CN117962780A - 一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置及其监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置及其监测系统，涉及安全驾驶技术领域，包括座舱壳，所述座舱壳的内部设置有视点调节机构，所述座舱壳的一端设置有两个内轮差监测机构。本发明通过位移传感器检测出座椅调节的位置，利用第二单片机计算座椅位置与视点视线夹角的几何关系，位移检测模块将位移传感器测得数据传输到第二单片机代入运输，并依据计算所得的镜片偏转角度输出相应的控制指令，利用第二编码器发生的脉冲信号控制一个伺服电机偏转角度，进而控制镜片向指定偏角转动，使调节后的座椅依然能通过镜片观测到货厢侧障碍物，解决了镜片由于座椅调节后视点位置改变而产生视角盲区的问题。
Description
技术领域
本发明涉及安全驾驶技术领域，具体为一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置及其监测系统。
背景技术
卡车是一种载货汽车，其由前端的驾驶座舱和后端的牵引货厢组成，由于工作性质的原因，卡车单次行程一般较长，驾驶员的驾驶时间长，容易造成驾驶员的工作疲劳，因此长距离货物运输中往往存在一定的安全隐患；卡车的辅助驾驶技术是未来的一大发展方向，辅助驾驶技术能够有效减轻驾驶员的操作负担，驾驶员就能够花费更多的时间投入到观察道路状态的任务中，有效降低交通事故发生的概率，但是，卡车的体积庞大，受限于车身体积的影响，卡车车身周围也存在多处视角盲区，如何设计一款有效先进的视角监测装置，是行业内技术人员一直研发的方向。
现有技术中，如中国专利号为：CN113879237A的“后视镜调节方法及装置”，方法包括：获取头部相对于车舱内的空间坐标；根据空间坐标，得到第一调节角度，并根据第一角度调节后视镜；获取人脸图像，提取人脸图像中的人脸位置；根据人脸位置，得到第二调节角度，并根据第二调节角度调节后视镜。
但现有技术中，由于不同驾驶员的体形不同，且驾驶员依据自身的驾驶习惯会调节座椅位置，其在驾驶座上观测后视镜的视点位置就会不同，视点位置的改变会影响驾驶员的利用后视镜观测路况，使后视角的监视范围与所需观测的路况范围偏离，无法达到最佳的视角监测角度；
同时，在卡车转弯时，其内轮的前轮和后轮的转弯半径不一致，这种车辆转弯时内前轮转弯半径与内后轮转弯半径之差为内轮差，且卡车的轴距比家用轿车要大得多，因此卡车所产生的内轮差也更大，附图9为卡车转向过程中的后视镜监视范围的变化状态图，其虚线部分表示固定后视镜所能监视的范围，由附图中可以看出，转向的内轮差会导致后视镜的所监视到范围向车身处偏移，使卡车货厢侧产生一个较大的视角盲区，并且在卡车的整个转向过程中，视角盲区的位置也在变化；同时，卡车的内轮差并不是一个固定值，不仅与车自身的前后轮轴距有关，还与卡车的转弯半径和弧度有关，也因此难以确认由卡车转向中内轮差而导致的视角盲区位置；
另外，有部分卡车还通过在车身处采用多个传感器和监视设备对上述情况中产生的视角盲区监视处理，这种监测系统由于本身处理过程较为繁琐，不是简单直接对车身侧的视角监测，通过系统进行图像的信息，这种监视方式处理存在一定延迟，其自身的信息传输准确性也存在问题，对卡车视角监测效无法到达后视镜的监测精度，这种视角监测方式存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置及其监测系统，以解决上述背景技术提出的后视镜由于座椅调节后视点位置改变和卡车转向时内轮差导致监视范围偏移而产生的视角盲区的的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，包括座舱壳，所述座舱壳的内部设置有视点调节机构，所述座舱壳的一端设置有两个内轮差监测机构，所述座舱壳的两侧均设置有平面镜机构；
