CN105865606B - 一种汽车衡故障诊断装置及诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车衡故障诊断装置，是在汽车衡下方安装一个减速电机，所述减速电机通过相连的水平支杆挂有砝码。具体可通过控制所述减速电机提升或下降，为所述汽车衡增加或减少一个砝码的重量，作为诊断的依据。本发明还公开了一种汽车衡故障诊断方法，通过该诊断装置对汽车衡灵敏度故障进行诊断，它是假定称重传感器灵敏度发生故障，通过在汽车衡上加载砝码，根据加载物输出重量线性变化来测定灵敏度故障的。本发明还可用于汽车衡的短路与开路故障、零点故障的判别与诊断，准确度高。本发明装置结构设计新颖，标定简单，方法计算量小，容易实现。

Description

一种汽车衡故障诊断装置及诊断方法

【技术领域】

本发明涉及称重设备技术领域，特别涉及一种汽车衡故障诊断装置及诊断方法。

【背景技术】

电子汽车衡用于大宗货物的称量已经有几十年。几十年的历史变迁、技术革新，电子汽车衡融合了电子产业的核心科技，肩负起称重行业对于企业壮大的需求和社会发展的重要使命。电子汽车衡的发展主要经历了三个阶段的变革，分别为模拟式电子汽车衡，数字化汽车衡和数字式汽车衡阶段。

模拟式汽车衡是目前使用范围最广的一种汽车衡，任何一种汽车衡都可以改装成模拟式汽车衡。模拟式电子汽车衡就是指衡器的主要零部件选用了模拟式称重传感器、接线盒和模拟式称重显示器，即传感器与显示器之间的信号传输是连续模拟信号。

数字化电子汽车衡采用模拟称重传感器、数字化接线盒和数字式称重显示器为主要部件，传输信号既有模拟信号也有数字化信号。工作原理为：称重传感器为模拟式称重传感器，输出模拟电信号给数字化接线盒，经过数字化接线盒内部的放大，A/D转换将信号转换为数字信号，输出至数字式称重传感器。

数字式电子汽车衡采用数字式称重传感器和数字式称重显示器为主要部件，接收和传输信号均为数字信号。数字式电子汽车衡的键盘设定/校正，防雷击保护、防浪涌电压保护其线性、温度性能、蠕变和滞后等指标均优于模拟式汽车衡。

基于信息融合的汽车衡称重传感器故障诊断，目前针对模拟式汽车衡或数字化电子汽车衡，提出了一种利用径向基函数神经网络(RBFNN)逼近汽车衡多路称重传感器之间的函数关系，并预测各传感器的输出，完成故障传感器寻址、故障类型识别、故障程度判决和故障传感器正常输出估计等故障诊断。

上述诊断方法存在以下问题：

(1)每台汽车衡都存在制造和安装误差，因此如果要准确预测故障传感器的输出值，每台汽车衡都需要单独采集训练样本，仅适合理论分析，不适合批量产品。

(2)实际称重时，需要改变载荷加载位置，连续检测K次，设当满足决策条件时才能估算出故障传感器。操作上非常不方便，不可能为了称重而要求司机多次挪动汽车位置。

(3)计算量庞大，如果对于有N个称重传感器，至少需要做N*K次神经网络计算。

【发明内容】

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种汽车衡故障诊断装置及诊断方法，装置结构设计新颖，标定简单，方法计算量小，容易实现。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种汽车衡故障诊断装置，是在汽车衡下方安装一个减速电机，所述减速电机通过相连的水平支杆挂有砝码。

具体可通过控制所述减速电机提升或下降，为所述汽车衡增加或减少一个砝码的重量，作为诊断的依据。

使用上述诊断装置对汽车衡故障的诊断方法，包括以下步骤：

(1)当一个质量为M的重物加载到汽车衡上，得到输出重量为y；当减速电机将质量为m的砝码提起后，汽车衡增加了一个砝码Δy的质量，此时汽车衡输出重量为Y；

Y＝y+Δy

由砝码加载到各传感器的力满足以下关系：

由力的叠加原理可知，只要砝码质量和加载位置不变，加载后第i路传感器所受的分力ΔF_xi亦不变。

其中：

ΔF_xi＝k_siΔx_i，Δx_i为砝码加载后的第i路传感器输出信号；

计算出当前通道的实际增益：

k_si为第i路传感器的实际通道增益。

当：|k_si-k_i|＞ε_i，即可判定第i路传感器灵敏度故障，其中ε_i为第i路传感器灵敏度故障的预设阈值。

(2)估值

当第i路传感器出现灵敏度故障时，可以用当前第i路传感器的实际通道增益k_si替代存储的通道增益k_i估算实际重物质量；

此时正确的估值结果y为：

其中i≠j，x_i为当第i路传感器出现灵敏度故障时的输出信号。

本发明即是通过增加额外的机械装置用于诊断和标定。

本发明亦可用于诊断汽车衡的短路、开路故障和零点故障，判别准确，方法简单。

本发明的有益效果是，装置结构设计巧妙，标定简单，方法计算量小，容易实现，适用于汽车衡等称重设备。

【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，下面描述中的附图仅仅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为本发明的诊断装置结构示意图。

