CN106840706B - 一种基于应变片式侧滑检测方法及装置 - Google Patents

一种基于应变片式侧滑检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于应变片式侧滑检测方法及装置，包括钢板、弹性感应毯、应变片阵列、主控单元和显示单元；所述的弹性感应毯设置在钢板上；所述的弹性感应毯内布置有应变片阵列；主控单元检测应变片阵列的输入信号；显示单元显示主控单元的输出结果。应变片阵列通过设置两组敏感栅消除重力的影响；由主控单元根据两组敏感栅的阻值变化得到横向侧滑力和侧滑量。由于装置的感应部分总厚度仅有5mm，保证了场(厂)内机动车轮胎通过时，对于驾驶者匀速直线行驶的操作难度大大降低，同时也对于最终的检测结果的影响大大降低。而且可以实现对于横向侧滑力及侧滑量数据的自动读取、显示和传输，更加智能化、更加高效。

Description

一种基于应变片式侧滑检测方法及装置
技术领域
本发明专利涉及一种车辆侧滑量检测方法及装置，尤其是涉及一种用于场(厂)内机动车侧滑量方法及装置。
背景技术
由于车辆的侧滑量检测设备一般都与四轮定位共同形成一个完整的检测系统，整体设备体积较大，不易于携带，所以需要将待检测车辆驶入设备所在的固定场地。而在特种设备检测领域中，场(厂)内机动车作为一种特殊的车辆分散在各个地方，要求检验员携带设备对场(厂)内机动车进行各项安全检测，其中就包含侧滑量的检测，因此，对于应用于场(厂)内机动车的侧滑量检测的装置必须要求方便携带。
如图1所示，现有的单板式侧滑装置虽然结构相对比较简单，成本较低，但是由于设备具有10cm左右的高度，往往需要有过渡板的配合，且成套装置主要为钢板组成，所以在重量和携带便利性方面会大打折扣，再加上单侧轮胎上测试板后，还会造成整体转向轮所在的轴发生较大倾斜，从而使得重力在横向产生分力，最终对测量的结果产生影响，使得测出的数据重复性较差。
发明内容
为了克服以上的技术问题，本发明提出了一种基于应变片式侧滑检测方法及装置，通过采用测得横向侧滑力从而间接得到侧滑量的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于应变片式侧滑检测装置，包括钢板、弹性感应毯、应变片阵列、主控单元和显示单元；所述的弹性感应毯设置在钢板上；所述的弹性感应毯内布置有应变片阵列；主控单元检测应变片阵列的输入信号；显示单元显示主控单元的输出结果；
所述的应变片阵列由六个敏感栅组成；第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅的栅状结构朝向与预设汽车前进方向相同；第二敏感栅、第四敏感栅和第六敏感栅的栅状结构朝向与预设汽车前进方向垂直；第一敏感栅、第二敏感栅、第三敏感栅、第四敏感栅、第五敏感栅和第六敏感栅顺次设置在预设汽车前进方向上。
优选的，所述的基于应变片式侧滑检测装置还包括无线传输单元和移动终端；无线传输单元将主控单元的输出结果传输给移动终端。
优选的，所述的弹性感应毯的厚度为3mm，所述的钢板厚度为2mm。
本发明还公开了一种所述基于应变片式侧滑检测装置的侧滑量检测方法，包括如下步骤；
1)将所述基于应变片式侧滑检测装置置于水平地面上，主控单元进行自校正，消除环境影响；
2)车辆以4km/h的速度直线压过弹性感应毯；车轮依次通过应变片阵列，敏感栅产生阻值变化；其中第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅对车辆前进方向敏感；第二敏感栅、第四敏感栅和第六敏感栅对垂直与车辆前进的方向敏感；
3)主控单元通过半桥电路将应变片阻值变化转换为电压，再通过电压放大电路将电压放大，最终转换为受力；通过不同朝向敏感栅的受力得到横向侧滑力，最终得到横向侧滑量。
优选的，所述的步骤3)具体为：第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅只对车辆前进方向敏感；第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅测得的阻值变化便是重力对于弹性感应毯产生内部形变而造成的影响，即重力G的影响；而第二敏感栅、第四敏感栅和第六敏感栅所测得阻值变化则是重力G加上Y轴方向上侧滑横向力对于弹性感应毯共同作用的结果。
通过半桥电路将应变片阻值变化ΔR先转换为电压V，计算公式为其中Kv为电桥灵敏度，ΔR为电阻变化值，R为总电阻值，再通过电压放大电路将电压放大，最终转换为受力F，计算公式为/>其中的Ku比例系数，β为放大系数，即第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅的阻值变化ΔR0计算得到重力影响FG，而第二敏感栅、第四敏感栅和第六敏感栅的阻值变化ΔR2计算得到FG与横向侧滑力F1之和的力F合，所以横向侧滑力F1由F1＝F合-FG得到，而最终的横向侧滑力F1与横向侧滑量ΔS1存在/>的关系，而其中的μ为经验系数，通过标定获得，从而最终获得横向侧滑量ΔS1。
