测量磁极间距变化的激光测距装置及其测距方法

文档序号:167786 发布日期:2021-10-29 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 测量磁极间距变化的激光测距装置及其测距方法 (Laser ranging device and method for measuring change of magnetic pole spacing ) 是由 刘兆萄 于 2021-09-28 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种测量磁极间距变化的激光测距装置及其测距方法,包括减震器和监测模块,减震器包括与车轮组件固定的减震活塞缸、与车辆底盘固定的固定法兰座以及减震活塞缸输出端的活塞杆,活塞杆套接有减震弹簧;上支撑板和下支撑板之间固定有方型波纹管,方型波纹管内部设有缓冲弹簧;监测模块包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、激光测距传感器,支撑弹簧下端连接有电极块。本发明整体的结构占据空间小,便于拆卸和安装;通过两种方式测算出磁极间距,测量方便快捷,最终求出平均值,得到准确的磁极间距,这样可避免单一测量手段造成的误差,提高对车辆载重测量的准确性。(The invention discloses a laser distance measuring device for measuring the change of a magnetic pole distance and a distance measuring method thereof, wherein the laser distance measuring device comprises a shock absorber and a monitoring module, the shock absorber comprises a shock absorption piston cylinder fixed with a wheel assembly, a fixed flange seat fixed with a vehicle chassis and a piston rod at the output end of the shock absorption piston cylinder, and the piston rod is sleeved with a shock absorption spring; a square corrugated pipe is fixed between the upper supporting plate and the lower supporting plate, and a buffer spring is arranged inside the square corrugated pipe; the monitoring module comprises a first Hall sensor, a second Hall sensor and a laser ranging sensor, and the lower end of the supporting spring is connected with an electrode block. The integral structure of the invention occupies small space and is convenient to disassemble and assemble; the magnetic pole distance is measured in two modes, the measurement is convenient and fast, the average value is finally calculated, the accurate magnetic pole distance is obtained, the error caused by a single measurement means can be avoided, and the accuracy of vehicle load measurement is improved.)

测量磁极间距变化的激光测距装置及其测距方法

技术领域

本发明涉及激光测距装置技术领域,具体为一种测量磁极间距变化的激光测距装置及其测距方法。

背景技术

车辆载重后会发生车辆底盘下降的现象,下降至不同的高度,对应着车辆不同的载重,人们根据这种现象,发明出测距装置实现对车辆载重的监测,并在物流过程中具有重要的作用,其可以防止超载或者用于进行车辆载重的数据分析,货车超载运输引起的破坏与损失触目惊心,超载现象未见好转,现有的测距装置在测量过程中信号或者磁场对元器件的干扰多,测距的准确性不佳,导致监测准确度不佳,各个元器件的安装与拆卸维修更换不便,元器件的保护效果也不佳,容易损坏,为此,我们推出一种测量磁极间距变化的激光测距装置及其测距方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量磁极间距变化的激光测距装置及其测距方法,通过两种方式测算出磁极间距,测量方便快捷,最终求出平均值,得到准确的磁极间距,这样可避免单一测量手段造成的误差,提高对车辆载重测量的准确性。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种测量磁极间距变化的激光测距装置,包括减震器和监测模块,所述减震器包括与车轮组件固定的减震活塞缸、与车辆底盘固定的固定法兰座以及减震活塞缸输出端的活塞杆;

所述固定法兰座的底部设有上定位环座,所述减震活塞缸的顶部设有下定位环座,所述下定位环座的底部外侧设有限位环,所述活塞杆的顶部连接于上定位环座下端,所述活塞杆套接有减震弹簧;

所述上定位环座和下定位环座上分别套接有上环座和下环座,所述上环座和下环座的侧边分别设有上支撑板和下支撑板;

所述监测模块包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、激光测距传感器、电磁铁以及集成在车载中控屏上的数据采集模块、数据传输模块、数据接收模块和数据处理模块;所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器呈上下固定在下支撑板上端的安装座侧边,所述激光测距传感器和电磁铁安装于圆柱头内部,所述圆柱头上端设有方型块,所述方型块的上端中部设有连接头,所述连接头螺接于安装块底部的内螺纹孔;

所述安装块顶部设有限位盖,所述安装块插入上支撑板上的方型沉头通槽,所述方型块上端两侧设有卡紧板,所述安装块内部的腔体顶部安装有电源块,所述腔体顶部设有支撑弹簧,所述支撑弹簧下端连接有电极块,所述电极块的两侧设有滑接板,所述滑接板滑接于腔体侧壁上的滑槽中;

所述第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和激光测距传感器电性连接所述数据采集模块,所述数据采集模块输出端连接所述数据传输模块的输入端,所述数据传输模块通过所述数据接收模块连接所述数据处理模块。

