CN102706311A - 挂车的全电脑定位仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挂车的全电脑定位仪，并涉及其测量方法。定位仪包括互相配合使用的轴头机头一、轴头机头二和牵引销定心测量装置。实施测量的方法要求：先测量外倾角α=（A-B）?C，后测量距离ｓ＝ｖｔ，另外还要测量横向位移L=(E-F)×G。本发明使挂车车辆的检测和调整过程更加清晰明了，设备操作更加简单便捷，并且能够更直观地体现出挂车定位不是简单测量长度距离的问题，进一步提高了挂车车辆检测和调整的工作效率，并降低了操作者劳动强度。

Description

挂车的全电脑定位仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种挂车的全电脑定位仪，并涉及其测量方法。特别涉及一种挂车的超声波全电脑定位仪及其测量方法。

背景技术

半挂车是车轴置于车辆重心（当车辆均匀受载时）后面，并且装有可将水平或垂直力传递到牵引车的联结装置的挂车，主要用于运输体积大且不易拆分的大件货物。与“单体式”汽车相比，半挂车更能够提高公路运输的综合经济效益。

由于半挂车是一种比较特殊的车辆，车桥的平行度，牵引销中心到轴端的距离误差，直接影响到半挂车的行车安全，也直接影响到半挂车轮胎的磨损程度和半挂车厢的跑偏程度。

如何在半挂车生产环节控制检测牵引销中心到轴端的距离相等，以及如何测量、控制车桥的相互平行度是每个半挂车厂及车辆修理厂必须解决的问题。

目前国内生产厂家生产的半挂车检测产品主要采用激光测距仪进行距离测量，此种测量方法的主要缺陷是，标尺安装在车桥上，由牵引销位置向标尺发射激光时，由于距离较远且位置较低会造成观察不方便并因此造成人为的测量误差，并且由于标尺上刻度线较细，所以在找正时较慢，故整体工作效率较低。另外，激光点作为一个非标准的圆点，在打到刻度线上时并不能完全保证刻度线就在光点的圆心上，同样会带来测量误差。

另一方面，国内生产厂家生产的半挂车定位产品一般都忽略了对轮辋变形及车桥变形的检测，即忽略了轮辋失圆与外倾角变化对轮胎不正常磨损的影响；国际上先进的检测技术中虽然考虑了这些因素的影响，但其检测的基准主要是车辆大架子，而不是挂车与牵引车的关键连接点牵引销，其在基准的选择上存在一定偏差，而且在调整过程中主要采用机械结构进行调整，故存在精度低、工作效率较低的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术和仪器的缺点，而提供一种挂车的全电脑定位仪及其测量方法，适应市场对挂车车辆检测和调整精度要求越来越高的需求，使挂车车辆的检测和调整过程更加清晰明了，设备操作更加简单便捷，并且能够更直观地体现出挂车定位不是简单测量长度距离的问题，以进一步提高挂车车辆检测和调整的工作效率，降低操作者劳动强度。

本发明的技术方案如下：

挂车的全电脑定位仪，包括互相配合使用的轴头机头一、轴头机头二和牵引销定心测量装置，其特征在于：

所述的轴头机头一包括A机头板；所述A机头板上分别安装有A主控制板、A调制板、A电池和A激光管；所述的A主控制板分别连接有A电源板、A超声波发射器、A超声波接收器、A蓝牙接收发射板、A内倾和外倾传感器和A键盘板；所述的A电源板连接有A充电电极，所述的A电池与A电源板相连接，所述的A调制板连接有A激光管，所述的A调制板还与A电源板相连接； 

所述的轴头机头二包括B机头板；所述B机头板上分别安装有B主控制板、B电池；所述的主控制板上分别连接有B电源板、B超声波接收器、B蓝牙接收发射板、B激光接收板、B键盘板和B内倾和外倾传感器；B电源板连接有B充电电极，B电源板还与B电池相连接；

