DE69014208T2

DE69014208T2 - Verfahren und gerät zur nutzlastüberwachung.

Info

Publication number: DE69014208T2
Application number: DE69014208T
Authority: DE
Inventors: Christos Kyrtsos; Dean Worrell
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2010-10-16
Also published as: DE69014208D1; US5082071A; AU6607190A; JP2919608B2; JPH05502292A; EP0496786A4; EP0496786A1; WO1992003710A1; EP0496786B1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Fahrzeuge für den Transfer oder den Transport von einem Massenmaterial oder losem Material bzw. Schüttgut und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wiegen und Anzeigen des Gewichtes des transportierten Massenmaterials.

Ausgangspunkt

Fahrzeuge, wie zum Beispiel Lader, werden im allgemeinen verwendet, um ein Massenmaterial oder Schüttgut von einem Materialstapel oder einer Materialhalde auf Transportfahrzeuge wie zum Beispiel Lkw's oder Eisenbahnwaggons zu transportieren. Bei solchen Fahrzeugladeanwendungen ist es wünschenswert, daß die Transportfahrzeuge bis zu ihrer maximal angegebenen legalen Kapazität beladen werden, aber nicht darüber hinaus. Eine Unterladung bewirkt eine Ineffizienz im Materialbeförderungs- zyklus und eine Unterausnutzung der Transportfahrzeuge. Eine Überbeladung bewirkt zusätzliche Wartungskosten und eine Extraabnutzung der Lkw-Reifen und des Suspensions- oder Aufhängungssystems. Darüber hinaus kann es notwendig sein, daß das überladene Material entladen werden muß, um das Lastgewicht zu verringern, was zusätzlich Kosten bewirkt.
Eine Nutzlastmessung ist auch wünschenswert als ein Maß der Materialbeförderungsbetriebsproduktivität. Die Fähigkeit, das Gewicht des geladenen Materials zu sammeln, und zwar während einer einzelnen Schicht, während einer 24-Stundenperiode oder irgendeiner anderen Zeitperiode ist für den Betriebsmanager sehr wertvoll.
Eine Anzahl von Nutzlastmeßvorrichtungen wurden entwickelt. Eine solche Vorrichtung ist in dem US-Patent Nr. 4 230 196 von Snead vom 28.Oktober 1980 beschrieben. Snead zeigt ein Lastwiege- und Akkumulier- oder Sammelsystem für einen Lader. Die Snead-Vorrichtung umfaßt einen Drucksensor zum Detektieren des hydraulischen Drucks im Hubzylinder des Laders und ein Hubarmausrichtungsglied, welches für den Bediener eine visuelle Hilfe vorsieht, um das Positionieren des Hubarmes an einer vorbestimmten Wiegestelle zu ermöglichen. Um die Last in der Ladeschaufel oder dem Ladekübel zu messen, positioniert der Bediener den Hubarm durch visuelles ausrichten der Ausrichtungsglieder an dem Hubarm und dem Fahrzeugrahmen. Nach einer Zeitverzögerung wird die Last gewogen.
Der Hubzylinderdruck erhöht sich, wenn das Fahrzeug auf einen Buckel auftritt und fällt ab, wenn das Fahrzeug einen "freien Fall" erfährt, wenn es über den Buckel hinweg geht. Dieselben scharfen Druckabweichungen treten auf, wenn das Fahrzeug auf eine Oberflächenvertiefung trifft mit der Ausnahme, daß sich der Druck zuerst verringert und dann erhöht.
In einer typischen Ladebetriebsumgebung ist die Bodenoberfläche uneben. Die Snead-Vorrichtung macht es notwendig, daß die Fahrzeugdynamik sich in einem Gleichgewichtszustand befindet, wenn die Datenabtastung auftritt, was nicht möglich ist, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Die Wiegegenauigkeit wird stark beeinflußt infolge des kleinen Datenabtastfensters. Die Snead- Vorrichtung macht es auch notwendig, daß der Bediener die Position des Hubarmes beibehält, während die Messung auftritt. Dieses Erfordernis hat zwei Auswirkungen. Da sich der Zylinderdruck über einen großen Bereich ändern kann, abhängig von der Hubarmposition, kann, wenn der Bediener den Hubarm nicht richtig ausrichtet, die resultierende Nutzlastmessung stark falsch sein. Zusätzlich unterbricht die Notwendigkeit, daß der Bediener den Hubarm stoppt und mit den Ausrichtgliedern positioniert, die Geschwindigkeit des Bedieners und unterbricht und stört den Ladevorgang.
Eine andere Vorrichtung ist in dem US-Patent Nr. 4 055 255 von Vasquez von 25. Oktober 1977 gezeigt. Dieses Patent zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Tragen und Liefern einer Nutzlast mit einem vorbestimmten Gewicht. Die Vasquez-Vorrichtung fühlt den hydraulischen Druck beim Tragen der Schaufel oder des Kübels ab. Infolge der besonderen Konfiguration der Fahrzeuggeräteverbindung ist der Hubzylinder des Kübels oder der Schaufel im allgemeinen aufrecht mit der Ausnahme, wenn der Kübel herabgelassen wird, um eine Last aufzunehmen. Somit ist die Vasquez-Vorrichtung eine spezielle Anwendung einer Nutzlastwiegevorrichtung, die nicht geeignet ist zur Verwendung in Ladern mit unterschiedlichen oder herkömmlicheren Verbindungskonfigurationen.
Eine weitere Vorrichtung ist in dem US-Patent Nr. 4 919 222 von Kyrtsos et al. vom 24. April 1990 gezeigt. Dieses Patent beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wiegen und Anzeigen des Gewichts von einem Massenmaterial oder Schüttgut, das auf einem Lader übertragen wird. Zusätzlich zum Abfühlen des hydraulischen Drucks in den Hubzylindern fühlt diese Vorrichtung auch die Hubzylinderausdehnung oder -ausfahrlänge bzw. -größe ab. Es werden zuerst Bezugsdaten in einem Kalibrierbetrieb erhalten, was das Abfühlen des Drucks und der Ausfahrgröße während der Hubphase eines Arbeitszyklus abfühlt, wenn die Ladeschaufel oder der Kübel zuerst leer und dann voll beladen ist. Nachfolgend werden Daten einer unbekannten Nutzlast mit den Bezugsdaten verglichen, um eine Anzeige des Gewichts der unbekannten Nutzlast zu erhalten. Während diese Vorrichtung eine akkurate Information vorsieht, könnte die Bedienerproduktivität erhöht werden durch Eliminieren des Kalibrierungsbetriebs oder -vorgangs. Zusätzlich könnte die Verläßlichkeit erhöht werden, wenn die Anzahl der Sensoren reduziert würde und die Kosten und Lagerhausanforderungen würden reduziert.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden.

