CN110108400A - 应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统及其控制方法 - Google Patents

应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的是一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统，包括应力应变分析仪、电阻应变片、车载工控机、显示报警器以及叉装车体，电阻应变片的数据输出接口与应力应变分析仪相连接，车载工控机的输入接口与应力应变分析仪的数据输出接口相连接，车载工控机的输出接口与显示报警器相连接。本发明还同时披露了一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的控制方法。本发明基于有限元分析获取叉装车在各个工作姿态下的最大负载、最大应力以及所述最大应力的位置信息，实现车身工况数据下的车身姿态、负重、应力的预警与主动控制，让操作者实时了解叉装车车身结构的安全性，并引导驾驶员停止过负载、过角度等危险性操作，提高车身安全性。

Description

应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及的是叉装车的设备生产与研究领域，更具体地说是一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统及其控制方法。
背景技术
叉装车主要是应用于石材矿区中石材荒料的叉装运输，由于石材荒料体积及重量巨大及矿区的环境复杂，对叉装车本身的机械性能和安全性要求高，然而叉装车的负载机构经过长时间的石材叉装使用，会出现结构损耗及疲劳的现象，导致结构断裂从而引发生产事故。目前市场现有的叉装车在车身机械结构的安全防护上尚无较好的方法，只能依靠使用时间及经验，对机械结构的损耗及疲劳程度进行估计，在安全防护上存在风险。
发明内容
本发明公开的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统及其控制方法，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点。
本发明采用的技术方案如下：
一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统，包括应力应变分析仪、电阻应变片、车载工控机、显示报警器以及叉装车体，所述电阻应变片的数据输出接口与所述应力应变分析仪相连接，所述车载工控机的输入接口与应力应变分析仪的数据输出接口相连接，所述车载工控机的输出接口与显示报警器相连接，该显示报警器用于接收该车载工控机中输出的车辆应力数据信号及应力报警信号；所述电阻应变片配合贴设于所述叉装车体在设置载荷条件下的各个模拟工作姿态中机械结构所对应的最大应力点位置。
更进一步，所述车载工控机由输入接口、应力监测中央处理器以及输出接口组成，其中，输入接口与应力应变分析仪相连接，输出接口与所述显示报警器相连接，应力监测中央处理器经输入接口采集并融合应力应变分析仪中的各个应力点所监测到的应力变化量信息，并与各应力点预设最大应力值进行比对与判断，然后将该判断数据经输出接口传送到显示报警器进行显示或报警。
更进一步，所述各应力点预设最大应力值包括应力应变值、拉压力值、扭矩值、位移值以及倾角变化值。
更进一步，所述显示报警器为车载工业平板显示器。
一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的控制方法，
A1、建立叉装车的有限元模型：对叉装车车身结构进行有限元分析，然后分别建立所述叉装车在多种工作姿态下的有限元模型；
A2、对有限模型进行数据分析：在步骤A1建立的各个姿态下的有限元模型进行载荷设置，并模拟分析出与各个工作姿态下一一对应的分析数据；
A3、叉装车的应力极值及位置的确定：根据步骤A2得到的分析数据确定该叉装车对应的工作姿态下的最大负载、最大应力值以及该最大应力值的位置信息；
A4、装设电阻应变片：在步骤A3所确定的叉装车各个工作姿态下各最大应力值的位置上粘贴装设电阻应变片，测量该位置的各应力数据信息；
A5、采集工作状态下的应力数据：电阻应变片在叉装车的工作使用过程中采集各个应力监测点的应力数据变化量信息，并传输到应力应变分析仪上进行解析；
A6、车载工控机判断车辆应力情况：车载工控机根据应力应变分析仪的解析数据与叉装车的各应力点的最大预设应力数据进行实时比对和判断，是否具有超过负载和应力安全值的危险；
A7、显示报警器进行显示与报警：车载工控机将判断与计算的结果通过显示报警器进行实时显示或报警。
更进一步，所述步骤A6中的最大预设应力数据包括应力应变值、拉压力值、扭矩值、位移值以及倾角变化值。
更进一步，所述步骤A7中，当叉装车的各个应力位置的监测数据值都小于叉装车该位置最大预设值时，该显示报警器实时显示当前的监测数据信息值；当叉装车的各个应力位置的监测数据值有大于或等于叉装车该位置最大预设值时，该显示报警器实时显示当前的监测数据信息值，同时进行报警处理并引导驾驶员停止操作。
