BE1005634A3 - Dispositif de surveillance dynamique de charge utile. - Google Patents

Dispositif de surveillance dynamique de charge utile. Download PDF

Info

Publication number
BE1005634A3
BE1005634A3 BE9200188A BE9200188A BE1005634A3 BE 1005634 A3 BE1005634 A3 BE 1005634A3 BE 9200188 A BE9200188 A BE 9200188A BE 9200188 A BE9200188 A BE 9200188A BE 1005634 A3 BE1005634 A3 BE 1005634A3
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
payload
pressure differential
pressure
lifting
weight
Prior art date
Application number
BE9200188A
Other languages
English (en)
Inventor
T Kyrtsos Christos
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Application granted granted Critical
Publication of BE1005634A3 publication Critical patent/BE1005634A3/fr

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G19/00Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/08Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
    • G01G19/083Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles lift truck scale
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices
    • E02F9/264Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Shovels (AREA)

Abstract

Un dispositif de surveillance dynamique d'une charge utilise mesure et affiche le poids d'une charge utile d'un véhicule chargeur en détectant la pression hydraulique d'un cylindre de bras de levage. Le poids de la charge utile est calculé en lissant la courbe de la pression détectée du cylindre, pour fournir un polynôme du second ordre en calculant un différentiel de pression et en effectuant ensuite une interpolation ou une extrapolation à partir d'une paire de paraboles, obtenues pendant la calibration, de la pression en fonction de la position ou d'une référence de temps. Les algorithmes de calcul du poids utilisés dans le dispositif de surveillande dynamique de la charge utile peuvent être utilisés dans des véhicules de chantier différents mais possédant au moins un dispositif de liaison de travail et au moins un cylindre hydraulique destiné à modifier la géométrie de la liaison.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  DESCRIPTION
Dispositif de surveillance dynamique de charge utile 
Cette invention concerne de manière générale les véhicules destinés au transfert de matériau en vrac et, plus particulièrement, un appareil et un procédé de pesage et d'indication du poids du matériau en vrac transféré. 



  Des véhicules tels que des chargeurs sont utilisés généralement pour transférer du matériau en vrac d'un entreposage en tas à des véhicules de transport tels que camions ou wagons de chemin de fer. Dans de telles applications de chargement de véhicule, il est souhaitable que les véhicules de transport soient chargés jusqu'à leur capacité nominale maximum légale, mais pas au-dessus. Un souschargement entraîne un mauvais rendement du cycle de transport du matériau et une sous-utilisation des véhicules de transport. Un surchargement entraîne des coûts supplémentaires d'entretien et davantage d'usure des pneus et du système de suspension du camion. En outre, le matériau en surcharge peut devoir être déchargé pour diminuer le poids du chargement, ce qui entraîne des dépenses supplémentaires. 



  La mesure de la charge utile est également souhaitable pour mesurer la productivité de l'opération de transport du matériau. La possibilité de sommation du poids du matériau chargé pendant un voyage simple au cours d'une période de 24 heures, ou au cours de toute autre période est intéressante pour un responsable de ces opérations. 



  Un certain nombre de dispositifs de mesure de la charge utile ont été mis au point. Un tel dispositif est décrit dans le brevet US-4 230 196 attribué à Snead le 28 octobre 1980. Snead divulgue un système de pesage et de sommation de la charge d'un chargeur. Le dispositif de Snead comprend une sonde de pression 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 destinée à détecter la pression hydraulique dans le cylindre de levage du chargeur, et un élément d'alignement du bras de levage qui fournit une aide visuelle à l'opérateur destinée à faciliter le positionnement du bras de levage en un emplacement prédéterminé de pesage. Pour mesurer la charge du godet du chargeur, l'opérateur positionne le bras de levage en alignant visuellement les éléments d'alignement du bras de levage et du châssis du véhicule. Après un intervalle de temps, la charge est pesée. 



  Ce dispositif présente plusieurs désavantages. La quantité de données échantillonnées en une demi seconde est petite et entraîne des mesures imprécises. Cela prend une importance particulière lorsque le véhicule fonctionne sur un terrain accidenté. La pression du cylindre de levage augmente lorsque le véhicule heurte une bosse, et descend lorsque le véhicule est soumis à une "chute libre" lorsqu'il a dépassé la bosse. Les mêmes déviations brusques de pression se produisent lorsque le véhicule traverse un creux de la surface, sauf que la pression diminue d'abord et augmente ensuite. 



  Dans un environnement de travail typique d'un chargeur, la surface du sol n'est pas régulière. Le dispositif de Snead exige que la dynamique du véhicule soit en régime constant lorsque l'échantillonnage des données a lieu, ce qui n'est pas possible lorsque le véhicule est en déplacement. La précision du pesage est sérieusement compromise par l'étroitesse de la fenêtre d'échantillonnage de données. Le dispositif de Snead exige également que l'opérateur maintienne en position le bras de levage pendant que la mesure a lieu. Cette obligation implique deux choses. Du fait que la pression du cylindre peut varier dans une large plage suivant la position du bras de levage, si l'opérateur n'aligne pas le bras de levage, la mesure de charge utile qui en résulte peut être globalement fausse.

