車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，用以對車輛行駛時所檢測的車輛重量進行修正，首先提供一種具有陀螺儀傳感器、存儲單元和處理單元的車載稱重模塊，所述車載稱重模塊設(shè)置于車輛上，用以對車輛的重量進行檢測，通過處理單元利用偏差角Φ0、X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx、Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky、加速度分量ax、ay、az、重力加速度g及夾角Φ計算得到角偏移修正系數(shù)A和加速度修正系數(shù)B，通過車載稱重模塊獲取車輛在所述某一動態(tài)時刻的檢測重量S，采用公式G=S/(A*B)計算得到車輛的實際重量G。本發(fā)明的車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，運算原理簡單，運行速度快，檢測精度高。
【專利說明】
車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物流行業(yè)的快速增長，車輛超限超載的情況越來越多，越來越嚴(yán)重。國家針對這種情況采取了一系列措施，如計重收費等。而采取這些措施的前提是可以對車輛的重量進行準(zhǔn)確檢測。
[0003]目前在車載稱重領(lǐng)域公知的測量多采用稱重與行駛狀態(tài)分離的方式，即在車輛靜止?fàn)顟B(tài)下進行計量的方式實現(xiàn)，并且主要在特定工程車輛上得到一定程度的應(yīng)用。但由于車輛在動態(tài)運行過程中的載荷稱量受多種因素的影響，如加速度、行駛坡度等，現(xiàn)有測量方式并不能很好的解決。
[0004]有鑒于此，有必要對現(xiàn)有的車載稱重方法予以改進，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，以解決現(xiàn)有車載稱量方法無法準(zhǔn)確測量車輛動態(tài)重量的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，用以對車輛行駛時所檢測的車輛重量進行修正，首先提供一種具有陀螺儀傳感器、存儲單元和處理單元的車載稱重模塊，所述車載稱重模塊設(shè)置于車輛上，用以對車輛的重量進行檢測，設(shè)定所述車輛處于水平位置時的前進/后退方向為X軸，左右方向為Y軸，上下方向為Z軸，所述存儲單元儲存有所述車輛處于水平位置時陀螺儀傳感器的垂直方向與所述Z軸的偏差角Φ
O、陀螺儀傳感器X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和陀螺儀傳感器Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky ；
其次，通過陀螺儀傳感器獲取車輛在某一動態(tài)時刻在X軸、Y軸和Z軸的加速度分量ax、ay、az、重力加速度g以及在所述某一動態(tài)時刻陀螺儀傳感器的垂直方向與Z軸的夾角Φ;
通過處理單元利用偏差角Φ ο、X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx、Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky、加速度分量ax、ay、az、重力加速度g及夾角Φ計算得到角偏移修正系數(shù)A和加速度修正系數(shù)B;通過車載稱重模塊獲取車輛在所述某一動態(tài)時刻的檢測重量S;
采用如下公式:G=S/(A*B)計算得到車輛的實際重量G。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky在車載稱重模塊生產(chǎn)完成后標(biāo)定獲取，標(biāo)定過程如下:
使所述車載稱重模塊加載一定重量的重物，所述重物的重量不超過所述車載稱重模塊的量程；
控制所述車載稱重模塊沿X軸方向加速運動，并記錄加速度axl和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值Cxl;
控制所述車載稱重模塊沿X軸方向以另一加速度加速運動，并記錄加速度axQ和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值CxO ； 控制所述車載稱重模塊沿Y軸方向加速運動，并記錄加速度ayl和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值Cyl;
控制所述車載稱重模塊沿Y軸方向以另一加速度加速運動，并記錄加速度ayQ和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值CyO ；
利用公式kx= (Cx1-CxO) / (ax1-axo)、ky=(Cyi_Cyo) / (ay1-ayo)求出 X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，利用公式θ= Φ-Φο，得出所述某一動態(tài)時刻的陀螺儀傳感器相對車輛處于水平位置時的陀螺儀傳感器的實際偏移角Θ。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，角偏移修正系數(shù)A通過處理單元利用公式A=cos0+kx*sin0計算得到。
