1.本发明涉及车载称重技术领域，尤其是指一种车载称重传感器。
背景技术：2.为了减少超限超载、丢件漏件、货运不透明等状况对物流运输业的影响，20世纪50年代后期，就开始研究车辆超载监测技术，到20世纪90年代基本形成成熟产品，包括静态称重系统的静态整车测量和动态称重系统的动态轴重检测，动态轴重检测也就是人们熟知的地磅。
3.地磅是用压变传感器，即施加重量后传感器产生形变，形变通过应电片变成电压波动，通过ad转换、解析和标定从而知道地磅上的具体重量，空车和载货分别称重再相减可得货物的重量，传统的地磅信息纯手工录入，需测量空载和装载两种情况，效率极低，并且地磅称重存在很多弊端，比如环境因素对电子地磅秤的干扰，震动、风吹、温度、电磁都会有称重结果的误差。人为干扰，如司机驾驶习惯，也会导致较大的结果出入。
4.随着物流运输业发展迅猛、竞争激烈，超载事故频频发生，地磅难以满足市场需求，现有的动态称重系统主要有两种：
5.1、车载智能称重saas平台：通过多枚安装于车辆底部的应变式传感器采集数据，将多个传感器安装于车轴或受力关键点上，通过监测每一个车轴和受力关键点产生的形变，从而推算出整车载重，重量误差率在2％；但该车载称重系统使用的硬件较多，需要轴改装，在车轴上贴应变片，安装极度费时，且由于安装的专业性和复杂性，安装成本占总成本的60％以上；同时轴上贴片只能用胶密封，胶密封使用寿命较短，一般不会超过一年；该车载称重管理技术只适用于小范围货运数字化平台的后装市场，无法进入前装市场并进行大范围推广；
6.2、微机电称重传感器技术：该车载称重系统由车载称重传感器、称重控制器、gps模块、无线通讯模块、车载显示仪(可选)组成，称重原理为车辆负重发生变化时，传感器感受车辆悬挂形变产生应力扰动磁场，并将扰动值转化成数字信号传输给控制器，控制器接收各传感器输出的信号并综合分析后，将结果通过数据传输系统上传至服务器；微机电称重传感器技术核心在于感受磁场的变化，但磁场很容易受到外界条件的干扰造成误差，因此该方案称重精度不高、可靠性差。
技术实现要素：7.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中车载称重系统不适用的问题，提供一种新型的车载称重传感器，即装即用，安装方便快速，成本低，可以同时适配前装和后装市场，适用于物流运输中对货物的精确称重。
8.为解决上述技术问题，本发明提供了一种车载称重传感器，设置在承载车架与车轴之间，用于将承载车架上的压力传递到车轴上，并检测传递压力的大小，所述车载称重传感器包括：
9.压力传递杆，一端与所述承载车架连接，另一端与所述车轴连接；
10.压力传感器，设置在车轴与压力传递杆之间，通过卡接块套设在压力传递杆的端部，所述压力传感器包括设置在外部能够接触形变的应变片和设置内部与应变片电连接的处理单元；
11.所述卡接块为单侧封闭的圆筒状结构，所述卡接块的一侧设置有套设在压力传递杆端部的套筒，所述套筒的底部为平面，所述卡接块的另一侧设置有与车轴接触的圆弧面，所述压力传感器设置在所述卡接块的套筒中，所述压力传递杆插入到所述套筒后抵压在压力传感器上；
12.所述承载车架用于支撑物料，并将物料的压力通过压力传递杆传递到压力传感器中，使应变片在压力的作用下形变，处理单元根据应变片的应变量计算物料的重量。
13.在本发明的一个实施例中，所述压力传递杆为液压杆。
14.在本发明的一个实施例中，在所述承载车架的下方设置有与承载车架连接的固定座，所述压力传递杆通过销轴活动连接在固定座上。
15.在本发明的一个实施例中，所述压力传感器还包括与应变片对应设置用于支撑所述应变片的钢帽，所述钢帽内设置有凹槽，所述应变片扣合在所述钢帽上，所述应变片和钢帽扣合后形成用于容纳处理单元的内部空间，所述钢帽焊接在所述卡接块上。
16.在本发明的一个实施例中，在所述车轴上还套设有环绕所述车轴的加强筋，所述加强筋的两端分别抵接在所述卡接块上。
