專利名稱：車輛動態(tài)稱重裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車輛過磅裝置，特別是一種車輛動態(tài)稱重裝置。
背景技術(shù)：
車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)與停車靜態(tài)稱重相比具有速度快、效率高、不干擾正常交通等優(yōu)點，但其主要缺點是精度低，稱重過程具有時變性、非線性等。動態(tài)稱量精度、車輛的通過速度是其性能指標中最重要的，它標志著公路動態(tài)稱重系統(tǒng)的技術(shù)水平的高低。目前，一些應(yīng)用各種傳感原理的車輛動態(tài)稱重技術(shù)己經(jīng)出現(xiàn)，但便攜性、適用性等方面仍存不足；同時，車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)產(chǎn)生的軸重信號受到車輛振動、溫度、輪胎特性等多方面的影響，給信號處理帶來了難度。稱重信號中包含低頻隨機干擾，且采樣得到的信號太短，動態(tài)稱重系統(tǒng)由于只對動態(tài)稱重信號作簡單的數(shù)字濾波出理，缺乏更深一層的信號處理技術(shù)，系統(tǒng)的精度難以得到很大的提高。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種測定準確可靠、抗干擾性能強、快速省時、效率高的車輛動態(tài)稱重裝置。為解決上述技術(shù)問題本實用新型的技術(shù)方案是:一種車輛動態(tài)稱重裝置，包括地坑、稱重平臺和承重梁，傳感器安裝在位于地坑兩側(cè)底面的承重梁上面，稱重梁安置在傳感器之上，與地面平齊的稱重平臺安裝在稱重梁的上面，傳感器通過電纜與硬件控制系統(tǒng)相連。所述的硬件控制系統(tǒng)內(nèi)部包括一個以高速16位單片機作主控制器的控制系統(tǒng)，檢測外部數(shù)據(jù)的傳感器經(jīng)變送器與放大器連接，放大器通過A/D轉(zhuǎn)換器與主控制器連接，主控制器由數(shù)據(jù)線通過通信模塊經(jīng)MODEM和外部計算機相連，液晶顯示器經(jīng)數(shù)據(jù)線連到主控制器。本實用新型的有益效果:硬件控制系統(tǒng)是以16位單片機為主控器，MODEM通信接口，高精度的ADS1255采樣，利用平均值濾波和中位值濾波結(jié)合數(shù)據(jù)處理，軟件進行采樣數(shù)據(jù)快速非線性修正，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集顯示、存儲、查詢、打印和通信傳輸?shù)裙δ堋Ｏ到y(tǒng)能有效地應(yīng)用于車輛載重的在線動態(tài)識別與道路管理，測定準確可靠、抗干擾性能強、人機接口方便，具有良好的適應(yīng)性。車輛動態(tài)稱重的其主要特點是節(jié)省時間，效率高，使得稱重時不至于造成對正常交通的干擾，這對公路建設(shè)與管理有重要的意義。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是硬件控制系統(tǒng)方框圖。
具體實施方式
[0009]實施例1、一種車輛動態(tài)稱重裝置，四只傳感器4安裝在位于地坑6兩側(cè)底面的承重梁5上面，稱重梁3安置在傳感器4之上，與地面I平齊的稱重平臺2安裝在稱重梁3的上面，當車輛動態(tài)駛過臺面2時，稱重臺面2將車輛重量通過稱重梁3傳遞給傳感器4，傳感器4通過電纜與硬件控制系統(tǒng)7相連。所述的硬件控制系統(tǒng)7內(nèi)部包括一個以高速16位單片機作主控制器的控制系統(tǒng)，檢測外部數(shù)據(jù)的傳感器4經(jīng)變送器與放大器連接，放大器通過A/D轉(zhuǎn)換器與主控制器連接，主控制器由數(shù)據(jù)線通過通信模塊經(jīng)MODEM和外部計算機相連，液晶顯示器經(jīng)數(shù)據(jù)線連到主控制器。車輛稱重裝置為系統(tǒng)工程,包括6個方面:機械承重和傳感部分機械承重傳感部分由稱重平臺2、稱重梁3、傳感器4、承重梁5等構(gòu)成，車輛動態(tài)稱重裝置的稱重平臺系統(tǒng)和稱重傳感器一般安裝在用混凝土澆灌的地坑內(nèi)，傳感器4安裝在承重梁5上，并支承稱重梁3和稱重平臺2。當車輛動態(tài)駛過稱重平臺2臺面時，稱重平臺2將車輛重量信息傳遞給傳感器4，傳感器4通過電纜和硬件控制系統(tǒng)7連接。