所述牵引销定心测量装置包括C主控制板；所述的C主控制板分别连接有C超声波发射器、C电源板、C蓝牙接收发射板、C激光发光管和C按钮开关；其中C电源板连接有C充电电极；所述牵引销定心测量装置还包括C中心轴，并在C中心轴上安装有C安装杆和C锁紧帽；所述的C超声波发射器安装在C安装杆上，C安装杆上还安装有C电池。

所述的挂车的全电脑定位仪，其特征在于：所述轴头机头一还包括A壳体和用于在测量时将本仪器固定在专用夹具上的A锁紧套；并在所述A锁紧套上分别安装有A锁紧轴、A“O”型圈和A胀紧键；所述A锁紧轴上安装有A手柄；在所述A壳体上贴有A标识膜。

所述的挂车的全电脑定位仪，其特征在于：所述的轴头机头二还包括B壳体和用于在测量时将本仪器固定在专用夹具上的B锁紧套；并在所述B锁紧套上分别安装有B锁紧轴、B“O”型圈和B胀紧键；所述B锁紧轴上安装有B手柄；在所述B壳体上贴有B标识膜。

所述的挂车的全电脑定位仪，其特征在于：所述牵引销定心测量装置还包括C壳体。

所述的挂车的全电脑定位仪实施测量的方法，其特征在于：

1）、距离测量：距离：ｓ＝ｖｔ；其中：s代表距离，v代表超声波传播速度，t代表传输时间；超声波接收器接收到超声波发射器发出的脉冲信号后输出一个数字信号，该信号经电路放大比较后经主控制板处理用于最终结果运算，通过蓝牙接收发射板传输给主机；

2）、外倾角的测量：外倾角：α=（A-B）·C；其中：α代表外倾角，A代表当前倾角传感器输出值，B代表倾角传感器标定值，C代表倾角变化斜率值；外倾传感传感器将当前状态的模拟信号经主控制板处理后转化为数字信号用于最终结果的运算；

3）、横向位移的测量：横向位移：L=(E-F)×G；其中，L代表横向位移量，E代表当前位置下光敏传感器输出值，F代表光敏传感器中位标定输出值，G代表光敏传感器接收点间距离；接收器接收到激光光源发出的光后输出一个数字信号，该信号经相关电路放大比较后经主控制板处理用于最终结果运算。

测量顺序要求：先测量外倾角，后测量距离。

本发明的积极效果主要包括以下几个方面：1）、本发明采用四机头一装置的配置，前后机头均采用相同的挂接方式，一装置另配有地面水平装置。2）、本发明各机头采用独立的信号传输方式，信号的传输与接收不受人体及障碍物的影响。3）、本发明距离测量采用超声波，不会因距离不同而产生测量误差；倾角采用进口传感器，不受温度及湿度影响，测量精度为1分，保证检测的精确性。4）、本发明使挂车车辆的检测和调整过程更加清晰明了，设备操作更加简单便捷，并且能够更直观地体现出挂车定位不是简单测量长度距离的问题，进一步提高了挂车车辆检测和调整的工作效率，并降低了操作者劳动强度。

附图说明

图1是本发明的轴头机头一结构示意图。图2是轴头机头一的俯视示意图。图3是本发明的轴头机头二结构示意图。图4是轴头机头二的俯视示意图。图5是本发明的牵引销定心测量装置结构示意图。图6是牵引销定心测量装置的俯视示意图。图7是本发明蓝牙接收发射板的原理图。图8是本发明主控制板超声波发射部分的原理图。图9是本发明主控制板超声波接收部分的原理图。图10是本发明主控制板倾角测量部分的原理图。图11是本发明主控制板横向位移测量部分的原理图。图12是本发明激光调制板的原理图。

具体实施方式

为了更好地理解和实施本发明，下面结合具体实施例进一步说明本发明。

挂车的全电脑定位仪，包括互相配合使用的轴头机头一、轴头机头二和牵引销定心测量装置三部分。所述轴头机头一安装在挂车的第一车桥上，轴头机头二安装在挂车的第二车桥上，牵引销定心测量装置安装在挂车牵引销的下方。

