CN115112214B - 一种重型矿用自卸车物料称重方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重型矿用自卸车物料称重方法及系统,所述方法包括:S0、启动系统;S1、获取货箱初始角度β,并将β值发送至VCU控制器,VCU控制器根据β值查表获取重量计算系数K并存储;S2、获取上装重量Q值,并将Q值发送至VCU控制器;S3、VCU控制器获取货箱举升至指定角度α时的压力传感器电压返回值U,VCU控制器对电压返回值U、上装重量Q值进行存储;S4、VCU控制器根据存储的上装重量Q值、物料重量计算系数K值结合压力返回值U,计算出物料总重M;S5、VCU控制器将M值发送至仪表和/或用户终端。本发明在上装举升的过程中完成对物料的称重,无需暂停上装,满足了矿区用户“称重不停车”的需求,极大地提高了整车的生产作业效率。

Description

一种重型矿用自卸车物料称重方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域,特别是涉及一种重型矿用自卸车物料称重方法及系统。
背景技术
重型矿用自卸车属于非公路自卸车,具有载重大,工作效率高的优点,广泛应用于大型露天矿山开采和土方建设工程。矿车装载的煤、金属、玉石等物料密度相差较大,同一区域,剥岩、填埋、转运等不同阶段,作业工况不尽相同,不能只通过控制上装尺寸来控制、计算整车载重量。现有矿车称重有两种方法,第一种为车辆行驶到地磅进行称重,另一种在货车的车厢下部与车梁之间安装称重传感器测量重量,但是无法考虑道路坡角导致的计量失误,由于矿用自卸车通常超宽、超重,车辆无法通过地磅或便携式称重器称重。用户又都希望整车能够多拉、快跑,以获得更大经济效益,常出现严重超载情况,引起悬架、车桥、车轮总成等车辆零部件的严重损坏,造成不安全因素,关乎生命与财产安全。
中国发明专利名称:一种矿车称重系统及其方法,申请号:CN201210200388.0,该专利通过增加倾角传感器,引入悬缸倾角参数进行计算,但是计算过程简单,精确度不高;计算物料重量时依旧需要停车计算,运送效率偏低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种重型矿用自卸车物料称重方法及系统,该称重系统可在上装举升的过程中完成对物料的称重,无需暂停上装,满足了矿区用户“称重不停车”的需求,极大地提高了整车的生产作业效率。
本发明采用的技术方案为:
一种重型矿用自卸车物料称重方法,具体包括如下步骤:
S0、启动系统;
S1、获取货箱初始角度β,并将β值发送至VCU控制器,VCU控制器根据β值查表获取重量计算系数K并存储;
S2、获取上装重量Q值,并将Q值发送至VCU控制器;
S3、VCU控制器获取货箱举升至指定角度α时的压力传感器电压返回值U,VCU控制器对电压返回值U、上装重量Q值进行存储;
S4、VCU控制器根据存储的上装重量Q值、物料重量计算系数K值结合压力返回值U,计算出物料总重M;
S5、VCU控制器将M值发送至仪表和/或用户终端。
进一步地,VCU控制器根据存储的上装重量Q值、物料重量计算系数K值结合压力返回值U,计算出物料总重M具体为:M=K*U-Q。
一种重型矿用自卸车物料称重系统,包括:
控制模块:用于接收角度信息,计算和存储重量计算系数K、电压返回值U、物料总重M的数值,将物料总重M的数值发送至用户终端或仪表;
传感器模块:用于获取指定角度α、货箱初始角度β、压力值数据;
通信模块:用于传输物料总重M数据和控制模块的控制指令;
用户终端:用于接收物料总重M的数值,方便用户查看整车的物料状态情况;
显示单元:用于显示物料总重M。
本发明的有益效果为:
本发明通过将压力传感器与上装举升油缸电磁阀的压力传感器接口通信连接,角度传感器固定于上装底板的尾部,在上装举升的过程中完成对物料的称重,无需暂停上装几秒,满足了矿区用户“称重不停车”的需求,极大地提高了整车的生产作业效率。
