CN116256047A - 一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法和称重系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法，具体步骤如下：S1、在车辆上增加n个传感器(N1,N2,...Nn)；S2、在车辆空载的情况下，将各传感器的数值相加，取和后计算可得到常备质量ΣN，即空载车辆的簧上质量，此时根据各传感器的数值差异，根据质心公式可以得到车辆的簧上质心。本申请通过对集装箱进行质量和质心变化监控，可以达到检测落箱、测量质量、测量质心和监控质心变化的效果，从而可以根据数据的变化来判断整个车辆的稳定性，以便相关人员根据实际情况做出调整与反应，最大程度上保证人员与货物的安全。

Description

一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法和称重系统

技术领域

本发明属于车辆运输技术领域，具体为一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法和称重系统。

背景技术

集装箱的超载和偏载问题影响行车安全，此类事故在物流行业中数见不鲜，也得到了国家和行业的高度重视。因为集装箱运输的特殊性，集装箱为封闭箱体，难以对其中的物品进行有效识别。尽管有开箱检测和非接触探测手段，但是只在特定的环节下进行，比如对集装箱的称重多是以地磅的形式对运载车辆进行称重。同时传统的称重系统对于集装箱的静态超载和偏载可以进行有限测量，但是对于集装箱的动态偏载问题，难以进行有效控制。

本方法基于一种无人驾驶运输车的集装箱称重系统，对集装箱进行质量和质心变化监控，可以达到检测落箱、测量质量、测量质心和监控质心变化的效果。

车辆在运输集装箱时能对其进行识别，识别出是否超重，超重可能会导致危险和异常。质量重心的分布异常，会导致集装箱的运输的过程中出现异常，异常倾倒等现象。质心变化对集装箱的运输来说意味着危险。无论是陆运还是海运，都会对运输设备造成比较大的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法和称重系统，具有对集装箱进行质量和质心变化监控，可以达到检测落箱、测量质量、测量质心和监控质心变化的效果，从而可以根据数据的变化来判断整个车辆的稳定性，以便相关人员根据实际情况做出调整与反应，最大程度上保证人员与货物的安全的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法，具体步骤如下：

S1、在车辆上增加n个传感器(N1,N2,...Nn)；

S2、在车辆空载的情况下，将各传感器的数值相加，取和后计算可得到常备质量ΣN，即空载车辆的簧上质量，此时根据各传感器的数值差异，根据质心公式可以得到车辆的簧上质心；

S3、在车辆运载了集装箱之后，可以得到各传感器的数值，将各传感器的数值相加，取和后计算为载重质量ΣM1，即载重状态下车辆的簧上质量，然后将桥上传感器的数值结合，根据各传感器相应的位置可以计算车辆的质心；

S4、运输车为无人驾驶车辆，车辆上配置了加速度传感器a，在车辆运行过程中，监控车辆加速度a的变化情况，a的数值代表簧上物体的实际加速度情况；

如果是车上的质心不发生变动，则在加速度a为一个瞬时值的时候，车上各传感器的实时应力值会有关联；

结合加速度值和各传感器的检测值可以计算出当前时刻的重心。

优选的，所述S1步骤中传感器的具体安装位置为车架与车辆悬架的连接区域。

优选的，所述空载状态下质心计算公式：

其中，设定一个坐标系Oxyz,将簧上各处物体分为许多小立方体微元ΔVi；

每块的重力ΔGi可看做作用在它的中心，其坐标是xi,yi,zi；

整个物体的重量是G＝ΣΔG。

优选的，所述无人驾驶负载状态下质心计算公式：

ΣmE＝0: Mah-Mge+dNF＝0 (1)

ΣmF＝0: Mah+Mg(d-e)-dNE＝0 (2)

