CN117213395A - 基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及车辆检测技术领域，公开了一种基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，包括：对行进半挂车横截面进行扫描，获取整车的轮廓数据的第一检测模块，对行进半挂车头部进行扫描，实时获取半挂车头部位置的第二检测模块，对行进半挂车进行扫描，获取半挂车车尾和牵引销位置的第三检测模块，以及对半挂车整车进行3D建模，并计算半挂车的外廓尺寸的模型构建模块。本申请结合3个激光雷达以及一组对射式的测量光栅，通过实时跟踪与采集车辆横截面轮廓数据，以及牵引车的车架高度范围内车辆左右被遮挡的状态数据，配合软硬件结合的方式，实现半挂车头挂分离功能，一次性分别测量出头与挂的外廓信息，提高检测效率和降低检测成本。
Description
技术领域
本申请涉及车辆检测技术领域，具体是一种基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统。
背景技术
机动车检测站需要每年对各类货车进行外廓检查，以便及时获取车辆的外廓数据，防止外廓严重变形或人为改装引发的交通风险。
其中有一类货车叫做半挂车，它由牵引车与挂体组成(以下牵引车与挂体简称头挂)，中间通过牵引销来进行连接，头与挂分别包含多种类型。并且在车管所系统中头与挂都是有各自的车牌号码。因此，在检测站进行外廓检测中，需要分别对两者测量其外廓尺寸。
目前主要的自动测量方式是：
第一趟测量：半挂车整体动态通过外廓测量区域，外廓系统扫描出车辆的整体3D数据模型，通过软件算法把挂体部门从整车的数据模型中分割出来，然后计算挂体部分的尺寸信息；
第二趟测量：把挂体从整车拆下来，只让牵引车(头)再次动态通过外廓测量区域，此时外廓系统可以获取牵引车的3D数据模型，从而计算出头的外廓尺寸信息；
之后，再把挂体装回到牵引车上，完成此次测量。
从上可以看到，为了能分别测量出头与挂的外廓信息，需要进行两次测量，并且还需要对车辆进行拆装，效率低，人工成本高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，以实现高效、低成本的半挂车车辆轮廓检测。
为实现上述目的，本申请公开了以下技术方案：
一种基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，包括第一检测模块、第二检测模块、第三检测模块和模型构建模块；
所述第一检测模块配置为：对行进半挂车横截面进行扫描，获取整车的轮廓数据；
所述第二检测模块配置为：对行进半挂车头部进行扫描，实时获取半挂车头部位置；
所述第三检测模块配置为：对行进半挂车进行扫描，获取半挂车车尾和牵引销位置；
所述模型构建模块配置为：基于所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的检测结果，对半挂车整车进行3D建模，并基于所述3D建模的结果，计算半挂车的外廓尺寸。
在一种实施方式中，所述第一检测模块包括第一龙门架以及横向安装于所述第一龙门架上部的雷达一和雷达二；
所述第二检测模块包括第二龙门架和安装于所述第二龙门架上的雷达三；
所述第三检测模块包括一对测量光栅；
所述第一龙门架和所述第二龙门架之间设置有直线行进检测区，一对所述测量光栅设置于所述直线行进检测区内，且一对所述测量光栅靠近所述第一检测模块设置；
所述雷达一和所述雷达二的检测面相对设置于所述直线行进检测区的两侧，且所述雷达一和所述雷达二的设置高度高于待检测的半挂车的整车高度；
所述雷达三的设置高度高于待检测的半挂车的整车高度，且所述雷达三的检测面朝向所述直线行进检测区上靠近所述第一龙门架的一侧设置；
一对所述测量光栅分别设置于所述直线行进检测区的两侧，且一对所述测量光栅测量区域的最高处设置位置高于半挂车的牵引销的设置位置。
在一种实施方式中，该种基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统的工作方法包括以下步骤：
待检测的半挂车自所述第一龙门架朝着所述第二龙门架的方向沿着所述直线行进检测区直线行进；
当半挂车的车头进入到所述雷达一和所述雷达二组成的激光扫描面时，触发系统的数据采集；
随着半挂车的行进，所述雷达一和所述雷达二实时采集该半挂车的横截面轮廓，所述雷达三开始实时采集该半挂车的车头轮廓并实时跟踪车头位置，一对所述测量光栅获取不同高度位置的光路通断数据信息；
