车载称重传感器装置及采集方法与流程

1.本发明涉及称重传感技术领域技术领域，特别是涉及一种车载称重传感器装置及采集方法。


背景技术：

2.监控测量载重情况，是保障交通安全的重要一环。且随着近年来对于货运治超的严格管控，对于车辆载重情况也得到了更多的关注。
3.比如在具体场景中，为了不超载，货车司机在装货物时需要凭借经验判断是否超载，但是对于不熟悉的货物时，难以凭借经验判断是否超载，在装完货物之后将货车开到地磅进行称重，若超重，则需返回装货点进行卸货；若未超重，为达更大的经济效益，往往会再返回继续装货到临界限载重量，此种监控车载重量方式较为繁琐；且即便是熟悉货物且经验丰富的货车司机也难以精准估算。
4.本案的申请人在先申请cn217032727 u一种车载货物重量检测传感器，通过检测两极板间的电容变化以测量车辆载重重量，但是在使用过程中，申请人发现存在如下问题：1、车辆在运行过程中发生颠簸，传感器内部器件易损坏；且车辆颠簸时车梁与车桥之间距离增大，活动件易被拉出外壳，造成传感器更严重的损坏；2、传感器安装于车梁与车桥之间以测量车辆载重重量，也就意味着传感器的多种起支撑作用的部件需要使用金属材料，大量的金属材料的设置容易对检测两极板间电容时产生干扰，影响测量精度；3、由于在安装传感器时，安装精度难以把握，有时候安装好的传感器并非完全垂直车桥，传感器容易损坏。
5.因此，寻找适配的车载称重传感器装置及采集方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术中的传感器易损坏、传感器测量精度不够高的技术问题，本发明提供一种车载称重传感器装置及采集方法，能够有效防止传感器损坏，同时提升测量车载重量精度。
7.第一方面，本技术提供一种车载称重传感器装置，包括同轴设置的外壳，作为第一电极，固定于车梁，包括电极部和活动件容置部；采集件，作为第二电极，设置于所述电极部内部，与所述电极部形成间隙；活动件，设有套管部和限位部，所述套管部嵌插入所述间隙中，所述限位部能够在所述活动件容置部内沿轴向滑动；固定件，设置于所述活动件容置部的端部，为空心结构；第一弹性件，固定于车桥，其拉力作用于所述活动件，在车辆未装载状态下被拉伸；
第二弹性件，抵接于所述限位部与所述固定件之间，在车辆未装载状态下被压缩到最小；连接杆，穿过所述固定件并固定连接所述限位部，所述连接杆通过万向螺丝与所述第一弹性件连接；所述第一弹性件的弹性系数大于所述第二弹性件的弹性系数。
8.在其中一个实施例中，所述第一弹性件的弹性系数是所述第二弹性件的弹性系数的2至5倍；所述第一弹性件为拉伸弹簧，在未受力状态下，钢圈紧密排布；所述第二弹性件为压缩弹簧，在未受力状态下，钢圈之间具有钢圈间隙。
9.在其中一个实施例中，所述外壳还包括控制件容置部，用于容纳控制组件，所述控制组件分别与所述外壳和所述采集件电连接；所述固定件与所述外壳通过螺纹连接。
10.在其中一个实施例中，所述限位部朝向所述固定件一侧设有空心柱，所述固定件朝向所述活动件的一侧设有限位柱，所述第二弹性件分别套接于所述空心柱和所述限位柱；所述连接杆朝向所述限位部一侧设有球状凸起，所述空心柱内设有一限位槽，所述限位槽与所述球状凸起相适配，所述球状凸起嵌入所述限位槽中，以使得所述连接杆固定连接所述限位部。
11.在其中一个实施例中，所述连接杆中段设有第三弹性件；所述连接杆朝向所述限位部一侧设有球状凸起，所述空心柱内设有一限位槽，所述限位槽与所述球状凸起相适配，所述球状凸起嵌入所述限位槽中；所述第三弹性件为拉伸弹簧，在未受力状态下，钢圈紧密排布。
12.在其中一个实施例中，所述连接杆还包括支撑部，所述支撑部一端通过万向螺丝使所述连接杆与车桥连接，所述支撑部另一端与所述第三弹性件固定连接，所述第三弹性件穿过所述固定件且远离所述支撑部的一端与所述球状凸起固定连接。
13.在其中一个实施例中，所述套管部和所述限位部均为绝缘材料。
14.在其中一个实施例中，所述套管部为金属材料，所述限位部为绝缘材料，所述套管部与所述电极部中外壳内壁紧密贴合，所述套管部与所述采集件具有一定空隙。
