CN221006538U - 集装箱挂车载重测量装置及其集装箱挂车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集装箱挂车载重测量装置及其集装箱挂车，该装置包括若干形变传感器，用于采集车架中横梁受到集装箱载重时产生的形变量；数据处理盒，用于接收所述形变传感器采集的形变量数据，并根据所述形变量数据获取所述集装箱内货物重量值。在支撑锁紧座与纵梁之间的横梁位置设置形变传感器，通过测量点位于挂车对集装箱的承重点，有别于现有技术的测量点位于钢板弹簧，消除钢板弹簧个体差异、形变、老化、疲劳带来的误差，显著提高测重精度。

Description

集装箱挂车载重测量装置及其集装箱挂车

技术领域

本实用新型涉及交通运输辅助设备技术领域，特别涉及一种集装箱挂车载重测量装置及其集装箱挂车。

背景技术

货车自称重可以用于监控载重情况以及计算运费,当称重精度足够高，还可以用于计算货款。此外，海运的集装箱必须申报重量，其允许的误差范围是+/-5％或1吨(两者取其小者)，目前方法是将车行驶至设有地磅的地方，使用地磅进行称重，这是一种成本较高的方法，除了称重本身的费用，还耗费时间和燃料。如果货车的自称重精度能达到要求，对于提升运输效率、节约成本很有意义。

现有的货车自称重装置通常是利用对钢板弹簧形变的测量来估计货物重量，如公告号CN212807269U的中国实用新型提出了一种货箱自称重装置及其载货车辆，该装置包括：运动感应模块，用于获取所述货箱是否处于移动状态；距离传感模块，用于获取支撑所述货箱的钢板弹簧在垂直方向的相对形变量；控制计算单元，用于控制所述距离传感模块在所述货箱处于静止状态获取所述相对形变量，并根据所述相对形变量获取所述货箱的重量。该装置通过运动感应模块能够感知货箱是否处于移动状态；当货箱处于静止状态后通过距离传感模块获取支撑所述货箱的钢板弹簧在垂直方向的相对形变量，通过相对形变量来获取货箱重量，从而能够及时获取货箱的重量信息。又如公告号CN203601021U的中国实用新型提供了一种货车自动限重装置，包括：ECU；辅助限重节气门，安设于进气管道内；电机，与ECU端口相连；该电机输出轴与辅助限重节气门的摇臂相连接；称重传感器，与ECU无线连接；安设于汽车钢板弹簧上。上述技术方案可以估算货物的大致重量，但由于每辆的钢板弹簧存在较大差异，再加上疲劳老化也会改变弹簧系数，使得其称重精度较低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种集装箱挂车载重测量装置及其集装箱挂车，能够实现集装箱挂车自动称重，直接测量受力点的形变，减小弹簧系数不一致、疲劳老化带来的误差。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型的第一个方面，提供了一种集装箱挂车载重测量装置，包括：

若干形变传感器，用于采集车架中横梁受到集装箱载重时产生的形变量；

数据处理盒，用于接收所述形变传感器采集的形变量数据，并根据所述形变量数据获取所述集装箱内货物重量值。

进一步的，所述车架包括纵梁、在所述纵梁上设置有多个横梁，在所述横梁两端分别设置有支撑锁紧座，所述形变传感器设置在所述支撑锁紧座与所述纵梁之间的横梁位置。

进一步的，所述形变传感器至少包括第一形变传感器、第二形变传感器、第三形变传感器、第四形变传感器，所述第一形变传感器和所述第二形变传感器对称设置在所述纵梁两侧且同一横梁上，所述第三形变传感器和所述第四形变传感器对称设置在所述纵梁两侧且另一位置的同一横梁上。可选的，所有的横梁两端均对称设置一形变传感器。

具体的，安装所述第一形变传感器和所述第二形变传感器的横梁，与安装所述第三形变传感器和所述第四形变传感器的横梁分别位于所述纵梁的两端。

进一步的，所述形变传感器包括但不限于焊接于横梁的应力传感器、焊接于横梁的振弦应变计或者粘接在所述横梁上的电阻式应变片。

其中，焊接于横梁的应力传感器，横梁的形变引起应力的改变，从而引起应力传感器输出值的变化；焊接于横梁的振弦应变计，横梁的形变引起振弦频率的改变，从而引起振弦应变计输出值的变化。

