專利名稱：行駛車輛的軸荷重測(cè)量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于行駛車輛的軸荷重測(cè)量裝置和方法的，尤其是關(guān)于利用埋設(shè)在道路上的壓電式(piezoelectricity)感應(yīng)器來(lái)測(cè)量行駛中的車輛的軸荷重的一種行駛車輛的軸荷重測(cè)量裝置和方法。
(2)背景技術(shù)現(xiàn)在我們使用的是將車輛停止通過(guò)約束車輛超載的裝置來(lái)進(jìn)行車輛軸荷重測(cè)量的固定式和移動(dòng)式兩種測(cè)量裝置。
現(xiàn)有的約束車輛超載的裝置為設(shè)置在道路的外邊的精密感應(yīng)器，進(jìn)行測(cè)定軸荷重的固定式測(cè)定方式和可移動(dòng)測(cè)定的移動(dòng)式測(cè)定方式。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，是將車輛低速行駛在設(shè)置在道路外邊的精密感應(yīng)器上來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定重量的，但是因?yàn)樾枰Ｖ管囕v，并且由于測(cè)定感應(yīng)器成本等問(wèn)題，造成測(cè)定成本較高的問(wèn)題。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種行駛車輛的軸荷重測(cè)量裝置和方法，將低價(jià)格的壓電式感應(yīng)器埋設(shè)在道路上，車輛不用停止甚至車輛高速行駛時(shí)也能夠測(cè)定軸荷重。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是利用輪胎裝置(tire model)來(lái)有效的解決壓電式感應(yīng)器和行駛的車輛之間產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)荷。
另外，本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于利用壓電式感應(yīng)器的自身特性，即高通濾波器的逆函數(shù)，恢復(fù)被歪曲輸出的壓電式信號(hào)。
另外，本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于通過(guò)由壓電式感應(yīng)器，壓電式信號(hào)監(jiān)測(cè)回路，數(shù)碼相機(jī)，控制箱子等構(gòu)成的系統(tǒng)，對(duì)超重車輛進(jìn)行自動(dòng)檢出、攝像、傳送，從而有效的對(duì)超載車輛進(jìn)行約束。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種行駛車輛的軸荷重測(cè)定裝置，包括至少兩個(gè)壓電式感應(yīng)器，測(cè)定行駛在道路上的車輛的軸荷重；相機(jī)，對(duì)所述的車輛進(jìn)行攝像；控制箱，對(duì)從所述的壓電式感應(yīng)器輸出的壓電式信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，然后測(cè)定所述的車輛的軸荷重，判斷所述的車輛是否超載，然后確定是否將從所述的相機(jī)拍攝得到的超載車輛發(fā)送至中心。
一種行駛車輛的軸荷重測(cè)定方法，包括以下操作步驟第一步驟，將各壓電式感應(yīng)器測(cè)定的軸荷重計(jì)算平均值，然后判斷計(jì)算得到的值是否超過(guò)了超載限度；第二步驟，如果第一步驟中計(jì)算得到的值超過(guò)了超載限度，使用相機(jī)對(duì)超載車輛進(jìn)行拍攝，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中心。
一種行駛車輛的軸荷重測(cè)定方法，包括第一步驟，對(duì)從壓電式感應(yīng)器輸出的壓電式信號(hào)進(jìn)行采樣；第二步驟，利用壓電式感應(yīng)器自身特性，即，高通濾波器的逆函數(shù)，對(duì)所述的被采樣的壓電式信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)；第三步驟，求出所述的被恢復(fù)的數(shù)字信號(hào)當(dāng)中相應(yīng)于車輛重量的峰值；第四步驟，利用所述的峰值和壓電式感應(yīng)器接收到的力的關(guān)系式，亦即趨勢(shì)線，求出被測(cè)定峰值相應(yīng)的力Fp；第五步驟，利用輪胎裝置，求出輪胎觸及到地面上的力中壓電式感應(yīng)器接收到的力所占的比率α。第六步驟，將所述的第四步驟中的被測(cè)定峰值相應(yīng)的力Fp除以所述的第五步驟中的比率α，測(cè)定得到車輛的軸荷重，F(xiàn)t=Fpα.]]>本發(fā)明的效果具有上述構(gòu)成并進(jìn)行如上所述操作的本發(fā)明的行駛車輛的軸荷重測(cè)量裝置和方法，可以在不停止車輛的情況下測(cè)定行駛中車輛的重量，本發(fā)明利用的壓電式感應(yīng)器價(jià)格低廉，從而可以替代現(xiàn)在用于約束車輛超載使用的高價(jià)的測(cè)定用的精密儀器，降低測(cè)定裝置的成本。
另外，本發(fā)明應(yīng)用輪胎裝置，從而可以有效的解決相同的車輛由于輪胎的氣壓狀態(tài)、適載重量、懸架裝置運(yùn)動(dòng)等情況施加到壓電式感應(yīng)器的動(dòng)負(fù)荷問(wèn)題，從而可以提高車輛軸荷重測(cè)定的準(zhǔn)確性。