优选的,所述减震弹簧的上下端分别插入至上定位环座与下定位环座的内部,所述下定位环座、限位环和减震活塞缸为一体成型设置。所述上环座和上支撑板为一体成型设置,且上环座通过第二螺栓固定于上定位环座;所述下环座和下支撑板为一体成型设置,且下环座通过第三螺栓固定于下定位环座;

所述减震活塞缸插入至固定筒中,所述固定筒下部侧边通过连接臂连接于车轮组件,所述固定筒上部侧边设有开槽,所述开槽两侧设有与固定筒一体成型的紧固板,两组所述紧固板直接通过第一螺丝连接。

优选的,所述固定法兰座通过第一螺栓固定于车辆底盘,且固定法兰座顶部上的销柱插入至车辆底盘上对应的销孔中,所述销柱、固定法兰座和上定位环座为一体成型设置。

优选的,所述上支撑板和下支撑板之间安装有方型波纹管,所述方型波纹管内部设有缓冲弹簧,所述缓冲弹簧设置在方型块的外侧。

优选的,所述电源块、支撑弹簧、电极块均呈同一竖直轴线设置,且电源块、支撑弹簧、电极块在所述腔体呈居中设置,并位于所述内螺纹孔的正上方。

优选的,所述方型波纹管的上端设有上方型法兰,所述方型波纹管的下端设有下方型法兰,所述上方型法兰和下方型法兰通过第二螺丝分别固定于上支撑板下端和下支撑板上端。

一种测量磁极间距变化的激光测距装置的使用方法,具体使用步骤如下:

步骤一,将安装块插入至方型沉头通槽后,再将方型块上的连接头螺接于安装块底部的内螺纹孔,最后完全锁紧时,限位盖卡入至方型沉头通槽顶部、卡紧板抵在上支撑板下端;

步骤二,在连接头螺接于安装块底部的内螺纹孔时,在支撑弹簧的弹力作用下,使得电极块始终紧贴着连接头的顶部,使得电源块通过电极块与连接头接触导电,连接头上的正负电极通过导线给激光测距传感器和电磁铁供电;

步骤三,在进行称重时,会导致电磁铁靠近第一霍尔传感器和第二霍尔传感器,期间距离变化将会引起起霍尔电动势变化,第一霍尔传感器和第二霍尔传感器输出对应电压值V1和V2,并通过数据采集模块采集后,通过数据传输模块传递至数据接收模块,最后由数据接收模块传递给数据处理模块,根据数据处理模块内置的软件进行计算处理,即可计算处理后得到目标距离d1,d1为电磁铁与第一霍尔传感器之间的距离;

步骤四,激光测距传感器通过激光二极管对准第一霍尔传感器发射激光脉冲,经第一霍尔传感器反射后激光向各方向散射,部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上,雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号,记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离d2,d2为电磁铁与第一霍尔传感器之间的距离;

步骤五,将d1和d2的值求平均数,算出最终的d值,不同的d值代表车辆的不同载重。

优选的,所述数据处理模块内置软件进行计算处理的公式如下所示:

V1= K*C/d2

V2= K*C/(d+r)2

V1/V2=(d+r)2/d2=(1+r/d);

r/d= - 1;

d=r/( - 1);

其中V1和V2为第一霍尔传感器和第二霍尔传感器输出的电压值;r为第一霍尔传感器和第二霍尔传感器之间的距离;d为电磁铁与第一霍尔传感器之间的距离;K为磁场系数、C为电磁铁的磁场。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1、本发明整体的结构占据空间小,便于拆卸和安装;安装块的安装牢固稳定,安装后通电实现对激光测距传感器和电磁铁供电,安装快速;通过两种方式测算出电磁铁与第一霍尔传感器之间的距离d,测量方便快捷,最终求出平均值,得到准确的d值,这样可避免单一测量手段造成的误差,提高对车辆载重测量的准确性;

2、方型波纹管内部设有缓冲弹簧,通过缓冲弹簧的缓冲作用,防止在车辆行驶过程中颠簸造成对第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、激光测距传感器和电磁铁的损坏,且在车辆静止时,进行载重测量,缓冲弹簧在力平衡的情况下,也不会使得第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、激光测距传感器和电磁铁发生位置的上下移动,不影响载重测量的准确性;

3、方型波纹管安装后,可实现对第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、激光测距传感器和电磁铁的防护作用,防止灰尘或者泥水进入,提高使用寿命。

附图说明

图1为本发明分解结构示意图;

图2为本发明安装块的侧剖结构示意图;

图3为本发明安装块、上支撑板和方型块连接的分解结构示意图;

图4为本发明图3的整体结构示意图;