如图1、图2所示，所述的轴头机头一包括A机头板1-11；所述A机头板1-11上分别安装有：A电源板1-3、A主控制板1-4、A蓝牙接收发射板1-5、A调制板1-6、A内倾和外倾传感器1-8和A电池1-15。 

所述A机头板1-11上还通过螺栓紧固方式安装有A第一大激光管座1-2、A第二大激光管座1-12和A小激光管座1-9。所述A第一大激光管座1-2内安装有A超声波接收器1-1，所述A第二大激光管座1-12内安装有A超声波发射器1-13，所述A小激光管座1-9内安装有A激光管1-10。

所述轴头机头一还包括A壳体1-7和用于在测量时将本仪器固定在专用夹具上的A锁紧套1-16。在所述A锁紧套1-16上分别安装有A锁紧轴1-17、A“O”型圈1-18和A胀紧键1-19；所述A锁紧轴1-17上安装有A手柄1-22。

在所述A壳体1-7上分别安装有A充电电极1-14和A键盘板1-21，并贴有A标识膜1-20；所述A充电电极1-14通过A充电电极线1-j插接在A电源板1-3上。所述A电池1-15通过A电池线1-a接在A电源板1-3上。所述A激光管1-10通过A激光管线1-e接在A调制板1-6上。所述A调制板1-6通过A调制板电源线1-f与A电源板1-3连接。 

所述A电源板1-3、A超声波发射器1-13、A超声波接收器1-1、A蓝牙接收发射板1-5、A键盘板1-21分别通过A主板电源线1-b、A超声波发射器线1-h、A超声波接收器线1-i、A蓝牙板排线1-d、A控制线1-k接在A主控制板1-4上。A内倾和外倾传感器1-8通过A内倾传感器线1-g和A外倾传感器线1-c接在A主控制板1-4上。

所述轴头机头一配有自身调平装置，通过A内倾和外倾传感器1-8上的内倾传感器实现电子水平。

标定A激光管1-10、A内倾和外倾传感器1-8、A超声波接收器1-1、A超声波发射器1-13，为本仪器在测量时提供基准参照。

所述轴头机头一各部件功用如下：

A电池1-15是所述轴头机头一的电力供应中心。A壳体1-7用于保护内部部件并使之成为一个整体。A蓝牙接收发射板1-5是机头与电脑主机间的联系纽带。A电源板1-3将电池及外电源提供的电流作出合理的分配，保证各部件能正常工作。A调制板1-6用来保证输出一个稳定的方波。A充电电极1-14与外电源相接为机头电池充电。A主控制板1-4将超声波信号经过译码器-》放大器-》比较器将最终信号发送至MPU进行处理，并将处理结果经过无线通讯传至主机；将外倾的模拟信号经MPU进行A/D转换然后经无线通讯传至主机。A第一大激光管座1-2和A第二大激光管座1-12是A超声波接收器1-1、A超声波发射器1-13与A机头板1-11的连接件。A小激光管座1-9是A激光管1-10与A机头板1-11的连接件。A激光管1-10为测量提供稳定的光源。A超声波接收器1-1接收超声波信号并传送给A主控制板1-4。A超声波发射器1-13发出超声波信号。A标识膜1-18区分机头在测量过程中应该安装的位置。A内倾和外倾传感器1-8用来确认机头水平及测量。A锁紧套1-16是机头与专用夹具的连接件。A胀紧键1-19保证机头与专用夹具之间连接牢固可靠。A“O”形圈1-18保证胀紧键不会脱落。A机头板1-11为其它部件提供一个安装平台。A锁紧轴1-17通过旋转将机头和专用夹具紧固在一起。A手柄1-22用来旋转偏心轴。A键盘板1-21开关机头，作为信号指示灯、电源指示灯、水平指示灯及充电指示灯的安装平台。

如图3、图4所示，所述的轴头机头二包括B机头板2-10，所述B机头板2-10上分别安装有：B电源板2-3、B主控制板2-4、B蓝牙接收发射板2-7、B内倾和外倾传感器2-9、B电池2-12。 

