CN111829639A

CN111829639A - 组合式汽车衡的标定方法

Info

Publication number: CN111829639A
Application number: CN201910299468.8A
Authority: CN
Inventors: 姚飞; 吴连松; 邓永强; 陈忠元
Original assignee: Beijing Wanji Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Wanji Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2039-04-15
Also published as: CN111829639B

Abstract

本发明提供了一种组合式汽车衡的标定方法，包括：在安装基础上沿车辆的行驶方向依次设置标准秤和固支秤以形成组合式汽车衡；当车辆行驶经过标准秤后，获取车辆的一个轴或一个轴组的标准重量作为标准数值Gi，其中，i为取值次数；当车辆行驶经过固支秤后，获取车辆的相对应的轴或轴组在经过固支秤时，固支秤的多个称重传感器的波形数据，并从波形数据中提取时刻t时各称重传感器的示数作为样本数据Si，根据获取的样本数据Si与获取的标准数值Gi对应匹配，并组成标定数据，以获得固支秤的各称重传感器的称重模型的参数。本发明解决了现有技术中的汽车衡的标定方法存在使用局限性，而无法有效地对固支秤的称重模型的参数进行可靠标定的问题。

Description

组合式汽车衡的标定方法

技术领域

本发明涉及动态称重技术领域，具体而言，涉及一种组合式汽车衡的标定方法。

背景技术

目前，市面上的汽车衡种类繁多，有条式传感器、单秤台、联体秤、轴组秤、整车秤等。上述的汽车衡都为简支结构安装，即：汽车衡设置有称重承载台，称重承载台搭接在多个称重传感器上。

传统的汽车衡的称重承载台一般由四个称重传感器支撑，四个称重传感器采用统一的系数，即车辆重量G＝k*S，其中，S为四个称重传感器示数的加和，k为增益系数，G为加载重量。在标定时，只要通过加载固定的重量G’，然后记录称重传感器的示数S’，便能够计算得到秤体的增益系数k。

然而，固支秤的称重承载台由多个称重传感器支撑，称重传感器与称重承载台之间的支撑点远多于四个，各个支撑点不仅可以受拉力作用还会受压力作用，受力情况复杂。当对具有多个支撑点(四个以上)的固支秤进行标定时，标定的样本数随支撑点的增加成指数增长，标定难度随支撑点的增加而增加。另外，当单个称重承载台由多个支撑点支撑时，标定过程中，标定样本数据的分布会影响标定完成后模型的泛化能力。当样本数据的分布与实际过车的波形数据分布相同或相似时，标定完成后模型泛化能力强；而当样本数据的分布与实际过车的波形数据分布相差较大时，导致标定后模型泛化能力弱，实际过车称重误差较大。

因此，如何提供一种针对固支秤的称重模型的参数进行可靠标定的方法便成了称重技术领域中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种组合式汽车衡的标定方法，以解决现有技术中的汽车衡的标定方法存在使用局限性，而无法有效地对固支秤的称重模型的参数进行可靠标定的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种组合式汽车衡的标定方法，包括：步骤S1，在安装基础上沿车辆的行驶方向依次设置标准秤和固支秤以形成组合式汽车衡；步骤S2，当车辆行驶经过标准秤后，获取车辆的一个轴或一个轴组的标准重量作为标准数值Gi，其中，i为取值次数；步骤S3，当车辆行驶经过固支秤后，获取车辆的相对应的轴或轴组在经过固支秤时，固支秤的多个称重传感器的波形数据，并从波形数据中提取时刻t时各称重传感器的示数作为样本数据Si，其中Si＝(s_1i,s_2i…s_ni)，其中，s_ji为固支秤的第j个称重传感器的第i个样本数据，j大于等于1且小于等于n；步骤S4，根据获取的样本数据Si与获取的标准数值Gi对应匹配，并组成标定数据，以获得固支秤的各称重传感器的称重模型的参数。

进一步地，在步骤S3中，在波形数据中提取时刻t的各称重传感器的示数作为样本数据Si的过程中，对波形数据中的时间段[t-_Δt，t+_Δt]内的波形数据按如下公式求平均值得到s_ji；

其中，j为称重传感器的编号。

进一步地，组合式汽车衡的标定方法还包括：步骤S5，对步骤S2和步骤S3重复m次，得到m个标准数值，以及m个样本数据；步骤S6，构建称重模型，并根据采集的样本数据和对应的标签数据获得称重模型的参数。

进一步地，称重模型为线性模型，称重模型为

其中，j为称重传感器的编号，n为多个称重传感器的总数，w_j和b_j为称重模型的参数。

进一步地，在步骤S6中，设置称重模型的初始参数值(w₁,…w_j…,w_m)，(b₁，…b_j…，b_m)，采用损失函数为Loss＝∑(w_js_ji+b_j-G_i)²，通过梯度下降法得到称重模型的参数的最优解。

