SE468491B - Foerfarande foer bestaemning av ett lastmaetvaerde vid dynamisk vaegning - Google Patents

Description

Jä çn CO :up-b -Q _.. .Å 10 15 20 25 30 35 2 bättrad noggrannhet och med en upplösning som återspeglar den faktiska kvaliteten i mätningen.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett sådant förfarande som också medger bestämning av före- målets rörelsehastighet över vågplattformen på ett fördel- aktigt sätt utan insats av särskild separat hastighetsmät- utrustning, såsom tidigare varit nödvändigt. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett sådant förfarande som också är väl lämpat för Vägning vid låga hastigheter.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ovannämnda syften uppnås medelst ett förfarande som enligt uppfinningen uppvisar de i bifogade patentkrav an- givna särdragen.

Förfarandet enligt uppfinningen utmärks sålunda väsentligen därav, att man integrerar vägningssignalen åtminstone under ett tidsintervall omkring där signaltopp- värdet bestäms, för åstadkommande av ett summaresultat, varvid nämnda tidsintervall registreras såsom en mättids- faktor M; att man beräknar en formfaktor F för vägnings- signalen i form av förhållandet mellan summaresultatet, dvs. den integrerade ytan under vägningssignalen för nämnda tidsintervall, och en motsvarande rektangulär yta som skulle erhållas vid statisk Vägning, dvs. produkten av ett toppvärde och nämnda tidsintervall; samt att man be- stämmer lastmätvärdet såsom nämnda åtminstone approxima- tiva signaltoppvärde med en upplösning i beroende av form- faktorn F och mättidsfaktorn M. Detta senare sker före- trädesvis genom beaktande av en kvalitetsfaktor . k' där k är en faktor vald med beaktande av vägningsförhál- landena. Ju bättre kvalitetsfaktorn är, desto flera siff- ror kan medtagas i lastmätvärdet, dvs. upplösningen kan ökas. 10 15 20 25 30 35 468 491 3 Formfaktorn F kommer att utgöra ett mått på hur bra signal som erhållits, jämfört med vad en statisk Vägning skulle ha givit med samma massa. Det inses att formfaktorn påverkas av signalens förlopp oavsett om vägningen skett vid hög eller låg hastighet, ehuru naturligtvis sannolik- heten för signalstörningar är mycket större då hastigheten är mycket hög. I n Med ovan angivna definition på formfaktorn (det in- verterade förhållandet är också möjligt att arbeta med) blir denna som bäst lika med 1, för att minska alltefter- som formfaktorn försämras.

Mättidsfaktorn M utgör ett mått på hastigheten över vågplattformen, ehuru detta mått inte blir någon exakt hastighetsangivelse, eftersom föremålets tryckyta mot vågplattformen icke har känd längd.

Stor mättidsfaktor innebär lång rörelsetid över våg- plattformen, dvs. låg hastighet, och vice versa.

Enligt uppfinningen kan nu F och M vägas samman i syfte att ge ett mått på vägningskvaliteten.

Stor formfaktor F och stor mättidsfaktor M innebär allra bästa förhållanden med högsta upplösning som följd.

Liten formfaktor F och liten mättidsfaktor M innebär dålig signalkurva och mycket hög hastighet, dvs. sämsta förhållanden, vilket ger lägsta upplösning eller rent av ett förkastande av mätvärdet.

Här emellan finns såsom inses ett stort antal kom- binationer, som bör ge varierande grad av upplösning.

Generellt kan sägas att stor formfaktor F i vissa lägen kan kompensera för liten mättidsfaktor och vice versa.

Faktorn k väljs lämpligen empiriskt, varvid det har befunnits att valet av k speciellt bör påverkas av den uppmätta toppnivàn S (dvs. i beroende av om det är fråga om lätt eller tung last) och den faktiska hastigheten V för rörelsen över vågplattformen. I ett föredraget ut- förande av förfarandet enligt uppfinningen gäller sålunda 491 10 15 20 25 30 35 Q F ' M ° k = (S,V)- Såsom kommer att framgå senare medger förfarandet enligt uppfinningen att hastigheten V bestäms på ett för- hållandevis enkelt sätt.

Det uppfinningsenliga särdraget att vägningssignalen integreras har befunnits vara av stor betydelse, i det att kortvariga signalsvängningar av typ spikar eller liknande (vilka exempelvis kan genereras av en i ett fordonshjuls däckmönster sittande sten) får liten inverkan på mätresul- tatet. Det blir nämligen som regel fråga om små integre- rade ytor för dessa signalstörningar, som dessutom ofta i stor utsträckning tar ut varandra, genom att en uppåtrik- tad spik i regel följs av en nedåtriktad sådan eller om- vänt.