另外，即使是相同的車輛，壓電式感應(yīng)器發(fā)生的信號(hào)為通過(guò)壓電式感應(yīng)器的自身特性的高通濾波器的值，所以，根據(jù)速度的不同，低頻信號(hào)成分歪曲程度非常大。因此，本發(fā)明利用高通濾波器的逆函數(shù)對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)，從而可以測(cè)定車輛軸荷重相應(yīng)的信號(hào)。
最后，本發(fā)明利用兩個(gè)以上的壓電式感應(yīng)器，提高軸荷重測(cè)定的準(zhǔn)確性，可以有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)約束超載車輛的目的。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
(4)


圖1為本發(fā)明的壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路的框圖。
圖2為本發(fā)明的軸荷重測(cè)定方法的操作流程圖。
圖3為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的軸荷重測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實(shí)施例圖。
圖4為本發(fā)明的軸荷重測(cè)定系統(tǒng)的操作流程圖。
附圖中主要部分的符號(hào)說(shuō)明10，緩沖增幅器20，基準(zhǔn)電壓發(fā)生部30，增幅調(diào)節(jié)部40，模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器50，微處理器(5)具體實(shí)施方式
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的行駛車輛的軸荷重測(cè)量裝置和方法的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明的壓電式(piezoelectricity)感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路的框圖。如圖所示，本發(fā)明的壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路包括一端連接壓電式感應(yīng)器，另一端連接壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路，以分隔開(kāi)壓電式感應(yīng)器和壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路的緩沖增幅器10；取出通過(guò)上述緩沖增幅器10的壓電式感應(yīng)器信號(hào)的滯后(hysteresis)成分的基準(zhǔn)電壓發(fā)生部20；將經(jīng)過(guò)上述基準(zhǔn)電壓發(fā)生部20已經(jīng)取出了滯后成分的壓電式信號(hào)進(jìn)行增幅然后輸出的增幅調(diào)節(jié)部30；對(duì)從上述增幅調(diào)節(jié)部30輸出的信號(hào)進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出的模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器40(即，圖中的A/D轉(zhuǎn)換器40)；
將上述模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器40輸出的數(shù)字信號(hào)使用到軸荷重測(cè)定的微處理器50。
為了分隔開(kāi)壓電式感應(yīng)器和壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路，使用了緩沖增幅器10。這是為了分隔開(kāi)機(jī)械系統(tǒng)(壓電式感應(yīng)器)和電子系統(tǒng)(壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路)。為了能夠去除通過(guò)緩沖增幅器10的壓電式信號(hào)的滯后成分，將緩沖增幅器10與基準(zhǔn)電壓發(fā)生部20結(jié)合。
然后讓信號(hào)通過(guò)由具有適當(dāng)增幅比例的OP放大回路構(gòu)成的增幅調(diào)節(jié)部30進(jìn)行信號(hào)增幅。增幅調(diào)節(jié)部30可以受動(dòng)或者自動(dòng)構(gòu)成硬件。增幅的模擬信號(hào)通過(guò)適當(dāng)采樣周期，經(jīng)過(guò)模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器40轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。該數(shù)字轉(zhuǎn)換值在微處理器50當(dāng)中使用在軸荷重測(cè)定上。
