CN107300358A

CN107300358A - 一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法

Info

Publication number: CN107300358A
Application number: CN201710550156.0A
Authority: CN
Inventors: 白敏�; 李素文; 杨磊; 许焓; 魏晓武; 丁涛
Original assignee: Yue Xiaolin
Current assignee: Yue Xiaolin
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2017-10-27

Abstract

本发明公开了一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，包括后支架、固定在后支架上的后轨道组、安装在后轨道小车上的后激光测距扫描仪、安装在后轨道组上的后轨道小车、安装在前轨道小车上的前激光测距扫描仪、安装在前轨道组上的前轨道小车、固定在前支架上的前轨道组、前支架、右限位块、前限位块、网络摄像头、LED点阵屏和触控一体机，通过计算获得极大值、极小值序列及相应序列的最大值和最小值，从而准确计算待测车辆外轮廓高度、宽度和长度等值。本发明全自动、非接触及动态通过式测量，测量效率高，可快速测量车辆长、宽、高及栏板高度、货厢尺寸等数据，并可与车辆标准数据进行自动对比判定。

Description

一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法

技术领域

本发明属于一种车辆外轮廓测量方法领域，具体涉及一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法。

背景技术

机动车辆成为目前社会必不可少的交通工具之一，然而部分用于货/客运用途的车辆使用者为了获取更大的经济利益，通过改装车辆尺寸以增加车辆容积，达到车辆一次性运输量的目的，从而降低运输成本，然而这一举措严重违反了车辆使用的安全标准，超越了国家标准的规定，尤其是加长加宽的车辆，改装后增加货运量严重超载已经成为恶性交通事故的主要原因。故而为了保障车辆的安全性，维护国家对“货车、挂车、车长大于6米的客车，在新车上户或年检时要对车辆外廓进行检测”的规定，每年都必须进行年检，但是目前在检测车辆的尺寸时往往是以人工测量方式进行的，这种测量方式效率低，对大型车辆进行车检时因受测量工具的制约，往往对测量车辆的长、宽、高度尺寸把抓不准、极为不便，测量准确度及违规操作难以控制。

为了解决上述问题，近年来出现了一些测量车辆尺寸的方法，如采用激光三维扫描仪的测量方法，这种方法其采用激光三角法测量原理的激光扫描仪进行实际测量，由于能够直接获取被测目标的三维空间数据并获取图像信息，在获取复杂曲面数据的应用上有着很大的优势，但是其存在以下缺点：

(1)无法显示被摄物体的边和角信息，或摄取物体边角不准确存在误差，在遇到非直角和非直边时误差会更大；

(2)被摄物体的最暗和最亮部分成像模糊得不到完整影像，受天气、光线影响较大；

(3)无法应用于室内测量，小货车在4米左右，一般货车在10～16米左右，大货车在21米左右，若不能合理配置测量相机，使被测物体全部处于相机所形成的测量场中，就不能够完整地测量出被测车辆的长宽高参数；

(4)占用场地太大，不适合场地较小的检测站使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，其全自动、非接触及动态通过式测量，测量效率高，可快速测量车辆长、宽、高及栏板高度、货厢尺寸等数据，并可与车辆标准数据进行自动对比判定

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，其中：包括后支架、固定在后支架上的后轨道组、安装在后轨道小车上的后激光测距扫描仪、安装在后轨道组上的后轨道小车、安装在前轨道小车上的前激光测距扫描仪、安装在前轨道组上的前轨道小车、固定在前支架上的前轨道组、前支架、右限位块、前限位块、网络摄像头、LED点阵屏和触控一体机，其特征在于：所述的测量方法的具体步骤如下：

(1)将待测车辆停放在后支架和前支架之间；

(2)后轨道小车在后轨道组上运动，按周期t_n采样待测车辆外轮廓基于后激光测距扫描仪测得坐标系下平行于待测车辆长度方向的竖直平面XhZh的坐标数据(x_hi,z_h1i)和垂直于待测车辆长度方向的水平面YhZh的坐标数据(y_hi,z_h2i)，i∈[1，t_n]，i、n均为整数，1≤n≤Th，Th为后激光测距扫描仪扫描待测车辆所需要的时间；前轨道小车在前轨道组上运动，按周期t_m采样待测车辆外轮廓基于前激光测距扫描仪测得坐标系下平行于待测车辆长度方向的竖直平面XqZq的坐标数据(x_qj,z_q1j)和垂直于待测车辆长度方向的水平面YqZq的坐标数据(y_qj,z_q2j)，j∈[1，t_m]，j、m均为整数，1≤m≤Tq，Tq为前激光测距扫描仪扫描待测车辆所需要的时间；

