CN101571418A - 一种动态自卸车载秤的称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于对使用液压泵推动支撑杆再推动车厢卸料的自卸车货箱所装载货物的一种自动计重技术，涉及一种动态自卸车载秤的称重方法，包括获取空车安装在自卸车车梁尾部的轴销传感器称重的有效数据、安装在自卸车车梁上与液压支撑杆相通的出油管道相连接的压力传感器称重的有效数据；将标定重量放置在空车上任意一点时轴销传感器称重的有效数据、液压传感器称重的有效数据，对所述称重的有效数据进行重量数学等式，获取计重系数，解决自卸车在装货、行使、卸货的同时均能称量出所装载货物的重量的方法的技术问题。

Description

一种动态自卸车载秤的称重方法

技术领域

本发明涉及一种称重技术，特别是一种动态自卸车载秤的称重方法，适用于对使用液压泵推动支撑杆再推动车厢卸料的自卸车货箱所装载货物的一种自动计重技术。

背景技术

目前，动态称重系统广泛应用于高速公路、矿山以及港口等在华车辆的称重系统中，为交通管理、超限超载治理以及进出口监管起到重要作用。

针对装载的货车称重方式通常有两种，一种是将已经装载的货车行驶到固定的地磅上进行称重后减去货车自身的重量，这种称重方式必须到指定的安有地磅的地方才能进行称重，并且不能在货车的异地装载的同时进行随时监控，不能及时的控制装载量，对货车本身及行车安全造成一定的危险，更不能对异地卸料的同时进行随时监控；另一种，如中国专利CN2319796公开的技术方案：是在货车的车厢下部与车梁之间安置有称重传感器，在车体上安置有与传感器相连接的接线盒和称重仪表，这种称重方式虽然能在货车的装载的同时进行随时监控，及时方便的称出货车的装载量，但这种技术方案只适用于散装水泥车、油罐车、液化石油车等车厢相对车梁固定连接的车辆，若使用在利用液压泵推动支撑杆再推动车厢卸料的自卸车上，虽然也能有效的在自卸车的装载的同时进行随时监控，及时方便的称出货车的装载量，但不能在进行卸料的同时测出所装货物的重量。

同时，考虑到在实际应用中，称重车辆通常会排队等候、卸载等复杂情况，造成无法保证动态称重的速度和精度，中国公开专利CN101271015公开的一种动态自卸车辆称重方法及系统中公开的技术方案，这种称重技术虽然能解决称重问题，但仍然需要称重车辆以中低速度驶至称重平台上才能实施，也不能在自卸车的装载的同时进行随时监控，及时方便的称出货车的装载量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单的适用于对使用液压泵推动支撑杆再推动车厢卸料的自卸车货箱所装载货物的一种自动计重技术，提供解决自卸车在装货、行使、卸货状况下时均能称量出所装载货物的重量的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种动态自卸车载秤的称重方法，包括获取空车安装在自卸车车梁尾部的轴销传感器称重的有效数据、安装在自卸车车粱上与液压支撑杆相通的出油管道相连接的压力传感器称重的有效数据；将标定重量放置在空车上任意一点时轴销传感器称重的有效数据、液压传感器称重的有效数据，对所述称重的有效数据进行重量数学等式，获取计重系数及重量值。

采用上述技术方案的动态自卸车载秤的称重方法，由于任何一种物体，不管其位置，重心怎样变换，物体本身固有的质量保持恒定，轴销传感器上承受的重力，加上液压传感器承受的液压就是所测货物的重量，无论在装载时还是卸载时，利用液压泵推动液压支撑杆再推动车厢卸料的自卸车的车厢的前部分重量作用在自卸车的液压支撑杆上，通过安装在自卸车车粱上与液压支撑杆相通的液压出油管道相通的压力传感器产生称重的有效数据；同时，车厢的后部分重量作用在安装在自卸车车梁尾部的轴销传感器上，轴销传感器产生称重的有效数据；分别在空车状态下、标定重量放置在空车上任意一点状态下，都能确定出空车重量、标定重量以及轴销传感器和液压传感器在空车举升过程中产生称重的有效数据，能根据重量的等式关系对所述称重的有效数据进行重量数学等式，获取计重系数，从而能及时方便的称出货车的装载量，在进行卸料的同时也能测出所装货物的重量，实现了本技术方案要解决的动态情况下提供解决自卸车在装货、行使、卸货状况下时均能称量出所装载货物的重量及重量变化的方法的技术问题。

