CN104406530A - 一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，该系统采用LMS二维激光测距传感器，在新型高性能微处理器的控制下，对车辆轮廓进行高速动态扫描，将所接收到的实时数据进行分析处理，实现对行进车辆的宽高检测和超限声光报警。其结构简单、成本较低且测量精度高，能够通过激光精确计算出车辆的宽高有效地实现了车辆超高超宽治理工作的自动化、智能化管理。

Description

一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统

技术领域

本发明涉及一种红外激光测距系统，尤其涉及一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，属于激光测距领域。

背景技术

通常人们的意识之中已经形成一个概念，就是精密测量一般使用游标卡尺和千分尺，再精密测量时采用三坐标；如果产品在一米左右或一米以上时，一般人们使用米尺或钢板尺；这些测量方法要不就只能测量小产品，要不测量大产品测量结果不准确；米尺、钢板尺、游标卡尺和千分尺等测量工具只能同时一次测量一种数值，不能同时显示两组数据（宽、高），另外测量时的精度很大程度上取决人的手法，测量精度误差非常大，还有就是自动化程度低，工作效率低。一般我们在公路上可以看见有高度尺，而没有检测的工具。

随着我国经济的快速发展，高速公路建设和公路运输规模都得到了前所未有的发展，由此带来的车辆超限超载现象也日益严重。超限运输一方面会缩短公路和桥梁的使用寿命，另一方面会造成车体形状的改变及车辆性能的下降，形成交通安全的严重隐患。目前，车辆超宽超高治理作为治超工作的重要组成部分，大多还处于人工阶段，主要由工作人员用卷尺或者竹竿实测宽高，既增加了工作人员的工作量，又降低了工作效率。

例如申请号为“201320697849.X”的一种动态无人自动控制宽高检测仪，龙门架左侧安装支架，支架与计算机相连，计算机一端与数据采集卡第一个端口相连，计算机另一端与打印机相连，数据采集卡第二个端口与数据发射器相连，龙门架上方安装有横梁，横梁与光纤发射器相连，光纤发射器内部安装有LD 光源，水平光谱吸收片与地面相连，水平光谱吸收片前侧安装前传感器，水平光谱吸收片后侧安装后传感器，龙门光谱吸收片嵌入安装于龙门架的内侧；横梁顶部安装太阳能片，太阳能片与太阳能转换器相连，太阳能转换器与蓄电池相连，蓄电池为动态无人自动控制宽高检测仪提供电源。该实用新型在测量精度和测量方式上有待进一步的提高。

又如申请号为“201320697489.3 ”的一种汽车宽高检测仪，龙门架左侧安装支架，支架与计算机相连，计算机一端与数据采集卡相连，计算机另一端与打印机相连，龙门架上方安装有横梁，横梁与光纤发射器相连，光纤发射器内部安装有LD 光源，水平光谱吸收片与地面相连，水平光谱吸收片前侧安装前传感器，水平光谱吸收片后侧安装后传感器，龙门光谱吸收片嵌入安装于龙门架的内侧；该实用新型结构简单，可以实现精确无需人工，自动测量出汽车的宽度和高度，并且在汽车经过时本检测仪自动开启，当汽车离开时本检测仪自动关闭，节约能源；本汽车宽高检测仪安装有打印机，可以将经过车辆的数据进行统计形成书面资料打印出来，也可以对单辆车的信息进行打印，但是成本较高且测量精度及方式有待进一步提升。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，其结构简单、成本较低且测量精度高，能够通过激光精确计算出车辆的宽高有效地实现了车辆超高超宽治理工作的自动化、智能化管理。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，包含微控制器模块以及与微控制器模块连接的激光测距模块、显示单元、报警单元、闸门、角度传感器、第一电机、第二电机，所述微控制器模块包含计算单元、比较单元和控制单元；

其中，第一电机用于控制激光测距模块上下运动；

第二电机用于控制激光测距模块左右摆动；

角度传感器用于获取激光测距模块在左右摆动过程中相对于车辆的最大有效测量角度；

计算单元用于根据激光发射器和激光接收器上下运动获取车辆的高度，及根据最大有效测量角度，利用三角形定理获取车辆的宽度，同时通过显示单元显示出来；

比较单元用于将计算出的车辆最大宽度和最大高度与设定限宽值和限高值进行比较，若超过限高值和限宽值，则通过报警单元发出警报，同时通过关闭闸门限制车辆行驶。

  作为本发明一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统的进一步优选方案，所述激光测距模块采用LMS型双脉冲激光测距传感器。

 作为本发明一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统的进一步优选方案，所述显示单元为LCD显示屏。

 作为本发明一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统的进一步优选方案，所述报警单元为声光报警单元。

 作为本发明一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统的进一步优选方案，所述角度传感器的型号为WDS36。

作为本发明一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统的进一步优选方案，所述微控制器模块的型号为AVR系列单片机。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明结构简单、降低了工作人员的工作力度，有效地提高了工作效率；

2、本发明能够根据激光发射器和激光接收器上下运动和左右摆动产生的最大有效角度及其对应的有效光距离，利用三角形定理计算得出车辆的宽度和高度；

3、本发明有效地实现了高速公路车辆超宽超高治理工作的自动化和智能化；

4、本发明采用LMS二维激光测距传感器，在新型高性能微处理器的控制下，对车辆轮廓进行高速动态扫描，将所接收到的实时数据进行分析处理，实现对行进车辆的宽高检测和超限声光报警。