所述B机头板2-10上还通过螺栓紧固方式安装有B大激光管座2-2和B接收板架2-6；所述B大激光管座2-2内安装有B超声波接收器2-1，所述接B接收板架2-6上固定安装有B激光接收板2-5。

所述的轴头机头二还包括B壳体2-8和用于在测量时将本仪器固定在专用夹具上的B锁紧套2-13。在所述B锁紧套2-13上分别安装有B锁紧轴2-14、B“O”型圈2-15和B胀紧键2-16；所述B锁紧轴2-14上安装有B手柄2-19。

在所述B壳体2-8上分别安装有B充电电极2-11和B键盘板2-18，并贴有B标识膜2-17；所述B充电电极2-11通过B充电电极线2-g连接在B电源板2-3上。所述B电池2-12通过B电池线2-a接在B电源板2-3上。

所述B电源板2-3、B超声波接收器2-1、B蓝牙接收发射板2-7、B激光接收板2-5、B键盘板2-18分别通过B主板电源线2-b、B超声波接收器线2-f、B蓝牙板排线2-d、B接收板排线2-i、B控制线2-h接在B主控制板2-4上。B内倾和外倾传感器2-9通过B内倾传感器线2-e和外倾传感器线2-c接在B主控制板2-4上。

所述轴头机头二配有自身调平装置，通过B内倾和外倾传感器2-8上的内倾传感器实现电子水平。

标定B激光管2-10、B内倾和外倾传感器2-9、B超声波接收器2-1，为本仪器在测量时提供基准参照。

所述轴头机头二各部件功用如下：

B电池2-12是机头的电力供应中心。B壳体2-8保护内部部件并使之成为一个整体。B蓝牙接收发射板2-7是机头与电脑主机间的联系纽带。B电源板2-3将电池及外电源提供的电流作出合理的分配，保证各部件能正常工作。B充电电极2-11与外电源相接为机头电池充电。B主控制板2-4将超声波信号、横向位移测量信号经过译码器-》放大器-》比较器将最终信号发送至MPU进行处理，并将处理结果经过无线通讯传至主机；将外倾的模拟信号经MPU进行A/D转换然后经无线通讯传至主机。B大激光管座2-2是B超声波接收器2-1与B机头板2-10的连接件。B接收板架2-6是B激光接收板2-5与B机头板2-10的连接件。B超声波接收器2-1接收超声波信号并传送给B主控制板2-4。B标识膜2-17区分机头在测量过程中应该安装的位置。B内倾和外倾传感器9用来确认机头水平及测量。B锁紧套2-13是机头与专用夹具的连接件。B胀紧键2-16保证机头与专用夹具之间连接牢固可靠。B“O”形圈2-15保证胀紧键不会脱落。B机头板2-10为其它部件提供一个安装平台。B锁紧轴2-14通过旋转将机头和专用夹具紧固在一起。B手柄2-19用来旋转偏心轴。B键盘板2-18开关机头，作为信号指示灯、电源指示灯、水平指示灯及充电指示灯的安装平台。

如图5、图6所示，所述牵引销定心测量装置包括C中心轴3-10。在C中心轴3-10上安装有C安装杆3-11、C激光发光管3-8、C锁紧帽3-7；在C安装杆3-11上分别安装有C激光管座3-3、固定在C激光管座3-3内的C超声波发射器3-2、C电池3-13。所述牵引销定心测量装置还包括C壳体3-9，在C壳体3-9上分别安装有C主控制板3-4、C电源板3-5、C蓝牙接收发射板3-6、C按钮开关3-12、C充电电极3-1。

C超声波发射器3-2、C电源板3-5、C蓝牙接收发射板3-6、C激光发光管3-8、C按钮开关3-12分别通过C超声波发射器线3-f、C主板电源线3-b、C蓝牙板排线3-d、C激光管电源线3-c、C控制线3-e、与C主控制板3-4进行线路连接；C充电电极3-1通过C充电电极线3-a与C电源板3-5连接。

