CN110646052A - 一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量精准检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量精准检测方法及装置，采用至少三个液位传感器同时检测油箱中的燃油液面的位置，每个传感器检测到燃油液面上一个点的位置，形成一个检测点；三个以上的液位传感器的检测点连接成的平面构成一个与燃油液面重合的检测平面，该检测平面即为燃油液面的位置；根据油箱自身的尺寸参数以及上述检测到的燃油液面的位置，获取当前时刻剩余燃油作占据的立体空间或者燃油液面上部立体空间的边界尺寸参数，根据立体空间的边界尺寸参数，油量计算模块计算剩该立体空间的体积，根据该体积即可获得剩余燃油的油量体积。本发明中的精准检测方法及装置能够实时且直接地对油箱的剩余油量进行检测，具有很好的精准度。

Description

一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量精准检测方法及装置
技术领域
本发明涉及油箱中油量检测技术，具体涉及一种燃油驱动运动体(如汽车、火车、飞机、轮船等)中油箱剩余油量的精准检测方法及装置。
背景技术
在由燃油驱动的运动体中，例如汽车、火车、飞机、轮船、航母等，都会设置剩余油量检测和显示装置，以便及时了解燃油的余量。以汽车为例，传统的油量检测装置采用机械浮子装置，其不足在于精准性差，当汽车上下陡坡、左右侧倾时，由于燃油箱是不规则的，这种显示方式更不能准确的显示燃油箱内燃油的余量，甚至会出现燃油箱实际有油但燃油指示灯却显示无油的现象。
为了准确监控汽车的油耗情况，申请公布号为CN103196507A的发明专利申请公开了一种“汽车油箱油耗监控装置及汽车”，该专利申请通过在油箱的进油管路中设置第一流量传感器，在供油管路中设置第二流量传感器，在回油管路中设置第三流量传感器，通过数据处理单元对三个流量传感器的数据进行计算，即可得出油耗量，并通过显示单元显示出来。该专利申请方案通过流量计精确计算油箱的加油量和耗油量，能够准确得到耗油量和燃油余量。此外，授权公告号为CN202267501U的实用新型专利公开了“一种汽车油耗测量装置”，通过设置于油箱出油口的第一流量传感器和设置在发动机出油口的第二流量传感器检测流量，通过计算两者之差获得发动机的油耗情况。另外，授权公告号为CN102636235A的实用新型也公开了“一种汽车燃油显示系统”，也是通过流量器的方式检测加油时的油量和发动机用油量，最终计算剩余油量，从而进行显示和提醒。
上述现有技术中，主要记录发动机的油耗量，将其与加油时的油量比较，在没有其他因素干扰的前提下，两者之差即为理论上的剩余油量。但是，在现有的实际使用过程中，汽车油箱燃油在使用过程中还存在其他问题，例如，油箱是否存在漏油的情况，又如，由于汽车燃油是具有较高价值的动力燃料，社会上不法分子盗窃汽车燃油的事件时有发生，此外对于拥有较多数量汽车的专业运输企业或者单位，燃油开支是一项主要成本的事项，然而部分企业内部人员(汽车司机、管理人员等)存在利用该事项为自己谋取利益的情况，例如多报加油费用、盗窃油箱燃油再售卖等，从而损害单位利益和带来危害社会等问题。如果存在上述问题，现有的检测技术即不能准确测出油箱中实际的剩余油量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量精准检测方法，该精准检测方法能够实时且直接地对油箱的剩余油量进行检测，具有很好的精准度。
本发明的另一个目的在于提供一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量精准检测方法，包括以下内容：
采用至少三个液位传感器同时检测油箱中的燃油液面的位置，每个传感器检测到燃油液面上一个点的位置，形成一个检测点；三个以上的液位传感器的检测点连接成的平面构成一个与燃油液面重合的检测平面，该检测平面即为燃油液面的位置，且该检测平面实时跟随燃油液面变动；
根据油箱自身的尺寸参数以及上述检测到的燃油液面的位置，获取当前时刻剩余燃油作占据的立体空间的边界尺寸参数，该立体空间由所述燃油液面以及位于该燃油液面以下的油箱内腔构成，根据立体空间的边界尺寸参数，油量计算模块计算剩该立体空间的体积，该体积的大小即为剩余燃油的油量体积；