根據(jù)重量和精度這兩個指標綜合考慮，采用稱重傳感器，兩端支撐，中間受力的橋式結(jié)構(gòu)，相當于兩個完全相同的懸臂梁傳感器對接在一起，量程范圍廣、測量精度高、性能穩(wěn)定可靠，抗側(cè)向力和抗沖擊性能好，安裝使用方便，廣泛用于各種衡器和力值檢測等測力稱重系統(tǒng)中；傳感器承載方式為上壓式，由傳感器引出4根導線，對其中對應(yīng)的兩根加上一恒定電壓，另外兩端便輸出對應(yīng)于壓差的電壓信號，從而達到測量重量的目的。全橋式等臂電橋的靈敏度最高，各臂的參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵消，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。硬件電路設(shè)計硬件電路由高速16位單片機、數(shù)據(jù)采集與存儲、信號處理電路、人機接口電路、硬件時鐘模塊和通信模塊等部分組成。單片機作為應(yīng)用系統(tǒng)的控制中心，完成多路信息(壓力)的實時采集，以及對定時采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波校正、分時存儲，完成對數(shù)字信號運算、顯示、傳輸?shù)裙δ?。還可根據(jù)計算機主機發(fā)送過來的控制參數(shù)，對被測對象的壓力參數(shù)進行控制調(diào)節(jié)，進一步完成人機交互界面的管理、圖形功能、參數(shù)設(shè)定及自診斷。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附圖2所示。數(shù)據(jù)采集電路在壓力測量電路中壓力傳感器是稱重系統(tǒng)中實際承壓值測量的關(guān)鍵元件，為了實現(xiàn)要求的壓力測量精度，且考慮到整個系統(tǒng)的實現(xiàn)成本，經(jīng)過實際比較選型，采用TI公司的24位高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADS1255。壓力信號經(jīng)拾取后，經(jīng)儀表放大器將信號放大調(diào)理，再以差動方式輸入高精度A/D轉(zhuǎn)換器，將其模擬信號變成數(shù)字信號，再經(jīng)SPI串行總線送入微處理器進行數(shù)據(jù)標定及相關(guān)處理，得到實際壓力值，實現(xiàn)高精度的壓力測量。人機界面模塊在控制系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)各種功能的顯示，裝置采用大屏點陣圖形液晶顯示模塊來實現(xiàn)。為了方便MCU操作，使用了 512K字節(jié)的存儲器，用來存儲系統(tǒng)需要的16 X 16點陣漢字字庫、界面顯示背景圖等。由于該液晶顯示器內(nèi)置了 SED1335控制系統(tǒng)，對液晶顯示器的控制實際上變?yōu)閷?SED1335控制系統(tǒng)進行接口通信的過程，簡化了系統(tǒng)對液晶顯示的控制。系統(tǒng)中設(shè)有多個功能鍵，鍵盤采用矩陣形式排列，按鍵設(shè)置在行列式交點上，通過鍵盤可實現(xiàn)人機對話，向裝置系統(tǒng)輸入相關(guān)參數(shù)和控制命令。通信控制傳輸稱重系統(tǒng)與計算機平臺之間采用MODEM傳輸數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)采集模塊的遠距離數(shù)據(jù)傳輸，采用現(xiàn)成芯片MSM7512B模塊電路，它具有抗干擾能力強、功耗低、外圍電路簡單、可靠性高等優(yōu)點?？梢圆捎冒腚p工的傳輸方式，傳輸速率為1200bps，使用單一+5V電源，外圍電路簡單，且直接輸出TTL電平，可以很方便的與計算機RS-232接口協(xié)議或單片機實現(xiàn)點對點的通信。由于MODEM只能采用半雙工的工作模式，為了實現(xiàn)單片機與計算機數(shù)據(jù)的雙向傳輸，傳輸轉(zhuǎn)換模塊必須能實現(xiàn)按一定的數(shù)據(jù)格式來切換兩個電路的收發(fā)狀態(tài)。計算機傳送的調(diào)制信號經(jīng)過MSM7512B解調(diào)后發(fā)送給采集模塊，根據(jù)計算機的不同指令要求，在適當?shù)臅r候協(xié)調(diào)兩個半雙工器件的正常工作。軟件與抗干擾設(shè)計軟件主要包括頂層文件、鍵盤輸入管理、時鐘管理、數(shù)據(jù)讀寫與處理、聲光報警管理、數(shù)據(jù)存儲顯示管理、通信等部分。稱重傳感器采用了全橋式等臂電橋，并采用高速16位單片機作為硬件控制系統(tǒng)的主控制器，使用了高速率高精度的A/D轉(zhuǎn)換器作模似與數(shù)字轉(zhuǎn)換，硬件控制系統(tǒng)與計算機平臺之間采用MODEM通信接口傳輸數(shù)據(jù)，利用平均值濾波和中位值濾波結(jié)合數(shù)據(jù)處理，軟件進行采樣數(shù)據(jù)快速非線性修正。