进一步的，所述数据处理盒包括盒体，设置在所述盒体内的MCU处理器、电源器件，所述第一形变传感器、所述第二形变传感器、所述第三形变传感器、所述第四形变传感器与所述MCU处理器集成的数模转换模块ADC连接。

具体的，所述第一形变传感器、所述第二形变传感器、所述第三形变传感器、所述第四形变传感器分别包括一个电阻式应变片与三个电阻，电阻应变片与三个电阻共同构成一个电桥，所述电桥并联一差分运算放大器。

可选的，所述数据处理盒还包括与所述MCU处理器连接的显示屏，用于实时显示所述集装箱的重量信息。

可选的，所述数据处理盒还包括与所述MCU处理器连接的扬声器，用于提示所述集装箱的重量信息或者发出超载提示信息。

可选的，所述数据处理盒还包括无线通讯器件，用于与移动终端、云端服务器建立通讯交互。所述无线通讯器件是蓝牙通信模块、无线RF通信模块、Wi-Fi通信模块、2G/3G/4G/5G移动通信模块任意一种。优选为蓝牙4.0通信模块，实现与移动终端的数据通信，可以通过移动终端与云端服务器连接，也可以直接与云端服务器连接。

本实用新型的第二个方面，提供了一种集装箱挂车，所述集装箱挂车至少包括车头、车架、车轮，所述车架由纵梁以及所述纵梁上的多个横梁组成，集装箱底部的底梁与所述横梁两端的支撑锁紧座对应配合；在所述横梁上上贴合设置有集装箱挂车载重测量装置的多个形变传感器。

采用上述技术方案，该集装箱挂车载重测量装置及其集装箱挂车，在支撑锁紧座与纵梁之间的横梁位置设置形变传感器，集装箱挂车提空柜、装货、还柜等动作引起挂车前、后横梁承重的变化，承重变化引起横梁微小的形变，横梁的形变引起形变传感器输出信号发生微小变化，信号放大器对形变传感器输出的信号进行放大，MCU处理器的数模转换模块将放大后的电信号通过模数转换，转换成信号数值，多路信号数值合并一个数值，再转换成载重重量。通过测量点位于挂车对集装箱的承重点，有别于现有技术的测量点位于钢板弹簧，消除钢板弹簧个体差异、形变、老化、疲劳带来的误差，显著提高测重精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的集装箱挂车三维结构示意图；

图2为本实用新型实施例的集装箱挂车载重测量装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例的集装箱挂车载重测量装置电路原理框图；

图4为本实用新型实施例的应变传感器电路原理结构图；

图中，100-集装箱挂车，110-车头，120-车架，121-纵梁，122-横梁，123-支撑锁紧座；130-车轮，140-集装箱，141-底梁；

200-集装箱挂车载重测量装置，210-第一形变传感器，220-第二形变传感器，230-第三形变传感器，240-第四形变传感器，250-数据处理盒，251-盒体，252-MCU处理器，253-电源器件，254-扬声器，255-无线通讯器件，256-显示屏。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图2、3所示，本实用新型实施例提供了一种集装箱挂车载重测量装置200，包括：

若干形变传感器，用于采集车架120中横梁受到集装箱载重时产生的形变量；

数据处理盒250，用于接收所述形变传感器采集的形变量数据，并根据所述形变量数据获取所述集装箱140内货物重量值。

具体的，安装于挂车前、后横梁位于转锁与纵梁之间位置的形变传感器，用于检测前、后横梁由于货重产生的形变。形变传感器可以是电阻式应变片，使用胶水或粘合剂将电阻式应变片粘贴于前、后横梁形变检测点。形变传感器也可以是振弦式应变计或其它可测量形变的传感器。

如图2所示，所述车架120包括纵梁121、在所述纵梁121上设置有多个横梁122，在所述横梁122两端分别设置有支撑锁紧座123，所述形变传感器设置在所述支撑锁紧座123与所述纵梁121之间的横梁122位置。

