CN104891390A - 一种叉车偏载检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叉车偏载检测方法，所述方法包括下述步骤：获取设置在叉车门架左侧的第一载荷传感器的第一检测值 和设置在门架右侧的第二载荷传感器的第二检测值；计算第一载荷传感器的标定值和第二载荷传感器的标定值；计算第一变量和第二变量；根据下述公式计算与第一检测值和第二检测值对应的偏载距离：，；根据偏载距离判定叉车的偏载状况。应用本发明，可以实现叉车负载偏载的及时、准确自动检测。

Description

一种叉车偏载检测方法
技术领域
本发明属于工业运输车辆技术领域，具体地说，是涉及车辆检测技术，更具体地说，是涉及叉车偏载检测方法。
背景技术
叉车作为工业运输车辆，是指对成件货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式车辆。
叉车在装载货物时，如果货物出现偏载，在装卸及运输时货物容易错位滑落，造成货物损坏及安全事故，严重的可能会造成人身伤亡。
当货物存放在货叉的高处或者要装载的货物没有规则的形状时，人的肉眼很难判断出货物是否偏载及偏载程度，为安全埋下了隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种叉车偏载检测方法，实现叉车负载偏载的及时、准确自动检测。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种叉车偏载检测方法，所述方法包括下述步骤：
步骤a、获取设置在叉车门架左侧的第一载荷传感器的第一检测值L和设置在门架右侧的第二载荷传感器的第二检测值R；
步骤b、根据公式L'＝L-L0和R'＝R-R0分别计算第一载荷传感器的标定值L'和第二载荷传感器的标定值R'；
步骤c、根据公式X1＝L'+R'和X2＝L'-R'分别计算第一变量X1和第二变量X2；
步骤d、根据下述公式计算与第一检测值L和第二检测值R对应的偏载距离P：P＝f1(T)(X2+b)+f2(T)，T＝A+B*X1；
步骤e、根据偏载距离P判定叉车的偏载状况；
其中，L0和R0分别为叉车空载时第一载荷传感器的初始标定值和第二载荷传感器的初始标定值，T为负载的载荷力矩，A、B、b为确定的常数，f1(T)、f2(T)为确定的函数。
如上所述的叉车偏载检测方法，所述常数A和B采用下述方法确定：
步骤f1：在叉车的货叉上放置重心及载荷力矩T已知的已知负载；
步骤f2：改变已知负载的重心与叉车两个货叉的中心的偏载距离P，获取在同载荷力矩T、不同偏载距离P时所述第一载荷传感器的第一检测值L和所述第二载荷传感器的第二检测值R，根据所述公式L'＝L-L0、R'＝R-R0和X1＝L'+R'计算不同的偏载距离P时已知负载对应的第一变量X1，并计算同载荷力矩T下已知负载对应的所有第一变量的平均值建立载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系；
步骤f3：改变已知负载的载荷力矩T，重复步骤f2，计算不同载荷力矩T下已知负载对应的所有第一变量的平均值并建立载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系；
步骤f4：采用线性关系式表示载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系，采用最小二乘参数估计法确定A和B。
如上所述的叉车偏载检测方法，在所述步骤f3中，通过改变负载重量和/或负载重心与叉车门架的距离来改变已知负载的载荷力矩T。
如上所述的叉车偏载检测方法，所述函数f1(T)和f2(T)采用下述方法确定：
步骤g1：在叉车的货叉上放置重心及载荷力矩T已知的已知负载；
步骤g2：改变已知负载的重心与叉车两个货叉的中心的偏载距离P，获取在同载荷力矩T、不同偏载距离P时所述第一载荷传感器的第一检测值L和所述第二载荷传感器的第二检测值R，根据所述公式L'＝L-L0、R'＝R-R0和X2＝L'-R'计算同载荷力矩T下、不同的偏载距离P所对应的第二变量X2；
步骤g3：采用线性关系式P＝k(X2+b)+C表示偏载距离P与所对应的第二变量X2之间的对应关系，采用最小二乘参数估计法确定与载荷力矩T对应的参数k、C；
步骤g4：改变已知负载的载荷力矩T，重复步骤g2和g3，获得多组载荷力矩与参数k、C的对应关系；
步骤g5：采用S函数进行曲线拟合，获得参数k与载荷力矩T的函数k＝f1(T)和参数C与载荷力矩T的函数C＝f2(T)。