或者根据油箱自身的尺寸参数以及上述检测到的燃油液面的位置，获取油箱中没有燃油部分的立体空间的边界尺寸参数，该立体空间由所述燃油液面以及位于该燃油液面以上的油箱内腔构成，根据立体空间的边界尺寸参数，油量计算模块计算剩该立体空间的体积，油箱的总容积减去该体积的大小即为剩余燃油的油量体积。
本发明的一个优选方案，其中，所述立体空间的边界尺寸参数按以下方式获得：在油箱中建立一个三维坐标系，油箱的长、宽、高方向分别代表三维坐标系的三个相互垂直的方向轴，原点设置在油箱的底面；燃油承放在三维坐标系中，液位传感器在燃油液面上的检测点即为该三维坐标系中的一个坐标点；由每个液位传感器检测到的对应检测点在油箱中的位置，可以转换得到该检测点在三维坐标系中的具体坐标；连接多个液位传感器的检测点并延展为一个检测平面，该检测平面的四周分别交接在油箱的内壁；根据油箱自身的参数尺寸，可获得检测平面在油箱的内壁处的交接坐标，进而获得到所述立体空间的边界尺寸参数。
优选地，所述油量计算模块的功能通过三维实体建模仿真软件是实现；先在三维实体建模仿真软件中建立油箱的三维模型，三维模型中包含有油箱的尺寸参数；所述液位传感器将实时检测到的各个检测点的位置数据传送到三维实体建模仿真软件中，并计算获得当前燃油液面相对于油箱的位置关系，将燃油液面以及燃油液面以下的内腔或者燃油液面以及燃油液面以上的内腔构建成一个三维实体，该三维实体等同于所述的立体空间，由三维实体建模仿真软件自动计算所述三维实体的体积，即可直接或计算得到燃油的剩余油量。现有技术中已经有很多成熟的三维实体建模仿真软件，例如Solidworks、UG、Pro/E等，这些软件可以精确的建立三维实体模型，也可以精确的计算实体的体积，因此建立三维模型并计算体积是现有技术中成熟的技术手段，在本发明中，为了准确获得燃油剩余量，只要能够建立剩余燃油或油箱空余部分的三维实体并计算该实体的体积即可完美解决；而利用三维实体建模仿真软件构件剩余燃油的三维实体模型，需要知道油箱本身的尺寸参数和当前燃油液面与油箱的位置关系，通过液位传感器的设置，可以测得液面上单个检测点的位置，由于燃油液面始终为一个平面(且始终为水平面)，也就是说多个检测点始终位于同一个面(本发明称为检测平面)上，因此通过多个检测点即可获知燃油液面的位置；在此基础上，先在三维实体建模仿真软件构建油箱的三维模型，再结合燃油液面的位置，即可获得剩余燃油的三维实体。
一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测装置，包括至少三个设置在油箱顶部的液位传感器以及与液位传感器电连接的油量计算模块，其中，所述液位传感器用于检测燃油液面上的一个检测点的位置，所述油量计算模块用于根据多个检测点的位置计算燃油液面在油箱中的位置，并计算由所述燃油液面以及位于该燃油液面以下的油箱内腔构成的立体空间的体积，该体积为油箱剩余油量；或者计算由所述燃油液面以及位于该燃油液面以上的油箱内腔构成的立体空间的体积，油箱总容积减去该立体空间的体积为油箱剩余油量。
本发明的一个优选方案，其中，所述液位传感器为非接触式传感器，包括超声波传感器或红外液位传感器等。
本发明的一个优选方案，其中，所述液位传感器多于三个，在水平面的两个垂直方向上，所述液位传感器的投影均无重叠。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明的精准检测方法中，采用至少三个液位传感器同时检测油箱中的燃油液面的位置，在已知油箱的自身参数尺寸的前提下，结合液位传感器检测到的距离数据，可以换算得到剩余燃油在油箱中构成的立体空间的体积的边界尺寸参数，从而间接得知燃油的余量。
2、在实际应用过程中，即使当油箱中的燃油液面发生倾斜时，三个液位传感器的检测点会实时进行随动变化，同样能够获得燃油液面的相对位置，并换算为燃油存放空间的尺寸，获得实时的燃油余量；因而不管油箱中的液面是否发生倾斜以及向任何方向倾斜，均能精准地获取到油箱中实际的燃油余量。
附图说明
图1为本发明中的精准检测装置应用在汽车油箱中的俯视图。
图2为图1中燃油液面未发生倾斜时的A-A方向的主视剖视图。
图3为图1中的B-B方向的侧视剖视图。
图4为图1中燃油液面在X方向上发生倾斜的A-A方向的主视剖视图。
图5图1中燃油液面在X和Y方向上均发生倾斜的主视图。
图6图1中燃油液面在X和Y方向上均发生倾斜的侧视图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