如图2、3所示，所述形变传感器至少包括第一形变传感器210、第二形变传感器220、第三形变传感器230、第四形变传感器240，所述第一形变传感器210和所述第二形变传感器220对称设置在所述纵梁121两侧且同一横梁122上，所述第三形变传感器230和所述第四形变传感器240对称设置在所述纵梁121两侧且另一位置的同一横梁122上。可选的，所有的横梁122两端均对称设置一形变传感器。

具体的，安装所述第一形变传感器210和所述第二形变传感器220的横梁122，与安装所述第三形变传感器230和所述第四形变传感器240的横梁122分别位于所述纵梁121的两端。

可选的，所述形变传感器包括但不限于焊接于横梁的应力传感器、焊接于横梁的振弦应变计或者粘接在所述横梁上的电阻式应变片。

其中，焊接于横梁的应力传感器，横梁的形变引起应力的改变，从而引起应力传感器输出值的变化；焊接于横梁的振弦应变计，横梁的形变引起振弦频率的改变，从而引起振弦应变计输出值的变化。

如图3所示，所述数据处理盒250包括盒体251，设置在所述盒体251内的MCU处理器252、电源器件253，所述第一形变传感器210、所述第二形变传感器220、所述第三形变传感器230、所述第四形变传感器240与所述MCU处理器252集成的数模转换模块ADC连接。

可选的，MCU处理器252可以是单片机等器件，例如选用ST公司的32位单片机STM32F072作为MCU处理器，通过单片机STM32F072集成的功能来实现本装置的信号处理模组的功能模块，这些功能模块都运行在STM32F072单片机上，采用现有的计算机程序能够实现相应功能，在软件上不需要进行任何改进。同时，STM32F072单片机内部集成12位ADC(模数转换器件)实现了本装置的ADC器件14的功能。

如图3、4所示，所述第一形变传感器210、所述第二形变传感器220、所述第三形变传感器230、所述第四形变传感器240分别包括一个电阻式应变片与三个电阻，电阻应变片与三个电阻共同构成一个电桥，所述电桥并联一差分运算放大器。

可选的，所述数据处理盒250还包括与所述MCU处理器252连接的显示屏256，用于实时显示所述集装箱140的重量信息。

可选的，所述数据处理盒250还包括与所述MCU处理器252连接的扬声器254，用于提示所述集装箱140的重量信息或者发出超载提示信息。

可选的，所述数据处理盒250还包括无线通讯器件255，用于与移动终端、云端服务器建立通讯交互。所述无线通讯器件255是蓝牙通信模块、无线RF通信模块、Wi-Fi通信模块、2G/3G/4G/5G移动通信模块任意一种。优选为蓝牙4.0通信模块，实现与移动终端的数据通信，可以通过移动终端与云端服务器连接，也可以直接与云端服务器连接。

本实用新型实施例还提供了一种集装箱挂车100，所述集装箱挂车100至少包括车头110、车架120、车轮130，所述车架120由纵梁121以及所述纵梁121上的多个横梁122组成，集装箱140底部的底梁141与所述横梁122两端的支撑锁紧座123对应配合；在所述横梁122上上贴合设置有集装箱挂车载重测量装置200的多个形变传感器。

集装箱挂车100用于承载集装箱，自身无动力，由牵引车头带动，挂车前、后横梁末端设有转锁，用于锁住集装箱防止集装箱脱落。由于集装箱与挂车接触部分为集装箱的两根纵梁，集装箱其余部位不与挂车接触，所以挂车对集装箱的重力支撑点位于前、后横梁末端，即转锁位置。利用以上受力特点，在挂车前、后横梁的转锁与纵梁之间位置安装传感器，以测量横梁在集装箱重力下产生的形变，达到测量载重的目的。

本实施例中在集装箱挂车前、后横梁的内侧，安装四个传感器，如图4所示，传感器采用电阻式应变片实现，对横梁表面打磨清洁后，使用胶水将电阻式应变片粘贴于横梁，再涂上防护胶进行保护。一个电阻式应变片与三个电阻共同构成一个电桥，本实施例使用四个电桥，将前、后横梁四个受力点的形变转换成微小的电信号，该电信号送至差分运算放大器进行信号放大。四路放大后的信号经过线缆送至数模转换模块。数模转换模块由一片集成ADC(模数转换器)的MCU(微控制器)实现，该ADC具有四个通道，轮流采样四路传感器的信号并转换成信号数值，MCU将四路信号数值进行相加得到总信号数值，通过查表或者换算公式将信号数值转换成货物重量。信号数值与货物重量对应关系表，可以通过对货车装载已知重量的货物得到对应的信号数值来建立它们的对应关系。换算公式则通过测量若干组不同货物重量对应下的信号数值，采用曲线拟合的方法，得到一条拟合曲线函数，将该函数作为换算公式。如表1所示，为信号数值与货物重量对应关系表，假设四路信号数值分别为800、900、900、1000，四路相加为3600，查表可得货物重量为4吨。

