本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量技術(shù)，特別時(shí)一種拖掛車輪廓及軸距自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)每年新增拖掛車數(shù)量驚人，為防止部分拖掛車私自改裝車輛尺寸，公安部交通管理局車輛管理處每年都必須對(duì)拖掛車進(jìn)行外輪廓尺寸檢測(cè)。當(dāng)前采用的傳統(tǒng)人工測(cè)量方法效率較低，人工成本較高，而且受被測(cè)拖掛車的復(fù)雜結(jié)構(gòu)影響和受測(cè)量工具的制約，測(cè)量精度具有較大誤差。這就迫切要求采用自動(dòng)方法和自動(dòng)裝置對(duì)拖掛車外輪廓尺寸進(jìn)行檢測(cè)，既保證測(cè)量精度，又提高測(cè)量效率。

為實(shí)現(xiàn)測(cè)量車輛尺寸的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，近年來(lái)也有一些針對(duì)客貨車的自動(dòng)測(cè)量方法和裝置，但是還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)拖掛車尺寸的自動(dòng)化測(cè)量方法和裝置。目前從已有的車輛檢測(cè)方法和裝置相關(guān)的資料以及相關(guān)專利資料查明，當(dāng)前對(duì)車輛尺寸進(jìn)行檢測(cè)的測(cè)量系統(tǒng)主要包括激光掃描儀、可見(jiàn)光成像裝置、光幕傳感器陣列等。

申請(qǐng)?zhí)枮?01210119598.7的中國(guó)專利公開(kāi)了一種基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，該系統(tǒng)需要多個(gè)光幕傳感器陣列，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗較大，此外一旦傳感器陣列中有傳感器損壞，不易檢測(cè)和后期維修。申請(qǐng)?zhí)枮?01020645084.1的中國(guó)專利公布了一種利用激光掃描儀和成像裝置的車輛尺寸自動(dòng)檢驗(yàn)測(cè)量裝置，該裝置以成像裝置為主，激光掃描儀為輔，成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且圖像易受到復(fù)雜背景、光線和陰影的影響，工作不穩(wěn)定。申請(qǐng)?zhí)枮?01210175516.0的中國(guó)專利公開(kāi)了一種利用激光雷達(dá)掃描進(jìn)行車輛尺寸的測(cè)量方法和裝置，該方法存在以下缺點(diǎn)：(1)不能檢測(cè)車輛的軸距；(2)由于雷達(dá)安裝位置的限制，在車輛寬度的掃描中存在死角，所測(cè)車輛寬度只是車輛上表面寬度，不一定是車輛的最大寬度。(3)不能對(duì)拖掛車進(jìn)行測(cè)量；(4)該方法無(wú)法達(dá)到本申請(qǐng)查新項(xiàng)目的精度要求?？傊F(xiàn)有的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量方法和裝置成本較高，性能不全，可用性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種拖掛車輪廓尺寸的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)在室內(nèi) 或室外環(huán)境下，車輛低速通過(guò)檢測(cè)裝置后能夠自動(dòng)測(cè)量出拖掛車的長(zhǎng)度、寬度、高度和軸距，測(cè)量誤差精度在1％以內(nèi)。

一種拖掛車輪廓及軸距自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括檢測(cè)通道、近端拱門架、遠(yuǎn)端拱門架、距離測(cè)量單元、車長(zhǎng)測(cè)量單元、車高測(cè)量單元、軸距測(cè)量單元、車寬測(cè)量單元、處理單元。所述拱門架垂直于檢測(cè)通道設(shè)置，檢測(cè)通道穿過(guò)拱門架；所述距離測(cè)量單元包括包括三個(gè)激光測(cè)距雷達(dá)，分別置于遠(yuǎn)端拱門架上端中間位置和近端拱門架兩個(gè)立柱的不同高度處；所述車長(zhǎng)測(cè)量單元包括置于近端拱門架上端中間處的觸發(fā)器，該觸發(fā)器在車頭和車位經(jīng)過(guò)該觸發(fā)器時(shí)分別產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)給置于遠(yuǎn)端拱門架上的激光測(cè)距雷達(dá)；所述車高測(cè)量單元與車長(zhǎng)測(cè)量單元公用同一觸發(fā)器，該觸發(fā)器在車頭經(jīng)過(guò)該觸發(fā)器時(shí)產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)給置于近端拱門架兩個(gè)立柱的不同高度處的激光測(cè)距雷達(dá)；所述軸距測(cè)量單元包括置于檢測(cè)通道上且靠近近端拱門架的軸距觸發(fā)器，該觸發(fā)器每當(dāng)車輪壓過(guò)時(shí)分別產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)給置于遠(yuǎn)端拱門架上的激光測(cè)距雷達(dá)；所述車寬測(cè)量單元包括分別置于近端拱門架兩個(gè)立柱上的第一測(cè)寬模塊和置于待測(cè)車輛兩側(cè)且與第一測(cè)寬模塊匹配的第二測(cè)寬模塊，所述第一測(cè)寬模塊和第二測(cè)寬模塊之間通過(guò)信號(hào)的反射測(cè)量車寬；所述處理單元用于根據(jù)激光測(cè)距雷達(dá)和測(cè)寬模塊獲取的數(shù)據(jù)獲取車輛輪廓參數(shù)。

