一种对角轴式动态测重系统及方法与流程

本发明属于动态测重领域，具体地，涉及一种动态测重系统，尤其是涉及一种带对角压电轴校正的动态测重系统及方法。

背景技术：

在动态测重中，双压电轴+地感线圈是最常用的动态测重方法。目前，常规动态测重方法，是通过入速和出速压电轴采集到的压电峰时差计算出车速，然后通过对入速和出速压电轴电压曲线进行积分得出峰面积，在根据事先测出的峰面积与车重的对比数据计算出校准曲线，最终测算中车重。实际测试中，因为压电轴本身的特性以及施工条件的影响，压在压电轴的不同位置对实际采集到的电压信号影响非常大，而且汽车每次经过压电轴的位置也是不固定的，我们只能对采集的电压曲线进行单一位置或者多个位置的均值校正，最终得出车重。测出车重的误差一般在10％左右，只能满足一般的交通调查需求，现有技术不能确定测量车轮横向位置，则使得称重存在误差。

由于目前我国对交通调查等方面的要求越来越严格，动态测重应用领域不断扩大，如工业园区及航天军事保密机构对车辆防盗调查(通过测试同一车辆进入，及离开的车重差，确定是否在后背箱装有仪器设备)。这些领域对测重精度要求比较高，传统的动态测重系统难以达到要求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种带对角轴式动态测重方法及系统，用于交通超重检测及工业园区防盗检测。

本发明的第一方面，提供一种对角轴式动态测重系统，该系统包括设置于测重区域的对角压电轴、入速压电轴、出速压电轴和温度传感器，以及与入速压电轴和出速压电轴连接的控制设备，控制设备根据入速压电轴和出速压电轴输出的电信号计算并显示载重车的重量。

本发明的第二方面，提供使用一种对角轴式动态测重系统的对角轴式动态测重方法，该方法包括如下：

步骤SA：将载重车入测重区域、将入速压电轴与出速压电轴之间设置有一距离；

步骤SB：根据载重车的两个前车轮驶入入速压电轴和出速压电轴之间的两次电压曲线波峰的时间差，来确定载重车车速度；

步骤SC：根据载重车的两个前车轮驶入具有安装角度的对角压电轴的两次电压曲线波峰的时间差计算出车轮位置；

步骤SD：控制设备对两个前车轮、入速压电轴和出速压电轴采集到电压曲线波峰积分得出的波峰面积、载重车车速、车轮位置以及环境温度建立相关数据库并计算校正电压曲线得出车重。

本发明的优点在于，本发明在动态测重方法及系统中前后两根压电轴测试出车速和车重的同时，由于增加了对角压电轴，可以测出车轮的横向位置，解决了现有技术动态测重系统造成称重误差的主要原因是因为车轮横向位置无法确定的技术问题，有了对角压电轴的存在，并对车速进行修正，同时还增加了温度传感器针对温度进行校正。因此提高了本发明的对角轴式动态测重方法及系统精度，灵敏度的优点，适合用在精确动态测重领域。

附图说明

图1为本发明的Z式动态测重系统实施例1示意图。

图2为本发明的Z式动态测重系统实施例2示意图。

图3为本发明的Z式动态测重系统实施例3示意图。

图4为本发明的Z式动态测重方法流程图。

附图标识号：

1、对角压电轴 2、入速压电轴 3、地感线圈

4、出速压电轴 5、温度传感器 6、控制设备

具体实施方式

为使本发明的目的、技术发明和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术发明。

实施例1：

请参阅图1示出本发明涉及一种动态测重系统，尤其是一种带双路平行的入速压电轴2和出速压电轴4以及对角压电轴1的1组成Z式动态测重系统的实施例。本发明的对角压电轴动态测重系统由相互平行的入速压电轴2和出速压电轴4、一根对角压电轴1和控制设备6组成。该系统包括设置于测重区域的对角压电轴1、入速压电轴2、出速压电轴4以及与对角压电轴1、入速压电轴2和出速压电轴4连接的控制设备6，控制设备6根据对角压电轴1、入速压电轴2和出速压电轴4输出的电信号计算并显示载重车的重量。