标定C激光发光管3-8、C超声波发射器3-2为测量提供基准。

所述牵引销定心测量装置各部件功用如下：

C电池3-13为机头的电力供应中心。C壳体3-9保护内部部件并使之成为一个整体。C蓝牙接收发射板3-6是机头与电脑主机间的联系纽带。C电源板3-5将电池及外电源提供的电流作出合理的分配，保证各部件能正常工作。C充电电极3-1与外电源相接为机头电池充电。C主控制板3-4将接收主机命令驱动超声波发射器发出超声波信号，为C激光发光管3-8提供驱动电力。C激光发光管3-8用来确定车辆测量基准位置。C锁紧帽3-7用来C固定激光发光管3-8。C激光管座3-3是C超声波发射器3-2与C安装杆3-11的连接件。C中心轴3-10为其它部件提供一个安装平台。C按钮开关3-12控制机头通电状态。

本发明的电路原理如下：

图7所示的无线通讯模块，应用NFR905集成芯片制作通讯频率可调的无线通讯收发模块，作为此系统通讯的关键部分。

图8所示的超声波测量中超声波发送传感器驱动部分，作为超声波发送传感器激励，由单片机输出信号进行发送控制。

图9所示的超声波测量中超声波接收识别部分，超声波接收传感器接收40khz左右的超声波信号，经cx20106a芯片组成电路识别，若收到超声波信号则在7端角有信号输出，由单片机c8051f020处理。

图10所示的倾角传感器将角度信息转化为电信号，经单片机处理得到电子水平与否的相应指示以及倾角测量数据。

图11所示的激光器发射竖线型激光照射到激光接收板（激光传感器）上，相应传感器点被照射，对应于特定通路有信号输入到单片机内部，由单片机执行相应程序处理数据。

图12所示的激光调制板，对激光器进行激励，激光器发射激光。

以下是本发明的测量方法：

计算原理如下：

1）、距离：ｓ＝ｖｔ。其中：s代表距离，v代表超声波传播速度，t代表传输时间。

2）、外倾角：α=（A-B）·C。其中：α代表外倾角，A代表当前倾角传感器输出值，B代表倾角传感器标定值，C代表倾角变化斜率值。

3）、横向位移：L=(E-F)×G。其中，L代表横向位移量，E代表当前位置下光敏传感器输出值，F代表光敏传感器中位标定输出值，G代表光敏传感器接收点间距离。

测量基本要领如下：

a）、测量顺序：先测量外倾角，后测量距离；

b）、测量数据的调整：尽量使得左右轮的实测数据趋于一致；

测量范围及精度如下：

距离：量程：30m，精度：±1mm。外倾角：量程：±10°，精度：±2’。横向位移：量程：±50mm，精度：±1mm

具体测量控制方法如下：

1）、距离测量的控制方法：由电源向超声波发射器、超声波接收器、蓝牙接收发射板及主控制板供应电量，超声波驱动电路为超声波发射器提供一个固定的工作频率发出脉冲信号，超声波接收器接收到超声波发射器发出的脉冲信号后输出一个数字信号，该信号经相关电路放大比较后经主控制板处理用于最终结果运算，通过蓝牙接收发射板传输给主机。

2）、外倾角的控制方法：由电源向外倾传感器供电，外倾传感器将当前状态的模拟信号经主控制板处理后转化为数字信号用于最终结果的运算。

3）、横向位移的控制方法：由电源向激光光源、接收器及主控制板供应电量，激光管驱动电路为激光光源提供一个固定的工作频率，接收器接收到激光光源发出的光后输出一个数字信号，该信号经相关电路放大比较后经主控制板处理用于最终结果运算。

Claims (6)