所述平面镜机构包括装饰罩，所述装饰罩与所述座舱壳之间固定连接有基柱，所述装饰罩的内部设置有镜片，所述镜片的内侧壁设置有中转轴，所述中转轴与所述镜片之间滑动连接有第一连接座，所述中转轴的外侧壁固定连接有第一直齿轮，所述中转轴的两端均活动连接有限位筒，所述限位筒与所述装饰罩的内侧壁固定连接，所述装饰罩的外侧壁固定连接有伺服电机；
所述中转轴的外侧设置有两个调角组件，所述调角组件包括第五直齿轮，所述第五直齿轮的外侧啮合有两个第四直齿轮，所述第四直齿轮的底端固定连接有齿环，所述齿环的外侧啮合有第三直齿轮，所述第三直齿轮的内侧壁固定连接有旋转轴，所述旋转轴的外侧壁固定连接有第二直齿轮，所述旋转轴的两端均转动连接有第二连接座，其中一个所述第二直齿轮与所述第一直齿轮啮合，所述伺服电机的输出端与所述第五直齿轮之间固定连接有万向节。
优选的，所述内轮差监测机构包括滑动筒，所述滑动筒的内侧壁滑动连接有滑动杆，所述滑动杆的一端连接有活塞，所述滑动杆的另一端连接第一铰座。
优选的，所述滑动筒的一端连接有第二铰座，所述滑动筒的一端设置有压力传感器，所述平面镜机构的底端固定连接有广角镜。
优选的，所述中转轴的底端下方设置有电磁铁，所述装饰罩的侧壁固定连接有弧形罩，所述装饰罩的侧壁固定连接有罩挡圈，所述镜片的侧壁固定连接有连接架，所述连接架的一端与所述第四直齿轮转动连接。
优选的，所述视点调节机构包括座椅，所述座椅的底端固定连接有滑动块。
优选的，所述滑动块的底端固定连接有滑轨，所述滑动块的内部设置有位移传感器，所述滑轨与座舱壳固定连接。
本发明还提出一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统，包括内轮差监测模块、视点监测模块、第一驱动模块和第二驱动模块；
所述内轮差监测模块包括第一压力检测模块、第二压力检测模块、第一单片机和第一编码器，所述视点监测模块包括位移检测模块、第二单片机和第二编码器；
所述第一压力检测模块用于检测一个所述压力传感器的压力大小，并将压力信号输送给第一单片机；
所述第二压力检测模块用于检测另一个所述压力传感器的压力大小，并将压力信号输送给第一单片机；
所述第一单片机用于处理两个压力传感器的压力数值，计算牵引货厢与座舱壳转向过程中的夹角偏差，并向第一编码器发出控制指令；
所述第一编码器用于接收第一单片机的控制指令，并发射指定脉冲信号输送给第一驱动模块；
所述位移检测模块利用位移传感器测量滑动块在滑轨上平移的距离，检测出座椅上驾驶员观测视点的移动位置，并将检测信号传输到第二单片机；
所述第二单片机用于接收位移检测模块的位置检测信号，计算座椅与平面镜机构观测位置的偏移角度，并向第二编码器发出控制指令；
所述第二编码器用于接收第二单片机的控制指令，并发射指定脉冲信号输送给第二驱动模块；
所述第一驱动模块通过伺服控制器处理脉冲信号，并控制一个伺服电机偏转角度，最终控制镜片在中转轴轴线上偏转；
所述第二驱动模块通过伺服控制器处理脉冲信号，并控制一个伺服电机偏转角度，最终控制镜片在中转轴轴线上偏转。
优选的，还使用以下步骤：
步骤一、驾驶员就坐在座椅上，并依据自身体型调节座椅的位置，座椅在滑轨上移动过程中，位移传感器检测到座椅的偏移位置，并将位移信号传输到位移检测模块，位移检测模块将信号输送给第二单片机进行处理，第二单片机进行位置和偏角的运算处理，得到需要调节的镜片偏转角度，第二单片机依据运算所得的镜片偏转角度发射相应控制指令，控制第二编码器发射相应脉冲信号，脉冲信号经过第二驱动模块处理后控制一个伺服电机启动，使伺服电机驱动万向节偏转指定角度；