I syfte att möjliggöra enklare signalbehandling har det visat sig vara lämpligt att alstra en vägningssignal, som har en pulsfrekvens proportionell mot den vägda las- ten. Härför kan man utnyttja en analog-frekvens-omvand- lare. Integreringen av vägningssignalen kan härvid enkelt ske genom räkning av vägningssignalens pulser.

Enligt uppfinningen har det befunnits vara fördel- aktigt att integrera vägningssignalen under ett antal successiva deltidsintervall, varvid varje delintegrering ger ett delresultat som lätt kan lagras. Ett deltids- intervall kan typiskt ha en varaktighet av cirka 4 till 5 millisekunder. Eftersom varje delresultat är ett integre- rat värde, kommer delresultaten att vara förhållandevis noggranna och rättvisande, även om-signalkurvan icke är jämn utan uppvisar svängningar, spikar etc. Det inses ock- så att antalet värden, som behöver lagras för signalkurvan i syfte att registrera dess allmänna förlopp pá ett säkert sätt, härigenom blir drastiskt reducerat i förhållande till en kontinuerlig lagring av signalkurvans amplitud.

Det senare förfarandet skulle dessutom ge osäkra registre- ringar på grund av signalkurvans ojämna karaktär. 10 15 20 25 30 35 468 491 5 Utnyttjande av integrering under deltidsintervall enligt ovan innebär att mättidsfaktorn M mycket enkelt kan bestämmas som det antal deltidsintervall varunder integre- ring skett.

Om hastigheten för passagen över vàgplattformen är mycket låg, kommer såsom inses antalet deltidsintervall att bli mycket stort. Under ett stort antal deltidsinter- vall kommer härvid vägningssignalen att ligga vid sin toppnivå.

Inom ramen för uppfinningen kan man i detta fall, dvs. då antalet deltidsintervall överstiger ett i förväg bestämt värde, integrera vägningssignalen endast under ett visst bestämt antal successiva deltidsintervall, som in- faller kring vägningssignalens toppvärde. Det inses att i detta fall formfaktorn kommer att ligga nära 1, dvs. ligga på ett värde som svarar mot vad som skulle erhållas vid statisk ideal Vägning.

Ett toppvärde för vägningssignalen bestäms lämpligen i form av ett största delresultat eller ett delresultat erhållet vid integrering under ett visst deltidsintervall, alternativt som medelvärdet av ett antal delresultat som ligger omkring det största erhållna delresultatet eller nämnda ett visst deltidsintervall. Detta sistnämnda kan t.ex. vara det deltidsintervall som ligger i mitten av de deltidsintervall, varunder integrering skett. Det inses att detta kräver lagring av delresultaten för vägnings- signalen åtminstone tills erforerliga beräkningar genom- förts.

Det toppvärde som bestäms kan såsom inses användas både som nämnda åtminstone approximativa signaltoppvärde och som toppvärde för formfaktorberäkningen.

Enligt uppfinningen kan såsom tidigare nämnts rörel- sehastigheten över vågplattformen beräknas. Detta sker genom att man bestämmer den tidpunkt, då föremàlets tryck- yta mot vågplattformen är halvvägs inne över vågplatt- formen, och den tidpunkt, då föremàlets tryckyta är halv- vägs ute från vågplattformen, att man beräknar tiden mel- 10 15 20 25 30 35 6 lan nämnda båda tidpunkter, samt att man med ledning av den beräknade tiden och vågplattformens kända längd i rörelseriktningen beräknar föremålets hastighet V vid passagen över vàgplattformen. Det är härvid fördelaktigt att man bestämmer nämnda tidpunkter i form av det deltids- intervall under vägningssignalens stigning upp mot topp- nivån, varunder det integrerade delresultatet är hälften av ett senare inträffande toppvärde, speciellt det senare inträffande integrerade toppvärdesdelresultatet eller alternativt medelvärdet av ett antal delresultat som lig- ger omkring toppvärdesdelresultatet, respektive det del- tidsintervall under vägningssignalens fallande mot grund- nivån, varunder det integrerade delresultatet ånyo är hälften av nämnda toppvärde. Såsom inses kräver detta att man lagrar respektive integrerade delresultat åtminstone tills nämnda båda tidpunkter bestäms.