(3)后激光测距扫描仪和前激光测距扫描仪将步骤2中的采样坐标数据上传至触控一体机进行数字滤波处理；

(3)根据至少两组数字滤波处理后的周期t_n内的采样值x_hk，采用至少2阶的多项式拟合方法来获得拟合函数f_n(x_hk)，同时获得其数字滤波后对应的位移数列{z_h1k}，其中1≤k≤K，K为数字滤波后周期t_n内采样总数；根据至少两组数字滤波处理后的周期t_n内的采样值y_hl，采用至少2阶的多项式拟合方法来获得拟合函数f_n(y_hl)，同时获得其数字滤波后对应的位移数列{z_h2l}，其中1≤l≤L，L为数字滤波后周期t_n内采样总数；根据至少两组数字滤波处理后的周期t_m内的采样值x_qr，采用至少2阶的多项式拟合方法来获得拟合函数f_m(x_qr)，同时获得其数字滤波后对应的位移数列{z_q1r}，其中1≤r≤R，R为数字滤波后周期t_m内采样总数；根据至少两组数字滤波处理后的周期t_m内的采样值y_qs，采用至少2阶的多项式拟合方法来获得拟合函数f_m(y_qs)，同时获得其数字滤波后对应的位移数列{z_q2s}，其中1≤s≤S，S为数字滤波后周期t_m内采样总数；

(5)根据f_n(x_hk)计算f_n(x_hk)在周期t_n内的极大值MXhn和极小值NXhn；根据f_n(y_hl)计算f_n(y_hl)在周期t_n内的极大值MYhn和极小值NYhn；根据f_m(x_qr)计算f_m(x_qr)在周期t_m内的极大值MXqm和极小值NXqm；根据f_m(y_qs)计算f_m(y_qs)在周期t_m内的极大值MYqm和极小值NYqm；

(6)将各周期t_n内的极大值MXhn的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MXh；将各周期t_n内的极大值MYhn的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MYh；触控一体机将各周期t_m内的极大值MXqm的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MXq；将各周期t_m内的极大值MYqm的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MYq；触控一体机将各周期t_n内的极小值NXhn的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NXh；将各周期t_n内的极小值NYhn的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NYh；触控一体机将各周期t_m内的极小值NXqm的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NXq；将各周期t_m内的极小值NYqm的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NYq；

(7)依次计算序列MXh的最大值MXhmax，计算序列NXh的最小值NXhmin，计算序列MXq的最大值MXqmax，计算序列NXq的最小值NXqmin，计算序列MYh的最大值MYhmax，计算序列NYh的最小值NYhmin，计算序列MYh的最大值MYhmax，计算序列NYh的最小值NYhmin，计算序列{z_h1k}的最大值MZh1max和最小值NZh1min，计算序列{z_h2l}的最大值MZh2max和最小值NZh2min，计算序列{z_q1r}的最大值MZq1max和最小值NZq1min，计算序列{z_q2s}的最大值MZq2max和最小值NZq2min；

(8)按公式H＝max{(MXhmax―NXhmin)，(MXqmax―NXqmin)}计算待测车辆外轮廓高度H；按公式W＝max{(MYhmax―NYhmin)，(MYqmax―NYqmin)}计算待测车辆外轮廓宽度W；按公式L＝max{(vh·Σtn+vq·Σtm)/2，|MZh1―NZh1|，|MZh2―NZh2|，|MZq1―NZq1|，|MZq2―NZq2|}计算待测车辆外轮廓长度L；其中，后激光测距扫描仪的移动速度vh和前激光测距扫描仪的移动速度vq均为已知设定量；Σtn＝t1+t2+…tn，n＝Th；Σtm＝t1+t2+…tm，m＝Tq。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的后轨道组平行于待测车辆的长度方向。