当所述雷达一和所述雷达二检测到该半挂车的车尾时，该半挂车的3D扫描结束；
通过所述雷达三的车头位置数据序列以及所述雷达一和所述雷达二获取的车辆横截面轮廓数据，重建该半挂车的3D数据模型；
基于所述3D数据模型，计算出挂体的外廓尺寸；
基于所述雷达三的车头实时位置跟踪，以及一对所述测量光栅对牵引车车架高度范围的光路通断进行实时监控，结合牵引车车架的实体特征，定位出牵引车的车尾位置以及牵引销的位置，计算出牵引车的外廓尺寸；
将牵引车与挂体的外廓尺寸数据上传到车管所系统，完成该半挂车的轮廓尺寸检测。
在一种实施方式中，所述的基于所述3D数据模型，计算出挂体的外廓尺寸，具体包括：
基于挂体的头部与牵引车的车架连接部位存在高度差，利用图像识别算法和机器学习算法识别处理各类型的干扰附属物，定位出挂体前端位置在整车的位置关系，并基于所述3D数据模型计算出挂体的外廓尺寸。
在一种实施方式中，所述模型构建模块包括数据接收单元、车架模组单元、数据填充单元、模型构建单元和尺寸计算单元；
所述数据接收单元配置为：接收所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的数据；
所述车架模组单元配置为：存储多种半挂车尺寸参数空格；
所述数据填充单元配置为：基于所述数据接收单元接收到的所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的数据对应的填充于所述尺寸参数空格内；
所述模型构建单元配置为：基于被填充的所述尺寸参数空格生成半挂车的3D外廓模型；
所述尺寸计算单元配置为：基于所述3D外廓模型获取半挂车的外廓尺寸。
在一种实施方式中，所述模型构建模块还包括图像处理单元，所述图像处理单元配置为对所述第一检测模块和所述第二检测模块检测到的半挂车轮廓进行特征识别和处理，并删除出轮廓中的干扰附属物。
在一种实施方式中，所述干扰附属物包括绳头、防水布。
有益效果：本申请的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，结合3个激光雷达以及一组对射式的测量光栅，通过实时跟踪与采集车辆横截面轮廓数据，以及牵引车的车架高度范围内车辆左右被遮挡的状态数据，配合软硬件结合的方式，实现半挂车头挂分离功能，一次性分别测量出头与挂的外廓信息，提高检测效率和降低检测成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统的结构框图；
图2为本申请实施例中基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统的工作方法流程图。
附图标记：1、第一龙门架；2、雷达一；3、雷达二；4、第二龙门架；5、雷达三；6、测量光栅；7、直线行进检测区。
具体实施方式
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。在本文中，术语“包括”意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
一种基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，包括第一检测模块、第二检测模块、第三检测模块和模型构建模块。
所述第一检测模块配置为：对行进半挂车横截面进行扫描，获取整车的轮廓数据；
所述第二检测模块配置为：对行进半挂车头部进行扫描，实时获取半挂车头部位置；
所述第三检测模块配置为：对行进半挂车进行扫描，获取半挂车车尾和牵引销位置；
所述模型构建模块配置为：基于所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的检测结果，对半挂车整车进行3D建模，并基于所述3D建模的结果，计算半挂车的外廓尺寸。
参考图1所示，具体来说：
所述第一检测模块包括第一龙门架1以及横向安装于所述第一龙门架1上部的雷达一2和雷达二3；
所述第二检测模块包括第二龙门架4和安装于所述第二龙门架4上的雷达三5；
所述第三检测模块包括一对测量光栅6；
所述第一龙门架1和所述第二龙门架4之间设置有直线行进检测区7，一对所述测量光栅6设置于所述直线行进检测区7内，且一对所述测量光栅6靠近所述第一检测模块设置；
