CN109470344A - 用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备及其称重方法 - Google Patents

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CN109470344A CN201811505925.6A CN201811505925A CN109470344A CN 109470344 A CN109470344 A CN 109470344A CN 201811505925 A CN201811505925 A CN 201811505925A CN 109470344 A CN109470344 A CN 109470344A
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任宏剑
陈离
周朝阳
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Abstract

本发明所设计的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备及其称重方法，通过三维陀螺仪来对垃圾桶或者类似待称重物体的位置状态进行测定。通过去抖增稳算法对垃圾桶运动过程中的冲击进行消除，原理是控制信号处理器对称重传感器的取值时段，这个取值时段根据翻转速度的不同而不同。这个技术手段是抓取动态称重中一个理想阶段，使其近似于静态称重并对不满足的条件进行补偿，保证称重结果的精确度。同时多桶位的装载机构配套多通道数据处理，可以精确计量任意桶位的重量。且对每桶垃圾的满桶和空桶都进行计量，再得出垃圾量。从而实现了无论垃圾装载车辆停靠在任何地形的情况下，垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重，且保证称重的精确度。

Description

用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备及其称重方法
技术领域
本发明涉及车辆在任何地形上对挂载物体进行精确称重，尤其涉及垃圾装载车辆对桶装垃圾的精确称重的设备和方法。
背景技术
目前垃圾装载车辆的装载垃圾重量通过地磅来计量，无法细化统计垃圾源头（以小区或一个垃圾集运点为单位）的垃圾产生量；无法满足现阶段提出的关于划小管理单元，直观、准确反映最小管理单元垃圾管理有关信息的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种无论垃圾装载车辆停靠在任何地形的情况下，均能自动精确测量每桶垃圾重量的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备及其称重方法。
为了达到上述目的，本发明所设计的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备，包括垃圾桶上装支架，所述的上装支架上设有称重传感器和六轴陀螺仪，所述的称重传感器和六轴陀螺仪均通过电连接与信号处理器连接。
作为优选，所述的上装支架上设有多个桶位，每个桶位上均设有称重传感器和六轴陀螺仪，信号处理器为多通道信号处理器，所有的称重传感器和六轴陀螺仪均与多通道信号处理器连接，多通道信号处理器对每个信号进行单独处理。
作为优选，上装支架包括上下设置的挂载臂、支撑臂以及连接挂载臂和支撑臂的连接架，挂载臂的前端设有与垃圾桶配合的挂在卡口，支撑臂的前端为支撑辊子，六轴陀螺仪设置在挂载臂的下部。将六轴陀螺仪设置在挂载臂的下部位置能使得六轴陀螺仪尽量靠近垃圾桶，从而尽可能的反应出垃圾桶的运动状态，设置在挂载臂的下部也能通过挂载臂、支撑臂以及连接架进一步保护六轴陀螺仪，防止运动检测过重的磕碰，从而提高检测精度。
一种使用上述用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备的称重方法，包括以下步骤：a）上装支架与桶装垃圾对接；b）上装支架提桶上升，六轴陀螺仪检测桶装垃圾到达竖直位置附近，称重传感器开始持续称重；c）信号处理器根据六轴陀螺仪三个维度加速度数据结合去抖增稳算法对数据进行处理，并选取平稳区间的称重传感器数据，信号处理器对平稳段区间称重传感器数据进行滤波并对波动进行平整，输出桶装垃圾重量值；d）上装支架完成倾倒动作；e）上装支架下放空桶，六轴陀螺仪检测空桶到达竖直位置附近，称重传感器开始持续称重；f）信号处理器根据六轴陀螺仪三个维度加速度数据结合去抖增稳算法对数据进行处理，并选取平稳区间的称重传感器数据，信号处理器对平稳段区间称重传感器数据进行滤波并对波动进行平整，输出空桶重量值；g）将桶装垃圾重量值和空桶重量值进行比对处理得出垃圾量。
作为优选，六轴陀螺仪检测达到的竖直位置附近是指与垂直方向正负5°的范围内。
作为优选，所述的去抖增稳算法包括以下算法：称重仪表反馈数据：
S1=X1 ，S2=X2 ，S3=X3 …… S20=X20 , 其中Xn为传感器数据，Sn为存储器暂存数据；
当∑Xn/n -T<Xn<∑Xn/n +T时，T为设定的最大允许波动，X=∑nF(S1,α1,a1)/n，
α为陀螺仪的反馈的空间倾角，a是陀螺仪反馈的空间加速度，X是设备输出重量值；
当Xn >∑Xn/n +T或∑Xn/n -T> Xn，在X项之前的数据全部作废，继续取值，循环，直到∑Xn/n -T<Xn<∑Xn/n +T。
与现有技术相比，本发明所设计的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备及其称重方法，通过三维陀螺仪来对垃圾桶或者类似待称重物体的位置状态进行测定。通过去抖增稳算法对垃圾桶运动过程中的冲击进行消除，原理是控制信号处理器对称重传感器的取值时段，这个取值时段根据翻转速度的不同而不同。这个技术手段是抓取动态称重中一个理想阶段，使其近似于静态称重并对不满足的条件进行补偿，保证称重结果的精确度。同时多桶位的装载机构配套多通道数据处理，可以精确计量任意桶位的重量。且对每桶垃圾的满桶和空桶都进行计量，再得出垃圾量。从而实现了无论垃圾装载车辆停靠在任何地形的情况下，在不增加垃圾装载工人作业强度和不改变装载流程操作的前提下，垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重，且保证称重的精确度。
