CN102132135B

CN102132135B - 监视力测量装置的方法、力测量装置和力测量模块

Info

Publication number: CN102132135B
Application number: CN2009801328345A
Authority: CN
Inventors: C·特劳特魏勒
Original assignee: Mettler Toledo AG
Current assignee: Mettler Toledo GmbH Germany
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: US8258415B2; PL2329236T3; BRPI0918571B1; US20110203857A1; AU2009286667A2; EP2329236A1; CA2734957C; EP2329236B1; CN102132135A; RU2011111734A; WO2010023287A1; AU2009286667B2; EP2159554A1; ES2755743T3; RU2503933C2; BRPI0918571A2; CA2734957A1; MX2011001547A; AU2009286667A1

Abstract

本发明涉及一种用于监视力测量装置特别是称重装置的状态的方法，以及根据该方法可操作的装置，力测量装置具有可移动的力传递部分，通过其，作用于力测量装置上的力被传递至测量传感器，测量传感器产生对应于所施加的力的测量信号，该信号被形成为显示指示的形式或被传递用于进一步处理。在本发明的方法和装置中，表征力传递部分的自由可动性或该自由可动性随时间变化的至少一个参数被确定。然后该参数被与至少一个临界值比较，根据比较结果，触发力测量装置的动作。

Description

监视力测量装置的方法、力测量装置和力测量模块

技术领域

本发明涉及一种监视力测量装置特别是称重装置的方法，并且还涉及根据本方法可操作的力测量装置和力测量模块。

背景技术

为了确定作用在力测量装置上的力，力测量装置通常被装备有力接收器、力传递部分和测量传感器(measurement transducer)。在这种布置中，输入力通过力接收器被接收并经由力传递部分被传递至测量传感器。例如在称重装置中，输入力通过称重物体的重力表述。力接收器用于接收输入力，并且典型地以测量板、称重盘或称重平台的形式实现。力传递部分将力从力接收器传送至测量传感器，并且例如被配置成杆、杠杆机构或载荷-支撑装置。

力从力接收器开始通过力传递部分至测量传感器所经过的路径定义力流路径(force flow path)。在天平的实例中，力流动路径沿着重力的方向，也就是，其从上到下竖直前进。

测量传感器是将输入量，也就是力，转换为对应的电测量信号的机械-电转换器(converter)。因此，在称重装置中，测量传感器产生对应于称重物体施加的重力的电测量信号。此电测量信号通常通过信号处理单元传递至指示器单元或另一处理装置，例如系统控制器。

为了获得最高可能的测量精度，重要的是尽可能远的通过力传递部分传送的力在传输过程中没有损失。因为机械短路，所谓的力分流(forceshunt)，的原因可能发生损失，如果被传递的力的部分通过寄生机械连接而逐渐减小。则这些部分将因此不被力传感器(force transducer)接收，因而，可能发生相当大的测量误差。

如果力传递部分的活动零件与其它物体或人发生接触，使力传递部分在力流动路径方向上的自由可动性受到限制，就会发生力分流。例如，如果在称重过程中活动的传递杆与用于该传递杆的通道开口的固定边缘发生接触就是这种情况。

术语力传递部分的“可动性”和“运动”区别于彼此的方面在于“可动性”涉及相邻零件之间的机械关系，而“运动”涉及空间位置的变化。例如在EP 0 254 594中公开的称重装置中，力传递的可动性通过弯曲枢转的梁实现。布置于其中一个梁上的传感器用于检测外来干扰作为异常加速度。然而，被监视的不是例如由梁的枢转连接引起的梁的可动性。而是，梁的可动性被认为是已知的，并且根据EP 0 254 594的教导，较低的加速度的检测值被解释为较低水平的干扰。

另外，力传递部分上和固定零件上的灰尘堆积可能导致所谓的灰尘桥(dust bridge)。这些灰尘桥可能随时间的过去而最大，并且不被发现的话可能导致力分流并因此造成测量误差。

已知的本领域现有技术提供了多种避免力分流的方法。例如，在DE 10253 601中公开的天平中，由于固定外壳和竖直的活动力传递构件之间的区域内的尘土堆积造成的测量误差可以通过远离该活动力传递构件指向的气流防止。

在US 4,804,053中公开了一种力测量装置，其中，力借助于所谓的摇臂滚轴或自对准支架传递。如果它们被设计有合适的尺寸，这些自对准支架就具有它们自己将自己定位在力流动路径方向上的特征。例如在用于车辆的称重站中，这种自对准特征具有这样的效果：当被称重的车辆开到称重桥(weigh bridge)上时，称重桥会一直处于自由地侧向摇摆位置，虽然通常会撞到侧向挡块。因为力传递构件一直将它们自己对准在力流动的方向上，所以没有机会出现横向力，并且因而避免了测量力的寄生泄漏(parasitic leakage)。

