專利名稱：動靜兩用高精度軸計量式電子汽車衡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種動靜態(tài)兩用高精度軸計量式電子汽車衡，屬于電子稱重計量領(lǐng)域。
目前國際上通常采用的汽車稱重計量方式為“整車靜態(tài)計量和整車動態(tài)計量”兩種。前者精度為0.1％，后者為0.2％。這兩種產(chǎn)品的技術(shù)在我國已經(jīng)成熟，正在廣泛地使用。另外，作為監(jiān)測和調(diào)查用的低精度汽車稱重設(shè)備一(便攜式)動態(tài)軸重儀和輪重儀等也已在一些國家的交通和公路監(jiān)理部門采用，但由于其精度太低(百分級)，不能作為標準計量器具使用。
整車計量式汽車衡由于成本高，價格貴，一般的中小型用戶很難接受，而我國最大的市場正是這些中小用戶。同時，整車式汽車衡對于生產(chǎn)廠家來說利潤也不多。因此，近年來國內(nèi)一些衡器廠從“靜態(tài)”計量著手，發(fā)展一些成本很低的軸計量式汽車衡，并取得了一定的成功。但靜態(tài)軸計量式汽車衡必須每軸停下對位計量，工作起來很不方便，對于貨流量較大的用戶更是無法滿足使用需要。因此，能不停車計量的“動態(tài)軸計量式汽車衡”就是十分需要和理想的產(chǎn)品。
動態(tài)軸計量式汽車衡最主要的問題是計量精度問題。由于汽車在行駛過程中各軸重量有轉(zhuǎn)移，加上汽車水平?jīng)_擊力和振動等因素對重量信號的影響，計量精度很難提高，一般為1％左右。
本實用新型的目的就是針對上述缺陷，提供了一種動靜態(tài)兩用的軸計量式汽車稱重設(shè)備，其動態(tài)軸計量精度可達0.2％——0.3％FS。靜態(tài)精度0.1％。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它主要是由過渡部分，限位器裝置，傳感器聯(lián)接裝置和動態(tài)稱重儀表組成，其中過渡部分主要是由引路，過渡基礎(chǔ)，過渡膠帶，基礎(chǔ)框架，調(diào)整墊板和秤臺組成。在秤臺兩側(cè)開槽安裝過渡膠帶，使秤臺與基礎(chǔ)框架之間無縫隙。秤臺面與框架整體安裝好后，再進行二次澆鑄基礎(chǔ)，保證秤臺面與框架和過渡基礎(chǔ)在同一水平面上，從而減少了車輪上秤臺時的沖擊振動。
限位器裝置的兩端分別固定在秤臺支架上和基礎(chǔ)框架上。限位器裝置由限位架，關(guān)節(jié)軸承，鉸鏈，左限位桿，左旋鎖母，調(diào)節(jié)螺母，右旋鎖母，右限位桿，開口銷和限位座連接構(gòu)成。
傳感器連接裝置安裝在秤臺下面，它主要是由稱重傳感器、上壓頭、下壓頭、復(fù)位鋼球、固定環(huán)、調(diào)節(jié)螺母和鎖緊螺母連接組成。動態(tài)稱重儀表主要是由電源、基準供橋源、放大電路、模擬波濾電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、存儲器、CPU中央處理器、驅(qū)動器、顯示器、打印機等組成。
本實用新型主要工作原理傳統(tǒng)的整車計量式動態(tài)汽車衡秤體很大，其長度一般大于所計量汽車1.5米以上，在12～18米之間，稱重臺面由一組(4～6只)稱重傳感器支承。當汽車駛過臺面時，汽車全部重量壓在秤臺上有1.5米的行駛距離，這一段即為重量采樣區(qū)，汽車的重量信號通過秤臺和傳感器送到動態(tài)稱重儀表，經(jīng)過放大、濾波、模/數(shù)轉(zhuǎn)換及平滑處理后變?yōu)橹亓恐碉@示并打印出。與整車式不同，軸計量式汽車衡是采用分解計量的方式，分別對汽車各軸的重量單獨計量，然后自動計算出總重量。因為在理想狀態(tài)下，汽車的總重量等于其各輪軸所傳遞的重量之和。軸計量式汽車衡正是基于這一理論研制出的。其秤臺由四只傳感器支承，橫向尺寸大于汽車寬度，行車方向尺寸盡為0.95米左右，只能使單軸壓在上面，總體重量不到1噸。前后路面與秤臺上面水平且等高。當汽車以3～5公里/小時的速度駛過臺面時，各軸的重量便依此被計量出，然后由專用動態(tài)稱重儀表對采樣數(shù)據(jù)進行處理，并自動計算出總重量(見圖1)送顯打印。
