一种工程车辆的油量检测方法及其油箱与流程
本发明涉及一种油量检测方法及油箱，尤其是一种工程车辆的油量检测方法及其油箱。
背景技术
工程车辆在工作过程中，操作员会十分重视油量数据，以确保能够完成各类作业任务，因此，工程车辆上通常会设置有油量检测装置。
传统的油量检测装置通常包括竖直布置在油箱内的检测杆和滑动连接在检测杆上的浮标，浮标会随着液面的改变而改变，通过浮标在检测杆上的滑动使得电阻值产生变化，这样就可以通过电阻值获得浮标的位置信息，再结合油箱的横截面积计算获得油量。这种油量检测方法完全依据浮标的位置进行计算，但是工程车辆在工作过程中，其形状环境通常较为复杂，车辆容易出现前后倾斜或左右倾斜等情况，油箱也会随之倾斜，出现俯仰角和翻滚角，而油箱内的液面则为水平面，这就会导致浮标所在的位置并非油箱水平放置时的液面高度位置，以其为依据计算获得的油量数据较不准确，影响操作员的判断。
有鉴于此，本申请人对工程车辆的油量检测方法及其油箱进行了深入的研究，遂有本案产生。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种获得的油量数据较为准确的工程车辆的油量检测方法及其油箱。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种工程车辆的油量检测方法，该工程车辆的油箱包括箱体，所述箱体在其长度方向和宽度方向都对称布置，所述箱体内设置有与其底面垂直的检测杆，所述检测杆上滑动连接有漂浮在液面上的浮标，所述箱体上还设置有位于所述箱体顶部用于检测所述浮标位置信息的油量传感器以及用于检测所述箱体的底面相对于水平面的俯仰角和翻滚角的角度传感器；所述油量传感器和所述箱体的内腔底面之间的距离、所述油量传感器和所述箱体在其长度方向对称布置的对称面之间的距离以及所述油量传感器和所述箱体在其宽度方向对称布置的对称面之间的距离都为定值；工程车辆的控制系统根据所述角度传感器测量获得的俯仰角和翻滚角数值对所述油量传感器测量获得的数值进行修正，获得油量修正深度，并以所述油量修正深度为依据计算获得实际油量。
作为本发明的一种改进，所述箱体在其长度方向对称布置的对称面和所述箱体在其宽度方向对称布置的对称面之间的交线形成所述箱体的中心对称线，工程车辆的控制系统进行修正和计算方法包括以下步骤：
s1，以所述箱体内腔的其中一个边角所在的点作为原点建立空间直角坐标系，所述箱体内的液面和所述中心对称线之间的交点为m点，所述箱体内的油液体积为固定值时，所述m点在所述空间直角坐标系上的坐标值也为固定值；
s2，根据所述角度传感器测量获得的俯仰角和翻滚角数值计算获得当前状态下所述箱体各个边角的坐标值；
s3，根据所述油量传感器测量获得的数值计算获得所述m点的坐标值；
s4，根据所述m点的坐标值计算获得油量修正深度，并以所述油量修正深度为依据计算获得实际油量。
作为本发明的一种改进，所述箱体的内腔呈长方体状，其具有八个边角；在步骤s1中，以所述箱体放置在水平面上的状态为所述箱体的还原状态，所述箱体八个边角在还原状态下的坐标值分别为p1[000]、p2[a00]、p3[ab0]、p4[0b0]、p5[00c]、p6[a0c]、p7[abc]、p8[0bc]，其中，a、b和c都为常数，所述箱体的内腔底面位于所述空间直角坐标系中的xoy平面上。
作为本发明的一种改进，在步骤s2中，根据公式xnew＝r(y,θ)*x和xnew＝r(x,γ)*x计算获得当前状态下所述箱体各个边角的坐标值分别为：
p′1[000]、
p′2[a*cosθ0-a*sinθ]、
p′3[a*cosθ+b*sinθ*sinγb*cosγ-a*sinθ-b*cosθ*sinγ]、
p′4[b*sinθ*sinγb*cosγ-b*cosθ*sinγ]、
p′5[-sinθ*cosγ*cc*sinγc*cosθ*cosγ]、
p′6[a*cosθ-sinθ*cosγ*cc*sinγ-a*sinθ+c*cosθ*sinγ]、
p′7[a*cosθ+b*sinθ*sinγ-sinθ*cosγ*cb*cosγ+c*sinγ-a*sinθ-b*cosθ*sinγ+c*cosθ*cosγ]、
p′8[b*sinθ*sinγ-sinθ*cosγ*cb*cosγ+c*sinγ-b*cosθ*sinγ+c*cosθ*cosγ]，
其中，θ为所述油量传感器测量获得的俯仰角，γ为所述油量传感器测量获得的翻滚角，r(y,θ)为
作为本发明的一种改进，在步骤s3中，所述油量传感器检测获得的所述浮标和所述箱体的内腔顶部之间的距离为lf，然后根据以下公式计算获得所述m点的坐标值(xyz)：
其中，
作为本发明的一种改进，在步骤s4中，计算所述箱体的底面与所述中心对称线之间的交点o′f的坐标值