附图说明
图1是实施例1初始状态结构示意图；
图2是实施例1称重状态结构示意图；
图3是实施例1翻转状态结构示意图。
其中：1、垃圾桶；2、垃圾车；3、上装车架；4、挂载臂；5、六轴陀螺仪；6、支撑臂；7、支撑辊子。
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。
实施例1。
如图1、图2、图3所示，本实施例描述的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备，包括设置在垃圾车2上的垃圾桶上装支架3，上装支架3上设有称重传感器和六轴陀螺仪5，称重传感器和六轴陀螺仪5均通过电连接与信号处理器连接。上装支架3上设有2个桶位，每个桶位上均设有称重传感器和六轴陀螺仪5，信号处理器为多通道信号处理器，所有的称重传感器和六轴陀螺仪5均与多通道信号处理器连接，多通道信号处理器对每个信号进行单独处理。上装支架3包括上下设置的挂载臂4、支撑臂6以及连接挂载臂4和支撑臂6的连接架，所述的挂载臂4的前端设有与垃圾桶1配合的挂载卡口，所述的支撑臂6的前端为支撑辊子7，所述的六轴陀螺仪5设置在挂载臂4的下部。将六轴陀螺仪5设置在挂载臂4的下部位置能使得六轴陀螺仪5尽量靠近垃圾桶，从而尽可能的反应出垃圾桶1的运动状态，设置在挂载臂4的下部也能通过挂载臂4、支撑臂6以及连接架进一步保护六轴陀螺仪5，防止运动检测过程中的磕碰，从而提高检测精度。
本实施例描述的使用上述用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备的称重方法，包括以下步骤：a）上装支架与桶装垃圾对接；b）上装支架提桶上升，六轴陀螺仪检测桶装垃圾到达竖直位置附近，称重传感器开始持续称重；c）信号处理器根据六轴陀螺仪三个维度加速度数据结合去抖增稳算法对数据进行处理，并选取平稳区间的称重传感器数据，信号处理器对平稳段区间称重传感器数据进行滤波并对波动进行平整，输出桶装垃圾重量值；d）上装支架完成倾倒动作；e）上装支架下放空桶，六轴陀螺仪检测空桶到达竖直位置附近，称重传感器开始持续称重；f）信号处理器根据六轴陀螺仪三个维度加速度数据结合去抖增稳算法对数据进行处理，并选取平稳区间的称重传感器数据，信号处理器对平稳段区间称重传感器数据进行滤波并对波动进行平整，输出空桶重量值；g）将桶装垃圾重量值和空桶重量值进行比对处理得出垃圾量。
所述的六轴陀螺仪检测达到的竖直位置附近是指与垂直方向正负5°的范围内。
所述的去抖增稳算法包括以下算法：称重仪表反馈数据：
S1=X1 ，S2=X2 ，S3=X3 …… S20=X20 其中Xn为传感器数据，Sn为存储器暂存数据；
当∑Xn/n -T<Xn<∑Xn/n +T时，T为设定的最大允许波动，X=∑nF(S1,α1,a1)/n，
α为陀螺仪的反馈的空间倾角，a是陀螺仪反馈的空间加速度，X是设备输出重量值；
当Xn >∑Xn/n +T或∑Xn/n -T> Xn，在X项之前的数据全部作废，继续取值，循环，直到∑Xn/n -T<Xn<∑Xn/n +T。
披露5组不同停靠地形情况下，用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备称重试验数据：
（1）当陀螺仪反馈空间倾角（XZ投影4度，YZ投影9度），空间加速度（XY方向0.08m/s2，XZ方向0.1m/s2， YZ方向0.05m/s2）时：
地磅秤读值：100KG
不经过式<2>计算的车载称重读值：103.2KG
经过式<2>计算的车载称重读值：100.8KG
（2）当陀螺仪反馈空间倾角（XZ投影-3度，YZ投影6度），空间加速度（XY方向0.05m/s2，XZ方向0.1m/s2， YZ方向0.08m/s2）时：
地磅秤读值：100KG
不经过式<2>计算的车载称重读值：97.1KG
经过式<2>计算的车载称重读值：99.8KG
（3）当陀螺仪反馈空间倾角（XZ投影-2度，YZ投影-3度），空间加速度（XY方向0.08m/s2，XZ方向0.01m/s2， YZ方向0.01m/s2）时：
地磅秤读值：100KG
不经过式<2>计算的车载称重读值：97.3KG
经过式<2>计算的车载称重读值：99.5KG
（4）当陀螺仪反馈空间倾角（XZ投影15度，YZ投影4度），空间加速度（XY方向0.01m/s2，XZ方向0.08m/s2， YZ方向0.01m/s2）时：
地磅秤读值：100KG
不经过式<2>计算的车载称重读值：105KG
经过式<2>计算的车载称重读值：101KG
（5）当陀螺仪反馈空间倾角（XZ投影2度，YZ投影12度），空间加速度（XY方向0.05m/s2，XZ方向0.03m/s2， YZ方向0.01m/s2）时：
地磅秤读值：100KG
不经过式<2>计算的车载称重读值：102KG
经过式<2>计算的车载称重读值：100.5KG
经过我们20组该形式试验，得到的数据
平均值为+0.98，最大正偏离为+1.3
最大负偏离-0.5
本实施例的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备的准确度：+0.98%，优于目前国内车载系统普遍的准确度要求1%~3%FS（FS>1000KG）
经过我们50组同一停靠地点对同一物体（100KG）的重复称重，最大值与最小值偏差为+0.2，所以该款用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备的系统精确度：+0.2%。

