CN100456001C

CN100456001C - 装载机电子称重系统及用其对装载量进行计量的方法

Info

Publication number: CN100456001C
Application number: CNB2004100792346A
Authority: CN
Inventors: 徐海贤; 蒋漪泉; 杜占江; 吴任天
Original assignee: Liuzhou Aidi Test & Control Technology Co Ltd; Nanning Railway Research Institute Of Science & Technology
Current assignee: Liuzhou Aidi Test & Control Technology Co Ltd; Nanning Railway Research Institute Of Science & Technology
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2024-09-15
Also published as: CN1749710A

Abstract

一种装载机电子秤称重系统及用其对装载量进行计量的方法，该称重系统包括传感器组、自动测量控制单元、信号处理电路、计算机及处理系统、电源，所述的传感器组是举升力测量传感器组，自动测量控制单元是铲斗位置测量开关组，该举升力测量传感器组及铲斗位置测量开关组的输出端与信号处理电路的输入端相连，信号处理电路的输出端通过A/D数据转换模块及I/O口与带称量软件的嵌入式计算机相连，用上述系统对装载量进行计量的方法是通过测量装载机铲斗的举升力来测量铲斗内装物料的质量，包括：系统开机自检，输入有关信息，置零，自动称重、累计，过程中清零，重复称重等步骤，该系统及其计量方法科学、在动态环境下可取得较高称重准确度，系统操作维修方便。

Description

装载机电子称重系统及用其对装载量进行计量的方法

技术领域

本发明涉及一种装载机称重系统，特别是一种装载机电子称重系统及用其对装载机装载量进行计量的方法。

背景技术

国内外装载机电子秤都是利用液压传动进行计量的，例如专利申请号为9410411.X的“装载机装载量的计量方法及其装置”即是其中之一，该种计量方法“通过装于装载机铲斗的动臂油缸的进油管路上、用于测量液体压强的压力传感器测量铲斗上所载质量的传感信号，通过测量显示仪接收上述传感信号并转换、显示出所载质量”，这种测量方法会因为油温、内摩擦、污染、密封垫的磨损及在行进中进行称量的动态因数，造成计量精度不高、可靠性差而无法批量推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，现有采用液压传感方式进行计量的装载机电子秤所存在的计量精度不高，可靠性差的问题，提供一种采用举升力传感器进行自动监测，并保证在动态环境下取得较高称重准确度的装载机电子称重系统及用其对装载量进行计量的方法。

解决其上述技术问题的技术方案是：

一种装载机电子称重系统，该系统包括传感器组、自动测量控制单元、信号处理电路、计算机及处理系统、电源，其特征在于：所述的传感器组是举升力测量传感器组，所述的自动测量控制单元是铲斗位置测量开关组，所述的计算机及处理系统是带称量软件的嵌入式计算机和装载质量信息管理系统软件，该举升力测量传感器组由安装在铲斗与左、右举升臂结合处销轴上的左、右举升臂传感器，安装在装载机铲斗上的铲斗加速度传感器，安装在铲斗与翻转臂结合处销轴上的翻转臂传感器组成，所述的自动测量控制单元是由安装在驾驶室前立竿上的①号接近开关、②号接近开关、安装在翻转臂油缸上方的③号接近开关、④号接近开关组成的铲斗位置测量开关组，举升力测量传感器组的各传感器输出端、自动测量控制单元的铲斗位置测量开关组的各输出端分别与信号处理电路输入端相连，信号处理电路的输出端通过A/D数据转换模块及I/O口与嵌入式计算机的输入端相连，显示屏、键盘、CF卡及适配器、蜂鸣器分别与计算机联接。

采用上述装载机电子称重系统对装载机装载量进行计量的方法，其特征在于：该方法通过测量装载机铲斗的举升力来测量铲斗内装物料的质量，即：在铲斗与左右举升臂结合处的销轴上安装左、右举升臂传感器、在装载机铲斗上安装铲斗加速度传感器、在铲斗与翻转臂结合处销轴上安装翻转臂传感器组成举升力测量传感器组，将其采集的数据输入信号处理电路，经信号处理电路放大滤波后经过A/D转换输入嵌入式计算机，再根据举升力与散装物料的关系式通过计算机计算出装载机铲斗所铲物质的重量，并通过由安装在驾驶室前立竿上的①、②号接近开关、安装在翻转臂液压油缸上方的③号接近开关、④号接近开关组成的自动测量控制单元控制称重和检测清零，并进入下一轮称重，计算机自动将每铲斗重量进行累加，从而得出装载机的总装载量，整个过程由计算机程序自动控制；