进一步，限定所述的重量数学等式为W＝AD1*K1+AD2*K2，该等式中，W是测出的重量值，AD1是轴销传感器称重的有效数据，K1是计重系数一，AD2是压力传感器称重的有效数据，K2是计重系数二，进一步明确了重量数学等式分别是以不同状态下的轴销传感器称重的有效数据结合计重系数一，压力传感器称重的有效数据结合计重系数二，产生的测量重量值等式。

进一步，限定所述的获取称重的有效数据包括以下步骤，

1)在被称重的自卸车的车梁尾部与自卸车车厢铰链轴处安装轴销传感器，在自卸车车粱上与液压支撑杆相通的出油管道相连接处安装压力传感器，通过传输线或者无线信号将称重有效数据显示在仪表上；

2)在空车状态下，测出空车重量为W0，轴销传感器称重的有效数据为AD01，压力传感器称重的有效数据为AD02；

3)将标定重量放置在任意第一点时，测出车负荷总重量为W1，通过自卸车举升，由轴销传感器和液压传感器产生的有效数据分别为AD11、AD12；

4)将同样的标定重量放置在任意第二点时，测出车负荷总重量为W2，通过自卸车举升，由轴销传感器和液压传感器产生的有效数据分别为AD21、AD22。

结合上述的重量数学等式，即可形成：

W0＝AD01*K1+AD02*K2-----------公式1；

W1＝AD11*K1+AD12*K2-----------公式2；

W2＝AD21*K1+AD22*K2-----------公式3；

其中，AD01、AD02分别为轴销传感器和液压传感器在空车举升过程中的AD值，W0为空车时，仪表测出空车重量，轴销传感器称重的有效数据为AD01，压力传感器称重的有效数据为AD02；

AD11、AD12分别为将标定重量放置在任意第一点时，通过自卸车举升，由轴销传感器和液压传感器产生的的AD值，W1为此时，仪表测出车负荷总重量；

AD21、AD22分别为将标定重量放置在任意第二点时，通过自卸车举升，由轴销传感器和液压传感器中的AD值，W2为此时，仪表测出车负荷总重量，通过自卸车举升，由轴销传感器和液压传感器产生的有效数据分别为AD21、AD22。

根据公式1、2、3可归纳出下列数模：

Wx＝(ADx1-AD01)K1+(ADx2-AD02)K2-----------公式4；

其中，ADx1、ADx2分别为轴销传感器和液压传感器在载重车举升过程中的AD值，Wx为载重车时，仪表所得出的载重重量参数；

4、公式换算

步骤一

W1-W0＝(AD11-AD01)*K1+(AD12-AD02)*K2-----------公式5；

W0为空车时所测的重量，W1为在第一点放置标定物后所测出的重量，因此W1-W0为所放置标定物的重量，即车载秤所载货物重量。

步骤二

W2-W0＝(AD21-AD01)*K1+(AD22-AD02)K2-----------公式6；

W0为空车时所测的重量，W2为在第二点放置标定物后所测出的重量，因此W2-W0为所放置标定物的重量，即车载秤所载货物重量。

步骤三

由于在自卸车举升过程中所得参数：AD01/AD02/AD21/AD22/AD11/AD12为实测值，根据公式5、公式6可知只要能确定K1、K2值就能测量出货物重量。

根据公式5和公式6联解求K1、K2

由于在称重过程中AD01/AD02/AD21/AD22/AD11/AD12均为实测值故将(AD11-AD01)、(AD12-AD02)、(AD21-AD01)、(AD22-AD02)分别设为M、N、P、Q

即公式4和公式5分别演化为

W1-W0＝MK1+NK2-----------公式7；

W2-W0＝PK1+QK2-----------公式8；

W1、W2分别为相同标定物，在自卸车车厢上任意第一标定点、任意第二标定点所测出的重量。由于任何一种物体，不管其位置，重心怎样变换，物体本身固有的质量保持恒定，轴销传感器上承受的重力，加上液压传感器承受的液压就是所测货物的重量。故理论上W1＝W2，但由于实际运用中会产生误差，因此需要系数K1、K2

根据上述理论结合公式7、公式8可得：

W1-W0＝W2-W0-----------公式9；

即：MK1+NK2＝PK1+QK2

(M-P)K1＝(Q-N)K2

K2＝(M-P)K1/(Q-N)-----------公式10

联解公式7、公式10

W1-W0-MK1＝N(M-P)K1/Q-N

(W1-W0-MK1)(Q-N)＝N(M-P)K1

(W1-W0)(Q-N)-MK1(Q-N)＝N(M-P)K1

(W1-W0)(Q-N)＝N(M-P)K1+MK1(Q-N)

＝K1(NM-NP+MQ-MN)

