CN111707342B - 叉车承载检测方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及叉车技术领域，公开了叉车承载检测方法和装置，通过输入载荷曲线图的参数，对等效重量进行计算，对叉车超载进行检测，有效的防止叉车由于超载引起的翻车或翘屁股式的前倾；同时对叉车偏载进行检测，有效的防止货物因排放不规范引起的两只货叉受力不均引发的侧翻，有助于防止货叉的损坏和变形，针对不同叉车厂的不同款叉车门架的刚度变形不同，将叉车出厂时测试过的载荷曲线图相关的参数加载入公式中，有助于判断叉车门架刚度变形引进的等效重量超载，叉车门架前倾角引起的叉车门架前倾和实际重心位置相对出厂理论载荷中心距C的偏移；通过本发明可以有效地防止超载、超载、失载及叉车门架前倾导致的问题，提高了叉车运输货物的安全性，同时又延长了叉车的使用寿命。

Description

叉车承载检测方法和装置
技术领域
本发明涉及叉车技术领域，尤其涉及了叉车承载检测方法和装置。
背景技术
目前常用的叉车，包括两只L型的锻打铁件组成的货叉体；叉车在使用过程中不能提示用户是否超载、偏载和叉尖受力等，操作人员在危险状况下进行操作，这样就会引发叉车安全事故。叉车超载就会出现翻车或“翘屁股”式的前倾；叉车受力不均，会引发侧翻，且货叉容易损坏变形，影响货叉的实用寿命；同时叉车门架前倾会影响叉车操作工人的安全。
专利名称为：一种叉车偏载检测方法，申请号为201510279592.X，申请日：2015-05-27的专利申请中记载，获取设置在叉车门架左侧的第一载荷传感器的第一检测值和设置在叉车门架右侧的第二载荷传感器的第二检测值；计算第一载荷传感器的标定值和第二载荷传感器的标定值；计算第一变量和第二变量；根据下述公式计算与第一检测值和第二检测值对应的偏载距离根据偏载距离判定叉车的偏载状况。应用本发明，可以实现叉车负载偏载的及时、准确自动检测。
现有技术提供了叉车偏载的检测，但未同时考虑叉车门架刚度变形引进的等效重量失载，叉车门架前倾角引起的前倾和实际重心位置相对出厂理论载荷中心距C的偏移，而且不同叉车厂出厂的不同款叉车门架的刚度变形不同，其单一的计算方式是不适用于不同叉车厂承载的检测。
发明内容
本发明针对现有技术中提供了叉车偏载的检测，未同时考虑叉车门架刚度变形引进的等效重量失载，叉车门架前倾角引起的前倾和实际重心位置相对出厂理论载荷中心距C的偏移，而且不同叉车厂出厂的不同款叉车门架的刚度变形不同，其单一的计算方式是不适用于不同叉车厂承载检测的问题，提供了叉车承载检测方法和装置。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
叉车承载检测方法，该方法包括：
(1)获取叉车承载数据；均匀分布左侧货叉体和右侧货叉体的各传感器感应重量，叉体距离地面的高度h，叉车门架倾角a；
(2)确定叉车载荷曲线图参数；分别为叉车的额定重量G额定、叉车的核定重量G核定、叉车的载荷中心距C、叉车前悬距X和叉车的衰减载荷的起始高度H；
(3)计算等效重量G等效；
G等效＝K1*K2(G1+G2+……Gn) 公式1
公式1中，n为传感器的数量，左侧货叉体传感器数量与右侧货叉体传感器数量一样，且为偶数个，K1第一等效系数、K2第二等效系数；且K1第一等效系数的计算公式为，
Figure BDA0002515463120000021
公式2中，L为承载物重心与叉车门架的距离；
K2第二等效系数计算公式为，
K2＝G额定/G核定 公式3
(4)超载判断；依据等效重量G等效与G额定的比较进行超载的判断。
公式3中，G额定为叉车的最大额定承载重量，G核定由叉车出厂的不同叉车门架高度对应的不同承载重量不同，随着叉车货叉体提升高度增加，叉车门架的刚度变形增大，使得叉车的承载能力变小，因此叉车厂在每款叉车出厂时会标定不同起升高度对应的叉车承载重量即G核定；
G额定为叉车的额定承载重量，在叉车出厂时就有设置，且对于同一台叉车其固定不变。
G核定为叉车的核定承载重量，依据叉车载荷曲线图进行确定，在不同的高度对应的数值不一样；如h1的高度对应的核定承载重量为G1核定,h2的高度对应的核定承载重量为G2核定,在数据进行记录时G核定为一组不同高度对应的数值。
作为优选，左侧货叉体传感器数量与右侧货叉体传感器数量均为2个，则等效重量的G等效计算公式为G等效＝K1*K2(G1+G2+G3+G4) 公式4