   En outre, exiger de l'opérateur qu'il arrête le bras de levage et le positionne sur les éléments d'alignement interrompt le rythme de l'opérateur et rompt la continuité de l'opération de chargement. 



   Un autre dispositif divulgué dans le brevet US-4 055 255 attribué à Vasquez le 25 octobre 1977 décrit un appareil et un procédé de transport et de livraison d'une charge utile d'un poids prédéterminé. Le dispositif de Vasquez détecte la pression hydraulique dans le cylindre soutenant le godet. Du fait de la 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 configuration particulière du dispositif de liaison au véhicule, le cylindre de levage du godet est en général debout, sauf lorsque le godet est abaissé pour prendre une charge. Pour ces raisons, le dispositif de Vasquez est un dispositif de pesage de charge utile pour application spéciale ne convenant pas à l'utilisation sur des chargeurs possédant des configurations différentes, et plus classiques, de liaison. 



  L'usure et la détérioration des cylindres de levage modifient également le système hydraulique de manière significative. Pour cette raison, le système donnera des mesures erronées de la charge utile s'il n'est pas recalibré. En outre, la température des joints des cylindres augmente au cours de longues périodes d'utilisation. Cela a pour effet d'augmenter le frottement entre les joints et le cylindre, ce qui entraîne des résultats inattendus. Il est donc souhaitable d'avoir un système de surveillance de la charge utile protégé des conséquences de l'augmentation du frottement et de l'usure du cylindre. 



  La présente invention a pour objet de résoudre un ou plusieurs des problèmes décrits ci-dessus. 



  Dans un aspect de la présente invention, on propose un appareil de mesure dynamique du poids d'une charge utile, soutenu par un dispositif de livraison d'un véhicule de chantier. Un cylindre hydraulique, connecté entre le véhicule et le dispositif de liaison actionne le disposition de liaison. Un capteur de pression détecte la pression du fluide hydraulique dans le cylindre hydraulique et produit en réponse un premier signal. Un contrôleur reçoit le premier signal, calcule en réponse un différentiel de pression et détermine le poids de la charge utile en fonction du différentiel de pression. 



   L'invention comprend également d'autres caractéristiques et avantages qui ressortiront plus clairement d'une étude plus détaillée des dessins et de la description. 



   Pour une meilleure compréhension de la présente invention, on fera référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue latérale de la partie avant d'un véhicule chargeur ; 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 la figure 2 est un diagramme par blocs d'un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 3 est une représentation graphique de la pression du cylindre en fonction de l'extension du cylindre ou en fonction du temps ; la figure 4 est un diagramme de transition d'état du système ; la figure 5 est un diagramme de déroulement de la partie calibration d'un algorithme utilisé dans les modes de réalisation de la figure 2 ; et la figure 6 est un diagramme de déroulement de la partie calcul d'un algorithme utilisé dans le mode de réalisation de la figure 2. 



  En figure 1, un système de surveillance de la charge utile est globalement désigné sous la référence numérique 10. 



  Bien que la figure 1 représente une partie avant d'un véhicule chargeur 11 du type à roues possédant un transporteur de charge utile sous la forme d'un godet 16, la présente invention peut aussi bien être applicable à des véhicules tels que des chargeurs du type à chenilles, et à d'autres véhicules possédant des dispositifs similaires de chargement. Le godet 16 est relié à un dispositif de liaison ou mécanisme 12 de bras de levage qui est actionné à pivotement par deux cylindres hydrauliques de levage 14 (dont un seul est représenté) autour d'une paire de pivots 13 de bras de levage (dont un seul est représenté) fixés au châssis du véhicule. Une paire de pivots 19 (un seul est représenté) supportant la charge des bras de levage est fixée au mécanisme 12 de bras de levage et aux cylindres de levage 14.

   Le godet 14 peut également être incliné par un cylindre
15 d'inclinaison de godet. 



  Des moyens de détection de position 17 détectent la position relative du dit mécanisme 12 de bras de levage. Dans le mode de réalisation préféré, les moyens
17 de détection de position comprennent un capteur de rotation 20 adapté à détecter la rotation d'un des pivots 13 de bras de levage, à partir de quoi la géométrie du mécanisme 12 de bras de levage ou l'extension des cylindres de 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 levage 14 peut être dérivée. Le même capteur de rotation 20 peut en variante être installé sur les pivots 19 de support de la charge pour fournir la même information. En variante, un capteur linéaire peut être utilisé pour fournir une information concernant directement l'extension des cylindres de levage 14.

   Par exemple, un capteur linéaire de position à fréquence radio (FR) tel que divulgué dans le brevet US-4 737 705, attribué le 12 avril 1988 à Bitar et Coll. peut être utilisé. 



  Des moyens de détection de pression détectent la pression hydraulique dans l'un des cylindres de levage 14. Dans le mode de réalisation préféré, les moyens de détection de pression 18 comprennent un transducteur de pression 21. Bien qu'il y ait deux cylindres de levage 14, la pression dans les cylindres est généralement la même pour une charge utile donnée et une géométrie donnée de mécanisme de bras de levage. Détecter la pression d'un des cylindres 14 suffit donc dans la présente application. 