作为本发明的一种改进，所述实际油量根据公式
一种工程车辆的油箱，包括箱体，所述箱体在其长度方向和宽度方向都对称布置，所述箱体内设置有与其底面垂直的检测杆，所述检测杆上滑动连接有漂浮在液面上的浮标，所述箱体上还设置有位于所述箱体顶部用于检测所述浮标位置信息的油量传感器以及用于检测所述箱体的底面相对于水平面的俯仰角和翻滚角的角度传感器；所述油量传感器和所述箱体的内腔底面之间的距离、所述油量传感器和所述箱体在其长度方向对称布置的对称面之间的距离以及所述油量传感器和所述箱体在其宽度方向对称布置的对称面之间的距离都为定值。
作为本发明的一种改进，还包括分别与所述油量传感器和所述角度传感器通讯连接的控制系统，所述控制系统包括用于根据所述角度传感器测量获得的俯仰角和翻滚角数值对所述油量传感器测量获得的数值进行修正的修正计算单元以及用于根据所述修正计算单元的数据计算实际油量的体积计算单元。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
通过设置油量传感器和角度传感器，能够准确根据油箱的倾斜角度对浮标测量的液面深度位置进行修正，所计算获得的油量数据较为准确。
附图说明
图1为实施例中油量传感器的安装位置示意图；
图2为实施例中建立的空间直角坐标系及各边角位置的示意图；
图3为实施例中各对称面和中心对称线在空间直角坐标系中的位置示意图；
图4为实施例中油箱绕空间直角坐标系的y轴旋转的示意图；
图5为实施例中油箱绕空间直角坐标系的x轴旋转的示意图；
图6为实施例中油箱绕空间直角坐标系的x轴和y轴符合旋转示意图；
图7为实施例中油量传感器在空间直角坐标系上的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
本实施例提供的工程车辆的油量检测方法，需要预先设定工程车辆的油箱结构，即本实施例也同时提供了一种工程车辆的油箱，如图1所示，并参考图2-图7所示，该油箱包括内腔具有边角的箱体10，箱体10在其长度方向和宽度方向都对称布置，即箱体10具有两个竖直布置且相互垂直的对称面，为了表述方便，在本实施例中，将箱体10在其宽度方向对称布置的对称面标记为对称面s1，将箱体10在其长度方向对称布置的对称面标记为对称面s2，箱体10在其长度方向对称布置的对称面s2和箱体10在其宽度方向对称布置的对称面s1之间的交线形成箱体10的中心对称线。在正常状态下，箱体10内腔的底面水平布置。优选的，在本实施例中，油箱的箱体10内腔呈长方体状，其具有八个边角，其中，位于箱体10的内腔底面上的四个边角按逆时针顺序依次为p1、p2、p3、p4，位于箱体10的内腔顶面上的四个边角按逆时针顺序依次为p5、p6、p7、p8，且p1和p5位于箱体10内腔的同一条边线上。
箱体10内设置有与其底面垂直的检测杆11，检测杆11上滑动连接有漂浮在液面上的浮标12，箱体10上还设置有位于箱体10顶部用于检测浮标12位置信息的油量传感器13以及用于检测箱体10的底面相对于水平面的俯仰角和翻滚角的角度传感器(图中未示出)，其中，油量传感器13可以为传统通过检测电阻获得浮标12位置信息的传感器，在本实施例中，油量传感器13为用于检测浮标12和箱体10的内腔顶部之间的距离的传感器，且位于检测杆11和箱体10内腔顶面的交点位置处。此外，箱体10的内腔高度、油量传感器13和箱体10的内腔底面之间的距离、油量传感器13和箱体10在其长度方向对称布置的对称面s2之间的距离以及油量传感器13和箱体10在其宽度方向对称布置的对称面s1之间的距离都为定值。
本实施例提供的油箱还包括分别与油量传感器13和角度传感器通讯连接的控制系统(图中未示出)，该控制系统包括用于根据角度传感器测量获得的俯仰角和翻滚角数值对油量传感器13测量获得的数值进行修正的修正计算单元以及用于根据修正计算单元的数据计算实际油量的体积计算单元。
本实施例提供的工程车辆的油量检测方法为，工程车辆的控制系统根据角度传感器测量获得的俯仰角和翻滚角数值对油量传感器13测量获得的数值进行修正，获得油量修正深度，并以该油量修正深度为依据计算获得实际油量，具体的，参考图1-图7所示，工程车辆的控制系统进行修正和计算方法包括以下步骤：
s1，如图2和图3所示，以箱体10内腔的其中一个边角(在本实施中为p1)所在的点作为原点建立空间直角坐标系，即相当于将空间直角坐标系铰接在箱体10内腔的其中一个边角上。以油箱放置在水平面上的状态为油箱的还原状态，在还原状态下，箱体10内腔的底面位于该空间直角坐标系的xoy平面，其中一个侧面位于该空间直角坐标系的zoy平面，油箱的箱体10内腔八个边角在还原状态下的坐标值分别为p1[000]、p2[a00]、p3[ab0]、p4[0b0]、p5[00c]、p6[a0c]、p7[abc]、p8[0bc]，其中，a、b和c都为预先设定的常数，此外，在还原状态下，中心对称线与箱体10内腔底面的交点为of(a/2,b/2,0)，中心对称线与箱体10内腔顶面的交点为od(a/2,b/2,c)。
