CN105403299B - 一种叉车秤 - Google Patents

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Abstract

本发明一种叉车秤，涉及与车辆合并一起的称量仪器，是一种带角度补偿的叉车秤，包括两个同样的拉力传感器、角度变送器和计算显示器；其中，角度变送器包括角度传感器、模数转换模块A和单片机A，计算显示器包括模数转换模块B、单片机B、数码显示驱动器和LED数码管；本发明克服了现有的叉车秤所存在的当路面不平、门架前后倾斜、两个叉齿高度不一致时，拉力传感器的受力方向和货物的重力方向不一致，造成称量重量失真的缺陷。

Description

一种叉车秤
技术领域
本发明的技术方案涉及与车辆合并一起的称量仪器，具体地说是一种叉车秤。
背景技术
随着国民经济的迅速发展，叉车被广泛应用于厂矿、仓库、车站、港口、机场、货场、流通中心和配送中心等场所，并可进入船舱、车厢和集装箱内，对成件、包装件以及托盘和集装箱等集装件进行装卸、堆码、拆垛和短途搬运诸多作业，是托盘运输和集装箱运输必不可少的装备。
以往需要称重时,叉车挑着货物驶到地秤上进行重量称量，现今在叉车装卸和搬运货物的过程中就可以自动完成重量的准确称量，省去了叉车挑着货物驶到地秤上进行称量的往返过程，既节省时间又减少能耗。随着叉车称重需求的增加以及对叉车秤精度的需求越来越高，叉车装卸和搬运货物的计量和计价需要更加准确的重量称量，为此对高精度称重叉车秤的研发也随之出现。CN201220495944.7公开了一种带有高度和水平指示的叉车秤，包括处理器、显示器和液压传感器，通过油压传感器检测液体压力的大小和提升油缸内活塞面积得到叉车秤叉起的物品的重量，但是，只有叉板在某一最佳理想设定高度时秤重精度最高，如果和理想高度相差太大时则不能称重，从而大大降低了对环境的适应性。CN201220012025披露了一种具有防偏载功能的叉车称重装置，旨在通过安装两款测力传感器，即筒式测力传感器与拉杆式测力传感器，操作过程中可实现叉车起重量的实时显示，有效防止叉车起重时的超重或偏载，但是，当两个叉板或者前后具有一定角度时，影响被秤物品的测量精度。可见，现有的叉车秤仍然存在当路面不平、门架前后倾斜、两个叉齿高度不一致时，拉、压力传感器的受力方向和货物的重力方向不一致，造成称量重量失真的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种叉车秤，是一种带角度补偿的叉车秤，包括两个拉力传感器、角度变送器和计算显示器，克服了现有的叉车秤所存在的当路面不平、门架前后倾斜、两个叉齿高度不一致，拉力传感器的受力方向和货物的重力方向不一致，造成称量重量失真的缺陷。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种叉车秤，是一种带角度补偿的叉车秤，包括两个同样的拉力传感器、角度变送器和计算显示器；其中，角度变送器包括角度传感器、模数转换模块A和单片机A，计算显示器包括模数转换模块B、单片机B、数码显示驱动器和LED数码管；两个同样的拉力传感器用电缆A与计算显示器连接，电缆A将两个拉力传感器输出的电压信号传送到计算显示器，角度变送器用电缆B与计算显示器连接，电缆B将角度变送器输出的角度值信号传送到计算显示器；计算显示器中的单片机B将根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算；上述两个同样的拉力传感器、角度变送器和计算显示器在叉车体上的安装方式是：两个同样的拉力传感器分别安装在两个拉力传感器挂架中，两个拉力传感器挂架又分别被固定在叉车门架的两个叉齿挂板的两端，叉车的两个叉齿分别安装在两个拉力传感器挂架上，角度变送器安装在叉车门架的两个叉齿挂板的中心部位，计算显示器固定在叉车的仪表台上。
上述一种叉车秤，所述拉力传感器是电阻式应变片式传感器，由四个电阻式应变片首尾连接构成电桥，各电阻式应变片的电阻依次为电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，电阻R2与电阻R3的连接点A和电阻R1与电阻R4的连接点C为电桥激励电压信号输入端，电阻R1与电阻R2的连接点B和电阻R3与电阻R4的连接点D为电桥电压信号输出端，各电阻式应变片的标准电阻值为R1＝R2＝R3＝R4＝350欧姆。