圖2為本發(fā)明的軸荷重測(cè)定方法的操作流程圖。如圖所示，本發(fā)明的軸荷重測(cè)定方法，其特征在于包括第一步驟S11，對(duì)從壓電式感應(yīng)器輸出的壓電式信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字信號(hào)(A/D)轉(zhuǎn)換和采樣；第二步驟S12，利用壓電式感應(yīng)器自身特性，即高通濾波器的逆函數(shù)，對(duì)上述被采樣的壓電式信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)；第三步驟S13，求出上述被恢復(fù)的數(shù)字信號(hào)當(dāng)中相應(yīng)于車輛重量的峰值；第四步驟S14，利用峰值和壓電式感應(yīng)器接收到的力的關(guān)系式，亦即趨勢(shì)線(如圖2中輸入信號(hào)所示)，求出被測(cè)定峰值相應(yīng)的力Fp；第五步驟S15，利用輪胎裝置，求出輪胎觸及到地面上的力中壓電式感應(yīng)器接收到的力所占的比率α。
第六步驟S16，，將上述第四步驟S14中被測(cè)定峰值相應(yīng)的力Fp除以上述第五步驟S15中的比率比率α，測(cè)定得到車輛的軸荷重，F(xiàn)t=Fpα.]]>附圖當(dāng)中，與感應(yīng)器接收到的壓力成正比產(chǎn)生的電壓通過(guò)恰當(dāng)?shù)牟蓸又芷谵D(zhuǎn)換得到的數(shù)字值是通過(guò)壓電式感應(yīng)器自身特征的抵抗和由k(高通濾波器的逆函數(shù))構(gòu)成的高通濾波器后的值。該值隨著車輛速度的增大，其信號(hào)歪曲程度也越大。
因此，即使相同的車輛因?yàn)樗俣鹊牟煌洚a(chǎn)生的值也不同，所以，需要在通過(guò)濾波器之前求值。利用高通濾波器的逆函數(shù)恢復(fù)數(shù)字信號(hào)。求出被恢復(fù)的信號(hào)當(dāng)中與車輛重量相當(dāng)?shù)姆逯怠?br> 利用上述峰值和壓電式感應(yīng)器接收到的力Fp的關(guān)系式，也即趨勢(shì)線，求出被測(cè)定峰值相應(yīng)的力Fp。
因?yàn)榧词故窍嗤能囕v，由于輪胎的氣壓狀態(tài)、適載重量、懸架裝置運(yùn)動(dòng)等情況的不同其施加到感應(yīng)器的力也不同，所以為了求出輪胎接觸地面的面積當(dāng)中施加到感應(yīng)器的力需要使用輪胎裝置。即，求出輪胎接觸地面的力當(dāng)中施加到感應(yīng)器的力的比率α。
圖3為本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例的軸荷重測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例圖。如圖所示，本發(fā)明的軸荷重測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)定行駛在道路上的車輛6的軸荷重的至少壓電式兩個(gè)感應(yīng)器(本實(shí)施例使用兩個(gè)壓電式感應(yīng)器1，2)；對(duì)上述車輛進(jìn)行攝像的相機(jī)3；對(duì)從上述壓電式感應(yīng)器1，2輸出的壓電式信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，然后測(cè)定車輛6的軸荷重，判斷該車輛6是否超載，然后確定是否將從上述相機(jī)3拍攝得到的超載車輛發(fā)送至中心的控制箱4。
壓電式感應(yīng)器1，2是測(cè)定車輛6的軸荷重的感應(yīng)器。相機(jī)3的目的是用來(lái)拍攝超載車輛。為了能夠得到更好的壓電式信號(hào)測(cè)定值，可以使用兩個(gè)以上的感應(yīng)器。
控制箱4包括用來(lái)處理壓電式感應(yīng)回路和軸荷重測(cè)定方法的微處理器，以及用來(lái)將超載車輛的攝像信息傳送到中心并接收控制信號(hào)的調(diào)制解調(diào)器(modem)裝置和網(wǎng)絡(luò)(network)等構(gòu)成。
另外，為了能夠在多個(gè)行車路線上進(jìn)行壓電式信號(hào)處理，可以在控制箱4上最佳設(shè)置與行車路線數(shù)量相應(yīng)的多個(gè)壓電式感應(yīng)回路。
圖4為本發(fā)明的軸荷重測(cè)定系統(tǒng)的操作流程圖。如圖所示，本發(fā)明的軸荷重測(cè)定系統(tǒng)，包括以下操作步驟，第一步驟S21-23，將各壓電式感應(yīng)器測(cè)定的軸荷重計(jì)算平均值，然后判斷計(jì)算得到的值是否超過(guò)了超載限度，如果沒(méi)有超過(guò)超載限度，繼續(xù)重復(fù)該步驟；
第二步驟S31，S32，如果上述計(jì)算得到的值超過(guò)了超載限度，使用相機(jī)對(duì)超載車輛進(jìn)行拍攝，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中心。
亦即，將壓電式感應(yīng)器測(cè)定的軸荷重計(jì)算平均值，如果上述計(jì)算得到的值超過(guò)了超載限度，使用相機(jī)對(duì)超載車輛進(jìn)行拍攝，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中心。