步骤二、万向节传动过程带动第五直齿轮转动，使第五直齿轮带动两侧的第四直齿轮同向旋转，致使第四直齿轮带动外侧的齿环旋转，齿环带动外侧边啮合的第三直齿轮旋转，以至于第三直齿轮带动旋转轴旋转，使得旋转轴外侧的第二直齿轮旋转，两侧的第二直齿轮同向旋转，以至于两个第二直齿轮带动中间的第一直齿轮旋转，从而使第一直齿轮带动中转轴偏转，中转轴通过第一连接座连接镜片同步偏转，使得镜片的反射镜面角度依据视点的位置进行相应调节；
步骤三、座椅位置调节固定后，驾驶员启动卡车，卡车内部电源过后，中转轴底端的一对电磁铁通电，通过磁斥力作用将中转轴向上推进，下方的第一直齿轮位置上升后与第二直齿轮错位，上方的第一直齿轮位置上升后与第二直齿轮啮合，使得镜片的偏转角度通过上方的伺服电机调节；
步骤四、卡车行驶过程中，货厢与座舱壳处于同一直线上，卡车行驶到转向过程中，受牵引的货厢与座舱壳产生偏角，并产生转向内轮差，由于座舱壳与货厢之间平行设置两个内轮差监测机构，偏角产生后两处的内轮差监测机构两端的间距不同，使滑动杆带动活塞在滑动筒内滑动，致使滑动筒内部气压改变，两个压力传感器检测到滑动筒内部压力改变后分别输送信号给第一压力检测模块和第二压力检测模块；
步骤五、第一压力检测模块将其中一个压力传感器的压力信号输送给第一单片机，第二压力检测模块将另一个压力传感器的压力信号输送给第一单片机，第一单片机运算处理压力变化的差值，得到需要调节的镜片偏转角度，第一单片机依据运算所得的镜片偏转角度发射相应的控制指令，控制第一编码器发射相应的脉冲信号，脉冲信号经过第一驱动模块处理后控制另一个伺服电机启动，镜片通过的另一个伺服电机调节其偏转角度。
优选的，所述座椅的平移距离与视点观察镜片视线偏转角度关系为：
tanα＝(l2/d-l1/d)/(1+l1*l2/d2)；
式中，α为座椅调节后驾驶员实现的偏转角度，镜片的坐标位置为O(0,0)，座椅调节前的视点坐标位置为B(-l1,-d)，座椅调节后的视点坐标位置为B'(-l2,-d)，滑轨与平面镜机构垂直线切点坐标位置为A(0,-d)，l2为座椅调节后驾驶员视点与镜片的水平距离，l1为座椅调节前驾驶员视点与镜片的水平距离，d为滑轨所在直线与镜片的垂线距离。
优选的，所述座舱壳内轮差偏角与镜片的偏转角度关系为：
β＝(θ2-θ1)/2；
式中，β为产生内轮差时需要镜片的修正偏角，θ2为卡车转向中货厢侧观察点与镜片的视线与座椅上驾驶员视点与镜片的视线的夹角，θ1为卡车直线行驶中货厢侧观察点与镜片的视线与座椅上驾驶员视点与镜片的视线的夹角。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过位移传感器检测出座椅调节的位置，利用第二单片机计算座椅位置与视点视线夹角的几何关系，位移检测模块将位移传感器测得数据传输到第二单片机代入运输，并依据计算所得的镜片偏转角度输出相应的控制指令，利用第二编码器发生的脉冲信号控制一个伺服电机偏转角度，进而控制镜片向指定偏角转动，使调节后的座椅依然能通过镜片观测到货厢侧障碍物，解决了镜片由于座椅调节后视点位置改变而产生视角盲区的问题。
2、本发明中，通过压力传感器检测出滑动筒内部气压，计算滑动杆伸入滑动筒内的位置，而后将检测信号传输到第一单片机，第一单片机依据两侧的压力信号差值计算内轮差的偏差角，利用第一编码器发射脉冲信号控制伺服电机偏转角度，使调节后的镜片适配内轮差值对厢侧边有效面积观测，解决了镜片由于卡车转向内轮差导致监视范围偏移而产生视角盲区的问题。
3、本发明中，通过中转轴控制调节镜片的偏角，并在中转轴上设置两个第一直齿轮，使中转轴通过其中一个第一直齿轮与相应处的伺服电机配合调节角度，伺服电机控制第五直齿轮传动，致使第五直齿轮带动第四直齿轮传动，并通过下方的齿环带动第三直齿轮旋转，以至于两侧的旋转轴通过第二直齿轮带动中间的中转轴转动，对镜片的反射角度调节。