上述一种叉车秤，所述两个同样的拉力传感器用电缆A与计算显示器连接，电缆A将两个拉力传感器输出的电压信号传送到计算显示器的过程是：当拉力传感器受拉时，拉力传感器中的电阻式应变片发生变形，构成电桥的各电阻式应变片的阻值发生变化,导致电桥输出的电压信号发生变化，用电缆A随时将该电桥输出的电压信号传送给计算显示器，计算显示器的模数转换模块B将拉力传感器输出的电压信号变换成数字量的拉力值传送给计算显示器中的单片机B。
上述一种叉车秤，所述角度变送器用电缆B与计算显示器连接，电缆B将角度变送器输出的角度值信号传送到计算显示器的过程是：角度变送器中的角度传感器将监测到的X轴角度α与Y轴角度β传送给模数转换模块A，模数转换模块A将二维角度值信号变量变换成数字量传送给单片机A，单片机A将二维角度值信号变量换算成两个叉齿平面法线与重力方向的一维角度θ，由此得到的拉力方向与重力方向的角度值用电缆B传送给计算显示器的单片机B。
上述一种叉车秤，所述计算显示器的单片机B将根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算，具体的补偿计算过程如下：两个拉力传感器受力后将各自的拉力电压信号G单传送给计算显示器，同时角度变送器用角度传感器监测到的X轴角度α与Y轴角度β计算出拉力方向与重力方向的角度值θ＝arccos(cosα*cosβ)传送给计算显示器，计算显示器中的模数转换模块B将两个拉力传感器输出的电压信号变换成数字量的拉力值传送给单片机B，单片机B将两个拉力电压信号G单合并为一个拉力电压信号G合，经运算G0＝G合/cosθ，导出重力G0，从而计算出货物的真实重量。
上述一种叉车秤，所述角度变送器采用型号为WTS系列标准精度倾角模块。
上述一种叉车秤，所涉及的元器件是本领域技术人员悉知的，均通过公知途径获得。
本发明的有益效果是：本发明的突出的实质性特点如下：
(1)本发明一种叉车秤的实质性特点是一种带角度补偿的叉车秤。所谓角度补偿，是指当叉车两个叉齿构成的平面法线方向与重力方向存在一定角度时，由于角度的出现，使得拉力传感器测量的仅是重力在拉力方向上的分力，因此为得到重力，只得进行角度补偿，从而实现对被测物体的重量的真实测量，其实施原理如下所述。
(2)当叉齿挑起重物时将重力传给本发明一种叉车秤中的两个拉力传感器，两个拉力传感器分别将各自的拉力电压信号传给计算显示器，角度变送器将角度值信号传给计算显示器，计算显示器经补偿计算将重物重量进行显示。更详细地说是：本发明一种叉车秤中的拉力传感器为电阻式应变片式传感器，其受拉时传感器的弹性体发生变形，导致电阻式应变片构成的电桥的输出电压发生变化，用电缆A将该电桥输出的电压信号传送到计算显示器中的一个模数转换模块B上，以实现叉车秤的拉力测量功能；角度变送器中的角度传感器将监测到的X轴角度α与Y轴角度β传送给模数转换模块A，模数转换模块A将二维角度值信号变量变换成数字量传送给单片机A，单片机A将二维角度值信号变量换算成两个叉齿平面法线与重力方向的一维角度θ，由此得到的拉力方向与重力方向的角度值用电缆B传送给计算显示器的单片机B，以实现叉车秤拉力传感器的拉力方向与重力方向角度测量；计算显示器的模数转换模块B将拉力传感器输出的电压信号变换成数字量传送给计算显示器中的单片机B，计算显示器中的单片机B根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算，通过数码显示驱动器将LED驱动信号传送给LED数码管，将重物重量显示到计算显示器的面板，有效准确地显示搬运重物的真实重量，使测量结果不失真。
(3)用下述方法证明本发明一种叉车秤作为一种带角度补偿叉车秤的称量精度符合设计要求：用叉车的两个叉齿挑起一个砝码,两个拉力传感器受力后分别将所受拉力电压信号G单传送给计算显示器，同时角度变送器用角度传感器监测到的X轴角度α与Y轴角度β计算出拉力方向与重力方向的角度值θ＝arccos(cosα*cosβ)传送给计算显示器，计算显示器中的模数转换模块B将两个拉力传感器输出的电压信号变换成数字量的拉力值传送给单片机B，单片机B将两个拉力电压信号G单合并为一个拉力电压信号G合，经运算G0＝G合/cosθ，导出重力G0，传送给计算显示器中的数码显示驱动器，该数码显示驱动器将LED驱动信号传送给计算显示器中的LED数码管，G0即可显示到计算显示器的面板。操作叉车门架前后倾斜时计算显示器显示的砝码重量G0的数值不变，操作叉车到车身侧倾的路面时计算显示器显示的砝码重量G0的数值不变，将一个0.1％F.S的小砝码分别放在大砝码的四个角上叉车秤显示的重量均与大小砝码的重量吻合一致，即可证明本发明一种叉车秤作为带角度补偿叉车秤的称量精度符合设计要求。