本发明通过CAN总线传输技术,在仪表显示货物的重量信息,实现载重量可视化。让司机对装载物料重量做到心中有数,避免严重超载造成的安全隐患。
本发明通过VCU控制器远程发送报文,实现实时稳定的数据远程读取功能。让车队管理者实时掌握整车物料运输情况,实现实时统计,极大提高管理效率。
本发明在计算物料总重时引入了矩阵以解决矿车卸物料时所处坡度对物料称重的影响,计算更加精确。
附图说明
图1为本发明一种重型矿用自卸车物料称重方法流程示意图;
图2为本发明所述系统零部件安装位置示意图;
图3为本发明所述受力分析示意图;
图4为本发明一种重型矿用自卸车物料称重装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明:为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示,一种重型矿用自卸车物料称重方法,具体包括如下步骤:
S0、启动系统;
S1、获取货箱初始角度β,并将β值发送至VCU控制器,VCU控制器根据β值查表获取重量计算系数K并存储;
S2、获取上装重量Q值,并将Q值发送至VCU控制器;
S3、VCU控制器获取货箱举升至指定角度α时的压力传感器电压返回值U,VCU控制器对电压返回值U、上装重量Q值进行存储;
S4、VCU控制器根据存储的上装重量Q值、物料重量计算系数K值结合压力返回值U,计算出物料总重M;
S5、VCU控制器将M值发送至仪表和/或用户终端。
如图2所示,在矿车上加装角度传感器、压力传感器和VCU控制器。角度传感器安装在货箱上读取货箱倾斜角度、压力传感器安装在货箱举升油缸读取油缸压力。根据矿车载物的实际情况,在货箱举升指定角度α时进行货箱受力平衡分析。指定角度α不宜过大或过小,一般取值范围为3~8度,货箱处于举升指定角度α时,货箱要举升平稳且货箱内物料与货箱无相对移动。
在货箱处于指定角度α下时,对矿车有关尺寸,包括货箱和物料整体重心(根据矿车设计值获得)、货箱旋转轴与举升缸的位置、货箱举升缸直径、货箱初始倾斜角度β为参数,通过对货箱受力平衡分析,建立举升质量(上装质量Q+物料重量M)和压力传感器返回的电压值U之间的关系式。
举升重量与压力传感器电压U的比值定义为物料重量计算系数K。针对某一具体矿车,计算出一系列不同货箱初始倾斜角度β下的物料重量计算系数K,将物料重量计算系数K及上装重量(货箱重量)Q写入VCU控制器中。物料举升的取力器开关闭合给系统上电,取力器开关断开后系统关闭,VCU控制器开始抓取角度传感器输入的货箱初始倾斜角度β,VCU控制器根据角度β,查表得出该初始倾斜角度β对应的物料重量计算系数K。物料在卸料过程中,VCU控制器捕捉到货箱举升到指定角度α时压力传感器的返回值U,并根据存储的上装重量Q值、物料重量计算系数K值,计算输出物料总重M=K*U-Q。VCU控制器将计算得出的M值,通过CAN总线传输技术发送给仪表,供驾驶员在仪表上查看物料重量;与此同时,VCU控制器将计算得出的M值通过网络,以报文的形式远程传输给智能通系统,供车队管理人员通过手机端或电脑端查看整车的物料装载情况。取力器开关断开后VCU控制器停止抓取传感器数据。
为更清楚阐明本发明技术方案,具体介绍K值的计算方式,即其与货箱初始倾斜角度β之间的关系。如图3所示,选定一坐标系如以货箱后旋转中心C为圆心,X轴与水平面平行,向前为正,Y轴竖直向下。车辆处于水平路面,货箱在初始状态时测量以下三个点的坐标:A点:举升缸下回转中心;B点:举升缸上回转中心;D点:物料堆满时货箱及物料重心;货箱举升指定角度α,又有车辆处于斜坡β,则A点变为A1,B点变为B1,D点变为D1,可由旋转矩阵计算:
此步骤将向量绕点C旋转为向量的方向;
此步骤将向量绕点C旋转为向量的方向;
此步骤将原向量绕点C旋转为向量的方向;
对货箱和物料整体受力分析,对C点取矩有
其中为举升油缸对货箱的作用力,为货箱重力,图3中为货箱后回转轴对货箱的支反力。之间夹角,之间夹角。
则K1代表货箱和物料重力与油缸压力比例关系。
