估计牵引机器中有效载荷的质量的方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及有效载荷牵引机器，且更具体地，涉及估计由有效载荷牵引机器所承载的质量的方法。
【背景技术】
[0002]牵引机器在各种工业中使用，以将有效载荷从一个位置运输到另一个位置。为了有效操作这种机器，需要承载最佳大小的有效载荷。使机器装载量小于其满负荷量，可能导致不必要运行相关联的过量成本和维护计划的增加。机器过载可能导致增加的磨损及昂贵的维护费用。
[0003]人们已经提出用于确定牵引机器中有效载荷的质量的很多方法。虽然通过在称上物理称量机器重量，并且然后扣除机器自身重量可能是测量有效载荷的可靠方法，但这种装置在大型机器中不实用。此外，物理称量机器的重量在本领域中通常不可能。
[0004]发明人Kirby的欧洲专利申请公开O 356 067公开了一种利用方程式重量等于力除以加速度来计算车辆质量的方法，也就是说，W= f/a，基于用于获得力和加速度的数值的计算结果进行调节。通过与制动机构相关联的测量，或通过由安装在公路车辆传动轴上的磁性标识器测量的传动部件的变形或扭转，Kirby提出基于惯性加速度计的加速度测量。轴的扭转导致来自标识器的信号之间的延迟，其中时间间隔与加速度力成比例。Kirby进一步提出结合来自速度计装置的时间信号由传感器装置确定的力，其中机器在水平地面上在两种速度之间以恒定加速度行驶。Kirby指出计算中所得的常数可以在已知称重机器中进行评估，并通过校准进行消除，以使得可以使用上述方程式计算车辆的重量。
【发明内容】
[0005]在一方面，本发明描述了一种在具有可移动地面接合元件和床板的牵引机器中由可编程控制器实现的方法。该方法估计在机器向前移动期间床板中包含的有效载荷。该方法包括确定机器是否处于稳定加速度和坡度，估计变速器转矩，计算至少一个地面接合元件的车轴转矩，计算在所述地面接合元件处的力，确定机器的加速度，计算具有有效载荷的机器的质量，基于估计的机器质量和滚动阻力调节具有有效载荷的机器的质量，以及提供有效载荷质量的估计。
[0006]在另一方面，本发明描述了非暂时性计算机可读介质，其包括计算机可执行指令，这些计算机可执行指令有助于执行一种由估计在机器向前移动期间具有可移动地面接合元件的牵引机器的床板中包含的有效载荷的可编程控制器来实现的方法。该方法包括确定机器是否处于稳定加速度和坡度，估计变速器转矩，计算至少一个地面接合元件的车轴转矩，计算在所述地面接合元件处的力，确定机器的加速度，计算具有有效载荷的机器的质量，基于估计的机器质量和滚动阻力调节具有有效载荷的机器的计算质量，以及提供动态有效载荷的估计。
[0007]在另一方面，本发明描述了一种牵引机器，其具有多个可移动地面接合元件、适用于承载有效载荷的床板、适用于在多个档位中操作的变速器、适用于指示机器当前操作状态的加速度计，以及可编程控制器。可编程控制器由计算机可执行指令配置成使用一组参数估计在机器向前移动期间在床板中包含的有效载荷的质量，所述参数包括:变速器的操作状态、在当前档位中的时间长度、坡度、油门位置、当前机器加速度操作状态、至少一个地面接合元件的各参数、空载机器质量以及估计的滚动阻力。
【附图说明】
[0008]虽然所附权利要求书具体阐述了本发明的特征，但是通过下面结合附图的详细描述可以更好地理解本发明及其优点，在附图中:
[0009]图1是铰接卡车机器/车辆的概略侧视图，其示为适用于结合根据本发明估计有效载荷质量的方法的机器的一个例子。
[0010]图2是根据本发明的方法的各方面的示例性机器的可编程控制器及到控制器的输入的框图表不;
[0011]图3为流程图，其概括由可编程控制器执行的示例性方法的操作，以确定估计根据本发明的有效载荷的质量的方法的可靠性；
[0012]图4为流程图，其概括由可编程控制器执行的示例性方法的操作，以估计根据本发明的牵引机器的有效载荷的质量；
[0013]图5为流程图，其概括了用于结合图3和图4的方法确定牵引机器的有效载荷的质量的示例性策略的操作；以及
