CN101750137B - 动态汽车衡及其车重测量方法 - Google Patents
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Abstract
动态汽车衡及其车重测量方法，尤其适用于在动态条件下的车重测量。现有技术存在测量不准确的缺陷，本发明包括配合秤台设置的光栅感应器、轮轴识别器和图像采集器，光栅感应器的发射器和接收器分别设于秤台前侧的称重通道两侧，轮轴识别器设于秤台前侧的称重通道上，所述的光栅感应器、轮轴识别器和图像采集器都与数据采集处理装置相连。数据采集处理装置将测到的各个轮轴的重量数据进行累加处理，并根据采集到的图像分析计算车辆的运行速度和加速度，对称重数据进行修正，从而得出车辆总重。测量准确，防止了因加减速通过检测点出现的检测误差，可以避免作弊现象的发生。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种车辆重量的测量工具和方法，尤其适用于在动态条件下的车重测量。
【背景技术】
随着我国国民经济的高速发展，公路交通量迅速增长，对公路监管效率提出了更高的要求，传统的静态计重手段已不能适应现有公路检测需求，路政管理急需一种准确、低价的车辆动态称重系统，高效地监测、判断公路运输车辆是否存在超限运输状态。
现有的动态汽车衡如专利号为200320127306.0的中国专利所述，主要包括秤体、数据采集控制装置和功能检测元器件组成，功能检测元器件包括用于分车检测的红外对准管、用于检测车速、轴距和轮胎数量的霍尔传感装置、用于检测重量的称重传感器，它们的信号线接入数据采集控制器装置。这种汽车衡在测试时要求被测车辆的前后各轮轴依次匀速通过秤台，车重完全靠秤台下安装的称重传感器取得的各轮轴数据来累加取得。但是实际操作过程中，严格的匀速并不存在。车辆在加速情况下前轴会“变轻”，后轴“变重”，减速情况下相反，有时司机更会以故意的加减速来改变测量结果，造成汽车衡测得的车重与车辆实重存在较大误差，给路政管理带来极大不便。
【发明内容】
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种动态汽车衡及其车重测量方法，通过引入图像识别技术来修正测量结果，达到即便在车辆加减速状态下进行测量也能保证结果的准确性。
为此，本发明采用以下技术方案：动态汽车衡，包括称重通道、设于称重通道上的称重平台和数据采集处理装置，称重平台包括秤台和设于秤台下侧的称重传感器，称重传感器与数据采集处理装置相连，其特征在于汽车衡还包括配合秤台设置的光栅感应器、轮轴识别器和图像采集器，光栅感应器的发射器和接收器分别设于秤台前侧的称重通道两侧，轮轴识别器设于秤台前侧的称重通道上，所述的光栅感应器、轮轴识别器和图像采集器都与数据采集处理装置相连。
当光栅感应器的发射器和接收器检测到车辆通过时，光栅感应器向数据采集处理装置发出开始测量信号，数据采集处理装置控制图像采集器工作，开始采集车辆影像，轮轴识别器根据车辆轮胎的碾压信息判断车辆类型；当车辆的第一轮轴驶上秤台时，称重传感器开始采集重量数据，并将采集的数据输送至数据采集处理装置，该轮轴驶下秤台后，称重传感器停止采集重量数据，数据采集处理装置对重量数据进行处理，计算和储存该轮轴轴重；对之后驶上秤台的其他轮轴依次进行相同测量；当车辆全部通过秤台后，图像采集器停止采集图像；数据采集处理装置将测到的各个轮轴的重量数据进行累加处理，并根据采集到的图像分析计算车辆的运行速度和加速度，对称重数据进行修正，从而得出车辆总重。
本发明通过对车辆图像的采集识别来计算出车辆的加速度，从而可以得知车辆称重与实重之间由加速度引起的误差并将其修正，保证了测量结果的准确性，便于路政管理。本发明的数据采集、分析、计算、修正等全部由仪器自动完成，不受人为因素影响，工作效率高，使用方便。