图5为本发明方型波纹管与上支撑板和下支撑板连接的结构示意图;

图6为本发明整体的结构示意图;

图7为本发明监测模块的示意图。

图中:1、销柱;2、固定法兰座;3、第一螺栓;4、上定位环座;5、活塞杆;6、减震弹簧;7、下定位环座;8、限位环;9、减震活塞缸;10、固定筒;11、第一螺丝;12、连接臂;13、紧固板;14、下环座;15、第三螺栓;16、下支撑板;17、上环座;18、第二螺栓;19、上支撑板;20、安装座;21、方型波纹管;22、第二螺丝;23、方型沉头通槽;24、方型块;25、安装块;26、限位盖;27、电源块;28、滑槽;29、滑接板;30、内螺纹孔;31、支撑弹簧;32、电极块;33、圆柱头;34、激光测距传感器;35、电磁铁;36、卡紧板;37、连接头;38、腔体;39、缓冲弹簧;40、上方型法兰;41、下方型法兰;42、第一霍尔传感器;43、第二霍尔传感器;44、数据采集模块;45、数据传输模块;46、数据接收模块;47、数据处理模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图5,本发明提供一种技术方案:一种测量磁极间距变化的激光测距装置,包括减震器和监测模块,减震器包括与车轮组件固定的减震活塞缸9、与车辆底盘固定的固定法兰座2以及减震活塞缸9输出端的活塞杆5;固定法兰座2的底部设有上定位环座4,减震活塞缸9的顶部设有下定位环座7,下定位环座7的底部外侧设有限位环8,活塞杆5的顶部连接上定位环座4下端,活塞杆5套接有减震弹簧6;上定位环座4和下定位环座7上分别套接有上环座17和下环座14,上环座17和下环座14的侧边分别设有上支撑板19和下支撑板16,上支撑板19和下支撑板16之间固定有方型波纹管21,方型波纹管21内部设有缓冲弹簧39;通过缓冲弹簧39的缓冲作用,防止在车辆行驶过程中颠簸造成对第一霍尔传感器42、第二霍尔传感器43、激光测距传感器34和电磁铁35的损坏,且在车辆静止时,进行载重测量,缓冲弹簧39在力平衡的情况下,也不会使得第一霍尔传感器42、第二霍尔传感器43、激光测距传感器34和电磁铁35发生位置的上下移动,不影响载重测量的准确性。

参见图2-图7,监测模块包括第一霍尔传感器42、第二霍尔传感器43、激光测距传感器34、电磁铁35以及集成在车载中控屏上的数据采集模块44、数据传输模块45、数据接收模块46和数据处理模块47;第一霍尔传感器42和第二霍尔传感器43呈上下固定在下支撑板16上端的安装座20侧边,激光测距传感器34和电磁铁35安装于圆柱头33内部,圆柱头33上端设有方型块24,方型块24的上端中部设有连接头37,连接头37螺接于安装块25底部的内螺纹孔30;安装块25顶部设有限位盖26,安装块25插入上支撑板19上的方型沉头通槽23,方型块24上端两侧设有卡紧板36,安装块25内部的腔体38顶部安装有电源块27,腔体38顶部设有支撑弹簧31,支撑弹簧31下端连接有电极块32,电源块27,支撑弹簧31、电极块32均呈同一竖直轴线设置,且电源块27、支撑弹簧31、电极块32在腔体38呈居中设置,并位于内螺纹孔30的正上方,电极块32的两侧设有滑接板29,滑接板29滑接于腔体38侧壁上的滑槽28中;第一霍尔传感器42和第二霍尔传感器43和激光测距传感器34电性连接所述数据采集模块44,所述数据采集模块44输出端连接所述数据传输模块45的输入端,数据传输模块45通过所述数据接收模块46连接所述数据处理模块47。

参见图1、图6,减震活塞缸9插入至固定筒10中,固定筒10下部侧边通过连接臂12连接车轮组件,固定筒10上部侧边设有开槽,所述开槽两侧设有与固定筒10一体成型的紧固板13,两组紧固板13直接通过第一螺丝11连接。通过开槽的设置,使得固定筒10的上部在减震活塞缸9插入时可以进行扩张,以便减震活塞缸9顺利插入固定筒10内,再通过第一螺丝11锁紧紧固板13,使得固定筒10上部收紧,减震活塞缸9牢牢固定在固定筒10内;固定法兰座2通过第一螺栓3固定于车辆底盘,且固定法兰座2顶部上的销柱1插入至车辆底盘上对应的销孔中,销柱1、固定法兰座2和上定位环座4为一体成型设置。通过第一螺栓3进行固定,且销柱1插入至车辆底盘上对应的销孔中,这样可实现固定法兰座2与车辆底盘的快速安装与固定,且安装牢固稳定。下定位环座7、限位环8和减震活塞缸9为一体成型设置。这样可确保下定位环座7、限位环8和减震活塞缸9整体的结构强度。减震弹簧6的上下端分别插入至上定位环座4与下定位环座7的内部。这样可实现对减震弹簧6的限位固定,防止减震弹簧6的上下端滑脱,避免造成减震弹簧6的减震失效。上环座17和上支撑板19为一体成型设置,且上环座17通过第二螺栓18固定于上定位环座4;下环座14和下支撑板16为一体成型设置,且下环座14通过第三螺栓15固定于下定位环座7上。这样可实现上环座17以及下环座14的安装固定,这样的固定方式简单,便于后续的拆卸维修。