在正常环境中，上述装置工作良好，但在困难的操作环境中，它们不再能够防止，或将不能充分防止，力分流的发生，例如在将该装置压到其极限的载荷作用下或者在异常情况下，例如力测量装置的错误安装、错误操作或尘土过度堆积。结果，虽然有上述的预防性措施还可能发生伴随着力分流相关测量误差的力分流。

发明内容

因此，本发明的目的是建议一种监视力测量装置特别是天平状态的方法，并且还建议一种适合的力测量装置，由此可以实现测量装置的简单且经济有效的设计理念和操作，同时迫切要求同时满足关于测量精度和稳定性的要求。

该任务通过具有独立权利要求中指定的特征的方法、力测量装置和力测量模块实现了。本发明的具有优势地开发的实施例在另外的附属权利要求中呈现了。

本发明涉及一种方法，以及适于根据所述方法操作的装置，用于监视力测量装置特别是称重装置的状态，其中，通过可移动的力传递部分，作用在力测量装置上的力被传递至测量传感器，测量传感器产生对应于所施加的力的测量信号，所述信号被形成为显示指示的形式或被传递用于进一步处理。在本发明的方法和装置中，表征力传递部分的自由可动性或自由可动性随时间的变化的至少一个参数被确定。然后，用于检测力传递部分内处于正常状态或是自由度被限制的参数被与至少一个临界值进行比较，根据比较结果，也就是，如果检测到自由可动性被限制，即触发力测量装置的动作。特别在困难的操作环境下，可能会发生：力传递部分的自由可动性的限制可以被检测到、以简单的方式传输出来并引起用户的注意。另外，可以减少或甚至全部消除定期对自由可动性进行耗时的手动检查所需的成本和精力。因此，在力测量装置的测量精度和稳定性方面是具有优势的。另外，可以更精确地查明误差和磨损的损害，并且可以更好地计划并且更有效地执行维修工作。在某些情况下，例如由于适当地适应力测量装置的清洁间环境要求，可能还具有成本上的优势。因此，本发明指向力测量装置的简单且经济有效的设计和操作。

具有优势地，力传递部分的可动性通过适合的可动性传感器确定，一方面，可动性传感器被机械地连接至力传递部分，另一方面，可动性传感器被电连接至比较器。这里使用的术语“可动性传感器”意于包含适合测量力传递部分的可动性或可动性的变化的所有类型的测量装置。因而，可以测量平移以及旋转或角度相关运动(angle-dependent movements)。因此，参数可以表征力传递部分的平移、旋转或角度相关运动或运动的变化。

可动性传感器可以基于不同的测量原理，并且可以以不同的实用形式设计。例如，可以通过测量速度、速度分量、位移和/或角度并且随后计算时间导数，测量加速度或加速度分量，而确定可动性。

作为另一可能方式，可动性传感器可以基于惯性的测量或基于测量作用于可动性传感器上的力，特别是重力，的方向的原理。作为实例，可以从钟摆或者液体偏斜的位置测量确定可动性。

确定参数后，通过比较器比较该参数与至少一个临界值。一个或多个临界值可以存储于比较器内或可以从另一单元例如存储器单元或处理器获得。临界值可以从规章规范例如国家或国际标准中得到，它们可以通过比比较性测量确定，或它们可能已经被力测量装置的制造商指定。

本发明在被使用于具有不引人注意的力分流的高危险的困难操作环境中的力测量装置方面具有特别的优势，例如由于多尘环境中的位置失当(out-of-level position)、安装不牢固，或力测量装置的位置的变化，在称重装置上堆积了厚重的尘土，或由于活动零件特别是称重盘与物体和人发生了不许可的接触。如果力分流的危险只是暂时性的，所以手动检查几乎检测不到，那么根据本发明的监视是特别具有优势的。

在户外应用中也获得很大的优势，例如在用于车辆的称重系统中，因为在这种情况下称重装置可能暴露于诸如温度变化或尘土堆积、冰雪的周围环境因素中。另外，这些环境因素可能在非常短的时间内剧烈变化，因此增加了力分流可能逃脱注意力或可能被发现的太晚的危险。然而，利用根据本发明的方法，力分流可以在早期并且以有效的方式被检测到。

使用自对准支架，由于接触表面的磨损可能发生随着时间的磨损。在这种情况下，自对准支架将不再能够正确地对准自身，因此，横向力并因此力分流可以自己建立起来。利用根据本发明的方法和相应的装置，这些削弱影响也能够处于控制之中。

另外，自对准支架只能将横向力补偿至某一限度，也就是，直到力接收器遇到侧向挡块缓冲器的点，在这里，虽然使用自对准支架也将发生力分流。利用本发明的方法和装置可以可靠地检测到这些情形，而不需要对力测量装置进行持续的手动检查。