＝K1(MQ-NP)

推出：

K1＝(W1-W0)(Q-N)/(MQ-NP)-----------公式11

将公式11带入公式10联解求K2

推出：

K2＝(M-P)(W1-W0)(Q-N)/(MQ-NP)(Q-N)

＝(M-P)(W1-W0)/(MQ-NP)-----------公式12

根据公式4

称重步骤：

综上所述并根据公式4：Wx＝(ADx1-AD01)K1+(ADx2-AD02)K2可知，AD01、AD02、K1、K2为常量，只要求出常量，就可以代入公式4计算出所载货物的重量。

而求出上述常量除了要经过上述公式换算外，可通过软件完成，还必须严格按照测量步骤进行测量。

步骤1：空车测量得到AD01、AD02，并列出公式1

步骤2：实行任意第一点标定测量列出公式2

步骤3：实行任意第二点标定列出公式3

公式4以及本文所介绍的方程解法，已通过编程语言写入单片机，在实际的称重过程中，按照以上步骤1-3就可完成原始数据采集，称重软件会自动计算并保存AD01、AD02、K1、K2值。这样承载秤就可以称量出任意位置的任意重量。

注：K1、K2是两个常量，只跟传感器的性能参数有关，外界环境影响很小，通过定期标定即可。

有一点需要说明的是，在上述的压力传感器、轴销传感器、都是市场上可以获取到的常规仪器，其工作原理和使用方法都是本领域的技术人员能过掌握的，通过上述的说明足以保证本领域技术人员实施本专利的技术方案。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

图1是本发明一种动态自卸车载秤的称重方法中压力传感器、轴销传感器安装结构示意图；

图2是图1中车梁及车厢的局部左视结构示意图；

图3是轴销传感器的安装方式一的示意图；

图4是轴销传感器的安装方式二的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明实施例一种动态自卸车载秤的称重方法实施例中，自卸车包括有设置在车头1上的显示称重有效数据的称重仪表2，铰链安装在自卸车车梁3尾部的轴销传感器7a、安装在自卸车车粱3上与液压支撑杆6相通的出油管道6c相连的压力传感器6a、轴销传感器7a通过布置在车体上与轴销传感器7a连接的轴销传感器信号传输线7b将称重有效数据传送给称重仪表2；压力传感器6a通过布置在车体上与压力传感器6a连接的压力传感器信号传输线6b将称重有效数据传送给称重仪表2，由称重仪表2的处理单元经过处理后反映的货物重量。

上述的轴销传感器7a的安装结构如图3所示，在轴销传感器7a外套装有轴承11，轴承11外固定在车梁3上，车厢8下部固定有连接杆7，连接杆7固定接触着轴销传感器7a的承压面7c，卸料时，车厢8、连接杆7和轴销传感器7a同时围绕着铰链轴12旋转，这样的结构能够保证无论是装货时还是卸料时，车厢8的后部分重量都能作用在铰链安装在自卸车车梁3尾部的轴销传感器7a上，从而，无论车厢8处于何种位置，以及车厢8内是否有料时，都能通过轴销传感器7a产生称重有效数据，保证信号传送的稳定性。

当然，轴销传感器7a的安装结构也可以如图4所示，将轴销传感器7a固定安装在车梁3上，连接杆7活动套装在轴销传感器7a上，车厢8下部固定有连接杆7，连接杆7固定接触着轴销传感器7a的承压面7c，卸料时，连接杆7围绕轴销传感器7a旋转，这样的结构也能够保证无论是装货时还是卸料时，车厢8的后部分重量都能作用在铰链安装在自卸车车梁3尾部的轴销传感器7a上，从而，无论车厢8处于何种位置，以及车厢8内是否有料时，都能通过轴销传感器7a产生称重有效数据，保证信号传送的稳定性。

使用时，无论在装载时还是卸载时，利用液压泵6d推动液压支撑杆6再推动车厢8卸料的自卸车的车厢8的前部分重量作用在自卸车的液压支撑杆6上，通过安装在自卸车车粱3上与液压支撑杆6相通的液压出油管道6c相连接的压力传感器6a产生称重有效数据，传感信号通过压力传感器信号传输线6b传送称重仪表2；同时，车厢8的后部分重量作用在铰链安装在自卸车车梁3尾部的轴销传感器7a上，轴销传感器7a产生称重有效数据，传感信号通过轴销传感器信号传输线7b传送给称重仪表2，称重仪表就显示出了自卸车所装载货物的重量，因此能及时方便的称出货车的装载量，同时在进行卸料的同时也能测出所装货物的重量，实现了本技术方案要解决的技术问题。

