CN106152943B - 一种车辆车厢体积测量的旋转系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆车厢体积测量的旋转系统及其测量方法，包括基座、立架、旋转横梁、旋转电机、平衡块、行走小车、变频电机、控制箱和上位机，所述立架的下端竖直固定在基座上，立架的顶端固定有旋转电机，旋转横梁的一端的套设并固定在所述旋转电机的旋转轴上，在所述旋转横梁的平衡延长端固定安装所述平衡块和变频电机，所述旋转横梁上设置有行走小车，行走小车通过齿合在链轮、变频电机的驱动齿轮之间的链条连接，行走小车下方还设置有第一激光扫描仪和第二激光扫描仪，所述变频电机、旋转电机、第一激光扫描仪和第二激光扫描仪分别与控制箱电气连接，本发明的测量系统和测量方法能快速测量车辆车厢内货物的体积，测量的误差小，控制方便。

Description

一种车辆车厢体积测量的旋转系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及车辆车厢体积测量与机械工程技术，尤其涉及一种车辆车厢体积测量的旋转系统及其测量方法。

背景技术

车辆货物的体积测量，在交通治超领域有着广泛的应用，体积测量可查出非法改装车辆；在收货计量领域，体积测量可防止掺水作弊；在装载防超领域，可避免装货量少了或多了。在现有技术中，多数工矿企业的货物都通过卡车运输，并采用计重称量收购时，存在种种弊端：供应商刻意掺水，提高计重的重量，导致收购成本增加；虽然增加了含水检测环节以去除水分，但该环节毕竟主要靠人工操作，由此带来的职业道德问题令人防不胜防，抽样、化验过程成为腐败现象高发区；为消除计重收购带来的诸多弊病，该行业早已有企业尝试采用体积测量方式收购代替计重收购，即按体积收购。目前全国只有极少数几家企业采用体积测量方式替称量计重，而这极少数的几家企业又全部采用的是人工量方的方式，即用人工来测量体积。人工量方虽能避免一些计重收购带来的问题，但也产生了一些新的问题，其主要原因有：测量机构搭建困难，测量过程较为复杂、操作不便，需要花费工程技术人员大量的时间，而且测量准确度也不是很高，比较容易出现测量误差，其结果其实并不尽如人意，所以难以得到推广，与此同时，目前的车辆车厢体积快速测量方式是测量结构不动，车辆动，车辆在测量结构上行走时进行测量，这样测量的测量方式虽然比较方便，测量速度快，但测量过程中车辆行走的速度不易控制，有时候需要重复多次测量，车辆行走时或快或慢都会导致极大的测量误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆车厢体积测量的旋转系统及其测量方法，根据本发明的旋转系统及其测量方法能够实现精准测量车辆车厢的体积，而且误差小，操作容易，其在测量过程比较简单、操作方便、便捷灵活。

根据本发明的一个方面，提供了一种车辆车厢体积测量的旋转系统，包括基座、立架、旋转横梁、旋转电机、平衡块、行走小车、变频电机、控制箱和上位机，所述立架的下端竖直固定在基座上，该立架的顶端固定有旋转电机，旋转横梁的一端套设并固定在所述旋转电机的旋转轴上，在所述旋转横梁另一端与套设固定于所述旋转电机的旋转轴之间设置有第一限位块和第二限位块，在所述旋转横梁的平衡延长端固定安装所述平衡块和变频电机，在所述第一限位块和第二限位块之间设置所述行走小车，在所述第一限位块的外侧设置有链轮，该行走小车通过齿合在链轮、变频电机的驱动齿轮之间的链条连接，在所述行走小车下方还设置有第一激光扫描仪和第二激光扫描仪，在所述行走小车的两端分别设置有第一行程开关和第二行程开关，所述变频电机、旋转电机、第一行程开关、第二行程开关、第一激光扫描仪和第二激光扫描仪分别与控制箱电气连接，所述控制箱与上位机进行通信连接。

优选地，所述行走小车的长度为1.4m-1.8m，所述第一激光扫描仪与第二激光扫描仪之间的安装距离为1m-1.5m，所述旋转横梁的长度为5-7m。

优选地，在立架上还安装有第三激光扫描仪，该第三激光扫描仪与所述立架的下端竖直距离为1m-1.5m，所述第三激光扫描仪与控制箱电气连接。

优选地，所述控制箱设置有中央控制器、通信接口电路、第一红外线接收器、第二红外线接收器、第一交流接触器和第二交流接触器，所述中央控制器分别与通信接口电路、第一红外线接收器、第二红外线接收器、第一交流接触器和第二交流接触器连接。