如上所述的叉车偏载检测方法，所述常数b为叉车上的负载未偏载时所述第一载荷传感器的第一检测值对应的标定值与所述第二载荷传感器的第二检测值对应的标定值的差值。
如上所述的叉车偏载检测方法，在所述步骤e判定叉车的偏载状况后，将所述偏载状况显示在叉车的显示屏上。
如上所述的叉车偏载检测方法，在所述步骤e判定叉车的偏载状况达到报警状况时，发出声或/和光报警信号。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过在叉车门架上设置两个载荷传感器，利用特定的处理方法对载荷传感器的检测值进行处理，得到叉车负载的偏载情况，从而实现了对叉车负载偏载的自动检测，且检测方法及时、准确，使得相关人员能够根据检测结果直观、准确地了解负载是否发生偏载，提高了叉车运输货物的安全性。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明叉车偏载检测方法一个实施例的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
首先，简要说明本发明的检测结构和原理：
本发明的叉车包括有门架、左右两个货叉、动力操作单元及车辆主控单元，在门架的左、右两侧上分别设置第一载荷传感器和第二载荷传感器。对于第一载荷传感器和第二载荷传感器与数据采集板电连接，数据采集板接收两个载荷传感器输出的模拟信号，进行滤波、放大、模数转换等处理后，将数字信号传输至车辆主控单元。车辆主控单元对接收的数字信号采用特定的处理方法(具体参见图1实施例的描述)，将得到叉车上的负载是否偏载以及偏载时的偏载方向、偏载程度等偏载状况。其中，载荷传感器优选采用应变式载荷传感器来实现。以采用应变载荷传感器来说，当叉车货叉上装载一定重量的负载时，负载对叉车门架产生力矩使得门架产生微小形变，第一载荷传感器和第二载荷传感器能够检测并输出与力矩对应的应变信号。相同重力的负载、在其重心与两个货叉中心间的偏载距离不同时，产生的力矩不同，载荷传感器会输出不同的应变信号。因此，通过建立载荷传感器的检测值与偏载距离之间的关系，即可根据载荷传感器的实时检测值及该对应关系得到当前偏载距离。
请参见图1，该图所示为本发明叉车偏载检测方法一个实施例的流程图。
如图1所示，该实施例实现叉车偏载检测的方法包括下述各步骤：
步骤11：获取左、右两个载荷传感器的检测值。
如上所描述，左、右两个载荷传感器是指设置在叉车门架左侧的第一载荷传感器和设置在门架右侧的第二载荷传感器，载荷传感器的检测值是指经滤波、放大、模数转换等处理后的值。将第一载荷传感器的检测值记为第一检测值L，将第二载荷传感器的检测值记为第二检测值R。
步骤12：根据检测值计算对应的标定值。
步骤11获取到第一检测值L和第二检测值R之后，根据公式L'＝L-L0和R'＝R-R0分别计算第一载荷传感器的标定值L'和第二载荷传感器的标定值R'。
其中，L0和R0分别为叉车空载时第一载荷传感器的初始标定值和第二载荷传感器的初始标定值。具体来说，在叉车空载时，由于货叉自身的重量，第一载荷传感器和第二载荷传感器都会有检测值，该检测值记为相应载荷传感器的初始标定值。对于同一叉车，两个载荷传感器的初始标定值是固定的。而且，每辆叉车的初始化标定值在进行叉车实际检测前已经获得并存储起来。
步骤13：根据标定值计算第一变量和第二变量。
步骤12计算出第一载荷传感器的标定值L'和第二载荷传感器的标定值R'之后，根据公式X1＝L'+R'和X2＝L'-R'分别计算第一变量X1和第二变量X2。也即，第一变量X1是两个标定值之和，第二变量是两个标定值之差。
步骤14：根据第一变量和第二变量计算偏载距离。
具体来说，是根据下述公式计算与第一检测值L和第二检测值R对应的偏载距离P：P＝f1(T)(X2+b)+f2(T)，T＝A+B*X1；
上式中，T为叉车上放置的负载的载荷力矩，A、B、b均为确定的常数，f1(T)、f2(T)为确定的函数。对于同一叉车，这些常数和函数是固定的。那么，根据上述公式即可计算出与第一变量X1和第二变量X2一一对应的偏载距离P。又由于第一变量X1和第二变量X2与第一载荷传感器的第一检测值L和第二载荷传感器的第二检测值R一一对应。因此，所计算出的偏载距离P直接反映了叉车上当前放置的负载的重心相对于叉车两个货叉的中心的偏载距离，也即反映了当前负载的偏载情况。A、B、b、f1(T)及f2(T)的确定方法可以参考后面的描述。
步骤15：根据偏载距离判定叉车的偏载状况。