  Si l'on se réfère à la figure 2, les signaux des capteurs de pression et d'extension du cylindre sont envoyés à des moyens de calcul 22 après avoir été traités par des convertisseurs analogiques/numériques (A/N) respectifs. Dans le mode de réalisation préféré, les moyens de calcul 22 comprennent un microprocesseur 24. 



  Une unité de contrôle de calibration 25 permet la calibration du système 10 de surveillance de la charge utile. Un opérateur peut remettre à zéro les données de calibration et introduire les valeurs de poids de la charge utile de calibration en recourant à l'unité 25 de contrôle de calibration. Une unité 31 de contrôle de la mise à zéro du cycle de chargement permet à l'opérateur d'indiquer le début et la fin d'un cycle de chargement d'un véhicule de transport particulier ou d'un cycle particulier de versage. Le contrôle de calibration 25 et le contrôle de remise à zéro du cycle de chargement 31 sont de préférence installés en combinaison avec des indicateurs 26,28 de poids de charge utile et de sommation de productivité, en recourant à un écran d'affichage à cristaux liquides (non représenté) et à un clavier alphanumérique (non représenté).

   L'indicateur 26 de poids de la charge utile affiche le poids mesuré de la charge utile et toutes autres données de poids, telle que la sommation de la productivité de l'opération de chargement du véhicule de chargeur 11. Le mode de réalisation préféré comprend une imprimante 29 qui fournit des rapports imprimés, et une possibilité de mise 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 en mémoire de l'information dans une unité 30 de conservation de données, telle qu'une mémoire permanente ou une unité de disque de données. 



  La figure 3 représente graphiquement la relation entre la pression de cylindre et l'extension du cylindre dans un mode de réalisation de la présente invention. Les données de pression et d'extension sont reportées sur un graphique représentant sur l'axe vertical Y, la pression du cylindre de levage et sur l'axe horizontal X, l'extension du cylindre de levage. Une première courbe parabolique 38 représente pour un godet 16 vide de chargeur la courbe lissée de la liaison entre les données de pression et d'extension. Une seconde courbe parabolique 40 représente pour une charge utile de poids connu la courbe lissée de la liaison entre les données de pression et d'extension. Ce poids connu est de préférence celui de la charge nominale du véhicule 11 ou d'une charge proche de celle-ci.

   Les paraboles peuvent être représentées mathématiquement par des polynômes du second ordre. Les courbes 38,40 sont échantillonnées et mises en mémoire comme courbes de poids de référence du système de surveillance de la charge utile au cours de la partie calibration (figure 5) de l'algorithme de contrôle. 



  Dans une variante de réalisation destinée à des applications dans lesquelles la vitesse de levage est constante (ou dans lesquelles on peut la supposer constante), on peut recourir à la relation entre la pression du cylindre et la durée de levage. On obtient facilement les durées de levage en recourant au microprocesseur 24. Dans un but de clarté, on recourt aux extensions du cylindre dans l'exposé ci-dessous, mais les durées de levage peuvent remplacer l'extension du cylindre de levage. 



  Comme représenté en figure 3, la pression du cylindre de levage augmente avec l'augmentation de l'extension du cylindre, de sorte que le poids mesuré dépend de la géométrie du mécanisme 12 de bras de levage lorsque le godet 16 est relevé du sol jusqu'à la hauteur du déversement. Du fait que typiquement, le chargeur creuse au début d'un cycle de travail et décharge à la fin du cycle, la pression du cylindre varie de manière très importante à chaque fin de cycle, et la dynamique du système est instable. Pour cette raison, la mesure du poids est limitée à une période de temps au cours de laquelle le déplacement d'extension du cylindre de levage est située entre D1 et   D3, OÙ D3   > Du.

   Ceci garantit un 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 ensemble de données d'échantillonnages utilisables, qui représente avec précision le poids de la charge utile dans une partie relativement stable du cycle de travail. La courbe 42 représente l'évolution de la mesure de la pression du cylindre de chargement en fonction de l'extension du cylindre. Les variations aléatoires de la courbe 42 représentent les variations de pression dans le cylindre de levage au cours du déplacement et des changements de direction du véhicule. 



  La courbe 43, qui est représentée en superposition sur la courbe 42, a été lissée et moyennée en vue d'extraire les variations aléatoires de pression. La parabole 43 lissée est une représentation précise de l'évolution de la pression en fonction de l'extension, pour le poids mesuré. L'expérimentation a montré que la pression du cylindre de levage varie linéairement avec le poids de la charge utile à une extension donnée du cylindre pour une vitesse donnée de levage. Le poids de la charge utile peut donc être calculé par interpolation si la courbe 43 tombe entre les courbes de référence 38,40, et par extrapolation si la courbe 43 est située à l'extérieur des courbes de référence 38,40. 



  Référons nous maintenant à la figure 4 dans laquelle est représenté un diagramme de transition d'état de la présente invention. Le présent mode de réalisation du dispositif 10 de surveillance de la charge utile fait une transition entre l'état PAS PRET à l'état PRET lorsque l'extension du cylindre de levage est inférieure à un premier point Do prédéterminé de réglage   (d < Do).   Lorsque le déplacement (d) est inférieur à Do, le transporteur de charge utile ou godet 16 est le plus probablement en train de creuser ou de tasser un tas. Lorsque le déplacement est plus grand qu'un autre point prédéterminé   D   (d >   Dl)   de réglage du déplacement, le véhicule 11 relève le transporteur de charge utile 16, et l'état à ce moment est LEVAGE.

