具有校准功能的饲料混合装置

本发明涉及一种被配置成用于接纳、混合和分配动物饲料的饲料混合装置，所述饲料混合装置包括：框架；附接到所述框架的混合箱，所述混合箱用于在其中接纳和混合所述动物饲料并且从其中分配所述动物饲料；在所述混合箱中可旋转地驱动的至少一个混合装置，所述至少一个混合装置用于所述接纳的动物饲料的所述混合；用于确定在所述混合箱中接纳的所述动物饲料的重量的称重装置，所述称重装置包括N个称重元件，N≥2，所述称重元件中的每一个都发出称重信号；以及控制系统，所述控制系统用于控制所述饲料混合装置并且用于处理来自所述多个称重元件的称重信号以产生确定的重量。

这种装置通常是饲料混合车，在动物饲料装置领域中是众所周知的。控制系统使用称重元件的称重信号来确定在混合箱中接纳的饲料的重量，并且可以基于称重元件的称重信号作出进一步的决定，比如停止填充或确定必须添加多少另一种类型的饲料。一个重要的应用是借助于确定的重量来控制饲料混合车中饲料的分配，其中饲料的分配量由混合箱的重量差来确定。

显然，在这种情况下重要的是称重信号是可靠的。然而，称重元件的称重信号将随着时间而漂移，或者由于弯曲或其他原因而变得不那么精确或不那么可靠。例如，撞击或偏转可能使一个或多个称重元件略微偏离对准等。为了对此进行补偿，必须不时地校准称重元件，使得可以再次确保正确的测量结果。然而，这个过程是费力的，在该过程中，称重元件通常是分开的、并且在单独的程序中进行测试和校准。由于该过程费力，因此在实践中通常不需要该过程，从而在许多情况下饲料混合装置是不精确的。

本发明的一个目的是至少部分地解决上述问题，并且为此提供了一种根据权利要求1所述的饲料混合装置，特别是一种被配置成用于接纳、混合和分配动物饲料的饲料混合装置，所述饲料混合装置包括：框架，所述框架具有附接到所述框架的混合箱，所述混合箱用于在其中接纳和混合所述动物饲料并且从其中分配所述动物饲料；在所述混合箱中可旋转地驱动的至少一个混合装置，所述至少一个混合装置用于所述接纳的动物饲料的所述混合，以及用于所述至少一个混合装置的驱动器；以及用于确定在所述混合箱中接纳的所述动物饲料的重量的称重装置，所述称重装置包括N个称重元件，N≥2，所述称重元件中的每一个都发出称重信号；以及控制系统，所述控制系统用于控制所述饲料混合装置并且用于处理来自所述多个称重元件的称重信号以产生确定的重量，其中所述控制系统被配置成用于执行所述称重元件的校准动作，其中所述校准动作包括：驱动所述至少一个混合装置；读出所述混合装置的M个不同位置中的每一个中的所述N个称重元件中的每一个的相应称重信号，其中M≥N；基于所述读出称重信号校准所述称重元件，其中所述校准至少包括：通过分析所有称重元件的所述读出称重信号来确定用于每个称重元件的所述称重信号的相应校正因子。

本发明基于这样的认识：称重元件不必为了进行校准而单独地分开。而是，在M个位置中的每一个处同时确定称重信号，从而获得M组N个称重信号。然后，在分析这些称重信号组之后确定相应校正因子。因此，优点在于，利用该饲料混合装置，使用者或其他人不必执行任何分开动作，并且可以以全自动的方式执行校准。由于这种增加的便利性以及自动校准的事实，因而可以更频繁地执行这种校准，使得更容易确保精确的饲料测量。