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集顯示、存儲、查詢、打印和通信傳輸?shù)裙δ?。由于被測的重量是直流信號，為了進行準確測量和控制，必須降低被測信號中的噪聲和干擾。通過減小 傳感器的漂移和非線性誤差以及采用數(shù)字濾波消除干擾信號。(I)減小傳感器的漂移硬件設(shè)計中，在放大模塊中添加了調(diào)零電路，目的是使傳感器空載時的輸出模擬電壓Utl為O。但傳感器輸出漂移很大，防止空載輸出為負電壓，這里將U0調(diào)節(jié)為一個正值。(2)非線性修正考慮到在傳感信號、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換和傳輸過程中客觀的一些非線性因素存在，這里利用軟件對采樣數(shù)據(jù)進行快速非線性修正。采用曲線擬合的方法，方法是將不同質(zhì)量的砝碼放置在承載板靠近后緣的位置，每一質(zhì)量的砝碼進行10次測量，記錄實驗的檢測數(shù)字，而后計算每一個砝碼檢測數(shù)字的均值。具體步驟如下:①列出逼近反非線性曲線的多項式方程②求取對應(yīng)有重量為U的輸入被測值X，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用曲線擬和的方法求得擬合的曲線方程；(3)數(shù)字濾波消除干擾信號將平均值濾波和中位值濾波結(jié)合使用的效果最佳，具體做法是對多次采樣結(jié)果從大到小排序，將最大的2個和最小的2個去掉，然后對剩下的數(shù)據(jù)取平均值。稱重傳感器采用了全橋式等臂電橋，并采用高速16位單片機作為硬件控制系統(tǒng)的主控制器，使用了高速率高精度的A/D轉(zhuǎn)換器作模擬與數(shù)字轉(zhuǎn)換，硬件控制系統(tǒng)與計算機平臺之間采用MODEM通信接口傳輸數(shù)據(jù)，利用平均值濾波和中位值濾波結(jié)合數(shù)據(jù)處理，軟件進行采樣數(shù)據(jù)快速非線性修正。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集顯示、存儲、查詢、打印和通信傳輸?shù)裙δ?。車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)能有效地應(yīng)用于車輛載重的在線動態(tài)識別，其主要特點是節(jié)省時間、效率高，使得稱重時不至于造成對正常交通的干擾，這對公路建設(shè)與管理有重要的意義。
權(quán)利要求1.一種車輛動態(tài)稱重裝置，包括地坑(6)、稱重平臺(2)和承重梁(5)，其特征在于:傳感器(4)安裝在位于地坑(6)兩側(cè)底面的承重梁(5)上面， 稱重梁(3 )安置在傳感器(4)之上，與地面(I)平齊的稱重平臺(2 )安裝在稱重梁(3 )的上面，傳感器(4)通過電纜與硬件控制系統(tǒng)(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述車輛動態(tài)稱重裝置，其特征是:所述的硬件控制系統(tǒng)(7)內(nèi)部包括一個以高速16位單片機作主控制器的控制系統(tǒng)，檢測外部數(shù)據(jù)的傳感器(4)經(jīng)變送器與放大器連接，放大器通過A/D轉(zhuǎn)換器與主控制器連接，主控制器由數(shù)據(jù)線通過通信模塊經(jīng)MODEM和外部計算機相連， 液晶顯示器經(jīng)數(shù)據(jù)線連到主控制器。
專利摘要本實用新型涉及一種車輛動態(tài)稱重裝置，包括地坑、稱重平臺和承重梁，傳感器安裝在位于地坑兩側(cè)底面的承重梁上面，稱重梁安置在傳感器之上，與地面平齊的稱重平臺安裝在稱重梁的上面，傳感器通過電纜與硬件控制系統(tǒng)相連。所述的硬件控制系統(tǒng)內(nèi)部包括一個以高速16位單片機作主控制器的控制系統(tǒng)，檢測外部數(shù)據(jù)的傳感器經(jīng)變送器與放大器連接，放大器通過A/D轉(zhuǎn)換器與主控制器連接，主控制器由數(shù)據(jù)線通過通信模塊經(jīng)MODEM和外部計算機相連，液晶顯示器經(jīng)數(shù)據(jù)線連到主控制器。硬件控制系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集顯示、存儲、查詢、打印和通信傳輸功能，具有節(jié)省時間，效率高，稱重時不會造成對正常交通的干擾。
文檔編號G01G19/03GK203116829SQ20132007323
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月16日
發(fā)明者廖高華, 曹慶 申請人:南昌工程學院