CN104897262A - 一种车载称重系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载称重系统及其方法。系统包括车轴、设置在车轴的应力传感器以及称重仪，应力传感器与称重仪信号连接，应力传感器用于感应车轴在负重下发生的应变，并将该应变信号转成电信号传递给称重仪，称重仪根据该应变信号计算出车轴的负重。方法包括：1、车辆空载，车轮保持在同一水平面上，且位于轮重台上；2、车轴上安装应力传感器；3、记录空载时应力传感器的应力信号；4、逐步增加负载，记录轮重台显示的重量变化以及应力信号变化，计算车轴的重量应力系数；5、根据每根车轴的重量应力系数以及应力信号计算出整个车辆的总负重；本发明无需改变车辆结构，测量车辆负载简单、方便；且成本低。

Description

一种车载称重系统及其方法

技术领域

 本发明涉及称重技术领域，尤其是指一种车载称重系统及其方法。

背景技术

目前很多的桥梁、立交桥都对车辆的负载有限制，而目前对车辆的称重一般采用直接称重，从而限制了在很多场合使用。车载称重可以解决这一问题，但传统的车载称重装置都离不开安装专用的称重传感器，这就需要对车辆进行改装，符合称重要求的改装工程量大，同时还降低了汽车原有的安全性能，因此本发明在不改变车辆原有结构同时又实现车辆称重凸显出优越的实用性。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种车载称重系统，该车载称重系统实施简单，且成本低；便于推广。

本发明的另一目的在于提供一种车载称重方法，该方法实施方便，成本低。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种车载称重系统，包括车轴、设置在车轴的应力传感器以及称重仪，应力传感器与称重仪信号连接，应力传感器用于感应车轴在负重下发生的应变，并将该应变信号转成电信号传递给称重仪，称重仪根据该应变信号计算出车轴的负重。

当应力传感器设置为一个时，该应力传感器设置于车轴的中部；当应力传感器为两个时，应力传感器位于车轴的两端，且位于车轴上的两个受力点外，应力传感器与称重仪连接。

其中，车轴包括单轴或轴组连接轴，应力传感器通过测量车辆车轴或轴组连接轴的形变而得到车辆的重量信号。

其中，应力传感器包括箔式应变计式的应力传感器或玻璃微熔式的应力传感器或半导体厚膜式的应力传感器或扩散硅式的应力传感器。

其中，车辆的每一个轴或轴组连接轴通过安装应力传感器后组成一个独立的称重轴传感器，通过与轮重仪的重量数值比对后得到车轴的应力信号和车轴负重的比值，所有车轴上的应力传感器串联到多通道的称重仪累加显示总重量。

其中，包括设置在后轴组连接轴上的应力传感器，经称重仪显示重量。

其中，所述应力传感器包括位于两端的固定梁和位于中部的且可形变的应力集中梁，应力集中梁固定有应变计。

进一步地，应力集中梁呈V形设置，且厚度设置为中间小两端大；所述应变计设置在应力集中梁的中部。

进一步地，所述弹性部外套设有柔性壳体，柔性壳体可以为橡胶壳体、波纹管等。

进一步地，所述应力传感器与称重仪之间设有信号线，应力传感器通过信号线与称重仪连接。

进一步地，所述应力传感器连接有无线信号发射装置，称重仪连接有无线信号接收装置。应力传感器通过无线信号发射装置将应力信号对外发射，称重仪通过无线信号接收装置接收应力信号。

一种车载称重方法，包括以下步骤：

1、车辆空载，所有车轮与地面的接触面保持在同一水平面上，且车轮位于轮重台上；

2、每个车轴上安装至少一个应力传感器，应力传感器包括位于两端的固定梁和位于中部的且可形变的应力集中梁，应力集中梁固定有应变计，应力传感器与称重仪连接；其中应力传感器为玻璃微熔式应力传感器；

3、记录空载时应力传感器的应力信号；

4、车辆逐步增加负载，并记录车轴下对应的轮重台显示的重量变化以及该车轴的应力信号变化，计算出车轴的重量应力系数；

5、根据每根车轴的重量应力系数以及应力信号，计算得出整个车辆的总负重。

其中：玻璃微熔式应力传感器制作包括：

步骤1；在清洗好的金属弹性体上丝网印制玻璃浆。

步骤2；在弹性体印制玻璃浆的位置安装硅应变计。

步骤3；送入高温隧道炉，完成硅应变计和金属弹性体的粘接。

步骤4；用金丝球焊接把硅应变计通过接线端子组成惠斯顿电桥。

本发明的有益效果为：

1：防止货车车辆过载及过载带来的交通安全事故、路面损坏 。   2：方便了承运方和运输方的因重量带来的运输争议。   3：车主可以在上路前随时知道整车重量而不违章。     4：运输公司或政府可以对重量进行网络化管理。

