CN103913214A - 一种车载自动称重系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车载自动称重系统，其特征在于，包括：控制器，组合仪表，一双轴倾角传感器，扩展模块和四个油压传感器，其中，所述双轴倾角传感器，用于测量车子前后左右四个方向即X轴和Y轴的倾斜角度；所述控制器，用于根据所述四个油压传感器的电流值计算2个前悬缸和2个后悬缸的压力值，并通过如下公式计算装载重量W，其中，压力F为2个前悬缸和2个后悬缸压力值总和；分别为X轴和Y轴的倾斜角度；f是悬缸的阻尼力，是悬缸的一种固有特性。本发明的车载自动称重系统能有效提高车载称重系统的精度。

Description

一种车载自动称重系统

技术领域

本发明涉及交通工具领域，尤其涉及一种车载自动称重系统。

背景技术

在交通领域，例如小汽车、大巴，货车，矿用自卸车等等，矿用自卸车是广泛应用于矿山、大型基础建设等领域的工程机械，主要用于矿石、沙土及其他散料的装卸和运输。由于行驶路况较差、载重量大，这就要求矿用自卸车具有精确的的称重系统，当载重量大于矿用自卸车的额定载荷某种程度时限制车辆行驶，称重系统不但能够让驾驶员实时的看到装载重量，而且还能限制严重超载矿用自卸车的行驶，使其严格按照矿用自卸车所允许的载重量进行运输，杜绝了超载带来的安全隐患。

目前，矿用自卸车上装备车载自动称重系统尚属少数，但是随着使用者越来越重视安全性及统计货物运输量的易操作性，车载自动称重逐渐成为一种研究主流，越来越多的工程车辆制造厂家开始研究车载自动称重系统。国内外成熟的称重系统没有考虑到车辆倾斜因素，所以精度有待于提高，国内外成熟系统精度在4%～5%左右，所以研究更为精确的矿用自卸车的车载自动称重系统尤为重要和意义重大。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种车载自动称重系统，能有效提高车载称重系统的精度。

本发明的一方面，提供一种车载自动称重系统，包括：控制器，组合仪表，一双轴倾角传感器，扩展模块和四个油压传感器，其中，所述四个油压传感器与所述扩展模块相连，所述双轴倾角传感器、数字式总线组合仪表、控制器及扩展模块通过控制器局域网络（CAN）数据线相互连接到一起；其中，

所述组合仪表，用于显示自动称重数值；

所述双轴倾角传感器，用于测量车子前后左右四个方向即X轴和Y轴的倾斜角度；

所述控制器，用于根据所述四个油压传感器的电流值计算2个前悬缸和2个后悬缸的压力值，并通过如下公式计算装载重量W

$W=\frac{F}{\mathrm{COS}{\∂}_1\×\mathrm{COS}{\∂}_2}-f,$

其中，压力F为2个前悬缸和2个后悬缸压力值总和；分别为X轴和Y轴的倾斜角度；f是悬缸的阻尼力，是悬缸的一种固有特性。

较佳地，所述控制器通过如下公式计算前悬缸和后悬缸的压力值，

F=P*S，

其中，S为悬缸柱塞面积，P为压强，压强是根据所述四个油压力传感器输出电流值I得到，I_MIN为最小电流值，I_MAX为最大电流值。

较佳地，所述四个油压力传感器通过三通接头接到前悬缸和后悬缸的充气阀接口上。

较佳地，所述双轴倾角传感器在X轴和Y轴的测量范围为-60°到+60°，分辨率为0.01°。

较佳地，所述扩展模块，用于以0.02S（秒）的速度采集模拟信号，所述控制器，还用于对此模拟信号进行滤波处理和设置称重信息的发送周期。

较佳地，所述车载自动称重系统还包括与所述控制器连接的报警装置，用于在所述控制器计算车载重量超出预置阀值时，进行报警。

上述描述的的车载自动称重系统，利用油压传感器和倾角传感器设计的一种车载自动称重系统，能有效提高车载称重系统的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的一种车载自动称重系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一个实施例所提供一种车载自动称重系统，可以应用到矿用自卸车，主要是让矿用自卸车自动计算装载重量及实时显示载重数值，避免了测量装载物时还要把车开到电子称进行测量等复杂的工序，并能预防超载带来的安全隐患，并同时考虑到车辆倾斜因素，所以可以有效的提高称重精度。