根据本发明的方法还可以用于其测量传感器可能是基于多种原理，例如用应变仪、用电容性、感应式或压电式传感器测量，或用力补偿测量装置的补偿力测量，的广泛多种不同的力测量装置。

在本发明的具有优势的实施例中，被参数表征的量，本质上，是力传递部分的平移速度和/或角速度和/或平移加速度和/或角加速度和/或动能特别是角运动的能量。优选地，可动性传感器被设计用以直接测量用户感兴趣的量，因为这允许可动性传感器的信号被减小至最在最早可能阶段的有意义的数据。在这种情况下可以避免传递较小的相关数据，例如力传递部分的倾角或绝对位置。另外，表征可动性的参数还可以从可动性传感器信号的统计学估计中，例如从所测量的信号的变化中确定。

在本发明的优选实施例中，被参数表征的可动性是大体上垂直于力传递部分内的力流动路径方向的至少一个方向上的可动性。优选地，可动性传感器被设计用以测量在该方向上的可动性。利用这种功能性的限制，可以进行可动性传感器的更简单并且更经济有效的设计。

另一具有优势的实施例包括下述特征：万一没有达到或者超过或越过了向下方向上的临界值，将预先调整临界值和/或触发力测量装置的动作。这保证了会一直满足给定的标准，例如力传递部分始终具有最小量的可动性。通过适当选择临界值，可以很大程度上排除发生力分流而不被发现的危险。

在本发明的另一实施例中，测量传感器的测量信号，特别是表示检测到所施加力的变化的信号，被用于定义时间间隔，在此时间间隔内，参数被测量和/或被与临界值进行比较。这允许力传递部分的运动的原因和结果被确定并且被用于可靠地估计可动性传感器的信号。另外，通过定义时间间隔，参数的确定可以被保持于所定义的极限内并且被集中，允许有效收集和分析数据。

在本发明的另一实施例中，动作由下述组成：发布警告和/或报警，和/或暂停测量信号(S_F)以及从该信号产生的测量值的显示和/或传输。因此，用户被警告有错误测量的危险和/或防止使用错误测量的结果。

根据本发明的另一优选实施例，力传递部分包括活动的力接收器以及杆或可变形实体，特别是自对准支架。在这种配置中，根据本发明的方法证明是特别具有优势的，因为这种类型的力测量装置通常被用于困难的操作环境中。

在实施例的另一实例中，力传递部分的可动性被关于给定的卡迪尔坐标或给定的球坐标确定，并且根据关于给定坐标系参考的可动性或可动性的变化确定参数。利用这种概念，在测量中可以实现高精度，因为被特别好地适于表征可动性的运动的空间方向可以根据本设计的已知元件的旋转中心更精确地确定。因为系统运动的自由度已知，所以利用坐标转换可以大大简化该过程。

例如，如果可动性以球坐标系为基准，其中，至少一个坐标以竖直为基准，可以很容易地计算力传递部分的瞬间倾角Θ。在这种情况下，倾角Θ是力传递部分的瞬间方向和竖直方向之间的角度，其中，竖直方向由重力定义。通过以这些坐标为基准确定可动性，因而可以建立用于力传递部分和/或力测量模块的动力学倾斜(dynamic inclination)的精确且可靠的传感器。

根据瞬间倾角Θ，加速度V_Θ可以计算为时间导数。而且，类似于信号的变化，与倾角Θ有关的特定角能量E_Θ被特别好地适于用作用于表征力传递部分运动的参数M。在这种情况下特定角能量E_Θ与加速度V_Θ的平方成正比：

E_θ～V_θ ²。

信号分量的坐标转换可以以多种方式实现，例如作为微处理器中的算术程序，通过模拟电路，或以商业上可得到的预装配算术模块的形式。另外，诸如用于确定倾角速度的微分法或用于计算特定角能量的求平方的操作也可以与转换一起进行。最后，前述操作还可以被直接并入可动性传感器的信号处理中，以便可动性传感器的输出信号可以参数的形式直接获得，以表征力传递部分和/或力测量模块的运动。

当然，上面所述的有关传感器信号处理的内容不被限制于力传递部分的角度相关运动，而是还可以被直接应用于平移运动，例如力传递部分和/或力测量模块的平移速度和/或平移加速度和/或平移动能。

不同于计算特定角能量E_Θ作为参数M，以表征力传递部分和/或力测量模块的运动，还可以根据x方向上的速度分量V_x和y方向上的速度分量V_y的平方和，作为近似，计算特定能量

E^*～(V_x)²+(V_y)²。

在另一优选实施例中，力传递部分在至少一个方向上的运动被利用可动性传感器测量，并且然后，此在至少一个方向上的测量结果被，根据可动性传感器的空间方向，例如通过坐标转换，算术转换至另一方向的运动，基于此确定参数M。