以油箱内的液面和中心对称线之间的交点为m点，当油箱内的油液体积为固定值时，m点在空间直角坐标系上的坐标值也为固定值，具体的，箱体10相对于空间直角坐标系的任何转动都可以分解为箱体10相对于空间直角坐标系的x轴、y轴和z轴的转动，由于箱体10相对于空间直角坐标系的z轴转动时油箱内的液面位置并不会产生变化，可忽略不计；如图4所示，当油箱绕y轴旋转预定角度后，旋转前的液面(图中水平布置的虚线)和旋转后的液面(图中倾斜布置的虚线)之间存在交线l1，且交线l1从属于对称面s1；同样的，如图5所示，当油箱绕x轴旋转预定角度后，旋转前的液面(图中水平布置的虚线)和旋转后的液面(图中倾斜布置的虚线)之间存在交线l2，且交线l2从属于对称面s2；如图6所示，也即是说，当箱体10同时绕x轴和y轴旋转时，可以视为先绕y轴旋转后再绕x轴旋转，在这个过程中，交线l1和交线l2的交点的位置始终没变，该点即为m点。
s2，根据角度传感器测量获得箱体10的俯仰角和翻滚角数值计算获得当前状态下箱体10各个边角的坐标值，其中当前状态为工程车辆使用过程中的某一时刻，俯仰角为当前状态下油箱绕空间直角坐标系的y轴旋转的角度，翻滚角为当前状态下油箱绕空间直角坐标系的x轴旋转的角度。具体的，由机器人学的坐标变换理论可得知，箱体10的俯仰角变化相当于箱体10绕y轴旋转，则有公式xnew＝r(y,θ)*x可计算旋转后的坐标，箱体10的翻滚角变化相当于箱体10绕x轴旋转，则有公式xnew＝r(x,γ)*x计算旋转后的坐标，根据上述两个公式计算可获得当前状态下箱体10各个边角的坐标值分别为：
p′1[000]、
p′2[a*cosθ0-a*sinθ]、
p′3[a*cosθ+b*sinθ*sinγb*cosγ-a*sinθ-b*cosθ*sinγ]、
p′4[b*sinθ*sinγb*cosγ-b*cosθ*sinγ]、
p′5[-sinθ*cosγ*cc*sinγc*cosθ*cosγ]、
p′6[a*cosθ-sinθ*cosγ*cc*sinγ-a*sinθ+c*cosθ*sinγ]、
p′7[a*cosθ+b*sinθ*sinγ-sinθ*cosγ*cb*cosγ+c*sinγ-a*sinθ-b*cosθ*sinγ+c*cosθ*cosγ]、
p′8[b*sinθ*sinγ-sinθ*cosγ*cb*cosγ+c*sinγ-b*cosθ*sinγ+c*cosθ*cosγ]，
其中，θ为所述油量传感器测量获得的俯仰角，γ为所述油量传感器测量获得的翻滚角，r(y,θ)为
s3，根据油量传感器测量获得的数值计算获得m点的坐标值。
由于无论油箱如何旋转，其内的油液面始终是与空间直角坐标系的xoy平面平行的，因此需要求解得到位于油液面上的一点则需求得油液面所在的平面在空间直角坐标系中的平面方程。
由于浮标12是漂浮在液面上的，可近似的认为浮标12所在的坐标点位于油液面所在的平面上。假设油量传感器13和箱体10在其长度方向对称布置的对称面s2之间的距离为m2，油量传感器13和箱体10在其宽度方向对称布置的对称面s1之间的距离为m1，则根据步骤s2中提供的公式可计算可获得当前状态下油量传感器13在空间直角坐标系中的位置如下：
假设浮标12的坐标为pf(xf，yf，zf)，油量传感器13检测获得的浮标12和箱体10的内腔顶部之间的距离为lf，则在当前状态下，
根据步骤s2中提供的公式进行计算可以获得当前状态下中心对称线与箱体10内腔顶面的交点为
上述公式中x'd、y'd、z'd为o'd的坐标值，x1'、y'1、z1'和x'5、y'5、z'5分别为步骤s2中油箱10的箱体经过角度变换后p1'和p5'的坐标值。
由于m点为油箱内的油液面和中心对称线之间的交点，因此将z＝zf带入上述直线方程中，可以获得m点的坐标值的计算公式如下，根据该公式可计算获得m点的坐标值(xyz)：
其中，
油面高度不变点为m(x,y,z)。
s4，根据所述m点的坐标值计算获得油量修正深度，并以所述油量修正深度为依据计算获得实际油量。
具体的，根据步骤s2中提供的公式进行计算可以获得当前状态下中心对称线与箱体10内腔底面的交点为
优选的，实际油量还可以根据公式
上面结合具体实施例对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，这些都属于本发明的保护范围。
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