[发明专利]一种车载式非接触车辆荷载质量动态监测装置及检测方法

摘要

本发明公开了一种车载式非接触车辆荷载质量动态监测装置，包括激光位移传感器、加速度传感器、测量电路、数据采集处理模块、整车质量计算模块、CAN通讯模块、显示模块和存储模块，其检测方法为通过在车辆前轴和后轴分别安装激光位移传感器和加速度传感器，利用测量电路和数据采集处理模块获得位移信号和加速度信号；通过前轴和后轴激光位移传感器和加速度位移传感器数据计算前轴荷载质量和后轴荷载质量，利用前轴和后轴荷载质量获得整车荷载质量，通过CAN总线将质量数据传输到显示模块实时显示，同时也将计算数据存储，为其他分析提供基础数据。本发明系统结构简单，成本低，检测精确高，可以实时监测车辆的荷载质量。

主权项

一种车载式非接触车辆荷载质量动态监测装置，包括激光位移传感器、加速度传感器、测量电路、数据采集处理模块、整车质量计算模块、CAN通讯模块、显示模块和存储模块，其特征在于，所述激光位移传感器设有四个，所述加速度传感器设有两个，其中两个所述激光位移传感器分别安装在前轴左右两侧上方的车架上，其中一个所述加速度传感器安装在前轴中间位置上方的车架上，另两个所述激光位移传感器分别安装在后轴左右两侧上方的车架上，另一个所述加速度传感器安装在后轴中间位置上方的车架上，所述前轴和后轴的激光位移传感器和加速度传感器分别连接一个测量电路，两个所述测量电路分别连接一个数据采集处理模块，两个数据采集处理模块均连接到整车质量计算模块，所述整车质量计算模块通过CAN通讯模块连接到设置在驾驶室的显示模块和存储模块；车载式非接触车辆荷载质量动态监测装置的检测方法，包括静态质量标定和动态校准标定，具体方法如下：设车辆的整车整备质量为M,非簧载质量为Ms，簧载质量为Mu，由于载货车辆大多采用钢板弹簧，同时同车轴左右弹簧的结构参数相同,忽略制造或者装配因素对钢板弹簧负荷特性的影响,可以认为同轴左、右钢板弹簧具有相同的负荷特性即设前、后轴板簧的弹性刚度为k1,k2，当车辆悬架弹簧处于自由状态时，4个激光位移传感器读数分别设为X01，X02，X03和X04，其中X01为前轴左侧激光位移传感器读数，X02为前轴右侧激光位移传感器读数，X03为后轴左侧激光位移传感器读数，X04为后轴右侧激光位移传感器读数，在标定中，设车辆的加载质量为m，此时4个激光位移传感器的读数分别为X11，X12，X13和X14，则有：Mu+m＝k1(X11‑X01)+k1(X12‑X02)+k2(X13‑X03)+k2(X14‑X04)由于M＝Mu+Ms则有：M+m＝Mu+m+Ms＝Mu+m+Msl+Msr其中Msl为前轴非簧载质量，Msr为后轴非簧载质量；M+m＝k1(X11‑X01)+k1(X12‑X02)+Msl+k2(X13‑X03)+k2(X14‑X04)+Msr令YL＝k1(X11‑X01)+k1(X12‑X02)+Msl，YR＝k2(X13‑X03)+k2(X14‑X04)+Msr其中YL为前轴荷载质量，YR为后轴荷载质量；YL＝k1(X11+X12)‑k1(X01+X02)+MslYR＝k2(X13+X14)‑k2(X03+X04)+MsrYL＝k1(X11+X12)+C1YR＝k2(X13+X14)+C2其中C1,C2为常数：C1＝‑k1(X01+X02)+MslC2＝‑k2(X03+X04)+Msr由以上分析可知车辆荷载质量为：m＝YL+YR‑M利用以上公式，可以通过加载已知的荷载质量，测量传感器的数值，以上过程进行多次，然后将测量到的数据进行拟合获得标定结果；所述静态质量标定的方法是将车辆放置在水平路面上，让车辆处于静止状态，然后进行以下步骤的标定：(1)将一个已知质量的配重放在车辆中间，然后沿车辆纵向方向移动若干次，每移动一次位置，在地磅上分别称出前轴和后轴的质量，并获得4个激光位移传感器的读数；(2)换一个已知质量的配置重复步骤(1)；(3)空载时，再称一次；(4)将通过以上操作获得的多组数据进行数据拟合分别获得k1,C1,k2,C2这4个参数，完成标定过程；所述动态校准标定包括车辆纵向加速度对前、后荷载质量计算影响的校准和车辆垂直加速度对前、后荷载质量计算影响的校准，两类校准标定的步骤相同，具体步骤如下：(1)在车辆上加载一定的配重质量，操纵汽车以一定速度行驶，根据静态标定结果由激光位移传感器的读数计算出车辆在某一加速度下车辆前、后轴的荷载质量，分别获得前、后轴荷载质量与加速度之间的对应关系；(2)根据计算荷载和加速度数据，计算出不同加速度下的测量误差，从而拟合出校准关系曲线。