CN104008651A - 一种智能型光电式轮轴识别器及识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能型光电式轮轴识别器。包括整体框架、橡胶弹性检测单元、压板、盖板、光发射器、光接收器、槽体、垫环、电路板I、电路板II，将识别器水平、垂直于车辆行驶的方向埋入地下固定，没有轮胎压过橡胶弹性检测单元的椭圆形凸起面处时，则各光发射器发出信号，光接收器接收其信号，保持光路通畅，系统无响应；当有轮胎压过椭圆形凸起面处时，橡胶弹性检测单元形变会导致对应的光接收器无法接受信号，电路产生触发信号，传递给其他设备处理，通过压过橡胶弹性检测单元的个数和进一步的尺寸计算判断车轮的个数，当车离开后，识别器整体恢复初始状态。特点：反应更灵敏；耐磨损，适用各种恶劣的工况条件，可靠性好，寿命长，售后维护简便。

Description

一种智能型光电式轮轴识别器及识别方法

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，应用于公路计重收费、路政超限车辆检测和港口码头称重管理等系统，特别涉及用于轮胎、轮轴识别，判定车辆限载程度的一种智能型光电式轮轴识别器。

背景技术

在智能交通技术领域，常常要对车辆特征进行检测，轮轴数就是其中的重要特征，目前市场上的轮轴识别产品主要分为两种，一是使用开关设备，二是压力传感器，主要思路在压板下面有导电橡胶或金属弹片，再下面是传感器开关，当有车辆经过时，轮胎压下导电橡胶或金属弹片，从而电路导通，产生开关闭合信号，再对信号进行处理判断。但这两种产品都存在共同的缺点和不足：

1）、整体体积较大，结构复杂，钢加工困难，安装和更换都需要拆除盖板等多个部件，更换后调试、维护繁琐；

2）、受环境干扰大，十分容易受到沙尘，雨水等自然因素的影响，造成卡死、生锈等问题，从而造成识别率低，甚至故障；

3）、故障率高，寿命短，也会造成费用的提高和更换频率的提高，维护成本高。

4）、对于开关式轮轴识别器，与开关寿命和使用次数密切相关，而接近开关、霍尔开关轮轴识别器，作用距离又难以掌握，容易造成调节不当导致开关损坏

5）、对于压力式轮轴识别器，传感器受盖板影响会产生连带作用，整体还有很多可维修部件，发生故障的几率比较高，一旦识别器出现问题，就无法正常识别轮轴类型，也就无法判断轮轴是否超载，从而因个别的设备造成了整个系统无法正常运行。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题和不足，提供一种体积较小，结构、加工简单，灵敏度高，性能可靠，寿命较长，成本较低，安装维护方便的一种智能型光电式轮轴识别器。

本发明的目的通过以下技术方案实现: 一种智能型光电式轮轴识别器，其特征在于：包括整体框架、橡胶弹性检测单元、压板、盖板、光发射器、光接收器、槽体、垫环、电路板I、电路板II，在所述槽体两侧对应设置的数个光发射器孔和光接收器孔中分别相应插装一个光发射器和一个光接收器，对应设置的光发射器孔和光接收器孔与槽体设有的T形圆槽相通，槽体一侧面上的数个光发射器并联与固定在槽体的一侧面上的电路板I连接，用于信号传递控制，槽体另一侧面上的数个光接收器并联与固定在槽体的另一侧面上的电路板II连接，用于信号传递控制，上述结构构成控制装置；

数个控制装置水平对接在整体框架内并分别与整体框架固定，与电路板I、电路板II分别连接的信号线伸出整体框架外，在整体框架和槽体两侧的间隙中灌胶加以密封，所述盖板固定在整体框架上面，上述结构构成箱体；

通过盖板上面的大圆孔，在槽体的数个T形圆槽中分别安装一个橡胶弹性检测单元，每个橡胶弹性检测单元上设有的通孔II分别与T形圆槽内的光发射器孔和光接收器孔同心，在橡胶弹性检测单元大圆形体的圆周面与槽体T形圆槽的大圆槽槽壁之间设有垫环，垫环上表面与T形圆槽的上表面为同一水平面，垫环起到支撑固定作用，所述压板设置在橡胶弹性检测单元和垫环上与槽体相固定，压板的上表面低于盖板的水平面，橡胶弹性检测单元上端的凸起面通过压板上的中心孔高于盖板的水平面。