更进一步，所述步骤A4中，该电阻应变片的装设包括：先通过专用胶水将电阻应变片粘贴到各最大应力点位置处，然后将电阻应变片焊接到焊线片上，最后将该焊线片上的导线连接到应力应变分析仪上，完成电阻应变片的安装操作。
更进一步，所述电阻应变片的周围还加装有一防护罩。
更进一步，所述步骤A5中的应力应变分析仪的采样频率为100Hz，其最大可串联通道为480，且支持RS485扩展。
通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过在叉装车上搭载应力应变分析仪，可以实现并采集叉装车车身结构各个应力最大位置处的应力数据信号，然后进行数据分析，并将分析后的数据传输给车载工控机，通过车载工控机的比对和判断，得到该位置的实时监测应力数据，让操作者实时了解叉装车车身结构的安全性，并引导驾驶员停止过负载、过角度等危险性操作，提高车身的安全性。
2、本发明通过基于有限元分析获取叉装车在各个工作姿态下的最大负载、最大应力以及所述最大应力的位置信息，实现车身工况数据下的车身姿态、负重、应力的预警与主动控制。
3、本发明的电阻应变片采用专用胶水粘贴于车身结构，并在每个电阻应变片的周围加装防护罩，更好地保护电阻应变片，防止其遭到撞损或脱落，提高其使用寿命。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
图2是本发明控制流程图。
具体实施方式
下面参照附图说明来进一步地说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统，包括应力应变分析仪、电阻应变片、车载工控机、显示报警器以及叉装车体，所述电阻应变片的数据输出接口与所述应力应变分析仪相连接，所述车载工控机的输入接口与应力应变分析仪的数据输出接口相连接，所述车载工控机的输出接口与显示报警器相连接，该显示报警器用于接收该车载工控机中输出的车辆应力数据信号及应力报警信号；所述电阻应变片配合贴设于所述叉装车体在设置载荷条件下的各个模拟工作姿态中机械结构所对应的最大应力点位置。
更进一步，所述车载工控机由输入接口、应力监测中央处理器以及输出接口组成，其中，输入接口与应力应变分析仪相连接，输出接口与所述显示报警器相连接，应力监测中央处理器经输入接口采集并融合应力应变分析仪中的各个应力点所监测到的应力变化量信息，并与各应力点预设最大应力值进行比对与判断，然后将该判断数据经输出接口传送到显示报警器进行显示或报警。
更进一步，所述各应力点预设最大应力值包括应力应变值、拉压力值、扭矩值、位移值以及倾角变化值。
更进一步，所述显示报警器为车载工业平板显示器。
一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的控制方法，
A1、建立叉装车的有限元模型：对叉装车车身结构进行有限元分析，然后分别建立所述叉装车在多种工作姿态下的有限元模型；
A2、对有限模型进行数据分析：在步骤A1建立的各个姿态下的有限元模型进行载荷设置，并模拟分析出与各个工作姿态下一一对应的分析数据；
A3、叉装车的应力极值及位置的确定：根据步骤A2得到的分析数据确定该叉装车对应的工作姿态下的最大负载、最大应力值以及该最大应力值的位置信息；
A4、装设电阻应变片：在步骤A3所确定的叉装车各个工作姿态下各最大应力值的位置上粘贴装设电阻应变片，测量该位置的各应力数据信息；
A5、采集工作状态下的应力数据：电阻应变片在叉装车的工作使用过程中采集各个应力监测点的应力数据变化量信息，并传输到应力应变分析仪上进行解析；
A6、车载工控机判断车辆应力情况：车载工控机根据应力应变分析仪的解析数据与叉装车的各应力点的最大预设应力数据进行实时比对和判断，是否具有超过负载和应力安全值的危险；
A7、显示报警器进行显示与报警：车载工控机将判断与计算的结果通过显示报警器进行实时显示或报警。
更进一步，所述步骤A6中的最大预设应力数据包括应力应变值、拉压力值、扭矩值、位移值以及倾角变化值。
更进一步，所述步骤A7中，当叉装车的各个应力位置的监测数据值都小于叉装车该位置最大预设值时，该显示报警器实时显示当前的监测数据信息值；当叉装车的各个应力位置的监测数据值有大于或等于叉装车该位置最大预设值时，该显示报警器实时显示当前的监测数据信息值，同时进行报警处理并引导驾驶员停止操作。
更进一步，所述步骤A4中，该电阻应变片的装设包括：先通过专用胶水将电阻应变片粘贴到各最大应力点位置处，然后将电阻应变片焊接到焊线片上，最后将该焊线片上的导线连接到应力应变分析仪上，完成电阻应变片的安装操作。
更进一步，所述电阻应变片的周围还加装有一防护罩。
更进一步，所述步骤A5中的应力应变分析仪的采样频率为100Hz，其最大可串联通道为480，且支持RS485扩展。
通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过在叉装车上搭载应力应变分析仪，可以实现并采集叉装车车身结构各个应力最大位置处的应力数据信号，然后进行数据分析，并将分析后的数据传输给车载工控机，通过车载工控机的比对和判断，得到该位置的实时监测应力数据，让操作者实时了解叉装车车身结构的安全性，并引导驾驶员停止过负载、过角度等危险性操作，提高车身的安全性。
