CN2320991Y

CN2320991Y - 动静两用高精度轴计量式电子汽车衡

Info

Publication number: CN2320991Y
Application number: CN 96241324
Authority: CN
Inventors: 朱枫林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1999-05-26
Anticipated expiration: 2006-10-28

Abstract

本实用新型是一种动、静态两用高精度轴计量式电子汽车衡,属于电子称量计量领域。它主要是由:过渡部分,限位器装置、传感器联接装置和称重控制仪表组成,其中,限位器装置是由:限位架、关节轴承、铰链,左、右限位杆,左、右旋锁母,开口销和限位座连接构成,传感器联接装置主要由传感器,上、下压头,钢球,固定圈,调节螺母和锁紧螺母连接构成,称重控制仪表主要是由:放大滤波电路,A/D转换器,CPV中央处理器,显示器,操作键,打印机,存贮器等构成。本实用新型由于采用轴计量式汽车衡,其成本低,而且计量精度高,具有广泛的市场前景。

Description

动静两用高精度轴计量式电子汽车衡

本实用新型是一种动静态两用高精度轴计量式电子汽车衡，属于电子称重计量领域。

目前国际上通常采用的汽车称重计量方式为：“整车静态计量和整车动态计量”两种。前者精度为0.1％，后者为0.2％。这两种产品的技术在我国已经成熟，正在广泛地使用。另外，作为监测和调查用的低精度汽车称重设备一(便携式)动态轴重仪和轮重仪等也已在一些国家的交通和公路监理部门采用，但由于其精度太低(百分级)，不能作为标准计量器具使用。

整车计量式汽车衡由于成本高，价格贵，一般的中小型用户很难接受，而我国最大的市场正是这些中小用户。同时，整车式汽车衡对于生产厂家来说利润也不多。因此，近年来国内一些衡器厂从“静态”计量着手，发展一些成本很低的轴计量式汽车衡，并取得了一定的成功。但静态轴计量式汽车衡必须每轴停下对位计量，工作起来很不方便，对于货流量较大的用户更是无法满足使用需要。因此，能不停车计量的“动态轴计量式汽车衡”就是十分需要和理想的产品。

动态轴计量式汽车衡最主要的问题是计量精度问题。由于汽车在行驶过程中各轴重量有转移，加上汽车水平冲击力和振动等因素对重量信号的影响，计量精度很难提高，一般为1％左右。

本实用新型的目的就是针对上述缺陷，提供了一种动静态两用的轴计量式汽车称重设备，其动态轴计量精度可达0.2％——0.3％FS。静态精度0.1％。

本实用新型的目的是这样实现的：它主要是由过渡部分，限位器装置，传感器联接装置和动态称重仪表组成，其中过渡部分主要是由引路，过渡基础，过渡胶带，基础框架，调整垫板和秤台组成。在秤台两侧开槽安装过渡胶带，使秤台与基础框架之间无缝隙。秤台面与框架整体安装好后，再进行二次浇铸基础，保证秤台面与框架和过渡基础在同一水平面上，从而减少了车轮上秤台时的冲击振动。

限位器装置的两端分别固定在秤台支架上和基础框架上。限位器装置由限位架，关节轴承，铰链，左限位杆，左旋锁母，调节螺母，右旋锁母，右限位杆，开口销和限位座连接构成。

传感器连接装置安装在秤台下面，它主要是由：称重传感器、上压头、下压头、复位钢球、固定环、调节螺母和锁紧螺母连接组成。动态称重仪表主要是由：电源、基准供桥源、放大电路、模拟波滤电路、A/D转换器、数字滤波器、存储器、CPU中央处理器、驱动器、显示器、打印机等组成。

本实用新型主要工作原理：

传统的整车计量式动态汽车衡秤体很大，其长度一般大于所计量汽车1.5米以上，在12～18米之间，称重台面由一组(4～6只)称重传感器支承。当汽车驶过台面时，汽车全部重量压在秤台上有1.5米的行驶距离，这一段即为重量采样区，汽车的重量信号通过秤台和传感器送到动态称重仪表，经过放大、滤波、模/数转换及平滑处理后变为重量值显示并打印出。与整车式不同，轴计量式汽车衡是采用分解计量的方式，分别对汽车各轴的重量单独计量，然后自动计算出总重量。因为在理想状态下，汽车的总重量等于其各轮轴所传递的重量之和。轴计量式汽车衡正是基于这一理论研制出的。其秤台由四只传感器支承，横向尺寸大于汽车宽度，行车方向尺寸尽为0.95米左右，只能使单轴压在上面，总体重量不到1吨。前后路面与秤台上面水平且等高。当汽车以3～5公里/小时的速度驶过台面时，各轴的重量便依此被计量出，然后由专用动态称重仪表对采样数据进行处理，并自动计算出总重量(见图1)送显打印。

铰链式双向可调限位器(如图2所示)的各铰接处都装有关节轴承，在垂直方向活动灵活。两安装架分别固定在秤台支架和基础框架上，中间是调节螺杆。该限位器能有效地约束限制水平方向的力，但对垂直方向的力无任何约束，因此不影响重力的传递。此外，采用“关节式双球面浮动柱限位器”效果也很理想。

