估計(jì)牽引機(jī)器中有效載荷的質(zhì)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及有效載荷牽引機(jī)器，且更具體地，涉及估計(jì)由有效載荷牽引機(jī)器所承載的質(zhì)量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]牽引機(jī)器在各種工業(yè)中使用，以將有效載荷從一個(gè)位置運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)位置。為了有效操作這種機(jī)器，需要承載最佳大小的有效載荷。使機(jī)器裝載量小于其滿負(fù)荷量，可能導(dǎo)致不必要運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的過(guò)量成本和維護(hù)計(jì)劃的增加。機(jī)器過(guò)載可能導(dǎo)致增加的磨損及昂貴的維護(hù)費(fèi)用。
[0003]人們已經(jīng)提出用于確定牽引機(jī)器中有效載荷的質(zhì)量的很多方法。雖然通過(guò)在稱上物理稱量機(jī)器重量，并且然后扣除機(jī)器自身重量可能是測(cè)量有效載荷的可靠方法，但這種裝置在大型機(jī)器中不實(shí)用。此外，物理稱量機(jī)器的重量在本領(lǐng)域中通常不可能。
[0004]發(fā)明人Kirby的歐洲專利申請(qǐng)公開(kāi)O 356 067公開(kāi)了一種利用方程式重量等于力除以加速度來(lái)計(jì)算車輛質(zhì)量的方法，也就是說(shuō)，W= f/a，基于用于獲得力和加速度的數(shù)值的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)與制動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量，或通過(guò)由安裝在公路車輛傳動(dòng)軸上的磁性標(biāo)識(shí)器測(cè)量的傳動(dòng)部件的變形或扭轉(zhuǎn)，Kirby提出基于慣性加速度計(jì)的加速度測(cè)量。軸的扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致來(lái)自標(biāo)識(shí)器的信號(hào)之間的延遲，其中時(shí)間間隔與加速度力成比例。Kirby進(jìn)一步提出結(jié)合來(lái)自速度計(jì)裝置的時(shí)間信號(hào)由傳感器裝置確定的力，其中機(jī)器在水平地面上在兩種速度之間以恒定加速度行駛。Kirby指出計(jì)算中所得的常數(shù)可以在已知稱重機(jī)器中進(jìn)行評(píng)估，并通過(guò)校準(zhǔn)進(jìn)行消除，以使得可以使用上述方程式計(jì)算車輛的重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一方面，本發(fā)明描述了一種在具有可移動(dòng)地面接合元件和床板的牽引機(jī)器中由可編程控制器實(shí)現(xiàn)的方法。該方法估計(jì)在機(jī)器向前移動(dòng)期間床板中包含的有效載荷。該方法包括確定機(jī)器是否處于穩(wěn)定加速度和坡度，估計(jì)變速器轉(zhuǎn)矩，計(jì)算至少一個(gè)地面接合元件的車軸轉(zhuǎn)矩，計(jì)算在所述地面接合元件處的力，確定機(jī)器的加速度，計(jì)算具有有效載荷的機(jī)器的質(zhì)量，基于估計(jì)的機(jī)器質(zhì)量和滾動(dòng)阻力調(diào)節(jié)具有有效載荷的機(jī)器的質(zhì)量，以及提供有效載荷質(zhì)量的估計(jì)。
[0006]在另一方面，本發(fā)明描述了非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，這些計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令有助于執(zhí)行一種由估計(jì)在機(jī)器向前移動(dòng)期間具有可移動(dòng)地面接合元件的牽引機(jī)器的床板中包含的有效載荷的可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的方法。該方法包括確定機(jī)器是否處于穩(wěn)定加速度和坡度，估計(jì)變速器轉(zhuǎn)矩，計(jì)算至少一個(gè)地面接合元件的車軸轉(zhuǎn)矩，計(jì)算在所述地面接合元件處的力，確定機(jī)器的加速度，計(jì)算具有有效載荷的機(jī)器的質(zhì)量，基于估計(jì)的機(jī)器質(zhì)量和滾動(dòng)阻力調(diào)節(jié)具有有效載荷的機(jī)器的計(jì)算質(zhì)量，以及提供動(dòng)態(tài)有效載荷的估計(jì)。