一种智能型光电式轮轴识别器的识别方法，其特征在于：所述识别方法为：将安装好的箱体距路边一定距离，整体水平、垂直于车辆行驶的方向埋入地下固定，确保盖板上表面与路面平齐；再分别安放橡胶弹性检测单元、垫环、压板，橡胶弹性检测单元的椭圆形凸起面高于地面，用来检测是否有轮胎压过；智能型光电式轮轴识别器的整体长度由车道宽度决定，但要保证占据车道的三分之一左右，这样能够保证一侧的车轮肯定能压到上面,根据现有车胎宽度范围，合理确定橡胶弹性检测单元之间的间距，这样就能通过检测轮胎压过几个橡胶弹性检测单元，即可以判断单轴上轮胎的数量；

没有轮胎压过橡胶弹性检测单元上的椭圆形凸起面处时，则各光发射器发出信号，信号穿过橡胶弹性检测单元上的通孔II，光接收器接收其信号，保持光路通畅，系统无响应；当有轮胎压过橡胶弹性检测单元上的椭圆形凸起面处时，椭圆形凸起面收到压力发生弹性形变，且会传递形变，橡胶弹性检测单元形变会导致通孔II通光处堵住，从而隔绝光线，对应的光接收器无法接受信号，电路产生触发信号，传递给其他设备处理；车轮只压过一个橡胶弹性检测单元或两个橡胶弹性检测单元，就识别为单轮，同时压过三个橡胶弹性检测单元，就识别为双轮，通过压过橡胶弹性检测单元的个数判断车轮的个数，当车离开后，橡胶弹性检测单元恢复弹性形变前形状，识别器整体恢复初始状态。

本发明有益效果是：由于采用了以上的技术方案，该产品可实现以下的优点：

1）  、在性能方面，该产品使用光发射器和光接收器，检测橡胶弹性检测单元形变从而是否导致光通路有无变化，相比较于传统的采用接近开关或微动开关，需要检测位移的轮轴识别器，反应更灵敏；耐磨损，适用各种恶劣的工况条件，可靠性好，寿命长。

2）  、在成本方面，该产品结构尤其是安装简单，有效的减少了成本。

3）  、在使用寿命方面，电路元件封装在槽体两侧，相比较于市面上安装在橡胶等形变装置下方的轮轴识别品，不会受到外力影响或频繁接触，故不会对传感器即光发射器、光接收器本身造成伤害，大大提高了使用寿命。

4）  、在材料消耗方面，该产品选取的橡胶弹性检测单元为经过处理的天然橡胶，适应温度范围广，耐磨损，不宜老化。

5）  、在安全和维护方面，该产品安装在地下，不会对车辆本身造成影响，也不会妨碍其他路面上的设备的安装使用，售后维护简便，无需拆除盖板和重新接线，只需卸下需更换的橡胶弹性检测单元，检查修理或安装新的

6）  、在抗外界环境干扰方面，该产品通过灌胶（环氧树脂等胶体）、天然橡胶的橡胶弹性检测单元、螺丝等紧固件密封手段，可以有效的减小沙尘、水雾等自然因素对产品的影响，提高了产品的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图2B的放大图；

图4为本发明的分解示意图；

图5为本发明整体框架的结构示意图；

图6为本发明橡胶弹性检测单元的结构示意图；

图7为本发明压板的结构示意图；

图8为本发明盖板的结构示意图；

图9为本发明槽体的结构示意图；

图10为本发明垫环的结构示意图；

图11为本发明光发射器及光接收器的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图11所示，一种智能型光电式轮轴识别器，包括整体框架1、橡胶弹性检测单元2、压板3、盖板4、沉头十字螺丝5、光发射器6、光接收器7、槽体8、垫环9、电路板I10、电路板II10、沉头内六角螺钉11。