具体的,方型波纹管21的上端设有上方型法兰40,方型波纹管21的下端设有下方型法兰41,上方型法兰40和下方型法兰41通过第二螺丝22分别固定上支撑板19下端和下支撑板16上端。这样使得方型波纹管21的固定牢固稳定,且方型波纹管21安装后,可实现对第一霍尔传感器42、第二霍尔传感器43、激光测距传感器34和电磁铁35的防护作用,防止灰尘或者泥水进入;

本实施例的一种测量磁极间距变化的激光测距装置在进行使用时,具体使用步骤如下:首先在在安装块25插入至方型沉头通槽23后,再将方型块24上的连接头37螺接于安装块25底部的内螺纹孔30,最后完全锁紧时,限位盖26卡入至方型沉头通槽23顶部、卡紧板36抵在上支撑板19下端,这样的安装方式使得安装块25的固定牢固稳定;再在连接头37螺接于安装块25底部的内螺纹孔30时,在支撑弹簧31的弹力作用下,使得电极块32始终紧贴着连接头37的顶部,使得电源块27通过电极块32与连接头37接触导电,连接头37上的正负电极通过导线给激光测距传感器34和电磁铁35供电。

然后,当进行称重时,会导致电磁铁35靠近第一霍尔传感器42和第二霍尔传感器43,期间距离变化将会引起霍尔电动势变化,第一霍尔传感器42和第二霍尔传感器43输出对应电压值V1和V2,并通过数据采集模块44采集后,通过数据传输模块45传递至数据接收模块46,最后由数据接收模块46传递给数据处理模块47,根据数据处理模块47内置的软件进行计算处理;即可计算处理后得到目标距离d1,d1为电磁铁35与第一霍尔传感器42之间的距离。

最后,通过激光测距传感器34先由激光二极管对准第一霍尔传感器42发射激光脉冲。经第一霍尔传感器42反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,雪崩光电二极管能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间,即可测定目标距离d2,d2为电磁铁35与第一霍尔传感器42之间的距离。

对d1和d2求平均数,算出最终的d值,不同的d值代表车辆的不同载重。从而可实现对车辆载重的检测,这样的测量不仅方便快捷,而且还很精准。具体的,软件的计算公式有:

V1= K*C/d2

V2= K*C/(d+r)2

V1/V2=(d+r)2/d2=(1+r/d);

r/d= - 1;

d=r/( - 1);

其中,V1和V2为第一霍尔传感器42和第二霍尔传感器43输出的电压值;r为第一霍尔传感器42和第二霍尔传感器43之间的距离;d为电磁铁35与第一霍尔传感器42之间的距离;随着车辆载重的轻重,带动电磁铁35相对于地面进行上下移动,d的值会发生改变,不同的d值代表车辆的不同载重,从而可实现对车辆载重的检测。K为磁场系数、C为电磁铁35的磁场强度。本发明在使用时,整体的结构占据空间小,便于拆卸和安装;安装块的安装牢固稳定,安装后通电实现对激光测距传感器和电磁铁供电,安装快速;通过两种方式测算出电磁铁与第一霍尔传感器之间的距离d,测量方便快捷,最终求出平均值,得到准确的d值,这样可避免单一测量手段造成的误差,提高对车辆载重测量的准确性。

综上所述,此测量磁极间距变化的激光测距装置,通过方型波纹管内部设有缓冲弹簧,通过缓冲弹簧的缓冲作用,防止在车辆行驶过程中颠簸造成对第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、激光测距传感器和电磁铁的损坏,且在车辆静止时,进行载重测量,缓冲弹簧在力平衡的情况下,也不会使得第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、激光测距传感器和电磁铁发生位置的上下移动,不影响载重测量的准确性;测量方便快捷,最终求出平均值,得到准确的均值,这样可避免单一测量手段造成的误差,提高对车辆载重测量的准确性;方型波纹管安装后,可实现对第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、激光测距传感器和电磁铁的防护作用,防止灰尘或者泥水进入,提高使用寿命。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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