本装置具有显示功能，而且还有无线传输(如蓝牙)功能，可以将相关的数据直接发送到主设备或者手机等终端设备。
本发明的有益效果是，由于装置的感应部分总厚度仅有5mm(第一层为用于感测的弹性感应毯，厚度为3mm；第二层为保证地面的光滑平整的钢板，厚度为2mm)，保证了场(厂)内机动车轮胎通过时，对于驾驶者匀速直线行驶的操作难度大大降低，同时也对于最终的检测结果的影响大大降低。本装置的总质量约4kg，尺寸非常小巧、轻便，成本也非常低，而且可以实现对于横向侧滑力及侧滑量数据的自动读取、显示和传输，更加智能化、更加高效。
附图说明
图1为传统单板式侧滑检测装置；
图2为本发明基于应变片式侧滑检测装置的结构示意图；
图3本发明基于应变片式侧滑检测装置的正视示意图；
图4本发明基于应变片式侧滑检测装置的俯视图；
图5本发明方法的工作示意图；
图6本发明弹性感应毯的受力分析图；
图7本发明方法的流程图。
1为钢板，2为弹性感应毯，3为应变片阵列，4为控制器盒(包含主控单元)，5为显示单元，①②③④⑤⑥分别对应第一敏感栅至第六敏感栅。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，为现有的单板式侧滑装置由于设备具有10cm左右的高度，往往需要有过渡板的配合，且成套装置主要为钢板组成，所以在重量和携带便利性方面会大打折扣，再加上单侧轮胎上测试板后，还会造成整体转向轮所在的轴发生较大倾斜，从而使得重力在横向产生分力，最终对测量的结果产生影响，使得测出的数据重复性较差。
如图2所示，为本发明的结构示意图；由于装置的感应部分总厚度仅有5mm(第一层为用于感测的弹性感应毯，厚度为3mm；第二层为保证地面的光滑平整的钢板，厚度为2mm)，保证了场(厂)内机动车轮胎通过时，对于驾驶者匀速直线行驶的操作难度大大降低，同时也对于最终的检测结果的影响大大降低。本装置的总质量约4kg，尺寸非常小巧、轻便，成本也非常低。
如图3和4所示，为本发明的结构示意图，图中以X轴表示车辆预设前进方向，Y轴表示垂直于X轴表示车辆预设前进的方向，Z轴表示垂直于检测钢板的方向，即重力所在方向；本发明基于应变片式侧滑检测装置包括钢板、弹性感应毯、应变片阵列、主控单元和显示单元；所述的弹性感应毯设置在钢板上；所述的弹性感应毯内布置有应变片阵列；主控单元检测应变片阵列的输入信号；显示单元显示主控单元的输出结果；
所述的应变片阵列由六个敏感栅组成；第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅的栅状结构朝向与预设汽车前进方向相同；第二敏感栅、第四敏感栅和第六敏感栅的栅状结构朝向与预设汽车前进方向垂直；第一敏感栅、第二敏感栅、第三敏感栅、第四敏感栅、第五敏感栅和第六敏感栅顺次设置在预设汽车前进方向上。
优选的，所述的基于应变片式侧滑检测装置还包括无线传输单元和移动终端；无线传输单元将主控单元的输出结果传输给移动终端。
优选的，所述的弹性感应毯的厚度为3mm，所述的钢板厚度为2mm。
如图5-7所示，以X轴表示车辆预设前进方向，Y轴表示垂直于X轴表示车辆预设前进的方向，Z轴表示垂直于检测钢板的方向，即重力所在方向。
首先本发明装置至于水平地面，开机进行自校正，消除各种环境干扰因素，然后车辆以图4所示的X轴方向以4km/h的速度直线压过弹性感应毯2。车轮6依次通过敏感栅①-⑥，其中的①③⑤的敏感栅为对于图4所示的X轴方向敏感，而②④⑥的敏感栅为对于图4所示的Y轴方向敏感。在车轮对于弹性感应毯2在图示5的Z轴方向的力使得弹性感应毯2发生形变，产生张力，从而对于应变片①-⑥都产生阻值变化。
由于敏感栅①③⑤对于图4所示的Y轴方向的侧滑横向力不敏感，因此，应变片①③⑤所得测得的阻值变化ΔR0便是图6所示Z轴方向上的力对于弹性感应毯2产生内部形变而造成的影响，即重力G的影响，而敏感栅②④⑥所测得变化ΔR2则是重力G加上图6所示的Y轴方向上侧滑横向力F1对于弹性感应毯2共同作用的结果，因此，通过半桥电路将应变片阻值变化ΔR先转换为电压V，计算公式为其中Kv为电桥灵敏度，ΔR为电阻变化值，R为总电阻值，再通过电压放大电路将电压放大，最终转换为受力F，计算公式为其中的Ku比例系数，β为放大系数，即敏感栅①③⑤计算得到重力影响FG，而敏感栅②④⑥计算得到F合，即FG与横向侧滑力F1之和的力，所以横向侧滑力F1由F1＝F合-FG得到，而最终的横向侧滑力F1与横向侧滑量ΔS1存在/>的关系，而其中的μ为经验系数,G0为场(厂)内机动车重力，该系数也可以通过标定获得，从而最终获得横向侧滑量ΔS1，并将会在设备本体上对ΔS1数值进行显示，而且还能够通过无线传输的方式将数据发送到手机或者电脑等移动终端上示。