如图1所示，为本发明一实施例的一种车载自动称重系统的结构示意图，是一种矿用自卸车的车载自动称重系统，所述车载自动称重系统包括控制器101，组合仪表102，一双轴倾角传感器103，扩展模块104和四个油压传感器105，其中、所述组合仪表102为数字式总线组合仪表，且所述控制器101、组合仪表102为车辆本身所装备的，可见车载自动称重系统的硬件成本是很便宜的。

其中，所述四个油压传感器105与所述扩展模块104相连，所述扩展模块104的接口可以设定输入信号为4～20mA电流信号，所述双轴倾角传感器103、数字式总线组合仪表102、控制器101及扩展模块104通过控制器局域网络（CAN，ControllerAreaNetwork）数据线相互连接到一起，确保在同一个通讯网络内，并且网络终端有2个120Ω的电阻，由于在电器件内部集成了电阻，所以图1中没有画出终端电阻。

所述组合仪表，用于显示自动称重数值；所述双轴倾角传感器，用于测量车子前后左右四个方向即X轴和Y轴的倾斜角度。

所述控制器，用于计算2个前悬缸和2个后悬缸的压力值，并通过如下公式计算装载重量W，其中，压力F为2个前悬缸和2个后悬缸压力值总和；分别为X轴和Y轴的倾斜角度；f是悬缸的阻尼力，是悬缸的一种固有特性。

所述车载自动称重系统当接收到装载卸载信号时进行自动称重，实时显示在数字式总线组合仪表102上，在行驶过程中不进行称重，保持装载卸载时的载重值，防止行驶过程中车辆颠簸造成数值来回变化。

矿用自卸车的装载重量主要由前悬缸和后悬缸来承载，车辆装载重量可以通过前悬缸和后悬缸的压力值来换算得到；前悬缸和后悬缸的压力值在控制器101中计算，计算公式为：F=P*S，其中，S为悬缸柱塞面积，S=πR²，R为悬缸柱塞半径；P为压强，压强是根据油压力传感器105输出电流值I得到，I_MIN为最小电流值，I_MAX为最大电流值。

需要同时考虑到此时车辆的倾斜角度，这会使整车的重心偏移，压力传感器的数值就不能准确的测量载重物的重量，因此，必须把车辆的倾斜角度因素考虑在内，包括车辆前后、左右倾斜角度。

前后悬缸的压力值可以通过油气混用的油压力传感器105来测量此时的悬缸压力值，油压力传感器105接到悬缸的充气阀接口上，为不影响日常的充气等维护工作，特此制作配套的三通接头，把传感器装在接头上，不影响任何日常维护工作。

所述的油压力传感器105的选型标准为：供电电压：+24V，最高工作电压可达到+32V并且无故障；长期偏移0.1%FS/年(不逐年累加)；精度：0.25%FS；输出信号为4-20mA，两线制，可有效预防接线量及故障率；量程为：悬缸最大压力值的2倍，过载压力为压力传感器量程的2倍，破坏压力为压力传感器量程的4倍，破坏压力可防止装载时的瞬时冲击；使用温度-40℃到+85℃；防护等级为IP69。

自卸车的倾斜角度值可以通过双轴倾角传感器103来测量此时的倾斜角度，然后进行重力分析，结合压力值进行载重测量。

所述的倾角传感器103的选型标准为：供电电压：+24V，最高工作电压可达到+32V；通讯接口为CANopen，输出信号为CAN通讯数量，四线制，两根电源线，两根双绞屏蔽CAN数据通讯线；测量方式为双轴测量，可以测量前后左右四个方向即X轴和Y轴，每轴的测量范围为-60°到+60°；分辨率为0.01°；使用温度-40℃到+85℃；防护等级为IP67。

