，使得倾斜度补偿的重量值不在特定精度范围内。因此，为了获得准确的重 量称量，需要补偿除了称重传感器倾斜度和施加载荷产生的剪切力以外的其它倾斜度依赖 性误差来源。这些来源为称重传感器自身中显示的那些，例如弯曲力矩，并且在所述称重传 感器倾斜时产生。发明人发现这些残余误差遵循使倾斜度和施加载荷与残余误差大小相关 的近似关系。通过进行一次或多次校准测量来确定一个或多个这些关系，本发明因而能够 预校准并且补偿这样的残余误差。因而本发明提供一种校准称重设备的方法，所述设备包 括称重传感器；倾斜计，其关于所述称重传感器设置在限定位置中；所述方法包括以下步 骤提供与在第一倾斜度值下所测的第一质量的重量相关的第一值；在从水平倾斜的第二 倾斜度下，使用称重传感器测量与所述第一质量的重量相关的第二值；在第二倾斜度下，使 用倾斜计测量与所述称重传感器相关的第二倾斜度；根据至少第一倾斜度关系和所述第二 倾斜度关系修改所述第二值；根据至少下述关系计算误差参数第一值和修改的第二值的 比较；以及重量和称重传感器倾斜度之间的误差关系。本发明还提供使用称重设备进行称重的方法。所述称重设备包括称重传感器； 倾斜计，其关于所述称重传感器设置在限定位置中。所述方法包括以下步骤使用所述称重 传感器测量对应于至少重量值的第一值；所述重量值根据第一倾斜度关系随所述称重传感 器的倾斜度改变；使用所述倾斜计测量与所述称重传感器倾斜度相关的倾斜度值；根据所 述第一倾斜度关系和所述倾斜度值修改所述重量值；根据至少所述修改的重量值计算第二 值；根据至少误差参数和所述倾斜度值修改所述第二值。本发明还提供一种称重设备，包括称重传感器；倾斜计，其关于所述称重传感器 设置在限定位置中；存储装置，其存储误差参数；所述称重设备包括可操作用于以下步骤 的处理装置接收对应于至少重量值的第一称重传感器值；所述重量值根据第一倾斜度关 系随所述称重传感器的倾斜度改变；从所述倾斜计接收与所述称重传感器的倾斜度相关的 倾斜度值；根据所述第一倾斜度关系和所述倾斜度值修改所述重量值；根据至少所述修改 的重量值计算第二值；根据至少误差参数和所述倾斜度值修改所述第二值。本发明的其他方面描述于权利要求中。
图1显示了称重传感器的示意性平面视图。
图2显示了图1中的称重传感器的正面视图。图3显示了用于本发明的称重设备的称重组件的侧视图。
具体实施例方式下面描述怎样体现本发明不同方面的优选示例。该示例不旨在限制本发明的范 围，因为以其它不偏离本申请中公开的发明概念的方式实现本发明可能是可行的 。本发明主要涉及用于零售店例如超市的秤，但是通常可适用于任何称重设备。就 这点而言，术语“称重设备”和“秤”贯穿本申请可互换使用。通常，用于超市的秤具有最大载 重量为约15千克(已知为15kg秤)或更�。窃蛏细哂诖说脑刂亓恳部墒褂�。通常， 最大载重量为15kg的秤具有两部分称量范围，每一部分具有不同的额定精度，例如对于小 于等于6kg、15kg秤具有2g的分辨率，其在该部分称量范围中给出3000分度值的范围，并 且对于6kg到15kg，该15kg秤在该第二部分范围中具有5g的分辨率，给出1800分度值的 范围。秤也可制造用于更准确地测量更小的重量，例如分辨率为Ig的6kg机器，给出6000 分度值的范围。本发明的称重设备使用一个或多个如图1和2中示例的称重传感器10来进行施 加质量的重量的测量，示值读出通常以施加质量的质量单位进行校准。通常称重传感器10 在其一端固定到底座部分，优选为底板40，而相对的自由端固定到秤台或容器。为了贯穿该 申请方便限定，X和Y轴关于图1中所示的称重传感器10的平面视图限定成X轴限定为沿 称重传感器10的通常长尺寸从底板安装位置到称重传感器10的自由端平行延伸的轴线， 其中秤台和相关配件固定到称重传感器10的自由端；Y轴限定为垂直于该X轴线的轴线， 其名义上平行于称重传感器10的短尺寸平行延伸；每一个轴线处于水平平面中。本发明的称重设备还包括倾斜计。用于本申请目的的倾斜计为可操作来给出一个 或多个与倾斜计装置关于水平面的角度或倾斜度相关的读数的任何装置。在优选实施例 中，倾斜计为加速度计20，其输出与沿水平面中的两个垂直轴的倾斜度相关的数据值。加速 度计20的输出通常随温度改变。这些温度变量可通过本领域中已知的多种方法补偿，例如 与加速度计20 —体化的专用硬件，其测量环境和/或加速度计20的温度，并且根据预限定 关系自动补尝输出变量。可替代地，称重设备可输出适用于温度校正的数据。优选地，用于 本发明的称重设备中的加速度计20是包括温度补偿功能的加速度计，但是原则上可使用 任何类型的加速度计20。本发明中还优选的是，加速度计20输出对应于倾斜度的数据值，该倾斜度的精度 在每一次测量中高于士0.05°，更优选士0.01°。通常加速度计20或其它倾斜计安装在 PCB30(印刷电路板)上，该PCB30具有用于操作加速度计的相关电子元器件。加速度计20 以关于称重传感器10预限定的基本上固定的位置关系安装，以使由加速度计20获得的倾 斜度值可用于测量称重传感器10的倾斜度。优选地，加速度计20以与称重传感器10相同 的倾斜度安装，以使来自加速度计20的零倾斜度的测量值对应于称重传感器10的零倾斜 度。优选的位置关系将由倾斜计测量的加速度的一个或两个轴与图1中所示的称重传感器 10的一个或两个相应的轴对准。对于根据本发明优选示例的一些校准步骤，加速度计20需 要测量沿称重传感器10的X和Y两个轴的加速度。在本发明的优选示例中，秤设置成如果最大倾斜角度高于某个阈值，例如关于水平面5°，则秤将停止输出重量值，并且相反通过显示器指示使用者将秤调水平。可替代地， 秤可自动调节秤的底脚来使秤回到真正的水平面。但是低于该阈值，则优选示例的秤应用 补偿来减小由于秤倾斜造成的误差。加速度计也可与称重传感器10 —体化安装或安装在称重传感器10上。但是在优 选示例中，加速度计20安装到称重传感器10侧部，与称重传感器10 —起安装在共用底板 40上。该布置具有比与称重传感器10 —体化或安装在称重传感器10上更有利，因为(1) 如果在装配和校准过程中发现加速度计20或称重传感器10有毛病，则仅需更换有毛病的 组件；(2)底板40可特别制造成容纳并且提供用于PCB30的安装结构，其中称重传感器10 通常限制在其装置(facilities)中，以安装外部PCB30。