   Au cours du LEVAGE, les données de pression et de position du cylindre sont échantillonnées. 



  Trois situations peuvent provoquer une transition d'état depuis LEVAGE jusqu'à
CALCUL. La transition d'état a lieu lorsque l'extension du cylindre dépasse un autre point de réglage   D2   (d > D2), ce qui signifie que le transporteur de charge utile a été relevé et approche la hauteur de déversement. Si après T secondes le 
 EMI7.1 
 déplacement T n'a toujours pas été atteint (t > T), le système effectue la même transition de LEVAGE à CALCUL.

   La troisième situation entraînant une transition 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 est celle dans laquelle le déplacement du cylindre reste inchangée   (Ad=0).   Cette situation correspond à la plupart des opérations de chargement et de transport dans lesquelles le véhicule 11 du chargeur joue le rôle d'un véhicule de transport et se déplace vers sa destination avec le godet 16 maintenu à un niveau constant. L'algorithme de pesage de la charge utile est interrompu (INTERRUPTION) lorsqu'il est décelé que le transporteur de charge utile 16 a été abaissé   (dj-di-) < zéro).   Les valeurs Do,   D, D   et T sont déterminées en fonction du véhicule particulier et peuvent être définies par mesures et expérimentation. 



  Gardons maintenant en mémoire le diagramme de transition de la figure 4 et tournons-nous vers le diagramme de déroulement de calibration de la figure 5. La calibration est effectuée successivement à charge nulle et avec une charge connue, comme représenté dans le bloc 50. L'ordre dans lequel la calibration est effectuée n'a pas d'importance, mais les données de pression et de position du cylindre pour les deux valeurs de référence de poids doivent être échantillonnées. 



  Dans le bloc 52, on lit les capteurs 20,21 de position et de pression du cylindre. 



  L'état de l'indicateur d'état LEVAGE est vérifié dans le bloc 53 et si la charge utile est en cours de levage, les coefficients polynomiaux   Ao,     Bo, Co, A-,, B-j, C   de cet échantillon particulier de pressions et de positions sont calculés au bloc 55. Cette étape est celle où les points échantillonnés des données de capteurs sont lissés en courbe pour fournir un polynôme du second ordre. 



  Si la charge utile n'est pas en cours de levage (l'indicateur LEVAGE est en position FAUX), on effectue la vérification du bloc 54 pour savoir si FIN DE LEVAGE est apparu. L'indicateur FIN DE LEVAGE est VRAI si une quelconque des situations entraînant une transition d'état de LEVAGE à CALCUL est VRAIE en figure 4. Si les conditions de FIN DE LEVAGE ne sont pas remplies, l'algorithme retourne au bloc 52 pour poursuivre sa lecture des signaux d'entrée provenant du capteur. Autrement, dans le bloc 56, les coefficients sont mis en mémoire ainsi que le poids de la charge utile, qui est soit zéro pour un godet vide soit différent de zéro pour un poids connu.

   On effectue finalement une vérification, au bloc 57, pour s'assurer que l'on a échantillonné à la fois le poids à vide et le poids d'une charge utile connue avant de terminer l'algorithme de calibration. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



  Référons-nous maintenant aux figures 6 et 7 ; la charge utile est calculée lorsque   l'état   du système est LEVAGE (se référer à nouveau à la figure 4). Comme représenté en figure 6, on peut calculer une première estimation de la charge utile West. Les capteurs de pression et de position du cylindre 20,21 sont lus dans le bloc 60. L'indicateur d'état LEVAGE est vérifié en ce point dans le bloc 61. Si le véhicule 11 est toujours en train de lever le transporteur de charge utile 16, la pression du cylindre Po du transporteur de charge utile vide (poids zéro de la charge utile) pour cette extension de cylindre X est calculée dans le bloc 63 en recourant aux valeurs de coefficient calculées en cours de calibration. De même, dans le bloc suivant 64, la pression de cylindre P de la charge connue pour cette extension de cylindre X est calculée.

   Ensuite, le poids estimé de la charge utile   W est1   est calculé dans le bloc 65 en recourant à la formule suivante d'interpolation et d'extrapolation. 



  West =   (W-Wo [ (P-Po)/ (Pi-Po)]   où : W1 est le poids connu de la charge utile, Wo est le poids d'une charge utile nulle, P est la pression en cours d'échantillonnage, P1 est la pression de la charge connue, et Po est la pression de la charge nulle. 



  Toutes les valeurs ci-dessus sont des valeurs à l'extension X mesurée. Une valeur moyenne    avg   est alors calculée pour tous les poids estimés   zeste   dans le bloc 66. 