鉸鏈式雙向可調(diào)限位器(如圖2所示)的各鉸接處都裝有關(guān)節(jié)軸承，在垂直方向活動靈活。兩安裝架分別固定在秤臺支架和基礎(chǔ)框架上，中間是調(diào)節(jié)螺桿。該限位器能有效地約束限制水平方向的力，但對垂直方向的力無任何約束，因此不影響重力的傳遞。此外，采用“關(guān)節(jié)式雙球面浮動柱限位器”效果也很理想。
第二個措施是在傳感器受力點處設(shè)計了一套球面自復(fù)位機構(gòu)(如圖3所示)。上、下壓頭為球碗形，中間含一鋼球。上壓頭與傳感器的連接帶有螺紋調(diào)節(jié)和鎖死機構(gòu)，以便調(diào)節(jié)各傳感器的受力，使其一致。這種結(jié)構(gòu)可使傳感器的受力點處水平方向有一定自由度，因此水平?jīng)_擊力不會作用到傳感器上，傳感器只能接收到垂直方向的力(即重力)。同時上、下壓頭的球面使鋼球在重力作用下總能回復(fù)到最低點位置，因此它具有良好的復(fù)位能力，保證了傳感器的受力點不變，這對傳感器準確地接受與傳遞重力信號是十分重要的。
為減少和消除機械振動的影響，除了在機械設(shè)計上采用過渡膠板等方法減小振動外，重點還將采取如下措施從實驗收取的波形可以知道，各種振動反應(yīng)出的干擾有高頻、中頻和低頻的，其中高、中頻干擾可通過模擬和數(shù)字濾波除去。低頻部分最難處理，這是因為動態(tài)軸計量的計量時間較短，一般不能收到完整的低頻周期，所以在秤臺設(shè)計時應(yīng)盡量使其以高或中頻形式出現(xiàn)。如在秤臺剛度設(shè)計時，不能只根據(jù)載荷計算強度和剛度，應(yīng)使其固有頻率高一些，取15～20Hz以上。限位器在保證重力傳遞不受影響的前提下，使秤臺在水平方向的活動間隙盡量小些，這樣能使水平?jīng)_擊力轉(zhuǎn)變出的振動以高頻反應(yīng)出。
正常的動態(tài)重量采樣波形如圖4-a所示，首先通過儀表硬件對其進行模擬濾波，因硬件濾波如濾得太狠會使信號失真，所以只用其濾去高頻部分。經(jīng)模擬濾波的波形如圖4-b所示，這時已消除了高頻干擾。
第二步是對其進行第一級數(shù)字濾波，這一級濾波在常規(guī)處理中是沒有的，具體方式為采用比常規(guī)方式高5倍左右的采樣速率收數(shù)，即每1～2ms一個點，中斷方式采樣，然后將10個采樣值作為一組進行平均，將其作為一個有效數(shù)，即；a1=(a1+a2+……a10)/10；a2(a11+a12+……a20)/10……這樣再由a1,a2,a3……連接起來的曲線就較光滑且不失真，經(jīng)此處理后的實際波形就如圖4-C所示，這樣就可濾去信號中的中頻干擾。
汽車運行時各軸重量轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的是低頻率干擾，這是最難處理的，圖5是經(jīng)前面各級處理后的重量信號波型，按常規(guī)的方法，是采用正跳變判來車，負跳變判收尾(單軸)，并取a0～an段為有效區(qū)間。從圖中可看出，著一區(qū)間內(nèi)的信號波型由于各軸重量轉(zhuǎn)移等因素產(chǎn)生的低頻干擾，波形無規(guī)律，離散性較大，這是造成動態(tài)軸計量精度較低的主要原因之一。那么如何解決這一問題呢？通過認真的分析，我們發(fā)現(xiàn)第一個低頻振動的上半個周期總是較規(guī)律，離散性雖不小，但其均值卻幾乎都相同(相同重量的汽車在不同速度下)。因此取該區(qū)間(圖中ai～aj)為有效區(qū)間，將ai～aj內(nèi)的各有效采樣值進行多次滾動平滑(第二級數(shù)字濾波處理)，然后求出平均值，該值重復(fù)性好，經(jīng)動態(tài)增益修正后就可得到相當準確的計量值。采用這種數(shù)據(jù)處理處理方法，效果十分理想。在判別上仍以正跳變沿為基準比較可靠，并可用a0～an間的采樣值及規(guī)定的采樣速率來計算車速，軸距或判車型。
