[发明专利]一种车轮运动状态矢量检测系统和方法

摘要

本发明公开一种车轮运动状态矢量检测系统，包括力‑惯性测量组、信号传输组、连接轴；力惯性测量组和信号传输组之间通过连接轴连接；所述的信号传输组包括固定板、轴承、信号传输电路板、光电编码器、信号传输组壳体、壳体盖板；所述的连接轴贯穿信号传输组壳体和壳体盖板，连接轴通过轴承分别与信号传输组壳体和壳体盖板连接，信号传输电路板和光电编码器设置于信号传输组壳体内，固定板设置于信号传输组壳体上，并固定该信号传输组壳体。本发明提供一种具有力‑运动解耦的车轮状态监测系统与方法，可实时测量单个车轮所受的六维力/力矩，六维速度和六维加速度，共十八维车轮运动状态信号。

主权项

一种的车轮运动状态矢量检测系统，其特征在于，包括力‑惯性测量组(18)、信号传输组(19)、连接轴(11)；力‑惯性测量组(18)和信号传输组(19)之间通过连接轴(11)连接；所述的信号传输组(19)包括固定板(13)、轴承(12)、信号传输电路板(14)、光电编码器(15)、信号传输组壳体(16)、壳体盖板(17)；所述的连接轴(11)贯穿信号传输组壳体(16)和壳体盖板(17)，连接轴(11)通过轴承(12)分别与信号传输组壳体(16)和壳体盖板(17)连接，信号传输电路板(14)和光电编码器(15)设置于信号传输组壳体(16)内，固定板(13)设置于信号传输组壳体(16)上，并固定该信号传输组壳体(16)；所述的力‑惯性测量组(18)包括弹性体(5)、惯性传感器(10)、结构壳体(7)、车轮内的改制轮辋(4)、焊接法兰(3)、内法兰(6)和采集电路板(9)，所述的惯性传感器和采集电路板(9)设置于结构壳体(7)内，所述的弹性体(5)还设置有刚性外环、刚性内环和六维车轮力传感器，所述的刚性内环由内法兰(6)固定至至车轮的驱动半桥，所述的刚性外环通过焊接法兰(3)固定至改制轮辋(4)，所述六维车轮力传感器通过探测弹性体的形变测量得到六维车轮力；所述的六维车轮力传感器和惯性传感器(10)的信号传送至采集电路板(9)，所述的采集电路板(9)将信号传送至信号传输电路板(14)，所述的光电编码器(15)的信号传输至信号传输电路板(14)；所述的采集电路板(9)上设置有无线数字芯片，所述的采集电路板(9)将无线信号传输至信号传输电路板(14)；所述的车轮运动状态矢量检测系统还包括上位机，所述的信号传输电路板上(14)设置有无线数字芯片，信号传输电路板(14)将无线信号传输至上位机；所述的上位机采用如下方法处理接收到的信号：(1)读取上位机主存贮模块接收的十二维力‑运动信号——六维力/力矩Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz，三维角速度Wx、Wy、Wz和三维加速度ax、ay、az；(2)预先存储的车轮半径数据R，根据接收到的力‑运动信号由以下两式计算得到三维速度Vx、Vy、Vz和三维角加速度αx、αy、αz，并将力‑运动信号、三维速度Vx、Vy、Vz和三维角加速度αx、αy、αz，定义为输入信号S；Vi＝RWi；ai＝Rαi；i＝x,y,z为相应的坐标方向，车轮半径数据R(3)读取预先存储的标定矩阵G和根据有限元分析计算得到的材料属性及应变梁相关系数λ，计算得到修正矩阵；(4)根据计算得到的修正矩阵K计算得到真实车轮力FR＝K·S。