作为对上述技术方案的完善和补充，本发明进一步采取如下技术措施或者这些技术措施的任意组合：
所述的数据采集处理装置连有计算机。数据采集处理装置可直接包括所有计算、处理、显示部分，也可另接计算机，来显示测量结果并储存数据，可根据实际需要来选择。
所述的图像采集器为红外数码摄像头，数码设备可以方便进行数据处理；红外功能使图像采集不受光线强弱的影响。
所述的轮轴识别器包括横向排列的12个传感器和与这12个传感器相连的控制器，控制器与数据采集处理装置相连。根据所述轮轴识别器中被碾压传感器的数量和位置来判断车辆的轮胎状况。传感器产生压力信号，控制器对信号进行放大和数模转换，再交由软件判断。例如，当有三个以上或者两个不连续的传感器被压时则判断为双轮，否则为单轮。
所述的图像采集器位于秤台前侧的称重通道一侧，如设于通道上方，则因车辆顶部形状不规则，难以准确判断车辆图像位置，且安装成本高；如设于通道前方和后方，则难以根据图像来判断车辆位置；如设于称重通道内从车辆底部拍摄则会光线条件不佳，侧方这个位置能更好地进行图像采集。
所述的光栅感应器包括一组红外发射和接收对管，相邻两个红外管的间距小于等于40mm，红外管最低离地高度小于等于50cm，最高点离地高度大于等于160cm。一般货车与挂车之间的挂钩高在1～1.5M，这样设置红外管高度能保证光栅感应器有效检测到各种车辆通过，红外方式能适应各种光照条件。
根据采集到图像分析车辆的运行速度和加速度通过以下方法实现：
1)通过光栅感应器和轮轴识别器来判断进入称重通道的是否为车辆及车辆类型；
2)在由图像采集器采集到的图像上设定代表测量起点和终点的两个座标，来识别移动影像的轨迹和方向。
3)当车体进入起点座标后，开始计时，车辆驶出终点座标后，停止计时；
4)将起点和终点之间的距离划分为长度固定为L的若干段，测出车辆经过每一段的时间S，由公式V＝L/S计算出车辆在每一段内的速度V；
5)根据每一段内的速度V再计算出车辆的加速度。
移动影像的识别方法为：设无车辆的影像为背景，其每一像素值均设为0，当有车辆进入后，发生变化的像素的值设为1，从像素0和1的变化及变化像素的位置来判断车辆移动情况。
称重传感器测得的重力信号经过放大和滤波处理后由数据采集处理装置转换成数字信号，再进行软件滤波和运算处理。
有益效果：本发明通过在汽车衡中引入图像采集和分析技术来取得车辆的加速度，从而对称重传感器测得的数据进行修正，得到准确的车重，防止了因加减速通过检测点出现的检测误差，可以避免作弊现象的发生，有利于路政管理；数据采集、分析、计算、修正等全部由仪器自动完成，不受人为因素影响，工作效率高，使用方便。
【附图说明】
图1为本发明汽车衡的结构示意图。
图2为本发明图像识别修正过程的流程图。
图3为本发明称重过程流程图。
【具体实施方式】
如图1所示的动态汽车衡(箭头方向为车辆行驶方向)，称重通道上局部设有秤台1，秤台下侧固定焊接有称重传感器2，称重通道于秤台前侧设有轮轴识别器4，通道两侧设有光栅感应器3，一侧设有图像采集器7，称重传感器2、轮轴识别器4、光栅感应器3和图像采集器7都与数据采集处理装置5相连，数据采集处理装置5与计算机6通信。轮轴识别器包括横向排列的12个传感器和与这12个传感器相连的控制器，轮轴识别器和称重传感器均可采用采用技术中的产品。光栅感应器包括一组红外发射和接收对管，相邻两个红外管的间距小于等于40mm，红外管最低离地高度小于等于50cm，最高点离地高度大于等于160cm。图像采集器采用带有红外功能的数码摄像头。
称重过程如图3所示，汽车衡开启后，先进行自检，如有故障，则提示报警。然后让被测车辆进入称重通道，光栅感应器检测到被车辆遮挡后，通知图像采集器开始工作，随后轮轴识别器检测车辆轮型；轮轴驶上秤台后，称重传感器测量轮轴重量并传输给数据采集处理装置，再根据图像信息进行分析修正，得出整车相关信息；比较该信息与标准值，来判断车辆是否超重，超重时亮起超重报警灯，不超重时，将数据存入缓存区等待计算机命令或者直接上传给计算机。如此完成一辆车的检测。