  Si dans le bloc 67 le poids moyen est resté pratiquement constant pendant une durée prédéterminée, le levage est probablement terminé et il n'y a pas d'avantage à prolonger la période d'échantillonnage. Si au bloc 61 on a détecté que l'indicateur d'état LEVAGE n'est plus VRAI, alors l'état de l'indicateur FIN DE LEVAGE est vérifié au bloc 62. Cet indicateur est VRAI si une quelconque des conditions entraînant une transition d'état de LEVAGE à CALCUL est VRAIE, en figure 4. Si les conditions de FIN DE LEVAGE ne sont pas remplies dans l'un des 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 blocs 67 ou 61, l'algorithme retourne au bloc 60 pour poursuivre la lecture des signaux provenant des capteurs.

   Sinon, la vitesse moyenne de levage   Vavg   est calculée dans le bloc 68 en divisant la distance dont le cylindre 14 s'est étendu par la durée qu'a pris cette extension. 



  Comme précédemment exposé, les courbes reliant la pression du cylindre à l'extension du cylindre (ou le poids de la charge utile qu'on en a dérivé) présentent une relation linéaire par rapport à la vitesse de levage, autrement dit, 
 EMI10.1 
 plus rapide est le levage, plus élevée est la valeur du poids de la charge utile. Il faut donc faire des ajustements pour compenser la dérive linéaire. Dans le bloc 69, le poids calculé de la charge utile est ajusté au moyen d'une valeur correspondant à la vitesse moyenne calculée. Les valeurs m et b de l'équation linéaire : 
 EMI10.2 
 sont établies expérimentalement. Parla suite, dans le bloc 70, la valeur calculée de la charge utile est mise en mémoire et affichée.

   Les valeurs de charge utile peuvent également être utilisées pour calculer les sommations de productivité et peuvent être sommées pour chaque véhicule particulier de transport et pour chaque site de versage particulier. 



  Si l'on se réfère à la figure 7, on voit qu'on y effectue une seconde estimation du poids de la charge utile,   West2,   qui efface l'effet de la variation du frottement des joints lorsqu'une opération de levage a été terminée. Dans le bloc 71, le capteur de rotation 20 et le transducteur de pression 21 sont lus par le microprocesseur 24 et mis en mémoire dans le bloc 72. Dans le bloc 74, si le véhicule est toujours en train de lever la charge, le contrôle retourne au bloc 71 pour obtenir des mesures supplémentaires des capteurs. 



  Lorsque l'opération de levage est terminée (bloc 76), les valeurs lues par les capteurs sont lissées en courbe pour obtenir un polynôme du second ordre (43) de la forme : 
 EMI10.3 
 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 Dans le bloc 78 sont définis les différentiels de pression   PDQ, PD,   PD correspondant respectivement à la première et à la seconde courbe parabolique de référence 38,40 et à la courbe parabolique 43 de la charge inconnue. Les différentiels de pression sont calculés comme étant une modification de pression apparaissant pendant une modification de l'extension du cylindre de levage. Dans le mode de réalisation préféré, chaque différentiel de pression est déterminé sur une plage prédéterminée d'extension du cylindre de levage, par exemple le dernier quart ou le dernier tiers de l'opération de levage.

   Comme le représente la figure 3, la modification de l'extension du cylindre de levage utilisé pour chaque différentiel de pression est donc : 
 EMI11.1 
 On en déduit que : 
 EMI11.2 
 Le poids estimé de la charge   uti!eWest2   est calculé au bloc 80 en utilisant la formule suivante d'interpolation et d'extrapolation : 
 EMI11.3 
 ensuite dans les blocs 82 et 84, l'estimation est ajustée en fonction de la vitesse moyenne, comme exposé plus haut. Dans le bloc   86,   la charge utile est mise en mémoire et affichée. 



  Les deux méthodes d'estimation de la charge utile telles que décrites et représentées dans les figures 6 et 7 respectivement, peuvent être utilisées individuellement ou en combinaison. Chacune des méthodes fournit une estimation précise de la détermination de la charge utile. Cependant, la seconde méthode tient compte de la dérive de la courbe parabolique de charge utile 43 qui serait due à des modifications du système hydraulique. En combinant les deux méthodes, c'est-à-dire en calculant les deux estimations, la dérive de la courbe 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 43 peut être représentée comme une différence entre les deux estimations.

   On peut utiliser cette différence à la fois pour augmenter la précision des déterminations futures de la charge utile et des calibrations, ainsi que comme un indicateur de   l'état   des joints du cylindre hydraulique. 



  Le fonctionnement de la présente invention est le mieux décrit en relation à son utilisation en applications de chargement où la connaissance du poids de la charge utile est importante. Ce système de mesure de la charge utile est également intéressant dans des travaux où il est souhaitable de surveiller la productivité du véhicule du chargeur. 



  Avant d'utiliser le dispositif de surveillance 10 de la charge utile, il faut calibrer le système. La calibration doit également être réitérée chaque fois qu'il y a eu une modification de la configuration du mécanisme de bras de levage, comme l'installation d'un godet 16 différent ou un remplacement substantiel de l'un quelconque des sous-systèmes du mécanisme de bras de levage. La calibration du dispositif de surveillance 10 de la charge utile comprend le levage du mécanisme 12 de bras de levage depuis le niveau du sol jusqu'au niveau de déversement avec un godet 16 vide, l'introduction du poids de la charge utile et la répétition de la procédure avec un matériau de poids connu dans le godet 16. 