4、本发明中，通过在下方限位筒内的电磁铁，控制中转轴在限位筒可调范围内移动，使中转轴与不同第二直齿轮的配合，从而使中转轴与不同的伺服电机联动，当卡车内置电源启动时，座椅位置已经完成调节，此时中转轴第一直齿轮与上方第二直齿轮啮合联动，使镜片偏转角度受到内轮差监测模块调节，卡车内置电源未启动时，中转轴受到重力向下移动，并与下方第二直齿轮啮合联动，使镜片偏转角度视点监测模块调节。
附图说明
图1为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置的整体结构示意图；
图2为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置中座舱壳的内部结构示意图；
图3为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置中视点调节机构的结构示意图；
图4为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置中内轮差监测机构的侧面结构剖视图；
图5为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置中平面镜机构的内部结构示意图；
图6为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置中调角组件的结构示意图一；
图7为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置中调角组件的结构示意图二；
图8为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统的系统框图；
图9为卡车在转向过程中由于内轮差产生的视角盲区变化状态的简示图；
图10为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置座椅过程中的运动简图；
图11为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统座椅过程中的数学模型图；
图12为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置转向过程中的运动简图；
图13为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统转向过程中的数学模型图；
图14为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统的系统图；
图15为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统中视点调节机构三种状态对镜片角度调节的简示图；
图16为本发明一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统中内轮差监测机构三种状态对镜片角度调节的简示图。
图中：1、座舱壳；2、平面镜机构；21、装饰罩；210、基柱；22、镜片；23、弧形罩；24、伺服电机；25、限位筒；26、中转轴；261、第一直齿轮；262、第一连接座；27、调角组件；271、第二连接座；272、旋转轴；273、第二直齿轮；274、第三直齿轮；275、连接架；276、齿环；277、第四直齿轮；278、第五直齿轮；28、罩挡圈；29、万向节；3、广角镜；4、内轮差监测机构；41、滑动筒；42、滑动杆；43、第一铰座；44、第二铰座；45、压力传感器；5、视点调节机构；51、座椅；52、滑轨；53、滑动块；54、位移传感器；6、内轮差监测模块；61、第一压力检测模块；62、第二压力检测模块；63、第一单片机；64、第一编码器；7、视点监测模块；71、位移检测模块；72、第二单片机；73、第二编码器；8、第一驱动模块；9、第二驱动模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