另外，还可以通过键盘、鼠标等输入操作装置，控制CPU处理器10，从而根据具体的需求对装载或者卸载的动作给予控制，还能通过GPRS将称量数据通过无线网络上传给监控方，并且可以通过GPS将汽车的位置传送给监控方，使监控方可以在监控室里查看到汽车所在的位置，以及所载货物的重量。

其中，上述中的轴销传感器为蚌埠市天光测控仪表厂供应的TJH-9轴销传感器、压力传感器为华东电子集团南京高华科技有限公司供应的MB16系列硅压阻式压力传感器、这些都是市场上可以获取到的常规仪器。

通过具体的实测步骤，

步骤1：空车测量得到AD01、AD02，并列出公式1；

W0＝AD01*K1+AD02*K2-----------公式1；

步骤2：实行任意第一点标定测量列出公式2；

W1＝AD11*K1+AD12*K2-----------公式2；

步骤3：实行任意第二点标定列出公式3。

W2＝AD21*K1+AD22*K2-----------公式3；

根据上述的具体公式，计算出常量的K1、K2，利用下列公式4，

Wx＝(ADx1-AD01)K1+(ADx2-AD02)K2

其中，ADx1、ADx2分别为轴销传感器和液压传感器在载重车举升过程中的AD值，Wx为载重车时，仪表所得出的载重重量参数，就能在仪表上直接得到载重值，称量出任意位置的任意重量。

通过多次实验，在自卸车上装好称重传感器和销轴传感器的单片机系统，通电后先对各个传感器的零位进行采集得到AD01、AD02，再将已知的砝码2000kg分别加载到车箱上的A，B两点上，得到AD11、AD12和AD21、AD22数据，如表中所示，

将所测数据带入公式1，2，3，解方程组分别得到K1约等于0.9021、K2约等于0.2313，将K1、K2、ADx1、AD01、ADx2、AD02代入公式4，得出W1＝1999.5kg、W2＝1999.8kg，符合误差范围。

由此可见，通过编程的方式将公式4、及K1、K2值写入单片机，即可实现称重功能。综上所述，将不同的砝码任意放置在这个自卸车不同状态的不同位置上，结果显示出来的就是加载的重量了，如下表所示：

不同的砝码重量(kg)(不同的加载点)	压力传感器	销轴传感器	显示装载的重量(kg)	误差(％)
					砝码重量2000	16074	14356	2002	0.1％
砝码重量3000	18273	10082	2997	-0.1％
					砝码重量5000	19762	12964	5007	0.14％
砝码重量7000	21548	14658	7010	0.14％
					砝码重量11000	25671	15885	11013	0.12％

通过实测，表中显示重量与实际重量存在一定的误差，但通过上述的动态自卸车载秤的称重方法，可以解决自卸车在装货、行使、卸货状况下时均能称量出所装载货物的重量及重量变化的技术问题。

Claims (3)

1.一种动态自卸车载秤的称重方法，其特征在于：包括获取空车状态下，安装在自卸车车梁尾部的轴销传感器称重的有效数据、安装在自卸车车粱上与液压支撑杆相通的出油管道相连接的压力传感器称重的有效数据；将标定重量放置在空车上任意一点状态下，轴销传感器称重的有效数据、液压传感器称重的有效数据，对所述称重的有效数据进行重量数学等式，获取计重系数及重量值。

2.根据权利要求1所述的一种动态自卸车载秤的称重方法，其特征在于：所述的重量数学等式为W＝AD1*K1+AD2*K2，该等式中，W是测出的重量值，AD1是轴销传感器称重的有效数据，K1是计重系数一，AD2是压力传感器称重的有效数据，K2是计重系数二。

3.根据权利要求1所述的一种动态自卸车载秤的称重方法，其特征在于：所述的获取称重的有效数据包括以下步骤，

1)在被称重的自卸车的车梁尾部与自卸车车厢铰链轴处安装轴销传感器，在自卸车车粱上与液压支撑杆相通的出油管道相连接处安装压力传感器，通过传输线或者无线信号将称重有效数据显示在仪表上；

2)在空车状态下，测出空车重量为W0，轴销传感器称重的有效数据为AD01，压力传感器称重的有效数据为AD02；

3)将标定重量放置在任意第一点时，测出车负荷总重量为W1，通过自卸车举升，由轴销传感器和液压传感器产生的有效数据分别为AD11、AD12；

4)将同样的标定重量放置在任意第二点时，测出车负荷总重量为W2，通过自卸车举升，由轴销传感器和液压传感器产生的有效数据分别为AD21、AD22。

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