本实施例，所述对角压电轴1设置于靠近入速压电轴2一侧的位置，所述对角压电轴1与入速压电轴2之间具有30度～60度的角度。

本实施例，对角压电轴1使用压电线缆或者压电薄膜加金属管制作。

本实施例，所述对角轴式动态测重系统，还包括：设置于入速压电轴2和出速压电轴4之间位置的地感线圈3。

本实施例，所述入速压电轴2、地感线圈3和出速压电轴4之间设置一距离。

本实施例，所述入速压电轴2、地感线圈3和出速压电轴4之间相互平行设置。

本实施例，所述载重车的车轮在经过对角压电轴1、入速压电轴2、地感线圈3、出速压电轴4，载重车驶入测重区域，并载重车轮驶入并位于对压电角轴1上，所述对角压电轴1检测并记录、校正载重车车轮的位置信息，从而消除车轮位置对动态测重系统的影响；所述入速压电轴2检测到载重车通过入速压电轴2的速度变化的入速电信号；地感线圈3检测到载重车通过地感线圈3的电感量变化电信号；出速压电轴4检测到载重车通过出速压电轴4的速度变化的出速电信号；控制设备6，根据接收入速电信号、电感量变化电信号以及出速电信号计算获得初始车重，再由车轮位置对初始车重校准，最后得出最终车重。

本发明Z式动态测重系统的优点在于通过前后两根压电轴测试出车速和车重的同时，由于对角压电轴1的存在，可以检测车轮的横向位置，由于动态测重系统造成称重误差的主要原因是因为车轮横向位置无法确定，有了对角压电轴1的存在，就可以大幅提高称重的精度及灵敏度。

实施例2：

请参阅图2示出本实施例一种对角轴式(Z式)动态测重系统的主要部件及装配位置关系，本实施例在实施例1的增加了温度传感器5，本发明的Z式动态测重系统，设有对角压电轴1，入速压电轴2、地感线圈3、出速压电轴4、温度传感器5、控制设备6，其中：该系统包括设置于测重区域的对角压电轴1、入速压电轴2、地感线圈3、出速压电轴4和温度传感器5，以及与入速压电轴2和出速压电轴4连接的控制设备6，控制设备6根据对角压电轴1、入速压电轴2和出速压电轴4输出的电信号计算并显示载重车的重量。

本实施例，所述对角压电轴1设置于靠近入速压电轴2一侧的位置，所述对角压电轴1与入速压电轴2之间具有一角度为30度～60度。

本实施例，所述对角压电轴1使用压电线缆或者压电薄膜加金属管制成。

本实施例，所述对角轴式动态测重系统，还包括设置于入速压电轴2和出速压电轴4之间位置的地感线圈3。

本实施例，所述入速压电轴2、地感线圈3和出速压电轴4之间设置一距离。

本实施例，所述入速压电轴2、地感线圈3和出速压电轴4之间相互平行设置。

本实施例，所述的对角压电轴1除了上述安放位置外，所述的对角压电轴1位于地感线圈3上方，所述的对角压电轴1还可以安放在入速压电轴2和出速压电轴4之间的位置，该实施例其测试效果相同。

本实施例，本发明的Z式动态测重系统还包括温度传感器5，载重车驶入测重区域，所述载重车的车轮在经过入速压电轴2、对角压电轴1、地感线圈3、出速压电轴4和温度传感器5，控制设备6计算并显示载重车的重量，其中：入速压电轴2检测到载重车通过入速压电轴2的速度变化的入速电信号；载重车驶入测重区域，并载重车车轮驶入并位于对压电角轴1上，对角压电轴1检测到并记录、校正车轮位置，从而消除车轮位置对动态测重系统的影响；地感线圈3检测到载重车通过地感线圈3的电感量变化电信号；出速压电轴4检测到载重车通过出速压电轴4的速度变化的出速电信号；温度传感器5检测到载重车通过温度传感器5的温度变化电信号；控制设备6，根据接收入速电信号、电感量变化电信号以及出速电信号计算初始车重，再由车轮位置及环境温度变化电信号对初始车重二次校准，最后得出最终车重。

实施例3：

请参阅图3示出本实施例一种对角轴式(Z式)动态测重系统，设有对角压电轴1，入速压电轴2、地感线圈3、出速压电轴4、温度传感器5、控制设备6，其中：该系统包括设置于测重区域的对角压电轴1、入速压电轴2、地感线圈3、出速压电轴4和温度传感器5，以及与入速压电轴2和出速压电轴4连接的控制设备6，控制设备6根据对角压电轴1、入速压电轴2和出速压电轴4输出的电信号计算并显示载重车的重量。