优选示例中的底板40是精确加工的单个金属板，在顶部表面上具有两个安装区， 一个可操作来安装称重传感器10，一个可操作来安装具有加速度计20的PCB30。底板40 也可由任何合适的具有一定硬度并且提供足够的温度翘曲抵抗性的材料制造。底板40也 可由一个或多个单独的底板形成，该一个或多个单独的底板随后固定在一起。在优选示例中，结合在一起的加速度计20、PCB30、称重传感器10和底板40的子装 置称为“称重传感器组件15”。但是称重传感器组件15可以是其中称重传感器10和加速 度计20处于相对固定位置中的任何装置。当按照如下分章节中描述的将倾斜度和安装误 差进行校准时，如果秤中现有称重传感器组件15存在毛�。蚩山浦卮衅髯榧�15作为 单个装置调换，而无需更换整个秤。底板40的底部和顶部表面优选加工为落在彼此平面倾 斜度公差为+/-0. 05°以内，以当底板40安放或安装到另一个表面50时，用于安装PCB30 的顶部表面区域和称重传感器安装顶部表面的水平度关于彼此准确已知。优选PCB30靠近称重传感器10安装到底部40上的区域安装。在优选示例中，这 样的位置紧邻称重传感器10，并且在称重传感器10旁边，如图1中所示。将加速度计20尽 可能近地安装到称重传感器10安装到底板40的点，这样安装可最小化发生在底板40的称 重传感器10和加速度计20之间的部分中的任何温度或其它原因的作用引起的翘曲。该靠 近关系很重要，因为加速度计20和称重传感器10之间的该位置和角度倾斜关系在整个使 用中在底板40上尽可能必须保持固定和恒定，以确保当秤以正常操作使用时，校准的测量 值正确并且可连续应用。为了进一步最小化翘曲的影响，本发明的加速度计20安装在两个“PCB30-底板 40”安装固定装置35之间，如图1中所示。优选示例中的PCB30具有两个孔，边缘紧邻加速 度计20的边缘(距离加速度计20的边缘优选小于5mm)设置。两个螺钉穿过这两个孔并 进入底板40中的相应的螺纹孔内，以将PCB30(并且因此加速度计20)固定到底板40。由 于螺钉靠近加速度计20，并且PCB30通过将加速度计20任一侧固定来固定到底板40的事 实，因此消除了可显著改变加速度计20关于称重传感器10的相对位置的任何PCB30翘曲 的可能性。倾斜计和安装校准不同的加速度计通常具有不同的操作性能。这些性能之一是由于加速度计20的 制造工艺造成的加速度计20中存在恒定的固有倾斜偏移值。该固有偏移值可能甚至在加 速度计20完全关于水平面水平时仍存在，因而可能在倾斜角计算时带有恒定误差。该固有 偏移值通常对于每一个单独的加速度计20装置不同，其中较好的(通常较贵的)加速度计
9通常具有较低的恒定固有倾斜偏移值。通常较贵的加速度计具有+/-0.05°或更小的固有 倾斜偏移值。当使用加速度计20来测量称重传感器10的倾斜时，也可能存在其它倾斜度误差。 这些误差由加速度计20和称重传感器10之间的由加速度计20和称重传感器10之间的安 装布置造成的任何相对倾斜偏移值造成。图3显示了根据优选示例的称重组件的该安装误 差的夸大情况。优选示例中的这些误差由以下原因造成a)加速度计20到PCB30的安装，b) PCB30到底板40的安装， c)底板40中的任何加工误差引起底板40的底部表面和用于安装称重传感器10 和加速度计20/PCB30的顶部表面区域之间的倾斜度，d)称重传感器10到底板40的安装。本发明人已经意识到，当使用加速度计20来获得秤中的称重传感器10的倾斜度 的准确读数时，加速度计20不需要具有低固有倾斜偏移值。相反，发明人已经发现，通过将 加速度计20和称重传感器10安装到固定装置或组件中，然后校准该装置来补偿内部加速 度计20倾斜偏移值和安装倾斜度偏移值，可使用便宜的加速度计20，其固有倾斜偏移值大 于更昂贵的加速度计的更准确的倾斜偏移值。在本发明的优选示例中，所使用的加速度计 20具有小于等于+/-0. 11度的固有倾斜偏移值。而且，本发明的发明人已经发现，校准称重 传感器组件15无需考虑安装误差因素，使得加速度计20不必直接安装到称重传感器10上 或内。上述安装误差和固有加速度计20偏移值通过第一校准步骤校准，该第一校准步 骤校准称重传感器10和加速度计20之间的所有初始倾斜度偏移值。根据优选示例的该第 一校准步骤为称重传感器组件15关于水平面的平直度在士0. 05°内时进行的单次校准测 量。该第一校准步骤优选在称重传感器组件15安装到秤中之前，并且在秤台安装到称重传 感器10之前在称重传感器组件15上进行。在优选示例中，该校准步骤使用计算机软件自 动运行，但是原则上其可手动运行或以任何其它自动或非自动方式进行。底板40与称重传 感器组件15的其余部分一起放置在关于水平面水平度在+/-0. 05度内的平直表面50上。 于是来自加速度计20的输出值(对应于上面描述的倾斜偏移值和安装误差)被读取并存 储在称重传感器10的记忆存储装置或其它存储介质中。优选地，存储介质应在称重传感器 组件15上，以使得称重传感器组件15在秤中进行更换而无需重新校准倾斜度和安装偏移 值，或无需访问外部存储数据或记录。将该校准步骤过程中所测量的称重传感器组件15所 处的倾斜度视为称重传感器10的用于任何校准步骤和其它施加载荷的测量的真正的“零 倾斜度”或精确的水平方向，以使相应的X和Y加速度计20偏移值可用于任何进一步校准 步骤或施加载荷的测量。优选示例中称重传感器的输出使用模拟_数字转换器(A-D转换器)由模拟信号 转换为数字信号，然后由数字过滤器进行过滤，优选在硬件中实施，以得到每IOOms的重量 读数。该重量读数的频率可提供在处理器性能要求和在秤输出显示上给出良好视觉响应之 间的良好折衷。由称重传感器10输出的经过滤的数据不是直接的重量测量值，而是称重 传感器“计数”的数值，其对应于沿称重传感器测量轴取向的特定载荷。这些经过滤的称重 传感器输出计数值可然后转换为可由秤输出的重量值，并且因而转换为可由秤输出的质量值。在本申请中为了方便措辞，假设称重传感器输出为经处理以转换成由秤输出的重量和 /或质量值的“计数”值。优选示例中从加速度计20输出的对应于X和Y轴倾斜度的原始数据也由与重量 过滤相同的过滤方法进行过滤，并且因而经过滤的加速度计读数(相应地标示为Dx和Dy) 以与经过滤的重量读数相同的速率输出。当称重传感器10处于真正的零度水平度时，来自 加速度计20的对应于X和Y倾斜度轴的原始输出数据分别以Dxi和Dyi标示。