15.第二方面，本技术提供一种车载称重传感器采集方法，应用于如第一方面中任一项所述的一种车载称重传感器装置，包括如下步骤：获取所述第一电极和所述第二电极的初始电位值，根据所述初始电位值计算所述第一电极与所述第二电极之间的第一电容值；当车梁与车桥之间距离变化时，获取所述第一电极和所述第二电极的目标电位值，根据所述目标电位值计算所述第一电极与所述第二电极之间的第二电容值；根据所述第一电容值与所述第二电容值计算得到车辆载重信息。
16.根据本技术提供的一种车载称重传感器采集装置，有益效果在于：1、行车过程中，车梁与车桥之间的距离变化通过第一弹性件、第二弹性件传递至活动件，第一弹性件、第二弹性件对活动件的作用力相反，能够进行抵消，从而避免活动件受到冲击发生损坏；2、外壳的设置能够完全包覆采集件和活动件，有效屏蔽干扰，提高测量精度，固定件的设置防止活动件被拉出外壳损坏；3、活动件通过连接杆、万向螺丝连接于第一弹性件，即使传感器的安装位置略有
倾斜，非完全垂直车桥，也可通过连接杆、万向螺丝对活动件和第一弹性件的受力角度进行调整，减缓传感器因安装精度不够导致的损坏。
17.根据本技术提供的一种车载称重传感器采集方法，有益效果在于：车载货物重量的变化，将影响车梁与车桥之间距离，通过测量车梁与车桥之间的距离变化情况，间接得出车载货物重量。本技术的车载称重传感器装置实质上为电容式位移传感器，车梁与车桥之间的距离变化通过第一弹性件、第二弹性件的作用转换为活动件的套管部的位置改变。作为第一电极的外壳和作为第二电极的采集件构成一电容器，套管部位于外壳和采集件之间，套管部的位置改变将影响电容器的电容值，通过测量外壳和采集件的电位变化，可计算电容值的改变情况，进而反映车载货物重量变化情况。
附图说明
18.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，下面将对实施例或现有技术描述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。
19.图1为本发明一实施例中车载称重传感器装置的爆炸结构示意图；图2为本发明一实施例中车载称重传感器装置的剖面爆炸结构示意图；图3为本发明一实施例中车载称重传感器装置的剖面结构示意图；图4为本发明一实施例中车载称重传感器装置的剖面结构示意图；图5为本发明一实施例中车载称重传感器装置的爆炸结构示意图；图6为本发明一实施例中车载称重传感器装置的剖面结构示意图；图7为本发明一实施例中连接杆的结构示意图；图8为本发明一实施例中限位部及固定件的剖面结构示意图；图9为本发明一实施例中车载称重传感器装置的部分剖面结构示意图；图10为本发明一实施例中车载称重传感器装置的安装结构示意图；图11为本发明一个实施例中车载称重传感器采集方法的流程示意图。
20.附图标记：a、车梁；b、车桥；1、外壳；11、电极部；12、活动件容置部；13、间隙；2、采集件；3、活动件；31、套管部；32、限位部；321、空心柱；3211、限位槽；322、第一延伸台；4、固定件；41、限位柱；42、第二延伸台；5、第一弹性件；6、第二弹性件；7、连接杆；71、球状凸起；72、第三弹性件；73、支撑部；8、万向螺丝。
具体实施方式
21.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
22.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者间接设置在另一个部件上；当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或间接连接至另一个部件上。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
25.本案的申请人在先申请cn217032727 u一种车载货物重量检测传感器，通过检测两极板间的电容变化以测量车辆载重重量，但是在使用过程中，申请人发现存在如下问题：1、车辆在运行过程中发生颠簸，传感器内部器件易损坏；且车辆颠簸时车梁a与车桥b之间距离增大，活动件3易被拉出外壳1，造成传感器更严重的损坏；2、传感器安装于车梁a与车桥b之间以测量车辆载重重量，也就意味着传感器的多种起支撑作用的部件需要使用金属材料，大量的金属材料的设置容易对检测两极板间电容时产生干扰，影响测量精度。
26.3、由于在安装传感器时，安装精度难以把握，有时候安装好的传感器并非完全垂直车桥b，传感器容易损坏。