在步骤14计算出当前的偏载距离之后，根据预先设定并存储的偏载距离与偏载状况的对应关系，即可获知当前计算出的偏载距离所反映的负载的偏载情况。譬如，P＜-75，对应的偏载状况为负载左偏；-75≤P≤-25，对应的偏载状况为负载微左偏；-25＜P＜25，表示负载在中间位置，未偏置；25≤P≤75。对应的偏载状况为负载微右偏；P＞75，对应的偏载状况为负载右偏。
为方便工作人员及时、直观地了解到负载的当前放置状况，在判定叉车的偏载状况后，优选将偏载状况显示在叉车的显示屏上。作为更优选的实施方式，当判定叉车的偏载状况达到报警状况时，发出声或/和光报警信号，提示工作人员及时停止运输、处理偏载情况。
采用上述方法，只需要在叉车门架上设置两个载荷传感器，根据两个载荷传感器的检测值即可计算出反映负载偏载状况的偏载距离，检测结构简单，处理速度快，从而实现了对叉车负载的自动、快速、准确检测。而且，将偏载状况通过显示屏显示、声/光报警等进行提示，使得相关人员能够根据检测结果直观、准确地了解负载是否发生偏载，提高了叉车运输货物的安全性。
对于步骤14采用的公式中的参数A、B、b及f1(T)及f2(T)的确定，采用试验的方法来实现。
对于参数b，作为公式中的基准差，为叉车上的负载未偏载时、两个载荷传感器的检测值对应的标定值的差值。该差值优选采用多次试验取平均值的方法来获得。具体来说，在叉车上放置不发生偏载的负载，获取第一载荷传感器的检测值L和第二载荷传感器的检测值R，根据公式L'＝L-L0和R'＝R-R0分别计算第一载荷传感器的标定值L'和第二载荷传感器的标定值R'，然后计算两个标定值的差值；改变负载的力矩，但保持负载不偏载，再次获取第一载荷传感器的检测值对应的标定值和第二载荷传感器的检测值对应的标定值，并计算两个标定值的差值。采用该方法获得多个差值，然后求多个差值的平均值，将该平均值作为参数b的取值。
对于公式T＝A+B*X1中的参数A和B，是反映第一变量X1与负载的载荷力矩T的关系的参数，而负载的载荷力矩T可以根据负载的重量和负载重心与叉车门架的距离来计算得到。因此，可以采用下述方法来确定参数A和B：
步骤f1：在叉车的货叉上放置重心及载荷力矩T已知的已知负载。其中，载荷力矩T的计算方法为：T＝W*S，W为负载的重量，S为中心距，是指负载重心到门架前侧的距离。负载的重量W可以通过称重得到，中心距S可以通过测量距离得到。
步骤f2：改变已知负载的重心与叉车两个货叉的中心的偏载距离P，获取在同载荷力矩T、不同偏载距离P时第一载荷传感器的第一检测值L和第二载荷传感器的第二检测值R，根据公式L'＝L-L0、R'＝R-R0和X1＝L'+R'计算不同的偏载距离P时已知负载对应的第一变量X1，并计算同载荷力矩T下已知负载对应的所有第一变量的平均值建立载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系。两个货叉的中心位置对于一个叉车而言是固定的、能够得到的，那么，在负载的重心位置已知的情况下，可以很容易得改变偏载距离P。
步骤f3：改变已知负载的载荷力矩T，重复步骤f2，计算不同载荷力矩T下已知负载对应的所有第一变量的平均值并建立载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系。具体来说，可以通过改变负载重量和/或负载重心与叉车门架的距离来改变已知负载的载荷力矩T。
步骤f4：采用线性关系式表示载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系，采用最小二乘参数估计法确定A和B。
通过绘制载荷力矩T与第一变量的平均值的曲线，发现两者呈现线性关系，因此，用线性关系式表示两者的关系。然后，采用最小二乘参数估计法进行曲线拟合，确定出线性关系式中的参数A和B的值。
采用上述求取第一变量平均值的方法确定参数A和B，误差小，参数值准确。
对于公式P＝f1(T)(X2+b)+f2(T)中的两个函数f1(T)和f2(T)，反映了偏载距离P与第二变量X2的关系。可以采用下述方法来确定：
步骤g1：在叉车的货叉上放置重心及载荷力矩T已知的已知负载。
步骤g2：改变已知负载的重心与叉车两个货叉的中心的偏载距离P，获取在同载荷力矩T、不同偏载距离P时第一载荷传感器的第一检测值L和所述第二载荷传感器的第二检测值R，根据所述公式L'＝L-L0、R'＝R-R0和X2＝L'-R'计算同载荷力矩T下、不同的偏载距离P所对应的第二变量X2。载荷力矩T和偏载距离P的含义及获取方法参见上面的记载。
步骤g3：采用线性关系式P＝k(X2+b)+C表示偏载距离P与所对应的第二变量X2之间的对应关系，采用最小二乘参数估计法确定与载荷力矩T对应的参数k、C。