17.在本发明的一个实施例中，所述处理单元包括pcb电路板，所述应变片在形变过后能够产生应力应变信号，所述pcb电路板能够接收应力应变信号，并将应力应变信号转换为压力数字信号。
18.在本发明的一个实施例中，还包括显示单元，所述处理单元与所述显示单元电连接，通过所述处理单元转换后得到的压力数字信号发送到显示单元中，通过显示单元实现压力可视化。
19.在本发明的一个实施例中，在所述处理单元上还在有水平度传感器，所述水平度传感器用于测量车辆的倾斜角度，能够根据倾斜角度对物料的计算重量进行补偿。
20.在本发明的一个实施例中，在所述处理单元上还在有加速度传感器，所述加速度传感器用于测量车辆的加速度，能够根据测量速度的变化测量出车轴在变速时所承受的实际重量。
21.在本发明的一个实施例中，在所述车轴上设置有至少两组车载称重传感器，多组车载称重传感器以车轴的中心为对称面，对称设置在车轴的两侧，多组车载称重传感器共同支撑所述承载车架。
22.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
23.本发明所述的车载称重传感器，对现有的车体空间进行利用，设置在承载车架与车轴之间，通过设置压力传递杆将承载车架上的压力传递到车轴上，弥补了现有市场称重仪器体积大、安装繁琐困难的缺陷，本传感器产品安装快捷省时，能够即装即用，无需标定，可以进行前装标配推广，同时对比后装市场的大体积仪器，安装效率也得到明显的提升；
24.将应变式的压力传感器直接设置在压力传递杆的力传递路径上，通过应变片的形变量实时计算出传递压力的大小，适用于物流运输中对货物的精确称重。
附图说明
25.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
26.图1是本发明的车载称重传感器装配的整体结构示意图；
27.图2是本发明的压力传递杆和压力传感器装配的结构示意图；
28.图3是本发明的压力传感器的爆炸结构示意图。
29.说明书附图标记说明：1、压力传感器；15、应变片；16、处理单元；17、钢帽；18、水平度传感器；19、加速度传感器；2、压力传递杆；3、承载车架；4、车轴；5、固定座；6、卡接块；61、圆弧面；7、加强筋。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
31.参照图1所示，本发明的一种车载称重传感器，设置在承载车架3与车轴4之间，用于将承载车架3上的压力传递到车轴4上，并检测传递压力的大小，现有的货车结构中，一般情况在承载车架3与车轴4之间都预留有空隙，当在承载车架3上放置货物后，由于重力的影响承载车架一般会下沉，本实施例的车载称重传感器对现有的空间进行合理利用，安装快捷省时，能够即装即用，无需标定，可以进行前装标配推广，即在生产货车时就将本实施例的车载称重传感器置于货车内部，作为货车的一项功能；同时对比后装市场的大体积仪器，安装效率也得到明显的提升，方便对现有的货车进行改造；
32.具体地，所述承载车架3的面积较大，货物可以放置在承载车架3的不同位置，承载车架3因货物放置的不均匀可能会出现倾斜的情况，如果仅设置一组车载称重传感器，在承载车架3倾斜的情况下会出现测量的误差，因此，在本实施例中，在所述车轴4上设置有至少两组车载称重传感器，多组车载称重传感器以车轴4的中心为对称面，对称设置在车轴4的两侧，多组车载称重传感器共同支撑所述承载车架3，及时承载车架3也可以通过多组车载称重传感器进行补偿测试。
33.具体地，所述车载称重传感器包括：压力传递杆2和设置在压力传递杆2端部的压力传感器1，在本实施例中，所述压力传递杆2中不带有压力传感器1的一端与所述承载车架3连接，所述压力传递杆2中设置有压力传感器1的一端与所述车轴4连接，这样就形成了一条压力传递路径，即承载车架3、压力传递杆2、压力传感器1、车轴4，将压力传感器1设置在压力传递的路径上就能够检测出传递压力的大小，在其他实施例中，所述压力传感器1也可以设置在承载支架3与压力传递杆2之间，只要能够将压力传感器1设置在压力传递路径上即可，通过所述压力传感器1能够实时检测出压力变化的大小，从而确定承载车架上承载的物料的重量。