通過采取上述各技術(shù)措施，可使軸計量式汽車衡的動態(tài)計量精度有一個較大的提高。
本實用新型的優(yōu)點在于由于軸計量式汽車衡的成本遠遠低于整車式汽車衡，而且有較高的計量精度，因此具有廣闊的市場前景。


圖1是本實用新型稱重儀表的電路框圖及使用狀態(tài)示意圖圖2是本實用新型限位器裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖3是本實用新型傳感器連接調(diào)整機構(gòu)示意圖圖4a～4c是本實用新型采樣信號濾波處理方法示意圖圖5是本實用新型多次過車波形分析圖下面用結(jié)構(gòu)附圖和實施例對本實用新型作進一步細述如圖1所示，當汽車的重量通過秤臺傳遞到傳感器，傳感器將力信號轉(zhuǎn)換成電信號送到動態(tài)稱重儀表，經(jīng)過放大，濾波、A/D轉(zhuǎn)換和處理后變?yōu)橹亓恐碉@示并打印出來。在稱重儀表中，電源板為基準供橋源、CPU、A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器、存儲器等供電，傳感器安裝在機械秤體內(nèi)，通過接線盒與儀表連接。
圖2中限位器的兩鉸鏈4和11都裝有關(guān)節(jié)軸承，保證其在垂直方向活動靈活，限位架2和限位座12分別固定在秤臺支架1和基礎(chǔ)框架13上，左限位桿5與鉸鏈4相連接，調(diào)節(jié)螺母7分別與左，右限位桿5和9連接，其兩側(cè)有鎖母6和8，開口銷10安在鉸鏈軸11處。
如圖3所示，傳感器16安裝在秤臺21下面，并用固定螺栓14和14’固定。上、下壓頭18和20為球碗形，中間含一鋼球19，上壓頭18與傳感器16的聯(lián)接處設(shè)計有調(diào)節(jié)螺母17和鎖母15，在下壓頭20的兩端還設(shè)有固定環(huán)22。
權(quán)利要求1．一種動靜態(tài)兩用高精度軸計量式電子汽車衡，主要是由限位裝置，傳感器聯(lián)接裝置和稱重控制儀表組成，其特征在于a稱重控制儀表主要是由接線盒，放大濾波電路，A/D轉(zhuǎn)換器，CPU中央處理器，顯示器、存貯器、打印機，供橋源連接構(gòu)成；b限位裝置中，兩鉸鏈4和11都裝有關(guān)節(jié)軸承3，限位架2和限位座口分別固定在秤臺支架1和基礎(chǔ)框架13上，左限位桿5與鉸鏈4相連接，調(diào)節(jié)螺母7分別與左、右限位桿5和9連接，調(diào)節(jié)螺母7的左、右分設(shè)有旋鎖母6和8，開口銷10設(shè)在鉸鏈11處；c．傳感器聯(lián)接裝置中，傳感器16安裝在秤臺21的下面，并用固定螺栓14和14′固定，上、下壓頭18、20為球碗形，中間含一鋼球19，上壓頭18與傳感器16的聯(lián)接處設(shè)有調(diào)節(jié)母17和鎖緊母15，在下壓頭20的兩端還設(shè)有固定圈22。
專利摘要本實用新型是一種動、靜態(tài)兩用高精度軸計量式電子汽車衡,屬于電子稱量計量領(lǐng)域。它主要是由:過渡部分,限位器裝置、傳感器聯(lián)接裝置和稱重控制儀表組成,其中,限位器裝置是由:限位架、關(guān)節(jié)軸承、鉸鏈,左、右限位桿,左、右旋鎖母,開口銷和限位座連接構(gòu)成,傳感器聯(lián)接裝置主要由傳感器,上、下壓頭,鋼球,固定圈,調(diào)節(jié)螺母和鎖緊螺母連接構(gòu)成,稱重控制儀表主要是由:放大濾波電路,A/D轉(zhuǎn)換器,CPV中央處理器,顯示器,操作鍵,打印機,存貯器等構(gòu)成。本實用新型由于采用軸計量式汽車衡,其成本低,而且計量精度高,具有廣泛的市場前景。
文檔編號G01G19/08GK2320991SQ9624132
公開日1999年5月26日 申請日期1996年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月28日
發(fā)明者朱楓林 申請人:朱楓林