專利名稱：裝載機(jī)稱重裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝載機(jī)稱重裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)裝載機(jī)動(dòng)態(tài)稱重的研究一直是一個(gè)熱點(diǎn)，比較多見(jiàn)的是在裝載機(jī)動(dòng)臂油缸安裝壓力傳感器，通過(guò)測(cè)量動(dòng)臂舉升過(guò)程中的油壓來(lái)測(cè)量斗內(nèi)貨物的重量，稱重?cái)?shù)學(xué)模型多為線性或分段線性模型，實(shí)現(xiàn)了較高的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度。專利號(hào)為CN200310109891.6的國(guó)家專利，公開(kāi)了一種“用于裝載機(jī)動(dòng)態(tài)稱重的智能裝置”，它采用的測(cè)重?cái)?shù)學(xué)模型直接將采樣信號(hào)作為線性模型的數(shù)據(jù)來(lái)源。專利號(hào)為ZL200620106188. 9的國(guó)家專利，公開(kāi)了一種“具有 GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b載機(jī)稱重裝置”，對(duì)于直接將采樣信號(hào)用于稱重提出了異議。實(shí)踐表明，測(cè)量精度受工作環(huán)境的振動(dòng)及噪聲影響，動(dòng)態(tài)測(cè)量精度有待提高。多年來(lái)的實(shí)踐結(jié)果及分析表明，由于裝載機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)多，工作條件惡劣，裝載機(jī)在動(dòng)態(tài)作業(yè)狀態(tài)中，壓力傳感器輸出信號(hào)中包含了大振動(dòng)、大沖擊及強(qiáng)噪聲等不確定干擾信號(hào)。上述測(cè)量方法的數(shù)據(jù)來(lái)源由采樣電路提供，數(shù)據(jù)很少進(jìn)行處理，這樣做的問(wèn)題是，因?yàn)橛蛪盒盘?hào)非單值，在每次舉升過(guò)程中，采樣電路的采樣數(shù)據(jù)會(huì)不同，而數(shù)學(xué)模型是固定的，將這樣的信號(hào)直接用于測(cè)重，造成稱重計(jì)算結(jié)果不唯一，誤差較大，影響精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要克服現(xiàn)有裝載機(jī)稱重裝置的容易受大振動(dòng)、大沖擊及強(qiáng)噪聲等干擾信號(hào)影響的缺點(diǎn)，提出一種能夠去除其大振動(dòng)、大沖擊及強(qiáng)噪聲等干擾信號(hào)、分解出其中的有用信號(hào)、為稱重模型提供單值可用信號(hào)的裝載機(jī)稱重裝置。本發(fā)明所述的裝載機(jī)稱重裝置包括嵌入式處理器、壓力傳感器、位置傳感器、觸摸屏、GPRS無(wú)線模塊、SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述的壓力傳感器、位置傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘的輸出端均連接于所述的嵌入式處理器，所述的觸摸屏、SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH 存儲(chǔ)器均有數(shù)據(jù)交換線與所述的嵌入式處理器連接，所述的GPRS無(wú)線模塊通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器與所述的嵌入式處理器數(shù)據(jù)連接，其特征在于所述的嵌入式處理器包含有針對(duì)輸入油壓信號(hào)的預(yù)處理模塊，所述的預(yù)處理模塊進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理步驟(1)計(jì)算出信號(hào)x(t)所有的局部極值點(diǎn)，用三次樣條分別對(duì)所有極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)插值，得到極大值點(diǎn)構(gòu)成的上包絡(luò)線U1 (t)和極小值點(diǎn)構(gòu)成的下包絡(luò)線V1 (t)；(2)求出上下包絡(luò)線的均值Hi1 (t)，然后求Ill (t) =x(t)-m1(t),^ljl| h1(t)是否滿足IMF的下述兩條性質(zhì)，若滿足則認(rèn)為Ill (t)是信號(hào)的一階IMF，記作f\(t) =^t),否貝IJ 將Ii1 (t)當(dāng)作χ (t)，重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行篩選并判斷是否滿足IMF的兩個(gè)性質(zhì)a.信號(hào)的極值點(diǎn)極大值或極小值數(shù)目和過(guò)零點(diǎn)數(shù)目相等或最多相差一個(gè)，b.由局部極大值構(gòu)成的上包絡(luò)線和由局部極小值構(gòu)成的下包絡(luò)線的平均值為零；假定經(jīng)過(guò)若干次重復(fù)以后得到的信號(hào)滿足了 IMF的兩個(gè)性質(zhì)，則將得到的IMF記作帥)；