本发明将车辆的车轴或轴组在重量载荷作用下的弯矩应力用应力传感器测得，在车辆的所有车轴上都装上应力传感器，相当于把车轴当做弹性体再装上应力传感器而变成了新型的汽车轴传感器。把地面对车轮的支撑力通过汽车轴传感器测量出来，然后将每一个汽车轴传感器的信号与轮重仪比对后串联送入专用的称重仪表，进行显示、网络传输和控制。

附图说明

图1为本发明一种结构原理示意图。

图2为本发明的一种应力传感器的结构示意图。

图3为图2的另一种视角的示意图。

附图标记为：

1——车轴；2——称重仪；3——应力传感器；4——信号线；

31——固定梁；32——应力集中梁；33——固定孔；5——应变计；

6——弹性壳体；7——车轮；8——受力点。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。参见图1至图3，以下结合附图对本发明进行详细的描述。

实施例1：一种车载称重系统，包括车轴1、应力传感器3以及称重仪，每个车轴1上均设置有应力传感器3，当应力传感器3设置为一个时，该应力传感器设置于车轴的中心；当应力传感器3为两个时，两个应力传感器均位于车轴的两个受力点之间，应力传感器3与称重仪2信号连接。

本技术方案主要是将应力传感器5固定于车辆的车轴1上，车轴1在承受车辆负载时，会根据负载发生一定形变，而该形变引起应力传感器5的信号变化，应力传感器5向称重仪2传送应力信号，称重仪2根据应力变化计算出负载。这里的称重仪2为重量显示仪，只需要将应力信号转换为重量并显示即可，为现有技术。

在具体安装应力传感器3时，根据车辆进行安装，如在车辆的每一个单轴或轴组连接轴通过安装应力传感器5后组成一个独立的称重轴传感器，而且能独立标定输出信号后所有车轴的应力传感器串联到仪表显示重量，使整车不会产生偏载误差。或者只需在后轴组连接轴上安装应力传感器5，经称重仪2显示重量。

当应力传感器3设置为一个时，该应力传感器设置于车轴1的中部；当应力传感器3为两个时，应力传感器3位于车轴1的两端，且位于车轴1上的两个受力点8外，应力传感器与称重仪连接。

其中，应力传感器包括位于两端的固定梁和位于中部的且可形变的应力集中梁，应力集中梁固定有应变计。应力传感器通过两端的固定梁固定于车轴，由于车轴载重情况下的形变是连续的，且单位距离内的形变量较小，应力传感器通过两端将两处的形变差量积累起来，从而形成一个较大形变量，将应力信号放大。

进一步地，两个固定梁31均设置有至少一个固定孔33或至少一个焊接部。

设置固定孔33后，可以通过螺栓连接的固定方式固定于车轴1，当然也可以通过设置焊接部直接通过焊接的方式焊接到车轴1上。

进一步地，所述应力集中梁32呈V形设置，且厚度设置为中间小两端大；所述应变计5设置在应力集中梁32的中部。

应力集中梁32大体上设置为V形，中间的夹角为30至60度，优选为45度。且应力集中梁32的厚度呈中间小两端大的结构 ，因此应力集中梁32的中部容易受力发生形变，且形变量较大。

进一步地，所述应力集中梁32外套设有弹性壳体6或柔性外层。

设置弹性壳体6后，将应力传感器5内置，避免受到外界影响。本技术方案中，弹性部32外套设有橡胶层。也可以为金属罩。

进一步地，所述应力传感器5与称重仪2之间设有信号线4，应力传感器5通过信号线4与称重仪2信号连接。

进一步地，所述应力传感器5连接有无线信号发射装置，称重仪2连接有无线信号接收装置。应力传感器5通过无线信号发射装置将应力信号对外发射，称重仪2通过无线信号接收装置接收应力信号。

在实际应用中，可以根据实际需要设计信号线4或无线信号装置。无线信号装置可以为蓝牙装置、红外装置等。

进一步地，所述应力传感器5为箔式应变计式的应力传感器5、玻璃微熔式的应力传感器5、半导体厚膜式的应力传感器5或扩散硅式的应力传感器5。

应力传感器5可以根据实际需要进行选择，本技术方案在实施，优选为上述的几种应力传感器5。

实施例2：一种车载称重方法，包括以下步骤：

1、车辆空载，所有车轮与地面的接触面保持在同一水平面上，且车轮位于轮重台上；

2、每个车轴上安装至少一个应力传感器，应力传感器包括位于两端的固定梁和位于中部的且可形变的应力集中梁，应力集中梁固定有应变计，应力传感器与称重仪连接；其中应力传感器为玻璃微熔式应力传感器；

