CN201555647U - 只用受力传感器测算动态物体质量的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型只用受力传感器测算动态物体质量的***属于测定运动物体质量的技术领域。包括感受物体重量的受力传感器，和被测物体或载被测物体的装置，感受物体重量的受力传感器连接在能感受被测物体或载被测物体的装置重量的位置，其特征在于：还包括标准物拉力传感器、参照物体和数据处理器；被测物体或载被测物体的装置与标准物拉力传感器连接，标准物拉力传感器的下面连接参照物体，感受物体重量的受力传感器和标准物拉力传感器与数据处理器相连。优点：被测物体以任何方向运动，都可代替加速度传感器，测量出运动状态的被测物体质量，大大节约了测量运动状态被测物体质量的速度传感器费用。

Description

只用受力传感器测算动态物体质量的***

技术领域

本实用新型属于测定运动物体质量的技术领域，特别是涉及测定挖掘机的料斗中物料质量、起重机的被起吊物体质量多少的质量测定***。

背景技术

现在测定挖掘机的料斗中物料质量或起重机被吊起物体质量是用压力传感器与被测物体或载被测物体的装置串通，用压力传感器去感受液压装置的压力或用拉力器去感受物体的拉力，将液压力或拉力信号用数据处理器按已建立的数学模型计算出被测物体质量。但由于被测物体在不断运动中，即被测物体的加速度a始终在变化，根据F＝ma的原理，液压力或拉力F不等于测定物体质量。也就是这种测定结果有较大误差。

为了克服测定运动物体质量的误差问题，目前，测定在运动中的物体质量用加入加速度a要素方法，用加速度传感器测出运动物体的加速度，把传感器获得的力F结合加速度传感器获得的加速度a都送入数据处理器，用已建立的数学模型计算出物体质量。但是，加速度传感器价格比较贵(目前价格5000元左右)。另外，施工现场由于难免发生碰撞，加速度传感器易损坏，而且加速度传感器价格比较贵而易被盗。

如果用一个已知质量物伴随被测定物体运动，在被测定物体或载被测定物体装置的上表面设标准质量m2物体和压力传感器，且压力传感器位于被测定物体或载被测定物体装置与标准物体之间，用标准质量m2物体的重量保持压迫压力传感器状态，当被测定物体上下运动时，压力传感器能感受到标准物体的压力F2变化，可用标准物体对压力传感器的压力F2变化的参数与直接感受被测定物体压力的压力传感器的压力F1变化的参数这两个压力参数和标准质量m2物体的质量m2经一定的数学计算，可算出运动状态的被测定物体质量。但是，当被测定物体不是准确的上下运动，当以水平面或与水平面夹角小于90°度的方式运动时，标准物体对压力传感器的压力就不能完全体现被测定物体运动加速度，即标准物体对压力传感器的压力F2就不能完全体现被测定物体运动的加速度a2，也就是压力传感器受力F2中含的加速度与测定物体运动的加速度不同a1，使得a1≠a2，则m1≠m2×F1÷F2。

发明内容

本实用新型的目的是提供用标准质量物体和受力传感器与现有测定被测物体重量的受力传感器结合，测量出运动状态的被测物体质量的测定***，并且提供标准质量物体对受力传感器的作用力F2中，所含参数加速度a2与被测物体运动是实际加速度a1相同或尽量相同的测量出运动状态的被测物体质量的测定***，该***能用价格低廉的标准质量物体和受力传感器代替加速度传感器测量运动状态的被测物体加速度a2。

本实用新型的构思是：

现有技术可提供被测定物体对压力传感器的压力F1，由于运动中的被测定物体质量m1不等于F1，即m1≠F1，是因为运动中的被测定物体加速度a1不等于重力加速度g，即a1≠g。但如果用一个已知质量的标准质量m2物体完全伴随被测定物体运动，只要能使标准质量m2物体对所作用的受力传感器的作用力F2所含参数加速度a2能同于被测定物体加速度a1，即能获得a1＝a2，则算出被测定物体质量m1＝m2×F1÷F2。要使a1＝a2，最佳技术方案是：被测定物体或载物体装置与标准质量m2物体成直接或间接的悬挂结构，即要使标准质量m2物体伴随被测定物体或载物体装置运动中产生的任何重量变化，都能完全体现在标准质量m2物体对受力传感器的作用力F2之中，使其标准质量m2物体的运动加速度a2不仅实物与被测定物体或载物体装置运动加速度a1相同，还要使接受标准质量m2物体所作用的受力传感器的作用力F2中所含加速度，同于被测定物体或载物体装置运动加速度a1。才能用a1＝a2的关系，用两个受力传感器测得的F1和F2，以及早设定的标准质量物体的质量m2，计算出测定物体质量m1，m1＝m2×F1÷F2。