进一步地，在步骤S3中，车辆的对应的轴或轴组完全行驶上固支秤后，开始提取各称重传感器的波形数据，车辆的对应的各轴或轴组开始行驶下固支秤前，提取各称重传感器的波形数据结束。

进一步地，标准秤为包括条式传感器的秤体、单秤台、联体秤、轴组秤中的一种，固支秤包括：承载体、支撑结构体、称重传感器，称重传感器的上端与承载体固定连接，称重传感器的下端与支撑结构体固定连接，其中，承载体和支撑结构体均为钢筋混凝土结构。

进一步地，称重传感器与信号采集处理模块电连接，称重传感器包括沿车辆的行驶方向位于固支秤的上秤端的至少一个上游传感器和位于固支秤的下秤端的至少一个下游传感器；通过信号采集处理模块获取并分析处理上游传感器和下游传感器发出的输出信号，以判断车辆与固支秤的位置状态。

进一步地，当上游传感器的输出信号的幅值增加并超过零点值为正，且下游传感器的输出信号的幅值为负并逐渐减小，信号采集处理模块判定车辆的行驶上固支秤；当上游传感器的输出信号的幅值为负并向零点值逐渐增加，且下游传感器的输出信号的幅值为正并向零点值减小，信号采集处理模块判定车辆的行驶下固支秤。

进一步地，上游传感器的输出信号的幅值增加并超过零点值为正的过程中，上游传感器的输出信号的幅值瞬间激增；下游传感器的输出信号的幅值为正并向零点值减小的过程中，下游传感器的输出信号的幅值瞬间激减。

应用本发明的技术方案，提供了一种对具有标准秤和固支秤的组合式汽车衡的标定方法，包括：步骤S1，在安装基础上沿车辆的行驶方向依次设置标准秤和固支秤以形成组合式汽车衡；步骤S2，当车辆行驶经过标准秤后，获取车辆的一个轴或一个轴组的标准重量作为标准数值Gi，其中，i为取值次数；步骤S3，当车辆行驶经过固支秤后，获取车辆的相对应的轴或轴组在经过固支秤时，固支秤的多个称重传感器的波形数据，并从波形数据中提取时刻t时各称重传感器的示数作为样本数据Si，其中Si＝(s_1i,s_2i…s_ni)，其中，s_ji为固支秤的第j个称重传感器的第i个样本数据，j大于等于1且小于等于n；步骤S4，根据获取的样本数据Si与获取的标准数值Gi对应匹配，并组成标定数据，以获得固支秤的各称重传感器的称重模型的参数。这样，根据上述方法能够实现对组合式汽车衡中的固支秤的称重模型的参数进行精确可靠地标定，进而确保了组合式汽车衡能够实现对车辆的稳定动态称重，提升了组合式汽车衡的实用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了实施本发明提供的组合式汽车衡的标定方法的组合式汽车衡的标准秤和固支秤的位置关系示意图；

图2示出了用于实施本发明提供的组合式汽车衡的标定方法的组合式汽车衡中，固支秤设置在安装基础上的状态示意图；

图3示出了当车辆行驶经过图1中的组合式汽车衡的过程中，信号采集处理模块输出的幅值变化特性曲线。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、安装基础；10、标准秤；20、固支秤；21、承载体；22、支撑结构体；23、称重传感器；231、上游传感器；232、下游传感器。

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，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中的汽车衡的标定方法存在使用局限性，而无法有效地对固支秤的称重模型的参数进行可靠标定的问题，本发明提供了一种组合式汽车衡的标定方法。

如图1和图2所示，本申请提供的对具有标准秤10和固支秤20的组合式汽车衡的标定方法，包括：步骤S1，在安装基础1上沿车辆的行驶方向依次设置标准秤10和固支秤20以形成组合式汽车衡；步骤S2，当车辆行驶经过标准秤10后，获取车辆的一个轴或一个轴组的标准重量作为标准数值Gi，其中，i为取值次数；步骤S3，当车辆行驶经过固支秤20后，获取车辆的相对应的轴或轴组在经过固支秤20时，固支秤20的多个称重传感器23的波形数据，并从波形数据中提取时刻t时各称重传感器23的示数作为样本数据Si，其中Si＝(s_1i,s_2i…s_ni)，其中，s_ji为固支秤20的第j个称重传感器23的第i个样本数据，j大于等于1且小于等于n；步骤S4，根据获取的样本数据Si与获取的标准数值Gi对应匹配，并组成标定数据，以获得固支秤20的各称重传感器23的称重模型的参数。这样，根据上述方法能够实现对组合式汽车衡中的固支秤20的称重模型的参数进行精确可靠地标定，进而确保了组合式汽车衡能够实现对车辆的稳定动态称重，提升了组合式汽车衡的实用性。