图2为本发明用于汽车衡的开路故障诊断的状态示意图。

图3为本发明用于汽车衡的短路故障诊断的状态示意图。

图4为本发明用于汽车衡的零点故障诊断的状态示意图。

图5为本发明用于汽车衡的灵敏度故障诊断的状态示意图。

【具体实施方式】

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，所描述的实施例仅仅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做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。

参照图1，一种汽车衡故障诊断装置，是在汽车衡1下方安装一个减速电机2，所述减速电机通过相连的水平支杆3挂有砝码4。具体可通过控制所述减速电机2提升或下降，为所述汽车衡1增加或减少一个砝码的重量，作为诊断的依据。汽车衡1内设有多个称重传感器11，用于与显示器传输测量信号。

参看图2与图3，本发明一种汽车衡故障诊断方法，用于汽车衡的短路、开路故障诊断时，电桥及其外围电路或传感器引线等发生短路或开路，使得第i路传感器的输出信号恒为最大极限值x_imax或最小极限值x_imin。

(1)故障识别与判断

第i路传感器输出x_i≥x_imax，判断该路发生开路故障。

第i路传感器输出x_i≤x_imin，判断该路发生短路故障。

(2)估值

对于第i路传感器发生上述短路与开路故障，目前还没有准确的估值算法。目前的解决方案是取相邻传感器的平均值代替故障传感器的输出，如图5。

如果第1号传感器出现短路开路故障，则1号传感器的估值为：

如果第2号传感器出现短路开路故障，则2号传感器的估值为：

汽车衡输出的称重结果y为：

其中：k_i为第i路传感器的通道增益。

这种估算方式仅适用载荷分布均匀的情况，如果载荷分布不均匀该方法测得的重量与实际相差较大。

参看图4，本发明一种汽车衡故障诊断方法，适用于零点故障诊断时，零点故障即称重传感器因零点改变，空载时输x_i不为0，如图4所示，其中虚线为发生零点故障之前的正确输出。

因此在称重时，可以通过空载时判断传感器输出是否为0，判断是否为零点故障。

零点漂移可以在称重时减去之前的漂移值得出准确输出。当漂移累积超出阈值时判断为零点故障，即：

当x_i0≥δ_i时判断发生零点故障。其中δ_i为第i路传感器零点的预设阈值。

汽车衡正确估计输出y为：

其中i≠j。

参看图1与图5，本发明一种汽车衡故障诊断装置用于汽车衡灵敏度故障的诊断方法，灵敏度故障是由于弹性体疲劳或部分损坏等，称重传感器的灵敏度发生改变，从而使得传感器的输出产生误差。这里假定称重传感器发生灵敏度故障时，输出也是随被测物体重量线性变化的。

该诊断方法包括以下步骤：

(1)当一个质量为M的重物加载到汽车衡上，得到输出重量为y。当所述减速电机将质量为m的砝码提起后，汽车衡增加了一个砝码Δy的质量，此时汽车衡输出重量为Y。

Y＝y+Δy

由砝码加载到各传感器的力满足以下关系：

由力的叠加原理可知，只要砝码质量和加载位置不变，加载后第i路传感器所受的分力ΔF_xi亦不变。

其中：

ΔF_xi＝k_siΔx_i，Δx_i为砝码加载后的第i路传感器输出信号；

计算出当前通道的实际增益：

k_si为第i路传感器的实际通道增益。

当：|k_si-k_i|＞ε_i，即可判定第i路传感器灵敏度故障，其中ε_i为第i路传感器灵敏度故障的预设阈值。

(2)估值

当第i路传感器出现灵敏度故障时，可以用当前第i路传感器的实际通道增益k_si替代存储的通道增益k_i估算实际重物质量。

此时正确的估值结果y为：

其中i≠j，x_i为当第i路传感器出现灵敏度故障时的输出信号。

本发明方法计算量小，标定简单，且可以自动标定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种汽车衡故障诊断装置，是在汽车衡下方安装一个减速电机，所述减速电机通过相连的水平支杆挂有砝码，其特征在于，使用所述诊断装置对汽车衡故障的诊断方法，包括以下步骤：

(1)故障识别与判断

当一个质量为M的重物加载到汽车衡上，得到输出重量为y；当减速电机将质量为m的砝码提起后，汽车衡增加了一个砝码Δy的质量，此时汽车衡输出重量为Y；

Y＝y+Δy

由砝码加载到各传感器的力满足以下关系：

由力的叠加原理可知，只要砝码质量和加载位置不变，加载后第i路传感器所受的分力ΔF_xi亦不变；

其中：

ΔF_xi＝k_siΔx_i，Δx_i为砝码加载后的第i路传感器输出信号；

计算出当前通道的实际增益：

k_si为第i路传感器的实际通道增益；

当：|k_si-k_i|＞ε_i，即可判定第i路传感器灵敏度故障，其中ε_i为第i路传感器灵敏度故障的预设阈值；

(2)估值

当第i路传感器出现灵敏度故障时，可以用当前第i路传感器的实际通道增益k_si替代存储的通道增益k_i估算实际重物质量；

此时正确的估值结果y为：

其中i≠j，x_i为当第i路传感器出现灵敏度故障时的输出信号。