其举升力与铲斗内装物料的质量的关系式是：

m＝αF

上式中，M-铲斗内装物料的质量 F-举升力

α-系数，其取值范围为0.5～2。

采用上述装载机电子称重系统对装载机装载量进行计量的方法，其特征在于：该方法的各个步骤均在计算机程序控制下进行，其具体步骤是：

A、系统开机自检；

B、输入有关信息：设置日期、时间、输入操作员代码、班次；

C、置零：

1)开机置零：开机空秤时，装载机的两举升臂举至水平位置，翻转臂也位于极限靠后位置，检测①号接近开关、②号接近开关的信号，如果信号顺序为①→②-②时，装载机空秤自动置零；

2)运用中置零：装载机的两举升臂举至水平位置，翻转臂也位于极限靠后位置，检测①号接近开关、②号接近开关的信号，并且，举升传感器组采样的重量小于或等于400kg时，装载机自动置零；举升传感器组采样的重量大于400kg时，装载机手动去皮；

D、自动称重、并累计：

装载机的翻转臂举至极限靠后位置——即：③号接近开关有数据，举升臂也位于水平位置，检测①号接近开关、②号接近开关的信号，在两个接近开关都有信号时，读入有效的称重传感器信号，信号经过换算、修正，显示并锁定，进行自动累计；

E、过程中清零：

当④号接近开关有数据时，显示值清零；

F、进入下一次称重，重复D、E步骤，直至达到设定一辆车的装载量。

本发明之装载机电子称重系统及用其对装载量进行计量的方法具有的有益效果是：

1、称重系统结构及分布合理、计量方法科学、精确度高：

本发明之装载机电子称重系统及用其对装载量进行计量的方法通过直接测量装载机铲斗的举升力来测量铲斗内装物料的质量，即：在铲斗与左右举升臂结合处的销轴上安装举升力测量传感器组——左、右举升臂传感器，在铲斗与翻转臂结合处销轴上安装翻转臂传感器，传感器输出信号到信号处理电路，经信号处理电路放大和滤波后经过A/D转换输入嵌入式计算机，再根据举升力与铲斗内装物料质量的关系式计算出装载机铲斗所铲物质的重量，没有将传感器装在装载机的液压管线上，称量结果不受油温、内摩擦、污染、密封垫磨损的影响，并且，考虑了行进中进行称量的动态因数，利用嵌入式计算机进行自动检测和程序控制，保证在动态环境下取得较高称重准确度，一般为0.5％。

2、操作方便、直观：

嵌入式计算机的主机及显示屏与键盘同时位于装在驾驶室前的计量秤面板上(参见图4)，键盘上的按键有：清零、去皮、称重、操作员、货车号、品名，日期设置、时间设置以及0、1～9数字键，确认键、功能键；显示的数据有载荷状态(有效/无效)、翻斗位置(极后/前置)、举升臂位置(称重点上/下方/位置)、货车编号、车型、装载物品名、本铲斗重量、累计重量、装车余量、累计斗数、货车额定装载量、超载量，操作员、班次、时间等，操作方便，结果一目了然，在强光下显示清晰，工作过程中就可判断是否超载，如发生超载及时报警，避免超载，所有装车数据均记录在CF卡内，通过CF卡方便转录到装载质量信息管理系统中。

3、结构坚固，适合恶劣工作环境。本发明采用的举升力测量传感器属于轴销式称重传感器，具有良好的抗冲击的性能，抗工频/射频干扰能力强，使用维护方便简单。

4、采用装载质量信息管理系统建立装载记录数据库及其管理软件，可存储装载信息，如车号、操作员、班次、时间、材料名称，实际装载量等，方便事后查询，统计，提高管理水平。

以下，结合附图和实施例对本发明的装载机电子称重系统及用其对装载量进行计量的方法之技术特征作进一步的说明。

附图说明：

图1：本发明之装载机电子称重系统总体安装分布示意图；

图2：本发明之装载机电子称重系统原理框图；

图3：本发明之装载机电子称重系统电子布线示意图；

图4：本发明之装载机电子称重系统计量结果显示器的显示屏及面板示意图(图中，模糊字体部份表示可变量)；

图5：装载机电子称重系统软件功能示意图；

图6：用本发明之装载机电子称重系统对装载量进行计量的方法流程图(称量模块框图)。

图1中：

1₁-左举升臂传感器，2-铲斗，3-铲斗加速度传感器，

4-翻转臂传感器，5-翻转臂，6-装载机右举升臂，7-液压缸体，

8-③号接近开关，9-④号接近开关，10-①号接近开关，11-②号接近开关，12-方向盘，13-电子称重系统主机及显示器，14-驾驶室，15-信号处理电路III和自动测量控制单元II的接线盒。