为了校准而对称重信号的分析包括：收集足够量的数据、至少称重信号，以及使用这些数据来求解适当的对应方程式。原则上，执行校准的方式不受任何特定限制，但是在本说明书的稍后阶段，将更详细地阐述有用的示例。在校准动作之后，校正因子可用于每个称重元件。控制系统被配置成用于将称重元件的称重信号乘以相关联的校正因子，以便产生所述称重元件的校正后的称重信号。最后，控制系统可以对校正后的称重信号中的每一个进行相加以产生总的测量重量。显然，控制系统被配置成用于通过对瞬时总称重信号与原始的“空箱”称重信号去皮重来测量在混合箱中接纳的饲料的重量。在这种情况下，还应当注意，校正因子或校准因子因此用于基于校准动作来调整/设置饲料混合装置。控制系统显然被配置成用于执行校准动作、特别是以自动的方式。利用该校准动作，混合装置不一定必须是静止的，尽管这可能具有以下优点：运动引起的振动不会干扰测量。一方面，在移动的混合装置的情况下可以更快地执行测量，甚至可以连续地测量，但是另一方面，这也是更实际的测量，因为混合装置在实践中实际上通常是移动的。顺便提及，在本申请中，在这种情况下通过称重确定的“重量”和“质量”之间没有区别。

在从属权利要求以及下面的描述中描述了从属实施例。

混合装置本身不受任何特定限制，并且包括例如水平的混合辊或螺旋钻。然而，有利地，混合装置包括一个或多个竖直的混合螺旋钻。特别是在具有竖直的混合螺旋钻的情况下，即使在空箱的情况下，在称重信号中也可以出现可辨别的周期性变化。这可能尤其是由螺旋钻的不平衡或不对称、由于螺旋钻造成的磨损、或由于称重元件的偏转等引起的。部分地由于具有至少一个竖直的混合螺旋钻的饲料混合装置具有相当大的市场份额的事实，因此提供一种具有令人满意的校准效果的系统对这种装置特别重要。

在实施例中，所述M个位置分布在所述混合装置的旋转上。特别地，所述M个位置成比例地分布在所述混合装置的旋转上。因此，称重元件将产生尽可能多的互不耦合的信号，并且通常也能够以最大程度的精确度和/或可靠性执行校准。

在实施例中，所述M个位置中的至少一个、特别是每个位置包括用于所述称重元件中的一个的读出称重信号的局部极值、特别是局部最大值。在大多数情况下，对于每个称重元件，在混合装置旋转期间，称重信号显示出上下趋势。毕竟，混合装置的重量几乎不会以完全对称的方式分布。因此，称重信号中的极值、特别是具有最小称重信号的位置和具有最大称重信号的位置将几乎总是出现。通过为一个称重信号或有利地为每个称重信号选择极值，不同对应位置处的称重信号之间的相互差异将变得相对较大，并且可以以相对较高的精确度执行校准。这尤其适用于如果选择局部的或甚至绝对的最大值作为极值的情况，因为相应称重信号是最大的，因此校准也将在该称重信号上最清楚地可见。

有利地，M等于N。也就是说，有利地，选定位置的数量M等于称重元件的数量N。毕竟，原则上，获得足够数量的参数值用于计算所需的N个校准或校正因子，每个称重元件对应于一个校准或校正因子。如果需要，M大于N，在这种情况下，例如对在每种情况下要为校正因子确定的值进行相互比较、加权平均或以其他方式进行分析，以便产生最终的相应校正因子。在此应当注意，如果假定称重元件是线性的并且保持线性，则这尤其适用，从而可以利用单个校正因子来获得校准。实际上，这在大多数情况下也是足够精确的校准。然而，如果期望高度精确的校准，则可能需要采用更复杂的校准函数，例如对于每个称重元件使用具有多个相关联的校准因子的更高阶多项式。然而，实际上，这几乎不是必需的。

本发明的优点是可以快速地执行校准，并且如果需要也可以自动地执行校准，其结果是也可以经常执行校准。在具体实施例中，控制系统被配置成用于在已经从混合箱中分配动物饲料之后、特别是在从混合箱中每次完全输送动物饲料之后，执行校准功能。在这种情况下，适用的是，有利地完成“动物饲料的输送”。尽管如果混合箱被部分地或甚至完全地填充，仍然可以进行校准，但是实际上在动物饲料中将总是存在一些运动，其结果是称重信号将另外发生变化。这可能干扰校准。因此，建议在混合箱基本为空时执行校准。显然，通常是这种情况，并且因此也可以经常执行校准，比如甚至一天几次。应当注意，所有校准要求是在混合装置的单次旋转期间(或混合装置的至多少数旋转期间)执行测量，随后控制系统然后可以处理测量，比如在为准备下一批动物饲料而执行的进一步准备操作期间。显然，控制系统也可以被配置成用于较不频繁地执行校准动作，比如一天一次或一周一次，在每种情况下有利地在动物饲料已经完全从混合箱中分配出之后。