[0014]图6为流程图，其概括了用于结合图3至图5的方法确定牵引机器的有效载荷的质量的示例性策略的操作。
【具体实施方式】
[0015]本发明涉及牵引机器以及对承载的有效载荷的质量的确定。图1提供了结合根据本发明的机器有效载荷控制策略的机器100的一个示例的示意性侧视图。在图1的图示中，机器100为卡车，其为机器的一个示例，用以图示所描述的机器有效载荷控制策略的构思。尽管结合卡车示出了布置，但是，本文所述的布置具有在各种其它类型的有效载荷牵引机器中的潜在适用性，诸如轮式装载机、自动平地机等。术语“机器”指的是执行与行业相关联的某些类型操作的任何机器，诸如采矿、建筑、农业、运输或者本领域中已知的任何其它行业。例如，机器可以是自动倾卸卡车、反铲挖掘机、平地机、物料搬运机等。由于车辆是行驶的机器，因此术语车辆旨在包含与术语机器基本上相同的范围。
[0016]参考图1，所示出的机器100为铰接式卡车102，其包括耦合在铰接轴110处且支撑于地面接合元件111上(诸如前轮112和/或后轮114)的前车架部分104和后车架部分106。前车架部分104支撑驾驶室120并且通常支撑驱动系统122。驱动系统122通常包括配置成将动力传递至变速器126的内燃机124。变速器转而可以配置成使用任何已知的方式借助于车轴116将动力传递至地面接合元件111 (例如，前轮112)。车轮112具有半径118，其对应于在驱动表面上的从动轮的滚动半径118 (例如，从动轮112的中心到地面的距离)。
[0017]后车架部分106支撑床板130。在所示出的机器100中，床板130可以响应于来自通常位于驾驶室120中的操作者起重控制器134(见图2)的命令，通过一个或多个起重油缸132选择性地枢接在装载位置(示出)与卸载位置(以虚线示出)之间。虽然示出了具有枢转的床板130的铰接式卡车102，但是本发明的各方面也可以应用于其它有效载荷牵弓丨机器(包括例如非铰接式机器)或者包括结合了倾倒板的床板的机器(顶出板可以由一个或多个倾倒油缸进行驱动，从而类似地推动床板130中包含的有效载荷133)。
[0018]机器100可以包括另外的操作者控制器(例如油门136)以及操作者可以通过其从档位的给定选择中选出特定档位的变速器档位控制器138 (见图2)。机器100可以另外包括与机器100的操作相关联的多个测量仪器和/或传感器，诸如驾驶室速度传感器140、发动机速度传感器142、与前后方向(X) 144和垂直方向(Z) 145相关联的(多个)加速度计、和/或横摆传感器146。机器100可以进一步包括适于感测环境特征的传感器。例如，机器100可以包括倾斜传感器、倾角计或坡度检测器150。虽然在图2中的控制系统152的简化框图中示意性示出了这些控制器和传感器中的每一个，但是机器100可以包括附加的不同的或更少的控制器和传感器。
[0019]控制器和传感器提供指示对可编程控制器156的相应控制或感测的特征信号。在机器100的操作期间，控制器156可配置为通过关于图3至图6所述的方法，接收并处理与机器100的操作相关的信息，并提供在动态操作期间由机器100承载的有效载荷133的质量的确定。所确定的质量可通信地例如耦合到驾驶室120内的显示器160，或远程操作或监视位置(未示出)。为了本发明目的，术语“动态运行”或“动态条件”将指代这样的操作和状况，其中作为驱动系统122的对诸如前轮112和/或后轮114的地面接合元件111提供动力的结果，机器100正移动。
[0020]控制器156可包括处理器(未示出)和存储器组件(未示出)。处理器可以是微处理器或本领域中已知的其它处理器。在一些实施例中，处理器可由多个处理器组成。与所述方法相关的指令可被读取至或纳入诸如存储器组件的计算机可读介质，或被提供给外部处理器。在替代实施例中，可使用硬连线电路来代替软件指令或与其结合使用。因此实施例并不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
[0021]在此使用的术