具体实施方式：

实施例一

一种装载机电子秤称重系统。该系统包括传感器组、自动测量控制单元、信号处理电路、计算机及处理系统、电源X，所述的传感器组是举升力测量传感器组I，所述的自动测量控制单元II是铲斗位置测量开关组，所述的计算机及处理系统是带称量软件的嵌入式计算机V及装载质量信息管理系统软件VI，该举升力测量传感器组I由安装在铲斗2与左右举升臂结合处的销轴上的左、右举升臂传感器1₁、1₂(1₂图中未显示)，安装在装载机铲斗2任意位置上的铲斗加速度传感器3，安装在铲斗与翻转臂结合处销轴上的翻转臂传感器4组成，所述的自动测量控制单元II是由安装在驾驶室前立竿上用于检测举升臂位置的①号接近开关10、②号接近开关11、安装在翻转臂液压油缸上方的③号接近开关8、④号接近开关9组成的铲斗位置测量开关组，举升力测量传感器组I的各传感器输出端、自动测量控制单元II之铲斗位置测量开关组的各输出端分别与信号处理电路III输入端相连，信号处理电路III的输出端通过A/D数据转换模块及I/O口IV与嵌入式计算机V的输入端相连，显示屏VII、键盘VIII、CF卡及适配器IX、蜂鸣器XI分别与计算机V联接。

安装在铲斗与左右举升臂结合处的销轴上的左、右举升臂传感器1₁、1₂，装在铲斗与翻转臂结合处销轴上的翻转臂传感器4，均采用剪力型传感器——轴销式称重传感器，安装在装载机铲斗2上的铲斗加速度传感器3采用常规的加速度传感器，安装在驾驶室立竿前的①、②号接近开关、安装在翻转臂液压油缸上方的③、④号接近开关均为常规的接近开关，信号处理电路III为精密的放大、滤波电路，A/D数据转换模块与I/O口IV采用通用的模数转换集成块和输入/输出集成块。

实施例二

采用实施例一所述的装载机电子称重系统对装载机装载量进行计量的方法，该方法通过测量装载机铲斗的举升力来测量铲斗内装物料的质量，即：在铲斗2与左右举升臂结合处的销轴上安装左、举升臂传感器1₁、1₂，在装载机铲斗2上安装铲斗加速度传感器3，在铲斗与翻转臂结合处销轴上安装翻转臂传感器4组成举升力测量传感器组I，将其数据输入信号处理电路III，经信号处理电路III放大滤波后的信号通过A/D数据转换输入到嵌入式计算机V，再根据举升力与散装物料的关系式通过计算机计算出装载机铲斗所铲物质的重量，并通过由安装在驾驶室前立竿上的①号接近开关10、②号接近开关11，安装在翻转臂液压油缸上方的③号接近开关8、④号接近开关9组成的铲斗位置测量开关组构成的自动测量控制单元II进行称重控制和检测清零，进入下一轮称重，计算机自动将每铲斗重量进行累加，从而得出装载机的总装载量，整个过程由计算机程序自动控制(参见图1、图2、图3)；

其举升力与铲斗内装物料的质量的关系式是：

m＝αF

上式中，m-铲斗内装物料的质量 F-举升力

α-系数，其取值范围为0.5～2。

在计算机程序控制下，该方法的具体步骤(参见图5、图6)是：

A、系统开机自检；

C、置零：

1)开机置零：开机空秤时，装载机的举升臂举至水平位置，翻转臂5也位于极限靠后位置，检测①号接近开关10、②号接近开关11的信号，如果信号顺序为①→②-②时，装载机空秤自动置零；

2)运用中置零：装载机的举升臂举至水平位置，翻转臂也位于极限靠后位置，检测①号接近开关10、②号接近开关11的信号，并且，举升传感器组I采样的重量小于或等于400kg时，装载机自动置零；举升传感器组I采样的重量大于400kg时，装载机手动去皮；