本实施例以实施例1-2为基础。本实施例还包括：所述地感线圈3安放在入速压电轴2和出速压电轴4之间的位置，所述的对角压电轴1安放并靠近出速压电轴4的一侧的位置。

本实施例，本发明的Z式动态测重系统还包括温度传感器5，载重车驶入测重区域，所述载重车的车轮在经过入速压电轴2、地感线圈3、出速压电轴4、温度传感器5和对角压电轴1，控制设备6计算并显示载重车的重量，其中：入速压电轴2检测到载重车通过入速压电轴2的速度变化的入速电信号；地感线圈3检测到载重车通过地感线圈3的电感量变化电信号；出速压电轴4检测到载重车通过出速压电轴4的速度变化的出速电信号；温度传感器5检测到载重车通过温度传感器5的温度变化电信号；载重车驶入测重区域，并载重车车轮驶入并位于对压电角轴1上，对角压电轴1检测到并记录、校正车轮位置，从而消除车轮位置对动态测重系统的影响；控制设备6，根据接收入速电信号、电感量变化电信号以及出速电信号计算初始车重，再由车轮位置及环境温度变化电信号对初始车重二次校准，最后得出最终车重。

本发明的Z式动态测重系统，带有对角压电轴1。可对车轮位置进行校正，从而消除车轮位置对动态测重系统精度的影响。

本发明的Z式动态测重系统，带有对角压电轴1，可对车速进行校正，从而消除速度对动态测重系统精度的影响。

本发明的Z式动态测重系统，带有温度传感器5，可对温度进行校正，从而消除温度对动态测重系统精度的影响。

实施例4：

本发明还提供一种使用所述对角轴式动态测重系统的对角轴式动态测重方法，该方法包括如下：

步骤SA：将载重车驶入测重区域、将入速压电轴与出速压电轴之间设置有一距离；

步骤SB：根据载重车的两个前车轮驶入入速压电轴和出速压电轴之间的两次电压曲线波峰的时间差，来确定载重车车速度；

步骤SC：根据载重车的两个前车轮驶入具有安装角度的对角压电轴的两次电压曲线波峰的时间差计算出车轮位置；

步骤SD：控制设备对两个前车轮、入速压电轴和出速压电轴采集到电压曲线波峰积分得出的波峰面积、载重车车速、车轮位置以及环境温度建立相关数据库并计算校正电压曲线得出车重。

实施例5：

本发明的一种使用所述对角轴式动态测重系统的对角轴式动态测重方法的实施例，其中举例为如下所述的实施例a-c：

实施例a:请参阅图4示出本发明基于载重车前车轮的一种对角轴式动态测重方法的本实施例a，所述基于前车轮的对角轴式动态测重方法的具体步骤如下：

步骤S1：车辆开始驶入动态测重区域，第一前车轮先压过对角压电轴1，控制设备6检测到第一次电压曲线波峰；

步骤S2：第一前车轮压过入速压电轴2，控制设备6检测到第二次电压曲线波峰并记录；

步骤S3：第一前车轮和第二前车轮经过地感线圈3，控制设备6检测到并记录电压曲线波峰；

步骤S4：第一前车轮和第二前车轮经过出速压电轴4，控制设备6检测到并记录电压曲线波峰；

步骤S5：所述入速压电轴2与出速压电轴4之间的距离固定，前车轮驶入入速压电轴2和出速压电轴4之间两次波峰计算出时间差，从而确定汽车速度；

步骤S6：由固定安装角度的对角压电轴1两次前车轮波峰的时间差，可计算出车轮位置；

步骤S7：对前车轮入速压电轴2和出速压电轴4采集到电压曲线波峰进行积分得出波峰面积；

步骤S8：控制设备6对已知车重的汽车进行多次测量得出位置、温度传感器5的温度、车速、建立相关数据库并计算校正曲线；

步骤S9：控制设备6结合测出的车轮位置、当前温度、车速、得出车重。

实施例b:

请参阅图4示出本发明基于载重车后车轮的一种对角轴式动态测重方法的本实施例b，所述基于后车轮的对角轴式动态测重方法具体步骤与实施例a的步骤顺序相同，在此不详细赘述。

实施例c:

请参阅图4示出本发明基于前车轮和后车轮的一种对角轴式动态测重方法的本实施例c，本实施例c的一种对角轴式动态测重方法是一次完整的动态测重过程作出详细的描述如下：

步骤S1：车辆开始驶入动态测重区域，第一前车轮先压过对角压电轴1，控制设备6检测到第一次电压曲线波峰；

步骤S2：第一前车轮压过入速压电轴2，控制设备6检测到第二次电压曲线波峰并记录；

步骤S3：第一前车轮和第二前车轮经过地感线圈3，控制设备6检测到并记录电压曲线波峰；

步骤S4：第一前车轮和第二前车轮经过出速压电轴4，控制设备6检测到并记录电压曲线波峰；

步骤S5：第一后车轮和第二后车轮经过入速压电轴2，控制设备6检测到并记录电压曲线波峰；

步骤S6：第一后车轮和第二后车轮经过地感线圈3，控制设备6检测到并记录电压曲线波峰；

步骤S7：第一后车轮和第二后车轮经过出速压电轴4，控制设备6检测到并记录电压曲线波峰；

步骤S8：所述入速压电轴2与出速压电轴4之间的距离固定，前车轮驶入入速压电轴2和出速压电轴4之间两次波峰计算出时间差，从而确定汽车速度；

步骤S9：由固定安装角度的对角压电轴1两次前车轮或后车轮波峰的时间差，可计算出车轮位置；

步骤S10：对前车轮或后车轮入速压电轴2和出速压电轴4采集到电压曲线波峰进行积分得出波峰面积；

步骤S11：控制设备6对已知车重的汽车进行多次测量得出位置、温度传感器5的温度、车速、建立相关数据库并计算校正曲线；

步骤S12：控制设备6结合测出的车轮位置、当前温度、车速、得出车重。

本实施例c是从安全角度考虑，在步骤S2、S3、S4对载重车前车轮的电压曲线波峰数据进行检测并记录，以及在步骤S5、S6、S7中也对载重车后车轮的电压曲线波峰数据进行检测并记录，在本实施例c中使用前车轮计算得到的电压曲线波峰，或者使用后车轮计算得到的电压曲线波峰，得到的车重的结果是一样的，本实施例做为一种意外状况出现时将前车轮或后车轮的电压曲线波峰数据作为互补数据，从而提高本发明系统的使用效率及安全。

本发明Z式动态测重方法的优点在于通过前后两根压电轴测试出车速和车重的同时，由于对角压电轴1的存在，可以检测车轮的横向位置，由于动态测重系统造成称重误差的主要原因是因为车轮横向位置无法确定，有了对角压电轴1的存在，就可以大幅提高称重的精度及灵敏度。

下面是根据本发明所有实施例中涉及到载重车的速度、电压曲线波峰、电压曲线积分面积、车轮位置、校正电压曲线计算方法说明：

1、载重车通过入速压电轴2和出速压电轴4的速度计算；

设入速压电轴2与出速压电轴4之间的距离为，时间差为，那么车速为

2、计算电压曲线波峰方法

步骤a：控制设备6一直采集电信号，背景电压为；

步骤b：当检测到电压(＝1、2、3…n,n＝采集数据点总数)，标记，电压曲线波峰开始；

步骤c：当检测到某点电压，,，标记电压曲线波峰顶；

步骤d：当检测到某点，，标记电压曲线波峰结束。

3、计算电压曲线积分面积方法

控制设备6一直采集电信号，背景电压为；

在此我们只描述入速压电轴2的电压曲线积分面积,本发明中其他电压曲线积分面积计算方法一样：

4、计算车轮位置方法

在此只描述对角压电轴1，在入速压电轴前的情况，在中间时算法一样。

在载重车的前车轮压过对角压电轴1，检测电压曲线波峰记录当前时间，载重车的前车轮压过入速压电轴2，检测电压曲线波峰记录当前时间，根据载重车的速度，求出两点距离为.

由于施工时，对角压电轴1与入速压电轴2角度已知为，车轮外边缘到马路边缘的距离L表示为：

5、计算校正电压曲线方法

由于建立曲线方式都是一样的，在此我们只说明一种车速与实际车重之间的校正电压曲线。步骤如下：其中为压电轴采集电压信号与时间的积分面积。

第一步：针对同一车重车型，建立不同速度与积分面积曲线

车，车重＝1000kg，对应车速曲线积分,车速＝20

车，车重＝1000kg，对应车速曲线积分,车速＝50

车，车重＝1000kg，对应车速曲线积分,车速＝80

车，车重＝1000kg，对应车速曲线积分,车速＝110

其中设为目标速度校正系数，x为目标车速,方程为；

区间校正函数为，；

，区间校正函数为,；

，区间校正函数为,；

，区间校正函数为,；

>区间的，用,区间校正函数；

第二步：针对不用车重车型，建立同速不同重与积分曲线

车，车速50，对应车速曲线积分,车重＝1000kg

车，车速50，对应车速曲线积分,车重＝200kg

车，车速50，对应车速曲线积分,车重＝4000kg

车，车速50，对应车速曲线积分,车重＝8000kg

其中设为目标积分车重系数，x为目标车速曲线积分：方程为；

0，区间校正函数为，；

，区间校正函数,

，区间校正函数为,

，区间校正函数为,

>区间的，用,区间校正函数

第三步，求出真正车重

此种校正方法，在校正点越多的情况下，越准确。其中温度校正系数、车轮位置校正系数速度校正系数算法一样，在此不再叙述。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。