可动性传感器优选被设计成在至少一个给定方向上是对方向敏感的。通过算术转换或坐标转换，甚至不用可动性传感器的特定空间方向，也可以以简单的方式将运动的方向的测量结果适应于另一运动方向，例如适应于力传递部分的实际空间可动性。

优选地，通过基于可动性传感器被安装状态下的方向而给定的配置参数定义坐标转换。这具有如下优势：通过简单地适应配置参数，此转换可以被适应于空间内或平面内的被安装可动性传感器的任何方向。因此，例如在垂直于力流动路径方向的方向上的力传递部分的可动性可以被确定，而不需重大调整可动性传感器。

在本发明的另一实施例中，可动性传感器被刚性连接至力传递部分。这允许力传递部分的运动被直接地并且高精度地检测到。

在本发明的另一实施例中，力测量装置被配置为具有至少两个力测量模块的模块式系统，每个力测量模块包括测量传感器。利用此概念，各个力测量模块的测量信号可以彼此相关，这提供了定位误差源的特别简单的方式。每个力测量模块优选包括可动性传感器。然而，可动性传感器还可以直接连接至力接收器，特别地连接至称重桥并且，另外，力测量模块的测量信号还可以用于可动性传感器的信号处理中。

在本发明的另一实施例中，力测量模块具有封装测量传感器的外壳，并且可动性传感器布置于外壳内和外壳上。使用这种布置，可动性传感器很大程度上与力测量涉及的部件绝缘，特别与测量传感器和可变形实体绝缘。因此，可以避免两个本质上独立的测量彼此影响的可能性。

根据本发明的力测量装置、力测量模块以及方法的细节在附图示意的实施例的实例描述中呈现了，其中：

附图说明

图1表示示例型结构的天平形式的根据本发明的力测量装置1，具有象征性表示的输入力F、力接收器3和显示警告通知8的指示器单元7；

图2表示剖视图形式的天平的示意性简化图示，其中，力传递部分40和可动性传感器50连接到比较器60上，输出值从比较器60传递至指示器单元70；

图3表示罐式称重装置形式的力测量装置200的示意性图示，其中被装备有可动性传感器250的活动的力测量模块201以剖面图示出，可动性传感器250适于实施根据本发明的方法并且经由连接器线路252连接至计算机单元206；

图4a至4c是用于确定车辆重量的图3的力测量装置200的另一示意图，其中，至少一个力测量模块201被装备有可动性传感器250，并且其中图4a示出了连接至称重桥230上的另一可动性传感器250，图4b示出在计量器的活动和固定零件之间具有尘土堆积，图4c示出力测量装置200向下错位了角α；

图5a和5b是根据图3的力测量模块201的示意图，其中，可动性传感器250是集成电路的形式，在图5a中示出从侧面的剖面图，在图5b中示出了图5a的线A-A处的剖面；以及

图6a至6c表示利用根据图5的力测量模块201测量重量的测量信号的时间图示，其中图6a示出了重量测量的测量信号S_F，而图6b和6c示出了用倾角Θ和特定角能量E_Θ表述的可动性传感器的对应信号。

具体实施方式

图1示出了示例型构造的天平形式的根据本发明的力测量装置1，其中，象征性示出的输入力F作用在测量板或称重盘形式的力接收器3上。利用根据本发明的方法和装置监视力测量装置1的状态，并且可能在称重结果中造成误差的干扰因素通过指示器单元7被传递给用户，例如通过在液晶显示器上出现警告通知8。

图2表示天平形式的力测量装置1的示意性简化图示，其中力测量元件(force-measuring cell)10以横截面示出。力测量元件10具有通过中间部分13彼此连接的固定部分11和活动部分12。活动部分12的运动被四个测量转换器(measurement converter)14接收并转变成对应于输入力F的测量信号。然后，此测量信号被直接地或通过信号处理步骤(signal-processingstage)传递至指示器单元70或传递至另一处理装置。

力测量元件10布置于外壳20的内部空间内并且其固定部分被通过基于外壳的支撑体21刚性连接至外壳20。布置于外壳20外面的称重盘形式的力接收器30通过杆31连接至布置于内部空间内的力测量元件10的力接收部分12上。杆31经由通道开口22穿过外壳20，而不接触外壳20。通道开口22被设置用以避免或至少大大减小灰尘进入外壳的危险。力接收器30、杆31和力测量元件10的活动部分12是力测量装置1的可移动的力传递部分40的部分。

可动性传感器(mobility sensor)50布置于可移动的力传递部分40上，在本实例中布置于杆31上，以监视表征力传递部分可动性的参数M。在本实例中，被确定的参数是杆31在水平方向上的速度。然而，参数M还可以是力传递部分40的加速度或动能。对应于已经确定的参数M的可动性传感器50的信号S_M通过第一连接器线路51被发送至包括比较器60的信号处理单元用于进一步处理。然而，可动性传感器50还可以布置于力接收器30上或力测量元件10上。

