一种智能车载称重系统的制作方法

1.本发明涉及车载称重技术领域，特别是涉及一种智能车载称重系统。


背景技术：

2.目前，在公路货运行业，国家对超载运输整治力度不断加大，无论是私人车主还是物流公司，对车辆重量的称量都是非常急需的。整车重量称量既能保证车辆不超载，又能使装载量接近满载，使运输利润最大化。传统精度较高的车辆重量称量方式是到地磅上进行称量整车重量，但是拥有地磅的地方少且分散，且每次装货后都需要去地磅称量就显得非常麻烦。
3.目前市场上也有车载称重方案，但其称量精度较低，安装复杂，有的甚至需要在牵引车与半挂车脱离的情况下才能使用其车载称重系统进行半挂车重量的称量，这些方案均不能满足高精度车辆重量静态称量的要求。专利cn201610753441.8描述了一种汽车列车车载称重系统及称重方法，具体为在牵引车鞍座上安装的传感器和牵引车上的处理器作为一个称重模块，安装在半挂车车桥上的传感器和安装在半挂车上的处理器作为另一个称重模块，两个模块组合作为汽车列车的一套称重系统来实现汽车列车的实时称重。该方案的缺点在于需要再牵引车鞍座上安装与半挂车车桥上不一样的传感器，增加了系统零部件数量，增加了系统失效风险，在车桥上安装传感器进行称重的方法，其基本原理为通过传感器测量车桥受载以后的微小形变，并通过力学模型和数学模型求解得到该车桥上所受的载荷，进而得到该车桥的承载重量；并且该方案不在牵引车车桥上安装传感器，其根本原因在于牵引车驱动桥在行驶过程中，由于驱动桥内部的减速器和差速器等齿轮的转动，并与桥壳里面的齿轮油摩擦导致驱动桥在车辆行驶过程中会迅速的升温，并最终达到70℃左右的一个热平衡状态；而在驱动桥安装传感器，传感器测量精度由于车桥的热胀冷缩导致称重误差急剧增大，几乎没有精度可言。并且专利中传感器安装在鞍座上的方法复杂繁琐，不利于操作和标定；且该专利在半挂车上安装传感器，并没有考虑当环境温度变化较大时的解决方案：从冬天车辆启动前半挂车车桥与环境温度(零下40℃)相同到车辆运行起来后，半挂车桥多次制动后制动鼓的温升传至车桥本体后，引起的的车桥热胀冷缩效应导致传感器测量受温度影响误差增大，该模块称重误差急剧增大；同时该方案中，整个汽车列车在启动行驶后，由于牵引车称重方法中的鞍座称重模块由于复杂并精度低，半挂车模块中车桥上的传感器受环境温度变化影响而称重误差急剧增大，从而导致了该方案在实际应用过程中称重精度非常低。故亟需一种智能车载称重系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种智能车载称重系统，以解决上述现有技术存在的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种智能车载称重系统，包括用于检测车辆前端作用在前转向桥上的载荷的前转向桥模块、用于检测作用在后驱动桥上的载荷的后驱动桥模块以及与所述前转
向桥模块和所述后驱动桥模块电性连接的处理器；
7.所述前转向桥模块和所述后驱动桥模块均包括传感器支架以及固定设置在传感器支架上下两端的传感器；所述传感器支架分别与前转向桥、后驱动桥固定连接，所述传感器对称设置在前转向桥或后驱动桥的上下两端；所述前转向桥和后驱动桥均为车桥，所述传感器通过测量车桥受载后的微变形来监测车桥上的载荷。
8.优选的，车辆通过所述前转向桥和所述后驱动桥两部分支撑，所述车辆均通过承载机构与所述前转向桥和所述后驱动桥连接。
9.优选的，所述承载机构为钢板弹簧、空气弹簧、扭转弹簧或油气弹簧中的任意一种。
10.优选的，所述处理器与所有的传感器之间通过电缆线或者无线传输的方式连接。
11.优选的，所述传感器支架套设在车桥的外侧，所述传感器支架与车桥通过粘接、焊接或者螺栓连接中的任意一种方式连接。
12.优选的，所述传感器支架与传感器通过粘接、焊接、铆接螺栓连接或者一体设计中的任意一种方式连接。