整体框架1为矩形盒状，在整体框架1内底面设有数个通孔I1-1，在整体框架1一侧面设有出线孔1-2。

橡胶弹性检测单元2包括两个不同直径的大圆形体2-11和小圆形体2-12构成，在大圆形体2-11上表面的中间设有凸起面2-1，在凸起面2-1两侧对称设有定位柱2-2，所述凸起面2-1为椭圆形，凸起面2-1的上面为弧面；小圆形体2-12的两侧为对称的一条平面，在对称的平面上设有通孔II2-3，为了便于挤压，所述通孔II2-3为上端为弧面的矩形通孔或椭圆孔或圆孔。

压板3为环状，在压板3的面上分别设有四个带螺纹的大沉孔I3-1、两个定位孔3-2、一个中心孔3-3，所述中心孔3-3为椭圆中心孔。

盖板4为矩形，在盖板4的面上水平间隔设有数个大圆孔4-1，在两个大圆孔4-1之间纵向间隔设有两个大沉孔II4-2。

槽体8为矩形体，在槽体8底端面设有数个带螺纹的盲孔，在槽体8上端面水平间隔设有数个T形圆槽8-1，每个T形圆槽8-1由大圆槽8-11和小圆槽8-12构成，在两个T形圆槽8-1之间纵向间隔设有两个大螺孔8-2，在大圆槽8-11内的一周面上间隔设有四个带内螺纹的盲孔8-3，在槽体8两侧面水平间隔对称设有数个光发射器孔8-4和光接收器孔8-5，对称设有的光发射器孔8-4和光接收器孔8-5分别与一个小圆槽8-12相通。

在槽体8两侧对应设置的数个光发射器孔8-4和光接收器孔8-5中分别相应插装一个光发射器6和光接收器7，在槽体8的两侧面上分别螺装固定一块电路板I10、电路板II10，槽体8一侧面上的数个光发射器6并联与一块电路板I10通过导线连接用于信号传递控制，槽体8另一侧面上的数个光接收器7并联与另一块电路板II10通过导线连接用于信号传递控制，上述结构构成控制装置。

将数个控制装置（本实施例为三个控制装置）水平对接在整体框架1内，用数个沉头内六角螺钉11分别穿过整体框架1的数个通孔1-1与槽体8的数个带螺纹的盲孔螺接，将槽体8与整体框架1固定在一起，与电路板I10、电路板II10分别连接的信号线通过整体框架1的出线孔1-2伸出整体框架1外向其他设备提供信号，在整体框架1和槽体8两侧的间隙中灌胶加以密封。用数个沉头内六角螺钉11穿过盖板4上的两个大沉孔II4-2与槽体8的数个大螺孔8-2螺接，将盖板4固定在整体框架1上面，上述结构构成箱体。

在显露在盖板4上数个大圆孔4-1中的槽体8上的数个T形圆槽8-1中分别安装一个橡胶弹性检测单元2，橡胶弹性检测单元2的小圆形体2-12设置在小圆槽8-12中，橡胶弹性检测单元2的大圆形体2-11设置在大圆槽8-11中，每个橡胶弹性检测单元2上设有的通孔II2-3分别与槽体8上的光发射器孔8-4、光接收器孔8-5同心，在橡胶弹性检测单元2大圆形体2-11的圆周面与槽体8T形圆槽8-1内的大圆槽8-11槽壁之间设有垫环9，垫环9的上表面与T形圆槽8-1的上表面为同一水平面，垫环9起到支撑固定作用，将压板3设置在盖板4上的数个大圆孔4-1中，压板3压在橡胶弹性检测单元2和垫环9上，橡胶弹性检测单元2上的两个定位柱2-2分别置于压板3上的两个定位孔3-2中，橡胶弹性检测单元2上的椭圆形凸起面2-1通过压板3上的椭圆中心孔3-3伸出盖板4外，即高于盖板4的水平面。

用数个沉头十字螺丝5分别穿过压板3上的四个带螺纹的大沉孔I3-1与槽体8的大圆槽8-11内的四个带内螺纹的盲孔8-3螺接，将橡胶弹性检测单元2和垫环9压固在槽体8上，压板3上表面低于盖板4的水平面，两个定位柱2-2与两个定位孔3-2的配合确保每个橡胶弹性检测单元2上设有的通孔II2-3分别与槽体8上的光发射器孔8-4、光接收器孔8-5为水平同心位置。