Die Erfindung

Die Erfindung verhindert die Nachteile der bekannten Nutzlastmeßsysteme und sieht eine Nutzlastüberwachung vor, die akkurat ist, die den Bedienerladebetrieb nicht verändert oder behindert, und die an existierenden oder neuen Ladern installierbar ist, ohne eine neue Konfiguration der Verbindung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Messen und Anzeigen des Nutzlastgewichtes für ein Fahrzeug mit mindestens einem Hubzylinder zum Heben eines Nutzlastträgers gezeigt. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Abfühlens des hydraulischen Drucks des Hubzylinders, das Ableiten einer zeitabhängigen Polynomdarstellung der zweiten Ordnung des abgefühlten Drucks, das Vergleichen des zeitabhängigen Polynoms mit einem geometrischen Polynom und das Berechnen eines tatsächlichen oder Ist-Nutzlastgewichtes aus dem Vergleich.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen und Anzeigen des Nutzlastgewichtes für ein Fahrzeug mit mindestens einem Hubzylinder zum Heben eines Nutzlastträgers beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Vorrichtung zum Abfühlen des hydraulischen Drucks des Hubzylinders und eine Vorrichtung zum Berechnen des Ist-Nutzlastgewichtes abhängig von dem abgefühlten Druck auf.
Die Erfindung umfaßt auch weitere Merkmale und Vorteile, die sich aus einer detaillierten Studie der Zeichnung und der Beschreibung ergibt.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht des vorderen Teils eines Ladefahrzeugs;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Hubzylinderdrucks abhängig von der Versetzung;
Fig. 4 eine graphische Darstellung des Hubzylinderdrucks abhängig von der Zeit; und
Fig. 5 und 5A ein Flußdiagramm eines Algorithmus, der in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verwendet wird.