对应于处 于零倾斜度的秤的加速度值可从这两项加速度计输出数据值Dxi和Dyi确定并分别存储为 Xoff和Yoff值。Xoff和Yoff值优选地电子存储在称重传感器组件15中的记忆装置中， 更优选地存储在称重传感器10中。于是零倾斜度偏移值Xoff和Yoff可用于确定后序测 量或校准步骤中称重传感器10的相对倾斜度，如在本申请中下面更详细描述的那样。通常用于优选示例中的加速度计具有关于加速度计20装置的操作而固有的数字 偏移值常数(Dk)和敏感度常数(Sk)。在优选示例中，这些常数Dk和Sk用于下面的方程1 和2中，以得出各自X和Y轴的加速度读数Xoff和Yoff。方程1 方程2 本发明的该第一倾斜度偏移值校准步骤可同样在安装在秤中的称重传感器组件 15上进行。在安装在秤中之前仅校准称重传感器组件15的优选示例的优点是，当称重传感 器组件15安装到其它秤部件，例如由秤底脚支撑的秤壳体上时，则其变得非常难于确保称 重传感器10处于关于水平面在+/-0. 05度内的水平度的平直表面50上。这是因为其它部 件，例如秤的底脚和秤壳体的底部通常未经精确制造来关于水平面水平，并且可能由于其 固定在一起的方式而关于彼此进一步具有不期望的倾斜度。作为对照，由于称重传感器10 在单个的精确加工的底板40上，该底板40中，顶部表面安装区已知平直并在+/-0. 05度内 平行于底板40的底部表面，则当底板40设置在关于水平面精确到+/-0. 05度的水平秤台 上时，称重传感器10已知处于在+/-0. 1度内的平直水平面上。优选示例描述了确定Xoff和Yoff值的一种方法。但是，可使用其它方法来确定 初始X和Y加速度计的Xoff和Yoff值，其为称重传感器10处于关于水平面平直时加速度 计输出值的表示方式。使用该优选方法的优点是，当校准装置装配成测试表面50平直度关 于水平面在+/-0. 05度时，仅需一次测量来校准初始倾斜度误差，因而减少制造时间，并且 节约成本。当称重传感器10已经如上所述进行倾斜度偏移值校准时，则称重传感器组件15 可安装到秤壳体中，并且秤台或容器和相关固定装置可固定到称重传感器10的自由端。具 有已完成的初始倾斜度偏移值校准的称重传感器10可进行施加载荷的测量，所述测量补 偿了由于秤关于水平轴倾斜时施加载荷倾斜造成的误差。类似于方程1和2，当称重传感器10 (和因此加速度计20)随后用于初始倾斜度 校准时，对应于分别沿X和Y轴的倾斜度的加速度输出值Xa和Ya可使用下面的方程3和4由从加速度计20Dx和Dy输出的原始X和Y数据获得。方程3 方程4 分别沿X和Y轴的倾斜角Xb和Yb可通过使用方程5和6由加速度值Xa和Ya以 及初始X和Y偏移加速度Xoff和Yoff获得。方程5 方程 5a 方程6 方程6a 在优选示例中，加速度计20也对温度进行了补偿，其中在特定温度下的角度中的 误差称为Tc。分别沿X和Y轴的温度补偿的倾斜角Xc和Yc可因此如方程5a和6a中所描 述的通过从原始倾斜角Xb和Yb减去角度中的温度依赖性误差Tc来计算。当施加载荷由倾斜的秤称量时，存在的称量误差可通过如下面方程7描述的考虑 了温度补偿倾斜角Xc和Yc的单个合成倾斜角Td来校正。然后合成倾斜角Td可与方程8 一起使用来计算倾斜度补偿因子Tk，该补偿因子Tk可用于校正本申请中描述的称重传感 器读数中的测量误差。方程7 方程8 倾斜度依赖性空载重量和其它称重传感器信号偏移值的校准独立的初始校准用 于补偿(i)当称重传感器10偏离水平面倾斜时，由处于一定角度的施加载荷产生的重量 中的误差；并且优选补偿(ii)加速度计20的温度依赖性；由秤的空载载荷产生的空载重量也必须正确校 准以用于倾斜依赖性误差。本发明人已经发现，当无载荷施加时，从称重传感器10输出的输出读数或“计数” 值由两个主要来源合成1)空载载荷的空载重量。2)其它来源，例如来自电子元器件的积累到称重传感器10中或与称重传感器相关的基本上恒定的偏移值，例如A-D转换器。这些其它来源通�：愣ǎ强赡茉蛏隙杂� 来自称重传感器10的输出计数值有用的任何来源和/或影响称重传感器10输出的计数值 的任何装置产生，该称重传感器10与称重传感器组件15具有与空载载荷的空载重量不同 的倾斜度关系。在优选实施例中，“其它来源”由A-D转换器产生，并且在后文中称为“电子 偏移值”。类似于施加载荷的测量重量的余弦倾斜角依赖性，秤的空载载荷的所测空载重量 也随合成倾斜角的余弦值变化。但是电子偏移值基本上为常数，其通常不随倾斜角改变。 因而总称重传感器输出值的一部分与重量有关，并且根据第一倾斜度关系随称重传感器10 的倾斜度改变，而总称重传感器输出值的一个或多个其它部分(其它值)根据与第一倾斜 度关系不同的第二或其它倾斜度关系随称重传感器10的倾斜度改变。在优选示例中，如果 秤在无施加载荷时倾斜，则来自称重传感器10的总输出读数随倾斜角改变，该总输出读数 是倾斜角可变的空载重量和恒定的电子偏移值的和。因此在未施加载荷时将由称重传感器10获得的输出计数读数作为绝对空载重量 测量值是不正确的，因为该读数还包括“电子偏移值”，该“电子偏移值”不等于空载载荷。 在想要如下面详细所述的预校准秤的空载重量时，该“电子偏移值”添加到由称重传感器10 测量的空载重量成为问题。当秤用于测量施加载荷的重量时，来自称重传感器10的输出读数由下述值合成 施加载荷的重量(随称重传感器倾斜角改变) 秤的空载载荷的重量(随称重传感器倾斜角改变)，和 存在的恒定电子偏移值现有的秤倾斜角补偿方法仅将倾斜角校正值在施加载荷放置到秤上时应用到总 称重传感器输出读数，以获得施加载荷的倾斜角校正的重量值。然后为了获得仅该施加载 荷的倾斜角校正的重量值，该秤或其它重量计算系统减去对应于在零倾斜角下测量的空载 载荷的空载重量和电子偏移值的相关计数值。但是，本发明人已经发现，当施加载荷时，通 过最初倾斜角校正来自称重传感器10的总输出计数，空载载荷和施加载荷重量部分得到 补偿，但是电子偏移值无需倾斜角补偿为较大的新值，这造成倾斜角补偿的输出读数中的 误差。因而随后从该倾斜角校正的总计数值减去单个之前存储的空载重量值和电子偏移值 将不完全补偿电子偏移值，给出施加载荷重量的错误值。现在举例来示出上述误差来源。给出的值不是真实值，只是旨在显示本发明已经 进行了识别和抵消的误差来源。