13.优选的，上下对称设置的传感器为一组传感器，所述前转向桥模块和所述后驱动桥模块均包括若干组传感器。
14.本发明公开了以下技术效果：本发明通过传感器来检测车轴的受载变形，且通过传感器支架放大车轴受载后的变形，来计算板簧作用于车轴的载荷，能够实现高精度静态地车载重量称量，既能实现对载重的精准控制，又能实时监控车辆在运输过程中的载重情况。
15.同时，本发明通过传感器的对称差分布置，根本解决了其他方案无法解决的环境温度或者车桥本身行驶后温度升高引起的测量误差变大的问题。本发明可在车辆静止时以及车辆行驶过程中监测车辆的载重信息，或者牵引车与半挂车组成的列车组合的载重信息。该装置能够有实时有效地给驾驶员或者物流公司的后台监控提供这些重量信息，能有效避免车辆超载被罚款以及司机私拉货私卸货等问题。
16.该系统安装方便可靠，可适用于车辆的前装及后装市场，本发明适用于各类有轴车辆，无论是载货车还是牵引车以及半挂车。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明智能车载称重系统结构示意图；
19.图2为本发明车桥载荷分布图；
20.图3为本发明前转向桥模块或后驱动桥模块结构示意图；
21.图4为本发明传感器支架结构示意图；
22.图5为本发明传感器支架另一视角结构示意图；
23.图6为本发明车桥受力示意图；
24.图7为单一传感器情况下车桥受力及边形图；
25.图8为车桥热胀冷缩下受力及边形图；
26.图9为本发明车桥受载后车桥变形图；
27.图10为本发明车桥热胀冷缩下受力图；
28.图11为实施例2结构示意图。
29.其中，a为前转向桥模块，b为后驱动桥模块，c为处理器，1为车桥，2为传感器支架，3为传感器，5为承载机构，6为车轮。
具体实施方式
30.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。
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
32.实施例一
33.参照图1-10，本实施例提供了一种智能车载称重系统，包括用于检测车辆前端作用在前转向桥上的载荷的前转向桥模块a、用于检测作用在后驱动桥上的载荷的后驱动桥模块b以及与前转向桥模块a和后驱动桥模块b电性连接的处理器c。前转向桥模块a和后驱动桥模块b均包括传感器支架2以及固定设置在传感器支架2上下两端的传感器3；传感器支架2分别与前转向桥、后驱动桥固定连接，传感器3对称设置在前转向桥或后驱动桥的上下两端；前转向桥和后驱动桥均为车桥1，传感器3通过测量车桥1受载后的微变形来监测车桥1上的载荷。如图2所示，本发明通过监测车辆前端作用在前转向桥上的载荷f1和f2，以及作用在后驱动桥上的载荷f3、f4，便可求得车辆的载重重量，但不局限于该种载荷分布方式，也可以为监测车辆前端作用在前转向桥上的载荷f1以及作用在后驱动桥上的载荷f2、f3和f4。
34.进一步优化方案，车辆通过前转向桥和后驱动桥两部分支撑，车辆均通过承载机构5与前转向桥和后驱动桥连接。车辆的整车重量包括车辆自重和车辆载重，并且车辆均通过前段转向桥与后段的驱动桥两部分被支撑起来，如图2、图6所述。
35.进一步优化方案，承载机构5为钢板弹簧、空气弹簧、扭转弹簧或油气弹簧中的任意一种。
36.进一步优化方案，处理器c与所有的传感器3之间通过电缆线或者无线传输的方式连接。
37.进一步优化方案，传感器支架2套设在车桥1的外侧，传感器支架2与车桥1通过粘接、焊接或者螺栓连接中的任意一种方式连接。
38.进一步优化方案，传感器支架2与传感器3通过粘接、焊接、铆接螺栓连接或者一体设计中的任意一种方式连接。
39.图7为单一传感器情况下车桥受力及边形图；其中：f21-左弹簧作用于车轴上的力、f22-右侧弹簧作用于车轴上的力、f23-左侧轮胎受地面作用力、f24-右侧轮胎受地面作