参见图1-3，本实施例中的燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测装置，包括至少三个设置在油箱1顶部的液位传感器2以及与液位传感器2电连接的油量计算模块，其中，所述液位传感器2用于检测燃油液面上的一个检测点的位置，所述油量计算模块用于根据多个检测点的位置计算燃油液面在油箱1中的位置，并计算由所述燃油液面以及位于该燃油液面以下的油箱1内腔构成的立体空间的体积，该体积为油箱1剩余油量；或者计算由所述燃油液面以及位于该燃油液面以上的油箱1内腔构成的立体空间的体积，油箱1总容积减去该立体空间的体积为油箱1剩余油量。
所述液位传感器2为非接触式传感器，包括超声波传感器或红外液位传感器2等。
具体地，本实施例中的液位传感器2设有三个，在水平面的两个垂直方向上，所述液位传感器2的投影均无重叠。
参见图1-3，本实施例中的燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测方法，包括以下内容：
采用至少三个液位传感器2同时检测油箱1中的燃油液面的位置，每个传感器检测到燃油液面上一个点的位置，形成一个检测点；三个以上的液位传感器2的检测点连接成的平面构成一个与燃油液面重合的检测平面，该检测平面即为燃油液面的位置，且该检测平面实时跟随燃油液面变动。根据检测到的燃油液面的位置，可以通过两个途径来计算剩余油量：
方法一：根据油箱1自身的尺寸参数以及上述检测到的燃油液面的位置，获取当前时刻剩余燃油作占据的立体空间的边界尺寸参数，该立体空间由所述燃油液面以及位于该燃油液面以下的油箱1内腔构成，根据立体空间的边界尺寸参数，油量计算模块计算剩该立体空间的体积，该体积的大小即为剩余燃油的油量体积。
方法二：根据油箱自身的尺寸参数以及上述检测到的燃油液面的位置，获取油箱中没有燃油部分的立体空间的边界尺寸参数，该立体空间由所述燃油液面以及位于该燃油液面以上的油箱内腔构成，根据立体空间的边界尺寸参数，油量计算模块计算剩该立体空间的体积，油箱的总容积减去该体积的大小即为剩余燃油的油量体积。
所述立体空间的边界尺寸参数按以下方式获得：在油箱1中建立一个三维坐标系，油箱1的长、宽、高方向分别代表三维坐标系的三个相互垂直的方向轴，原点设置在油箱1的底面；燃油承放在三维坐标系中，液位传感器2在燃油液面上的检测点即为该三维坐标系中的一个坐标点；由每个液位传感器2检测到的对应检测点在油箱1中的位置，可以转换得到该检测点在三维坐标系中的具体坐标；连接多个液位传感器2的检测点并延展为一个检测平面，该检测平面的四周分别交接在油箱1的内壁；根据油箱1自身的参数尺寸，可获得检测平面在油箱1的内壁处的交接坐标，进而获得到所述立体空间的边界尺寸参数。
所述油量计算模块的功能通过三维实体建模仿真软件是实现；先在三维实体建模仿真软件中建立油箱1的三维模型，三维模型中包含有油箱1的尺寸参数；所述液位传感器2将实时检测到的各个检测点的位置数据传送到三维实体建模仿真软件中，并计算获得当前燃油液面相对于油箱1的位置关系，将燃油液面以及燃油液面以下的内腔或者燃油液面以及燃油液面以上的内腔构建成一个三维实体，该三维实体等同于所述的立体空间，由三维实体建模仿真软件自动计算所述三维实体的体积，即可直接或计算得到燃油的剩余油量。现有技术中已经有很多成熟的三维实体建模仿真软件，例如Solidworks、UG、Pro/E等，这些软件可以精确的建立三维实体模型，也可以精确的计算实体的体积，因此建立三维模型并计算体积是现有技术中成熟的技术手段，在本发明中，为了准确获得燃油剩余量，只要能够建立剩余燃油或油箱空余部分的三维实体并计算该实体的体积即可完美解决；而利用三维实体建模仿真软件构件剩余燃油的三维实体模型，需要知道油箱1本身的尺寸参数和当前燃油液面与油箱1的位置关系，通过液位传感器2的设置，可以测得液面上单个检测点的位置，由于燃油液面始终为一个平面(且始终为水平面)，也就是说多个检测点始终位于同一个面(本发明称为检测平面)上，因此通过多个检测点即可获知燃油液面的位置；在此基础上，先在三维实体建模仿真软件构建油箱1的三维模型，再结合燃油液面的位置，即可获得剩余燃油的三维实体。
具体地，以长方体的油箱为例，参见图2-3，燃油的液面未发生倾斜，所以燃油的立体空间的体积：
V油＝S底·h (1)
S底＝X箱·Y箱 (2)
h＝Z剩＝Z箱-h检 (3)
由上述公式(1)-(3)即可求得燃油的立体空间的体积，其中，上述公式中X箱、Y箱和Z箱为油箱1对应的长、宽和高，h检为多个液位传感器2检测到的距离。
参见图4，燃油的液面已发生倾斜，但是只在一个维度X方向上倾斜，此时燃油的立体空间的体积为：