2、本发明通过基于有限元分析获取叉装车在各个工作姿态下的最大负载、最大应力以及所述最大应力的位置信息，实现车身工况数据下的车身姿态、负重、应力的预警与主动控制。
3、本发明的电阻应变片采用专用胶水粘贴于车身结构，并在每个电阻应变片的周围加装防护罩，更好地保护电阻应变片，防止其遭到撞损或脱落，提高其使用寿命。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本发明进行非实质性地改进，均应该属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统，其特征在于：包括应力应变分析仪、电阻应变片、车载工控机、显示报警器以及叉装车体，所述电阻应变片的数据输出接口与所述应力应变分析仪相连接，所述车载工控机的输入接口与应力应变分析仪的数据输出接口相连接，所述车载工控机的输出接口与显示报警器相连接，该显示报警器用于接收该车载工控机中输出的车辆应力数据信号及应力报警信号；所述电阻应变片配合贴设于所述叉装车体在设置载荷条件下的各个模拟工作姿态中机械结构所对应的最大应力点位置。
2.根据权利要求1所述的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统，其特征在于：所述车载工控机由输入接口、应力监测中央处理器以及输出接口组成，其中，输入接口与应力应变分析仪相连接，输出接口与所述显示报警器相连接，应力监测中央处理器经输入接口采集并融合应力应变分析仪中的各个应力点所监测到的应力变化量信息，并与各应力点预设最大应力值进行比对与判断，然后将该判断数据经输出接口传送到显示报警器进行显示或报警。
3.根据权利要求2所述的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统，其特征在于：所述各应力点预设最大应力值包括应力应变值、拉压力值、扭矩值、位移值以及倾角变化值。
4.根据权利要求1的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统，其特征在于：所述显示报警器为车载工业平板显示器。
5.一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的控制方法，其特征在于：
A1、建立叉装车的有限元模型：对叉装车车身结构进行有限元分析，然后分别建立所述叉装车在多种工作姿态下的有限元模型；
A2、对有限模型进行数据分析：在步骤A1建立的各个姿态下的有限元模型进行载荷设置，并模拟分析出与各个工作姿态下一一对应的分析数据；
A3、叉装车的应力极值及位置的确定：根据步骤A2得到的分析数据确定该叉装车对应的工作姿态下的最大负载、最大应力值以及该最大应力值的位置信息；
A4、装设电阻应变片：在步骤A3所确定的叉装车各个工作姿态下各最大应力值的位置上粘贴装设电阻应变片，测量该位置的各应力数据信息；
A5、采集工作状态下的应力数据：电阻应变片在叉装车的工作使用过程中采集各个应力监测点的应力数据变化量信息，并传输到应力应变分析仪上进行解析；
A6、车载工控机判断车辆应力情况：车载工控机根据应力应变分析仪的解析数据与叉装车的各应力点的最大预设应力数据进行实时比对和判断，是否具有超过负载和应力安全值的危险；
A7、显示报警器进行显示与报警：车载工控机将判断与计算的结果通过显示报警器进行实时显示或报警。
6.根据权利要求5所述的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的控制方法，其特征在于：所述步骤A6中的最大预设应力数据包括应力应变值、拉压力值、扭矩值、位移值以及倾角变化值。
7.根据权利要求5所述的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的的控制方法，其特征在于：所述步骤A7中，当叉装车的各个应力位置的监测数据值都小于叉装车该位置最大预设值时，该显示报警器实时显示当前的监测数据信息值；当叉装车的各个应力位置的监测数据值有大于或等于叉装车该位置最大预设值时，该显示报警器实时显示当前的监测数据信息值，同时进行报警处理并引导驾驶员停止操作。
8.根据权利要求5所述的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的的控制方法，其特征在于：所述步骤A4中，该电阻应变片的装设包括：先通过专用胶水将电阻应变片粘贴到各最大应力点位置处，然后将电阻应变片焊接到焊线片上，最后将该焊线片上的导线连接到应力应变分析仪上，完成电阻应变片的安装操作。
9.根据权利要求8所述的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的的控制方法，其特征在于：所述电阻应变片的周围还加装有一防护罩。
10.根据权利要求5所述的一种应用于叉装车车身结构的应力实时监测系统的的控制方法，其特征在于：所述步骤A5中的应力应变分析仪的采样频率为100Hz，其最大可串联通道为480，且支持RS485扩展。
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