比较器60通过第二连接器线路52连接至指示器单元70，在本实例中是发光二极管，并且将比较器60产生的输出信号传递至指示器单元70。然而，比较器60还可以被引入可动性传感器50内。在这种情况下，比较器60产生的输出信号可以经由第三连接器线路53(由虚线表示)直接发送至指示器单元70。

一旦发现参数M，在本示例中是杆31的动能，达不到或低于预设的最小临界值T，比较器60即触发天平的动作。在这种布置中，比较器60还可以被直接引入到处理测量转换器14的信号的天平的测量和/或处理电子设备中。比较器60还可以被设置为数字算术单元，在处理路径中，模拟/数字转换器前面位于其前面。

指示器单元70可以直接布置于外壳20外面，或布置于与外壳20分开的某一位置，或者，如果外壳20是透明的和/或声音可透过的，它还可以被安装于外壳20里面，以便仍可以看到或听到指示。为将要发布的信息或警告特别设计的符号和警报可以增加对人的影响。因此，可以想到的是使用广泛已知的象形文字例如交通标志，或为预期警告特别制作的符号。对于视觉指示通过使用不同的闪亮频率或对于听觉指示通过使用不同水平的音量和音高，可以发送不同重要程度的警告或信息的信号。在图2的实施例中，每一个连接器线路51、52、53可以是线缆连接例如信号电缆、总线系统以及类似，或者无线连接。

在本实例中，对参数M以及因此对杆31的动能，预先定义最小允许临界值T。如果此最小临界值在典型的的载荷变化中没有达到，则低水平的动能可以被解释为表示力传递部分40的运动自由度被限制了。因此，比较器60触发天平的相应动作，例如显示警告信息8给用户。

在参数不符合、超过或达不到预设临界值T并且将要采用输入力的测量结果的情况下，天平的一个动作可以由重复测量组成，重复测量由天平认为测量值不可用或远远低于或高于称重范围的事实触发。测量可以被多次重复，至少延续某一可容忍的时间间隔，但只有在测量的动能已经上升到高于临界值T的数值时才能停止。如果超过了上述可容忍的时间间隔或参数M的测量值持续太低，则可以中断和/或阻止该测量过程，和/或可以关掉快速提示。下一步，将所测量的动能数值与计时标志一起存储在信号处理单元的日志文件中，特别存储在被引入信号处理单元的存储器存储单元中。这提供了可追踪性。

作为天平，特别是天平的信号处理单元，的另一动作，可动性传感器50的信号S_M或比较器60的输出信号可以被发送至指示器单元70，在这里可以显示相应的指示。另外，指示器单元70可以发布声学报警或光学警告例如闪光，或者显示器可以显示警告消息、信息、或解决困难的指导。

图3以剖视图形式中示出了具有活动的力测量模块201的罐式称重装置形式的力测量装置200，其可以使用根据本发明的方法进行监视。罐式称重装置被特别使用于工业厂房内，用于称重储槽、储罐、反应容器以及类似物的内容物。通常地，对每个将要被称重的容器使用若干个活动的力测量模块201。它们被置于容器底部232下面或支撑容器底部的力接收器230下面，并且被基础231支撑。因而，每个容器底部232坐落在活动的力测量模块201上。为了测量容器和/或其内容物的重量，力测量模块201产生的测量信号S_F必须相加，因为每个信号表示一部分质量。因此力测量模块201通常自己不具有指示器单元。容器的各个力测量模块201的测量信号S_F例如被传递至计算机单元206，其可以是系统控制器，在这里信号被进行处理，并且随后多数情况下通常作为系统说明书的一部分呈现在被引入系统控制器的指示器单元207上。测量信号S_F可以是模拟信号，但他们优选是数字测量信号或数字测量数值的形式。

力测量模块201包括封装在外壳220内的可变形实体210。外壳220通常被焊接至可变形实体210并且与力测量模块201的周围环境进行热密封。在测量过程中，可变形实体210以及外壳220被弹性压缩。可以部分补偿外壳的硬度对测量信号S_F的影响，并且力测量模块201关于测量范围的滞后可以忽略。

可动性传感器250经由连接器线路252、传送器202、段耦合器(segmentcoupler)204和总线系统205连接至计算机单元206。力测量模块201的测量信号S_F可以或者经由这些连接或者通过专门的测量信号连接215传输至计算机单元206。

可动性传感器250用于确定表征力传递部分240的可动性的参数M。此参数M被以可动性传感器250的信号S_M的形式发送至计算机单元206。力传递部分240包括可移动的力接收元件230和摇臂枢转的(rocker-pivoted)力测量模块201。力测量模块201包括具有附加外壳220的可变形实体210。可动性传感器250被机械地连接至外壳220，以便具有倾角Θ的通过虚线双箭头表示的力测量模块201的运动直接与可动性传感器250共享。