Die beste Art die Erfindung auszuführen

In Fig. 1 ist ein Nutzlastüberwachungssystem im allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 dargestellt. Obwohl Fig. 1 einen vorderen Teil eines Fahrzeugs 11 der Radladebauart mit einem Nutzlastträger in der Form einer Schaufel oder eines Kübels 16 zeigt, ist die vorliegende Erfindung in gleicher Weise anwendbar auf Fahrzeuge, wie zum Beispiel Lader der Ketten- oder Bandbauart und andere Fahrzeuge mit ähnlichen Ladegeräten. Der Kübel 16 ist mit einer Hubarmanordnung 12 verbunden, die schwenkbar betätigt wird durch zwei hydraulische Hubzylinder 14 (von denen nur einer gezeigt ist), und zwar um ein Paar von Hubarmschwenkstiften 13 (von denen nur einer gezeigt ist), die am Fahrzeugrahmen befestigt sind. Ein Paar von hubarmlasttragenden Schwenkstiften 19 (von denen nur einer gezeigt ist) sind an der Hubarmanordnung und den Hubzylindern 14 befestigt. Der Kübel 16 kann auch durch einen Kübelschwenk oder -kippzylinder 15 gekippt werden.
Ein Druckwandler 21 fühlt den hydraulischen Druck in einem der Hubzylinder 14 ab. Obwohl zwei Hubzylinder 14 vorhanden sind, ist der Druck in jedem der Zylinder 14 im allgemeinen derselbe für eine bestimmte Nutzlast und bestimmte Hubarmgeometrie. Somit ist das Abfühlen des Druckes an einem der Zylinder 14 ausreichend für die vorliegende Anwendung.
Gemäß Fig. 2 erzeugt der Druckwandler 21 ein analoges Signal ansprechend auf die Größe des hydraulischen Drucks in dem Hubzylinder 14. Ein Analog-zu-Digital (A/D) Konverter, der mit dem Druckwandler und zwiwschen dem Druckwandler und einem Mikroprozessor 22 verbunden ist, konvertiert das analoge Drucksignal in ein digitales Drucksignal, das durch den Mikroprozessor 22 gelesen wird. Eine Nutzlastgewichtsanzeige 26 ist mit dem Mikroprozessor 22 verbunden und zeigt das gemessene Nutzlastgewicht an, basierend auf den Berechnungen, die durch den Mikroprozessor 22 durchgeführt werden. Eine Produktivitätsanzeige 28 ist vorgesehen zum Anzeigen der Menge an Material, das durch das Fahrzeug 11 in einer vorgewählten Zeitperiode geladen wird. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel weist eine Speichervorrichtung 32 und einen Drucker 30 auf, der Hartkopie-Berichte erzeugt.
Gemäß den Fig. 3 und 4 ist die Beziehung zwischen den Druck/Zeitcharakteristika und den Druck/Hubzylinderausfahrcharakteristika gezeigt. Die Form jeder Kurve entspricht einer graphischen Darstellung eines Polynoms der zweiten Ordnung, und zwar über dem Bereich von Interesse der Zeit und der Ausfahrgröße. Wie es gezeigt ist, entspricht die untere Kurve in jedem Graph den Bedingungen, bei denen der Kübel 16 leer ist und die oberste Kurve in jedem Graph entspricht der maximal angegebenen Nutzlast in dem Kübel 16. Jede Kurve, die an einer progressiv höheren Stelle an dem Graph angeordnet ist, entspricht einer progressiv größeren Nutzlast.
Da sowohl die Druck/Zeit als auch die Druck/Ausfahrcharakteristika als Polynome der zweiten Ordnung ausgedrückt werden können, kann, wenn die Druck/Zeitcharakteristik, die einer gegebenen Nutzlast entspricht, bekannt ist, daraufhin die Druck/Ausfahrcharakteristik entsprechend derselben Nutzlast bestimmt werden. Die Ableitung des Druck/Ausfahrpolynoms ist jedoch nur möglich, wenn die Geschwindigkeit über der differentiellen Zeitperiode von Interesse als konstant angenommen wird. Vorteilhafterweise ist die Zeitlänge von Interesse in der Größenordnung von einem Zehntel einer Sekunde. Während eines solchen kleinen Zeitrahmens verhindern physikalische Einschränkungen, daß sich der Hubzylinderdruck erheblich ändert. Obwohl eine sehr kurze Abtastzeit verwendet wird, werden akkurate Ergebnisse erhalten durch Anpassen einer Vielzahl von Proben oder Abtastungen an ein Polynom der zweiten Ordnung.