34.在本实施例中，所述车载称重传感器与承载车架3和车轴4的连接方案为：
35.首先，考虑到压力传递杆2与承载车架3之间的连接方式，如果直接将压力传递杆2固定焊接在承载车架3上，当在承载车架3上放置重物时，如果重物仅放置在承载车架3的一端，此时承载车架3在受到重力不平衡的影响存在一定的倾斜的趋势，此时压力传递杆2一端固定焊接在承载车架3上，但是另一端连接在车轴4上，因此压力传递杆2在受到该倾斜作
用力的情况下并不能倾斜，从而内部的压力斜向作用在了压力传递杆2上，容易造成压力传递杆2的断裂，所以直接将压力传递杆2固定焊接在承载车架3上的连接方式并不可取；根据上述的受力分析，在本实施例中采用了一个铰接的活动连接的方式，在所述承载车架3的下方设置有与承载车架3连接的固定座5，所述压力传递杆2通过销轴活动连接在固定座5上，这样通过销轴既能够将承载车架3的压力传递到压力传递杆2上，又能够使承载车架3根据重物放置的位置进行倾斜，防止把倾斜力传递到压力传递杆2中，此时压力传递杆2仅受到竖向的压力。
36.其次，考虑到压力传递杆2与压力传感器1的连接方式以及压力传感器1与车轴4的连接方式，由于所述压力传感器1为片状的结构，所述压力传递杆2的端头存在一个平面，因此所述压力传感器1与压力传递杆2的端头连接时可以直接焊接固定在平面上即可，但是压力传感器1的另一端需要与车轴4这样的圆杆状的弧面接触，一定会存在面与圆弧的点接触，此时压力传感器1在受力时，上方受到的力是面接触，底部受到的力是点接触，这样在受力不断加大的过程中，因上下受力面不同很容易出现压力传感器1变形的情况，影响压力传感器1的使用寿命，为了解决这一问题，参照图2所示，本实施例中的压力传感器1通过卡接块6套设在压力传递杆2的端部，所述卡接块6为单侧封闭的圆筒状结构，所述卡接块6的一侧设置有套设在压力传递杆2端部的套筒，所述套筒的底部为平面，所述卡接块6的另一侧设置有与车轴4接触的圆弧面61，所述压力传感器1设置在所述卡接块6的套筒中，所述压力传递杆2插入到所述套筒后抵压在压力传感器1上，这样将所述压力传感器1设置在套筒中，就不会与车轴4直接接触，保证压力传感器1两侧的受力面积是相同的，就不会出现挤压变形的情况。
37.并且，本实施例中，通过卡接块6与车轴4接触时，由于是圆弧面61之间的接触，也容易出现相对转动的情况，为了防止卡接块6相对于车轴4转动，在所述车轴4上还套设有环绕所述车轴4的加强筋7，所述加强筋7为焊接在车轴4外侧的环状结构，突出于所述车轴4，所述加强筋7的两端分别抵接在所述卡接块6上，实现对卡接块6的限位固定。
38.本实施例的车载称重传感器与承载车架3和车轴4的连接方案，通过固定座5、卡接块和6加强筋7的配合能够很好地提升所述车载称重传感器与承载车架3和车轴4连接的稳定性，有效防止因硬件连接不稳定而出现误差。
39.具体地，当在承载车架3上放置货物后，由于重力的影响承载车架3一般会下沉，如果在承载车架3和车轴4之间采用刚性连接的方式，当承载车架3下沉时会将作用力全部施加到车轴4上，容易造成车轴4的断裂，因此所述压力传递杆2需要采用柔性杆的连接方式，需要所述压力传递杆2自身具备一定的延展性，在受到压力的时候不仅能够传递压力，还能够形变保护车轴4，在本实施例中，所述压力传递杆2采用液压杆，通过所述液压杆既能够实现压力的传递，同时使承载车架3与车轴4不为刚性连接，在受到压力的时候液压杆能够伸缩，在其他实施中也可以采用弹性伸缩杆作为压力传递杆2。