根据图1-10所示：一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，包括座舱壳1，座舱壳1的内部设置有视点调节机构5，座舱壳1的一端设置有两个内轮差监测机构4，座舱壳1的两侧均设置有平面镜机构2；平面镜机构2包括装饰罩21，装饰罩21与座舱壳1之间固定连接有基柱210，装饰罩21的内部设置有镜片22，镜片22的内侧壁设置有中转轴26，中转轴26与镜片22之间滑动连接有第一连接座262，中转轴26的外侧壁固定连接有第一直齿轮261，中转轴26的两端均活动连接有限位筒25，限位筒25与装饰罩21的内侧壁固定连接，装饰罩21的外侧壁固定连接有伺服电机24；中转轴26的外侧设置有两个调角组件27，调角组件27包括第五直齿轮278，第五直齿轮278的外侧啮合有两个第四直齿轮277，第四直齿轮277的底端固定连接有齿环276，齿环276的外侧啮合有第三直齿轮274，第三直齿轮274的内侧壁固定连接有旋转轴272，旋转轴272的外侧壁固定连接有第二直齿轮273，旋转轴272的两端均转动连接有第二连接座271，其中一个第二直齿轮273与第一直齿轮261啮合，伺服电机24的输出端与第五直齿轮278之间固定连接有万向节29。
本实施例中，镜片22相对于装饰罩21的安装角度可调节，镜片22的背面通过中转轴26连接在两个限位筒25之间，镜片22的背面还在上方和下方均设置调角组件27，两个调角组件27分别通过装饰罩21外侧的伺服电机24控制器偏转角度的调节，中转轴26的长度小于两个限位筒25的间距；
因此，中转轴26在竖直高度方向上有可调节空间，中转轴26上设置两个第一直齿轮261，两个第一直齿轮261的间距与两个调角组件27距离并不对应，因此，其中一个第一直齿轮261与第二直齿轮273位置交错，另一个第一直齿轮261与第二直齿轮273的位置向对应，始终保持最多一对第二直齿轮273与第一直齿轮261的位置啮合；
同时，在装饰罩21的内腔沿镜片22外侧边位置设置柔性填充物，柔性填充物对镜片22的位置起到支撑的作用，同样的，在罩挡圈28和镜片22之间通过柔性连接件连接，罩挡圈28对镜片22起到限位作用；调节镜片22偏转时，伺服电机24带动万向节29转动，致使万向节29带动第五直齿轮278旋转，第五直齿轮278带动两侧的第四直齿轮277旋转，以至于第四直齿轮277带动下方的两个齿环276旋转；
齿环276只与第三直齿轮274的位置相啮合，齿环276带动第三直齿轮274转动，以至于第三直齿轮274带动轴线上的旋转轴272转动，使得第二直齿轮273与第三直齿轮274同向转动，第三直齿轮274带动中间的第一直齿轮261转动，使得轴线上的中转轴26随之转动，中转轴26通过第一连接座262带动镜片22偏转角度，将镜片22调整到合适观测货厢侧视的位置，两个伺服电机24分别通过不同的模块控制，基于座椅51的位置和卡车行驶中内轮差进行相应的调节。
实施例二
根据图4、图6、图7和图8所示，视点调节机构5包括座椅51，座椅51的底端固定连接有滑动块53，滑动块53的底端固定连接有滑轨52，滑动块53的内部设置有位移传感器54，滑轨52与座舱壳1固定连接；
一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统，包括内轮差监测模块6、视点监测模块7、第一驱动模块8和第二驱动模块9；视点监测模块7包括位移检测模块71、第二单片机72和第二编码器73；位移检测模块71利用位移传感器54测量滑动块53在滑轨52上平移的距离，检测出座椅51上驾驶员观测视点的移动位置，并将检测信号传输到第二单片机72；第二单片机72用于接收位移检测模块71的位置检测信号，计算座椅51与平面镜机构2观测位置的偏移角度，并向第二编码器73发出控制指令；第二编码器73用于接收第二单片机72的控制指令，并发射指定脉冲信号输送给第二驱动模块9；第二驱动模块9通过伺服控制器处理脉冲信号，并控制一个伺服电机24偏转角度，最终控制镜片22在中转轴26轴线上偏转。