公式4中，G1、G2为左侧货叉体传感器对应的重量；G3、G4为右侧货叉体传感器对应的重量。
作为优选，L承载物重心与叉车门架的距离为左侧货叉体力矩与右侧货叉体力矩之和的一半。
作为优选，超载的具体判断方式为，当G等效大于G额定，则报警，否则，保证在额定重量范围内，继续货物搬运。
对于超载的判断，同时考虑了考虑叉车门架刚度变形引进的等效重量失载，叉车门架前倾角引起的前倾和实际重心位置相对出厂理论载荷中心距C的偏移的问题，而且不同叉车厂出厂的不同款叉车门架的刚度变形不同，采用该方法，能够适用于不同叉车厂承载检测。
作为优选，还包括偏载判断，左侧货叉体承载物的重量为左侧货叉体重量，右侧货叉体承载物的重量为右侧货叉体重量，将左侧货叉体重量和右侧货叉体重量均与G核定进行偏载判断
作为优选，偏载的具体判断方式为，当左侧货叉体重量和右侧货叉体重量小于等于K*G核定，且大于等于(1-K)*G核定，则为正常承载范围内；否则偏载。其中K为定值，依据叉车行业标准要求的强度实验数据进行确定。通过对上限和下限的判断有效地保证叉车的安全性，否则一侧的叉车过轻过重均会导致叉车的安全性降低。
作为优选，仪表报警控制，当检测超过阈值时，则进行报警。当叉车超载或偏载时，则将信号传送至报警显示单元，报警显示单元告知操作人员停止操作叉车；否则则可以继续操作叉车。
叉车承载检测装置，其
包括左侧货叉体和右侧货叉体、处理单元和采集单元，其特征在于，采集单元包括至少4个称重传感器，激光测距传感器和螺旋仪；
称重传感器均匀分布于左侧货叉体和右侧货叉体上，左侧货叉体的称重传感器和右侧货叉体的称重传感器数量相等；
螺旋仪和激光测距传感器置于货叉体竖直方向上；
处理单元接收采集单元输入的数据，并计算承载物的重心位置、等效系数及等效重量；进行超载判断，处理单元通过arm嵌入式或单片机进行设计。
作为优选，螺旋仪和激光测距传感器均设有2个，对称分布于左侧货叉体和右侧货叉体上。通过两侧均设有螺旋仪和激光测距传感器其测量的精度更准确，计算出来的等效重量更接近于实际值。
作为优选，还包括仪表报警控制单元，仪表报警控制单元位于叉车驾驶室内，依据接收的数据对叉车进行控制操作；当达到设置阈值时，则停止叉车的操作；否则，保证在重量范围内，继续搬运货物。
作为优选，仪表报警控制单元实时显示货物实际重量，同时还可以打印单次一托承载的货物重量；也可以打印多次几托承载货物的累计重量。
作为优选，处理单元依据采集的数据进行偏载的判断。
作为优选，货叉体上还设有电源模块和无线通信模块；电源模块采用的电池为锂电池，无线通信模块通过蓝牙进行通信。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：通过载荷曲线图的关键参数输入，对等效重量进行计算，针对不同叉车厂的不同款叉车门架的刚度变形不同，将叉车出厂时测试过的载荷曲线图相关的参数加载入公式中，从而对超载进行检测，有效的防止叉车由于超载引起的翻车或翘屁股式的前倾；对叉车偏载进行检测，有效的防止货物因排放不规范引起的两只货叉受力不均引发的侧翻，有助于防止货叉的损坏和变形，同时有助于判断叉车门架刚度变形引进的等效重量偏载，叉车门架前倾角引起的叉车门架前倾和实际重心位置相对出厂理论载荷中心距C的偏移。
通过本发明可以有效地防止偏载、超载及叉车门架前倾导致的问题，提高了叉车运输货物的安全性，同时又延长了叉车的使用寿命。
附图说明
图1是本发明叉车装置结构图。
图2是本发明叉车装置结构图。
图3是本发明实施例结构图。
图4是本发明货叉体结构图。
图5是本发明载荷曲线图。
图6是本发明的检测流程图。
以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1—货叉体、2—叉车门架、3—叉车驾驶室、11—激光测距传感器、12—称重传感器、13—螺旋仪、121—第一称重传感器、122—第二称重传感器、123—第三称重传感器、124—第四称重传感器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
叉车承载检测方法，该方法包括：
(1)获取叉车承载数据；均匀分布左侧货叉体和右侧货叉体的各传感器感应重量，叉体距离地面的高度h，叉车门架倾角a；
(2)确定叉车载荷曲线图参数；分别为叉车的额定重量G额定、叉车的核定重量G核定、叉车的载荷中心距C、叉车前悬距X和叉车的衰减载荷的起始高度H；