  De préférence, le poids connu est proche ou vaut exactement la capacité nominale du véhicule de chargement 11. Le godet 16 sera basculé en arrière pendant l'opération de levage pour garantir que le centre de gravité du poids de la charge utile reste à proximité du centre du godet 16. La contrainte de basculement en arrière du godet 16 peut être effacée en incluant un capteur de position dans le cylindre d'inclinaison 15, de manière à détecter le degré d'inclinaison du godet compensant le déplacement du centre de gravité. 



  Un cycle de travail typique d'un chargeur 11 comprend séquentiellement : creuser et/ou tasser un tas d'entreposage, basculer en arrière le godet 16 pour conserver la charge, se déplacer en arrière pour s'éloigner du tas pendant qu'on lève le godet 16, se déplacer vers un site de versage ou un véhicule de transport tout en relevant le godet 16 sans interruption et finalement décharger la charge depuis une position relevée. Ce cycle de déchargement n'est pas interrompu par le recours au dispositif dynamique 10 de surveillance de la 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 charge utile car il n'est pas obligatoire d'arrêter le véhicule 11 et il ne faut pas que le godet 16 soit positionné à une hauteur spécifique pendant une durée donnée.

   L'opérateur remet simplement à zéro le cycle de chargement, introduit la référence du véhicule de déversement ou du site de déversement si une telle fonction est voulue, et effectue le chargement et le déchargement en suivant un cycle de travail normal. De plus, le système 10 peut fournir des sommations de productivité et des copies imprimées de l'une ou l'autre des informations de charge utile. Les données de charge utile peuvent également être transférées à un disque de données pour mise en mémoire ou pour analyse dans les bureaux. 



  Il est également possible d'étendre l'utilisation de la présente invention à d'autres véhicules possédant des configurations de liaison différentes en compensant ces différences. Les types de véhicule pour lesquels on prévoit une application possible sont des excavatrices, des chargeuses frontales, des chargeuses à pelle arrière, et tous véhicules possédant au moins une liaison à au moins un cylindre hydraulique destiné à modifier la configuration de cette liaison. Pour ces configurations de liaison au véhicule, il peut être nécessaire d'utiliser des capteurs supplémentaires de pression et de position pour déceler la pression de cylindre et la géométrie de la liaison au cours du cycle de travail.

   Cependant, la base du calcul du poids de la charge utile reste identique, et recourt à des méthodes de lissage de courbes et à deux équations paraboliques de poids de référence. 



   D'autres aspects, objets et avantages de cette invention peuvent être déduits d'un examen des dessins, de la divulgation et des revendications jointes.

Claims (10)

  1. Revendications 1. Appareil de mesure dynamique du poids d'une charge utile soutenu par un dispositif de liaison d'un véhicule de chantier, ledit dispositif de liaison étant adapté pour effectuer un cycle de travail comprenant une partie de levage, l'appareil comprenant : un cylindre hydraulique relié entre ledit véhicule et ledit dispositif de liaison et étant construit et adapté de manière à actionner ledit dispositif de liaison ; des moyens de détection de pression destinés à détecter la pression hydraulique dans ledit cylindre hydraulique et de fournir en réponse un premier signal au cours de ladite partie de levage ; et des moyens de calcul destinés à recevoir ledit premier signal, à calculer en réponse un différentiel de pression et à déterminer ledit poids de charge utile en fonction dudit différentiel.
  2. 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ladite charge utile est déterminée en comparant ledit différentiel de pression à au moins un différentiel de pression de référence.
  3. 3. Appareil selon la revendication 1, dans lequel les moyens de calcul comprennent des moyens de réalisation d'une première et d'une seconde courbe parabolique de référence, en vue de produire une courbe parabolique de charge utile effective en réponse à la réception dudit premier signal, et de calculer un premier et un second différentiel de pression de référence respectivement basés sur ladite première et ladite seconde courbe parabolique de référence, et dans lequel ledit différentiel de pression est calculé en fonction de ladite courbe parabolique de charge utile effective.
  4. 4. Appareil selon la revendication 3, dans lequel ledit poids de la charge utile est déterminé par interpolation si ledit différentiel de pression est situé entre ledit premier et ledit second différentiel de pression de référence, et par extrapolation si ledit différentiel de pression est situé à l'extérieur dudit premier et dudit second <Desc/Clms Page number 15> différentiel de pression de référence.
  5. 5. Appareil selon la revendication 3, dans lequel ladite courbe parabolique effective de charge utile est produite par lissage d'une courbe.
  6. 6. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit différentiel de pression est calculé sur une période de temps prédéterminée de la partie levage dudit cycle de travail du véhicule.
  7. 7. Appareil selon la revendication 1, comprenant des moyens de détection de position destinés à détecter la position dudit dispositif de liaison et de produire en réponse un signal de position, dans lequel lesdits moyens de calcul comprennent des moyens destinés à recevoir ledit signal de position et dans lequel ledit différentiel de pression est calculé en fonction dudit premier signal et dudit signal de position.
  8. 8. Appareil selon la revendication 7, dans lequel ledit différentiel de pression est calculé sur une plage prédéterminée de position du dispositif de liaison.
  9. 9. Appareil selon la revendication 7, dans lequel lesdits moyens de détection de position comprennent un capteur adapté à mesurer l'angle de rotation dudit dispositif de liaison autour d'un pivot.
  10. 10. Appareil selon la revendication 7, dans lequel lesdits moyens de détection de position comprennent un capteur adapté à mesurer l'extension dudit cylindre hydraulique.
BE9200188A 1991-03-05 1992-02-26 Dispositif de surveillance dynamique de charge utile. BE1005634A3 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/665,195 US5105896A (en) 1991-03-05 1991-03-05 Dynamic payload monitor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1005634A3 true BE1005634A3 (fr) 1993-11-30