自卸车电气系统的核心单位为控制器101，控制器101需支持开关量、模拟量信号输入和CAN通讯功能，控制器101根据接收到的压力和倾斜角度进行内部计算，得出此时自卸车的装载重量W，其中，压力F为2个前悬缸和2个后悬缸压力值总和；分别为X轴和Y轴的倾斜角度；f是悬缸的阻尼力，是悬缸的一种固有特性。

自卸车的显示单元为支持CAN通讯的数字式总线组合仪表102，可实时显示装载重量和过载报警。

为了验证所述矿用自卸车的车载自动称重系统发明的实际可操作性及实用性，做了实际的安装及测试，实验数据显示称重的精度为：<=5%。

使用满足要求的油气两用的油压传感器和双轴倾角传感器，确保车载自动称重系统的工作温度为-40℃到+85℃。

按照图1进行车载自动称重系统的安装，要确保接线的正确性，安装完毕后要进行初步的故障排查。

在信号采集方面，为了防止装载时的瞬时冲击，扩展模块104以0.02S（秒）的速度采集模拟信号，并且控制器101内部程序对此信号进行了滤波处理和设置称重信息的发送周期（对仪表发送周期为1S（秒）），因此在硬件和软件上做了双重滤波处理可有效的预防瞬时冲击造成的报警，防止测量数据的巨大波动；当自卸车装载超载时会出现系统报警，数字式总线组合仪表102显示过载符号片和蜂鸣器报警，超载时使变速箱进档抑制不能挂档前进；另外一种方案：当超载会限制车辆的行驶速度。

最后说明书的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种车载自动称重系统，其特征在于，包括：控制器，组合仪表，一双轴倾角传感器，扩展模块和四个油压传感器，其中，所述四个油压传感器与所述扩展模块相连，所述双轴倾角传感器、数字式总线组合仪表、控制器及扩展模块通过控制器局域网络（CAN）数据线相互连接到一起；其中，

所述组合仪表，用于显示自动称重数值；

所述双轴倾角传感器，用于测量车子前后左右四个方向即X轴和Y轴的倾斜角度；

所述控制器，用于根据所述四个油压传感器的电流值计算2个前悬缸和2个后悬缸的压力值，并通过如下公式计算装载重量W

$W=\frac{F}{\mathrm{COS}{\&PartialD;}_1\&times;\mathrm{COS}{\&PartialD;}_2}-f,$

其中，压力F为2个前悬缸和2个后悬缸压力值总和；分别为X轴和Y轴的倾斜角度；f是悬缸的阻尼力，是悬缸的一种固有特性。

2.如权利要求1所述的车载自动称重系统，其特征在于，所述控制器通过如下公式计算前悬缸和后悬缸的压力值，

F=P*S，

其中，S为悬缸柱塞面积，P为压强，压强是根据所述四个油压力传感器输出电流值I得到，I_MIN为最小电流值，I_MAX为最大电流值。

3.如权利要求1所述的车载自动称重系统，其特征在于，所述四个油压力传感器通过三通接头接到前悬缸和后悬缸的充气阀接口上。

4.如权利要求1所述的车载自动称重系统，其特征在于，所述双轴倾角传感器在X轴和Y轴的测量范围为-60°到+60°，分辨率为0.01°。

5.如权利要求1所述的车载自动称重系统，其特征在于，所述扩展模块，用于以0.02S（秒）的速度采集模拟信号，所述控制器，还用于对此模拟信号进行滤波处理和设置称重信息的发送周期。

6.如权利要求1所述的车载自动称重系统，其特征在于，所述车载自动称重系统还包括与所述控制器连接的报警装置，用于在所述控制器计算车载重量超出预置阀值时，进行报警。