Die Ableitung kann am besten verstanden werden in Verbindung mit den folgenden Gleichungen:
P = at² + bt + c dP/dt = 2at + b (1)
wobei
P der Hubzylinderdruck ist;
t die Zeit ist;
a, b und c Konstanten sind; und
dP/dt die Steigung der Druck/Zeitcharakteristik ist.
P = dx² + ex + f dP/dx = 2dx + e (2)
wobei
P der Hubzylinderdruck ist;
x die Hubzylinderausfahrgröße ist;
d, e und f Konstanten sind; und
dP/dx die Steigung der Druck/Ausfahrcharakteristik ist.
V = dx/dt = (dP/dt)/(dP/dx) (3)
wobei
V = Geschwindigkeit des Hubzylinderausfahrens.
Die Druck/Zeitcharakteristika werden empirisch bestimmt durch Anpassen von Datenpunkten, die von dem Druckwandler 21 erhalten werden, und zwar an ein Polynom der zweiten Ordnung unter Verwendung einer Fehlereliminiertechnik vorzugsweise dem Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate. Druck/Ausfahrcharakteristika für eine vorgewählte Anzahl von diskreten bekannten Nutzlasten werden experimentell bestimmt für das Fahrzeug, das die vorliegende Erfindung beinhaltet und sind in der Speichervorrichtung 32 gespeichert. Die Anzahl der ausgewählten Druck/Ausfahrcharakteristika basiert auf dem Bereich der möglichen Nutzlasten und dem Grad der gewünschten Genauigkeit. Während die Hubzylinderausfahrgröße vorzugsweise die unabhängige Variable ist, können andere Variablen, die Veränderungen der Ladergeometrie anzeigen, wie zum Beispiel die Drehung des Hubarmschwenkstiftes 13 verwendet werden.
Wenn die Geschwindigkeit als konstant angenommen wird, dann gilt:
(2at&sub1; +b)/(2dx&sub1; + e) = V = (2at&sub2; + b)/(2dx&sub2; + e) (4)
Wenn somit die Daten entsprechend dem Punkt 1 bekannt sind und die Steigung der Druck/Zeitcharakeristik an diesem Punkt bekannt ist, können diese Daten mit den Druck/Ausfahrcharakteristika bekannter Nutzlasten verglichen werden, um festzustellen, ob irgendwelche der bekannten Ausfahrchrakteristika Punkte aufweisen, die die Gleichung (4) befriedigen. Dieser Vorgang wird für jeden Punkt entlang der Druck/Zeitcharakteristik wiederholt. Die Druck/Ausfahrcharakteristik, die die meisten Punkte aufweist, welche die Gleichung (4) befriedigen, entspricht dem vorgewählten Nutzlastgewicht, das am nächsten am Ist-Gewicht der Nutzlast in dem Kübel 16 liegt.
Gemäß dem in den Fig. 5 und 5A gezeigten Algorithmus wird eine detaillierte Ansicht der Schritte, die in der vorliegenden Erfindung enthalten sind, gezeigt. Drucksignale von dem Druckwandler 21 werden abgetastet und in der Speichervorrichtung 32 mit einer vorbestimmten Rate gespeichert. Die Zeit zwischen Abtastungen liegt vorteilhafterweise in der Größenordnung von einem Zehntel einer Sekunde, jedoch ist die ausgewählte Rate eine Sache der Designauswahl. Eine vorgewählte Anzahl von gespeicherten Drucksignalen wird verwendet, um ein Polynom der zweiten Ordnung abzuleiten, welches den Zylinderdruck als eine Funktion der Zeit 36 ausdrückt. Typischerweise wird ein Verfahren des kleinsten Fehlerquadrats verwendet, es können jedoch auch andere Verfahren verwendet werden.
Wie in der Technik bekannt ist, ist ein R²-Wert, der von der Technik des kleinsten Fehlerquadrates erhalten wird, eine gute Anzeige des Grades, mit dem die abgeleitete Funktion Veränderungen in den Ist-Daten erklärt. In dieser Anwendung besteht somit eine positive Beziehung zwischen dem R²-Wert und dem Grad zu dem die Ist- Druck/Zeitcharakteristik parabolisch ist.