3、记录空载时应力传感器的应力信号；

4、车辆逐步增加负载，并记录车轴下对应的轮重台显示的重量变化以及该车轴的应力信号变化，计算出车轴的重量应力系数；

5、根据每根车轴的重量应力系数以及应力信号，计算出整个车辆的总负重。

本技术方案通过采用测量车轴的应力变化来测试整车的负重，车辆的整个负重都集中在车轴上；在车轴上安装应力传感器后，相当于把车轴当做弹性体再安装应力传感器，从而形成新型的汽车轴应力传感器；轮重台可以监测出每个车轴承受重量的变化，同时称重仪可以监测出应力信号的变化，该重量的变化可以对应到应力信号的变化，从而得出车轴的重量应力系数；具体为：K=（g1-g2）/（c1-c2）；g1、g2分别表示为第一、二次的重量变化，c1、c2分别表示为对应的第一、二次的应力信号变化。当然，为了精确求解，可以采用平均法，多次求解得到K1、K2、K3。。。。。。然后计算平均值。

本技术方案在实施时，利用车轴作为弹性体形成新型的应力传感器，其次，采用玻璃微熔应力传感器，可获得较大的应力信号，便于监测；同时，由于整个车轴为一个弹性体，负载增加时，单位长度内的形变量是微小的，采用应力传感器后，两个固定部之间的距离对应的形变量得到增大，从而相应的增加数倍形变量，进而增加了应力信号，有利于应力信号的侦测和测量精度。

其中优选地，应力传感器优选为玻璃微熔式应力传感器：玻璃微熔式应力传感器制作包括：

步骤1；在清洗好的金属弹性体上丝网印制玻璃浆。

步骤2；在弹性体印制玻璃浆的位置安装硅应变计。

步骤3；把传感器送入高温隧道炉，完成硅应变计和金属弹性体的粘接。

步骤4；用金丝球焊接把硅应变计通过接线端子组成惠斯顿电桥。

应变计与信号线连接，且应变计通过信号线对外输出应力信号。

实施例1中的称重系统均可应用于实施例2。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种车载称重系统，其特征在于：包括车轴、设置在车轴的应力传感器以及称重仪，应力传感器与称重仪信号连接，应力传感器用于感应车轴在负重下发生的应变，并将该应变信号转成电信号传递给称重仪，称重仪根据该应变信号计算出车轴的负重。

2.根据权利要求1所述的一种车载称重系统，其特征在于：当车轴上的应力传感器设置为一个时，该应力传感器设置于车轴的中部；当车轴上的应力传感器为两个时，应力传感器位于车轴的两端，且位于车轴上的两个受力点外，应力传感器与称重仪信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种车载称重系统，其特征在于：车轴包括单轴或轴组连接轴，应力传感器通过测量车辆车轴或轴组连接轴的形变而得到车辆的重量信号。

4.根据权利要求1所述的一种车载称重系统，其特征在于：应力传感器包括箔式应变计式的应力传感器或玻璃微熔式的应力传感器或半导体厚膜式的应力传感器或扩散硅式的应力传感器。

5.根据权利要求2所述的一种车载称重系统，其特征在于：车辆的每一个轴或轴组连接轴通过安装应力传感器后组成一个独立的称重轴传感器，所有车轴上的应力传感器串联到多通道称重仪显示累加后的总重量。

6.根据权利要求1所述的一种车载称重系统，其特征在于：所述应力传感器包括位于两端的固定梁和位于中部的且可形变的应力集中梁，应力集中梁固定有应变计。

7.根据权利要求6所述的一种车载称重系统，其特征在于：应力集中梁呈V形设置，且厚度设置为中间小两端大；所述应变计设置在应力集中梁的中部。

8.根据权利要求7所述的一种车载称重系统，其特征在于：所述应力集中梁外套设有柔性壳体。

9.一种车载称重方法，其特征在于：包括以下步骤：

1、车辆空载，所有车轮与地面的接触面保持在同一水平面上，且车轮位于轮重台上；

2、每个车轴上安装至少一个应力传感器，应力传感器包括位于两端的固定梁和位于中部的且可形变的应力集中梁，应力集中梁固定有应变计，应力传感器与称重仪连接；其中应力传感器为玻璃微熔式应力传感器；

3、记录空载时应力传感器的应力信号；

4、车辆逐步增加负载，并记录车轴下对应的轮重台显示的重量变化以及该车轴的应力信号变化，计算出车轴的重量应力系数；

5、根据每根车轴的重量应力系数以及应力信号，计算得出整个车辆的总负重。

10.根据权利要求9所述的一种车载称重方法，其特征在于：所述玻璃微熔式应力传感器制作包括：

步骤1；在清洗好的金属弹性体上丝网印制玻璃浆；

步骤2；在弹性体印制玻璃浆的位置安装硅应变计；

步骤3；送入高温隧道炉，完成硅应变计和金属弹性体的粘接；

步骤4；用金丝球焊接把硅应变计通过接线端子组成惠斯顿电桥。