CN105403162A - 半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，通过三个测量传感器和三个触发器完成包括半挂车车长、车宽、车高、轴距的测量；车长和轴距的测量依据两个时刻车头投影间的差值获得；车高通过车辆离地高度获取；车宽通过位于行车线两侧垂直于行车线同一直线上的两个测量传感器测量获得。

Description

半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法

技术领域

本发明涉及测量技术，特别是一种半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法。

背景技术

随着经济的快速发展，我国每年新增半挂车数量惊人，为防止部分半挂车私自改装车辆尺寸，公安部交通管理局车辆管理处每年都必须对半挂车进行外轮廓尺寸检测。当前采用的传统人工测量方法效率较低，人工成本较高，而且受被测半挂车的复杂结构影响和受测量工具的制约，测量精度具有较大误差。这就迫切要求采用自动方法和自动装置对半挂车外轮廓尺寸进行检测，既保证测量精度，又提高测量效率。

为实现测量车辆尺寸的自动化监测，近年来也有一些针对客货车的自动测量方法和装置，但是还没有发现对半挂车尺寸的自动化测量方法和装置。目前从已有的车辆检测方法和装置相关的资料以及相关专利资料查明，当前对车辆尺寸进行检测的测量系统主要包括激光扫描仪、可见光成像装置、光幕传感器阵列等。

申请号为201210119598.7的中国专利公开了一种基于光幕的车辆尺寸自动测量系统及其测量方法，该系统需要多个光幕传感器阵列，结构复杂，功耗较大，此外一旦传感器阵列中有传感器损坏，不易检测和后期维修。申请号为201020645084.1的中国专利公布了一种利用激光扫描仪和成像装置的车辆尺寸自动检验测量装置，该装置以成像装置为主，激光扫描仪为辅，成本较高，结构复杂，而且图像易受到复杂背景、光线和阴影的影响，工作不稳定。申请号为201210175516.0的中国专利公开了一种利用激光雷达扫描进行车辆尺寸的测量方法和装置，该方法存在以下缺点：(1)不能检测车辆的轴距；(2)由于雷达安装位置的限制，在车辆宽度的扫描中存在死角，所测车辆宽度只是车辆上表面宽度，不一定是车辆的最大宽度。(3)不能对半挂车进行测量；(4)该方法无法达到本申请查新项目的精度要求。总之，现有的车辆尺寸自动测量方法和装置成本较高，性能不全，可用性不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，车辆低速通过检测装置后能够自动测量出半挂车的长度、宽度、高度和轴距，测量误差精度在1％以内。

一种半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，包括半挂车车长的测量、半挂车车宽的测量、半挂车车高的测量、半挂车轴距的测量。在测量之前，先于车前进方向设置第一测量器和第一触发器，于车前进方向两侧设置第二测量器和第三测量器，于车前进方向设置第二触发器；所述第二测量器和第三测量器位于垂直于车行进路线的同一直线上，且高度不同；所述第二触发器与第二测量器和第三测量器位于同一垂直于地面的平面上；

所述半挂车车长测量方法为：分别获取半挂车最前部与车尾触发第一触发器时第一测量器和车头在地面上投影的最短距离，二者之差为半挂车车长；

所述半挂车车宽测量方法为：获取半挂车最前部与车尾触发第一触发器间第二测量器和第三测量器与车体在地面上投影的最短距离，第二测量器和第三测量器投影距离与两个最短距离之差为半挂车车宽；

所述半挂车车高测量方法为：获取半挂车最前部与车尾触发第一触发器间第二测量器或第三测量器在竖直平面上投影至车体的最高点的距离，该距离与第二测量器或第三测量器距地面高度之和为半挂车车高；

所述半挂车轴距的测量方法为：分别获取半挂车最前部和挂钩触发第一触发器时第一测量器和车头在地面上投影的最短距离L_f、L_b，获取最后一组轮胎触发第二触发器时第一测量器和车头在地面上投影的最短距离L_m，半挂车轴距 $L_9=\frac{(L_f+L_b)}{2}-L_m.$

本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)被测半挂车只需低速通过检测通道即可，无需停留，车辆完全通过检测通道后即可得出测量结果，整个检测时间不会超过30秒，和人工测量相比，大大节约了人力成本和提高了时间效率；(2)利用安装在不同高度的2个测量器实现对不同高度半挂车的高和宽的无死角准确测量；(3)利用安装在车头行进正前方的测量器精确测量运动中的半挂车的长度和所有的轮系轴距；(4)测量精度通过误差分析和实验测试，在保证安装精度符合要求的情况下，各个值的测量误差能够控制在1％以内。