Claims (5)

1.一种基于应变片式侧滑检测装置，其特征在于包括钢板、弹性感应毯、应变片阵列、主控单元和显示单元；所述的弹性感应毯设置在钢板上；所述的弹性感应毯内布置有应变片阵列；主控单元检测应变片阵列的输入信号；显示单元显示主控单元的输出结果；
所述的应变片阵列由六个敏感栅组成；第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅的栅状结构朝向与预设汽车前进方向相同；第二敏感栅、第四敏感栅和第六敏感栅的栅状结构朝向与预设汽车前进方向垂直；第一敏感栅、第二敏感栅、第三敏感栅、第四敏感栅、第五敏感栅和第六敏感栅顺次设置在预设汽车前进方向上。
2.如权利要求1所述的基于应变片式侧滑检测装置，其特征在于所述的基于应变片式侧滑检测装置还包括无线传输单元和移动终端；无线传输单元将主控单元的输出结果传输给移动终端。
3.如权利要求1所述的基于应变片式侧滑检测装置，其特征在于所述的弹性感应毯的厚度为3mm，所述的钢板厚度为2mm。
4.一种如权利要求1所述基于应变片式侧滑检测装置的侧滑量检测方法，包括如下步骤；
1)将所述基于应变片式侧滑检测装置置于水平地面上，主控单元进行自校正，消除环境影响；
2)车辆以4km/h的速度直线压过弹性感应毯；车轮依次通过应变片阵列，敏感栅产生阻值变化；其中第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅对车辆前进方向敏感；第二敏感栅、第四敏感栅和第六敏感栅对垂直与车辆前进的方向敏感；
3)主控单元通过半桥电路将应变片阻值变化转换为电压，再通过电压放大电路将电压放大，最终转换为受力；通过不同朝向敏感栅的受力得到横向侧滑力，最终得到横向侧滑量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的步骤3)具体为：
通过半桥电路将应变片阻值变化ΔR先转换为电压V，计算公式为其中Kv为电桥灵敏度，ΔR为电阻变化值，R为总电阻值，再通过电压放大电路将电压放大，最终转换为受力F，计算公式为/>其中的Ku比例系数，β为放大系数，即第一敏感栅、第三敏感栅和第五敏感栅的阻值变化ΔR0计算得到重力影响FG，而第二敏感栅、第四敏感栅和第六敏感栅的阻值变化ΔR2计算得到FG与横向侧滑力F1之和的力F合，所以横向侧滑力F1由F1＝F合-FG得到，而最终的横向侧滑力F1与横向侧滑量ΔS1存在/>的关系，而其中的μ为经验系数，通过标定获得，G为车辆重力，从而最终获得横向侧滑量ΔS1。
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