所述第一測(cè)寬模塊為對(duì)射型光電管的發(fā)射端，第二測(cè)寬模塊為對(duì)射型光電管的接受端。

所述第一測(cè)寬模塊為反射型光電管的發(fā)射端，第二測(cè)寬模塊為反射型光電管的接受端。

所述第一測(cè)寬模塊為反射型光電管的接收端，第二測(cè)寬模塊為反射型光電管的發(fā)射端。

該系統(tǒng)還包括置于遠(yuǎn)端拱門架上端的取證單元，用于錄制測(cè)量車輛輪廓時(shí)車輛行進(jìn)狀態(tài)。

所述第一觸發(fā)器包括一組對(duì)射型光電管，分別安裝在近端拱門架橫梁中央和其在水平面上的投影位置。

所述軸距觸發(fā)器包括一組對(duì)射型光電管，發(fā)射光電管安裝于拱門架立柱一側(cè)，接收光電管安裝于檢測(cè)通道中間且靠近近端拱門架的位置。

本實(shí)用新型明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 由距離傳感器(激光雷達(dá))和測(cè)量傳感器(光電管)構(gòu)成，安裝位置方便，易于維護(hù)；(2)被測(cè)拖掛車只需低速通過(guò)檢測(cè)通道即可，無(wú)需停留，車輛完全通過(guò)檢測(cè)通道后即可得出測(cè)量結(jié)果，整個(gè)檢測(cè)時(shí)間不會(huì)超過(guò)30秒，和人工測(cè)量相比，大大節(jié)約了人力成本和提高了時(shí)間效率；(3)利用安裝在不同高度的2個(gè)激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同高度拖掛車的高和寬的無(wú)死角準(zhǔn)確測(cè)量；(4)利用安裝在車頭行進(jìn)正前方的激光雷達(dá)精確測(cè)量運(yùn)動(dòng)中的拖掛車的長(zhǎng)度和所有的輪系軸距；(5)測(cè)量精度通過(guò)誤差分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在保證安裝精度符合要求的情況下，各個(gè)值的測(cè)量誤差能夠控制在1％以內(nèi)。

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型第一種示例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型第二種示例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型第三種示例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型系統(tǒng)總體框架示意圖。

圖5是車長(zhǎng)測(cè)量原理圖，其中(a)為車頭通過(guò)入口時(shí)車長(zhǎng)測(cè)量原理圖，(b)為車尾通過(guò)入口時(shí)車長(zhǎng)測(cè)量原理圖。