I syfte att få ett så bra signalförlopp som möjligt kan det vara fördelaktigt att man före och efter passagen av vågplattformen svängningsdämpande stabiliserar föremå- lets rörelse genom passage över separata stabiliserings- plattformar, som ligger i nivå med och nära ansluter till vågplattformen. ' Uppfinningen kommer i fortsättningen att beskrivas närmare genom ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Fig. 1 är en schematisk sidovy som visar ett fordons- hjul halvvägs inne på en vàgplattform ingående i en i en vägbana anordnad vågenhet.

Fig. 2 är en schematisk sidovy som visar fordonshju- let helt inne på vàgplattformen.

Fig. 3 är en schematisk sidovy som visar fordonshju- let halvvägs ute från vàgplattformen.

Fig. 4 är ett schematiskt kurvdiagram, som visar väg- ningssignalens ideala förlopp för fordonshjulets passage över vågplattformen. 10 15 20 25 30 35 468 491 7 Fig. 5 är ett schematiskt kurvdiagram i större skala som visar ett typiskt förlopp för vägningssignalen inklu- derande störningar och som illustrerar deltidsintervalls- integrering i enlighet med uppfinningen.

Fig. 6 är ett schematiskt blockschema över ett exem- pel pá en krets för att utgående från en sensorsignal pre- sentera ett lastmätvärde.

Fig. 7 är en schematisk sidovy av samma slag som Fig. 2 men illustrerande ett modifierat anordnande av vågen- heten.

BESKRIVNING Av UTFöRINGsFoRM I Fig. 1-3 visas schematiskt hur ett fordonshjul l med en axel 3 passerar över en i en vägbana 5 anordnad vågenhet med en vàgplattform 7, vilken uppbärs av sensor- organ 9. Vågplattformen 7 ligger horisontellt i nivå med vägbanan i nära anslutning därtill, så att hjulet l kan rulla in på plattformens 7 ovanyta med så små störningar som möjligt. Hjulets tryckyta 11 mot vägbanan och våg- plattformen är mindre än vágplattformens 7 utsträckning i rörelseriktningen, som är utmärkt med en pil 13. I det visade exemplet är vågplattformens utsträckning endast något större än största förväntade längd på tryckytan.

I Fig. 7 illustreras ett alternativt anordnande av vägningsutrustningen i vägbanan 5. Före och efter våg- enheten är stabiliseringsplattformar 21 resp. 23 anord- nade, ävenledes nedsänkta i vägbanan 5. Vågplattformen 7 ligger horisontellt med sin ovanyta i nivå med platt- formarnas ll, 13 och vägbanans 5 ovanyta. Vågplattformen ansluter nära till plattformarna, så att hjulet kan rulla in på resp. ut från vågplattformen med så små störningar som möjligt.

Stabiliseringsplattformarna 21, 23 är utformade för att vara svängningsdämpande och har med anledning härav en längd i rörelseriktningen som icke är en multipel av våg- plattformens 7 längd. Plattformarna kan typiskt ha en längd som är cirka 1,5 eller cirka 2,5 gånger vågplatt- 4-68 491 formens längd.

Såväl vågenheten 7, 9 som plattformarna 21, 23 skulle kunna vara placerade på ett särskilt, i vägbanan nedsänkt fundament med viss flexibilitet, t.ex. genom att det är 5 utfört av trä, varigenom risken för ogynnsamma svängningar minskar ytterligare.

I Fig. 4 visas schematiskt en vägningssignal S som kan förväntas från sensororganen 9 under gynnsamma för- hållanden, varvid signalförloppet är visat relaterat till 10 Fig 1-3.

I Fig. l har hjulet 1 passerat halvvägs in över våg- plattformen 7, dvs. dess axel 3 ligger i princip över plattformens vänstra kant. Vägningssignalen kan härvid förväntas ha stigit till hälften av sitt toppvärde, efter- 15 som plattformen uppbär halva lasten.

I Fig. 2 har hjulet passerat helt in på plattformen 7 och uppbäs helt centrerat därpå. Vägningssignalen har nu sitt toppvärde, vilket naturligtvis är representativt för den totala lasten. 20 I Fig. 3 har hjulet till hälften passerat ut från plattformen, varför signalen kan förväntas ha sjunkit till halva toppvärdet.

Den från sensororganen 9 erhållna analoga vägnings- signalen omvandlas i en analog-frekvens-omvandlare (ASC) 25 till en pulssignal, vars frekvens är proportionell mot den från sensororganen erhållna signalens amplitud, dvs. mot den avkända lasten.