本实施例中，镜片22由于座舱壳1与货厢的内轮差需要进行角度调节，座舱壳1的位置与所牵引的货厢位置不处于同一直线上，使得处于平行设置的内轮差监测机构4两端间距不同，其中一个滑动杆42插入滑动筒41内的深度长，滑动杆42带动内部活塞向内挤压，滑动筒41内部受到压缩的空气体积大，滑动杆42位置引起的气压变化为压力传感器45所检测到，并传输其检测信号到第一单片机63；
内轮差监测机构4受到两端牵引的长度不同，压力传感器45输送到第一单片机63的压力信号也不同，其压力信号差不仅能检测到座舱壳1的偏转方向，还能依据运算结果得出由此产生的内轮差偏角，依此来控制第一单片机63的控制信号，最终利用第一编码器64发射脉冲信号控制另一个伺服电机24的偏转角度，镜片22旋转至合适角度修正有内轮差带动的视线偏差，使镜片22始终能对货厢侧边有效面积观测。
实施例三
根据图1-11所示，内轮差监测机构4包括滑动筒41，滑动筒41的内侧壁滑动连接有滑动杆42，滑动杆42的一端连接有活塞，滑动杆42的另一端连接第一铰座43，滑动筒41的一端连接有第二铰座44，滑动筒41的一端设置有压力传感器45，平面镜机构2的底端固定连接有广角镜3，中转轴26的底端下方设置有电磁铁，装饰罩21的侧壁固定连接有弧形罩23，装饰罩21的侧壁固定连接有罩挡圈28，镜片22的侧壁固定连接有连接架275，连接架275的一端与第四直齿轮277转动连接；
内轮差监测模块6包括第一压力检测模块61、第二压力检测模块62、第一单片机63和第一编码器64；第二压力检测模块62用于检测另一个压力传感器45的压力大小，并将压力信号输送给第一单片机63；第一单片机63用于处理两个压力传感器45的压力数值，计算牵引货厢与座舱壳1转向过程中的夹角偏差，并向第一编码器64发出控制指令；第一编码器64用于接收第一单片机63的控制指令，并发射指定脉冲信号输送给第一驱动模块8；第一驱动模块8通过伺服控制器处理脉冲信号，并控制一个伺服电机24偏转角度，最终控制镜片22在中转轴26轴线上偏转。
本实施例中，镜片22由于座椅51位置改变导致驾驶员观测视点位置改变而调节，驾驶员就坐在座椅51上，并依据自身体型和驾驶习惯将座椅51的位置进行调节，座椅51通过滑动块53在滑轨52上滑动，并依据滑动块53所安装的位移传感器54检测滑动块53在滑轨52上移动的位置；
位移传感器54分别在座椅51的调节前位置和调节后的位置信号输送给第二单片机72，使得第二单片机72运算出调节的偏角，并相应控制第二编码器73发射向对应的脉冲信号，使第二编码器73通过脉冲信号控制伺服电机24的偏转角度，使镜片22旋转至合适角度便于驾驶员观察到货厢外侧的障碍物。
实施例四
根据图1-12所示，还使用以下步骤：
1)驾驶员就坐在座椅51上，并依据自身体型调节座椅51的位置，座椅51在滑轨52上移动过程中，位移传感器54检测到座椅51的偏移位置，并将位移信号传输到位移检测模块71，位移检测模块71将信号输送给第二单片机72进行处理，第二单片机72进行位置和偏角的运算处理，得到需要调节的镜片22偏转角度，第二单片机72依据运算所得的镜片22偏转角度发射相应控制指令，控制第二编码器73发射相应脉冲信号，脉冲信号经过第二驱动模块9处理后控制一个伺服电机24启动，使伺服电机24驱动万向节29偏转指定角度；