(3)计算等效重量G等效；
G等效＝K1*K2(G1+G2+……Gn) 公式1
公式1中，n为传感器的数量，左侧货叉体传感器数量与右侧货叉体传感器数量一样，且为偶数个，K1第一等效系数、K2第二等效系数；且K1第一等效系数的计算公式为，
Figure BDA0002515463120000061
公式2中，L为承载物重心与叉车门架2的距离；
K2第二等效系数计算公式为，
K2＝G额定/G核定 公式3
(4)超载判断；依据等效重量G等效与G额定的比较进行超载的判断。
公式3中，G额定为叉车的最大额定承载重量，G核定由叉车出厂的不同叉车门架2高度对应的不同承载重量不同，随着叉车货叉体提升高度增加，叉车门架2的刚度变形增大，使得叉车的承载能力变小，因此叉车厂在每款叉车出厂时会标定不同起升高度对应的叉车承载重量即G核定；
G额定为叉车的额定承载重量，在叉车出厂时就有设置，且对于同一台叉车其固定不变。
G核定为叉车的核定承载重量，依据叉车载荷曲线图进行确定，在不同的高度对应的数值不一样；如h1的高度对应的核定承载重量为G1核定,h2的高度对应的核定承载重量为G2核定,在数据进行记录时G核定为一组不同高度对应的数值。
L承载物重心与叉车门架2的距离为左侧货叉体力矩与右侧货叉体力矩之和的一半。
依据图5的载荷曲线图，
当h高度小于等于3600mm，承载能力是2吨k2＝2000/2000＝1；
当h高度大于3600小于等于4000mm,实际承载能力是1800Kg，而k2＝2000/1800＝1.11；
当h高度大于4000小于等于4300mm，实际承载能力是1700Kg，而k2＝2000/1700＝1.18；
当h高度大于4300小于等于4500mm，实际承载能力是1600Kg，而k2＝2000/1600＝1.25；
当h高度大于4500小于等于4800mm,实际承载能力是1400Kg，而k2＝2000/1400＝1.43；
当h高度大于4800小于等于5000mm,实际承载能力是1350Kg，而k2＝2000/1350＝1.48。
超载的具体判断方式为，当G等效大于G额定，则报警，否则，保证在等效重量在额定重量范围内，继续货物搬运。
对于超载的判断，同时考虑了叉车门架刚度变形引进的等效重量失载，叉车门架前倾角引起的前倾和实际重心位置相对出厂理论载荷中心距C的偏移的问题，而且不同叉车厂出厂的不同款叉车门架的刚度变形不同，采用该方法，能够适用于不同叉车厂承载检测。
实施例2
在实施例1基础上，左侧货叉体传感器数量与右侧货叉体传感器数量均为2个，则等效重量的计算公式为G等效＝K1*K2(G1+G2+G3+G4) 公式4
公式4中，G1、G2为左侧货叉体传感器对应的重量；G3、G4为右侧货叉体传感器对应的重量。
L承载物重心与叉车门架2的距离为左侧货叉体力矩与右侧货叉体力矩之和的一半，其计算公式为，
Figure BDA0002515463120000081
公式5中，L1、L2为左侧货叉体称重传感器与叉车门架2的距离，L3、L4为右侧货叉体重传感器与叉车门架的距离,具体依据附图4可知。
实施例3
在上述实施例基础上，还包括偏载判断，左侧货叉体承载物的重量为左侧货叉体重量，右侧货叉体承载物的重量为右侧货叉体重量，将左侧货叉体重量和右侧货叉体重量均与G核定进行偏载判断
偏载的具体判断方式为，当左侧货叉体重量和右侧货叉体重量小于等于K*G核定，且大于等于(1-K)*G核定，则为正常承载范围内；否则偏载。其中K为定值，依据叉车行业标准要求的强度实验数据进行确定，这里K取值为0.715。通过对下限的判断有效地保证叉车的安全性，否则一侧的叉车过轻会导致叉车的安全性降低。
对于偏载的判断，当一侧货叉体1承载物重量大于0.715G核定或小于0.285G核定则偏载进行报警，否则正常操作。
通过附图6可知，对于叉车承载的判断，先进行超载的判断，在叉车不超载的情况下，再进行偏载的判断，从而保证叉车承载的安全性。
实施例4
在上述实施例基础上，本实施例还包括仪表报警控制，当检测超过阈值时，则进行报警。当叉车超载或偏载时，则报警，操作人员停止操作叉车；否则则可以继续操作叉车。
实施例5
在上述实施例基础上，基于上述实施例的叉车承载检测方法所组成的叉车承载检测装置，其包括左侧货叉体和右侧货叉体、处理单元和采集单元，其特征在于，采集单元包括至少4个称重传感器，激光测距传感器和螺旋仪；