D、自动称重、并累计：

装载机的翻转臂举至极限靠后位置——即：③号接近开关8有数据，举升臂也位于水平位置，检测①号接近开关10、②号接近开关11的信号，在两个接近开关都有信号时，读入有效的称重传感器信号，信号经过换算、修正，显示并锁定，进行自动累计；

E、过程中清零：

当④号接近开关9有数据时，显示值清零；

该方法的具体步骤中“D自动称重并累计过程”的主要程序有(参见图6)：

1)、通道采样处理20、21：装载机铲斗动作，举升力传感器组的四个传感器采集数据，并送到信号处理电路进行处理，修正；

2)、判断铲斗是否在极限位置22：当装载机的翻转臂举升至极限靠后位置，即位于翻转臂液压油缸上方的③号接近开关8、④号接近开关9有数据，举升臂也位于水平位置时，铲斗达到极限位置，则往下进行判断举升臂是否放在测量处的步骤24，若没有数据则显示铲斗位置23，重新退回到通道采样处理步骤20；

3)、判断举升臂是否放在测量处24：铲斗举升，当达到一定位置时，位于铲斗上的位移传感器发出信号，安装在驾驶室前立竿上用于检测左右举升臂位置的①号接近开关、②号接近开关有数据，证明举升臂已达到测量处，则往下进行显示数据锁定，计算相应参数的步骤26，若没有则显示铲斗位置25，重新退回到通道采样处理步骤20；

4)、显示数据锁定，计算相应参数26：计算机读入有效的称重传感器信号，并根据m＝αF公式进行计算，显示出铲斗内物质重量；

5)、取数据27；

6)、判断④号接近开关是否有信号28；位于翻转臂液压油缸上方的④号接近开关有信号，则往下进行自动清零步骤29；若还未到达，则返回到取数据步骤27；

7)自动清零29。

该称重系统中由装载质量信息管理系统软件VI控制的装载机计量秤管理程序界面包括：

a、建立数据库：将CF卡中的内容都读入数据库中，格式相同，

b、查询功能：符合条件的都列表，

条件：班次AND日期、车号、司机AND日期，

c、统计功能：重量累计，单位为kg，

统计：班次AND日期、班次、日期、品名AND日期，

d、品名库建立和修改：按各车站需要，建立品名库，并存入CF卡中；有添加和修改功能，

e、帮助：管理软件的使用和操作方法。

该方法的装载机计量秤程序中的品名库由任一台安装有管理程序的个人微机上生成，存入CF卡中，CF卡插入装载机电子秤主机后，按确认键，由CF卡读入并保存在嵌入式计算机中，品名库按各车站需要有添加和修改功能。

Claims

1、一种装载机电子称重系统，该系统包括传感器组、自动测量控制单元、信号处理电路、计算机及处理系统、电源(X)，其特征在于：所述的传感器组是举升力测量传感器组(I)，所述的自动测量控制单元(II)是铲斗位置测量开关组，所述的计算机及处理系统是带称量软件的嵌入式计算机(V)和装载质量信息管理系统软件(VI)，该举升力测量传感器组(I)由安装在铲斗(2)与左右举升臂结合处的销轴上的左、右举升臂传感器(1₁)、(1₂)，安装在装载机铲斗(2)上的铲斗加速度传感器(3)，安装在铲斗与翻转臂结合处销轴上的翻转臂传感器(4)组成，所述自动测量控制单元(II)是由安装在驾驶室前立竿上的①号接近开关(10)、②号接近开关(11)、安装在翻转臂油缸上方的③号接近开关(8)、④号接近开关(9)组成的铲斗位置测量开关组，举升力测量传感器组(I)的各传感器输出端、自动测量控制单元(II)的铲斗位置测量开关组的各输出端分别与信号处理电路(III)输入端相连，信号处理电路(III)的输出端通过A/D数据转换模块及I/O口(IV)与嵌入式计算机(V)的输入端相连，显示屏(VII)、键盘(VIII)、CF卡及适配器(IX)分别与计算机(V)联接。