27.为了解决上述提到的技术问题，本技术提供一种车载称重传感器装置及采集方法，本技术提供的一种车载称重传感器装置安装于车梁a与车桥b之间，参阅图10所示，外壳1靠近车梁a的一端通过上安装支架固定在车梁a槽钢上，第一弹性件5靠近车桥b的一端通过下安装支架固定在车桥b上。
28.第一方面，在其中一个实施例中，参阅图1、图2、图3、图4及图9所示，本技术提供一种车载称重传感器装置，包括同轴设置的外壳1、采集件2、活动件3、固定件4、第一弹性件5、第二弹性件6和连接杆7。外壳1作为第一电极，固定于车梁a，包括电极部11和活动件容置部12；采集件2作为第二电极，设置于电极部11内部，与电极部11形成间隙13；活动件3设有套管部31和限位部32，套管部31嵌插入间隙13中，限位部32能够在活动件容置部12内沿轴向滑动；固定件4设置于活动件容置部12的端部，为空心结构；第一弹性件5固定于车桥b，其拉力作用于活动件3，在车辆未装载状态下被拉伸；第二弹性件6抵接于限位部32与固定件4之间，在车辆未装载状态下被压缩到最小；连接杆7穿过固定件4并固定连接限位部32，连接杆7通过万向螺丝8与第一弹性件5连接；第一弹性件5的弹性系数大于第二弹性件6的弹性系数。
29.需要说明的是，车辆在运行过程法发生颠簸，传感器内部各器件易损坏，且车辆颠簸时车梁a与车桥b之间的距离增大，活动件3易被拉扯，可利用第二弹性件6对套设于第二弹性件6两端的固定件4和限位部32进行缓冲，可利用第二弹性件6对活动件3进行缓冲，还可通过第一弹性件5使得套管部31在间隙13中上下移动以缓冲。
30.具体的，外壳1为空心圆柱状，套管部31为空心圆柱状，采集件2为圆柱柱状；外壳1与采集件2同轴设置，采集件2与套管部31同轴设置，外壳1与采集件2之间设有用于套管部31活动的间隙13，套管部31内设有用于容置采集件2的容置腔。当车辆路过地势凸起（如减速带）瞬间，车梁a与车桥b之间的距离瞬间缩小，套管部31在第一弹性件5、连接杆7及限位部32的作用下向车梁a方向移动，套管部31能够在间隙13中活动，采集件2伸入套管部31的容置腔，以使得车载称重传感器装置在车梁a与车桥b之间的距离瞬间缩小时有活动的幅值。
31.本实施例的测量原理在于，车载货物重量的变化，将影响车梁a与车桥b之间距离，通过测量车梁a与车桥b之间的距离变化情况，间接得出车载货物重量。本实施例的车载称重传感器装置实质上为电容式位移传感器，车梁a与车桥b之间的距离变化通过第一弹性件5、第二弹性件6的作用转换为活动件3的套管部31的位置改变。作为第一电极的外壳1和作为第二电极的采集件2构成一电容器，套管部31位于外壳1和采集件2之间，套管部31的位置改变将影响电容器的电容值，通过测量外壳1和采集件2的电位变化，可计算电容值的改变情况，进而反映车载货物重量变化情况。
32.本实例中的车载称重传感器装置在安装后具有如下使用状态：1、初始安装状态下，车辆未装载时，第一弹性件5被拉伸，第二弹性件6被压缩到最小，由于第一弹性件5的弹性系数大于第二弹性件6的弹性系数，第一弹性件5处于略微伸长的状态，套管部31此时相对于采集件2处于最低位置；2、车辆装货后，车梁a与车桥b之间的距离减小，第一弹性件5所受的拉力减小，第二弹性件6受到的压力也减小，第二弹性件6被压缩的弹性势能得以释放，呈较松弛状态，活动件3相对于采集件2的位置上移；3、在车辆行车过程中，在车辆路过地势低洼区域瞬间，车梁a与车桥b的距离瞬间增大，第一弹性件5被拉伸拉长以进行缓冲，防止活动件3被拉出外壳1造成车载称重传感器装置损坏；在车辆路过地势凸起（如减速带）瞬间，参阅图4所示，车梁a与车桥b的距离瞬间缩小，第一弹性件5所受的拉力减小，第二弹性件6受到的压力也减小，活动件3相对于采集件2的位置进一步上移，甚至第一弹性件5将不受拉力，作为支撑件推动活动件3相对采集件2上移，以适应车梁a与车桥b之间距离变化的幅值。
33.本实施例的有益效果如下：1、行车过程中，车梁a与车桥b之间的距离变化通过第一弹性件5、第二弹性件6传递至活动件3，第一弹性件5、第二弹性件6对活动件3的作用力相反，能够进行抵消，从而避免活动件3受到冲击发生损坏；2、外壳1的设置能够完全包覆采集件2和活动件3，有效屏蔽干扰，提高测量精度，固定件4的设置防止活动件3被拉出外壳1损坏；3、活动件3通过连接杆7、万向螺丝8连接于第一弹性件5，即使传感器的安装位置略有倾斜，非完全垂直车桥b，也可通过连接杆7、万向螺丝8对活动件3和第一弹性件5的受力角度进行调整，减缓传感器因安装精度不够导致的损坏。