第二个措施是在传感器受力点处设计了一套球面自复位机构(如图3所示)。上、下压头为球碗形，中间含一钢球。上压头与传感器的连接带有螺纹调节和锁死机构，以便调节各传感器的受力，使其一致。这种结构可使传感器的受力点处水平方向有一定自由度，因此水平冲击力不会作用到传感器上，传感器只能接收到垂直方向的力(即重力)。同时上、下压头的球面使钢球在重力作用下总能回复到最低点位置，因此它具有良好的复位能力，保证了传感器的受力点不变，这对传感器准确地接受与传递重力信号是十分重要的。

为减少和消除机械振动的影响，除了在机械设计上采用过渡胶板等方法减小振动外，重点还将采取如下措施：

从实验收取的波形可以知道，各种振动反应出的干扰有高频、中频和低频的，其中高、中频干扰可通过模拟和数字滤波除去。低频部分最难处理，这是因为动态轴计量的计量时间较短，一般不能收到完整的低频周期，所以在秤台设计时应尽量使其以高或中频形式出现。如在秤台刚度设计时，不能只根据载荷计算强度和刚度，应使其固有频率高一些，取15～20Hz以上。限位器在保证重力传递不受影响的前提下，使秤台在水平方向的活动间隙尽量小些，这样能使水平冲击力转变出的振动以高频反应出。

正常的动态重量采样波形如图4-a所示，首先通过仪表硬件对其进行模拟滤波，因硬件滤波如滤得太狠会使信号失真，所以只用其滤去高频部分。经模拟滤波的波形如图4-b所示，这时已消除了高频干扰。

第二步是对其进行第一级数字滤波，这一级滤波在常规处理中是没有的，具体方式为：采用比常规方式高5倍左右的采样速率收数，即每1～2ms一个点，中断方式采样，然后将10个采样值作为一组进行平均，将其作为一个有效数，即； a₁=(a₁+a₂+……a₁₀)/10； a₂(a₁₁+a₁₂+……a₂₀)/10……这样再由 a₁, a₂, a₃……连接起来的曲线就较光滑且不失真，经此处理后的实际波形就如图4-C所示，这样就可滤去信号中的中频干扰。

汽车运行时各轴重量转移产生的是低频率干扰，这是最难处理的，图5是经前面各级处理后的重量信号波型，按常规的方法，是采用正跳变判来车，负跳变判收尾(单轴)，并取 a₀～ a_n段为有效区间。从图中可看出，着一区间内的信号波型由于各轴重量转移等因素产生的低频干扰，波形无规律，离散性较大，这是造成动态轴计量精度较低的主要原因之一。那么如何解决这一问题呢？通过认真的分析，我们发现第一个低频振动的上半个周期总是较规律，离散性虽不小，但其均值却几乎都相同(相同重量的汽车在不同速度下)。因此取该区间(图中 a_i～ a_j)为有效区间，将 a_i～ a_j内的各有效采样值进行多次滚动平滑(第二级数字滤波处理)，然后求出平均值，该值重复性好，经动态增益修正后就可得到相当准确的计量值。采用这种数据处理处理方法，效果十分理想。在判别上仍以正跳变沿为基准比较可靠，并可用 a₀～ a_n间的采样值及规定的采样速率来计算车速，轴距或判车型。

通过采取上述各技术措施，可使轴计量式汽车衡的动态计量精度有一个较大的提高。

本实用新型的优点在于：由于轴计量式汽车衡的成本远远低于整车式汽车衡，而且有较高的计量精度，因此具有广阔的市场前景。

附图说明：

图1是本实用新型称重仪表的电路框图及使用状态示意图

图2是本实用新型限位器装置结构示意图

图3是本实用新型传感器连接调整机构示意图

图4a～4c是本实用新型采样信号滤波处理方法示意图

图5是本实用新型多次过车波形分析图

下面用结构附图和实施例对本实用新型作进一步细述：

如图1所示，当汽车的重量通过秤台传递到传感器，传感器将力信号转换成电信号送到动态称重仪表，经过放大，滤波、A/D转换和处理后变为重量值显示并打印出来。在称重仪表中，电源板为基准供桥源、CPU、A/D转换器、显示器、存储器等供电，传感器安装在机械秤体内，通过接线盒与仪表连接。

图2中：限位器的两铰链4和11都装有关节轴承，保证其在垂直方向活动灵活，限位架2和限位座12分别固定在秤台支架1和基础框架13上，左限位杆5与铰链4相连接，调节螺母7分别与左，右限位杆5和9连接，其两侧有锁母6和8，开口销10安在铰链轴11处。

如图3所示，传感器16安装在秤台21下面，并用固定螺栓14和14’固定。上、下压头18和20为球碗形，中间含一钢球19，上压头18与传感器16的联接处设计有调节螺母17和锁母15，在下压头20的两端还设有固定环22。

Claims

1．一种动静态两用高精度轴计量式电子汽车衡，主要是由：限位装置，传感器联接装置和称重控制仪表组成，其特征在于：

a：称重控制仪表主要是由接线盒，放大滤波电路，A/D转换器，CPU中央处理器，显示器、存贮器、打印机，供桥源连接构成；

b：限位装置中，两铰链4和11都装有关节轴承3，限位架2和限位座口分别固定在秤台支架1和基础框架13上，左限位杆5与铰链4相连接，调节螺母7分别与左、右限位杆5和9连接，调节螺母7的左、右分设有旋锁母6和8，开口销10设在铰链11处；

c．传感器联接装置中，传感器16安装在秤台21的下面，并用固定螺栓14和14′固定，上、下压头18、20为球碗形，中间含一钢球19，上压头18与传感器16的联接处设有调节母17和锁紧母15，在下压头20的两端还设有固定圈22。