该示例假设不存在由例如温度变化和称重传感器弯曲力矩 等来源产生的其它误差。该示例涉及称量放置在倾斜5度的秤上的6kg载荷。假设如果在零倾斜度下测量 对应于施加载荷的真实值的称重传感器的计数值为600000 ；对应于零倾斜度空载载荷的 (所测)空载重量的称重传感器计数值为150000计数值，电子偏移值为5000计数值。在 进行施加载荷的测量之前，秤预储存了几个对应于零倾斜度未施加载荷的称重传感器计数 值，其为电子偏移值和空载重量的和，即为5000+150000 = 155000计数值。然后将施加载 荷放置在倾斜度角为5度时的秤上。称重传感器输出735000的计数值该计数值的590000 为施加载荷的结果，由于秤倾斜，其小于真实值600000;该计数值的140000为空载载荷的 结果，由于秤倾斜，其小于真实值150000 ；该计数值中的5000由电子偏移值引起，其为常数，并且不会由于秤倾斜而改变。根据现有技术的方法，735000的总计数可于是总体(作为 整体)倾斜度校准为755200的数值其中施加载荷的初始值正确地调节到600000 ；空载载 荷的初始值正确地调节为150000 ；但是电子偏移值的初始值不正确地调节到5200。当秤于 是从倾斜校正值755200减去预存储的“零倾斜度”计数值155000 (对应于空载载荷和电子 偏移值)时，仍然存在由于过补偿电子偏移值造成的误差。施加载荷的所得的计数值等于 600200，其反之对应于所施加载荷的6002kg的不正确的重量输出值。本发明人已经指出，为了能够在秤倾斜某个角度时获得施加载荷的更准确的测量 重量值，来自加载秤的输出读数中必须补偿来自未加载秤的输出读数，该补偿通过考虑并 且如果需要修改该加载和未加载读数的根据第一关系随倾斜角改变的部分和随倾斜角不 改变(基本上恒定)或根据第二关系随倾斜角改变的部分来进行。当通过应用根据优选示 例的倾斜角补偿来计算称重传感器输出计数值的修改值时，在测量施加载荷时将电子偏移 值的校正值从称重传感器10的倾斜角补偿计数值减去。这可通过多种方法实现，包括存 储多个电子偏移值的倾斜角补偿值，并且根据由倾斜计测量的倾斜角调用和减去适当的电 子偏移值；每次将要称量载荷时，在与施加载荷的测量相同的倾斜角度下进行零载荷校准 测量，优选在紧接着施加载荷的测量之前或之后进行零载荷校准测量。根据本申请优选示 例的该方法包括预确定用于该秤的电子偏移值，存储该值，并且随后在进行任何其它称重 传感器测量时使用和再使用该值。期望零售店或其它环境中的秤进行预校准来消除空载重量和恒定偏移值的校正 值，以使秤的正常使用者不需要每次在相同的秤倾斜角下进行两次对比测量来称量施加载 荷的实际重量。因而本发明通过使用称重传感器10在第一位置中测量对应于至少第一重量值和 又一个第一重量值的第一称重传感器输出值来预校准称重设备。该第一重量值根据第一倾 斜度关系随称重传感器10的倾斜度改变。然后本发明在第一位置处使用倾斜计测量与称 重传感器10的倾斜角相关的倾斜度值。一旦这些测量进行完，则本发明的方法在第二位置 中使用称重传感器10测量对应于至少第二重量值和又一个第二重量值的第二称重传感器 输出值。但是在与第一位置处于不同倾斜度的第二位置，该第二重量值仍根据第一倾斜度 关系随称重传感器10的倾斜度改变。而且在第二位置处，倾斜计测量与称重传感器10的倾 斜角相关的第二倾斜度值。一旦所有这些测量进行完，则本发明比较该第一值和第二值，并 且根据该又一个重量值和称重传感器倾斜度之间的第二倾斜度关系，获得参数(例如“电 子偏移值”)。该第二倾斜度关系与第一倾斜度关系不同，并且可能基本上是常数。在优选示例中，该方法通过确定“电子偏移值”、通过在不同倾斜角下读取下面以 输出计数值Ml和M2标示的至少两个称重传感器测量值来应用。使用相同的施加载荷量来 进行至少两次测量，该施加载荷量在优选示例中为零。优选地，这两个倾斜度值应间隔足够 远来获得空载重量的余弦关系的准确表示方式。由于在两个不同倾斜角度下，空载重量将 以已知的余弦关系变化，但是电子偏移值保持恒定，因此Ml和M2的比较将确定与电子偏移 值相关的计数值。一旦已知该计数值，则优选示例中可将该电子偏移值在应用任何倾斜角 补偿之前从测量值去除。在优选示例中，在称重传感器10关于水平面处于零倾斜角时，在没有施加载荷的 情况下，获得空载重量的第一测量值(Ml)和电子偏移值。在优选示例中，该值已知为“零值”，并且存储(优选在称重传感器10中)用于该申请中后面描述的其它校准步骤中。第 二测量值(M2)优选在称重传感器10仅沿一个轴(X或Y)倾斜到秤在正常操作中设计进行 校正的最大期望倾斜度时获得，该最大倾斜度在优选示例中为5°。当沿该一个轴倾斜到第 二倾斜角时，另一个垂直轴保持基本上关于水平面在+/-0. 1度内的水平度。但是原则上测 量值Ml和M2可通过任何两个不同的X和Y倾斜角的组合来获得。通过在关于水平面0和 5度倾斜度下测量空载重量和电子偏移值，对应于空载负载的计数部分(DW)可使用方程9 进行计算。方程9 由于在优选示例中，测量值Ml以两个轴关于水平面在士0. 1°内的水平度下进 行，因此Ml可视为恒定偏移值和最大空载重量值，因而在计数值中，恒定的电子偏移值 Eoff可于是使用方程10进行计算。该值可存储在称重传感器10、称重传感器组件15或称 重设备的其它部件中的记忆装置中，或可永久或临时存储在进行校准测量的外部系统中。方程10Eoff = Ml-Dff该优选示例中的上述倾斜角依赖性空载重量校准测量在称重传感器组件15已经 装配到秤中时通过固定到称重传感器10自由端的秤台进行。通过参照加速度计20输出值， 因此参照从加速度计20获得的倾斜角度，将该秤首先调平到关于水平面+/-0. Γ内。这通 常通过调节秤的底脚进行。没有施加载荷放置到秤台上。然后在关于水平面0度的第一倾 斜角下记录测量值Ml。然后将该秤倾斜到第二倾斜角(在该示例中关于水平面为5度)， 存储测量值M2。当计算出该恒定电子偏移值“Eoff”并且存储在秤中时，其可于是用于更准确地测 量施加载荷在倾斜秤上的重量。将施加载荷放置在秤上时读取的称重传感器输出计数为 Wa，其对应于施加载荷、空载载荷和电子偏移值。当已经获得该测量值Wa，并且Eoff已知且 存储时，秤可正确计算施加载荷的真实的零倾斜角重量。这首先通过将预计算的EofT存储 值从总称重传感器输出计数值(Wa)减去，从而仅保留对应于空载载荷和所施加载荷的称 重传感器输出计数值，这两个值都关于倾斜角具有余弦依赖性关系。