通过绘制偏载距离P与所对应的第二变量X2的曲线，发现两者呈现线性关系。因此，用线性关系式表示两者的关系。然后，采用最小二乘参数估计法进行曲线拟合，确定出线性关系式中的参数k、C，而且，该参数k、C是与载荷力矩T相对应的。
步骤g4：改变已知负载的载荷力矩T，重复步骤g2和g3，获得多组载荷力矩与参数k、C的对应关系。同样的，可以通过改变负载重量和/或负载重心与叉车门架的距离来改变已知负载的载荷力矩T。
步骤g5：采用S函数进行曲线拟合，获得参数k与载荷力矩T的函数k＝f1(T)和参数C与载荷力矩T的函数C＝f2(T)。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种叉车偏载检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
步骤a、获取设置在叉车门架左侧的第一载荷传感器的第一检测值L和设置在门架右侧的第二载荷传感器的第二检测值R；
步骤b、根据公式L'＝L-L0和R'＝R-R0分别计算第一载荷传感器的标定值L'和第二载荷传感器的标定值R'；
步骤c、根据公式X1＝L'+R'和X2＝L'-R'分别计算第一变量X1和第二变量X2；
步骤d、根据下述公式计算与第一检测值L和第二检测值R对应的偏载距离P：P＝f1(T)(X2+b)+f2(T)，T＝A+B*X1；
步骤e、根据偏载距离P判定叉车的偏载状况；
其中，L0和R0分别为叉车空载时第一载荷传感器的初始标定值和第二载荷传感器的初始标定值，T为负载的载荷力矩，A、B、b为确定的常数，f1(T)、f2(T)为确定的函数。
2.根据权利要求1所述的叉车偏载检测方法，其特征在于，所述常数A和B采用下述方法确定：
步骤f1：在叉车的货叉上放置重心及载荷力矩T已知的已知负载；
步骤f2：改变已知负载的重心与叉车两个货叉的中心的偏载距离P，获取在同载荷力矩T、不同偏载距离P时所述第一载荷传感器的第一检测值L和所述第二载荷传感器的第二检测值R，根据所述公式L'＝L-L0、R'＝R-R0和X1＝L'+R'计算不同的偏载距离P时已知负载对应的第一变量X1，并计算同载荷力矩T下已知负载对应的所有第一变量的平均值建立载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系；
步骤f3：改变已知负载的载荷力矩T，重复步骤f2，计算不同载荷力矩T下已知负载对应的所有第一变量的平均值并建立载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系；
步骤f4：采用线性关系式表示载荷力矩T与所对应的所有第一变量的平均值之间的对应关系，采用最小二乘参数估计法确定A和B。
3.根据权利要求2所述的叉车偏载检测方法，其特征在于，在所述步骤f3中，通过改变负载重量和/或负载重心与叉车门架的距离来改变已知负载的载荷力矩T。
4.根据权利要求1所述的叉车偏载检测方法，其特征在于，所述函数f1(T)和f2(T)采用下述方法确定：
步骤g1：在叉车的货叉上放置重心及载荷力矩T已知的已知负载；
步骤g2：改变已知负载的重心与叉车两个货叉的中心的偏载距离P，获取在同载荷力矩T、不同偏载距离P时所述第一载荷传感器的第一检测值L和所述第二载荷传感器的第二检测值R，根据所述公式L'＝L-L0、R'＝R-R0和X2＝L'-R'计算同载荷力矩T下、不同的偏载距离P所对应的第二变量X2；
步骤g3：采用线性关系式P＝k(X2+b)+C表示偏载距离P与所对应的第二变量X2之间的对应关系，采用最小二乘参数估计法确定与载荷力矩T对应的参数k、C；
步骤g4：改变已知负载的载荷力矩T，重复步骤g2和g3，获得多组载荷力矩与参数k、C的对应关系；
步骤g5：采用S函数进行曲线拟合，获得参数k与载荷力矩T的函数k＝f1(T)和参数C与载荷力矩T的函数C＝f2(T)。
5.根据权利要求1所述的叉车偏载检测方法，其特征在于，所述常数b为叉车上的负载未偏载时所述第一载荷传感器的第一检测值对应的标定值与所述第二载荷传感器的第二检测值对应的标定值的差值。
6.根据权利要求1所述的叉车偏载检测方法，其特征在于，在所述步骤e判定叉车的偏载状况后，将所述偏载状况显示在叉车的显示屏上。
7.根据权利要求1所述的叉车偏载检测方法，其特征在于，在所述步骤e判定叉车的偏载状况达到报警状况时，发出声或/和光报警信号。
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