[发明专利]结构的监控系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种监控系统。本发明可应用于监控物料转移车辆或其他结构的物理稳定性，并且其还可用于对车辆的运动控制提供反馈且用于补偿称量数据。物料转移车辆可例如为轮式装载机、叉车、挖掘机、倾卸车、集运机、收割机、起重机、载人吊重机、伐木机或卡车(诸如，消防车、叉式升降车、托盘车、前移式卡车或垃圾车)。其他可能的结构可包括例如桅杆、立柱、桥、筒仓、风车、钻探装置、屋顶、脚手架等等。

背景技术

物料转移车辆通常包括用于被处理或运载的称量物料的称量装置。图1示出了根据现有技术的示例性物料转移车辆，轮式装载机10位于地面90上。轮式装载机具有铲斗12，该铲斗作为用于待转移的物料的运载装置。铲斗通过铰接梁16连接至轮式装载机的本体部分/底盘(chassis，车架)。为了提升/降下铲斗，液压缸13连接至该梁，并且该液压缸用阀来控制。此外，轮式装载机具有用于转动铲斗的液压缸15。

轮式装载机的称量装置的目的在于测量当前位于铲斗中的物料的重量。该称量装置可在悬臂(boom)结构中具有电子称量传感器或液压称量传感器。例如，压力传感器可安装在提升汽缸(lifting cylinder)中，这些压力传感器测量汽缸中的液压液体的压力。可替换地，应变式传感器可用作称量传感器，这些应变式传感器例如可安装在铲斗与梁之间的联接件中。

然而，物料转移车辆的底盘、悬臂或铲斗的位置、角以及运动对称量传感器的输出信号值具有影响，并且因此应该用加速/位置信息对称量传感器的数据进行补偿。在专利文献EP1083415B1中公开了这种补偿系统。为了补偿的目的，物料转移车辆可包括位于物料转移车辆的底盘中的位置传感器，诸如，加速计。例如，挖掘机也可具有诸如加速计的传感器，以便测量每个悬臂的位置而用于称量的补偿。

在测量参数的基础上处理从传感器接收的信息，并通过该处理而获得称量结果。称量装置的具有用户界面18的电子单元通常位于车辆的舱室中。

物料转移车辆还可具有用于监控车辆的机械稳定性的系统。这是必须的，以便避免车辆倾覆。这种倾覆的风险可能会由于不均匀的基底/地面90、重载以及车辆的运动和/或负载的运动而出现。例如，可通过测量车辆的车轴上的负载来监控稳定性。如果在任意车轴或轮上的负载值处于限制值以下，则由检测系统发出警报。

存在涉及现有技术解决方案的一些缺点。例如，如果仅重量被用于监控倾覆的风险，则这种监控不会考虑不均匀地面或车辆运动的影响。还存在可利用的单独的监控系统，该监控系统测量车辆的加速度。然而，因为为了这个目的而需要特殊的传感器、处理器以及用户界面单元，所以这种系统的生产以及安装成本很高。例如，还必须具有用于称量以及用于测量结构位置的单独的传感器，以便对车辆部件的运动控制提供反馈信息。现有技术的系统还不能提供非常精确的测量结果。这种系统还不能应用于监控在其正常状态下静态的结构的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于避免或至少缓解现有技术解决方案的前述缺点，并实现这样一种解决方案，通过该解决方案，提供用于精确称量负载以及稳定地监控结构(诸如，物料转移车辆或静态结构)的所需要的测量。

本发明的目的由这样的解决方案满足，其中，稳定性监控系统的至少一个陀螺仪以及一个加速计用于测量结构或结构的部件的角位置。陀螺仪提供关于角速度的信号：

角位置因此被确定为关于角速度信号的时间积分。这给出对外部干涉不敏感的可靠的角位置测量结果。由于运算法则以及陀螺仪的小偏移，积分值具有漂移(drift)的趋势，而加速计用于校正这种漂移。优选地在悬臂的静态期间或基于其他可靠的加速计信息做出该校正。

在第一传感器单元以及第二传感器单元两者的基础上确定负载重量。当具有陀螺仪以及加速计的传感器用于测量物料转移车辆的运载装置或悬臂的角位置时，有可能获得对于角运动的快速且更精确的响应，并因此可获得良好的测量精确度以及稳定性。

在一个实施方式中，加速计适于校正陀螺仪的漂移。在另一实施方式中，监控系统具有至少一个通用部件，该至少一个通用部件用于称量负载并用于测量机械稳定性。在本发明的系统中，例如同一称量传感器可用于称量运载装置的负载并用于监控倾覆的风险，而且例如用于测量车辆的加速度/角度的同一传感器可用于补偿称量信号，以获得补偿的称量结果，以用于对例如车辆部件的运动控制提供反馈，和/或用于监控车辆或其他结构的物理稳定性。

一种根据本发明的结构的监控系统，该监控系统包括：