圖6是車寬車高測(cè)量原理圖。

圖7是軸距測(cè)量原理圖，其中(a)為車頭通過(guò)入口時(shí)車長(zhǎng)測(cè)量原理圖，(b)為車尾通過(guò)入口時(shí)車長(zhǎng)測(cè)量原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2、3、4所示，該裝置三個(gè)實(shí)例都由三個(gè)距離測(cè)量單元、兩個(gè)車長(zhǎng)測(cè)量控制單元、兩個(gè)軸距測(cè)量控制單元、取證單元和綜合數(shù)據(jù)處理單元組成，檢測(cè)通道由兩個(gè)平行且垂直于水平面的兩個(gè)拱門架構(gòu)成。一個(gè)激光雷達(dá)安裝在遠(yuǎn)端拱門架橫梁中央，兩個(gè)雷達(dá)以不同高度安裝在近端拱門架的兩個(gè)立柱上。本發(fā)明方案將3個(gè)激光單線雷達(dá)分別安裝在兩個(gè)拱門架上，其中車頭激光雷達(dá)為測(cè)量拖掛車車長(zhǎng)和軸距的距離傳感器，安裝在遠(yuǎn)端拱門架的正中央位置，雷達(dá)的掃描面垂直于近端拱門架的橫梁。兩側(cè)激光雷達(dá)為測(cè)量車寬和車高的距離傳感器，分別安裝在拱門的兩個(gè)立柱上，安裝高度不同。安裝兩側(cè)激光雷達(dá)時(shí)，掃描面和立柱平行且兩個(gè)雷達(dá)的掃描面相對(duì)，但掃描面之間應(yīng)存在一個(gè)較小的夾角，避免兩個(gè) 雷達(dá)之間的回波產(chǎn)生干擾。一組對(duì)射型光電管安裝在近端拱門架橫梁中央和其在水平面上的投影位置。另一組對(duì)射型光電管安裝在兩個(gè)拱門架之間，靠近近端拱門架的位置，發(fā)射光電管安裝于拱門架立柱一側(cè)，接收光電管安裝于檢測(cè)通道中間，該接收光電管和遠(yuǎn)端拱門架上的激光雷達(dá)，以及近端拱門架橫梁上光電管組成一個(gè)平面，該平面垂直于水平面。另外，圖1示例1中近端拱門架一側(cè)立柱上安裝有兩組對(duì)射型光電管的發(fā)射端，對(duì)應(yīng)的接收光電管在車輛檢測(cè)前安置在被檢拖掛車車廂開(kāi)始處和掛鉤處的合適高度。圖2示例2中近端拱門架一側(cè)立柱上安裝有兩組反射型光電管的發(fā)射端，對(duì)應(yīng)的反射端在車輛檢測(cè)前安置在被測(cè)拖掛車車廂開(kāi)始處和掛鉤處。圖3示例3中近端拱門架一側(cè)立柱上安裝一個(gè)范圍較大的反射型光電管的反射端，車輛檢測(cè)前將兩個(gè)發(fā)射端分別安置在被檢拖掛車車廂開(kāi)始處和掛鉤處。

測(cè)量過(guò)程：被測(cè)拖掛車通過(guò)測(cè)量通道入口進(jìn)入測(cè)量通道，當(dāng)拖掛車車廂通過(guò)立柱上車長(zhǎng)觸發(fā)單元時(shí)，給車頭距離測(cè)量單元一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，獲得當(dāng)前測(cè)量值L1，當(dāng)拖掛車車廂尾通過(guò)橫梁上車長(zhǎng)觸發(fā)單元時(shí)，車頭距離測(cè)量單元獲得一個(gè)測(cè)量值L2，軟件通過(guò)這兩個(gè)測(cè)量值可自動(dòng)計(jì)算出拖掛車車長(zhǎng)。當(dāng)拖掛車掛鉤觸發(fā)立柱上軸距測(cè)量觸發(fā)單元時(shí)，給車頭距離測(cè)量單元第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，獲得當(dāng)前測(cè)量距離Lz，當(dāng)拖掛車每一組輪子壓過(guò)地面軸距測(cè)量觸發(fā)單元時(shí)，車頭距離測(cè)量單元都獲得一個(gè)測(cè)量值Li，軟件通過(guò)這一組測(cè)量值可自動(dòng)計(jì)算出拖掛車的軸距長(zhǎng)度。左右兩個(gè)距離距離測(cè)量單元可直接測(cè)量出拖掛車的最大高度。拖掛車在通過(guò)拱門的時(shí)候，左右兩個(gè)距離傳感器傳回的距離值，考慮拱門的寬度可計(jì)算出拖掛車的最大寬度。

系統(tǒng)特性：

(1)利用安裝在車頭行進(jìn)正前方的激光雷達(dá)精確測(cè)量運(yùn)動(dòng)中的拖掛車的長(zhǎng)度和所有的輪系軸距。

(2)測(cè)量拖掛車長(zhǎng)度時(shí)能夠有效識(shí)別車輛改裝部分和空隙，完整測(cè)量車長(zhǎng)。

(3)利用安裝在不同高度的2個(gè)激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同高度拖掛車的高和寬的無(wú)死角準(zhǔn)確測(cè)量。