与现有技术相比，本发明的显著进步是：解决了只有叉齿在某一最佳理想设定高度时秤重精度最高，如果和理想高度相差太大时则不能称重，以及叉齿不在水平状态时无法测量的问题，并且克服了现有的叉车秤所存在的当路面不平、门架前后倾斜、两个叉齿高度不一致时，拉力传感器的受力方向和货物的重力方向不一致，造成称量重量失真的缺陷。本发明一种叉车秤作为带角度补偿叉车秤能够在地面不平、门架前后倾斜、两个叉齿高度不同时，有效准确的显示搬运重物的真实重量，使测量结果不失真。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明一种叉车秤的总体构成示意框图。
图2为本发明一种叉车秤中各个部件在叉车上的安置方式示意图。
图3为本发明一种叉车秤中的拉力传感器的构成示意框图。
图4为本发明一种叉车秤中的角度变送器的构成示意框图。
图5为本发明一种叉车秤中的计算显示器的构成示意框图。
图中，1.拉力传感器，2.角度变送器，3.计算显示器，4.拉力传感器挂架，5.叉齿挂板，6.叉齿，7.电缆B，8.电缆A，9.角度传感器，10.模数转换模块A，11.单片机A,12.模数转换模块B，13.单片机B，14.数码显示驱动器，15.LED数码管，16.车体。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本发明一种叉车秤总体包括两个同样的拉力传感器、角度变送器和计算显示器；拉力传感器和角度变送器分别用电缆与计算显示器连接。两个同样的拉力传感器用电缆A将其输出的电压信号传送到计算显示器，角度变送器用电缆B将其输出的角度值信号传送到计算显示器。
图2所示实施例表明，本发明一种叉车秤中两个同样的拉力传感器1、角度变送器2和计算显示器3在叉车体16上的安置方式是：两个同样的拉力传感器1分别安装在两个拉力传感器挂架4中，图中以“1+4”表示拉力传感器1安装在拉力传感器挂架4之中，两个拉力传感器挂架4又分别被固定在叉车门架的两个叉齿挂板5的两端，叉车的两个叉齿6分别安装在两个拉力传感器挂架4上，角度变送器2安装在叉车门架的两个叉齿挂板5的中心部位，计算显示器3固定在叉车车体16的仪表台上，两个同样的拉力传感器1分别用电缆A8连接计算显示器3，角度变送器2用电缆B7连接计算显示器3。
图3所示实施例表明，本发明一种叉车秤的拉力传感器1是电阻式应变片式传感器，由四个电阻式应变片首尾连接构成电桥，各电阻式应变片依次为电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，电阻R2与电阻R3的连接点A和电阻R1与电阻R4的连接点C为电桥激励电压输入端Uin，电阻R1与电阻R2的连接点B和电阻R3与电阻R4的连接点D为电桥电压信号输出端Uout，各电阻式应变片的标准电阻值为R1＝R2＝R3＝R4＝350欧姆。
当拉力传感器1受拉时，由弹性体制成的拉力传感器1产生微小弹性变形，由于电阻式应变片被牢固地粘在拉力传感器的弹性体上，拉力传感器1的电阻式应变片发生变形，导致各电阻式应变片的阻值和应变片组成的电桥输出电压发生变化，用电缆A8随时将电桥输出的电压信号传送给计算显示器3，以实现叉车秤在重物作用下的拉力测量功能。
图4所示实施例表明，本发明一种叉车秤中的角度变送器2的构成：包括角度传感器9、模数转换模块A10和单片机A11。
角度传感器9将监测到的X轴角度α与Y轴角度β传送给模数转换模块A10，模数转换模块A10将二维角度变量变换成数字量传送给单片机A11，单片机A11将二维角度变量换算成两个叉齿平面法线与重力方向的一维角度变量θ＝arccos(cosα*cosβ)，由此得到拉力方向与重力方向的角度θ,用电缆B7传送给计算显示器3，以实现叉车秤的拉力传感器1的受力方向与重力方向的角度测量。