Bei typischen Anwendungen führt das Ladefahrzeug 11 vier bestimmte Vorgänge durch: Graben, Heben, Tragen und Abladen. Die vorliegende Erfindung liefert nur akkurate Anzeigen der Nutzlast während der Hubphase. Die Hubphase ist einzigartig dadurch, daß die Druck/Zeitcharakteristik parabolisch ist. Daher kann die Hubphase dadurch identifiziert werden, daß der R²-Wert eine vorbestimmte Konstante 37 übersteigt. Wenn der R²-Wert die vorbestimmte Konstante nicht übersteigt, führt der Lader keinen Hubvorgvang durch und aus dem Algorithmus wird ausgestiegen.
Wenn der R²-Wert die vorbestimmte Konstante übersteigt, wird der kleinste Zeitwert bei 38 ausgewählt, bei dem die Steigung der Druck/Zeitcharakteristik größer als Null ist. Bei 40 wird der kleinste Ausfahrwert ausgewählt, bei dem die Steigung der Druck/Ausfahrcharakteristik größer als Null ist. Wie unter Bezugnahme auf die Gleichung (3) zu sehen ist, ist dies der erste Punkt, bei dem die Geschwindigkit des Kübels 16 größer als Null ist. Die Geschwindigkeit des Kübels wird bei 42 herausgefunden unter Verwendung der Gleichung (3), der Ist-Druck/Zeitcharakteristik und der vorbestimmte Druck/Ausfahrcharakteristik entsprechend einem leeren Kübel 16.
Gemäß der Gleichung (4) ist t&sub2; gleich t&sub1; plus einer Abtastzeit. Da alle anderen Variablen bekannt sind, kann x&sub2; leicht bei 46 bestimmt werden. Wenn x&sub2; zwische Null und einem maximalen Ausfahrwert 48 liegt, wird bei 50 ein Zähler um eins erhöht. In der Speichervorrichtung 32 existiert ein separater Zähler für jede Druck/Ausfahrcharakteristik oder Kennlinie. Der Wert, der in dem Zähler gespeichert ist, zeigt die Anzahl von Punkten auf jeder Druck/Ausfahrcharakteristik an, die Punkten auf der Druck/Zeitcharakteristik entspricht. Die Druck/Ausfahrcharakteristik entsprechend des nächst höheren Nutzlastgewichtes wird dann aus dem Speicher 54 herausgeholt. Wenn jede der vorgewählten Druck/Ausfahrcharakteristika nicht mit der Druck/Zeitcharakteristik 58 verglichen wurde, dann wird bei 40 der Ausfahrwert ausgewählt, bei dem die Steigung der derzeitigen Druck/Ausfahrcharakteristik größer als Null ist und der Algorithmus fährt, wie zuvor beschrieben, fort.
Wenn der x&sub2;-Wert nicht in dem festgelegten Bereich liegt, wird der x&sub1;-Wert um eine differentielle Größe erhöht. Wenn der inkrementierte x&sub1;-Wert geringer als der maximale Ausfahrwert 56 ist, dann wird die Geschwindigkeit des Kübels bei 44 bestimmt und der Algorithmus fährt, wie zuvor beschrieben, fort. Wenn der erhöhte x&sub1;-Wert größer als der maximale Ausfahrwert 56 ist, dann wird die Druck/Ausfahrcharakteristik entsprechend dem nächsthöheren Nutzlastgewicht aus dem Speicher 54 herausgenommen und der Algorithmus fährt, wie zuvor beschrieben, fort.
Wenn jede der vorgewählten Druck/Ausfahrcharakteristika mit der Druck/Zeitcharakteristik 58 verglichen wurde, dann wird die Druck/Ausfahrcharakteristik mit dem höchsten Wert bei 60 ausgewählt und das Nutzlastgewicht, das diesem entspricht, wird angezeigt und bei 62 in der Speichervorrichtung 32 gespeichert. Aus dem Algorithmus wird dann ausgestiegen.
Wenn es mehr als eine Druck/Ausfahrcharakteristik mit demselben Zählerwert 60 gibt, dann wird bei 66 die Charakteristik ausgewählt, die den folgenden Ausdruck minimiert:
(Pact - Pform) dx (5)
wobei:
Pact eine Ist-Druck/Ausfahrcharakteristik ist, die bestimmt wird aus den Druck- und Längungsdaten, die von der vorliegenden Erfindung abgeleitet wurden; und
Pform eine der vorgewählten Druck/Ausfahrcharakteristika ist.
Das Nutzlastgewicht entsprechend der Druck/Ausfahrcharakteristik, die die Gleichung 5 minimiert, ist das vorbestimmte Nutzlastgewicht, das am nächsten am Ist-Nutzlastgewicht liegt. Das minimierte Nutzlastgewicht wird angezeigt und bei 68 in der Speichervorrichtung 32 gespeichert. Aus dem Algorithmus wird dann ausgestiegen.