Claims (6)

1.一种用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备，包括垃圾桶上装支架，其特征在于：所述的上装支架上设有称重传感器和六轴陀螺仪，所述的称重传感器和六轴陀螺仪均通过电连接与信号处理器连接。
2.根据权利要求1所述的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备，其特征在于：所述的上装支架上设有多个桶位，每个桶位上均设有称重传感器和六轴陀螺仪，所述的信号处理器为多通道信号处理器，所有的称重传感器和六轴陀螺仪均与多通道信号处理器连接，多通道信号处理器对每个信号进行单独处理。
3.根据权利要求2所述的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备，其特征在于：所述的上装支架包括上下设置的挂载臂、支撑臂以及连接挂载臂和支撑臂的连接架，所述的挂载臂的前端设有与垃圾桶配合的挂在卡口，所述的支撑臂的前端为支撑辊子，所述的六轴陀螺仪设置在挂载臂的下部。
4.一种使用如权利要求1所述的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备的称重方法，其特征在于：包括以下步骤：a）上装支架与桶装垃圾对接；b）上装支架提桶上升，六轴陀螺仪检测桶装垃圾到达竖直位置附近，称重传感器开始持续称重；c）信号处理器根据六轴陀螺仪三个维度加速度数据结合去抖增稳算法对数据进行处理，并选取平稳区间的称重传感器数据，信号处理器对平稳段区间称重传感器数据进行滤波并对波动进行平整，输出桶装垃圾重量值；d）上装支架完成倾倒动作；e）上装支架下放空桶，六轴陀螺仪检测空桶到达竖直位置附近，称重传感器开始持续称重；f）信号处理器根据六轴陀螺仪三个维度加速度数据结合去抖增稳算法对数据进行处理，并选取平稳区间的称重传感器数据，信号处理器对平稳段区间称重传感器数据进行滤波并对波动进行平整，输出空桶重量值；g）将桶装垃圾重量值和空桶重量值进行比对处理得出垃圾量。
5.根据权利要求3所述的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备的称重方法，其特征在于：所述的六轴陀螺仪检测达到的竖直位置附近是指与垂直方向正负5°的范围内。
6.根据权利要求3所述的用于垃圾装载车辆对桶装垃圾自动称重设备的称重方法，其特征在于：所述的去抖增稳算法包括以下算法：称重仪表反馈数据：
S1=X1，S2=X2，S3=X3 …… S20=X20 ，其中Xn为传感器数据，Sn为存储器暂存数据；
当∑Xn/n -T<Xn<∑Xn/n +T时，T为设定的最大允许波动，X=∑nF(S1,α1,a1)/n，
α为陀螺仪的反馈的空间倾角，a是陀螺仪反馈的空间加速度，X是设备输出重量值；当Xn>∑Xn/n +T或∑Xn/n -T> Xn，在X项之前的数据全部作废，继续取值，循环，直到∑Xn/n -T<Xn<∑Xn/n +T。
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