toon] (3)將f“t)從x(t)中分離出來(lái)，記71(0 = χαΡΑα)，顯然，Y1 ω中除了穩(wěn)態(tài)分量以外，仍然可能包含其他高頻分量，因此將Y1 (t)作為新的待分解信號(hào)按照前述過(guò)程繼續(xù)篩選，得到4(0 ；(4) ^ff2(t) /Ay1 (t)中分離出來(lái)，Ey2(t) = yi(t)-f2(t)，如此循環(huán)剛才的過(guò)程， 依次得到^⑴，&⑴，……，fn(t)&y3(t)，Y4(t)，……，yn(t)，直至yn(t)小于某個(gè)閾值或呈現(xiàn)單調(diào)，分解結(jié)束。此時(shí)原始信號(hào)可以寫成
ηx(t) = Y,Mt) + yn(t)
i=l即原始信號(hào)可以表示為一列IMF分量和一個(gè)趨勢(shì)項(xiàng)之和，殘余分量yn(t)正是想要獲得的穩(wěn)態(tài)有用信號(hào)。EMD時(shí)頻分析是最新發(fā)展起來(lái)的一種時(shí)頻分析方法。所謂EMD既empirical mode decomposition (經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解)，能把信號(hào)分解成一組穩(wěn)態(tài)和線性的數(shù)據(jù)序列集，即本征模函數(shù)IMF (Intrinsic mode function)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和去噪，具有自適應(yīng)性。EMD方法認(rèn)為，任何復(fù)雜的的時(shí)間序列都是由一系列非正弦的、頻率從高到低的若干階IMF組成，每一階IMF都反映了信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性，其殘余量則反映了信號(hào)的偏移量或穩(wěn)態(tài)值。EMD算法的目的在于將性能不好的信號(hào)分解為一組性能較好的IMFs，這里IMF須滿足如下兩個(gè)性質(zhì)(1)信號(hào)的極值點(diǎn)極大值或極小值數(shù)目和過(guò)零點(diǎn)數(shù)目相等或最多相差一個(gè)。(2)由局部極大值構(gòu)成的上包絡(luò)線和由局部極小值構(gòu)成的下包絡(luò)線的平均值為零。EMD方法的本質(zhì)是通過(guò)特征時(shí)間尺度獲得本征振動(dòng)模式，然后由本征振動(dòng)模式來(lái)分解數(shù)據(jù)序列本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能夠去除其大振動(dòng)、大沖擊及強(qiáng)噪聲等干擾信號(hào)、分解出其中的有用信號(hào)、為稱重模型提供單值可用信號(hào)。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
具體實(shí)施例方式參照附圖本發(fā)明所述的裝載機(jī)稱重裝置包括嵌入式處理器、壓力傳感器、位置傳感器、觸摸屏、GPRS無(wú)線模塊、SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述的壓力傳感器、位置傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘的輸出端均連接于所述的嵌入式處理器，所述的觸摸屏、SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH 存儲(chǔ)器均有數(shù)據(jù)交換線與所述的嵌入式處理器連接，所述的GPRS無(wú)線模塊通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器與所述的嵌入式處理器數(shù)據(jù)連接，其特征在于所述的嵌入式處理器包含有針對(duì)輸入油壓信號(hào)的預(yù)處理模塊，所述的預(yù)處理模塊進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理步驟(1)計(jì)算出信號(hào)x(t)所有的局部極值點(diǎn)，用三次樣條分別對(duì)所有極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)插值，得到極大值點(diǎn)構(gòu)成的上包絡(luò)線U1 (t)和極小值點(diǎn)構(gòu)成的下包絡(luò)線V1 (t)；