计算机单元206例如是处理控制系统的中央计算机。根据力测量装置200和计算机单元206的配置，可动性传感器250自动将可动性传感器250的信号S_M传输至计算机单元206，或者连续地或者以周期的和/或随机的间隔或者在发生变化之后。当然，计算机单元206还可以连续地、周期地，或随机地调出来自可动性传感器的信号。因为对每个容器使用若干个力测量模块201，所以每个可动性传感器250的信号S_M可以通过与其它力测量模块的可动性传感器的相应信号相互比较而进行验证或似真性检验。然而，用于验证的适合预设值可能已经存储在可动性传感器250或计算机单元206内了。这些存储的数值例如可以是基于利用其它仪器收集的或从互联网数据组装的发布的表格。例如，对使用力测量装置的地理位置特定的数据，例如气压范围、温度和辐射，或者有关地震振动的数据是很容易得到的并且可以用于验证可动性传感器250的信号S_M。从历史的意义上来说，如果这些信号S_M的一部分是随着时间的过去存储在计算机单元206中的，那么此数据历史的分析可以用于获得与力测量模块201的状态以及可动性传感器250的状态有关的额外的知识。

图4a至4c是用于确定图3的车辆重量的力测量装置200的示意性图示，其具有若干个力测量模块201。作为许多力测量模块201的表述性示例图中示出了两个力测量模块，因为称重桥形式的力接收器230典型地坐落在四个力测量模块210上，并且力测量装置200由若干个称重桥组成。基础231通常被设置作为凹入地面的坑，以便车辆可以方便地在称重桥上来回驱动。在所示意的示例中，可动性传感器250布置于一个单个的力测量模块201上。为了确定力接收器230的可动性，为单个力测量模块201装备可动性传感器250可以是足够的。然而，具有优势地，如果若干个力测量模块201被装备有可动性传感器250，以获得更丰富的测量结果并且提高确定误差源的可能性。

图4a示出了在力接收器230上布置有可动性传感器250的一个示例，力接收器230配置为称重桥。还可以想到的是只使用单一可动性传感器250，布置于力接收器230上。在这种情况下，同样可以可靠地确定力传递部分的可动性特别是力接收器230的可动性。

在图4b中示意了可能的错误源。这里示出了两个示例，其中，在基础231和活动部分之间，也就是在力接收器230和其中一个力测量模块201上堆积有尘土。每一个这种尘土堆积限制活动部分的运动的自由度，如只指向一个方向的箭头所象征性表示的。通过可动性传感器250以及有关的信号处理数据，运动只发生在一个方向上的事实可以被检测到并且引起用户注意。

在图4c中示意了另一误差源，也就是基础231的一侧安置成具有可能非常小的角度α。力测量模块201，通过始终将它们自己对准成平行于作用到它们上面的力也就是竖直的重力，而自动补偿基础231的倾斜位置。然而，这使得力接收器230移动了位置，从而力接收器的边缘接触基础231。在这种情况下，同样，力接收器的运动的自由度被限制了，如指向自由运动的剩余方向的箭头所表示的。再有，在这种情况下，有问题的位置引起了用户的注意。

图5a和5b示意性示意了根据图3的力测量模块201，其中，可动性传感器250被实现为集成电路的形式。图5a表示从侧面的剖视图，图5b表示图5a中的线A-A表示的剖切面的视图。对于可动性传感器250，可以使用适合测量力传递部分240的可动性或运动的类型的商业上可得到的传感器，例如，加速度传感器。所示意的实施例中的可动性传感器能够检测空间方向x和y上的运动。方向x和y定义大体垂直于z-方向的平面，z-方向表示力传递部分240的方向，也就是，可变形实体210内的力流路径的方向。

还可以使用三维可动性传感器250来确定力测量模块201以及可变形实体210的可动性，可变形实体210是力测量模块的一部分。三维传感器对三个空间坐标中的每一个产生对应的信号。因此，每个信号与运动的相应空间分量相关。

通过使用三维可动性传感器250，可以进行坐标转换以改变在其中定义了传感器信号分量的坐标系的定向。这具有下述优势：只利用定义坐标转换的一组配置参数，就可以将测量结果适应于可动性传感器250的任何安装位置。因此，如果可动性传感器没有与任何特定方向对准，可变形实体210相对于垂直于可变形实体210方向的方向x和y的可动性也可以被精确确定(与仅仅近似地确定相反)。

根据三维可动性传感器的信号，可变形实体210的瞬间倾角Θ通过转换成球坐标而被计算出来。从该倾角Θ，倾角的角速度被确定为倾角Θ的时间导数dΘ/dt，并且从该角速度，根据下述公式计算特定角能量E_Θ