优选地，所述第一激光扫描仪和第二激光扫描仪采用的型号为LMS111激光扫描仪。

优选地，所述第三激光扫描仪采用的型号为LMS151激光扫描仪。

根据本发明的一个方面，提供了一种车辆车厢体积测量的旋转系统的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：打开控制箱的电源，启动中央控制器并进行初始化；

步骤二：上位机向中央控制器发送旋转指令，再由中央控制器控制旋转电机(4)和变频电机实现旋转，旋转横梁以旋转电机的旋转轴为圆心，以旋转横梁为半径在水平方向呈弧形转动，行走小车同时在旋转横梁上也不停地往返行驶，行走小车作水平转动时的轨迹呈直线，然后进行扫描测量；

步骤三：第一激光扫描仪、第二激光扫描仪和第三激光扫描仪将连续扫描的图像信息数据发送扫描数据至中央控制器，再由中央控制器转发至上位机；

步骤四：达到预设的扫描测量时间后，由上位机向中央控制器发送停止旋转指令，再由中央控制器控制旋转电机和变频电机停止工作，以实现停止旋转；同时上位机停止接收中央控制器转发过来的图像数据信息；

步骤五：上位机将收集的所有图像数据信息进行存储和计算分析，并打印输出计算分析结果。

优选地，所述步骤五中的计算分析过程如下：

a)、将不同扫描仪扫描出来的图像信息数据进行合并，然后设定X、Y、Z三维坐标轴和三维坐标的原点；

b)、从合并的图像信息数据中分离出等距离的离散点，并测量出每个离散点与三维坐标轴之间的角度和空间距离；

c)、根据预设的车辆车厢体积参数，以及每个角度和空间距离，计算每个离散点相对于原点的X、Y、Z轴的坐标值；

d)、根据预设的车辆车厢体积参数，将无效的坐标值全部移除，将每个有效的坐标值以点的形式放置在三维坐标形成规则的模型，并计算每个模型的体积，然后求出所有模型的体积之和，则计算分析完毕。

根据本发明的旋转装置够实现快速、精准测量车辆车厢内货物的体积，激光扫描仪通过多维扫描车辆车厢内货物的体积并输出测量信息，而且误差小，测量成本低，测量支架的设计结构简单合理，操作方便、施工灵活、安全性高，行走小车在旋转横梁上往返运动的行程容易控制，而且摩擦小，抖动也小。本发明的测量机构可要适用于板材厂、造纸厂等行业在收购木片等时的汽车承载货物的体积测量，也适用于煤炭、粮食、沙石等类似行业用卡车装载散货时的体积测量，在测量的过程中无需对车辆的堆头进行整形，由行走小车移动时带动激光扫描仪进行测量扫描，各测量结构之间的空间距离偏差较小，测量时抖动小，所测量到的数据误差也较小，整个测量的旋转装置可以全天候运行，不受风雨影响，占地面积小，可以在原有的地磅上进行搭建，本发明的测量方法测量精确，扫描仪在旋转横梁上呈直线运动，保证了测量范围的最大化，能全面地对车辆车厢进行扫描测量，测量的结果计算精确。