Pulsvägningssignalen kommer att uppvisa olika stör- ningar i form av oregelbundenheter såsom plötsliga språng, 30 som har karaktären av spikar. Ett språng åt ett håll följs som regel av ett språng åt motsatt håll- Ehurur språng- Ü amplituden kan vara mycket stor, blir ytförändringarna under signalkurvan förhållandevis mycket små. Detta ut- ' nyttjas enligt uppfinningen i syfte att minimera inverkan 35 av störningarna. För detta syfte används en integrerings- teknik. 10 15 20 25 30 35 468 491 9 Sá snart vägningssignalen passerat en vald triggnivá, vilket sker vid tidpunkten tl, påbörjas ett integrerings- förfarande under successiva deltidsintervall nl, nz ... av i förväg bestämd tidsvaraktighet, t.ex. 4,5 ms. Integre- ringsresultatet för varje deltidsintervall utgör ett del- resultat dl, dz osv., svarande mot ytan under signalen för respektive deltidsintervall. Det inses att signalstör- ningar, såsom under deltidsintervallet ns, kommer att i väsentligt utsträckning filtreras bort genom integrerings- förfarandet.

Resultatet av varje delintegrering, dvs. delresul- tatet, lagras temporärt i ett minne. Delintegreringen fortsätter tills vägningssignalen avtagit ned till trigg- nivån, vilket i det visade exemplet-sker efter 28 stycken delintegreringar.

Utgående från de temporärt lagrade delresultaten kan nu alla önskade beräkningar genomföras med hjälp av en mikrodatorstyrd krets, vars allmänna uppbyggnad illustre- ras i Fig. 6.

Såsom framgår av Fig. 6 matar sensororganen 9 en ana- log-frekvens-omvandlare 21, vars utsignal avkänns av en triggkrets 23. Då utsignalen stiger över en vald nivå, släpper triggkretsen igenom utsignalen till en räknare 25.

Denna räknar antalet pulser under varje deltidsintervall och respektive delresultat lagras i ett minne 27. Allt detta styrs av en mikrodator 29, som ansluten till blocken 23, 25 och 27 och dessutom matar en display 31.

Mikrodatorn 29 är programmerad att ombesörja följande funktioner: 1. Räknar antalet deltidsintervall varunder integrering skett, dvs. i detta exempel 28 stycken. Dett tal utgör mättidsfaktorn M. 2. Bestämmer medelvärdet av ett bestämt antal (t.ex. 4 stycken) lagrade delresultat, som är belägna kring det mittersta deltidsintervallet (vid t3). I exemplet bestäms medelvärdet av delresultaten d13, d14, dls och dlö. Medel- värdet utgör det toppvärde som skall utgöra grund för 468 KO ...i 10 15 20 25 30 35 10 lastmätvärdet och formfaktorberäkningen. 3. Bestämmer summan av de lagrade delresultaten för bildande av ett summaresultat. e 4. Bildar produkten av toppvärdet och antalet räknade deltidsintervall. 5. Beräknar formvaktorn F som förhållandet mellan summa- resultatet och nämnda produkt. 6. Betämmer det deltidsintervall då delresultatet hade stigit till hälften av det beräknade toppvärdet, i före- liggande fall n8 vid tidpunkten tz. 7. Bestämmer det deltidsintervall då delresultatet hade fallit till hälften av det beräknade toppvärdet, i före- liggande fall nzo vid tidpunkten t4. 8. Bestämmer antalet deltidsintervall mellan tidpunk- terna tz och t4, i föreliggande fall 12 stycken, och be- räknar med ledning därav och inlagrad uppgift om vàgplatt- formens längd i rörelseriktningen hjulets 1 rörelsehastig- het V. 9. Väljer värdet pà faktorn k med ledning av inprogram- merade regler med beaktande av det bestämda signaltopp- medelvärdet och den beräknade rörelsehastigheten. 10. Beräknar kvalitetsfaktorn Q = F - M - k. ll. Presenterar ett lastmätvärde på displayen 31 i form av det bestämda toppmedelvärdet med en upplösning bestämd av kvalitetsfaktorn Q i enlighet med inprogrammerade reg- ler.

Om så önskas kan det presenterade lastmätvärdet lätt registreras på ett icke särskilt visat registrerings- medium.