[00?0] 作為本發(fā)明的進一步改進，加速度修正系數(shù)B通過處理單元利用B=(kx*ax+ky*ay+gz)/g計算得到。
[0011 ]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，對車輛運行過程中稱量的重量進行修正，同時解決了角偏移和加速度對稱量重量的影響，運算原理簡單，運行速度快，檢測精度高。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0013]本發(fā)明的車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，用以對車輛在斜坡行駛時所檢測的車輛重量進行修正，其實施步驟如下:
首先提供一種具有陀螺儀傳感器、存儲單元和處理單元的車載稱重模塊，所述車載稱重模塊設(shè)置于車輛上，用以對車輛的重量進行檢測，設(shè)定所述車輛處于水平位置時的前進/后退方向為X軸，左右方向為Y軸，上下方向為Z軸，所述存儲單元儲存有所述車輛處于水平位置時陀螺儀傳感器的垂直方向與所述Z軸的偏差角Φο、陀螺儀傳感器X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和陀螺儀傳感器Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky。
[0014]其次，通過陀螺儀傳感器獲取車輛在某一動態(tài)時刻在X軸、Y軸和Z軸的加速度分量ax、ay、az、當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭以及在所述某一動態(tài)時刻陀螺儀傳感器的垂直方向與Z軸的夾角Φ。
[0015]利用公式θ=Φ-Φο，得出所述某一動態(tài)時刻的陀螺儀傳感器相對車輛處于水平位置時的陀螺儀傳感器的實際偏移角Θ。
[0016]其中，考慮偏差角Φο主要是為了解決陀螺儀傳感器在安裝時產(chǎn)生的誤差。
[0017]通過處理單元利用偏差角Φο、Χ軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx、Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky、加速度分量ax、ay、az、重力加速度g及夾角Φ計算得到角偏移修正系數(shù)A和加速度修正系數(shù)B。
[0018]其中，角偏移修正系數(shù)A通過處理單元利用公式A=cos0+kx*sin0計算得到，加速度修正系數(shù)B通過處理單元利用B=(kx*ax+ky*ay+gz)/g計算得到。
[0019]角偏移修正系數(shù)A的公式推導(dǎo)過程如下:
加載有物塊的車載稱重模塊放置在傾斜角為α的斜面上，所述物塊受重力為G1，重力G1在垂直于斜面和平行于斜面的力的分量分別為FjPF2, F1=GAcosa ,F2=GAsincu車載稱重模塊檢測到垂直于斜面的力和平行于斜面的力分別為Wi和W2，檢測重量Si= W1+W2?？芍猈i=F1，而由于平行于斜面的力會使陀螺儀傳感器產(chǎn)生一個扭曲力，導(dǎo)致陀螺儀傳感器檢測的數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，根據(jù)實驗可知W2= kx*F2，X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx即為平行方向力改變系數(shù)。
[0020]故SI=Gl*cosa+kx* Gl*sina，故Gl=Sl/(cosa+kx*sina)0
[0021]雖然車輛與X軸、Y軸和Z軸均有傾斜角，然而實際僅傳感器的垂直方向與Z軸的傾斜角Θ會對陀螺儀傳感器的測量結(jié)果產(chǎn)生影響，因此可以認為Gl=Sl/(cos0+kx*sin0)，因此A= cosQ+kx*sinQ0
[0022]加速度修正系數(shù)B的公式推導(dǎo)過程如下:
加載有質(zhì)量為m的重物的車載稱重模塊在斜面上以加速度a加速行駛，陀螺儀傳感器檢測到當(dāng)?shù)丶铀俣葹間，加速度a在X軸、Y軸、Z軸的加速度分量分別為ax、ay、az。則重物實際重力 G2=mg。
[0023]若不考慮角度偏移對檢測的重量的影響，則所述車載稱重模塊檢測重力為S2=kx*m*ax+ky*m*ay+m*az，X軸和Y軸上加速度力會對陀螺儀傳感器產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力，故需要考慮X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky。
[0024]由上可得:G2= S2/(kx*ax+ky*ay+az)/g，因此可以得到加速度修正系數(shù)B=(kx*ax+ky*ay+gz)/g0
[0025]通過車載稱重模塊獲取車輛在所述某一動態(tài)時刻的檢測重量S;
實際角偏移修正系數(shù)A和加速度修正系數(shù)B并不是獨立影響所檢測重量的，采用如下公式:G=S/(A*B)計算得到車輛的實際重量G。
[0026]所述X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky在車載稱重模塊生產(chǎn)完成后標(biāo)定獲取，標(biāo)定過程如下:
使所述車載稱重模塊加載一定重量的重物，所述重物的重量不超過所述車載稱重模塊的量程，一般選取重量為量程一半的重物。