本实用新型的结构和连接关系是：

只用受力传感器测算动态物体质量的***，包括感受物体重量的受力传感器1，和被测物体或载被测物体的装置2，感受物体重量的受力传感器1连接在能感受被测物体或载被测物体的装置2重量的位置，其特征在于：还包括标准物拉力传感器3、参照物体4和数据处理器5；被测物体或载被测物体的装置2与标准物拉力传感器3连接，标准物拉力传感器3的下面连接参照物体4，感受物体重量的受力传感器1和标准物拉力传感器3与数据处理器5相连。

感受物体重量的受力传感器1就是现有技术中，当被测物体或载被测物体的装置2处于静止状态时，用于测定被测物体重量的传感器。对于挖掘机，感受物体重量的受力传感器1一般设在驱动挖掘机料斗的油泵中，用感受物体重量的受力传感器1测定油泵中的油压力推算出被测物体重量，测定油泵中油压力的传感器用压力传感器。对于起重机或吊车，感受物体重量的受力传感器1一般用扭力或拉力传感器，用测定载物缆绳扭力或拉力来推算被测物体重量。

为了消涂运动状态下被测物体加速度a对测定被测物体质量m1数据的影响，本实用新型用一个已知质量物体m2作为参照物体4，把参照物体4悬挂连接被测物体或载被测物体的装置2，使被测物体或载被测物体的装置2的任何运动加速度a1都同于参照物体4的运动加速度a2，a1＝a2，并且在结构上要能实现被测物体或载被测物体的装置2的任何方向运动加速度a1，都能由参照物体4作用的标准物拉力传感器3产尘含有加速度a1的拉力F2记录数据，所以被测物体质量m1＝m2×F1÷F2。

要获得参照物体4在运动中产生的力F2，用被测物体或载被测物体的装置2与标准物拉力传感器3连接，标准物拉力传感器3的下面连接参照物体4的结构形式，是获得含有加速度a1的拉力F2结构形式。因为标准物拉力传感器3的下面连接参照物体4，能使被测物体或载被测物体的装置2作水平运动时，都能使参照物体4作水平运动的加速度a2在标准物拉力传感器3上的F2被体现出来。则被测物体或载被测物体的装置2作水平倾斜方向运动，更能在标准物拉力传感器3上的F2被体现出来。

但是：如果把参照物体4和受力传感器放在被测物体或载被测物体的装置2上面，以参照物体4的重力压迫受力传感器，则参照物体4随被测物体或载被测物体的装置2作水平运动时，参照物体4作水平运动的加速度不能在受力传感器上体现。所以这种参照物体4从上向下压迫受力传感器在的结构，使参照物体4作水平运动，和倾角运动时，参照物体4对受力传感器的压力中所含的参数加速度a2不等于a1，a1≠a2，则m1≠m2×F1÷F2。

被测物体或载被测物体的装置2与标准物拉力传感器3连接，标准物拉力传感器3的下面连接参照物体4的几种优选结构如下：

标准物拉力传感器3与被测物体或载被测物体的装置2悬挂连接。标准物拉力传感器3可悬挂连接在被测物体或载被测物体的装置2的上表面、侧表面、下表面，只要标准物拉力传感器3的下面连接参照物体4，参照物体4随标准物拉力传感器3运动，从而参照物体4随被测物体或载被测物体的装置2运动。参照物体4随被测物体或载被测物体的装置2进行任何加速度a2运动产生的拉力F2，都可完全被标准物拉力传感器3记录。

还可参照物体4悬挂连接在标准物拉力传感器3下面。如果标准物拉力传感器3固定连接在被测物体或载被测物体的装置2某个部位，则参照物体4应悬挂连接在标准物拉力传感器3下面。

总之：被测物体或载被测物体的装置2----拉力传感器3----参照物体4三个物件之间的两个连接部位中，至少有一个部位是悬挂连接，使参照物体4总是与被测物体或载被测物体的装置2成悬挂结构。当然也可以没有悬挂结构，只要标准物拉力传感器3的下面连接参照物体4，参照物体4以向下拉的方式对拉力传感器3产生下拉作用力F2也可以，但有悬挂结构参照物体4对拉力传感器3作用力F2中更能体现参照物体4以任何倾斜角度的运动加速度a2。