Industrielle Anwendbarkeit

Der Betrieb eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird am besten unter Bezugnahnme auf seine Verwendung bei Ladeanwendungen beschrieben, bei denen es wichtig ist, das Nutzlastgewicht zu kennen. Dieses Nutzlastmeßsystem ist auch wertvoll bei Anwendungen, wo es wünschenswert ist, die Laderfahrzeugproduktivität zu überwachen.
Ein typischer Arbeitszyklus eines Laders 11 weist sequentiell folgendes auf: Graben und/oder Zusammendrücken eines Materialstapels oder -haufens, Zurückfahren oder -ziehen des Kübels 16, um die Last zu halten, Fahren zu einem Abladeort oder einem Transportfahrzeug, während der Kübel 16 angehoben wird, und zuletzt Abladen der Last, und zwar aus einer angehobenen Position. Dieser Ladezyklus wird durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht unterbrochen, da sie automatisch feststellt, wann sich das Fahrzeug in einer Hubphase befindet. Darüber hinaus macht die vorliegende Erfindung es nicht notwendig, daß der Bediener das Heben in einer vorbestimmten Stellung anhält, noch macht sie es notwendig, daß der Bediener den Kübel 16 über eine vorbestimmte Stellung hebt.
Die vorliegende Erfindung ist auch ausdehnbar auf andere Fahrzeuge, indem für unterschiedliche Verbindungskonfigurationen kompensiert wird. Fahrzeugarten, für die die Anwendung antizipiert wird, sind zum Beispiel Bagger, ein Frontschaufelbagger, Löffelbaggerlader und alle Fahrzeuge mit mindestens einer Verbindung mit mindestens einem hydraulischen Zylinder zum Modifizieren der Verbindungskonfiguration. Für diese Fahrzeugverbindungskonfigurationen können zusätzliche Drucksensoren notwendig sein, um den Zylinderdruck in einer Vielzahl von Hubzylindern während des Arbeitszyklus zu detektieren. Die Grundnutzlastgewicht-Berechnungen bleiben jedoch dieselben.
Irgendwelche speziellen Werte, die in den obigen Beschreibungen verwendet wurden, sind nicht als Einschränkungen, sondern nur als Beispiele anzusehen. Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich durch eine Studie der Zeichnung, der Offenbarung und der folgenden Ansprüche.