40.参照图3所示，所述压力传感器1由三部分组成，包括设置在外部能够接触形变的应变片15、设置内部与应变片15电连接的处理单元16和与应变片15对应设置用于支撑所述应变片15的钢帽17，所述钢帽17内设置有凹槽，所述应变片15扣合在所述钢帽17上，所述应变片15和钢帽17扣合后形成用于容纳处理单元的内部空间，所述钢帽17焊接在所述卡接块6上，当所述承载车架3用于支撑物料时，并将物料的压力通过压力传递杆2传递到压力传感
器1中，所述压力传感器1受力后，所述应变片15在受力后发生弹性形变，处理单元16就能够根据应变片15的应变量计算物料的重量。
41.本实施例的压力传感器1为膜片式的应变传感器，所述应变片15包括应变检测单元和作为弹性敏感元件的圆形金属平膜片，圆形金属平膜片受压力变形时，中心处径向应变和切向应变均达到正的最大值，而边缘处径向应变达到负的最大值，切向应变为零，因此常把两个应变检测单元分别贴在正负最大应变处，并接成相邻桥臂的半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。
42.具体地，所述处理单元16需要提供一个信号转换的功能，需要将应力应变信号转变为压力数字信号，本实施例中，所述处理单元16为集成上述信号转换功能的pcb电路板，所述pcb电路板与压力传感器1电连接，所述应变片15在形变过后能够产生应力应变信号，所述pcb电路板能够接收应力应变信号，并将应力应变信号转换为压力数字信号；
43.并且，所述车载称重传感器1还可以包括显示单元，所述处理单元16与所述显示单元电连接，通过所述处理单元16转换后得到的压力数字信号发送到显示单元中，通过显示单元实现压力可视化，能够实时、快速的得到测量数据。
44.将上述的车载称重传感器投入到实际的使用过程中发现根据不同的使用情况，该车载称重传感器的精度还存在一定的误差，主要的误差有以下两种情况：
45.1、由于测量车辆的倾斜造成了误差，研究发现当车辆停止在不同的坡度上时，由于车辆倾斜导致位于承载车架3上的物料的重心发生偏移，当车载称重传感器设置在靠近重心的一侧时，测量的结果就比实际的结果大，当车载称重传感器设置在远离重心的一侧时，测量的结果就比实际的结果小，因此车辆的倾斜会对测量的结果造成影响；
46.为了解决车辆倾斜带来的影响，在所述pcb电路板上还集成设置有水平度传感器18，所述水平度传感器18用于测量车辆的倾斜角度，能够根据倾斜角度对物料的计算重量进行补偿，具体的补偿公式为：
47.f’＝f*cosα
48.其中，f’为实际载重，f为传感器测出的载重，α为车辆倾斜角，本实施例的补偿公式对通过车载称重传感器测试的力进行分解，得到实际的车辆载重。
49.2、由于测量车辆的速度变换造成了误差，研究发现当车辆加速或者减速时，即速度发生变化的过程中，由于惯性的影响，惯性的分力也会作用在车载称重传感器上，造成车载称重传感器的测量值不准确；
50.为了解决车辆速度变化带来的影响，在所述pcb电路板上还集成设置有加速度传感器19，所述加速度传感器19用于测量车辆的加速度，能够根据加速度对物料的计算重量进行补偿，具体的补偿公式为：
51.f’＝f-ma
52.其中，f’为实际载重，f为传感器测出的载重，a为车辆加速度。
53.通过上述技术方案，能够实现对车辆载重的测量，实时获取车辆的载重情况，本实施例的车载称重传感器为标准传感器，即装即用，安装方便快速，成本低，可以同时适配前装和后装市场；
54.并且，根据实际的使用情形，还设置水平度传感器18和加速度传感器19，消除了地面不平整和车辆变速对数据精确性的影响，对数据进行了动态修正，提高了车载称重数据
的精确性。
55.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