另外一個(gè)實(shí)施例，在提出的軸荷重測(cè)定方法當(dāng)中使用的壓電式感應(yīng)器和車頂(ROOF)感應(yīng)器進(jìn)行結(jié)合使用的話，不但可以測(cè)定車輛的軸荷重、軸數(shù)量、軸間距離，而且，可以求出車輛長(zhǎng)度、車輛速度、是否超速、混雜程度等交通信息。從而可以向駕駛員提供交通信息，進(jìn)而可以更加有效的實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)道路的使用和控制中心對(duì)交通狀況的把握。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實(shí)施例來(lái)描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，應(yīng)理解其中可作各種變化和修改而在廣義上沒(méi)有脫離本發(fā)明，所以并非作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變形都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種行駛車輛的軸荷重測(cè)定裝置，其特征在于包括至少兩個(gè)壓電式感應(yīng)器，測(cè)定行駛在道路上的車輛的軸荷重；相機(jī)，對(duì)所述的車輛進(jìn)行攝像；控制箱，對(duì)從所述的壓電式感應(yīng)器輸出的壓電式信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，然后測(cè)定所述的車輛的軸荷重，判斷所述的車輛是否超載，然后確定是否將從所述的相機(jī)拍攝得到的超載車輛發(fā)送至中心。
2.如權(quán)利要求1所述的行駛車輛的軸荷重測(cè)定裝置，其特征在于壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路包括緩沖增幅器，一端連接壓電式感應(yīng)器，另一端連接壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路，以分隔開(kāi)壓電式感應(yīng)器和壓電式感應(yīng)器信號(hào)感應(yīng)回路；基準(zhǔn)電壓發(fā)生部，取出通過(guò)所述的緩沖增幅器的壓電式感應(yīng)器信號(hào)的滯后成分；增幅調(diào)節(jié)部，將經(jīng)過(guò)所述的基準(zhǔn)電壓發(fā)生部已經(jīng)取出了滯后成分的壓電式信號(hào)進(jìn)行增幅然后輸出；模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，對(duì)從所述的增幅調(diào)節(jié)部輸出的信號(hào)進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出；微處理器，將所述的模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)使用到軸荷重測(cè)定。
3.一種行駛車輛的軸荷重測(cè)定方法，其特征在于包括以下操作步驟第一步驟，將各壓電式感應(yīng)器測(cè)定的軸荷重計(jì)算平均值，然后判斷計(jì)算得到的值是否超過(guò)了超載限度；第二步驟，如果第一步驟中計(jì)算得到的值超過(guò)了超載限度，使用相機(jī)對(duì)超載車輛進(jìn)行拍攝，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中心。
4.一種行駛車輛的軸荷重測(cè)定方法，其特征在于包括第一步驟，對(duì)從壓電式感應(yīng)器輸出的壓電式信號(hào)進(jìn)行采樣；第二步驟，利用壓電式感應(yīng)器自身特性，即，高通濾波器的逆函數(shù)，對(duì)所述的被采樣的壓電式信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)；第三步驟，求出所述的被恢復(fù)的數(shù)字信號(hào)當(dāng)中相應(yīng)于車輛重量的峰值；第四步驟，利用所述的峰值和壓電式感應(yīng)器接收到的力的關(guān)系式，亦即趨勢(shì)線，求出被測(cè)定峰值相應(yīng)的力Fp；第五步驟，利用輪胎裝置，求出輪胎觸及到地面上的力中壓電式感應(yīng)器接收到的力所占的比率α。第六步驟，將所述的第四步驟中的被測(cè)定峰值相應(yīng)的力Fp除以所述的第五步驟中的比率α，測(cè)定得到車輛的軸荷重，F(xiàn)t=Fpα.]]>
全文摘要
一種行駛車輛的軸荷重測(cè)量裝置和方法，包括測(cè)定行駛在道路上的車輛的軸荷重的至少兩個(gè)壓電式感應(yīng)器；對(duì)上述車輛進(jìn)行攝像的相機(jī)；對(duì)從上述壓電式感應(yīng)器輸出的壓電式信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，然后測(cè)定車輛的軸荷重，判斷該車輛是否超載，然后確定是否將從上述相機(jī)拍攝得到的超載車輛發(fā)送至中心的控制箱。本發(fā)明可以在不停止車輛的情況下測(cè)定行駛中車輛的重量，本發(fā)明利用的壓電式感應(yīng)器價(jià)格低廉，從而可以替代現(xiàn)在用于約束車輛超載使用的高價(jià)的測(cè)定用的精密儀器，降低了測(cè)定裝置的制造成本。
文檔編號(hào)G01G19/02GK1707228SQ20041002767
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者曹一秀 申請(qǐng)人:樂(lè)金電子(惠州)有限公司