2、采用权利要求1所述的装载机电子称重系统对装载机装载量进行计量的方法，其特征在于：该方法通过测量装载机铲斗的举升力来测量铲斗内装物料的质量，即：在铲斗与左右举升臂结合处的销轴上安装左、右举升臂传感器(1₁)、(1₂)，在装载机铲斗(2)上安装铲斗加速度传感器(3)，在铲斗与翻转臂结合处销轴上安装翻转臂传感器(4)组成举升力测量传感器组(I)，将其数据输入信号处理电路(III)，经信号处理电路(III)放大滤波后的信号通过A/D数据转换模块(IV)输入到嵌入式计算机(V)，再根据举升力与散装物料的关系式通过计算机计算出装载机铲斗所铲物质的重量，并通过由安装在驾驶室前立竿上的①、②号接近开关(10)、(11)、安装在翻转臂液压油缸上方的③号接近开关(8)、④号接近开关(9)组成的自动测量控制单元(II)进行称重控制和检测清零，进入下一轮称重，计算机自动将每铲斗重量进行累加，从而得出装载机的总装载量；

其举升力与铲斗内装物料的质量的关系式是：

m＝αF

上式中，m-铲斗内装物料的质量 F-举升力

α-系数，其取值范围为0.5～2。

3、根据权利要求2所述的用装载机电子称重系统对装载机装载量进行计量的方法，其特征在于：在计算机程序控制下，该方法的具体步骤是：

A、系统开机自检；

C、置零：

1)开机置零：开机空秤时，装载机的举升臂举至水平位置，翻转臂(5)也位于极限靠后位置，检测①号接近开关(10)、②号接近开关(11)的信号，如果信号顺序为①→②-②时，装载机空秤自动置零；

2)运用中置零：装载机的举升臂举至水平位置，翻转臂也位于极限靠后位置，检测①号接近开关(10)、②号接近开关(11)的信号，并且，举升传感器组(I)采样的重量小于或等于400kg时，装载机自动置零；举升传感器组(I)采样的重量大于400kg时，装载机手动去皮；

D、自动称重、并累计：

装载机的翻转臂举至极限靠后位置——即：③号接近开关(8)有数据，举升臂也位于水平位置，检测①号接近开关(10)、②号接近开关(11)的信号，在两个接近开关都有信号时，读入有效的称重传感器信号，信号经过换算、修正，显示并锁定，进行自动累计；

E、过程中清零：

当④号接近开关(9)有数据时，显示值清零；

4、根据权利要求3所述的用装载机电子称重系统对装载机装载量进行计量的方法，其特征在于：该方法的具体步骤中D自动称重并累计过程的主要程序有：

1)、通道采样处理(20、21)：装载机铲斗动作，举升力传感器组的四个传感器采集数据，并送到信号处理电路进行处理，修正；

2)、判断铲斗是否在极限位置(22)：当装载机的翻转臂举升至极限靠后位置，即位于翻转臂液压油缸上方的③号接近开关(8)、④号接近开关(9)有数据，举升臂也位于水平位置时，铲斗达到极限位置，则往下进行判断举升臂是否放在测量处的步骤(24)，若没有数据则显示铲斗位置(23)，重新退回到通道采样处理步骤(20)；

3)、判断举升臂是否放在测量处(24)：铲斗举升，当达到一定位置时，位于铲斗上的位移传感器发出信号，安装在驾驶室前立竿上用于检测左右举升臂位置的①号接近开关、②号接近开关有数据，证明举升臂已达到测量处，则往下进行显示数据锁定，计算相应参数的步骤(26)，若没有则显示铲斗位置(25)，重新退回到通道采样处理步骤(20)；

4)、显示数据锁定，计算相应参数(26)，计算机读入有效的称重传感器信号，并根据m＝αF公式进行计算，显示出铲斗内物质重量；

5)、取数据(27)；

6)、判断④号接近开关是否有信号(28)；位于翻转臂液压油缸上方的④号接近开关有信号，则往下进行自动清零步骤(29)；若还未到达，则返回到取数据步骤(27)；

7)自动清零(29)。

5、根据权利要求2或3或4所述的用装载机电子称重系统对装载机装载量进行计量的方法，其特征在于：该称重系统中由装载质量信息管理系统软件VI控制的装载机计量秤管理程序界面包括：

b、查询功能：符合条件的都列表，

条件：班次AND日期、车号、司机AND日期，

c、统计功能：重量累计，单位为kg，

统计：班次AND日期、班次、日期、品名AND日期，

e、帮助：管理软件的使用和操作方法。

6、根据权利要求5所述的用装载机电子称重系统对装载机装载量进行计量的方法，其特征在于：该方法的装载机计量秤程序中的品名库由任一台安装有管理程序的个人微机上生成，存入CF卡中，CF卡插入装载机电子秤主机后，按确认键，由CF卡读入并保存在嵌入式计算机中，品名库按各车站需要有添加和修改功能。