原则上，混合装置可以以任何所需的方式放置在M个不同的位置。特别地，所述驱动包括混合装置的至少单次旋转。这不仅是一种简单的旋转方式，因为在使用期间已经执行了相同的运动，而且此外，因此可以确保还发现称重信号中的真正局部或甚至绝对极值。在这种情况下，控制系统还可以被配置成用于允许混合装置旋转若干次，以便在每种情况下针对M个位置中的每个位置确定每个称重元件的称重信号，并且在混合装置的旋转上对这些称重信号进行平均，以便由此可能实现甚至更精确的校准结果。

如上所述，在实践中，经常是这样的情况，即在混合装置的旋转期间，对于每个称重元件，称重信号将具有上下趋势。即使当相加时，这些信号通常仍将具有上下趋势，尽管通常上升和下降要快N倍。由于具有混合装置的混合箱的实际重量在旋转期间不改变，因此相加的信号也不应该显示任何变化。因此，在有利的实施例中，所述相应校正因子使得所述N个校准的称重信号在所述M个位置中的每一个中产生基本上相同的总值。因此，在这种情况下，相应的“校准的称重信号”是乘以相关联的校正因子之后的称重信号。此外，在此上下文中的术语“基本上”是指相加值在期望的误差范围内相等，例如在1％之内等等，例如取决于期望的精确度。

原则上，对于相加的校准的称重信号的所述值的选择不受任何特定限制。使用与混合箱(具有混合装置)的重量、至少混合箱的标称重量相对应的值作为所选值可能是有利的，所述标称重量实际上等于使信号去皮重。因此，在具体的实施例中，所述相应校正因子使得在所述M个位置中的每一个中，所述N个校准的称重信号基本上产生一个值，所述值等于在所述至少一个混合装置中的至少一个旋转上平均的N个称重信号的和。因此，可以计算相应的校正值，以便校正称重元件中的影响。这样的影响的示例是在元件悬挂中的偏转或弄脏，使得例如混合箱的重量中的相同重力分量需要更大程度地压下称重元件，并且因此看似更高的重量。校准用于再次校正这个。因此，选择校正值，使得一方面，在M个位置中的每一个中的总重量相等，并且有利地这些校正值也等于优选地空的混合箱的标称重量。

另外，可以在混合箱中用已知的重量重复该校准动作。然后，所选的值有利地等于新的总重量＝重量箱+已知重量。因此，可以利用在每种情况下M个位置中的N个称重元件的新测量，以收集新的称重信号，根据这些称重信号可以再次计算校正因子。如果需要，然后可以通过比较或平均用于每个称重元件的校正因子来调整校正因子。

如上所述，分析称重信号的方法不受任何特定限制。然而，在有利的实施例中，执行分析包括：根据以下公式建立和求解方程组

其中，

GG＝总值，

aj＝称重元件j对所测量的总值的贡献系数

WSij＝在位置i中的称重元件j的称重信号

其中M≥N。这对应于上述校准动作的写出版本。同样适用的是，如果M＝N，则对于未知数的数量存在足够精确数量的方程式，并且更多数量的位置导致更多的测量信号，从这些测量信号原则上可以以更高的精确度或至少以更高的可靠性来确定相应校正因子。

本发明还涉及一种根据权利要求10所述的方法，特别是一种用于校准饲料混合装置的方法，所述饲料混合装置被配置成用于接纳、混合和分配动物饲料，并且所述饲料混合装置包括：框架，所述框架具有附接到所述框架的混合箱，所述混合箱用于在其中接纳和混合所述动物饲料并且从其中分配所述动物饲料；在所述混合箱中可旋转地驱动的至少一个混合装置、特别是竖直的混合螺旋钻，所述至少一个混合装置用于所述接纳的动物饲料的所述混合，以及用于所述至少一个混合装置的驱动器；以及用于确定在所述混合箱中接纳的所述动物饲料的重量的称重装置，所述称重装置包括N个称重元件，N≥2，所述称重元件中的每一个都发出称重信号；以及控制系统，所述控制系统用于控制所述饲料混合装置并且用于处理来自所述多个称重元件的称重信号以产生确定的重量，其中所述方法包括：驱动所述至少一个混合装置；读出所述混合装置的M个不同位置中的每一个中的所述N个称重元件中的每一个的相应称重信号，其中M≥N；校准称重元件，其中所述校准至少包括：通过分析所述称重元件中的每一个的读出称重信号来确定用于所述称重元件的校正因子，并且由所述控制系统将所述称重元件的称重信号乘以相应校正因子。