其中图像识别修正过程如图2所示，判断车辆进入测试区域内后，图像采集器开始采集图像，设置读取车体的起始点并计时；然后继续采集图像并计算车速，判断车体驶出测试区域后，计算加速度，再获取修正值。
修正系数的获取通过预先用不同车重的车辆在不同的车速和加速度下通过秤台时，计算设备采集到的车重与车辆实重之间的关系取得。
Claims (10)
1.动态汽车衡，包括称重通道、设于称重通道上的称重平台和数据采集处理装置，称重平台包括秤台和设于秤台下侧的称重传感器，称重传感器与数据采集处理装置相连，其特征在于：汽车衡还包括配合秤台设置的光栅感应器、轮轴识别器和图像采集器，光栅感应器的发射器和接收器分别设于秤台前侧的称重通道两侧，轮轴识别器设于秤台前侧的称重通道上，所述的图像采集器位于秤台前侧的称重通道一侧，所述的光栅感应器、轮轴识别器和图像采集器都与数据采集处理装置相连。
2.根据权利要求1所述的动态汽车衡，其特征在于：所述的数据采集处理装置连有计算机。
3.根据权利要求1所述的动态汽车衡，其特征在于：所述的图像采集器为红外数码摄像头。
4.根据权利要求1所述的动态汽车衡，其特征在于：所述的轮轴识别器包括横向排列的12个传感器和与这12个传感器相连的控制器，控制器与数据采集处理装置相连。
5.根据权利要求1至3任一项所述的动态汽车衡，其特征在于：所述的光栅感应器包括一组红外发射和接收对管，相邻两个红外管的问距小于等于40mm，红外管最低离地高度小于等于50cm，最高点离地高度大于等于160cm。
6.根据权利要求1所述动态汽车衡的车重测量方法，其特征在于它包括：当光栅感应器的发射器和接收器之间检测到有车辆通过时，光栅感应器向数据采集处理装置发出开始测量信号，数据采集处理装置控制图像采集器工作，开始采集车辆影像，轮轴识别器根据车辆轮胎的碾压信息判断车辆类型；当车辆的第一轮轴驶上秤台时，称重传感器开始采集重量数据，并将采集的数据输送至数据采集处理装置，该轮轴驶下秤台后，称重传感器停止采集重量数据，数据采集处理装置对重量数据进行处理，计算和储存该轮轴轴重；对之后上秤台的轮轴依次进行相同测量；当车辆全部通过秤台后，图像采集器停止采集图像；数据采集处理装置将测到的各个轮轴的重量数据进行累加处理，并根据采集到的图像分析计算车辆的运行速度和加速度，对称重数据进行修正，从而得出车辆总重。
7.根据权利要求6所述的车重测量方法，其特征在于根据采集到图像分析车辆的运行速度和加速度通过以下方法实现：
1)通过光栅感应器和轮轴识别器来判断进入称重通道的是否为车辆；
2)在由图像采集器采集到的图像上设定代表测量起点和终点的两个座标，来识别移动影像的轨迹和方向；
3)当车体进入起点座标后，开始计时，车辆驶出终点座标后，停止计时；
4)将起点和终点之间的距离划分为长度固定为L的若干段，测出车辆经过每一段的时间S，由公式V＝L/S计算出车辆在每一段内的速度V；
5)根据每一段内的速度V再计算出车辆的加速度。
8.根据权利要求7所述的车重测量方法，其特征在于移动影像的识别方法为：设无车辆的影像为背景，其每一像素值均设为0，当有车辆进入后，发生变化的像素的值设为1，从像素0和1的变化及变化像素的位置来判断车辆移动情况。
9.根据权利要求6所述的车重测量方法，其特征在于：根据所述轮轴识别器中被碾压传感器的数量和位置来判断车辆的轮胎状况。
10.根据权利要求6所述的车重测量方法，其特征在于：所述称重传感器测得的重力信号经过放大和滤波处理后由数据采集处理装置转换成数字信号，再进行软件滤波和运算处理。
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