E_θ～(dθ/dt)²。

用这种方式计算的倾角Θ的特定角能量E_Θ充当表征可变形实体210的运动的参数M。

可动性传感器250优选选择商业上可得到的可动性传感器，例如VTITechnologies制造的SCA3000类型。此传感器是基于具有三个对加速度敏感的块体(acceleration-sensitive masses)的电容式传感器(capacitative sensor)元件、基于ASIC的信号处理部分和数字接口(digital interface)。这允许以适当的输出格式传输信号的非常紧凑且经济有效的设计。

如在图5b中示意性示出的，可动性传感器250被连接至布置于力测量模块201内的比较器260。可动性传感器250的信号S_M，例如表述为动能E_Θ，被直接传递至比较器260。比较器260比较可动性传感器250的号S_M和预设临界值T，并且如果E_Θ的数值不等于，或超过，或低于临界值T即触发力测量装置200的动作。因此，信号S_M不是连续地进行传输，现在传输被限制于将特殊的单个示例报告给计算机单元206，由此，大大减小了数据流。

当然，这里关于传感器信号处理的所述不被限制于力传递部分的角运动，而是也完全应用于平移运动，例如根据图2的可移动的力传递部分的平移速度和/或平移加速度和/或平移动能。

图6a至6c是在用根据图5的力测量模块201进行的重量测量中收集的测量信号的时间图示的示例。重量测量的测量信号S_F在图6a的图示中绘出了，而对于倾角Θ的可动性传感器的对应信号在图6b的图示中绘出了，并且对于特定角能量E_Θ的可动性传感器的对应信号在图6c的实线图示中绘出了。

除特定角能量E_Θ的信号之外，图6c以虚线图示的形式示出了拖曳指示器(drag pointer)的信号S_D的时间分布曲线。拖曳指示器在某些时刻锁定在瞬间测量值上，在本实例中锁定在特定角能量E_Θ的信号上，并且在此被捕捉的数值上保持不变持续特定的时间间隔。这使得可靠地记录并评估连贯的瞬间事例例如信号峰值。

在时间t0和t1之间，力测量装置处于静态(at rest)，以便测量信号S_F以及倾角Θ和特定角能量E_Θ的相应信号显示为大体不变。

在时间t1和t2之间，如图4所示的行驶到力接收器上的车辆形式的载荷到达。这导致表示所增加的车辆重量的测量信号S_F增加到更高的水平。表示倾角Θ的信号显示相对较大的波动，这可能被连接至力测量模块201的更大的角度偏离。另外，此时间间隔内的特定角能量E_Θ仍保持在相对较低的数值。这可以表示力传递部分的自由可动性没有被完全确保，并且可以表示力传递部分部分被限制了，至少在此特定时间点上。

拖曳指示器的信号仍低于预设临界值T的数值。因此，当比较拖曳指示器的信号S_D与临界值T时，图5的比较器260将检测到过大的偏差或不足并且将因此触发力测量装置的动作。

实际的称重过程发生在时间t2和t3之间。力测量装置处于静态，并且信号很大程度上是不变的。

在时间t3和t4之间，力测量装置返回到无载荷状态，例如，当车辆被驶离时。倾角Θ的信号显示与加载阶段期间相比更小的激烈波动；另一方面，特定角能量E_Θ的信号相当程度上达到更高的水平。这得出本实例中的力传递部分240更可能具有其自由可动性的结论。

在图4a至4c中概括的车辆秤(vehicle scale)中，特别具有优势的是根据其它可获得的信息确定在图6a至6c中表述的信号是否以及多大程度上确实表示缺少或削减了力传递部分的自由可动性。当车辆在称重平台上来回移动时，表征自由可动性的参数M一方面受质量影响，另一方面受车辆速度影响。为了确定连接前述这两个量的表达式(expression)，例如可以使用称重结果来支持关于其可动性或缺乏可动性的判断。

根据这些结果，力测量装置的用户或布置于信号路径下游的信号处理单元可以作出该测量结果应该作为有效结果被接受还是应该被拒绝的决定。

本发明已经在优选实施例中进行了描述和示意。然而，根据本发明公开的理念，具有必要技术背景的个人能够实现落入本发明范围内的其它实施例。

附图标记列表

1、200	力测量装置
		3、30、230	力接收器
7、70、207	指示器单元
		8	警告消息
10	力测量元件
		11	静止部分
12	活动部分
		13	中间部分
14、214	测量传感器
		20、220	外壳
21	支撑体
		22	外壳上的通道出口
31	杆
		40、240	力传递部分
50、250	可动性传感器
		51、52、53、252	连接器线路
60、260	比较器
		201	力测量模块
202、204	传送器/段耦合器
		205	总线系统
206	计算机单元/主计算机
		210	可变形实体
215	测量信号连接
		230	力接收器
231	基础
		232	容器底部

θ	倾角
		V_θ	倾角的变化速度
E_θ	角运动的特定能量
		E_*	特定动能
F	输入力
		M	参数
S_D	拖曳指示器的信号
		S_F	测量信号
S_M	可动性传感器的信号
		T	临界值
V_x、V_y	运动分量