34.在其中一个实施例中，所述第一弹性件5的弹性系数是所述第二弹性件6的弹性系数的2至5倍；所述第一弹性件5为拉伸弹簧，在未受力状态下，钢圈紧密排布；所述第二弹性件6为压缩弹簧，在未受力状态下，钢圈之间具有钢圈间隙。
35.需要说明的是，弹性系数影响弹性件受力后发生形变程度和形状变化，在初始安装状态下，车辆未装，在初始安装本技术的车载称重传感器装置时，先将外壳1固定在车梁a上，外壳1中轴线尽可能垂直车桥b，将第一弹性件5向车桥b方向施力且将第一弹性件5与车桥b固定连接，在对第一弹性件5向车桥b方向施力时以使连接杆7带动活动件3向车桥b方向移动，此时抵接在活动件3的限位与固定件4之间的第二弹性件6被压缩到最小，此时第二弹性件6的弹性势能比第二弹性件6未被压缩时的弹性势能大。且由于第一弹性件5的弹性系数是第二弹性件6的弹性系数的2至5倍，在对第一弹性件5施力与第二弹性件6施力相同的情况下，第二弹性件6比第一弹性件5更容易发生明显形变。
36.优选的，第一弹性件5的弹性系数是第二弹性件6的弹性系数的3.5倍。
37.当然，由于不同车辆车梁a与车桥b之间的距离不同，第二弹性件6被压缩的程度不同，第二弹性件6可被压缩也为初装本技术的车载称重传感器装置时以适应车梁a与车桥b之间距离不同的幅值。
38.需要说明的是，本技术设置的第一弹性件5与第二弹性件6巧妙之处在于；示例性的，在初次将车载称重传感器装置安装到空载车辆上时候，需要适配的调节结构以使得车载称重传感器装置能够安装到车梁a与车桥b之间，对第一弹性件5施加朝向车桥b方向的力，由于第二弹性件6的钢圈之间具有钢圈间隙，第二弹性件6被压缩，钢圈之间的钢圈间隙减小，或者第二弹性件6被压缩后钢圈之间紧密排布，以适应车梁a与车桥b之间的距离。而此时第二弹性件6被压缩弹性势能增大，在车辆装货物载重后，车梁a与车桥b之间的距离减小，第一弹性件5所受的拉力减小，第二弹性件6受到的压力也减小，第二弹性件6被压缩的弹性势能得以释放并推动活动件3朝靠近采集件2的方向移动。
39.在其中一个实施例中，所述外壳1还包括控制件容置部，用于容纳控制组件，所述控制组件分别与所述外壳1和所述采集件2电连接；所述固定件4与所述外壳1通过螺纹连接。
40.需要说明的是，控制组件检测外壳1与采集件2的电位变化，进而反映车载货物重量变化情况。
41.需要说明的是，固定件4与外壳1可拆卸连接。外壳1朝向车桥b一端设置有开口，固定件4设有第一螺纹，外壳1的开口处设第二螺纹，第一螺纹与第二螺纹相适配，以使固定件4与外壳1螺纹连接时紧密贴合。固定件4轴心处开设有通孔，该通孔为固定件4的所述空心结构，连接杆7穿过通孔后与活动件3的限位部32连接。
42.在其中一个实施例中，参阅图2、图3、图7及图8所示，所述限位部32朝向所述固定件4一侧设有空心柱321，所述固定件4朝向所述活动件3的一侧设有限位柱41，所述第二弹性件6分别套接于所述空心柱321和所述限位柱41；所述连接杆7朝向所述限位部32一侧设有球状凸起71，所述空心柱321内设有一限位槽3211，所述限位槽3211与所述球状凸起71相适配，所述球状凸起71嵌入所述限位槽3211中，以使得所述连接杆7固定连接所述限位部32。
43.需要说明的是，限位部32靠近车梁a一端周侧向外延伸设有第一延伸台322，固定件4靠近车桥b一端周侧向外延伸设有第二延伸台42，第二弹性件6两端分别套接于固定件4的空心柱321和限位部32的限位柱41后，且第二弹性件6两端分别抵接于第二延伸台42和第一延伸台322。
44.需要说明的是，第一弹性件5与连接杆7通过万向螺丝8连接，连接杆7与活动件3通过限位部32与连接杆7上的球状凸起71连接。
45.在其中一个实施例中，参阅图5、图6、图7及图8所示，所述连接杆7中段设有第三弹性件72；所述连接杆7朝向所述限位部32一侧设有球状凸起71，所述空心柱321内设有一限位槽3211，所述限位槽3211与所述球状凸起71相适配，所述球状凸起71嵌入所述限位槽3211中；所述第三弹性件72为拉伸弹簧，在未受力状态下，钢圈紧密排布。