然后再次应用倾斜度 补偿来得出表示空载载荷和施加载荷的校正“零倾斜角”计数值的值(Wb)。方程11 可于是根据方程12通过从Wb减去之前计算的零水平度空载重量而获得施加载荷 准确的倾斜角校正的重量值。可替代地，合成倾斜角补偿的空载载荷和施加载荷值(Wb)在 重量计算中可用作如下面所述的进一步补偿其它称量误差的一项。方程12对应于施加的空载重量的计数值=Wb-DW残余称重传感器误差的校准本发明人还发现，当秤倾斜时，甚至在进行补偿时，所测的施加载荷的重量值中仍出现误差由于当称重传感器10倾斜离开水平面时，施加质量关于称重传感器测量轴线处 于某个角度而产生的重量中的误差；加速度计20的温度依赖性；和当补偿空载载荷的空载重量的倾斜度依赖性时保持恒定的偏移值。为了在该申请中系统命名，所测重量中的这些额外的误差称为“残余误差”，并且 已经发现，是由倾斜角对称重传感器10的内部运行机构和部件的影响造成的。当待称量的 载荷施加到秤时，施加重量的动作造成称重传感器10变形。当这在一定角度下进行时，称 重传感器10中的其它弯曲力矩造成输出重量读数中的误差，该误差没有使用前面部分中 所描述的倾斜角校正方法进行补偿。本发明人发现，误差还由应变计的任何轻微的移位造 成，该应变计结合到称重传感器的框架。这样，如果秤补偿这些误差，则需要比方程12中表 述的更复杂的关于倾斜的秤的载荷/重量计算。本发明人通过实验发现，如由下面方程13和14描述的，这些残余称量误差随着增 大的倾斜角和增大的载荷而增加，其中关于Y轴的残余误差与施加载荷和倾斜角的积成比 例，而关于X轴的残余误差与倾斜角和施加载荷的平方的积成比例。方程13Y轴残余误差oc (施加载荷)X(倾斜角)方程14X轴残余误差oc (施加载荷)2X(倾斜角)因此本发明提供一种预校准称重设备来补偿这些残余误差的方法。这通过在一个 倾斜角下进行一个或多个质量的一次或多次称重传感器测量、根据已知的倾斜度关系补偿 倾斜角、指明(记录)初始倾斜度补偿之后存在的残余误差、和计算一个或多个误差补偿参 数来获得，所述误差补偿参数可用于使用称重传感器10的后序称量中。将与第一质量的重 量相关的第一值提供给该设备或由该设备提供。该第一值与在第一倾斜度值下测量的第一 质量的重量相关。原则上，第一倾斜度值可以是与水平面相同的水平度值或关于水平面处 于一定倾斜度的值。优选地，该第一重量值与第一质量的重量相关，其中第一倾斜度值为 零，即与水平面相同的水平度。该第一值可以是以前已知的，或可以通过进行第一测量的设 备获得。当该第一值由该设备获得时，第一测量优选通过称重传感器10在基本上水平的水 平度下进行。该第一测量输出与第一质量的重量相关的第一值，该第一质量可以是秤上的 施加载荷或秤自身的空载载荷。于是本发明要求在称重传感器10关于水平面处于第二倾斜度时称量该第一质 量，以记录与第一质量的重量相关的第二值。对应于第二值的关于水平面的第二倾斜度与 关于第一值的第一倾斜度不同。而在该第二倾斜度下，该倾斜计测量第二倾斜度值。于是本 发明根据至少已知的倾斜度关系和第二倾斜度来将第二重量值修改为对应于该第一倾斜 度的修改值。例如，如果第一值与关于水平面水平的倾斜度所测的第一质量的重量相关，则 使用已知的倾斜度关系修改该第二重量值，以得到也对应于水平面的修改的第二重量值。 该已知的倾斜度关系通常为余弦关系。然后该校准方法比较该第一重量值和修改的第二重 量值，并且根据至少比较结果计算误差参数；和重量与称重传感器倾斜度之间的误差关系 (例如方程13和14中所描述的)。可用于计算误差参数的其它值包括第一重量值和倾斜
16度值。当根据方程14进行残余称重传感器误差校准时，在水平下和处于某个倾斜角下测量 与第一质量不同的另一个质量，用于计算误差参数。在优选示例中，该方法通过下述步骤补偿残余误差a)计算用于Y轴中的残余误差的校正因子(Yk)，和b)计算用于X轴中的残余误差的两个校正因子(Xkl，Xk2)；c)存储这些校正因子值，和d)将其用于施加载荷的后序测量中。在优选示例中，计算两个误差值，并且求和来考虑由任何X轴倾斜角产生的称重 传感器弯曲力矩误差的二次本质(quadratic nature)。计算一个误差值来考虑由任何Y轴 倾斜角产生的称重传感器弯曲力矩误差的线性本质。该优选示例使用这些校正因子来计算每一个轴中的残余误差值。然后将该误差值 从方程11中描述的计数值Wb减去来获得对应于空载载荷和施加载荷重量的计数值，其正 确补偿倾斜角，去除了不应进行倾斜度矫正的任何恒定偏移值，并且补偿了残余误差。该优选示例通过如方程15中详细描述的从计数值Wb计算残余误差补偿的重量计 数值Wc来实现该补偿，其中，每一个校正因子与在各自轴(Xc或Yc)中计算的倾斜角和空 载载荷加上施加载荷的倾斜度校正的计数值Wb相乘。Xk2项与Wb的平方相乘。方程15 但是可以设想，残余校正因子仅需要进行一个轴(X或Y)的计算，例如其中期望秤 仅曾经在垂直轴倾斜。而且，其它数学方法可用于计算并且因而补偿由称重传感器弯曲力 矩产生的残余误差。该优选示例通过进行以下步骤获得校正因子一次或多次校准测量，来计算Y轴 中的校正因子和至少两次校准测量，来计算X轴中的校正因子。计算X校正因子Xkl和 Xk2需要两次测量，这是由必须解决由于载荷和残余误差之间的二次关系的二次方程造成 的。这些用于确定X和/或Y残余误差校正因子的校准测量称为用于本申请的“二次校准 测量”。用于Y轴的二次校准测量形成一组，用于X轴的二次校准测量形成另一组。每一组 二次校准测量涉及在秤关于Y轴倾斜时将一个或多个已知载荷放置在秤上或在秤关于X轴 倾斜时将两个或多个已知载荷放置在秤上。已知载荷为施加载荷，其具有之前精确测量的 已知重量。为了计算校正因子Yk、Xkl和Xk2，每一个已知载荷需要称重传感器计数的参考 值。该已知载荷的参考计数值可以多种方式获得。一种方法是记录用于每一个已知载荷的 计数值，以在秤关于水平面平直时用于二次校准测量，然后减去无载荷施加到秤时处于水 平的秤的称重传感器计数值。但是这将需要多次测量，每一次用于在二次校准测量中使用 的每一个已知载荷。该优选示例利用从称重传感器10关于增加的施加载荷输出的计数值之间的线性 关系。因而通过已知对应于施加载荷的两次“零倾斜度”测量的称重传感器计数值，可确定 计数值和施加载荷之间的线性关系。一旦确定该线性关系，则任何任意的施加载荷的计数 值可使用该关系计算。该线性关系通常用于本发明的称重设备使用的称重传感器10，但是