Tack vare att antalet delresultat som skall lagras är förhållandevis litet och de beräkningar som skall genomfö- ras är förhållandevis enkla krävs icke någon avancerad datautrustning, samtidigt som hela signalbehandlingen fram till presentationen av lastmätvärdet tar kort tid, varför utrustningen.snabbt är klar att genomföra en ny mätning.

Detta är såsom inses väsentligt i samband med övervakning av snabb och tät trafik.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 468 491 ll PATENTKRAV

1. Förfarande för bestämning av ett lastmätvärde vid dynamisk vägning, varvid ett föremål som skall vägas i rörelse passerar över en vàgplattform som uppbärs av last- sensororgan, vilka därvid alstrar en lastberoende väg- ningssignal, vilken signal ökar från en grundnivå upp till en toppnivå för att därefter minska ned till grundnivån, svarande mot att föremålet rör sig in på vågplattformen, är helt inne på vågplattformen och rör sig ut från våg- plattformen, innefattande att man bestämmer ett åtminstone approximativt signaltoppvärde såsom representerande den vägda lasten, k ä n n e t e c k n a t av att man inte- grerar vägningssignalen åtminstone under ett tidsintervall omkring där signaltoppvärdet bestäms, för àstadkommande av ett summaresultat, varvid nämnda tidsintervall registreras såsom en mättidsfaktor M,, beräknar en formfaktor F för vägningssignalen i form av förhållandet mellan summaresultatet, dvs den integre- rade ytan under vägningssignalen för nämnda tidsintervall, och en motsvarande rektangulär yta som skulle erhållas vid statisk vägning, dvs produkten av ett toppvärde och nämnda tidsintervall; samt bestämmer lastmätvärdet såsom nämnda åtminstone approximativa signaltoppvärde med en upplösning i beroende av en kvalitetsfaktor Q = F - M - k, där k är en faktor vald med beaktande av vägningsförhållandena.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att man väljer k med beaktande av uppmätt topp- nivå.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att man integrerar vägningssignalen under ett antal successiva deltidsintervall, varvid mät- tidsfaktorn M företrädesvis bestäms såsom det antal del- tidsintervall varunder integrering skett. I» OO 4%- xß ...à 12

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a t av att man då vägningssignalen omfattar ett stort antal deltidsintervall, vilket antal överstiger ett i förväg bestämt värde, integrerar vägningssignalen endast under ett visst bestämt antal successiva deltidsintervall som infaller kring vägningssignalens toppvärde.

5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t av att man för beräkning av form- faktorn bestämmer ett toppvärde i form av ett delresultat erhållet vid integrering under ett deltidsintervall, alternativt bestämmer ett toppvärde, som är medelvärdet av ett antal delresultat som ligger omkring det största er- hållna delresultatet.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k - n a t av att man såsom nämnda åtminstone approximativa signaltoppvärde utnyttjar det för formfaktorberäkningen bestämda toppvärdet. I

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att man bestämmer den tid- punkt, då föremålets tryckyta mot vågplattformen är halv- vägs inne över vågplattformen, och den tidpunkt, då före- målets tryckyta är halvvägs ute från vågplattformen, att man beräknar tiden mellan nämnda båda tidpunkter, samt att man med ledning av den beräknade tiden och vågplattformens längd i rörelseriktningen beräknar föremålets hastighet V vid passagen över vågplattformen.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k - n a t av att man bestämmer nämnda tidpunkter i form av det deltidsintervall under vägningssignalens stigning upp mot toppnivån, varunder det integrerade delresultatet är hälften av ett senare inträffande toppvärde, speciellt det senare inträffande integrerade toppvärdesdelresultatet eller alternativt medelvärdet av ett antal delresultat som ligger omkring toppvärdesdelresultatet, resp. det deltids- intervall under vägningssignalens fallande mot grundnivån, varunder det integrerade delresultatet ånyo är hälften av nämnda toppvärde. new 'J 9/ 10 15 20 25 30 35 468 491 13

9. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k - n a t av att man lagrar resp. integrerade delresultat åtminstone tills nämnda båda tidpunkter bestämts. lol k ä n n e t e c k n a t av att man väljer k med beaktande Förfarande enligt något av kraven 7 - 9, även av den beräknade hastigheten V. 11. k ä n n e t e c k n a t av att man alstrar en vägnings- Förfarande enligt något av föregående krav, signal, som har en pulsfrekvens proportionell mot den vägda lasten. 12. n a t av att man integrerar vägningssignalen genom att Förfarande enligt krav ll, k ä n n e t e c k - räkna vägningssignalens pulser.