Family

ID=24669112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE9200188A BE1005634A3 (fr) 1991-03-05 1992-02-26 Dispositif de surveillance dynamique de charge utile.

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5105896A (fr)
JP (1) JP3545427B2 (fr)
BE (1) BE1005634A3 (fr)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659470A (en) * 1994-05-10 1997-08-19 Atlas Copco Wagner, Inc. Computerized monitoring management system for load carrying vehicle
USD362402S (en) 1994-09-12 1995-09-19 Hite Gil L Weight scale for a loader
US5509293A (en) * 1994-12-20 1996-04-23 Caterpillar Inc. Dynamic payload monitor
ES2161794T3 (es) * 1995-04-03 2001-12-16 Ascorel Controle Et Regulation Procedimiento de pesaje y vehiculo elevador para la puesta en practica del procedimiento.
US5884241A (en) * 1995-08-31 1999-03-16 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Load measuring apparatus for vehicle
US5736805A (en) * 1996-02-16 1998-04-07 Ametek, Inc. Brush retaining clip and electrical connection
JPH1019645A (ja) * 1996-07-05 1998-01-23 Yazaki Corp 積載重量表示装置
JP3824715B2 (ja) * 1996-08-26 2006-09-20 日立建機株式会社 発破地面の掘削負荷計測装置
US6050770A (en) * 1997-05-30 2000-04-18 Schaeff Incorporated Stabilization system for load handling equipment
US5955706A (en) * 1997-11-26 1999-09-21 Caterpillar Inc. Method and apparatus for calculating work cycle times
US6026341A (en) * 1997-12-22 2000-02-15 Caterpillar Inc. Method for detecting truck dump occurrences
US6114993A (en) * 1998-03-05 2000-09-05 Caterpillar Inc. Method for determining and displaying the position of a truck during material removal
US5924493A (en) * 1998-05-12 1999-07-20 Caterpillar Inc. Cycle planner for an earthmoving machine
US6225574B1 (en) * 1998-11-06 2001-05-01 Harnischfeger Technology, Inc. Load weighing system for a heavy machinery
US6518519B1 (en) 2000-08-30 2003-02-11 Caterpillar Inc Method and apparatus for determining a weight of a payload
US6552279B1 (en) 2000-09-28 2003-04-22 Caterpillar Inc Method and apparatus configured to perform viscosity compensation for a payload measurement system
US6931772B2 (en) 2001-10-18 2005-08-23 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic shovel work amount detection apparatus, work amount detection method, work amount detection result display apparatus
US7480579B2 (en) * 2003-06-30 2009-01-20 Caterpillar Inc. Method and apparatus for performing temperature compensation for a payload measurement system
US20040267474A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 Drake J. Michael Method and apparatus for performing temperature compensation for a payload measurement system
US20050040611A1 (en) * 2003-08-21 2005-02-24 Williston Scott L. Vehicle load monitoring and feedback system
US7082375B2 (en) * 2004-09-28 2006-07-25 Caterpillar Inc. System for detecting an incorrect payload lift
US20080169131A1 (en) * 2005-03-15 2008-07-17 Shu Takeda Device And Method For Measuring Load Weight On Working Machine
US8340872B2 (en) * 2005-12-12 2012-12-25 Caterpillar Inc. Control system and method for capturing partial bucket loads in automated loading cycle
JP2008069714A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
NZ555187A (en) * 2007-05-15 2010-01-29 Actronic Ltd Weight estimation for excavator payloads
US8229631B2 (en) * 2007-08-09 2012-07-24 Caterpillar Inc. Wheel tractor scraper production optimization
FI121288B (fi) * 2007-10-05 2010-09-15 Tamtron Oy Menetelmä ja järjestelmä materiaalinsiirtovälineeseen kuuluvan punnituslaitteen vakaamiseksi
AU2008317577B2 (en) * 2007-10-23 2014-08-14 Trimble Inc. Weight calculation compensation
US7912612B2 (en) * 2007-11-30 2011-03-22 Caterpillar Inc. Payload system that compensates for rotational forces
US8660758B2 (en) * 2007-11-30 2014-02-25 Caterpillar Inc. Payload system with center of gravity compensation
US8156048B2 (en) * 2008-03-07 2012-04-10 Caterpillar Inc. Adaptive payload monitoring system
US8185290B2 (en) * 2008-03-07 2012-05-22 Caterpillar Inc. Data acquisition system indexed by cycle segmentation
US8024095B2 (en) 2008-03-07 2011-09-20 Caterpillar Inc. Adaptive work cycle control system
US7992686B2 (en) * 2008-07-10 2011-08-09 The Raymond Corporation Pallet counter for lift truck
KR101507615B1 (ko) * 2008-12-24 2015-03-31 두산인프라코어 주식회사 건설용 중장비의 작업 수행 횟수 계수 방법
US8838331B2 (en) * 2012-09-21 2014-09-16 Caterpillar Inc. Payload material density calculation and machine using same
US8977445B2 (en) * 2013-06-18 2015-03-10 Caterpillar Inc. System and method for dig detection
US9464403B2 (en) * 2014-06-09 2016-10-11 Caterpillar Inc. Method and system for estimating payload weight with tilt position compensation
US9841312B2 (en) 2014-12-03 2017-12-12 Caterpillar Inc. System and method for estimating quantity of payload
WO2016101002A1 (fr) * 2014-12-24 2016-06-30 Cqms Pty Ltd Système et procédé de calcul de poids de charge utile
US10145725B2 (en) 2016-04-21 2018-12-04 Caterpillar Inc. Method of calibration of weighing systems
CN106872881B (zh) * 2017-03-03 2020-02-07 惠科股份有限公司 一种电路板测试装置、方法及系统
EP3589791B1 (fr) * 2017-03-03 2022-06-29 CNH Industrial Belgium NV Système et procédé d'estimation de poids de charge d'outil pour un engin de chantier avec connaissance des instructions de commande initiées par l'opérateur
US10380808B2 (en) * 2017-09-12 2019-08-13 Deere & Company Utilizing on-board measurements and location as inputs into load tracking
PE20201432A1 (es) * 2017-11-14 2020-12-09 Newtrax Holdings Inc Sistema y metodo para la monitorizacion automatizada del movimiento y el inventario de material
DE102018217029A1 (de) * 2018-10-04 2020-04-09 Deere & Company Verfahren zur Steuerung eines Ladewerkzeugs
DE102019200079A1 (de) * 2019-01-07 2020-07-09 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Steuergerät zum Beladen eines Arbeitswerkszeugs einer Arbeitsmaschine
JP7355624B2 (ja) * 2019-12-02 2023-10-03 株式会社小松製作所 作業機械および作業機械の制御方法
US11619921B2 (en) * 2020-08-13 2023-04-04 Caterpillar Inc. Work machine overload prevention
US20240117596A1 (en) * 2022-10-10 2024-04-11 Great Plains Manufacturing, Inc. Work machine system for monitoring auxiliary pressures

