CN115406514B - 一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***和方法，***包括称重架、称重传感器、称重轮、支撑轮、信号处理器和支撑导轨，两个称重架对称安装在无人驾驶车辆底盘中部，两个称重传感器对称安装在两个称重架下方，两个称重轮对称安装在两个称重传感器下方，两个支撑轮对称安装在两个称重架下方，两个称重传感器均与信号处理器电连，支撑导轨设置在站台路面处，泊车时称重轮和支撑轮滑行在支撑导轨上。乘客上车时称重架上的承重传感器发生形变输出电压或电流信号至信号处理器进行数据处理，一旦出现过载车门关闭被禁止，能够对自动驾驶车辆在泊位处旅客乘车时出现的超载情况做出预警并报警，确保车辆负载正常从而确保使用车辆的人员安全。

Description

一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***和方法
技术领域
本发明涉及无人驾驶技术领域，更具体的说是涉及一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***和方法。
背景技术
在无人驾驶车辆中，车辆超载会造成潜在的危险，因为超载可能导致：车辆无法保持预定的速度、车辆的制动***无法在规定的安全停车距离内停车；过载导致车辆结构疲劳失效或变形。所以在车辆上加装重量检测对车辆行驶的安全性至关重要。
因此，如何提供一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***和方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***和方法，采用称重传感器技术利用在泊位处的支撑导轨设计构建一个称重台面从而实现车辆乘客重量的预判，能够对自动驾驶车辆在泊位处旅客乘车时出现的超载情况做出预警并报警，确保车辆负载正常从而确保使用车辆的人员的安全。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***，包括：称重架、称重传感器、称重轮、支撑轮、信号处理器和支撑导轨，两个所述称重架对称安装在无人驾驶车辆底盘中部，两个所述称重传感器安装在两个称重架下方，两个所述称重轮对称安装在两个所述称重传感器下方，两个所述支撑轮对称安装在两个所述称重架下方，信号处理器安装于车辆底盘下方且位于所述称重轮外侧，两个所述称重传感器均与所述信号处理器电连接，所述支撑导轨设置在站台路面处，泊车时所述称重轮和所述支撑轮滑行在所述支撑导轨上。
优选地，两个所述称重轮分别距离平台面高度的差值小于1mm，两个所述支撑轮分别距离平台面高度的差值小于3mm，所述称重架离平台面高度h1小于所述支撑轮离平台面高度h2，h1与h2的 差值大于10mm。
优选地，所述称重轮和所述支撑轮均为橡胶轮。
一种用于无人驾驶车辆的载荷测量方法，该方法基于所述的***实现，其特征在于，包括：
将无人驾驶车辆运行到每一站台支撑导轨上，信号处理器读取各站台对应的空载及满载时每个称重传感器的数值，建立每个称重传感器在每一支撑导轨处对应的增益和偏移量，信号处理器保存每个称重传感器在每一支撑导轨处对应的满载值、增益和偏移量；
无人驾驶车辆正常运行时，当车辆运行到支撑导轨上时称重轮与支撑轮形成受力面，称重传感器接收来自乘客的重量变化而发生形变从而输出电压或电流信号至信号处理器，信号处理器读取称重传感器数据，通过预先存储的该支撑导轨对应的增益和偏移量计算出此时车辆上乘客的重量，将此时车辆上乘客的重量与设定的满载值进行比较监控是否过载。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***和方法，能够对自动驾驶车辆在泊位处旅客乘车时出现的超载情况做出预警并报警，确保车辆负载正常从而确保使用车辆的人员的安全。
附图说明
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***结构示意图。
图2附图为载荷测量***受力示意图。
其中，1、称重架，2、称重传感器，3、称重轮，4、支撑轮，5、信号处理器，6、支撑导轨。
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。
本发明实施例公开了一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***，如图1所示，包括：称重架1、称重传感器2、称重轮3、支撑轮4、信号处理器5和支撑导轨6，两个称重架1对称安装在无人驾驶车辆底盘中部，两个支撑轮4对称安装在两个称重架1下方，两个称重传感器2对称安装于两个称重架1下方，两个称重轮3对称安装于两个称重传感器2下方，两个称重传感器2均与信号处理器5电连接，支撑导轨6设置在站台路面处，泊车时称重轮3和支撑轮4滑行到支撑导轨上，为保证车辆不侧翻四个车轮仍然完全落在地面，受悬挂***的影响车轮不起主要受力的作用，目测称重轮、支撑轮分别与支撑导轨完全接触上，此时两个称重轮和两个支撑轮4形成一个受力面，在乘客上车时承重传感器发生形变输出电压或电流信号至信号处理器进行数据处理，一旦出现过载，（车辆驶离泊位前的）车门关闭被禁止。
在本实施例中，如图2所示，两个称重轮3分别距离平台面高度的差值小于1mm，两个支撑轮4分别距离平台面高度的差值小于3mm，称重轮3离平台面高度小于支撑轮4离平台面高度，其差值大于10mm，当车辆上到支撑导轨上时，称重轮和支撑轮形成一个受力面，由于离地高度的差异，称重轮为主要受力点从而引起称重传感器变形。