附图说明

图1是本本发明的一种车辆车厢体积测量的旋转系统的结构示意图；

图2是本发明的控制箱的控制原理图；

附图中，1-基座，2-立架，3-旋转横梁，4-旋转电机，5-平衡块，6-行走小车，7-变频电机，8-控制箱，9-第一激光扫描仪，10-第二激光扫描仪，11-第三激光扫描仪，12-第一限位块，13-第二限位块，14-第一行程开关，15-第二行程开关，16-链条，17-链轮，80-中央控制器，81-通信接口电路，82-第一红外线接收器，83-第二红外线接收器，84-第一交流接触器，85-第二交流接触器，87-上位机，86-红外线遥控发射器，100-车辆车厢。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图1所示，根据本发明的一种车辆车厢体积测量的旋转系统，包括基座1、立架2、旋转横梁3、旋转电机4、平衡块5、行走小车6、变频电机7、控制箱8和上位机87，所述立架2的下端竖直固定在基座1上，该立架2的顶端固定有旋转电机4，旋转横梁3的一端套设并固定在所述旋转电机4的旋转轴上，在所述旋转横梁3另一端与套设固定于所述旋转电机4的旋转轴之间设置有第一限位块12和第二限位块13，在所述旋转横梁3的平衡延长端固定安装所述平衡块5和变频电机7，在所述第一限位块12和第二限位块13之间设置所述行走小车6，在所述第一限位块12的外侧设置有链轮17，该行走小车6通过齿合在链轮17、变频电机7的驱动齿轮之间的链条16连接，在述第一限位块12的外侧且远离第一限位块12的一侧设置链轮17，将链条16跨接在链轮17和变频电机7的驱动齿轮之间，链条16的两端分别与行走小车6的前后两端连接，变频电机7转动时，齿合在链轮17和变频电机7的驱动齿轮的链条16带动行走小车6在旋转横梁3上往返行驶，行走小车6在行走过程不会发生偏移且无抖动，所述行走小车6下方还设置有第一激光扫描仪9和第二激光扫描仪10，所述变频电机7、第一激光扫描仪9和第二激光扫描仪10分别与控制箱8电气连接，所述控制箱8与上位机87进行通信连接。

在本发明中，所述行走小车的长度为1.4m-1.8m，所述第一激光扫描仪9与第二激光扫描仪10之间的安装距离为1m-1.5m，所述旋转横梁3的长度为5-7m；在所述立架2上还安装有第三激光扫描仪11，该第三激光扫描仪11与所述立架2的下端竖直距离为1m-1.5m，所述第三激光扫描仪11与控制箱8电气连接；所述第一激光扫描仪9和第二激光扫描仪10采用的型号为LMS111激光扫描仪，所述第三激光扫描仪11采用的型号为LMS151激光扫描仪，第一激光扫描仪9与第二激光扫描仪10对车辆车厢100的顶端平面进行扫描，通过两个扫描仪对车厢顶面进行扫描可以减少测量误差；为了解决车辆车厢有货物时车子下沉问题，导致扫描不准确，从而带来车辆车厢体测量误差，因此，在立架2上还安装有第三激光扫描仪11，该第三激光扫描仪11高度与车辆车厢100的底部平齐，高度越接近与车辆车厢100的底部测量越精确，通过对车厢底部进行全面扫描，减少车辆车厢100的盲区扫描，提高测量的精准度。

在本实用实施例中，如图2所示，所述控制箱8设置有中央控制器80、通信接口电路81、第一红外线接收器82、第二红外线接收器83、第一交流接触器84和第二交流接触器85，所述中央控制器80分别与通信接口电路81、第一红外线接收器82、第二红外线接收器83、第一交流接触器84和第二交流接触器85连接，所述通信接口电路81为RS232接口电路、RFID无线射频通信接口电路或WIFI通信接口电路，第一激光扫描仪9、第二激光扫描仪和第三激光扫描仪11将采集到的图像信息数据通过数据线传输至中央控制器80进行处理，再通过通信接口电路81传输至上位机87(或手持终端)进行分析计算和存储得到车辆车厢的体积数据；同时还可以通过上位机87(或手持终端)进行扫描控制，所述中央控制器80采用单片机控制器芯片或PLC控制芯片。