图5所示实施例表明，本发明一种叉车秤中的计算显示器3的构成：包括模数转换模块B12、单片机B13、数码显示驱动器14和LED数码管15。
模数转换模块B12将拉力传感器1输出的电压信号变换成数字量传送给单片机B13，单片机B13根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算，通过数码显示驱动器14将LED驱动信号传送给LED数码管15，将实物重量显示到计算显示器3的面板。实施例
按照上述图1、图3、图4和图5所示实施例安装成本实施例的一种叉车秤，并按照上述图2所示实施例将实施例的一种叉车秤安装在叉车体16上。
本实施例的一种叉车秤，其两个同样的拉力传感器1用电缆A8将其输出的电压信号传送到计算显示器3的过程是：当拉力传感器1受拉时，拉力传感器1中的电阻式应变片发生变形，构成电桥的各电阻式应变片的阻值发生变化,导致电桥输出的电压信号发生变化，用电缆A8随时将该电桥输出的电压信号传送给计算显示器3，计算显示器3的模数转换模块B12将拉力传感器1输出的电压信号变换成数字量的拉力值传送给计算显示器3中的单片机B13。
本实施例的一种叉车秤，其角度变送器2用电缆B7与计算显示器3连接，电缆B7将角度变送器2输出的角度值信号传送到计算显示器3的过程是：角度变送器2中的角度传感器9将监测到的X轴角度α与Y轴角度β传送给模数转换模块A10，模数转换模块A10将二维角度值信号变量变换成数字量传送给单片机A11，单片机A11将二维角度值信号变量换算成两个叉齿平面法线与重力方向的一维角度θ，由此得到的拉力方向与重力方向的角度值用电缆B7传送给计算显示器3的单片机B13。
本实施例的一种叉车秤，其计算显示器3中的单片机B13用接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算，通过数码显示驱动器14将LED驱动信号传送给LED数码管15，将实物重量显示到计算显示器3的面板。
本实施例的一种叉车秤，其计算显示器3的单片机B13将根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算，具体的补偿计算过程如下：两个拉力传感器1受力后将各自的拉力电压信号G单传送给计算显示器3，同时角度变送器2用角度传感器9监测到的X轴角度α与Y轴角度β计算出拉力方向与重力方向的角度值θ＝arccos(cosα*cosβ)传送给计算显示器3，计算显示器3中的模数转换模块B12将两个拉力传感器1输出的电压信号变换成数字量的拉力值传送给单片机B13，单片机B13将两个拉力电压信号G单合并为一个拉力电压信号G合，经运算G0＝G合/cosθ，导出重力G0，从而计算出货物的真实重量。
本实施例的一种叉车秤，其角度变送器2采用型号为WTS系列标准精度倾角模块。
本实施例的一种叉车秤的工作过程如下：首先打开计算显示器3的开机键，向两个拉力传感器1、角度变送器2和计算显示器3供电，开始拉力传感器1、角度变送器2和计算显示器3的各自初始化和自检；自检通过后，计算显示器3将显示叉齿重量，按除皮键置零后显示【0】，即可开始叉车秤的称量操作；由于本实施例的一种叉车秤是带角度补偿叉车秤，当叉车在装卸和搬运货物的过程中遇到地面不平、门架前后倾斜或两个叉齿高度不同时，拉力传感器1的电阻式应变片发生变形，导致由电阻式应变片组成的电桥输出电压发生变化，用电缆A8随时将该电桥输出的电压信号传送给计算显示器3；角度变送器2的角度传感器9将监测到的X轴角度α与Y轴角度β传送给模数转换模块A10，模数转换模块A10将二维角度变量变换成数字量传送给单片机A11，单片机A11将二维角度值信号变量换算成两个叉齿平面法线与重力方向的一维角度θ传送给计算显示器3，由此得到的拉力方向与重力方向的角度值用电缆B7传送给计算显示器3的单片机B13；计算显示器3的模数转换模块B12将拉力传感器1输出的电压信号变换成数字量的拉力值传送给计算显示器3中的单片机B13，计算显示器3的单片机B13将根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算，通过数码显示驱动器14将LED驱动信号传送给LED数码管15，将除皮后的实物重量显示到计算显示器3的面板，有效准确地显示搬运重物的真实重量，使测量结果不失真。