[0007]在另一方面，本發(fā)明描述了一種牽引機(jī)器，其具有多個(gè)可移動(dòng)地面接合元件、適用于承載有效載荷的床板、適用于在多個(gè)檔位中操作的變速器、適用于指示機(jī)器當(dāng)前操作狀態(tài)的加速度計(jì)，以及可編程控制器?？删幊炭刂破饔捎?jì)算機(jī)可執(zhí)行指令配置成使用一組參數(shù)估計(jì)在機(jī)器向前移動(dòng)期間在床板中包含的有效載荷的質(zhì)量，所述參數(shù)包括:變速器的操作狀態(tài)、在當(dāng)前檔位中的時(shí)間長(zhǎng)度、坡度、油門位置、當(dāng)前機(jī)器加速度操作狀態(tài)、至少一個(gè)地面接合元件的各參數(shù)、空載機(jī)器質(zhì)量以及估計(jì)的滾動(dòng)阻力。
【附圖說(shuō)明】
[0008]雖然所附權(quán)利要求書(shū)具體闡述了本發(fā)明的特征，但是通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0009]圖1是鉸接卡車機(jī)器/車輛的概略側(cè)視圖，其示為適用于結(jié)合根據(jù)本發(fā)明估計(jì)有效載荷質(zhì)量的方法的機(jī)器的一個(gè)例子。
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法的各方面的示例性機(jī)器的可編程控制器及到控制器的輸入的框圖表不;
[0011]圖3為流程圖，其概括由可編程控制器執(zhí)行的示例性方法的操作，以確定估計(jì)根據(jù)本發(fā)明的有效載荷的質(zhì)量的方法的可靠性；
[0012]圖4為流程圖，其概括由可編程控制器執(zhí)行的示例性方法的操作，以估計(jì)根據(jù)本發(fā)明的牽引機(jī)器的有效載荷的質(zhì)量；
[0013]圖5為流程圖，其概括了用于結(jié)合圖3和圖4的方法確定牽引機(jī)器的有效載荷的質(zhì)量的示例性策略的操作；以及
[0014]圖6為流程圖，其概括了用于結(jié)合圖3至圖5的方法確定牽引機(jī)器的有效載荷的質(zhì)量的示例性策略的操作。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明涉及牽引機(jī)器以及對(duì)承載的有效載荷的質(zhì)量的確定。圖1提供了結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器有效載荷控制策略的機(jī)器100的一個(gè)示例的示意性側(cè)視圖。在圖1的圖示中，機(jī)器100為卡車，其為機(jī)器的一個(gè)示例，用以圖示所描述的機(jī)器有效載荷控制策略的構(gòu)思。盡管結(jié)合卡車示出了布置，但是，本文所述的布置具有在各種其它類型的有效載荷牽引機(jī)器中的潛在適用性，諸如輪式裝載機(jī)、自動(dòng)平地機(jī)等。術(shù)語(yǔ)“機(jī)器”指的是執(zhí)行與行業(yè)相關(guān)聯(lián)的某些類型操作的任何機(jī)器，諸如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸或者本領(lǐng)域中已知的任何其它行業(yè)。例如，機(jī)器可以是自動(dòng)傾卸卡車、反鏟挖掘機(jī)、平地機(jī)、物料搬運(yùn)機(jī)等。由于車輛是行駛的機(jī)器，因此術(shù)語(yǔ)車輛旨在包含與術(shù)語(yǔ)機(jī)器基本上相同的范圍。