其中，驱动力B仅来源于左传感器E，

假设簧上质量为M，

质心设为C，

到地面的距离为h；

取两个传感器E和F，

两个传感器间的距离d，

传感器E到质心的水平距离为e，

两个传感器的数值此时为铅直力，NE和NF。

本申请还提出了一种无人驾驶集装箱运输车的称重系统，包括称重传感器、控制器与通讯接口；

称重传感器、控制器与通讯接口均采用通讯线路连接；

称重传感器将获取的信息数据传递给通讯接口，通讯接口将处理好的信息反馈到控制器进行工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本申请通过对集装箱进行质量和质心变化监控，可以达到检测落箱、测量质量、测量质心和监控质心变化的效果，从而可以根据数据的变化来判断整个车辆的稳定性，以便相关人员根据实际情况做出调整与反应，最大程度上保证人员与货物的安全。

附图说明

图1为本发明公式计算辅助示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明提供一种技术方案：一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法，具体步骤如下：

S1、在车辆上增加n个传感器(N1,N2,...Nn)；

S2、在车辆空载的情况下，将各传感器的数值相加，取和后计算可得到常备质量ΣN，即空载车辆的簧上质量，此时根据各传感器的数值差异，根据质心公式可以得到车辆的簧上质心；

S3、在车辆运载了集装箱之后，可以得到各传感器的数值，将各传感器的数值相加，取和后计算为载重质量ΣM1，即载重状态下车辆的簧上质量，然后将桥上传感器的数值结合，根据各传感器相应的位置可以计算车辆的质心；

S4、运输车为无人驾驶车辆，车辆上配置了加速度传感器a，在车辆运行过程中，监控车辆加速度a的变化情况，a的数值代表簧上物体的实际加速度情况；

如果是车上的质心不发生变动，则在加速度a为一个瞬时值的时候，车上各传感器的实时应力值会有关联；

结合加速度值和各传感器的检测值可以计算出当前时刻的重心。

其中，S1步骤中传感器的具体安装位置为车架与车辆悬架的连接区域。

其中，空载状态下质心计算公式：

其中，设定一个坐标系Oxyz,将簧上各处物体分为许多小立方体微元ΔVi；

每块的重力ΔGi可看做作用在它的中心，其坐标是xi,yi,zi；

整个物体的重量是G＝ΣΔG。

其中，无人驾驶负载状态下质心计算公式：

ΣmE＝0: Mah-Mge+dNF＝0 (1)

ΣmF＝0: Mah+Mg(d-e)-dNE＝0 (2)

其中，驱动力B仅来源于左传感器E，

假设簧上质量为M，

质心设为C，

到地面的距离为h；

取两个传感器E和F，

两个传感器间的距离d，

传感器E到质心的水平距离为e，

两个传感器的数值此时为铅直力，NE和NF。

本申请还提出了一种无人驾驶集装箱运输车的称重系统，包括称重传感器、控制器与通讯接口；

称重传感器、控制器与通讯接口均采用通讯线路连接；

称重传感器将获取的信息数据传递给通讯接口，通讯接口将处理好的信息反馈到控制器进行工作。

下面将对上述内容作进一步阐述：

本发明公开了一种无人驾驶运输车的集装箱称重方法和称重系统。

一种无人驾驶运输车的集装箱称重方法，其特点在于在车辆车架与车辆悬架的连接部分增加传感器，用于测量车辆的桥上质量，结合车辆的加速度传感器和胎压数据检测集装箱的质心的动态变化，并根据质心的变化提示车辆做出应对。

在车辆车架与车辆悬架的连接部分增加n个传感器(N1,N2,...Nn)。

在车辆空载的情况下，将各传感器的数值相加，取和后计算可得到常备质量ΣN，即空载车辆的簧上质量。此时根据各传感器的数值差异，根据质心公式可以得到车辆的簧上质心。

(质心的计算方式如下：设定一个坐标系Oxyz,将簧上各处物体分为许多小立方体微元ΔVi，每块的重力ΔGi可看做作用在它的中心，其坐标是xi,yi,zi，整个物体的重量是G＝ΣΔG。于是可得重心坐标的近似表达式，其中连加遍及整个物体，令ΔVi趋近于零，则可得重心坐标的准确表达式如下)

在车辆运载了集装箱之后，可以得到各传感器的数值，将各传感器的数值相加，取和后计算为载重质量ΣM1，即载重状态下车辆的簧上质量，然后将桥上传感器的数值结合，根据各传感器相应的位置可以计算车辆的质心。