上述的后支架和前支架都为4m的高度且长度都为25m。

上述的后轨道小车和前轨道小车内都安装有控制器、遥控接收器和交换机。

上述的后轨道组和前轨道组都是采用齿条结构形式。

本发明采用左右两套支架，主要用于固定激光测距传感器。所有支架均自主生产，用料考究、做工精良，可以牢固的固定传感器及隐藏走线，满足室内及户外各种天气条件下的使用需求。激光扫描传感器的主要功能是高速无缝采样车辆外廓数据，触控一体机通过对传感器进行高频采样与数学运算，来实现车辆外廓尺寸的通过式自动化精准测量。测量装置在测量过程中，由触控一体机控制网络摄像头对整个测量过程进行实时录像与拍照，并将录像与拍照进行数字存档。这使得测量过程更加规范，有利于对测量过程进行有效的监管，也方便于日后对测量过程进行倒查。测量装置配置了24点阵高亮度全屏化LED点阵屏，用于对驾驶员进行操作指示，并能够根据使用者需求将实时测量数据进行显示，使测量过程更加公平与公正。

本发明的优点在于以下几点：

(1)不受环境光线、温度的影响，适用于各种低温、暗光、室外等检测环境。

(2)准确率高，检测速度快，车辆在低速(不高于5km/h)行驶过程中短短数秒即完成整个测量过程，检测过程不停车，性能稳定可靠，抗干扰能力强，明显优于光幕测量、图像智能分析、超声波测量等方式。

(3)无需做基础施工，安装极为简易快速，维护极为方便。安装时只须在地面固定2个支架，连接几根网线即可完成。

(4)全自动、非接触测量，动态通过式测量，测量效率高。

(5)可快速测量车辆长、宽、高及栏板高度、货厢尺寸等数据，并可与车辆标准数据进行自动对比判定。

附图说明

图1是本发明的结构主视图；

图2是本发明的结构右视图。

其中的附图标记为：后支架1、后轨道组2、后激光测距扫描仪3、后轨道小车4、待测车辆5、前激光测距扫描仪6、前轨道小车7、前轨道组8、前支架9、右限位块10、前限位块11、网络摄像头12、LED点阵屏13、触控一体机14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步说明：

一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，其中：包括后支架1、固定在后支架1上的后轨道组2、安装在后轨道小车4上的后激光测距扫描仪3、安装在后轨道组2上的后轨道小车4、安装在前轨道小车7上的前激光测距扫描仪6、安装在前轨道组8上的前轨道小车7、固定在前支架9上的前轨道组8、前支架9、右限位块10、前限位块11、网络摄像头12、LED点阵屏13和触控一体机14，其特征在于：所述的测量方法的具体步骤如下：

(1)将待测车辆5停放在后支架1和前支架9之间；

(2)后轨道小车4在后轨道组2上运动，按周期t_n采样待测车辆5外轮廓基于后激光测距扫描仪3测得坐标系下平行于待测车辆5长度方向的竖直平面XhZh的坐标数据(x_hi,z_h1i)和垂直于待测车辆5长度方向的水平面YhZh的坐标数据(y_hi,z_h2i)，i∈[1，t_n]，i、n均为整数，1≤n≤Th，Th为后激光测距扫描仪3扫描待测车辆5所需要的时间；前轨道小车7在前轨道组8上运动，按周期t_m采样待测车辆5外轮廓基于前激光测距扫描仪6测得坐标系下平行于待测车辆5长度方向的竖直平面XqZq的坐标数据(x_qj,z_q1j)和垂直于待测车辆5长度方向的水平面YqZq的坐标数据(y_qj,z_q2j)，j∈[1，t_m]，j、m均为整数，1≤m≤Tq，Tq为前激光测距扫描仪6扫描待测车辆5所需要的时间；

(3)后激光测距扫描仪3和前激光测距扫描仪6将步骤2中的采样坐标数据上传至触控一体机14进行数字滤波处理；

(6)将各周期t_n内的极大值MXhn的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MXh；将各周期t_n内的极大值MYhn的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MYh；触控一体机14将各周期t_m内的极大值MXqm的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MXq；将各周期t_m内的极大值MYqm的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MYq；触控一体机14将各周期t_n内的极小值NXhn的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NXh；将各周期t_n内的极小值NYhn的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NYh；触控一体机14将各周期t_m内的极小值NXqm的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NXq；将各周期t_m内的极小值NYqm的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NYq；

(8)按公式H＝max{(MXhmax―NXhmin)，(MXqmax―NXqmin)}计算待测车辆5外轮廓高度H；按公式W＝max{(MYhmax―NYhmin)，(MYqmax―NYqmin)}计算待测车辆5外轮廓宽度W；按公式L＝max{(vh·Σtn+vq·Σtm)/2，|MZh1―NZh1|，|MZh2―NZh2|，|MZq1―NZq1|，|MZq2―NZq2|}计算待测车辆5外轮廓长度L；其中，后激光测距扫描仪3的移动速度vh和前激光测距扫描仪6的移动速度vq均为已知设定量；Σtn＝t1+t2+…tn，n＝Th；Σtm＝t1+t2+…tm，m＝Tq。