根据道路种类不同，整体框架1的长度不同，但整体体积小于市场同类产品。槽体8用来放置设计成型的检测用橡胶弹性检测单元2，每两个橡胶弹性检测单元2之间的中心距固定，形状简单，材料普通，加工方便。

根据道路种类不同，整体框架1和槽体7的长度不同，根据普通车道和超宽车道的不同，槽体8内置不同数量橡胶弹性检测单元2。

使用方法：

将安装好的箱体距路边一定距离，整体水平、垂直于车辆行驶的方向埋入地下、固定，确保盖板4上表面与路面平齐。再分别安放橡胶弹性检测单元2、垫环9、压板3，橡胶弹性检测单元2的椭圆形凸起面2-1高于地面，用来检测是否有轮胎压过；没有轮胎压过橡胶弹性检测单元2上的椭圆形凸起面2-1处时，则各光发射器6和光接收器7光路通畅，没有触发信号，系统无响应。当有轮胎压过橡胶弹性检测单元2上的椭圆形凸起面2-1处时，椭圆形凸起面2-1收到压力发生弹性形变，且会传递形变，橡胶弹性检测单元2形变会导致通孔II2-3通光处堵住，从而隔绝光线，对应的光接收器7无法接受信号，电路产生触发信号，传递给处理系统处理，车轮离开后，橡胶弹性检测单元2恢复弹性形变前形状，通孔II2-3恢复光路，触发信号消失。识别器整体长度由车道宽度决定，但要保证占据车道的三分之一左右，这样能够保证一侧的车轮肯定能压到上面；根据现有车胎宽度范围，合理确定橡胶弹性检测单元2之间的间距，这样就能通过检测轮胎压过几个橡胶弹性检测单元2，即可以判断单轴上轮胎的数量，例如，只压过一个橡胶弹性检测单元2或两个橡胶弹性检测单元2，就识别为单轮，同时压过三个橡胶弹性检测单元2，就识别为双轮。随着电路和程序的完善，还可以通过与整体系统的配合实现车速、轮轴、载重等多种功能的识别。

Claims (7)

1.一种智能型光电式轮轴识别器，其特征在于：包括整体框架（1）、橡胶弹性检测单元（2）、压板（3）、盖板（4）、光发射器（6）、光接收器（7）、槽体（8）、垫环（9）、电路板I（10）、电路板II（10），在所述槽体（8）两侧对应设置的数个光发射器孔（8-4）和光接收器孔（8-5）中分别相应插装一个光发射器（6）和一个光接收器（7），对应设置的光发射器孔（8-4）和光接收器孔（8-5）与槽体（8）设有的T形圆槽（8-1）相通，槽体（8）一侧面上的数个光发射器（6）并联与固定在槽体（8）的一侧面上的电路板I（10）连接，用于信号传递控制，槽体（8）另一侧面上的数个光接收器（7）并联与固定在槽体（8）的另一侧面上的电路板II（10）连接，用于信号传递控制，上述结构构成控制装置；

数个控制装置水平对接在整体框架（1）内并分别与整体框架（1）固定，与电路板I（10）、电路板II（10）分别连接的信号线伸出整体框架（1）外，在整体框架（1）和槽体（8）两侧的间隙中灌胶加以密封，所述盖板（4）固定在整体框架（1）上面，上述结构构成箱体；

通过盖板（4）上面的大圆孔（4-1），在槽体（8）的数个T形圆槽（8-1）中分别安装一个橡胶弹性检测单元（2）,每个橡胶弹性检测单元（2）上设有的通孔II（2-3）分别与T形圆槽（8-1）内的光发射器孔（8-4）和光接收器孔（8-5）同心，在橡胶弹性检测单元（2）大圆形体（2-11）的圆周面与槽体（8）T形圆槽（8-1）内的大圆槽（8-11）槽壁之间设有垫环（9），垫环（9）上表面与T形圆槽（8-1）的上表面为同一水平面，垫环（9）起到支撑固定作用，所述压板（3）设置在橡胶弹性检测单元（2）和垫环（9）上与槽体（8）相固定，压板（3）的上表面低于盖板（4）的水平面，橡胶弹性检测单元（2）上端的凸起面（2-1）通过压板（3）上的中心孔（3-3）高于盖板（4）的水平面。