[0027]控制所述車載稱重模塊沿X軸方向加速運動，并記錄加速度axl和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值Cxl。
[0028]控制所述車載稱重模塊沿X軸方向以另一加速度加速運動，并記錄加速度axQ和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值Cxo。
[0029]控制所述車載稱重模塊沿Y軸方向加速運動，并記錄加速度ayl和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值Cyl。
[0030]控制所述車載稱重模塊沿Y軸方向以另一加速度加速運動，并記錄加速度ayQ和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值CyO。
[0031 ]利用公式kx= (Cx1-CxQ)/(ax1-axo)、ky=(Cy1-Cyo)/(ay1-ayo)求出X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky。
[0032 ]本發(fā)明的車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，對車輛運行過程中稱量的重量進行修正，同時解決了角偏移和加速度對稱量重量的影響，運算原理簡單，運行速度快，檢測精度高。
[0033]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，用以對車輛行駛時所檢測的車輛重量進行修正，其特征在于:首先提供一種具有陀螺儀傳感器、存儲單元和處理單元的車載稱重模塊，所述車載稱重模塊設(shè)置于車輛上，用以對車輛的重量進行檢測，設(shè)定所述車輛處于水平位置時的前進/后退方向為X軸，左右方向為Y軸，上下方向為Z軸，所述存儲單元儲存有所述車輛處于水平位置時陀螺儀傳感器的垂直方向與所述Z軸的偏差角Φο、陀螺儀傳感器X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和陀螺儀傳感器Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky ； 其次，通過陀螺儀傳感器獲取車輛在某一動態(tài)時刻在X軸、Y軸和Z軸的加速度分量ax、ay、az、重力加速度g以及在所述某一動態(tài)時刻陀螺儀傳感器的垂直方向與Z軸的夾角Φ; 通過處理單元利用偏差角Φ ο、X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx、Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky、加速度分量ax、ay、az、重力加速度g及夾角Φ計算得到角偏移修正系數(shù)A和加速度修正系數(shù)B; 通過車載稱重模塊獲取車輛在所述某一動態(tài)時刻的檢測重量S; 采用如下公式:G=S/(A*B)計算得到車輛的實際重量G。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，其特征在于:所述X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky在車載稱重模塊生產(chǎn)完成后標(biāo)定獲取，標(biāo)定過程如下: 使所述車載稱重模塊加載一定重量的重物，所述重物的重量不超過所述車載稱重模塊的量程； 控制所述車載稱重模塊沿X軸方向加速運動，并記錄加速度axl和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值Cxl; 控制所述車載稱重模塊沿X軸方向以另一加速度加速運動，并記錄加速度axQ和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值Cxo ； 控制所述車載稱重模塊沿Y軸方向加速運動，并記錄加速度ayl和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值Cyl; 控制所述車載稱重模塊沿Y軸方向以另一加速度加速運動，并記錄加速度ayQ和車載稱重模塊輸出的內(nèi)碼值CyO ； 利用公式kx= (Cx1-CxO) / (ax1-axo)、ky=(Cyι-Cyo) / (ay1-ayo)求出X軸方向的側(cè)向力系數(shù)kx和Y軸方向的側(cè)向力系數(shù)ky。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，其特征在于:利用公式Θ=Φ-Φο，得出所述某一動態(tài)時刻的陀螺儀傳感器相對車輛處于水平位置時的陀螺儀傳感器的實際偏移角Θ。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，其特征在于:角偏移修正系數(shù)A通過處理單元利用公式A=cos0+kx*sin0計算得到。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載稱重模塊的動態(tài)稱重修正方法，其特征在于:加速度修正系數(shù)B通過處理單元利用B=( kx*ax+ky*ay+gz) / g計算得到。
【文檔編號】G01G23/01GK105865607SQ201610275074
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】趙洪濤
【申請人】啟東雷泰精密儀器有限公司