悬挂连接最好是：标准物拉力传感器3经过连接杆6与被测物体或载被测物体的装置2转动连接，或参照物体4经过连接杆6标准物拉力传感器3下面转动连接。由于连接杆6不能随参照物体4或标准物拉力传感器3运动而弯曲，则被测物体或载被测物体的装置2向下运动的加速度a1也完全传递给参照物体4，即a1＝a2。如用参照物体4经过连接杆6与标准物拉力传感器3下面转动连接的结构，在进行计算被测物体质量m1时，参照物体4的质量m2应加上连接杆6的质量，即在这种结构中，m2应包括参照物体4的质量和连接杆6的质量之和。

悬挂连接是连接杆6一端与球形万向器9连接。这样即可保证连接杆6的可转动性，使参照物体4，或标准物拉力传感器3和参照物体4处于悬挂状态，又可保证参照物体4作任何方向运动，对标准物拉力传感器3产生的拉力F2中更准确地包含了被测物体或载被测物体的装置2运动的加速度a1。

标准物拉力传感器3的数据输出端接有无线信号发射器，数据处理器5中设有对应的无线信号接收器。便于当标准物拉力传感器3远离数据处理器5，并且标准物拉力传感器3的移动距离太大而使标准物拉力传感器3与数据处理器5的数据连线不好处理时，用数据发射器和数据接收器代替数据连线。

参照物体4外罩有防护罩7。由于在计算m1＝m2×F1÷F2时，参照物体4的质量m2是一个不变量。为保证参照物体4的质量不变，防止有异物附作在参照物体4上改变参照物体4的质量m2，所以用防护罩7罩在参照物体4外面起保护作用。实际中，最好是用防护罩7罩在标准物拉力传感器3和参照物体4外面，即标准物拉力传感器3和参照物体4外罩有一个防护罩7。

感受物体重量的受力传感器1与数据处理器5之间串联有数据类型变换器8，标准物拉力传感器3与数据处理器5之间串联有数据类型变换器8。

如果感受物体重量的受力传感器1和标准物拉力传感器3的信号与数据处理器5不匹配，可在感受物体重量的压力传感器1与数据处理器5之间串联数据类型变换器8，即在标准物拉力传感器3与数据处理器5之间串联有数据类型变换器8。但数据处理器5中带有信号转换功能，或信号相匹配，则可以传感器与数据处理器5直接连接。

本实用新型的受力传感器包括压力传感器、拉力传感器、扭力传感器等受力作用可产生不同电信号数据输出的传感器。

本实用新型的优点：

本实用新型所要解决的技术问题是运动状态的被测物体或载被测物体的装置的加速度a1，与被测物体或载被测物体的装置上连接的参照物体对标准物拉力传感器产生拉力F2中所含参照物体的运动加速度a2相同。也就是要使参照物体的实际运动加速度，与参照物体对标准物拉力传感器产生拉力F2中所含加速度相同，则可a1＝a2计算出被测物体质量m1。

本实用新型的“被测物体或载被测物体的装置与标准物拉力传感器连接，标准物拉力传感器的下面连接参照物体”，由于标准物拉力传感器与参照物体之间用不会弯曲的硬物连接，参照物体向下运动加速度a2也能完全表达在标准物拉力传感器上的拉力F2中，即拉力F2能完全体现参照物体在任何运动方向加速度a2的变化。

本实用新型用两个受力传感器加上已知质量的参照物体代替加速度传感器的作用，解决问题的技术方案是用已知质量的参照物体设在运动的被测物体或载被测物体的装置的某位置，测量参照物体在运动中对拉力传感器产生的拉力，同时还测量出被测物体产生的压力或拉力等，就能计算出含有加速度因素的被测物体质量。

用本实用新型的技术方案，只增加价格不到100元的一公斤以下的标准物拉力传感器和一公斤以下的参照物体，就可代替价格为5000元左右的加速度传感器，测量出运动状态的被测物体或载被测物体的装置的准确质量。特别适用于测量挖掘机、起重机、吊车中，运动状态的被载物体质量。

附图说明

图1是标准物拉力传感器设在挖掘机料斗下面，参照物体悬挂在标准物拉力传感器下面的本实用新型结构与连接关系示意图；

图2是标准物拉力传感器悬挂在挖掘机料斗的侧表面，参照物体连接在标准物拉力传感器下面的本实用新型结构与连接关系示意图；

图3是标准物拉力传感器上面与被测物体或载被测物体的装置固定连接，标准物拉力传感器下面用球形万向器经连接杆悬挂参照物体的剖面结成示意图；

图4是标准物拉力传感器上面与被测物体或载被测物体的装置用软绳悬挂连接，标准物拉力传感器与参照物体用硬物或直接连接的剖面结成示意图；

图5是标准物拉力传感器设在塔吊重物下面，参照物体悬挂在标准物拉力传感器下面的本实用新型结构与连接关系示意图；

图6是标准物拉力传感器悬挂在塔吊重物的侧表面，参照物体连接在标准物拉力传感器下面的本实用新型结构与连接关系示意图；

图中1是感受物体重量的受力传感器、2是被测物体或载被测物体的装置、3是拉力传感器、4是参照物体、5是数据处理器、6是连接杆、7是防护罩、8是数据类型变换器、9是球形万向器。