本实施例的一种叉车秤，所涉及的元器件是本领域技术人员悉知的，均通过公知途径获得。

Claims (1)

1.一种叉车秤，其特征在于：是一种带角度补偿的叉车秤，包括两个同样的拉力传感器、角度变送器和计算显示器；其中，角度变送器包括角度传感器、模数转换模块A和单片机A，计算显示器包括模数转换模块B、单片机B、数码显示驱动器和LED数码管；两个同样的拉力传感器用电缆A与计算显示器连接，电缆A将两个拉力传感器输出的电压信号传送到计算显示器，角度变送器用电缆B与计算显示器连接，电缆B将角度变送器输出的角度值信号传送到计算显示器；计算显示器中的单片机B将根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算；上述两个同样的拉力传感器、角度变送器和计算显示器在叉车体上的安装方式是：两个同样的拉力传感器分别安装在两个拉力传感器挂架中，两个拉力传感器挂架又分别被固定在叉车门架的两个叉齿挂板的两端，叉车的两个叉齿分别安装在两个拉力传感器挂架上，角度变送器安装在叉车门架的两个叉齿挂板的中心部位，计算显示器固定在叉车的仪表台上；上述计算显示器的单片机B将根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算，具体的补偿计算过程如下：两个拉力传感器受力后将各自的拉力电压信号G单传送给计算显示器，同时角度变送器用角度传感器监测到的X轴角度α与Y轴角度β计算出拉力方向与重力方向的角度值θ＝arccos(cosα*cosβ)传送给计算显示器，计算显示器中的模数转换模块B将两个拉力传感器输出的电压信号变换成数字量的拉力值传送给单片机B，单片机B将两个拉力电压信号G单合并为一个拉力电压信号G合，经运算G0＝G合/cosθ，导出重力G0，从而计算出货物的真实重量；上述两个同样的拉力传感器用电缆A与计算显示器连接，电缆A将两个拉力传感器输出的电压信号传送到计算显示器的过程是：当拉力传感器受拉时，拉力传感器中的电阻式应变片发生变形，构成电桥的各电阻式应变片的阻值发生变化,导致电桥输出的电压信号发生变化，用电缆A随时将该电桥输出的电压信号传送给计算显示器，计算显示器的模数转换模块B将拉力传感器输出的电压信号变换成数字量的拉力值传送给计算显示器中的单片机B；
当叉齿挑起重物时将重力传给上述的两个拉力传感器，两个拉力传感器分别将各自的拉力电压信号传给计算显示器，角度变送器将角度值信号传给计算显示器，计算显示器经补偿计算将重物重量进行显示，上述的拉力传感器为电阻式应变片式传感器，其受拉时传感器的弹性体发生变形，导致电阻式应变片构成的电桥的输出电压发生变化，用电缆A将该电桥输出的电压信号传送到计算显示器中的一个模数转换模块B上，以实现叉车秤的拉力测量功能；上述的角度变送器中的角度传感器将监测到的X轴角度α与Y轴角度β传送给上述的模数转换模块A，模数转换模块A将二维角度值信号变量变换成数字量传送给上述的单片机A，上述的单片机A将二维角度值信号变量换算成两个叉齿平面法线与重力方向的一维角度θ，由此得到的拉力方向与重力方向的角度值用上述的电缆B传送给上述的计算显示器的单片机B，以实现叉车秤拉力传感器的拉力方向与重力方向角度测量；上述的计算显示器的模数转换模块B将拉力传感器输出的电压信号变换成数字量传送给上述的计算显示器中的单片机B，上述的计算显示器中的单片机B根据接收到的拉力值和角度值对重力进行补偿计算，通过数码显示驱动器将LED驱动信号传送给LED数码管，将重物重量显示到计算显示器的面板，有效准确地显示搬运重物的真实重量，使测量结果不失真；
上述导出重力G0，传送给上述的计算显示器中的数码显示驱动器，该数码显示驱动器将LED驱动信号传送给上述的计算显示器中的LED数码管，G0即可显示到计算显示器的面板，操作叉车门架前后倾斜时计算显示器显示的砝码重量G0的数值不变，操作叉车到车身侧倾的路面时计算显示器显示的砝码重量G0的数值不变，将一个0.1％F.S的小砝码分别放在大砝码的四个角上，叉车秤显示的重量均与大小砝码的重量吻合一致，证明上述一种叉车秤作为带角度补偿叉车秤的称量精度符合设计要求。
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