根据本发明的方法原则上且基本上提供了与根据本发明的饲料混合装置相同的优点，因此这里将不再赘述。然而，应当注意，根据本发明的饲料混合装置的实施例提到的优点原则上也将适用于该方法的对应实施例，即使这些优点在下面没有明确提到。

在从属于权利要求10的权利要求中以及在说明书的以下部分中描述了该方法的有利实施例。此外，适用的是，根据本发明的装置的特定措施和实施例原则上也适用于根据本发明的方法，即使这些措施和实施例在下面没有明确提到。

在实施例中，所述方法包括：将所述混合装置旋转至少一次，特别是其中所述M个位置分布在所述混合装置的旋转上、更特别地是成比例地分布，和/或其中所述M个位置中的至少一个、特别是每个位置包括用于所述称重元件中的一个的读出称重信号的局部极值、特别是局部最大值。因此，所有位置都易于再次接近，并且有利地，这些位置分布在旋转的周边上，并且因此实际上也分布在混合箱上。

M有利地但不是必须等于N，以便即使仅存在最小量的数据也能够计算校正因子。

在实施例中，选择所述相应校正因子，使得在所述M个位置中的每一个中，所述N个校准的称重信号产生基本上相同的总值。同样在这种情况下，校准的称重信号的和，也就是说在每种情况下的未校准的称重信号乘以相关联的(最终计算出的)校正因子基本上在期望的误差范围内，比如总值的1％。

例如，可以选择总值作为混合箱的标称重量，但不限于此。因此，所述总值可以被选择为在所述至少一个混合装置的至少一个旋转上平均的N个称重信号的和。

在实施例中，分析包括：

根据以下公式建立和求解方程组

其中，

GG＝总值，

aj＝称重元件j对所测量的总值的贡献系数，

WSij＝在位置i中的称重元件j的称重信号，

其中M≥N。换言之，以这种系统导致恒定值的方式来计算校正值。

在有利的实施例中，该方法还包括：在混合箱中添加已知的重量并且重复(分析/校准)步骤。因此，可以针对第二种情况计算相应校正因子，使得可以进一步提高精确度或至少可靠性。

现在将通过附图更详细地解释本发明，其中：

图1以透视图图解地示出了根据本发明的饲料混合装置的实施例，以及

图2图解地示出了根据本发明的方法的结果。

图1图解地示出了根据本发明的饲料混合装置1的实施例的透视图。饲料混合装置包括框架2，在该框架上具有带可关闭的开口4的混合箱3、并且具有带混合螺旋钻6的混合装置5，该混合螺旋钻在混合箱中具有可选的叶片7。附图标记8表示动物饲料的量。附图标记9-1和9-2表示两个称重元件，并且附图标记10表示控制系统。

饲料混合装置1用于混合饲料。为此，该饲料混合装置包括框架2上的混合箱3。混合箱能够接纳动物饲料8，该动物饲料以任何已知的方式提供在其中，比如用手或通过机械或其他手段。为了混合饲料8，提供了具有混合螺旋钻6的混合装置5，该混合螺旋钻可借助于驱动器旋转地驱动，该驱动器在这里不再详细描述。可选的叶片7设置在混合螺旋钻6上，以便进一步减小动物饲料的尺寸。在混合和/或减小动物饲料的尺寸之后，该动物饲料可以经由开口4分配，该开口可借助于例如门或滑动件关闭。

知道混合箱3中有多少动物饲料是有用的。为此，饲料混合装置1包括称重装置，在此包括三个称重元件，可以看到其中的两个，即9-1和9-2。这些称重元件产生被发送到控制系统10的称重信号，并且包括例如压电元件、应变仪或任何其他已知的称重系统。控制系统10处理称重信号以产生混合箱3中动物饲料的重量指示，例如通过使测量的总重量去皮重。