需要说明的是，在步骤S3中，在波形数据中提取时刻t的各称重传感器23的示数作为样本数据Si的过程中，对波形数据中的时间段[t-_Δt，t+_Δt]内的波形数据按如下公式1求平均值得到s_ji；

其中，j为称重传感器23的编号。这样，有利于标定作业的实施。

具体而言，为了提升标定的称重模型的参数的精度，组合式汽车衡的标定方法还包括：步骤S5，对步骤S2和步骤S3重复m次，得到m个标准数值(G1，G2，…，Gm)，以及m个样本数据(S1，S2，…，Sm)；步骤S6，构建称重模型，并根据采集的样本数据(S1，S2，…，Sm)和对应的标签数据(G1，G2，…，Gm)获得称重模型的参数。

可选地，称重模型为线性模型，称重模型为

其中，j为称重传感器23的编号，n为多个称重传感器23的总数，w_j和b_j为称重模型的参数。

需要说明的是，在步骤S6中，设置称重模型的初始参数值(w₁,…w_j…,w_m)，(b₁，…b_j…，b_m)，采用损失函数为Loss＝∑(w_js_ji+b_j-G_i)²，通过梯度下降法得到称重模型的参数的最优解。这样，能够精确地得到最为准确的称重模型的参数。

为了确保提取的称重传感器23的波形数据的准确性，在步骤S3中，车辆的对应的轴或轴组完全行驶上固支秤20后，开始提取各称重传感器23的波形数据，车辆的对应的各轴或轴组开始行驶下固支秤20前，提取各称重传感器23的波形数据结束。

可选地，标准秤10为包括条式传感器的秤体、单秤台、联体秤、轴组秤中的一种，固支秤20包括：承载体21、支撑结构体22、称重传感器23，称重传感器23的上端与承载体21固定连接，称重传感器23的下端与支撑结构体22固定连接，其中，承载体21和支撑结构体22均为钢筋混凝土结构。

可选地，条式传感器为窄条传感器或石英条式传感器。

如图1和图2所示，称重传感器23与信号采集处理模块电连接，称重传感器23包括沿车辆的行驶方向位于固支秤20的上秤端的至少一个上游传感器231和位于固支秤20的下秤端的至少一个下游传感器232；通过信号采集处理模块获取并分析处理上游传感器231和下游传感器232发出的输出信号，以判断车辆与固支秤20的位置状态。

需要说明的是，本申请提供的组合式汽车衡不仅能够对固支秤20的各称重传感器23的称重模型的参数进行准确标定，而且还能够有效地判定出车辆是否行驶上固支秤20或形式下固支秤20。具体而言，当上游传感器231的输出信号的幅值增加并超过零点值为正，且下游传感器232的输出信号的幅值为负并逐渐减小，信号采集处理模块判定车辆的行驶上固支秤20；当上游传感器231的输出信号的幅值为负并向零点值逐渐增加，且下游传感器232的输出信号的幅值为正并向零点值减小，信号采集处理模块判定车辆的行驶下固支秤20。

如图3所示，上游传感器231的输出信号的幅值增加并超过零点值为正的过程中，上游传感器231的输出信号的幅值瞬间激增；下游传感器232的输出信号的幅值为正并向零点值减小的过程中，下游传感器232的输出信号的幅值瞬间激减。

需要说明的是，上游传感器231的输出信号的幅值瞬间激增的过程中，以及下游传感器232的输出信号的幅值瞬间激减的过程中，在10ms的时间内，输出信号的幅值变化量大于等于300mv且小于等于600mv。

信号采集处理模块还能够判定车辆的行驶上固支秤20，至信号采集处理模块判定车辆的行驶下固支秤20的称重时间内，信号采集处理模块根据上游传感器231的输出信号的幅值瞬间激增的次数，或，信号采集处理模块根据下游传感器232的输出信号的幅值瞬间激减的次数，判定车辆具有车轴的个数。

可选地，上游传感器231的输出信号的幅值瞬间激增的次数与车辆具有车轴的个数相等；或下游传感器232的输出信号的幅值瞬间激减的次数与车辆具有车轴的个数相等。

如图2所示，固支秤20包括间隔设置的承载体21和支撑结构体22，其中，承载体21位于支撑结构体22的上方，称重传感器23的上端与承载体21固定连接，称重传感器23的下端与支撑结构体22固定连接。