下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明系统总体框架示意图。

图3车长测量原理图。

图4车宽车高测量原理图。

图5轴距测量原理图。

具体实施方式

结合图1，本发明将第一测量传感器、第二测量传感器、第三测量传感器和第一触发器分别设置于两个平行的拱门架上，拱门内形成半挂车前进路线。具体地，测量器为激光单线雷达，触发器为光电管，包括接收管和发送管。将3个激光单线雷达分别安装在两个拱门架上，其中第一激光雷达A1为测量半挂车车长和轴距的距离传感器，安装在第一个拱门架上端的正中央位置，第一激光雷达A1的扫描面垂直于第二个拱门架的横梁。第二、第三激光雷达A2、A3为测量车宽和车高的距离传感器，分别安装在第二个拱门的两个立柱上，安装高度不同，安装两侧激光雷达时，扫描面和立柱平行且两个雷达的扫描面相对，但扫描面之间应存在一个较小的夹角，避免两个雷达之间的回波产生干扰。第一组光电管C作为车长、宽、高测量传感器，接收管和发送管分别安装在第二个拱门两侧立柱上激光雷达的下方合适位置，用以给激光雷达触发信号，用以检测半挂车车长。第三组光电管D1和第二组光电管D2，作为轴距测量传感器，其中第三组光电管D1的接收管和发送管分别安装在第二个拱门两侧立柱上车长测量传感器的下方合适位置，第二组光电管D2安装在第二个拱门与第一个拱门之间，靠近第二个拱门的位置，发送管放于拱门立柱旁，接收管位于对应检测通道中间，当检测半挂车的车轮通过光电管触发信号给第一激光雷达A1，用以计算轴距。

在激光雷达位置附近设置与其匹配的控制单元B1、B2、B3，控制单元包括命令指挥模块、前端处理器，数据传输模块。其中命令指挥模块与触发器电连接，接收触发信号后驱动激光雷达进行测距工作；所述前端处理器将激光雷达所获数据进行预处理，完成模数转换等工作；所述数据传输模块将数据传送至具有运算能力的终端机进行数据运算。

结合图2，本发明系统中各数据的传输既可以通过有线传输、也可以无线传输。

如图3所示，测量半挂车车长时，被测车辆半挂车部分通过车长测量传感器时，触发信号给激光雷达A1，激光雷达A1扫描车辆，通过计算雷达与车头之间的距离和地面法向量的夹角之间的乘积，找到最小值车尾通过测量传感器时，触发信号给车头激光雷达，激光雷达A1扫描车辆，通过计算雷达与车头之间的距离和地面法向量的夹角之间的乘积，找到最小值计算车长为：L₁-L₂。

如图4所示，龙门架宽度(分别安装在龙门架两边立柱上的两个激光雷达在地面上的投影距离)为L₃，当半挂车进入检测通道后，两侧不同高度的激光雷达实时扫描车体，确保完整无死角扫描车体，获取车体探测数据。计算当前激光雷达与车体之间的最短投影距离，分别记为L₄和L₅，L₄和L₅可由激光雷达与车体之间的实际距离D₂、D₃和与水平面法向量(方向向下)之间的夹角θ₄、θ₅计算得出： $L_4=\min \{D_2^m\×{\mathrm{sin\θ}}_4^m\},L_5=min\{D_3^{m^{\′}}\×{\mathrm{sin\θ}}_5^{m^{\′}}\}.$ 则半挂车的宽度可计算为：L₃-L₄-L₅。

如图4所示，在计算半挂车车高时，两侧激光雷达的安装位置一高一低，其安装高度(离地面高度)值分别为L₆₁、L₆₂，假如L₆₂>L₆₁。半挂车通过拱门时，两侧激光雷达能够扫描得到半挂车两侧的最顶端位置，一侧雷达扫描到最顶端位置距离为D₄，与地面的法向量(方向向下)夹角为θ₆，则可以计算出半挂车在该侧的高度为：L₇＝D₄×sin(θ₆-90°)+L₆₁。另一侧雷达扫描到最顶端位置距离为D₅，与地面的法向量(方向向下)夹角为θ₇，则可以计算出半挂车在该侧的高度为：L₈＝D₅×sin(θ₇-90°)+L₆₂。为了保证测量的精度，对于大中型半挂车，距地面较高的雷达的测量值L₈为其高度测量值；对于小型半挂车，距地面较低的雷达的测量值L₇为其高度测量值。

如图5所示，被测半挂车进入检测通道，其挂钩遮挡立柱轴距测量传感器触发信号给车长测量激光雷达一个触发信号，激光雷达扫描当前车辆，计算雷达与车头之间的最短投影距离，记为L_f；挂钩通过立柱轴距测量传感器，再次触发信号给车长测量激光雷达，激光雷达扫描当前车辆，计算雷达与车头之间的最短投影距离，记为L_b；半挂车每一组轮子压过地面轴距测量传感器都会触发信号给车长测量激光雷达，激光雷达扫描车辆，计算雷达与车头之间的最短投影距离，记为L_i；记最后一组轮子触发传感器信号后雷达与车头之间的最短投影距离为L_m，则轴距长度可计算为：L₉＝(L_f+L_b)/2-L_m。