实施例中，后轨道组2平行于待测车辆5的长度方向。。

实施例中，后支架1和前支架9都为4m的高度且长度都为25m。

实施例中，后轨道小车4和前轨道小车7内都安装有控制器、遥控接收器和交换机。

实施例中，后轨道组2和前轨道组8都是采用齿条结构形式。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，包括后支架(1)、固定在后支架(1)上的后轨道组(2)、安装在后轨道小车(4)上的后激光测距扫描仪(3)、安装在后轨道组(2)上的后轨道小车(4)、安装在前轨道小车(7)上的前激光测距扫描仪(6)、安装在前轨道组(8)上的前轨道小车(7)、固定在前支架(9)上的前轨道组(8)、前支架(9)、右限位块(10)、前限位块(11)、网络摄像头(12)、LED点阵屏(13)和触控一体机(14)，其特征在于：所述的测量方法的具体步骤如下：

(1)将待测车辆(5)停放在后支架(1)和前支架(9)之间；

(2)后轨道小车(4)在后轨道组(2)上运动，按周期t_n采样待测车辆(5)外轮廓基于后激光测距扫描仪(3)测得坐标系下平行于待测车辆(5)长度方向的竖直平面XhZh的坐标数据(x_hi,z_h1i)和垂直于待测车辆(5)长度方向的水平面YhZh的坐标数据(y_hi,z_h2i)，i∈[1，t_n]，i、n均为整数，1≤n≤Th，Th为后激光测距扫描仪(3)扫描待测车辆(5)所需要的时间；前轨道小车(7)在前轨道组(8)上运动，按周期t_m采样待测车辆(5)外轮廓基于前激光测距扫描仪(6)测得坐标系下平行于待测车辆(5)长度方向的竖直平面XqZq的坐标数据(x_qj,z_q1j)和垂直于待测车辆(5)长度方向的水平面YqZq的坐标数据(y_qj,z_q2j)，j∈[1，t_m]，j、m均为整数，1≤m≤Tq，Tq为前激光测距扫描仪(6)扫描待测车辆(5)所需要的时间；

(3)后激光测距扫描仪(3)和前激光测距扫描仪(6)将步骤2中的采样坐标数据上传至触控一体机(14)进行数字滤波处理；

(6)将各周期t_n内的极大值MXhn的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MXh；将各周期t_n内的极大值MYhn的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MYh；触控一体机(14)将各周期t_m内的极大值MXqm的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MXq；将各周期t_m内的极大值MYqm的绝对值按照由大到小的顺序排序获得序列MYq；触控一体机(14)将各周期t_n内的极小值NXhn的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NXh；将各周期t_n内的极小值NYhn的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NYh；触控一体机(14)将各周期t_m内的极小值NXqm的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NXq；将各周期t_m内的极小值NYqm的绝对值按照由小到大的顺序排序获得序列NYq；

(8)按公式H＝max{(MXhmax―NXhmin)，(MXqmax―NXqmin)}计算待测车辆(5)外轮廓高度H；按公式W＝max{(MYhmax―NYhmin)，(MYqmax―NYqmin)}计算待测车辆(5)外轮廓宽度W；按公式L＝max{(vh·Σtn+vq·Σtm)/2，|MZh1―NZh1|，|MZh2―NZh2|，|MZq1―NZq1|，|MZq2―NZq2|}计算待测车辆(5)外轮廓长度L；其中，后激光测距扫描仪(3)的移动速度vh和前激光测距扫描仪(6)的移动速度vq均为已知设定量；Σtn＝t1+t2+…tn，n＝Th；Σtm＝t1+t2+…tm，m＝Tq。

2.根据权利要求1所述的一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，其特征在于：所述的后轨道组(2)平行于待测车辆(5)的长度方向。

3.根据权利要求1所述的一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，其特征在于：所述的后支架(1)和前支架(9)都为4m的高度且长度都为25m。

4.根据权利要求1所述的一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，其特征在于：所述的后轨道小车(4)和前轨道小车(7)内都安装有控制器、遥控接收器和交换机。

5.根据权利要求1所述的一种静态式激光扫描车辆外轮廓尺寸的测量方法，其特征在于：所述的后轨道组(2)和前轨道组(8)都是采用齿条结构形式。