在本申请中，固支秤20还包括与信号采集处理模块电连接的分车器，分车器设置在承载体21上，分车器用于判断车辆是否完全行驶上固支秤20。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，包括：

步骤S1，在安装基础(1)上沿车辆的行驶方向依次设置标准秤(10)和固支秤(20)以形成所述组合式汽车衡；

步骤S2，当所述车辆行驶经过所述标准秤(10)后，获取所述车辆的一个轴或一个轴组的标准重量作为标准数值Gi，其中，i为取值次数；

步骤S3，当所述车辆行驶经过所述固支秤(20)后，获取所述车辆的相对应的所述轴或所述轴组在经过所述固支秤(20)时，所述固支秤(20)的多个称重传感器(23)的波形数据，并从所述波形数据中提取时刻t时各所述称重传感器(23)的示数作为样本数据Si，其中Si＝(s_1i,s_2i…s_ni)，其中，s_ji为所述固支秤(20)的第j个所述称重传感器(23)的第i个样本数据，j大于等于1且小于等于n；

步骤S4，根据获取的所述样本数据Si与获取的所述标准数值Gi对应匹配，并组成标定数据，以获得所述固支秤(20)的各所述称重传感器(23)的称重模型的参数。

2.根据权利要求1所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，

在步骤S3中，在所述波形数据中提取时刻t的各所述称重传感器(23)的示数作为所述样本数据Si的过程中，对所述波形数据中的时间段[t-_Δt，t+_Δt]内的所述波形数据按如下公式(1)求平均值得到所述s_ji；

其中，j为所述称重传感器(23)的编号。

3.根据权利要求1所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，包括：

步骤S5，对步骤S2和步骤S3重复m次，得到m个标准数值(G1，G2，…，Gm)，以及m个样本数据(S1，S2，…，Sm)；

步骤S6，构建称重模型，并根据采集的样本数据(S1，S2，…，Sm)和对应的标签数据(G1，G2，…，Gm)获得所述称重模型的参数。

4.根据权利要求3所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，所述称重模型为线性模型，所述称重模型为

其中，j为所述称重传感器(23)的编号，n为所述多个称重传感器(23)的总数，w_j和b_j为所述称重模型的参数。

5.根据权利要求3所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，在步骤S6中，设置所述称重模型的初始参数值(w₁,…w_j…,w_m)，(b₁，…b_j…，b_m)，采用损失函数为Loss＝∑(w_js_ji+b_j-G_i)²，通过梯度下降法得到所述称重模型的参数的最优解。

6.根据权利要求1所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，在步骤S3中，所述车辆的对应的所述轴或所述轴组完全行驶上固支秤(20)后，开始提取各所述称重传感器(23)的波形数据，所述车辆的对应的各所述轴或所述轴组开始行驶下固支秤(20)前，提取各所述称重传感器(23)的波形数据结束。

7.根据权利要求1所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，所述标准秤(10)为包括条式传感器的秤体、单秤台、联体秤、轴组秤中的一种，所述固支秤(20)包括：承载体(21)、支撑结构体(22)、所述称重传感器(23)，所述称重传感器(23)的上端与所述承载体(21)固定连接，所述称重传感器(23)的下端与支撑结构体(22)固定连接，其中，所述承载体(21)和支撑结构体(22)均为钢筋混凝土结构。

8.根据权利要求1所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，

所述称重传感器(23)与信号采集处理模块电连接，所述称重传感器(23)包括沿所述车辆的行驶方向位于所述固支秤(20)的上秤端的至少一个上游传感器(231)和位于所述固支秤(20)的下秤端的至少一个下游传感器(232)；通过所述信号采集处理模块获取并分析处理所述上游传感器(231)和所述下游传感器(232)发出的输出信号，以判断所述车辆与所述固支秤(20)的位置状态。

9.根据权利要求8所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，

当所述上游传感器(231)的输出信号的幅值增加并超过零点值为正，且所述下游传感器(232)的输出信号的幅值为负并逐渐减小，所述信号采集处理模块判定所述车辆的行驶上所述固支秤(20)；

当所述上游传感器(231)的输出信号的幅值为负并向零点值逐渐增加，且所述下游传感器(232)的输出信号的幅值为正并向零点值减小，所述信号采集处理模块判定所述车辆的行驶下所述固支秤(20)。

10.根据权利要求9所述的组合式汽车衡的标定方法，其特征在于，

所述上游传感器(231)的输出信号的幅值增加并超过零点值为正的过程中，所述上游传感器(231)的输出信号的幅值瞬间激增；

所述下游传感器(232)的输出信号的幅值为正并向零点值减小的过程中，所述下游传感器(232)的输出信号的幅值瞬间激减。