所述雷达一2和所述雷达二3的检测面相对设置于所述直线行进检测区7的两侧，且所述雷达一2和所述雷达二3的设置高度高于待检测的半挂车的整车高度；
所述雷达三5的设置高度高于待检测的半挂车的整车高度，且所述雷达三5的检测面朝向所述直线行进检测区7上靠近所述第一龙门架1的一侧设置；
一对所述测量光栅6分别设置于所述直线行进检测区7的两侧，且一对所述测量光栅6测量区域的最高处设置位置高于半挂车的牵引销的设置位置。
基于上述各模块的结构组成，本申请的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统如图2所示，具体包括以下步骤：
待检测的半挂车自所述第一龙门架1朝着所述第二龙门架4的方向沿着所述直线行进检测区7直线行进；
当半挂车的车头进入到所述雷达一2和所述雷达二3组成的激光扫描面时，触发系统的数据采集；
随着半挂车的行进，所述雷达一2和所述雷达二3实时采集该半挂车的横截面轮廓，所述雷达三5开始实时采集该半挂车的车头轮廓并实时跟踪车头位置，一对所述测量光栅6获取不同高度位置的光路通断数据信息；
当所述雷达一2和所述雷达二3检测到该半挂车的车尾时，该半挂车的3D扫描结束；
通过所述雷达三5的车头位置数据序列以及所述雷达一2和所述雷达二3获取的车辆横截面轮廓数据，重建该半挂车的3D数据模型；
基于所述3D数据模型，计算出挂体的外廓尺寸；
基于所述雷达三5的车头实时位置跟踪，以及一对所述测量光栅6对牵引车车架高度范围的光路通断进行实时监控，结合牵引车车架的实体特征，定位出牵引车的车尾位置以及牵引销的位置，计算出牵引车的外廓尺寸；
将牵引车与挂体的外廓尺寸数据上传到车管所系统，完成该半挂车的轮廓尺寸检测。在上述的工作方法中，所述的基于所述3D数据模型，计算出挂体的外廓尺寸，具体包括：
基于挂体的头部与牵引车的车架连接部位存在高度差，利用图像识别算法和机器学习算法识别处理各类型的干扰附属物，定位出挂体前端位置在整车的位置关系，并基于所述3D数据模型计算出挂体的外廓尺寸。
作为本实施例的一种优选地实施方式，所述模型构建模块包括数据接收单元、车架模组单元、数据填充单元、模型构建单元和尺寸计算单元；
所述数据接收单元配置为：接收所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的数据；
所述车架模组单元配置为：存储多种半挂车尺寸参数空格；
所述数据填充单元配置为：基于所述数据接收单元接收到的所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的数据对应的填充于所述尺寸参数空格内；
所述模型构建单元配置为：基于被填充的所述尺寸参数空格生成半挂车的3D外廓模型；
所述尺寸计算单元配置为：基于所述3D外廓模型获取半挂车的外廓尺寸。
进一步地，所述模型构建模块还包括图像处理单元，所述图像处理单元配置为对所述第一检测模块和所述第二检测模块检测到的半挂车轮廓进行特征识别和处理，并删除出轮廓中的干扰附属物，所述干扰附属物可以但不限于是绳头、防水布，需要说明的是，一般的，在车辆进行检测前，需要对完全遮挡牵引销的干扰附属物进行手动移除，从而避免牵引销无法被有效识别出。
综上所述，本申请的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，结合3个激光雷达以及一组对射式的测量光栅，通过实时跟踪与采集车辆横截面轮廓数据，以及牵引车的车架高度范围内车辆左右被遮挡的状态数据，配合软硬件结合的方式，实现半挂车头挂分离功能，一次性分别测量出头与挂的外廓信息，提高检测效率和降低检测成本。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，其特征在于，包括第一检测模块、第二检测模块、第三检测模块和模型构建模块；
所述第一检测模块配置为：对行进半挂车横截面进行扫描，获取整车的轮廓数据；
所述第二检测模块配置为：对行进半挂车头部进行扫描，实时获取半挂车头部位置；
所述第三检测模块配置为：对行进半挂车进行扫描，获取半挂车车尾和牵引销位置；
所述模型构建模块配置为：基于所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的检测结果，对半挂车整车进行3D建模，并基于所述3D建模的结果，计算半挂车的外廓尺寸。
2.根据权利要求1所述的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，其特征在于，所述第一检测模块包括第一龙门架(1)以及横向安装于所述第一龙门架(1)上部的雷达一(2)和雷达二(3)；