1.挂车的全电脑定位仪，包括互相配合使用的轴头机头一、轴头机头二和牵引销定心测量装置，其特征在于：

所述的轴头机头一包括A机头板（1-11）；所述A机头板（1-11）上分别安装有A主控制板（1-4）、A调制板（1-6）、A电池（1-15）和A激光管（1-10）；所述的A主控制板（1-4）分别连接有A电源板（1-3）、A超声波发射器（1-13）、A超声波接收器（1-1）、A蓝牙接收发射板（1-5）、A内倾和外倾传感器（1-8）和A键盘板（1-21）；所述的A电源板（1-3）连接有A充电电极（1-14），所述的A电池（1-15）与A电源板（1-3）相连接，所述的A调制板（1-6）连接有A激光管（1-10），所述的A调制板（1-6）还与A电源板（1-3）相连接； 

所述的轴头机头二包括B机头板（2-10）；所述B机头板（2-10）上分别安装有B主控制板（2-4）、B电池（2-12）；所述的主控制板（2-4）上分别连接有B电源板（2-3）、B超声波接收器（2-1）、B蓝牙接收发射板（2-7）、B激光接收板（2-5）、B键盘板（2-18）和B内倾和外倾传感器（2-9）；B电源板（2-3）连接有B充电电极（2-11），B电源板（2-3）还与B电池（2-12）相连接；

所述牵引销定心测量装置包括C主控制板（3-4）；所述的C主控制板（3-4）分别连接有C超声波发射器（3-2）、C电源板（3-5）、C蓝牙接收发射板（3-6）、C激光发光管（3-8）和C按钮开关（3-12）；其中C电源板（3-5）连接有C充电电极（3-1）；所述牵引销定心测量装置还包括C中心轴（3-10），并在C中心轴（3-10）上安装有C安装杆（3-11）和C锁紧帽（3-7）；所述的C超声波发射器（3-2）安装在C安装杆（3-11）上，C安装杆（3-11）上还安装有C电池（3-13）。

2.如权利要求1所述的挂车的全电脑定位仪，其特征在于：所述轴头机头一还包括A壳体（1-7）和用于在测量时将本仪器固定在专用夹具上的A锁紧套（1-16）；并在所述A锁紧套（1-16）上分别安装有A锁紧轴（1-17）、A“O”型圈（1-18）和A胀紧键（1-19）；所述A锁紧轴（1-17）上安装有A手柄（1-22）；在所述A壳体（1-7）上贴有A标识膜（1-20）。

3.如权利要求1所述的挂车的全电脑定位仪，其特征在于：所述的轴头机头二还包括B壳体（2-8）和用于在测量时将本仪器固定在专用夹具上的B锁紧套（2-13）；并在所述B锁紧套（2-13）上分别安装有B锁紧轴（2-14）、B“O”型圈（2-15）和B胀紧键（2-16）；所述B锁紧轴（2-14）上安装有B手柄（2-19）；在所述B壳体（2-8）上贴有B标识膜（2-17）。

4.如权利要求1所述的挂车的全电脑定位仪，其特征在于：所述牵引销定心测量装置还包括C壳体（3-9）。

5.使用权利要求1或2或3或4所述的挂车的全电脑定位仪实施测量的方法，其特征在于：

1）、距离测量：距离：ｓ＝ｖｔ；其中：s代表距离，v代表超声波传播速度，t代表传输时间；超声波接收器接收到超声波发射器发出的脉冲信号后输出一个数字信号，该信号经电路放大比较后经主控制板处理用于最终结果运算，通过蓝牙接收发射板传输给主机；

2）、外倾角的测量：外倾角：α=（A-B）·C；其中：α代表外倾角，A代表当前倾角传感器输出值，B代表倾角传感器标定值，C代表倾角变化斜率值；外倾传感器将当前状态的模拟信号经主控制板处理后转化为数字信号用于最终结果的运算；

3）、横向位移的测量：横向位移：L=(E-F)×G；其中，L代表横向位移量，E代表当前位置下光敏传感器输出值，F代表光敏传感器中位标定输出值，G代表光敏传感器接收点间距离；接收器接收到激光光源发出的光后输出一个数字信号，该信号经相关电路放大比较后经主控制板处理用于最终结果运算。

6.如权利要求5所述的实施测量的方法，其特征在于：测量顺序要求：先测量外倾角，后测量距离。

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