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4919222A (en) * 1989-03-15 1990-04-24 Caterpillar Inc. Dynamic payload monitor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4055255A (en) * 1976-02-06 1977-10-25 Jose Arthur Vasquez Measured material delivery apparatus and method
US4230196A (en) * 1978-09-22 1980-10-28 Snead Edwin D Load weighing and accumulating system and method for hydraulic loader
US4390075A (en) * 1978-09-22 1983-06-28 Snead Edwin Des Load weighing and accumulating system and method
JPS63140923A (ja) * 1986-12-04 1988-06-13 Komatsu Ltd 建設機械の積載重量計測装置
US4835719A (en) * 1987-08-03 1989-05-30 Caterpillar Inc. Method for monitoring payload
US5038876A (en) * 1990-03-05 1991-08-13 Wray-Tech Instruments, Inc. Hydraulic control system for weighing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4919222A (en) * 1989-03-15 1990-04-24 Caterpillar Inc. Dynamic payload monitor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04344427A (ja) 1992-12-01
JP3545427B2 (ja) 2004-07-21
US5105896A (en) 1992-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1005634A3 (fr) Dispositif de surveillance dynamique de charge utile.
US5070953A (en) Dynamic payload monitor
US5067572A (en) Dynamic payload monitor
US4919222A (en) Dynamic payload monitor
US5082071A (en) Method and apparatus for monitoring payload
US6552279B1 (en) Method and apparatus configured to perform viscosity compensation for a payload measurement system
US8271229B2 (en) Weight estimation for excavator payloads
US7669354B2 (en) Method and apparatus for determining the loading of a bucket
US5178226A (en) Load measuring system for refuse trucks
US8515627B2 (en) Method and apparatus for calculating payload weight
FR2508075A1 (fr) Dispositif de verification de la profondeur d&#39;une excavation
JP2015028480A (ja) 負荷物の重さを量る方法
US7480579B2 (en) Method and apparatus for performing temperature compensation for a payload measurement system
US7082375B2 (en) System for detecting an incorrect payload lift
JP2002195870A (ja) ペイロード測定システムの粘度補正方法及び装置
US20040267474A1 (en) Method and apparatus for performing temperature compensation for a payload measurement system
FR3055964A1 (fr) Dispositif et procede de pesage du chargement d&#39;un vehicule a benne
GB2367370A (en) Viscosity compensation for a payload measurement system using a fluid cylinder
EP4464642A1 (fr) Commande en vitesse d&#39;une machine de manutention

Legal Events

Date Code Title Description
RE Patent lapsed

Owner name: CATERPILLAR INC.

Effective date: 19980228