称重传感器12均匀分布于左侧货叉体和右侧货叉体上，左侧货叉体的称重传感器和右侧货叉体的称重传感器数量相等；
螺旋仪13和激光测距传感器11置于货叉体1竖直方向上；
处理单元接收采集单元输入的数据，并计算承载物的重心位置、等效系数及等效重量；并进行超载判断。
螺旋仪和激光测距传感器均设有2个，对称分布于左侧货叉体和右侧货叉体上。通过两侧均设有螺旋仪和激光测距传感器其测量的精度更准确，计算出来的等效重量更接近于实际值。
叉车承载检测装置还包括报警控制单元，仪表报警控制单元位于叉车驾驶室3内，依据接收的数据对叉车进行控制操作；当达到设置阈值时，则停止叉车的操作；否则，保证在重量范围内，继续货物搬运。
处理单元，接收采集单元输入的数据，并计算承载物的重心位置、等效系数及等效重量；并进行超载判断；处理单元通过arm嵌入式或单片机进行设计。
仪表报警控制单元，依据接收的数据对叉车进行控制操作；当达到设置阈值时，则停止叉车的操作；否则，保证在重量范围内，继续货物搬运。仪表报警控制单元实时显示货物实际重量，同时还可以打印单次一托承载的货物重量；也可以打印多次几托承载货物的累计重量。
处理单元依据采集的数据进行偏载的判断。
货叉体1上还设有电源模块和无线通信模块；电源模块采用的电池为锂电池，无线通信模块通过蓝牙进行通信。
实施例6
在实施例5基础上，采集单元包括4个称重传感器12，左侧货叉体1上的第一称重传感器121，第二称重传感器122；右侧货叉体上的第三称重传感器123和第四称重传感器124。

Claims (9)

1.叉车承载检测方法，其特征在于，该方法包括：
(1)获取叉车承载数据；均匀分布在 左侧货叉体和右侧货叉体的各传感器感应重量，货叉体距离地面的高度h，叉车门架倾角a；
(2)确定叉车载荷曲线图参数；分别为叉车的额定重量G额定、叉车的核定重量G核定、叉车的载荷中心距C、叉车前悬距X和叉车的衰减载荷的起始高度H；
(3)计算等效重量G等效；
G等效＝K1*K2(G1+G2+……Gn) 公式1
公式1中，n为传感器的数量，左侧货叉体传感器数量与右侧货叉体传感器数量一样，且为偶数个；K1为 第一等效系数、K2为 第二等效系数；且K1第一等效系数的计算公式为，
Figure FDA0003155268400000011
公式2中，L为承载物重心与叉车门架的距离；
K2第二等效系数计算公式为，
K2＝G额定/G核定 公式3
(4)超载判断；依据等效重量G等效与G额定的比较进行超载的判断。
2.依据权利要求1所述的叉车承载检测方法，其特征在于，左侧货叉体传感器数量与右侧货叉体传感器数量均为2个，则等效重量的计算公式为
G等效＝K1*K2(G1+G2+G3+G4) 公式4
公式4中，G1、G2为左侧货叉体传感器对应的重量；G3、G4为右侧货叉体传感器对应的重量。
3.依据权利要求1所述的叉车承载检测方法，其特征在于，L承载物重心与叉车门架的距离为左侧货叉体力矩与右侧货叉体力矩之和的一半。
4.依据权利要求1所述的叉车承载检测方法，其特征在于，还包括偏载判断，左侧货叉体承载物的重量为左侧货叉体重量，右侧货叉体承载物的重量为右侧货叉体重量，将左侧货叉体重量和右侧货叉体重量均与G核定进行偏载判断。
5.依据权利要求1所述的叉车承载检测方法，其特征在于，还包括仪表报警控制，当检测超过阈值时，则进行报警控制。
6.叉车承载检测装置，包括左侧货叉体和右侧货叉体、处理单元和采集单元，其特征在于，通过权利要求1-5任一所述的叉车承载检测方法进行检测的装置中采集单元包括至少4个称重传感器，激光测距传感器和螺旋仪；
称重传感器(12)均匀分布于左侧货叉体和右侧货叉体上，左侧货叉体的称重传感器和右侧货叉体的称重传感器数量相等；
螺旋仪(13)和激光测距传感器(11)置于货叉体(1)竖直方向上；
处理单元接收采集单元输入的数据，并计算承载物的重心位置、等效系数及等效重量；并进行超载判断。
7.依据权利要求6所述的叉车承载检测装置，其特征在于，螺旋仪(13)和激光测距传感器(11)均设有2个，对称分布于左侧货叉体和右侧货叉体上。
8.依据权利要求6所述的叉车承载检测装置，其特征在于，处理单元还进行偏载判断。
9.依据权利要求6所述的叉车承载检测装置，其特征在于，还包括仪表报警控制单元，仪表报警控制单元依据接收的数据对叉车进行控制操作。
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