结合图1和图2，当车辆车厢100驶入旋转装置的测量架区域时，首先，启动第三激光扫描仪11扫描车辆车厢100的侧面面积，并将扫描采集的图像数据信息通过数据线传输至中央控制器80，其次，操作人员通过红外线遥控发射器86发送测量信号控制旋转电机4和变频电机7的工作转动，当第二红外线接收器83接收红外线遥控发射器86发出的启动控制信号，第二红外线接收器83将接收到的启动控制信号送入中央控制器80，此时中央控制器80输出高电平信号使第二交流接触器85的控制端被触发接通后，市电电源通过第二交流接触器85、第二行程开关15接入旋转电机4，使旋转电机4通电后带动旋转横梁3旋转到测量架区域，最后，第一红外线接收器82接收红外线遥控发射器86发出的启动控制信号，第一红外线接收器82将接收到的启动控制信号送入中央控制器80，此时中央控制器80输出高电平信号使第一交流接触器84的控制端被触发接通后，市电电源通过第一交流接触器84、第一行程开关14接入变频电机7，使变频电机7通电通过链条16带动行走小车6在旋转横梁3上匀速地往返行驶。在本发明中，在所述行走小车6的两端分别设置有第一行程开关14和第二行程开关15。变频电机7通电启动转动时，变频电机7通过链条16带动行走小车6在旋转横梁3上来回地匀速行驶，行走小车6并带动第一激光扫描仪9与第二激光扫描仪10在车辆车厢100上方匀速地来回扫描采集车辆车厢100内货物的图像信息数据，当行走小车6走到旋转横梁3上规定的位置时，行走小车6将会碰到前进方向的第一限位块12或第二限位块13，此时，当第一行程开关14与行走小车6前进方向的第一限位块12相互接触碰撞，使第一行程开关14被断开，从而切断变频电机7的工作电源，使变频电机7停止工作；当第二行程开关15与行走小车6前进方向的第二限位块13相互接触碰撞，使第二行程开关15被断开，通过设置两个行程开关保证了行走小车6在旋转横梁3上行走的距离，同时避免行走小车6行行驶过程中发生意外而损坏，在本发明中，旋转横梁3以旋转电机4的旋转轴为圆心，以旋转横梁3为半径在水平方向呈弧形转动，在转动过程中，旋转横梁3与车辆车厢100的空间夹角不断地变化，行走小车6同时在旋转横梁3上不停地往返行驶时，使行走小车6作水平转动时的轨迹呈直线，行走小车6和旋转横梁3的位置不停地变化移动，两者保持在测量区域的位置范围内移动，使第一激光扫描仪9和第二激光扫描仪10能精确、完整地测量车辆车厢100内货物的体积。

根据本发明的一个方面，提供了一种车辆车厢体积测量的旋转系统的测量方法：包括以下步骤：

步骤一：打开控制箱8的电源，启动中央控制器80并进行初始化；

步骤二：上位机87向中央控制器80发送旋转指令，再由中央控制器80控制旋转电机4和变频电机7实现旋转，旋转横梁3以旋转电机4的旋转轴旋为圆心，以旋转横梁3为半径在水平方向呈弧形转动，行走小车6同时在旋转横梁3上也不停地往返行驶，行走小车6作水平转动时的轨迹呈直线，然后进行扫描测量；

步骤三：第一激光扫描仪9、第二激光扫描仪10和第三激光扫描仪11将连续扫描的图像信息数据发送扫描数据至中央控制器80，再由中央控制器80转发至上位机87；

步骤四：达到预设的扫描测量时间后，由上位机87向中央控制器80发送停止旋转指令，再由中央控制器80控制旋转电机4和变频电机停止工作，以实现停止旋转；同时上位机87停止接收中央控制器80转发过来的图像数据信息；