17如果发现称重传感器10存在其它线性载荷计数关系，则这样的关系应适当地通过本文描 述的方法和根据背景技术的那些方法确定。该优选示例根据方程16通过计算“跨度值”确定该线性关系。该跨度值为由称重 传感器10在无施加载荷的情况下(已知为如前面所述的零值)在零倾斜度测得的计数值 和由称重传感器10在零倾斜度下在对应于称重传感器10在实际中标称测量的最大载荷的 施加载荷下测得的计数值之间的差值。由于在秤关于水平面的平直度在+/-0. 1度内时进 行计算跨度值的测量，因此该跨度值给出对应于二次校准测量中最大已知施加载荷的正确 的计数值，因为倾斜影响的误差不存在。然后存储该跨度值，用于二次校准中将被放置在秤 上的最大已知载荷。于是对于任何其它较小的施加到秤的已知载荷的正确计数值(零倾斜 角)可简单地通过将跨度值除以适当分数进行计算，其中该适当分数对应于较小已知载荷 与最大已知载荷相比较的分数。例如，如果最大的已知施加载荷为6kg，并且较小的已知载 荷为2kg，则对于较小的载荷，正确的“跨度”计数值仅为最大载荷的跨度值除以3。方程16跨度值=(最大已知载荷的计数，0倾斜角)-(0载荷的计数，0倾斜角)在优选示例中，一次二次校准测量用于确定Yk。该秤在Y轴中倾斜到5度，并且 在X轴中将水平度保持到士0.1°。将该全(最大)已知载荷施加到秤上，例如6kg(用于 6kg的秤)。记录由加速度计20沿Y轴测量的角度倾斜角的实际值Yc和该测量的称重传 感器计数值。根据方程11计数施加载荷的倾斜度补偿重量值加空载重量(Wb)的值。然后 使用方程17确定Yk的值。方程17 进行另一个类似的二次校准测量组来确定Xkl和Xk2。本发明人已经实验性地发 现，在二次校准测量中用于确定Xkl和Xk2所需的两个载荷中较小的一个应大约是最大施 加载荷的1/3。在该值下发现，由倾斜角造成的残余误差开始变得显著。该秤沿X轴倾斜到5度，并且沿Y轴保持士0. 1°的水平度。该全(最大)已知载 荷施加到秤上，例如6kg(用于6kg秤)。由加速度计20测量的沿X轴的角度倾斜度的实际 值Xc与用于该测量的载荷计数值一起记录。根据方程11计算所施加载荷的倾斜度补偿重 量值加空载载荷(Wb)。当秤沿X轴倾斜到5度时，对于1/3已知载荷(2kg)重复相同的二 次校准步骤。然后使用方程18-25计算校正因子Xkl和Xk2。项El、FBI和FA1仅为代表 Xkl和Xk2的中间计算步骤结果的值，其中Wb对应于全(最大)已知载荷施加到秤上时的 校准步骤。项E1/3、FB2和FA2仅为代表Xkl和Xk2的中间计算步骤结果的值，其中Wb对应 于较小的已知载荷施加到秤上时(其在优选示例中为全已知载荷的1/3)的二次校准测量 值。方程18 方程19
FBlJWb~E0ff) 方程20FA1 = FBI (ffb-Eoff)方程21E1/3 = (ffb-0 值)_ (跨度值 /3)方程22 方程23 方程24 方程25 本发明人已经发现，沿X和Y轴的残余称重传感器误差之间存在的一定程度的串 扰(crosstalk)。当秤关于一个轴倾斜，但是沿另一个轴保持基本水平时，如二次测量所描 述的，则造成沿倾斜轴的残余误差的一些或全部因子也可沿正交轴产生残余误差。该串扰 可例如由加速度计20内的串扰和/或称重传感器10中的串扰造成。另外，由于水平轴仅 关于水平面在士0.1°内，则沿正交轴可仍存在达士0.1°的倾斜度，造成二次校准测量中 的总残余误差。因此发现，当使用之前获得的用于沿正交轴的残余误差的补偿因子计算时，可更 准确地确定沿一个轴补偿残余误差的一个或多个校正因子。还发现，沿一个或多个轴的补 偿因子也可需要重新计算一次或连续多次，以迭代地提高由于串扰的影响造成的一个或多 个补偿因子的精确度。优选示例通过使用项Wc (如方程15中所限定的)来代替方程17-23中的项Wb而 考虑并且校正了残余误差串扰。对于其中校正因子Yk、Xkl或Xk2都未知的情况下的初始 二次校准测量，所有这三个校正因子(Xkl、Xk2、Yk)设置为零。在用于一个轴的初始二次校 准测量组完成后，则如上所述计算用于该特定轴的一个或多个校正因子，并且存储。在用于 关于初始组的正交轴的接下来的二次校准测量组中，校正因子通过使用Wc值确定，该Wc值 通过前面确定的用于正交轴的校正因子计算，而不是Wb。二次校准测量可交替重复，其中每一次，使用改进的更准确的用于正交轴的校正 因子值计算用于该轴的校正因子的新值。但是本发明人已经发现，足够准确的补偿因子可 通过进行初始组的二次校准测量获得，因而得到用于第一轴的校正因子，将这些初始因子 用于获得正交第二轴的校正因子，然后使用计算用于第二轴的校正因子再次重复用于第一轴的二次校准组。当所有二次校准测量已经完成时，将计算的Xkl、Xk2和Yk的值优选存储在称重传 感器10或称重传感器组件15中的记忆装置。因而，在优选示例中，秤的称重传感器10具 有下面如表1中描述的由所有前述校准步骤存储的值。表1在优选示例中存储的校准值 原则上，由前述校准步骤计算或测量的其它值也可存储在称重传感器10或称重 传感器组件15中。称重设备正常使用时补偿倾斜度的步骤顺序当称重传感器组件15和秤已经使用前述校准方法校准时，校准的称重设备能够 在未知的施加载荷放置到秤上时获得称重传感器读数，并且补偿由于称重传感器10倾斜 离开水平面时处于一定角度的施加载荷产生的重量中的误差；加速度计20的任何温度依 赖性；当补偿空载载荷的空载重量的倾斜角依赖性时的恒定偏移值；由例如其它称重传感 器弯曲力矩或应变计移位等影响造成的残余倾斜角依赖性称重传感器误差。本发明通过使用计算的误差参数(其在优选示例中为Xkl、Xk2和Yk)来补偿残 余误差，以获得准确的倾斜度补偿的重量和/或质量值。这通过使用称重传感器10测量对应于至少重量值的第一值获得，其中重量值根据第一倾斜度关系(例如所测重量与秤倾斜 度具有例如正常的余弦关系)随称重传感器10的倾斜度改变。在称重传感器10处于相同 的位置时，倾斜计测量与称重传感器10的倾斜度相关的倾斜度值，这优选与第一称重传感 器值的测量同时进行。然后使用所测的倾斜度值，将所测的重量值根据第一倾斜度关系进 行修改，以补偿所测重量的倾斜角依赖性，并且还使用误差参数进一步修改，以补偿残余误 差。