技术特征：1.一种车载称重传感器，其特征在于：设置在承载车架与车轴之间，用于将承载车架上的压力传递到车轴上，并检测传递压力的大小，所述车载称重传感器包括：压力传递杆，一端与所述承载车架连接，另一端与所述车轴连接；压力传感器，设置在车轴与压力传递杆之间，通过卡接块套设在压力传递杆的端部，所述压力传感器包括设置在外部能够接触形变的应变片和设置内部与应变片电连接的处理单元；所述卡接块为单侧封闭的圆筒状结构，所述卡接块的一侧设置有套设在压力传递杆端部的套筒，所述套筒的底部为平面，所述卡接块的另一侧设置有与车轴接触的圆弧面，所述压力传感器设置在所述卡接块的套筒中，所述压力传递杆插入到所述套筒后抵压在压力传感器上；所述承载车架用于支撑物料，并将物料的压力通过压力传递杆传递到压力传感器中，使应变片在压力的作用下形变，处理单元根据应变片的应变量计算物料的重量。2.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：所述压力传递杆为液压杆。3.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：在所述承载车架的下方设置有与承载车架连接的固定座，所述压力传递杆通过销轴活动连接在固定座上。4.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：所述压力传感器还包括与应变片对应设置用于支撑所述应变片的钢帽，所述钢帽内设置有凹槽，所述应变片扣合在所述钢帽上，所述应变片和钢帽扣合后形成用于容纳处理单元的内部空间，所述钢帽焊接在所述卡接块上。5.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：在所述车轴上还套设有环绕所述车轴的加强筋，所述加强筋的两端分别抵接在所述卡接块上。6.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：所述处理单元包括pcb电路板，所述应变片在形变过后能够产生应力应变信号，所述pcb电路板能够接收应力应变信号，并将应力应变信号转换为压力数字信号。7.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：还包括显示单元，所述处理单元与所述显示单元电连接，通过所述处理单元转换后得到的压力数字信号发送到显示单元中，通过显示单元实现压力可视化。8.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：在所述处理单元上还在有水平度传感器，所述水平度传感器用于测量车辆的倾斜角度，能够根据倾斜角度对物料的计算重量进行补偿。9.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：在所述处理单元上还在有加速度传感器，所述加速度传感器用于测量车辆的加速度，能够根据测量速度的变化测量出车轴在变速时所承受的实际重量。10.根据权利要求1所述的车载称重传感器，其特征在于：在所述车轴上设置有至少两组车载称重传感器，多组车载称重传感器以车轴的中心为对称面，对称设置在车轴的两侧，多组车载称重传感器共同支撑所述承载车架。
技术总结本发明涉及一种车载称重传感器，设置在承载车架与车轴之间，用于将承载车架上的压力传递到车轴上，并检测传递压力的大小，车载称重传感器包括：压力传递杆，一端与承载车架连接，另一端与车轴连接；压力传感器，设置在车轴与压力传递杆之间，通过卡接块套设在压力传递杆的端部，压力传感器包括设置在外部与车轴接触的应变片和设置内部与应变片电连接的处理单元；承载车架用于支撑物料，并将物料的压力通过压力传递杆传递到压力传感器中，使应变片在压力的作用下形变，处理单元根据应变片的应变量计算物料的重量。本发明即装即用，安装方便快速，成本低，可以同时适配前装和后装市场，适用于物流运输中对货物的精确称重。用于物流运输中对货物的精确称重。用于物流运输中对货物的精确称重。
技术研发人员：何思园 黄俊 朱林孜 郑华晨 李玄 陈莹 何瑞 杨帆 王飞扬 杨俊男
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2022.04.11
技术公布日：2022/7/5