如果该重量指示是精确且可靠的，则显然是有利的。在实践中，已经发现称重元件9的称重信号的精确度和可靠性不是那么精确和可靠。例如，称重元件中的一个或多个可能变得弯曲或以其他方式出现问题，或者可能电漂移或以其他方式漂移。

为了抵消这一点，通常定期对称重元件9-1、……进行校准。为此，根据现有技术，当称重元件受到一个或多个已知重量的负载时，拆卸称重元件并且确定称重元件的称重信号。其背后的想法是，其他称重元件不能影响称重信号，并且因此不能影响要校准的称重元件的校准。尽管原则上这是正确的，但是由于这个原因，导致并不总是及时执行的费力的校准程序。

根据本发明，称重元件9-1、9-2没有被拆卸。相比之下，在所有称重元件的混合螺旋钻6的多个位置确定称重信号，在这种情况下是三个。换言之，在混合螺旋钻的第一位置，确定第一元件9-1的第一称重信号、第二称重元件9-2的第二称重信号、以及未示出的称重元件的第三称重信号。应当注意，也可以提供多于三个、或可选地仅两个称重元件，但是基本原理保持相同。该分布在原则上也不受限制，但通常该分布将是规则的，从而将以每120°设置称重元件。所述称重信号可以基本上同时确定，也就是说在同一个时间点上，特别是在移动的混合螺旋钻的情况下，但是也可以将混合螺旋钻停止在该位置，然后确定称重信号。

对混合螺旋钻的多个位置重复该程序，其中位置的总数至少等于称重元件的数量。因此，在当前情况下，获得至少三组称重信号，在每种情况下，每组称重信号对应于称重元件9-1、9-2、……中的每一者。

还可以利用与时间的耦合连续地记录称重信号，以便随后绘制称重信号并且分析这些信号。图2图解地示出了这种称重信号的示例。信号“1”指示用于称重元件9-1的称重信号，信号“2”用于称重元件9-2，并且信号“3”用于未示出的第三称重元件。“∑”表示三个称重信号“1”、“2”以及“3”的和。“∑”是最终的校准和称重信号，并且下面将描述获得它的方式。

在混合螺旋钻的一些旋转期间，测量每个称重元件9-1、9-2、……的相应称重信号。这些信号1至3绘制在图2的上部三部分中。对于每个称重信号，已经确定最大值，该最大值在图中由水平轴上的小线指示。在此，相应称重信号因此在每种情况下是最大的，并且对总称重信号的贡献也将是最大的，但是特别地，总称重信号的可能的相对偏差在那个时间点处也是最大的。如果称重元件的称重信号显示出偏差，并且假定该称重元件/称重信号是线性的，则该偏差也将随着该最大值而最大。

在和信号“∑”中还指示相应最大值的时间点。现在认为一个或多个旋转上的和信号的平均值是给定的，即混合箱的空箱重量GG。其思想是，在借助于相应的校准因子/校正因子对称重信号中的每一个进行校正之后，相加的单独称重信号现在必须产生随时间恒定的值、原则上显然是上述空箱重量。

这导致上面已经提到的下列公式：

其中，

GG＝总值、或空箱重量，

aj＝称重元件j对所测量的总值的校正贡献系数，

WSij＝在位置i中的称重元件j的称重信号，该称重信号是在三个称重元件中的一个的对应最大值处测量的。

在当前情况下，这导致具有三个未知数的三个线性方程组。可以使用矩阵扫描、最小二乘法或任何其他用于aj的物理相关值的已知技术来求解该系统。用于此目的的数学技术本身是已知的，并且也不属于本发明的范围。

在所展示的情况下，aj的结果值导致三个相加的称重信号的总称重信号，用“∑’”展示了该总称重信号，并且该总称重信号示出了随时间的显著更小的变化。因此，获得了更精确且更可靠的称重信号，该称重信号可以由控制系统10用于控制饲料混合装置1。例如，可以提供更精确的信号用于要混合的额外的动物饲料。本领域技术人员可以想到其他应用。

所展示的实施例仅用作对本发明的解释、并且不旨在限制本发明。保护范围在所附权利要求中进行限定。