Claims

1.一种监视力测量装置(1、200)的状态的方法，所述力测量装置(1、200)具有可移动的力传递部分(40、240)，通过其作用在所述力测量装置(1、200)上的力被传递至测量传感器(14、214)，所述测量传感器(14、214)产生对应于所施加的力的测量信号(S_F)，所述信号被形成为显示指示的形式或被传递用于进一步处理，其特征在于，至少一个参数(M)被确定，其表征所述力传递部分(40、240)的自由可动性或所述自由可动性随时间的变化，所述参数(M)被与至少一个临界值(T)进行比较，根据比较结果，检测所述力传递部分(40、240)处于正常状态或是自由可动性受到限制，并且在检测到其自由可动性受到限制的情况下，触发所述力测量装置(1、200)的动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数(M)所表征的量，本质上，是所述力传递部分(40、240)的平移速度和/或角速度和/或平移加速度和/或角加速度和/或动能。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数(M)所表征的量是至少一个方向上的可动性，所述至少一个方向定向为大体上垂直于所述力传递部分(40、240)内的力流动路径方向。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述临界值(T)是已知的、预设的值，并且如果在向下的方向上所述临界值(T)没有达到和/或如果超过和/或越过了所述临界值，即触发所述力测量装置(1、200)的动作。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述测量传感器(14、214)的测量信号(S_F)在定义时间间隔时被使用，在所述时间间隔内确定所述参数(M)和/或在所述时间间隔内比较所述参数(M)和所述临界值(T)。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，被触发的动作由下述组成：发布警告和/或发布报警和/或取消显示和/或停止传递从其上面产生的测量信号(S_F)或测量值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述力传递部分(40、240)的可动性以给定的笛卡尔坐标或给定的球坐标为基准确定，并且根据用这些坐标表示的可动性或可动性的变化确定所述参数(M)。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述力传递部分(40、240)在至少一个方向上的运动通过可动性传感器(50、250)测量，并且根据所述可动性传感器的空间方向，将所述在至少一个方向上的运动算术转换成另一方向的运动，相对于该方向确定所述参数(M)，其中所述算术转换可以通过坐标转换进行。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述力测量装置(1、200)是称重装置。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参数(M)所表征的量是特定角运动能量(E_Θ)。

11.根据权利要求5的方法，其特征在于，表示检测到所述输入力变化的信号在定义时间间隔时被使用，在所述时间间隔内确定所述参数(M)和/或在所述时间间隔内比较所述参数(M)和所述临界值(T)。

12.一种力测量装置(1、200)具有可移动的力传递部分(40、240)，通过其作用在所述力测量装置(1、200)上的力被传递至测量传感器(14、214)，所述测量传感器(14、214)产生对应于所施加的力的测量信号(S_F)，然后所述信号可以被传递至指示器单元(7、70、207)或传递至另一处理装置，其特征在于，所述可移动的力传递部分(40、240)被机械地连接至可动性传感器(50、250)，所述可动性传感器(50、250)适于确定参数(M)，所述参数(M)表征所述力传递部分(40、240)的自由可动性或所述自由可动性随时间的变化，所述可动性传感器(50、250)被电连接至比较器(60、260)，所述比较器(60、260)可操作以比较所述参数(M)和至少一个临界值(T)，并且根据比较结果，触发所述力测量装置(1、200)的动作。

13.根据权利要求12所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，所述可动性传感器(50、250)被设计用以确定所述力传递部分(40、240)的平移速度和/或角速度和/或平移加速度和/或角加速度和/或动能。

14.根据权利要求12所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，所述可动性传感器(50、250)被设计用以确定至少一个方向上的可动性，所述至少一个方向大体垂直于所述力传递部分(40、240)内的力流动路径的方向。

15.根据权利要求12所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，所述力传递部分(40、240)包括力接收器(30、230)以及杆(31)或可变形实体(210)。

16.根据权利要求15所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，所述可动性传感器(50、250)被直接机械地连接至所述可移动的力接收器(30、230)。

17.根据权利要求12或14所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，所述可动性传感器(50、250)被刚性连接至所述力传递部分(40、240)。

18.根据权利要求12或15所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，所述力测量装置(1、200)被构造为具有至少两个力测量模块(201)的模块式系统，其中每个所述力测量模块(201)包括测量传感器(214)。

19.根据权利要求18所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，至少一个所述力测量模块(201)包括封装所述测量传感器(214)的外壳(220)，并且所述可动性传感器(250)被布置于所述外壳(220)里面或所述外壳(220)上。

20.根据权利要求12所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，所述力测量装置(1、200)是称重装置。

21.根据权利要求15所述的力测量装置(1、200)，其特征在于，所述可变形实体(210)是自对准支架。