具体实施方式

实施例1、拉力传感器和参照物体设在挖掘机料斗下方的测定运动重物质量的***

如图1、3，感受静止状态物物体重量用感受物体重量的压力传感器1，感受物体重量的压力传感器1设在载被测物体的装置即挖掘机的液压装置中，设置方法同于现有技术的设置方法。

用感受拉力范围是0-150克的弹簧式拉力传感器作为标准物拉力传感器3，用标准质量为100克质量的标准质量物体作为参照物体4和连接杆6的总质量。在挖掘机的挖斗6下表面固定标准物拉力传感器3，在标准物拉力传感器3下面悬挂式连接参照物体4。悬挂式连接结构是：在标准物拉力传感器3下面固定一个球形万向器9，球形万向器9下面用一根小钢条作为连接杆6与参照物体4连接。参照物体4与拉力传感器3成悬挂连接。

参照物体4经过连接杆6与标准物拉力传感器3下面的球形万向器9成转动连接的结构，在进行计算被测物体质量m1时，参照物体4的质量m2应加上连接杆6的质量，即在这种结构中，m2应包括参照物体4的质量和连接杆6的质量。

感受物体重量的压力传感器1和标准物拉力传感器3与数据处理器5相连。数据处理器5的输出端接有显示器，使数据处理器5的计算结果要能被人观察和读取。

为防止实际施工现场的物料、水等对参照物体4的污染，如有泥土粘在参照物体4上使之改变参照物体4对标准物拉力传感器3的拉力，应在标准物拉力传感器3和参照物体4外罩上一个防护罩7。防护罩7不能与参照物体4接触，任何情况防护罩7都不能影响参照物体4对标准物拉力传感器3的拉力。

实施例2、拉力传感器和参照物体设在挖掘机料斗的外侧面的测定运动重物质量的***

如图2，感受静止状态物物体重量用感受物体重量的压力传感器1，感受物体重量的受力传感器1设在载被测物体的装置挖掘机的液压装置中，设置方法同于现有技术的设置方法。

用感受拉力范围是0-200克的拉力传感器作为标准物拉力传感器3、用标准质量为150克的物体作为参照物体4。在挖掘机挖斗外侧面用钢绳悬挂连接标准物拉力传感器3，在标准物拉力传感器3下表面连接参照物体4。拉力传感器3与挖掘机挖斗外侧面成悬挂连接。

感受物体重量的受力传感器1和标准物拉力传感器3分别与数据类型变换器8相连，数据类型变换器8再与数据处理器5相连。数据处理器5的输出端接有显示器，使数据处理器5的计算结果要能被人观察和读取。

为防止实际施工现场的物料、水等对参照物体4的污染，如有泥土粘在参照物体4上使之改变参照物体4对标准物拉力传感器3的拉力，应在标准物拉力传感器3和参照物体4外罩上一个防护罩7。防护罩7不能与参照物体4接触，任何情况防护罩7都不能影响参照物体4对标准物拉力传感器3的拉力。

实施例3、拉力传感器和参照物体设在塔吊重物下方的测定运动重物质量的***

如图5、3，感受静止状态物物体重量用感受物体重量的压力传感器1，感受物体重量的拉力传感器1设在吊起物体的缆绳中间，使缆绳受力能从感受物体重量的拉力传感器1中表现。设置方法同于现有技术的设置方法。

用感受拉力范围是0-150克的弹簧式拉力传感器作为标准物拉力传感器3、用标准质量为100克质量的标准质量物体作为参照物体4和连接杆6的总质量。在吊起物体下表面固定标准物拉力传感器3，在标准物拉力传感器3下面悬挂式连接参照物体4。悬挂式连接结构是：在标准物拉力传感器3下面固定一个球形万向器9，球形万向器9下面用一根小钢条作为连接杆6与参照物体4连接。参照物体4与拉力传感器3成悬挂连接。