[0016]參考圖1，所示出的機(jī)器100為鉸接式卡車102，其包括耦合在鉸接軸110處且支撐于地面接合元件111上(諸如前輪112和/或后輪114)的前車架部分104和后車架部分106。前車架部分104支撐駕駛室120并且通常支撐驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)122。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)122通常包括配置成將動(dòng)力傳遞至變速器126的內(nèi)燃機(jī)124。變速器轉(zhuǎn)而可以配置成使用任何已知的方式借助于車軸116將動(dòng)力傳遞至地面接合元件111 (例如，前輪112)。車輪112具有半徑118，其對(duì)應(yīng)于在驅(qū)動(dòng)表面上的從動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑118 (例如，從動(dòng)輪112的中心到地面的距離)。
[0017]后車架部分106支撐床板130。在所示出的機(jī)器100中，床板130可以響應(yīng)于來(lái)自通常位于駕駛室120中的操作者起重控制器134(見(jiàn)圖2)的命令，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)起重油缸132選擇性地樞接在裝載位置(示出)與卸載位置(以虛線示出)之間。雖然示出了具有樞轉(zhuǎn)的床板130的鉸接式卡車102，但是本發(fā)明的各方面也可以應(yīng)用于其它有效載荷牽弓丨機(jī)器(包括例如非鉸接式機(jī)器)或者包括結(jié)合了傾倒板的床板的機(jī)器(頂出板可以由一個(gè)或多個(gè)傾倒油缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而類似地推動(dòng)床板130中包含的有效載荷133)。
[0018]機(jī)器100可以包括另外的操作者控制器(例如油門136)以及操作者可以通過(guò)其從檔位的給定選擇中選出特定檔位的變速器檔位控制器138 (見(jiàn)圖2)。機(jī)器100可以另外包括與機(jī)器100的操作相關(guān)聯(lián)的多個(gè)測(cè)量?jī)x器和/或傳感器，諸如駕駛室速度傳感器140、發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器142、與前后方向(X) 144和垂直方向(Z) 145相關(guān)聯(lián)的(多個(gè))加速度計(jì)、和/或橫擺傳感器146。機(jī)器100可以進(jìn)一步包括適于感測(cè)環(huán)境特征的傳感器。例如，機(jī)器100可以包括傾斜傳感器、傾角計(jì)或坡度檢測(cè)器150。雖然在圖2中的控制系統(tǒng)152的簡(jiǎn)化框圖中示意性示出了這些控制器和傳感器中的每一個(gè)，但是機(jī)器100可以包括附加的不同的或更少的控制器和傳感器。
[0019]控制器和傳感器提供指示對(duì)可編程控制器156的相應(yīng)控制或感測(cè)的特征信號(hào)。在機(jī)器100的操作期間，控制器156可配置為通過(guò)關(guān)于圖3至圖6所述的方法，接收并處理與機(jī)器100的操作相關(guān)的信息，并提供在動(dòng)態(tài)操作期間由機(jī)器100承載的有效載荷133的質(zhì)量的確定。所確定的質(zhì)量可通信地例如耦合到駕駛室120內(nèi)的顯示器160，或遠(yuǎn)程操作或監(jiān)視位置(未示出)。為了本發(fā)明目的，術(shù)語(yǔ)“動(dòng)態(tài)運(yùn)行”或“動(dòng)態(tài)條件”將指代這樣的操作和狀況，其中作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)122的對(duì)諸如前輪112和/或后輪114的地面接合元件111提供動(dòng)力的結(jié)果，機(jī)器100正移動(dòng)。
[0020]控制器156可包括處理器(未示出)和存儲(chǔ)器組件(未示出)。處理器可以是微處理器或本領(lǐng)域中已知的其它處理器。在一些實(shí)施例中，處理器可由多個(gè)處理器組成。與所述方法相關(guān)的指令可被讀取至或納入諸如存儲(chǔ)器組件的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，或被提供給外部處理器。在替代實(shí)施例中，可使用硬連線電路來(lái)代替軟件指令或與其結(jié)合使用。因此實(shí)施例并不限于硬件電路和軟件的任何特定組合。
[0021]在此使用的術(shù)