当称重传感器10获得未知载荷的测量值Wa时，根据优选示例的称重设备通过下 述步骤补偿这些误差a)从加速度计20记录加速度计20值，并且根据方程3和4沿每一个称重传感器 轴计算加速度值Xa和Ya;b)根据方程5和6计算沿每一个称重传感器轴的倾斜角Xb和Yb ；c)根据方程5a和6a将温度补偿应用到倾斜度角Xb和Yb，以获得Xc和Yc ；d)从初始称重传感器输出值Wa去除任何恒定电子偏移值“Eoff”，然后使用方程 11补偿倾斜角，以得到未知载荷重量加空载重量的倾斜角补偿的计数值(Wb)；e)使用方程15补偿称重传感器10中空载载荷加施加载荷(Wb)的倾斜度补偿的 重量计数值的倾斜角依赖性残余误差，以获得Wc ；f)可任选地，将重力补偿应用到Wc来获得载荷加空载载荷Wd的重力补偿的重量 值；g)使用方程26从W去除空载载荷的空载重量，以获得未知的施加载荷的重量。方程26 如上所述，本发明的方法也可应用重力补偿来考虑重力的位置依赖本质。用于校 准位置的重力补偿因子“Gf”和用于使用位置的“Gs”优选存储在称重传感器组件15中，并 且根据方程27应用到值Wc，以计算载荷和空载载荷的重力补偿值Wd。同样，重力补偿可在 去除空载载荷的空载重量之后应用到未知的施加载荷的重量值。方程27 在优选示例中进行校准测量的顺序本发明的优选示例以下述顺序进行上述校准测量。1.如上面所述，通过将称重传感器组件15放置在平直表面50上并且记录该加速 度值而获得Xoff和Yoff值。然后将称重传感器组件15装配成至少秤台和配件固定到称 重传感器10。优选地，称重传感器组件15安装到完整的秤壳体中。2.考虑倾斜度偏移值Xoff和Yoff，调节称重传感器组件15或秤，以使称重传感 器10关于水平面平直。3.在零倾斜角时，通过在无载荷施加到秤台时记录称重传感器计数值来测量上述 “零值”。零值也是方程9中的Ml值。4.虽然仍处于零倾斜度，通过在将已知的最大施加载荷放置在秤台上时记录称重 传感器计数值来测量跨度值。
5.然后将施加载荷移除，并且将秤倾斜到正常称重操作中经历的最大倾斜角值， 该最大倾斜角值在优选示例中沿Y轴为5度士0.5°。加速度计值被记录并用于计算当前 倾斜角Xc和Yc。还记录称重传感器计数值M2。该电子偏移值“Eoff”可于是使用方程9 和10进行计算。6.在沿Y轴处于5度倾斜角时，将最大施加载荷放置到秤台上，并且记录称重传感 器计数值。该测量对应于用于Y轴的二次校准测量。计算校正因子Yk。7.然后将该秤沿Y轴调平到士0. 1°，并且倾斜到正常称重操作中经历的标称最 大倾斜值，该标称最大倾斜值在优选示例中为沿X轴5° 士0.5°。将最大施加载荷放置到 秤台上，并且记录称重传感器计数值。然后将最大载荷使用较小的载荷代替，该较小的载 荷为最大载荷重量的精确已知的分数(通常为三分之一)，但是如上所述，该较小的载荷可 以是质量小于最大载荷的任何载荷。记录该称重传感器计数值。这些测量值对应于用于X 轴的二次校准测量(测量组)。计算校正因子Xkl和Xk2。前面计算的Yk值包括在Xkl和 Xk2的计算中。8.在Yk的再次计算中，通过使用前面计算的Xkl和Xk2值重复步骤6来获得更准 确的Yk值。9.将载荷从秤移除，同时将秤保持在该倾斜角度。然后重复步骤5来使用方程9 和10考虑Xkl、Xk2和Yk而重新计算电子偏移值“Eoff”。本发明人已经发现，上述优选校准步骤1-8最小化实现本申请中公开的校准方法 所需要的测量和倾斜角调节次数。为了示出本发明，秤根据本发明的优选示例完全校准。然后使用该校准的秤来测 量关于水平面沿Y轴倾斜到5度的秤上的已知6kg载荷的重量。在根本没有任何误差补偿 的情况下，称重传感器计数输出值Wa等于5963g的载荷测量值，其具有37g的误差。当应 用倾斜度补偿来去除电子偏移值并且补偿秤空载重量和施加载荷的余弦依赖性时，秤给出 施加载荷的5996g的输出值，该值仍具有4g误差。当还应用校正因子来补偿称重传感器残 余误差时，该秤的输出值为6000g。
权利要求
一种校准称重设备的方法，所述称重设备包括I)称重传感器；II)倾斜计，所述倾斜计关于所述称重传感器设置在限定位置中；所述方法包括以下步骤A)提供与在第一倾斜度值下所测的第一质量的重量相关的第一值；B)在关于水平平面处于第二倾斜度下，使用所述称重传感器测量与所述第一质量的重量相关的第二值；C)在第二倾斜度下，使用所述倾斜计测量与所述称重传感器相关的第二倾斜度值；D)根据至少第一倾斜度关系和所述第二倾斜度值修改与所述第一质量的重量相关的所述第二值；E)根据至少下述关系计算误差参数i)与所述第一质量的重量相关的所述第一值和修改的第二值的比较；和ii)重量和称重传感器倾斜度之间的误差关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过进一步使用下述值计算误差参数iii)与所述第一质量的重量相关的所述第一值；和iv)所述第二倾斜度值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述设备还包括存储装置，所述方法还包括 以下步骤将所述误差参数存储在所述存储装置中。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，所述第一倾斜度关系为余弦关系。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中，所述误差关系为关于称重传感器倾 斜度成线性关系。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，所述误差关系为关于重量成线性关系。
7.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，还包括以下步骤A)在关于水平面处于第二倾斜度下使用所述称重传感器测量第三重量值，所述第三重 量值对应于与所述第一质量不同的第二质量；B)根据至少所述第一倾斜度关系和所述第二倾斜度值修改所述第三重量值；C)比较与所述第一质量的重量相关的第一值、修改的第二值和修改的第三重量值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述误差关系为关于重量的二次方程。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中，所述误差参数还基于前面计算的误 差参数。