具體測(cè)量方案

(1)測(cè)量車長(zhǎng)方案

如圖5(a)(b)，被測(cè)拖掛車通過(guò)測(cè)量通道入口，安置在拖掛車車廂處的光電管觸發(fā)立柱上相應(yīng)光電管，給車頭距離傳感器(激光雷達(dá))一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)激光雷達(dá)掃描得到與車頭的距離D1，通過(guò)激光雷達(dá)與地面的法向量(方向向下)夾角為θ1，計(jì)算激光雷達(dá)與車頭之間在地面上的最短投影距離為L(zhǎng)1。車輛低速向前行駛，等到車尾通過(guò)橫梁光電管時(shí)，給車頭距離傳感器一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)激光雷達(dá)掃描得到與車頭的距離D2，通過(guò)激光雷達(dá)與地面的法向量夾角為θ2，計(jì)算激光雷達(dá)與車頭之間在地面上的最短投影距離為L(zhǎng)2，這樣可以能夠有效檢測(cè)出車輛的改裝和空隙部分，完整檢測(cè)出拖掛車的全長(zhǎng)，拖掛車長(zhǎng)度可計(jì)算為：L1-L2。

(2)測(cè)量寬度方案

如圖6，龍門架寬度(分別安裝在龍門架兩邊立柱上的兩個(gè)激光雷達(dá)在地面上的投影距離)為L(zhǎng)3。當(dāng)拖掛車進(jìn)入檢測(cè)通道后，兩側(cè)不同高度的激光雷達(dá)實(shí)時(shí)掃描車體，確保完整無(wú)死角掃描車體，獲取車體探測(cè)數(shù)據(jù)。計(jì)算當(dāng)前激光雷達(dá)與車體之間的最短投影距離，分別記為L(zhǎng)4和L5，L4和L5可由激光雷達(dá)與車體之間的實(shí)際距離D1、D2和與水平面法向量(方向向下)之間的夾角θ1、θ2計(jì)算得出：L4＝min{D1*sinθ1}，L5＝min{D2*sinθ2}。則拖掛車的寬度可計(jì)算為：L3-L4-L5。

(3)測(cè)量車高方案

如圖6，兩側(cè)激光雷達(dá)的安裝位置一高一低，其安裝高度(離地面高度)值分別為L(zhǎng)61、L62，且L61>L62。拖掛車通過(guò)拱門時(shí)，兩側(cè)激光雷達(dá)能夠掃描得到拖掛車兩側(cè)的最頂端位置，一側(cè)雷達(dá)掃描到最頂端位置距離為D1，與地面的法向量(方向向下)夾角為θ1，則可以計(jì)算出拖掛車在該側(cè)的高度為：L7＝D1*sin(θ1-90°)+L61。另一側(cè)雷達(dá)掃描到最頂端位置距離為D2，與地面的法向量(方向向下)夾角為θ2，則可以計(jì)算出拖掛車在該側(cè)的高度為：L8＝D2*sin(θ2-90°)+L62。

為了保證測(cè)量的精度，對(duì)于大中型拖掛車，距地面較高的雷達(dá)的測(cè)量值L7為其高度測(cè)量值；對(duì)于小型拖掛車，距地面較低的雷達(dá)的測(cè)量值L8為其高度測(cè)量值。

(4)測(cè)量軸距方案

如圖7(a)(b)，被測(cè)拖掛車通過(guò)檢測(cè)通道，安置在其掛鉤處光電管觸發(fā)相應(yīng)立柱上光電管時(shí)，給車頭激光雷達(dá)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，激光雷達(dá)獲得當(dāng)前測(cè)量距離Lz(激光雷達(dá)A與車頭在地面投影之間的最短距離)；拖掛車每一組輪子通過(guò)地面光電管時(shí)，激光雷達(dá)都獲得一個(gè)測(cè)量值Li，在拖掛車完全通過(guò)檢測(cè)通道停止檢測(cè)時(shí)，后端信息處理機(jī)的處理軟件通過(guò)這一組測(cè)量值計(jì)算出拖掛車的軸距長(zhǎng)度。最后一個(gè)測(cè)量值為L(zhǎng)m，則軸距長(zhǎng)度可計(jì)算為：Lz-Lm。同時(shí)系統(tǒng)記錄了全部輪軸的數(shù)據(jù)信息，可以根據(jù)實(shí)際要求計(jì)算相應(yīng)輪軸的距離。