运输车为无人驾驶车辆，车辆上配置了加速度传感器a，在车辆运行过程中，监控车辆加速度a的变化情况，a的数值代表簧上物体的实际加速度情况。如果是车上的质心不发生变动，则在加速度a为一个瞬时值的时候，车上各传感器的实时应力值会有关联。结合加速度值和各传感器的检测值可以计算出当前时刻的重心。

(为了说明可以计算，如下以最简化的模型来说明计算情况，车辆以加速度a沿直线行驶，为了简化，驱动力B仅来源于左传感器E，假设簧上质量为M，质心设为C，到地面的距离为h，为了计算简单，取两个传感器E和F，两个传感器间的距离d，传感器E到质心的水平距离为e，两个传感器的数值此时为铅直力，NE和NF。

可得

ΣmE＝0: Mah-Mge+dNF＝0 (1)

ΣmF＝0: Mah+Mg(d-e)-dNE＝0 (2)

以上方程h未知，e未知，其余已知，联立可得h和e的值。)

根据加速度及车上各传感器的动态数据变化情况，经过计算可以得到车上质心的异常变化，如果质心变化在设定的阈值范围之内，则。

运输车还配置了胎压检测系统，根据胎压检测系统可得到各胎压的数值，根据数值可以校验车辆整体的的受力的分布情况。在车辆运行过程中，胎压的异常变化，可以说明车辆的运行状态，这里仅用于校核数值使用，不用作主要参考数据。

当运输车的质心异常，通知车辆的控制系统，对应采取相应的措施。

一种无人驾驶运输车的集装箱称重系统，其包含了几个部分，称重传感器、控制器、通讯接口。从通讯接口处可以获得加速度传感器的数据，但不代表加速度是此系统的一部分，可以作为其中的一部分，也可以不作为此系统的一部分，不影响使用加速度相关数据的功能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1、在车辆上增加n个传感器(N1,N2,...Nn)；

S2、在车辆空载的情况下，将各传感器的数值相加，取和后计算可得到常备质量ΣN，即空载车辆的簧上质量，此时根据各传感器的数值差异，根据质心公式可以得到车辆的簧上质心；

S3、在车辆运载了集装箱之后，可以得到各传感器的数值，将各传感器的数值相加，取和后计算为载重质量ΣM1，即载重状态下车辆的簧上质量，然后将桥上传感器的数值结合，根据各传感器相应的位置可以计算车辆的质心；

S4、运输车为无人驾驶车辆，车辆上配置了加速度传感器a，在车辆运行过程中，监控车辆加速度a的变化情况，a的数值代表簧上物体的实际加速度情况；

如果是车上的质心不发生变动，则在加速度a为一个瞬时值的时候，车上各传感器的实时应力值会有关联；

结合加速度值和各传感器的检测值可以计算出当前时刻的重心。

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法，其特征在于：所述S1步骤中传感器的具体安装位置为车架与车辆悬架的连接区域。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法，其特征在于，所述空载状态下质心计算公式：

其中，设定一个坐标系Oxyz,将簧上各处物体分为许多小立方体微元ΔVi；

每块的重力ΔGi可看做作用在它的中心，其坐标是xi,yi,zi；

整个物体的重量是G＝ΣΔG。

4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶集装箱运输车的称重方法，其特征在于：所述无人驾驶负载状态下质心计算公式：

ΣmE＝0: Mah-Mge+dNF＝0 (1)

ΣmF＝0: Mah+Mg(d-e)-dNE＝0 (2)

其中，驱动力B仅来源于左传感器E，

假设簧上质量为M，

质心设为C，

到地面的距离为h；

取两个传感器E和F，

两个传感器间的距离d，

传感器E到质心的水平距离为e，

两个传感器的数值此时为铅直力，NE和NF。

5.一种无人驾驶集装箱运输车的称重系统，其特征在于：包括称重传感器、控制器与通讯接口；

称重传感器、控制器与通讯接口均采用通讯线路连接；

称重传感器将获取的信息数据传递给通讯接口，通讯接口将处理好的信息反馈到控制器进行工作。

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