用力。在f21和f22的作用下，车桥1会发生如图7示的微变形，变形后的车桥如虚线所示，则变形后的车桥1会带着传感器支架2一起变化，导致传感器支架2给传感器3传递一个变形
△
m以及对传感器作用一个力f，传感器3可以用形变传感器或者力传感器测得该变化，传感器把测得的信息传输给处理器c，处理器c通过计算得到该车桥1上的载荷。
40.但是无论环境温度变化引起的车桥热胀冷缩或者是驱动桥行驶过程中自身的温升引起的车桥热胀冷缩，会导致如图8所示的结果：车桥1热胀冷缩后会导致传感器支架2在车桥1上的连接点也随着车桥1热胀冷缩，引起传感器支架2在传感器3安装处会有
△
x的形变以及
△
f的受力变化，并且该形变在不同的温度下形变量不同，并且是非线性变化，极难标定该形变随温度的变化规律。而车桥受载后的微小形变量导致的传感器3变化几乎与车桥1在温度变化后的热胀冷缩导致的车桥形变引起的传感器变化在相同的数量级上，故大大的降低了这种称重方案的精度，甚至没有精度可言。
41.但是本发明提供的根据传感器安装点进行对称布置的两个传感器的差分方案，可以很好的解决这个问题。相同的，在车桥受载后，车桥的变形如图9所示：
42.同理：f21-左弹簧作用于车轴上的力、f22-右侧弹簧作用于车轴上的力、f23-左侧轮胎受地面作用力、f24-右侧轮胎受地面作用力。在f21和f22的作用下，车桥会发生如图七所示的微变形，变形后的车桥如虚线所示，则变形后的车桥1会带着传感器支架2一起变化，导致传感器支架2会给传感器3传递两个变形
△
m和
△
n以及对两个传感器分别作用力f1和f2。因为两个传感器3是根据传感器支架2在车桥上的连接点对称安装，所以理论上
△
m＝
△
n，f1＝f2。并且传感器可以用形变传感器或者力传感器测得该变化，且总的变化量为
△
m
△
n＝2
△
m以及2f1，传感器把测得的信息传输给处理器c，处理器c通过计算得到该车桥上的载荷。并且这样测量的精度是单传感器方案的两倍。
43.车桥在无论是环境温度变化还是自身行驶过程中温度变化引起的车桥热胀冷缩后，其受力简图如图10所示：
44.车桥热胀冷缩后会导致传感器支架2在车桥上的连接点也随着车桥热胀冷缩，引起传感器支架2在传感器3安装处会有
△
x和
△
y的形变以及
△
f1和
△
f2的受力变化。因为两个传感器3是根据传感器支架2在车桥上的连接点对称安装，所以车桥热胀冷缩后，理论上
△
x＝
△
y，
△
f1＝
△
f2。并且传感器可以用形变传感器或者力传感器测得该变化，车桥热胀冷缩后引起传感器总的变化量为
△m‑△
x
△
n
△
y＝
△
m
△
n＝2
△
m，故与车桥热胀冷缩前传感器所监测到的信号总和是一致的，从而排除了温度变化引起车桥热胀冷缩引起的测量误差。
45.处理器c可带有多种功能，包括最基本的对传感器信号的处理功能，然后通过传感器信号计算各车桥载重以及整车载重功能，处理动态行驶过程中车桥受地面冲击引起的各种噪音功能，gps定位功能，车速计算功能、温度监测功能，数据存储或者外发功能，以及增加显示设备达到显示各类信息功能、超载报警功能等等。
46.实施例二：
47.参照图11，本实施例提供了一种智能车载称重系统，本实施例与实施例一的区别仅在于，上下对称设置的传感器3为一组传感器3，前转向桥模块a和后驱动桥模块b均包括设置在每个车桥1上的两组传感器3，实施例一前转向桥模块a和后驱动桥模块b仅包括设置在每个车桥1上的一组传感器3。传感器3可以布置在车桥其他位置，或者布置多组在同一车
桥上，这样能更好的消除温度变化对系统测量精度的影响。并且各组传感器也不一定布置在车桥的同侧，也可以布置在车桥的对侧等等。同理在载货车的后驱动桥或者半挂车的承载桥上，该方案也同样适用。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
49.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。