V油＝S底·h (4)
Figure BDA0002223005100000081
h＝Y箱 (6)
由上述公式(4)-(6)即可求得燃油的立体空间的体积，其中，上述公式中X箱、Y箱为油箱1对应的长、宽；Z剩1、Z剩2为检测平面交接在油箱1的内壁的坐标在Z轴上的数值。
参见图5-6，如果燃油的液面同时在X方向和Y方向上发生倾斜，此时仿真得到的立体空间为不规则的实体，可通过分隔法将不规则的实体分隔成至少两个规则的实体，再分别计算规则的实体的体积并求和，即得到不规则的立体空间的体积；或者，使用现有的技术手段直接换算立体空间，例如常用的建模软件solidworks中的测量实体体积的方法。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量精准检测方法，其特征在于：
采用至少三个液位传感器同时检测油箱中的燃油液面的位置，每个传感器检测到燃油液面上一个点的位置，形成一个检测点；三个以上的液位传感器的检测点连接成的平面构成一个与燃油液面重合的检测平面，该检测平面即为燃油液面的位置，且该检测平面实时跟随燃油液面变动；
根据油箱自身的尺寸参数以及上述检测到的燃油液面的位置，获取当前时刻剩余燃油作占据的立体空间的边界尺寸参数，该立体空间由所述燃油液面以及位于该燃油液面以下的油箱内腔构成，根据立体空间的边界尺寸参数，油量计算模块计算剩该立体空间的体积，该体积的大小即为剩余燃油的油量体积；
或者根据油箱自身的尺寸参数以及上述检测到的燃油液面的位置，获取油箱中没有燃油部分的立体空间的边界尺寸参数，该立体空间由所述燃油液面以及位于该燃油液面以上的油箱内腔构成，根据立体空间的边界尺寸参数，油量计算模块计算剩该立体空间的体积，油箱的总容积减去该体积的大小即为剩余燃油的油量体积。
2.根据权利要求1所述的燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测方法，其特征在于，所述立体空间的边界尺寸参数按以下方式获得：在油箱中建立一个三维坐标系，油箱的长、宽、高方向分别代表三维坐标系的三个相互垂直的方向轴，原点设置在油箱的底面；燃油承放在三维坐标系中，液位传感器在燃油液面上的检测点即为该三维坐标系中的一个坐标点；由每个液位传感器检测到的对应检测点在油箱中的位置，可以转换得到该检测点在三维坐标系中的具体坐标；连接多个液位传感器的检测点并延展为一个检测平面，该检测平面的四周分别交接在油箱的内壁；根据油箱自身的参数尺寸，可获得检测平面在油箱的内壁处的交接坐标，进而获得到所述立体空间的边界尺寸参数。
3.根据权利要求2所述的燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测方法，其特征在于，所述油量计算模块的功能通过三维实体建模仿真软件是实现；先在三维实体建模仿真软件中建立油箱的三维模型，三维模型中包含有油箱的尺寸参数；所述液位传感器将实时检测到的各个检测点的位置数据传送到三维实体建模仿真软件中，并计算获得当前燃油液面相对于油箱的位置关系，将燃油液面以及燃油液面以下的内腔或者燃油液面以及燃油液面以上的内腔构建成一个三维实体，该三维实体等同于所述的立体空间，由三维实体建模仿真软件自动计算所述三维实体的体积，即可直接或计算得到燃油的剩余油量。
4.一种燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测装置，其特征在于，包括至少三个设置在油箱顶部的液位传感器以及与液位传感器电连接的油量计算模块，其中，所述液位传感器用于检测燃油液面上的一个检测点的位置，所述油量计算模块用于根据多个检测点的位置计算燃油液面在油箱中的位置，并计算由所述燃油液面以及位于该燃油液面以下的油箱内腔构成的立体空间的体积，该体积为油箱剩余油量；或者计算由所述燃油液面以及位于该燃油液面以上的油箱内腔构成的立体空间的体积，油箱总容积减去该立体空间的体积为油箱剩余油量。
5.根据权利要求4所述的燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测装置，其特征在于，所述液位传感器为非接触式传感器，包括超声波传感器或红外液位传感器。
6.根据权利要求4所述的燃油驱动运动体中油箱剩余油量的精准检测装置，其特征在于，所述液位传感器多于三个，在水平面的两个垂直方向上，所述液位传感器的投影均无重叠。
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