(2)求出上下包絡(luò)線的均值Hi1 (t)，然后求Ill (t) =x(t)-m1(t),^ljl| h1(t)是否滿足IMF的下述兩條性質(zhì)，若滿足則認(rèn)為Ill (t)是信號(hào)的一階IMF，記作f\(t) =^t),否貝IJ 將Ii1 (t)當(dāng)作χ (t)，重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行篩選并判斷是否滿足IMF的兩個(gè)性質(zhì)a.信號(hào)的極值點(diǎn)極大值或極小值數(shù)目和過(guò)零點(diǎn)數(shù)目相等或最多相差一個(gè)，b.由局部極大值構(gòu)成的上包絡(luò)線和由局部極小值構(gòu)成的下包絡(luò)線的平均值為零；假定經(jīng)過(guò)若干次重復(fù)以后得到的信號(hào)滿足了 IMF的兩個(gè)性質(zhì)，則將得到的IMF記作帥)；(3)將f\(t)從x(t)中分離出來(lái)，記71(0 =乂(0-1(0，顯然，71(0中除了穩(wěn)態(tài)分量以外，仍然可能包含其他高頻分量，因此將Y1 (t)作為新的待分解信號(hào)按照前述過(guò)程繼續(xù)篩選，得到f2(t)；(4)將^⑴/Ay1 (t)中分離出來(lái)，記 ⑴=yi(t)-f2(t)，如此循環(huán)剛才的過(guò)程， 依次得到4(0，&(0，……，fn(t)&y3(t)，y4(t)，……，yn(t)，直至yn(t)小于某個(gè)閾值或呈現(xiàn)單調(diào)，分解結(jié)束。此時(shí)原始信號(hào)可以寫成
權(quán)利要求
1.裝載機(jī)稱重裝置，包括嵌入式處理器、壓力傳感器、位置傳感器、觸摸屏、GPRS無(wú)線模塊、SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述的壓力傳感器、位置傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘的輸出端均連接于所述的嵌入式處理器，所述的觸摸屏、SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器均有數(shù)據(jù)交換線與所述的嵌入式處理器連接，所述的GPRS無(wú)線模塊通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器與所述的嵌入式處理器數(shù)據(jù)連接，其特征在于所述的嵌入式處理器包含有針對(duì)輸入油壓信號(hào)的預(yù)處理模塊，所述的預(yù)處理模塊進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理步驟(1)計(jì)算出信號(hào)x(t)所有的局部極值點(diǎn)，用三次樣條分別對(duì)所有極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)插值，得到極大值點(diǎn)構(gòu)成的上包絡(luò)線ujt)和極小值點(diǎn)構(gòu)成的下包絡(luò)線V1 (t)；(2)求出上下包絡(luò)線的均值Hi1(t)，然后求Ill (t) = χ (t) -Hi1 (t)，判斷Ill (t)是否滿足IMF 的下述兩條性質(zhì)，若滿足則認(rèn)為Ii1 (t)是信號(hào)的一階IMF，記作f\(t) = Mt)，否則將Mt) 當(dāng)作x(t)，重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行篩選并判斷是否滿足IMF的兩個(gè)性質(zhì)a.信號(hào)的極值點(diǎn)極大值或極小值數(shù)目和過(guò)零點(diǎn)數(shù)目相等或最多相差一個(gè)，b.由局部極大值構(gòu)成的上包絡(luò)線和由局部極小值構(gòu)成的下包絡(luò)線的平均值為零；假定經(jīng)過(guò)若干次重復(fù)以后得到的信號(hào)滿足了 IMF的兩個(gè)性質(zhì)，則將得到的IMF記作 fi(t)；(3)將糊從x(t)中分離出來(lái)，記71(0= χα)-。(t)，顯然，yi(t)中除了穩(wěn)態(tài)分量以外，仍然可能包含其他高頻分量，因此將Y1 (t)作為新的待分解信號(hào)按照前述過(guò)程繼續(xù)篩選，得到^⑴；(4)將^⑴/Ay1W中分離出來(lái)，記講=yi(t)-f2(t)，如此循環(huán)剛才的過(guò)程，依次得到4(0，&(0，……，fn(t)&y3(t)，y4(t)，……，yn(t)，直至yn(t)小于某個(gè)閾值或呈現(xiàn)單調(diào)，分解結(jié)束。此時(shí)原始信號(hào)可以寫成
全文摘要
裝載機(jī)稱重裝置，包括嵌入式處理器、壓力傳感器、位置傳感器、觸摸屏、GPRS無(wú)線模塊、SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述的壓力傳感器、位置傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘的輸出端均連接于所述的嵌入式處理器，所述的觸摸屏、SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器均有數(shù)據(jù)交換線與所述的嵌入式處理器連接，所述的GPRS無(wú)線模塊通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器與所述的嵌入式處理器數(shù)據(jù)連接，所述的嵌入式處理器包含有針對(duì)輸入油壓信號(hào)的預(yù)處理模塊。能夠去除干擾信號(hào)、分解出其中的有用信號(hào)、為稱重模型提供單值可用信號(hào)。
文檔編號(hào)G01G23/00GK102346064SQ201110266519
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者劉勤賢, 呂煒, 周云水, 張建奇 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)