K定义为
其中P为油缸压强,U为传感器电压返回值,K2为传感器量程与最高输出电压之比,S为举升缸有效面积。根据以上公式(1)~(5)计算出一系列β值对应下的K值,并将其对应关系存储在VCU控制器中,方便后期调用。
如图4所示,一种重型矿用自卸车物料称重系统,包括:
控制模块:用于接收角度信息,计算和存储重量计算系数K、电压返回值U、物料总重M的数值,将物料总重M的数值发送至用户终端或仪表;
传感器模块:用于获取指定角度α、货箱初始角度β、压力值数据;
通信模块:用于传输物料总重M数据和控制模块的控制指令;
用户终端:用于接收物料总重M的数值,方便用户查看整车的物料状态情况;
显示单元:用于显示物料总重M。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种重型矿用自卸车物料称重方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
S0、启动系统;
S1、获取货箱初始角度β,并将β值发送至VCU控制器,VCU控制器根据β值查表获取重量计算系数K并存储;重量计算系数K为举升重量与压力传感器电压返回值U的比值,所述举升重量与压力传感器电压返回值U的比值存储于VCU 控制器中; ,其中 表示货箱和物料重力与举升油缸压力的比例,S表示举升油缸有效面积,P表示举升油缸压强,U表示压力传感器电压返回值;
S2、获取上装重量Q值,并将Q值发送至VCU控制器;
S3、VCU控制器获取货箱举升至指定角度α时的压力传感器电压返回值U,VCU控制器对电压返回值U、上装重量Q值进行存储;
S4、VCU控制器根据存储的上装重量Q值、物料重量计算系数K值结合电压返回值U,计算出物料总重M;VCU控制器根据存储的上装重量Q值、物料重量计算系数K值结合电压返回值U,计算出物料总重M具体计算公式为:M=K*U-Q;
S5、VCU控制器将M值发送至仪表和/或用户终端。
2.如权利要求1所述的重型矿用自卸车物料称重方法,其特征在于,VCU控制器接收货箱初始角度β数据之前还包括:在VCU控制器中写入物料重量计算系数K与传感器输入电压值的对应关系,并计入上装重量Q。
3.如权利要求1所述的重型矿用自卸车物料称重方法,其特征在于,物料举升过程中,一个货箱初始角度β对应一个重量计算系数K,二者对应关系存储于VCU控制器中。
4.如权利要求1所述的重型矿用自卸车物料称重方法,其特征在于,VCU控制器在货箱举升至指定角度α时,对货箱进行受力分析,通过矿车有关尺寸包括货箱和物料整体重心、货箱旋转轴与举升缸的位置、货箱举升缸直径、货箱初始角度β为参数、通过货箱受力平衡条件,建立举升质量和压力传感器返回的电压值U之间的关系式。
5.如权利要求1所述的重型矿用自卸车物料称重方法,其特征在于,所述举升质量为上装重量Q与物料总重M二者之和。
6.如权利要求4所述的重型矿用自卸车物料称重方法,其特征在于,指定角度α的取值范围为3°~8°。
7.一种重型矿用自卸车物料称重系统,采用如权利要求 1 所述的重型矿用自卸车物料称重方法,其特征在于,包括:
控制模块:用于获取货箱初始角度β,计算和存储重量计算系数K、电压返回值U、物料总重M的数值,将物料总重M的数值发送至用户终端或仪表;
传感器模块:用于获取指定角度α时的压力传感器电压返回值 U、货箱初始角度β;
通信模块:用于传输物料总重M数据和控制模块的控制指令;
用户终端:用于接收物料总重M的数值,方便用户查看整车的物料状态情况;
显示单元:用于显示物料总重M。
8.如权利要求7所述的重型矿用自卸车物料称重系统,其特征在于,控制模块包括VCU控制器,固定于驾驶室电器柜中;传感器模块包括压力传感器和角度传感器,压力传感器与上装举升油缸电磁阀的压力传感器接口通信连接,角度传感器固定于上装底板的尾部;控制模块与传感器模块通信连接,用于传输角度和压力数据。
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