表1信号数值与货物重量对应表

信号数值	货物重量	信号数值	货物重量
				1000	1吨	7200	8吨
1900	2吨	8100	9吨
				2800	3吨	9000	10吨
3600	4吨	17000	20吨
				4500	5吨	34000	30吨
5400	6吨
				6300	7吨

该集装箱挂车载重测量装置及其集装箱挂车，在支撑锁紧座与纵梁之间的横梁位置设置形变传感器，集装箱挂车提空柜、装货、还柜等动作引起挂车前、后横梁承重的变化，承重变化引起横梁微小的形变，横梁的形变引起形变传感器输出信号发生微小变化，信号放大器对形变传感器输出的信号进行放大，MCU处理器的数模转换模块将放大后的电信号通过模数转换，转换成信号数值，多路信号数值合并一个数值，再转换成载重重量。通过测量点位于挂车对集装箱的承重点，有别于现有技术的测量点位于钢板弹簧，消除钢板弹簧个体差异、形变、老化、疲劳带来的误差，显著提高测重精度。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，包括：

若干形变传感器，用于采集车架中横梁受到集装箱载重时产生的形变量；

数据处理盒，用于接收所述形变传感器采集的形变量数据，并根据所述形变量数据获取所述集装箱内货物重量值。

2.根据权利要求1所述的集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，所述车架包括纵梁、在所述纵梁上设置有多个横梁，在所述横梁两端分别设置有支撑锁紧座，所述形变传感器设置在所述支撑锁紧座与所述纵梁之间的横梁位置。

3.根据权利要求2所述的集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，所述形变传感器至少包括第一形变传感器、第二形变传感器、第三形变传感器、第四形变传感器，所述第一形变传感器和所述第二形变传感器对称设置在所述纵梁两侧且同一横梁上，所述第三形变传感器和所述第四形变传感器对称设置在所述纵梁两侧且另一位置的同一横梁上。

4.根据权利要求3所述的集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，所述形变传感器包括但不限于焊接于横梁的应力传感器、焊接于横梁的振弦应变计或者粘接在所述横梁上的电阻式应变片。

5.根据权利要求3所述的集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，所述数据处理盒包括盒体，设置在所述盒体内的MCU处理器、电源器件，所述第一形变传感器、所述第二形变传感器、所述第三形变传感器、所述第四形变传感器与所述MCU处理器集成的数模转换模块ADC连接。

6.根据权利要求5所述的集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，所述第一形变传感器、所述第二形变传感器、所述第三形变传感器、所述第四形变传感器分别包括一个电阻式应变片与三个电阻，电阻应变片与三个电阻共同构成一个电桥，所述电桥并联一差分运算放大器。

7.根据权利要求5所述的集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，所述数据处理盒还包括与所述MCU处理器连接的显示屏，用于实时显示所述集装箱的重量信息。

8.根据权利要求5所述的集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，所述数据处理盒还包括与所述MCU处理器连接的扬声器，用于提示所述集装箱的重量信息或者发出超载提示信息。

9.根据权利要求5所述的集装箱挂车载重测量装置，其特征在于，所述数据处理盒还包括无线通讯器件，用于与移动终端、云端服务器建立通讯交互；所述无线通讯器件是蓝牙通信模块、无线RF通信模块、Wi-Fi通信模块、2G/3G/4G/5G移动通信模块任意一种。

10.一种集装箱挂车，其特征在于，所述集装箱挂车至少包括车头、车架、车轮，所述车架由纵梁以及所述纵梁上的多个横梁组成，集装箱底部的底梁与所述横梁两端的支撑锁紧座对应配合；在所述横梁上贴合设置有如权利要求1-9任意一项所述的集装箱挂车载重测量装置的多个形变传感器。