进一步，同时系统记录了全部轮轴的数据信息，可以根据实际要求计算相应轮轴的距离。通过终端机的运算，如果计算得到的数据超出标准数据，则说明此半挂车经过改装，如图1所示。

Claims (6)

1.一种半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，包括半挂车车长的测量、半挂车车宽的测量、半挂车车高的测量、半挂车轴距的测量，其特征在于，

设置于车前进方向的第一测量传感器，设置于车前进方向两侧的第二测量传感器和第三测量传感器，设置于车前进方向的第一触发器、第二触发器和第三触发器；所述第二测量传感器和第三测量传感器位于垂直于车行进路线的同一直线上，且高度不同；所述第二触发器、第三触发器与第二测量传感器和第三测量传感器位于同一垂直于地面的平面上；所述第三触发器位于第一测量传感器与第二测量传感器之间的地面上；

所述半挂车车长测量方法为：分别获取半挂车最前部与车尾触发第一触发器时第一测量传感器和车头在地面上投影的最短距离，二者之差为半挂车车长；

所述半挂车车宽测量方法为：获取半挂车最前部与车尾触发第一触发器间第二测量传感器和第三测量传感器与车体在地面上投影的最短距离，第二测量传感器和第三测量传感器投影距离与两个最短距离之差为半挂车车宽；

所述半挂车车高测量方法为：获取半挂车最前部与车尾触发第一触发器间第二测量传感器或第三测量传感器在竖直平面上投影至车体的最高点的距离，该距离与第二测量传感器或第三测量传感器距地面高度之和为半挂车车高；

所述半挂车轴距的测量方法为：分别获取挂钩前部和后部触发第二触发器时第一测量传感器和车头在地面上投影的最短距离L_f、L_b，获取最后一组轮胎触发第三触发器时第一测量传感器和车头在地面上投影的最短距离L_m，半挂车轴距 $L_9=\frac{(L_f+L_b)}{2}-L_m.$

2.根据权利要求1所述的半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，其特征在于，对于大中型半挂车，第二测量器和第三测量器中较高位置的测量器获取的值为半挂车车高；对于小型半挂车，第二测量器和第三测量器中较低位置的测量器获取的值为半挂车车高。

3.根据权利要求1所述的半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，其特征在于，所述第一测量器在半挂车最前部触发第一触发器时，第一测量器与车头在地面上投影的最短距离为所述第一测量器在车尾触发第一触发器时，第一测量器与车头在地面上投影的最短距离为其中为第一测量器探测到车头某一测量点间的距离，为半挂车前部触发第一触发器时第一测量器与车体某一测量点之间距离和地面的向下法向量夹角，为尾部触发第一触发器时第一测量器与车体某一测量点之间距离和地面的向下法向量夹角，n为测量点索引值。

4.根据权利要求1所述的半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，其特征在于，第二测量器与车体在地面上投影的最短距离第三测量器与车体在地面上投影的最短距离其中为第二测量器探测到半挂车侧面某一测量点间的距离，为第三测量器探测到半挂车侧面某一测量点间的距离，为第二测量器与车体侧面某一测量点之间距离和地面的向下法向量夹角，为第三测量器与车体侧面某一测量点之间距离和向下地面的法向量夹角，m和m’为测量点索引值。

5.根据权利要求2所述的半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，其特征在于，第二测量器高于第三测量器，第二测量器测量的车高L₇＝D₄×sin(θ₆-90°)+L₆₁，第三测量器测量的车高L₈＝D₅×sin(θ₇-90°)+L₆₂；其中D₄为第二测量器探测到半挂车一侧面最高点的距离，θ₆为D₄与地面的向下法向量夹角，D₅为第二测量器探测到半挂车另一侧面最高点的距离，θ₇为D₅与地面的向下法向量夹角，L₆₁、L₆₂分别为第二测量器、第三测量器距离地面高度。

6.根据权利要求1所述的半挂车外轮廓尺寸的自动检测方法，其特征在于， $L_f=L_1,L_b=min\{D_6^n\×{\mathrm{sin\θ}}_8^n\},L_m=min\{D_7^n\×{\mathrm{sin\θ}}_9^n\},$ 所述为挂钩触发第一触发器时第一测量器探测到车头某一测量点间的距离，θ₈为D₆与地面的向下法向量夹角，为最后一组轮胎触发第二触发器时第一测量器探测到车头某一测量点间的距离，θ₉为D₇与地面的向下法向量夹角，n为测量点索引值。