步骤五：上位机87将收集的所有图像数据信息进行存储和计算分析，并打印输出计算分析结果；所述计算分析过程如下：

a)、将不同扫描仪扫描出来的图像信息数据进行合并，然后设定X、Y、Z三维坐标轴和三维坐标的原点；

b)、从合并的图像信息数据中分离出等距离的离散点，并测量出每个离散点与三维坐标轴之间的角度和空间距离；

c)、根据预设的车辆车厢体积参数，以及每个角度和空间距离，计算每个离散点相对于原点的X、Y、Z轴的坐标值；

d)、根据预设的车辆车厢体积参数，将无效的坐标值全部移除，将每个有效的坐标值以点的形式放置在三维坐标形成规则的模型，并计算每个模型的体积，然后求出所有模型的体积之和，则计算分析完毕，通过离散点的分析计算每个模型的体积与预设的车辆车厢体积参数进行不断比较，最终得出于设置最接近车辆车厢体积的体积值，以减少测量和计算中的误差范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车辆车厢体积测量的旋转系统，其特征在于：包括基座(1)、立架(2)、旋转横梁(3)、旋转电机(4)、平衡块(5)、行走小车(6)、变频电机(7)、控制箱(8)和上位机(87)，所述立架(2)的下端竖直固定在基座(1)上，该立架(2)的顶端固定有旋转电机(4)，旋转横梁(3)的一端套设并固定在所述旋转电机(4)的旋转轴上，在所述旋转横梁(3)另一端与套设固定于所述旋转电机(4)的旋转轴之间设置有第一限位块(12)和第二限位块(13)，在所述旋转横梁(3)的平衡延长端固定安装所述平衡块(5)和变频电机(7)，在所述第一限位块(12)和第二限位块(13)之间设置所述行走小车(6)，在所述第一限位块(12)的外侧设置有链轮(17)，该行走小车(6)通过齿合在链轮(17)、变频电机(7)的驱动齿轮之间的链条(16)连接，在所述行走小车(6)下方还设置有第一激光扫描仪(9)和第二激光扫描仪(10)，在所述行走小车(6)的两端分别设置有第一行程开关(14)和第二行程开关(15)，所述变频电机(7)、旋转电机(4)、第一行程开关(14)、第二行程开关(15)、第一激光扫描仪(9)和第二激光扫描仪(10)分别与控制箱(8)电气连接,所述控制箱(8)与上位机(87)进行通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种车辆车厢体积测量的旋转系统，其特征在于：所述行走小车的长度为1.4m-1.8m，所述第一激光扫描仪(9)与第二激光扫描仪(10)之间的安装距离为1m-1.5m，所述旋转横梁(3)的长度为5-7m。

3.根据权利要求1所述的一种车辆车厢体积测量的旋转系统，其特征在于：在立架(2)上还安装有第三激光扫描仪(11)，该第三激光扫描仪(11)与所述立架(2)的下端竖直距离为1m-1.5m，所述第三激光扫描仪(11)与控制箱(8)电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种车辆车厢体积测量的旋转系统，其特征在于：所述控制箱(8)设置有中央控制器(80)、通信接口电路(81)、第一红外线接收器(82)、第二红外线接收器(83)、第一交流接触器(84)和第二交流接触器(85)，所述中央控制器(80)分别与通信接口电路(81)、第一红外线接收器(82)、第二红外线接收器(83)、第一交流接触器(84)和第二交流接触器(85)连接，所述通信接口电路(81)与所述上位机(87)进行通信连接。

5.根据权利要求1或3所述的一种车辆车厢体积测量的旋转系统，其特征在于：所述第一激光扫描仪(9)和第二激光扫描仪(10)采用的型号为LMS111激光扫描仪。

6.根据权利要求3所述的一种车辆车厢体积测量的旋转系统，其特征在于：所述第三激光扫描仪(11)采用的型号为LMS151激光扫描仪。

7.一种车辆车厢体积测量的旋转系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：打开控制箱(8)的电源，启动中央控制器(80)并进行初始化；

步骤二：上位机(87)向中央控制器(80)发送旋转指令，再由中央控制器(80)控制旋转电机(4)和变频电机(7)实现旋转，旋转横梁(3)以旋转电机(4)的旋转轴为圆心，以旋转横梁(3)为半径在水平方向呈弧形转动，行走小车(6)同时在旋转横梁(3)上也不停地往返行驶，行走小车(6)作水平转动时的轨迹呈直线，然后进行扫描测量；

步骤三：第一激光扫描仪(9)、第二激光扫描仪(10)和第三激光扫描仪(11)将连续扫描的图像信息数据发送扫描数据至中央控制器(80)，再由中央控制器(80)转发至上位机(87)；

步骤四：达到预设的扫描测量时间后，由上位机(87)向中央控制器(80)发送停止旋转指令，再由中央控制器(80)控制旋转电机(4)和变频电机(7)停止工作，以实现停止旋转；同时上位机(87)停止接收中央控制器(80)转发过来的图像数据信息；

步骤五：上位机(87)将收集的所有图像数据信息进行存储和计算分析，并打印输出计算分析结果。

8.根据权利要求7所述的一种车辆车厢体积测量的旋转系统的测量方法，其特征在于：所述步骤五中的计算分析过程如下：

a)、将不同扫描仪扫描出来的图像信息数据进行合并，然后设定X、Y、Z三维坐标轴和三维坐标的原点；

b)、从合并的图像信息数据中分离出等距离的离散点，并测量出每个离散点与三维坐标轴之间的角度和空间距离；

c)、根据预设的车辆车厢体积参数，以及每个角度和空间距离，计算每个离散点相对于原点的X、Y、Z轴的坐标值；

d)、根据预设的车辆车厢体积参数，将无效的坐标值全部移除，将每个有效的坐标值以点的形式放置在三维坐标形成规则的模型，并计算每个模型的体积，然后求出所有模型的体积之和，则计算分析完毕。