Claims

1. Verfahren zum dynamischen Messen und Anzeigen des Nutzlastgewichtes für ein Fahrzeug (11) mit mindestens einem Hubzylinder (14) zum Heben eines Nutzlastträgers (16), wobei das Fahrzeug (11) im allgemeinen einen Arbeitszyklus durchführt, der das Heben des Nutzlastträgers (16) umfaßt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Abfühlen des hydraulischen Drucks in dem Hubzylinder (14) während des Arbeitszyklus;

Liefern einer Vielzahl von Signalen ansprechend auf den abgefühlten Druck;

Ableiten einer zeitabhängigen Polynomdarstellung der zweiten Ordnung der Vielzahl von Signalen;

Vergleichen des zeitabhängigen Polynoms mit mindestens einer aus einer Vielzahl von geometrischen Polynomdarstellungen der zweiten Ordnung bekannter Nutzlastgewichte; und

Berechnen eines Ist-Nutzlastgewichtes ansprechend auf diesen Vergleich.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ableitungsschritt für das zeitabhängige Polynom das Verwenden einer Fehlerminimiertechnik aufweist, um eine vorbestimmte Anzahl der Signale an eine Gleichung der zweiten Ordnung anzupassen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Hubzylinder (14) ausgefahren wird, um den Nutzlastträger (16) anzuheben und wobei das geometrische Polynom eine Beziehung zwischen dem abgefühlten Druck und der Ausfahrlänge des Hubzylinders (14) darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Vergleichsschritt das Vergleichen der Verhältnisse einer Veränderungsrate des abgefühlten Drucks bezüglich der Zeit und eine Veränderungsrate der Hubzylinderausfahrlänge bezüglich der Zeit aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abfühlschritt des Hubzylinderdrucks nur durchgeführt wird, während des Nutzlasthebeabschnitts des Arbeitszyklus.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug eine Speichervorrichtung (32) aufweist, die die Vielzahl von geometrischen Polynomdarstellungen speichert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von geometrischen Polynomdarstellungen empirisch bestimmt werden.

8. Vorrichtung zum dynamischen Messen und Anzeigen eines Nutzlastgewichtes für ein Fahrzeug (11) mit mindestens einem Hubzylinder (14) zum Heben eines Nutzlastträgers (16), wobei das Fahrzeug (11) im allgemeinen einen Arbeitszyklus durchführt, der das Heben des Nutzlastträgers (16) aufweist, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

Mittel (21) zum Abfühlen des hydraulischen Drucks des Hubzylinders während des Arbeitszyklus;

Mittel (34) zum Liefern einer Vielzahl von Signalen ansprechend auf den abgefühlten Druck;

Mittel (36) zum Ableiten einer zeitabhängigen Polynomdarstellung der zweiten Ordnung, der Vielzahl von Signalen;

Mittel (46) zum Vergleichen des zeitabhängigen Polynoms mit mindestens einer aus einer Vielzahl von geometrischen Polynomdarstellungen der zweiten Ordnung bekannter Nutzlastgewichte; und

Mittel (60) zum Berechnen eines Ist-Nutzlastgewichtes ansprechend auf diesen Vergleich.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Ableitungsmittel (36) des zeitabhängigen Polynoms eine Fehlerminimiertechnik verwenden zum Anpassen einer vorbestimmten Anzahl der Signale an eine Gleichung der zweiten Ordnung.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Hubzylinder (14) ausfährt zum Heben des Nutzlastträger (16) und wobei die Vielzahl von geometrischen Polynomen eine Beziehung zwischen dem abgefühlten Druck und der Hubzylinderausfahrlänge darstellt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vergleichsmittel (46) Verhältnisse einer Veränderungsrate des abgefühlten Drucks bezüglich der Zeit und eine Veränderungsrate der Hubzylinderversetzung bezüglich der Zeit aufweisen.

12. Vorrichung nach Anspruch 8, wobei die Mittel (21) zum Liefern einer Vielzahl von Signalen die Signale nur während des Nutzlasthebeabschnitts des Arbeitszyklus liefern.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung eine Speichervorrichtung (32) aufweist zum Speichern der Vielzahl von geometrischen Polynomdarstellungen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von geometrischen Polynomdarstellungen empirisch bestimmt sind.