2)万向节29传动过程带动第五直齿轮278转动，使第五直齿轮278带动两侧的第四直齿轮277同向旋转，致使第四直齿轮277带动外侧的齿环276旋转，齿环276带动外侧边啮合的第三直齿轮274旋转，以至于第三直齿轮274带动旋转轴272旋转，使得旋转轴272外侧的第二直齿轮273旋转，两侧的第二直齿轮273同向旋转，以至于两个第二直齿轮273带动中间的第一直齿轮261旋转，从而使第一直齿轮261带动中转轴26偏转，中转轴26通过第一连接座262连接镜片22同步偏转，使得镜片22的反射镜面角度依据视点的位置进行相应调节；
3)座椅51位置调节固定后，驾驶员启动卡车，卡车内部电源过后，中转轴26底端的一对电磁铁通电，通过磁斥力作用将中转轴26向上推进，下方的第一直齿轮261位置上升后与第二直齿轮273错位，上方的第一直齿轮261位置上升后与第二直齿轮273啮合，使得镜片22的偏转角度通过上方的伺服电机24调节；
4)卡车行驶过程中，货厢与座舱壳1处于同一直线上，卡车行驶到转向过程中，受牵引的货厢与座舱壳1产生偏角，并产生转向内轮差，由于座舱壳1与货厢之间平行设置两个内轮差监测机构4，偏角产生后两处的内轮差监测机构4两端的间距不同，使滑动杆42带动活塞在滑动筒41内滑动，致使滑动筒41内部气压改变，两个压力传感器45检测到滑动筒41内部压力改变后分别输送信号给第一压力检测模块61和第二压力检测模块62；
5)第一压力检测模块61将其中一个压力传感器45的压力信号输送给第一单片机63，第二压力检测模块62将另一个压力传感器45的压力信号输送给第一单片机63，第一单片机63运算处理压力变化的差值，得到需要调节的镜片22偏转角度，第一单片机63依据运算所得的镜片22偏转角度发射相应的控制指令，控制第一编码器64发射相应的脉冲信号，脉冲信号经过第一驱动模块8处理后控制另一个伺服电机24启动，镜片22通过的另一个伺服电机24调节其偏转角度。
本实施例中，利用位移传感器54检测的位移信号，位移传感器54将座椅51的位移信息输送给位移检测模块71，位移检测模块71接收信息并进行处理后，将座椅51的位置信息输送给第二单片机72，使第二单片机72利用座椅51移动前后的位置差计算出驾驶员视点的视线偏角，镜片22的镜面位置为驾驶员视点视线与观测物与镜片22视线延长线夹角的角中分线上，因此，镜片22的镜面调节角度为座椅51调节后，驾驶员视点所在视线偏差角度的一半，以此来运算出镜片22所需转动的偏角，并利用第二编码器73控制发射相应的脉冲信号使镜片22作出相应的偏转；
同样的，利用压力传感器45检测两个滑动筒41内的压力信号，通过压力信息计算得到滑动杆42在滑动筒41上的位移信息，从而检算出此状态中座舱壳1与货厢的偏角，从而得到货厢侧边的位置，至此，不难计算出此状态观测物与镜片22视线和视点与镜片22视线的夹角，分别计算出产生内轮差之前的视线夹角和产生内轮差之后的视线夹角，此过程中，镜片22始终处于视角夹角的角中分线上，换言之，镜片22由此产生的偏差为视线偏差的一半，以此来运算出镜片22所需转动的偏角，并利用第一编码器64控制发射相应的脉冲信号使镜片22作出相应的偏转。
实施例五
根据图2、图3、图10、图12、图13、图14和图15所示，座椅51的平移距离与视点观察镜片22视线偏转角度关系为：
tanα＝(l2/d-l1/d)/(1+l1*l2/d2)；
式中，α为座椅51调节后驾驶员实现的偏转角度，镜片22的坐标位置为O(0,0)，座椅51调节前的视点坐标位置为B(-l1,-d)，座椅51调节后的视点坐标位置为B'(-l2,-d)，滑轨52与平面镜机构2垂直线切点坐标位置为A(0,-d)，l2为座椅51调节后驾驶员视点与镜片22的水平距离，l1为座椅51调节前驾驶员视点与镜片22的水平距离，d为滑轨52所在直线与镜片22的垂线距离；
座舱壳1内轮差偏角与镜片22的偏转角度关系为：
β＝(θ2-θ1)/2；