参照物体4经过连接杆6在标准物拉力传感器3下面转动连接的结构，在进行计算被测物体质量m1时，参照物体4的质量m2应加上连接杆6的质量，即在这种结构中，m2应包括参照物体4的质量和连接杆6的质量。

感受物体重量的拉力传感器1和标准物拉力传感器3用信号发射器把各自的拉力数据发送给数据处理器5。数据处理器5的输出端接有显示器，使数据处理器5的计算结果要能被人观察和读取。

为防止实际施工现场的物料、水等对参照物体4的污染，如有泥土粘在参照物体4上使之改变参照物体4对标准物拉力传感器3的拉力，应在标准物拉力传感器3和参照物体4外罩上一个防护罩7。防护罩7不能与参照物体4接触，任何情况防护罩7都不能影响参照物体4对标准物拉力传感器3的拉力。

实施例4、拉力传感器和参照物体设在塔吊重物侧面的测定运动重物质量的***

如图6，感受静止状态物物体重量用感受物体重量的压力传感器1，感受物体重量的扭力传感器1设在吊起物体缆绳的捲扬机内，使缆绳受力能从感受物体重量的扭力传感器1中表现。设置方法同于现有技术的设置方法。

用感受拉力范围是0-150克的弹簧式拉力传感器作为标准物拉力传感器3、用标准质量为100克质量的标准质量物体作为参照物体4。在吊起物体侧表面固定一个球形万向器9，球形万向器9下面用一根小钢条作为连接杆6与拉力传感器3连接。拉力传感器3下面连接参照物体4。拉力传感器3与吊起物体成悬挂连接。

标准物拉力传感器3的数据输出端接有无线信号发射器，数据处理器5中设有对应的无线信号接收器。感受物体重量的拉力传感器1和标准物拉力传感器3用信号发射器把各自的拉力数据发送给数据处理器5。数据处理器5的输出端接有显示器，使数据处理器5的计算结果要能被人观察和读取。

为防止实际施工现场的物料、水等对参照物体4的污染，如有泥土粘在参照物体4上使之改变参照物体4对标准物拉力传感器3的拉力，应在标准物拉力传感器3和参照物体4外罩上一个防护罩7。防护罩7不能与参照物体4接触，任何情况防护罩7都不能影响参照物体4对标准物拉力传感器3的拉力。

实施例5、拉力传感器和参照物体设在塔吊重物上面的测定运动重物质量的***

如图4，主要结构同于实施例4，但在吊起物体上表面用一根软绳与拉力传感器3连接。拉力传感器3下面连接参照物体4。拉力传感器3与吊起物体成悬挂连接。

Claims (8)

1.只用受力传感器测算动态物体质量的***，包括感受物体重量的受力传感器(1)，和被测物体或载被测物体的装置(2)，感受物体重量的受力传感器(1)连接在能感受被测物体或载被测物体的装置(2)重量的位置，其特征在于：还包括标准物拉力传感器(3)、参照物体(4)和数据处理器(5)；被测物体或载被测物体的装置(2)与标准物拉力传感器(3)连接，标准物拉力传感器(3)的下面连接参照物体(4)，感受物体重量的受力传感器(1)和标准物拉力传感器(3)与数据处理器(5)相连。

2.根据权利要求1所述的只用受力传感器测算动态物体质量的***，其特征在于：标准物拉力传感器(3)与被测物体或载被测物体的装置(2)悬挂连接。

3.根据权利要求1所述的只用受力传感器测算动态物体质量的***，其特征在于：参照物体(4)悬挂连接在标准物拉力传感器(3)下面。

4.根据权利要求1所述的只用受力传感器测算动态物体质量的***，其特征在于：标准物拉力传感器(3)的数据输出端接有无线信号发射器，数据处理器(5)中设有对应的无线信号接收器。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的只用受力传感器测算动态物体质量的***，其特征在于：悬挂连接是标准物拉力传感器(3)经过连接杆(6)与被测物体或载被测物体的装置(2)转动连接，或参照物体(4)经过连接杆(6)标准物拉力传感器(3)下面转动连接。

6.根据权利要求5所述的只用受力传感器测算动态物体质量的***，其特征在于：悬挂连接是连接杆(6)一端与球形万向器(9)连接。

7.根据权利要求5所述的只用受力传感器测算动态物体质量的***，其特征在于：参照物体(4)外罩有防护罩(7)。

8.根据权利要求5所述的只用受力传感器测算动态物体质量的***，其特征在于：感受物体重量的受力传感器(1)与数据处理器(5)之间串联有数据类型变换器(8)，标准物拉力传感器(3)与数据处理器(5)之间串联有数据类型变换器(8)。

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