附图说明

图1是本发明的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

 如图1所示，一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，包含微控制器模块以及与微控制器模块连接的激光测距模块、显示单元、报警单元、闸门、角度传感器、第一电机、第二电机，所述微控制器模块包含计算单元、比较单元和控制单元；

其中，第一电机用于控制激光测距模块上下运动；

第二电机用于控制激光测距模块左右摆动；

角度传感器用于获取激光测距模块在左右摆动过程中相对于车辆的最大有效测量角度；

计算单元用于根据激光发射器和激光接收器上下运动获取车辆的高度，及根据最大有效测量角度，利用三角形定理获取车辆的宽度，同时通过显示单元显示出来；具体：获取激光测距模块在左右摆动过程中相对于车辆的最大有效测量角度，获取激光测距传感器在一次摆动测量时得到的起始有效测量的距离值，和结束时的有效测量距离值，根据三角形定理得出待测物体宽度，比较获取左右摆动分析得出待测物体最大高度和最大宽度，同时通过显示单元显示出来。

比较单元用于将计算出的车辆最大宽度和最大高度与设定限宽值和限高值进行比较，若超过限高值和限宽值，则通过报警单元发出警报，同时通过关闭闸门限制车辆行驶

 其中，所述激光测距模块采用LMS型双脉冲激光测距传感器，所述显示单元为LCD显示屏，所述报警单元为声光报警单元，所述角度传感器的型号为WDS36，所述微控制器模块的型号为AVR系列单片机。

激光以其高亮度、高方向性、高单色性等优点，被广泛应用于各种测量领域中。激光测距相比红外测距，超声波测距等方式，具有速度快，实时性强，获取数据精度高等特点。激光测距技术已在汽车防撞，建筑或空地安全监护，轨道交通等领域得到了广泛地应用。为了满足物体宽高检测系统测量速度快，测量精度高的要求，还考虑到系统能在能见度较差的环境甚至夜间工作，系统选用德国SICK公司生产的LMS型双脉冲激光测距传感器。

LMS激光传感器是一种户外型非接触式的高精度、高解析度外部传感器，其工作原理是基于对激光束飞行时间的测量，其按照定义好的时间间隔发出激光脉冲，通过定时器计算发射脉冲和接收脉冲之间的时间间隔来得到与被测物体之间的距离。脉冲激光束经过测距传感器内部的电机进行上下和左右运动队物体的宽和高进行扫描测量。

AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8 V即可工作；AVR单片机保密性能好。

为实现高速公路车辆超宽超高治理工作的自动化、智能化，本发明一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统。系统采用LMS二维激光测距传感器，在新型高性能微处理器的控制下，对车辆轮廓进行高速动态扫描，将所接收到的实时数据进行分析处理，实现对行进车辆的宽高检测和超限声光报警。实验结果表明，系统测量精度为±0．15m，测量准确率达到95％，系统性能满足高速公路管理部门对于车辆宽高超限检测的要求。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明涉及一种通过激光测距获取物体宽高的检测系统，包含微控制器模块以及与微控制器模块连接的激光测距模块、显示单元和计时单元；所述激光测距模块包含激光发射器、激光接收器、角度传感器、第一电机、第二电机，所述第一电机用于控制激光发射器和激光接收器上下运动，所述第二电机用于控制激光发射器和激光接收器左右运动，所述角度传感器用于计算激光发射器左右运动的有效角度；微控制器模块根据激光发射器和激光接收器上下运动和左右摆动产生的有效角度及有效光距离计算得出待测物体的宽度和高度，具体如下：

通过电机控制激光测距模块上下移动，通过上下移动时，第二电机控制激光测距模块进行左右摆动，根据实时发射接收的光线通过计时单元实时记录时间进而计算出有效光距，根据角度传感器记录两边有效边的距离，进而通过角度计算出物体宽度，通过不断地进行计算宽度，分析出最大宽度，以最大宽度计算出物体的最大宽度作为物体的宽度，根据上下运动可直接计算出物体的高度。同时通过显示单元显示出来。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，其特征在于：包含微控制器模块以及与微控制器模块连接的激光测距模块、显示单元、报警单元、闸门、角度传感器、第一电机、第二电机，所述微控制器模块包含计算单元、比较单元和控制单元；

其中，第一电机用于控制激光测距模块上下运动；

第二电机用于控制激光测距模块左右摆动；

角度传感器用于获取激光测距模块在左右摆动过程中相对于车辆的最大有效测量角度；

计算单元用于根据激光发射器和激光接收器上下运动获取车辆的高度，及根据最大有效测量角度，利用三角形定理获取车辆的宽度，同时通过显示单元显示出来；

比较单元用于将计算出的车辆最大宽度和最大高度与设定限宽值和限高值进行比较，若超过限高值和限宽值，则通过报警单元发出警报，同时通过关闭闸门限制车辆行驶。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，其特征在于：所述激光测距模块采用LMS型双脉冲激光测距传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，其特征在于：所述显示单元为LCD显示屏。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，其特征在于：所述报警单元为声光报警单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，其特征在于：所述角度传感器的型号为WDS36。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光测距的车辆超高超宽监控系统，其特征在于：所述微控制器模块的型号为AVR系列单片机。