10.一种使用称重设备进行称重的方法，所述称重设备包括I)称重传感器；II)倾斜计，所述倾斜计关于所述称重传感器设置在限定位置中； 所述方法包括以下步骤A)使用所述称重传感器测量对应于至少重量值的第一值；所述重量值根据第一倾斜 度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；B)使用所述倾斜计测量与所述称重传感器倾斜度相关的倾斜度值；C)根据所述第一倾斜度关系和所述倾斜度值修改所述重量值；D)至少根据修改的重量值计算与所述重量值相关的第二值；E)至少根据误差参数和所述倾斜度值修改与所述重量值相关的所述第二值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述称重设备还包括存储装置，所述存储装置 可操作来存储所述误差参数。
12.根据权利要求10或11所述的方法，还包括至少根据以下值修改所述第二值的步骤i)与第一称重传感器轴相关的第一误差参数；和ii)与第二称重传感器轴相关的第二误差参数，其中所述第二称重传感器轴垂至于第 一称重传感器轴。
13.称重设备，包括I)称重传感器；II)倾斜计，所述倾斜计关于所述称重传感器设置在限定位置中；III)存储装置，所述存储装置存储误差参数；所述称重设备包括可操作用于以下步骤的处理装置A)接收对应于至少重量值的第一称重传感器值；所述重量值根据第一倾斜度关系随 所述称重传感器的倾斜度改变；B)从所述倾斜计接收与所述称重传感器的倾斜度相关的倾斜度值；C)根据所述第一倾斜度关系和所述倾斜度值修改所述重量值；D)至少根据修改的重量值计算与所述重量值相关的第二值；E)至少根据误差参数和所述倾斜度值修改与所述重量值相关的所述第二值。
14.根据权利要求13所述的称重设备，其中，所述倾斜计和称重传感器安装在板上。
15.一种校准称重设备的方法，所述称重设备包括I)称重传感器；II)倾斜计，所述倾斜计关于所述称重传感器设置在限定位置中； 所述方法包括以下步骤A)使用所述称重传感器在第一位置测量对应于至少以下值的第一值i)第一重量值，和ii)第一偏移值；所述第一重量值根据第一倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；B)在第一位置处，使用所述倾斜计测量与所述称重传感器倾斜度相关的第一倾斜度值；C)在第二位置中，使用所述称重传感器测量对应于至少下述值的第二值iii)第二重量值，和iv)第二偏移值；所述第二位置处于与所述第一位置不同的倾斜度；所述第二重量值根据所述第一倾斜 度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；D)在所述第二位置处，使用所述倾斜计测量与所述称重传感器的倾斜度相关的第二倾 斜度值；E)比较v)对应于至少所述第一重量值和所述第一偏移值的第一值，和vi)对应于至少所述第二重量值和所述第一偏移值的第二值；F)根据所述偏移值和称重传感器倾斜度之间的第二倾斜度关系获得参数，其中所述第 二倾斜度关系不同于所述第一关系。
16.根据权利要求15所述的校准称重设备的方法，其中，所述设备还包括存储装置，所 述方法还包括以下步骤将所述参数存储在所述存储装置中。
17.一种使用称重设备进行称重的方法，所述称重设备包括I)称重传感器；II)倾斜计，所述倾斜计关于所述称重传感器设置在限定位置中； 所述方法包括以下步骤A)使用所述称重传感器测量对应于至少以下值的第一值i)与重量相关的值；和ii)偏移值；所述重量值根据第一倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；所述偏移值根据与 所述第一倾斜度关系不同的第二倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；B)使用倾斜计测量与所述称重传感器的倾斜度相关的倾斜度值；C)根据所述第一倾斜度关系和所述倾斜度值修改所述重量值；D)至少根据所述偏移值和修改的重量值计算第二值。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二关系为所述偏移值和称重传感器倾 斜度之间的基本上恒定的关系。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述重量值对应于与所施加的重量和空 载重量相关的值。
20.一种称重设备，包括I)称重传感器；II)倾斜计，所述倾斜计关于所述称重传感器设置在限定位置中； IV)存储装置，所述存储装置存储参数；所述称重设备包括可操作用于以下步骤的处理装置A)接收第一称重传感器值，所述第一称重传感器值对应于至少与重量和偏移值相关的 值；所述重量值根据第一倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；所述偏移值根据与 所述第一倾斜度关系不同的第二倾斜度关系随所述称重传感器的倾斜度改变；B)从所述倾斜计接收与所述称重传感器的倾斜度相关的倾斜度值；C)根据所述第一倾斜度关系和所述倾斜度值修改所述重量值；D)至少根据所述偏移值和修改的重量值计算第二值。
21.根据权利要求20所述的称重设备，其中，所述倾斜计和称重传感器安装在板上。
全文摘要
本发明提供一种称重设备和使用所述称重设备进行称重以及校准所述称重设备的方法，所述称重设备包括称重传感器和倾斜计，所述方法对称重传感器读数的根据不同关系随称重传感器倾斜度改变的组成部分进行倾斜度补偿。本发明还提供一种称重设备和使用所述称重设备进行称重和校准所述称重设备的方法，所述方法补偿已经预补偿称重传感器倾斜度的所测重量中的残余误差。
文档编号G01G23/01GK101876565SQ20101016727
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月27日 优先权日2009年4月28日
发明者凯尔文·丹尼斯·毕晓普 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