在本实施例中，称重轮3和支撑轮4均为橡胶轮，保证车辆上到支撑导轨上时有最小的摩擦力同时在车辆上到支撑导轨过程中称重轮和支撑轮起到导向的作用。
在本实施例中，安装于车辆底部的信号处理器5提供电源给称重传感器2，信号处理器5接收来自称重传感器2的信号，信号处理器5通过总线传输方式将信息发送给小车控制器。具体的，信号处理器5分别接收两路称重传感器信号进行处理，传感器正常时两路信号同时处理，当其中一个传感器出现故障时，信号处理器会自动屏蔽有故障的称重传感器使用正常称重传感器传输的信号进行重量信号处理，同时报送称重传感器故障信息给小车控制器。
本发明实施例公开了一种用于无人驾驶车辆的载荷测量方法，包括：
将无人驾驶车辆运行到每一站台支撑导轨6上，信号处理器5读取各站台对应的空载及满载时的每个称重传感器2的数值，建立每个称重传感器2在每一支撑导轨处对应的增益和偏移量，信号处理器保存每个称重传感器在每一支撑导轨处对应的满载值、增益和偏移量；
无人驾驶车辆正常运行时，称重轮3和支撑轮4滑行在每一站台路面的支撑导轨6上后，称重轮3和支撑轮4形成受力面，称重传感器2接收来自乘客的重量变化而发生形变从而输出电压或电流信号至信号处理器5。信号处理器5读取称重传感器数据，调用支撑导轨对应的增益和偏移量计算出此时车辆上乘客的重量，并与设定的满载值进行比较来监控是否过载。
在本实施例中，由于车辆上的称重装置安装误差与泊位路面的支撑导轨的安装误差会导致不同站台上对应的增益和偏移量不同，因此在每一个站台都需进行校核，建立不同站台对应的增益和偏移量。
在本实施例中，电脑终端通过CAN总线消息将信号处理器5与两个称重传感器2进行一一对应设置。设置需要两个步骤才能正常工作。第一部分是基本设置，包括消息格式和CAN总线ID等的定义；第二部分是校准，定义了输出读数和称重传感器获得的电气读数之间的数学关系，当小车运行到站台处的支撑导轨上时，信号处理器在空载和满载时分别读取AD转换数据cA和cB，自动计算出每个称重传感器对应的增益K和偏移量F0，通过CAN总线将增益和偏移量写入信号处理器。
其中，数学关系表达式为：
增益值K=(fB–fA)/(cB–cA)
偏移量F0=(cA x K)–fA
K表示增益，F0表示偏移量，fA表示空载时的重量（kg），fB表示满载时的重量（kg），cA表示空载对应的AD转换数据，cB表示满载对应的AD转换数据。
在不考虑温度仅做两点校准的情况下，信号处理器实时读取到称重传感器的电信号并进行AD转换后的数据为F码，传感器的变化量ΔF(即乘客的重量)计算公式为：
ΔF=(F码 × K)–F0
F码表示实时采集到的称重传感器对应的AD转换数据，ΔF表示乘客的重量，F0表示偏移量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***，其特征在于，包括：称重架、称重传感器、称重轮、支撑轮、信号处理器和支撑导轨，两个所述称重架对称安装在无人驾驶车辆底盘中部，两个所述称重传感器对称安装在两个所述称重架下方，两个所述称重轮对称安装在两个所述称重传感器下方，两个所述支撑轮对称安装在两个所述称重架下方，信号处理器安装于车辆底盘下方且位于所述称重轮外侧，两个所述称重传感器均与所述信号处理器电连接，所述支撑导轨设置在站台路面处，泊车时所述称重轮和所述支撑轮滑行在所述支撑导轨上；
两个所述称重轮分别距离站台路面高度的差值小于1mm，两个所述支撑轮分别距离站台路面高度的差值小于3mm，所述称重轮离站台路面高度h1小于所述支撑轮离站台路面高度h2，h1与h2差值大于10mm。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人驾驶车辆的载荷测量***，其特征在于，所述称重轮和所述支撑轮均为橡胶轮。
3.一种用于无人驾驶车辆的载荷测量方法，该方法基于权利要求1所述的***实现，其特征在于，包括：
将无人驾驶车辆运行到每一站台路面处支撑导轨上，信号处理器读取各站台对应的空载及满载时每个称重传感器的数值，建立每个称重传感器在每一支撑导轨处对应的增益和偏移量，信号处理器保存每个称重传感器在每一支撑导轨处对应的满载值、增益和偏移量；
无人驾驶车辆正常运行时，当车辆运行到支撑导轨上时称重轮与支撑轮形成受力面，称重传感器接收来自乘客的重量变化而发生形变从而输出电压或电流信号至信号处理器，信号处理器读取称重传感器数据，通过预先存储的该支撑导轨对应的增益和偏移量计算出此时车辆上乘客的重量，将此时车辆上乘客的重量与设定的满载值进行比较监控是否过载；
具体地，建立每个称重传感器输出读数和每个称重传感器获得的电气读数之间的数学关系，当小车运行到站台路面处的支撑导轨上时，信号处理器在空载和满载时分别读取AD转换数据cA和cB，自动计算出每个称重传感器对应的增益K和偏移量F0，通过CAN总线将增益和偏移量写入信号处理器；
其中，数学关系表达式为：
增益K＝(fB–fA)/(cB–cA)
偏移量F0＝(cA x K)–fA
K表示增益，F0表示偏移量，fA表示空载时的重量，fB表示满载时的重量，cA表示空载对应的AD转换数据，cB表示满载对应的AD转换数据；
在不考虑温度仅做两点校准的情况下，信号处理器实时读取到称重传感器的电信号并进行AD转换后的数据为F 码 ，称重传感器的变化量ΔF，即乘客的重量计算公式为：
ΔF＝(F 码 ×K)–F0
F 码 表示实时采集到的称重传感器对应的AD转换数据，ΔF表示乘客的重量，F0表示偏移量。
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