46.需要说明的是，本技术的改进点之一还在于第三弹性件72，第三弹性件72的弹性系数大于第一弹性件5的弹性系数，本实施例所要解决的问题在于，由于在安装传感器时，安装精度难以把握，有时候安装好的传感器并非完成垂直车桥b，在车载称重传感器装置使用过程中，特别是车辆颠簸的时候，用于连接杆7是穿过固定件4而设置的，连接杆7容易对固定件4造成磨损，造成固定件4损坏，进而造成车载称重传感器装置损坏。通过第三弹性件72进行缓冲。
47.可选的，第三弹性件72外表包覆有软胶。
48.在其中一个实施例中，参阅图6、图7所示，所述连接杆7还包括支撑部73，所述支撑部73一端通过万向螺丝8使所述连接杆7与车桥b连接，所述支撑部73另一端与所述第三弹性件72固定连接，所述第三弹性件72穿过所述固定件4且远离所述支撑部73的一端与所述球状凸起71固定连接。
49.需要说明的是，连接杆7从靠近车桥b到车梁a方向依次为支撑部73、第三弹性件72、球状凸起71，支撑部73一端与万向螺丝8连接后使连接杆7与第一弹性件5连接。
50.在其中一个实施例中，所述套管部31和所述限位部32均为绝缘材料。
51.需要说明的是，活动件3的套管部31在第一弹性件5、连接杆7、第二弹性件6的作用下，在间隙13中移动，以改变外壳1与采集件2之间的介质，从而以改变外壳1与采集件2之间的电容，进而反映出车载载重质量。
52.值得注意的是，本技术的改进点之一在于限位部32，其中限位部32为绝缘材料。本实施例所要解决的问题在于，传感器安装与车梁a与车桥b之间以测量车辆载重重量，也就意味着车载称重传感器的多种起支撑作用的部件需要使用金属材料，大量的金属材料的设置容易对检测两极板间电容时产生干扰，影响测量精度。本实施例中限位部32为绝缘材料，避免作为支撑的连接杆7及第一弹性件5的干扰。
53.在其中一个实施例中，所述套管部31为金属材料，所述限位部32为绝缘材料，所述套管部31与所述电极部11中外壳1内壁紧密贴合，所述套管部31与所述采集件2具有一定空隙。
54.需要说明的是，本实施例中套管部31金属材料，套管部31在间隙13中移动，以改变两极板间相对面积，从而改变外壳1与采集件2之间的电容，进而反映出车载车载质量。
55.需要说明的是，套管部31与采集件2相对的面与面之间具有一定空隙。套管部31内壁与采集件2外壁之间具有一定空隙。
56.第二方面，在其中一个实施例中，参阅图11所示，本技术提供一种车载称重传感器采集方法，应用于如第一方面中任一项所述的一种车载称重传感器装置，包括如下步骤：步骤s102：获取所述第一电极和所述第二电极的初始电位值，根据所述初始电位值计算所述第一电极与所述第二电极之间的第一电容值；
步骤s104：当车梁a与车桥b之间距离变化时，获取所述第一电极和所述第二电极的目标电位值，根据所述目标电位值计算所述第一电极与所述第二电极之间的第二电容值；步骤s106：根据所述第一电容值与所述第二电容值计算得到车辆载重信息。
57.具体的，步骤s106中所述根据所述第一电容值与所述第二电容值计算得到车辆载重信息的步骤，包括：步骤s1061：获取第一电容值与第二电容值间多个离散点，将多个离散点进行线性回归处理，得到回归系数；步骤s1062：根据所述回归系数确定车辆载重信息。
58.根据本技术提供的一种车载称重传感器采集方法，有益效果在于：车载货物重量的变化，将影响车梁a与车桥b之间距离，通过测量车梁a与车桥b之间的距离变化情况，间接得出车载货物重量。本技术的车载称重传感器装置实质上为电容式位移传感器，车梁a与车桥b之间的距离变化通过第一弹性件5、第二弹性件6的作用转换为活动件3的套管部31的位置改变。作为第一电极的外壳1和作为第二电极的采集件2构成一电容器，套管部31位于外壳1和采集件2之间，套管部31的位置改变将影响电容器的电容值，通过测量外壳1和采集件2的电位变化，可计算电容值的改变情况，进而反映车载货物重量变化情况。
59.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
60.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。