所述第二检测模块包括第二龙门架(4)和安装于所述第二龙门架(4)上的雷达三(5)；
所述第三检测模块包括一对测量光栅(6)；
所述第一龙门架(1)和所述第二龙门架(4)之间设置有直线行进检测区(7)，一对所述测量光栅(6)设置于所述直线行进检测区(7)内，且一对所述测量光栅(6)靠近所述第一检测模块设置；
所述雷达一(2)和所述雷达二(3)的检测面相对设置于所述直线行进检测区(7)的两侧，且所述雷达一(2)和所述雷达二(3)的设置高度高于待检测的半挂车的整车高度；
所述雷达三(5)的设置高度高于待检测的半挂车的整车高度，且所述雷达三(5)的检测面朝向所述直线行进检测区(7)上靠近所述第一龙门架(1)的一侧设置；
一对所述测量光栅(6)分别设置于所述直线行进检测区(7)的两侧，且一对所述测量光栅(6)测量区域的最高处设置位置高于半挂车的牵引销的设置位置。
3.根据权利要求2所述的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，其特征在于，该种基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统的工作方法包括以下步骤：
待检测的半挂车自所述第一龙门架(1)朝着所述第二龙门架(4)的方向沿着所述直线行进检测区(7)直线行进；
当半挂车的车头进入到所述雷达一(2)和所述雷达二(3)组成的激光扫描面时，触发系统的数据采集；
随着半挂车的行进，所述雷达一(2)和所述雷达二(3)实时采集该半挂车的横截面轮廓，所述雷达三(5)开始实时采集该半挂车的车头轮廓并实时跟踪车头位置，一对所述测量光栅(6)获取不同高度位置的光路通断数据信息；
当所述雷达一(2)和所述雷达二(3)检测到该半挂车的车尾时，该半挂车的3D扫描结束；
通过所述雷达三(5)的车头位置数据序列以及所述雷达一(2)和所述雷达二(3)获取的车辆横截面轮廓数据，重建该半挂车的3D数据模型；
基于所述3D数据模型，计算出挂体的外廓尺寸；
基于所述雷达三(5)的车头实时位置跟踪，以及一对所述测量光栅(6)对牵引车车架高度范围的光路通断进行实时监控，结合牵引车车架的实体特征，定位出牵引车的车尾位置以及牵引销的位置，计算出牵引车的外廓尺寸；
将牵引车与挂体的外廓尺寸数据上传到车管所系统，完成该半挂车的轮廓尺寸检测。
4.根据权利要求3所述的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，其特征在于，所述的基于所述3D数据模型，计算出挂体的外廓尺寸，具体包括：
基于挂体的头部与牵引车的车架连接部位存在高度差，利用图像识别算法和机器学习算法识别处理各类型的干扰附属物，定位出挂体前端位置在整车的位置关系，并基于所述3D数据模型计算出挂体的外廓尺寸。
5.根据权利要求1所述的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，其特征在于，所述模型构建模块包括数据接收单元、车架模组单元、数据填充单元、模型构建单元和尺寸计算单元；
所述数据接收单元配置为：接收所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的数据；
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所述数据填充单元配置为：基于所述数据接收单元接收到的所述第一检测模块、所述第二检测模块和所述第三检测模块的数据对应的填充于所述尺寸参数空格内；
所述模型构建单元配置为：基于被填充的所述尺寸参数空格生成半挂车的3D外廓模型；
所述尺寸计算单元配置为：基于所述3D外廓模型获取半挂车的外廓尺寸。
6.根据权利要求5所述的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，其特征在于，所述模型构建模块还包括图像处理单元，所述图像处理单元配置为对所述第一检测模块和所述第二检测模块检测到的半挂车轮廓进行特征识别和处理，并删除出轮廓中的干扰附属物。
7.根据权利要求6所述的基于测量光栅与激光雷达的半挂车头挂分离外廓测量系统，其特征在于，所述干扰附属物包括绳头、防水布。
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