2.根据权利要求1所述的一种智能型光电式轮轴识别器，其特征在于：所述整体框架（1）为矩形盒状，在整体框架（1）内底面设有数个通孔I（1-1），在整体框架（1）一侧面设有出线孔（1-2）。

3.根据权利要求1所述的一种智能型光电式轮轴识别器，其特征在于：所述橡胶弹性检测单元（2）包括两个不同直径的大圆形体（2-11）和小圆形体（2-12）构成，在大圆形体（2-11）上表面的中间设有凸起面（2-1），在凸起面（2-1）两侧对称设有定位柱（2-2），所述凸起面（2-1）为椭圆形，凸起面（2-1）的上面为弧面；小圆形体（2-12）的两侧为对称的一条平面，在对称的平面上设有通孔II（2-3），为了便于挤压，所述通孔II（2-3）为上端为弧面的矩形通孔或椭圆孔或圆孔。

4.根据权利要求1所述的一种智能型光电式轮轴识别器，其特征在于：所述压板（3）为环状，在压板（3）的面上分别设有四个带螺纹的大沉孔I（3-1）、两个定位孔（3-2）、一个中心孔（3-3），所述中心孔（3-3）为椭圆中心孔。

5.根据权利要求1所述的一种智能型光电式轮轴识别器，其特征在于：所述盖板（4）为矩形，在盖板（4）的面上水平间隔设有数个大圆孔（4-1），在两个大圆孔（4-1）之间纵向间隔设有两个大沉孔II（4-2）。

6.根据权利要求1所述的一种智能型光电式轮轴识别器，其特征在于：所述槽体（8）为矩形体，在槽体（8）底端面设有数个带螺纹的盲孔，在槽体（8）上端面水平间隔设有数个T形圆槽（8-1），每个T形圆槽（8-1）由大圆槽（8-11）和小圆槽（8-12）构成，在两个T形圆槽（8-1）之间纵向间隔设有两个大螺孔（8-2），在大圆槽（8-11）内的一周面上间隔设有四个带内螺纹的盲孔（8-3），在槽体（8）两侧面水平间隔对称设有数个光发射器孔（8-4）和光接收器孔（8-5），对称设有的光发射器孔（8-4）和光接收器孔（8-5）分别与一个小圆槽（8-12）相通。

7.一种智能型光电式轮轴识别器的识别方法，其特征在于：所述识别方法为：将安装好的箱体距路边一定距离，整体水平、垂直于车辆行驶的方向埋入地下固定，确保盖板（4）上表面与路面平齐；再分别安放橡胶弹性检测单元(2)、垫环（9）、压板（3），橡胶弹性检测单元（2）的椭圆形凸起面（2-1）高于地面，用来检测是否有轮胎压过；智能型光电式轮轴识别器的整体长度由车道宽度决定，但要保证占据车道的三分之一左右，这样能够保证一侧的车轮肯定能压到上面，根据现有车胎宽度范围，合理确定橡胶弹性检测单元（2）之间的间距，这样就能通过检测轮胎压过几个橡胶弹性检测单元（2），即可以判断单轴上轮胎的数量；

没有轮胎压过橡胶弹性检测单元（2）上的椭圆形凸起面（2-1）处时，则各光发射器（6）发出信号，信号穿过橡胶弹性检测单元（2）上的通孔II（2-3），光接收器（7）接收其信号，保持光路通畅，系统无响应；当有轮胎压过橡胶弹性检测单元（2）上的椭圆形凸起面（2-1）处时，椭圆形凸起面（2-1）收到压力发生弹性形变，且会传递形变，橡胶弹性检测单元（2）形变会导致通孔II（2-3）通光处堵住，从而隔绝光线，对应的光接收器（7）无法接受信号，电路产生触发信号，传递给其他设备处理；车轮只压过一个橡胶弹性检测单元(2)或两个橡胶弹性检测单元(2)，就识别为单轮，同时压过三个以上橡胶弹性检测单元(2)，就识别为双轮，通过压过橡胶弹性检测单元（2）的个数判断车轮的个数，当车离开后，橡胶弹性检测单元（2）恢复弹性形变前形状，识别器整体恢复初始状态。