式中，β为产生内轮差时需要镜片22的修正偏角，θ2为卡车转向中货厢侧观察点与镜片22的视线与座椅51上驾驶员视点与镜片22的视线的夹角，θ1为卡车直线行驶中货厢侧观察点与镜片22的视线与座椅51上驾驶员视点与镜片22的视线的夹角。
本实施例中，为了解释座椅51调节位置与镜片22需要偏转角度的关系，以一侧的镜片22为原点建立平面坐标系进行数学分析，实际上，另一侧的镜片22观测角度数学分析模型与之同理，镜片22与滑轨52所在中轴线的切点坐标位置为A(0,-d)，座椅51调节前视点的坐标位置为B(-l1,-d)，此时视线和镜片22与滑轨52所在中轴线的垂线夹角为θ3，根据三角函数表达式可知tanθ3＝l1/d，座椅51调节后视点的坐标位置为B'(-l2,-d)，此时视线和镜片22与滑轨52所在中轴线的垂线间夹角为θ4，根据三角函数表达式可知tanθ4＝l2/d，θ4与θ3之间的差值即为α，且有tan(θ4-θ3)＝(tanθ4-tanθ3)/(1+tanθ4tanθ3)，因此得出α与座椅51位置关系式tanα＝(l2/d-l1/d)/(1+l1*l2/d2)，根据位移传感器54测得出的l1和l2数据以及已知的d，不难得到镜片22在座椅51调节后需要偏转的角度α。
本装置的使用方法及工作原理：卡车行驶前，驾驶员就坐在座椅51上，并调节座椅51的位置，位移传感器54将座椅51的偏移位置信号传输到位移检测模块71，位移检测模块71将信号输送给第二单片机72进行处理，第二单片机72控制第二编码器73发射脉冲信号，脉冲信号经过第二驱动模块9处理后控制下方的伺服电机24启动；
然后，伺服电机24通过万向节29带动第五直齿轮278转动，第五直齿轮278带动第四直齿轮277，第四直齿轮277带动外侧的齿环276旋转，齿环276让第三直齿轮274旋转，第三直齿轮274带动旋转轴272旋转，旋转轴272通过第二直齿轮273带动中间的第一直齿轮261旋转，致使第一直齿轮261带动中转轴26偏转，中转轴26带动镜片22调节角度；
随后，启动卡车，中转轴26底端的一对电磁铁通电，通过磁斥力作用将中转轴26向上推进，下方的第一直齿轮261位置上升后与第二直齿轮273错位，上方的第一直齿轮261位置上升后与第二直齿轮273啮合；
卡车行驶到转向处时，座舱壳1与货厢之间产生偏角，使滑动杆42带动活塞在滑动筒41内滑动，两侧的滑动杆42移动的位置不同，压力传感器45检测到压力，分别输送信号给第一压力检测模块61和第二压力检测模块62，并利用第一单片机63依据压力差值计算内轮船偏角，而后控制第一编码器64发射相应的脉冲信号，脉冲信号经过第一驱动模块8处理后控制上方伺服电机24启动，镜片22通过伺服电机24调节其偏转角度。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，包括座舱壳(1)，其特征在于：所述座舱壳(1)的内部设置有视点调节机构(5)，所述座舱壳(1)的一端设置有两个内轮差监测机构(4)，所述座舱壳(1)的两侧均设置有平面镜机构(2)；
所述平面镜机构(2)包括装饰罩(21)，所述装饰罩(21)与所述座舱壳(1)之间固定连接有基柱(210)，所述装饰罩(21)的内部设置有镜片(22)，所述镜片(22)的内侧壁设置有中转轴(26)，所述中转轴(26)与所述镜片(22)之间滑动连接有第一连接座(262)，所述中转轴(26)的外侧壁固定连接有第一直齿轮(261)，所述中转轴(26)的两端均活动连接有限位筒(25)，所述限位筒(25)与所述装饰罩(21)的内侧壁固定连接，所述装饰罩(21)的外侧壁固定连接有伺服电机(24)；
所述中转轴(26)的外侧设置有两个调角组件(27)，所述调角组件(27)包括第五直齿轮(278)，所述第五直齿轮(278)的外侧啮合有两个第四直齿轮(277)，所述第四直齿轮(277)的底端固定连接有齿环(276)，所述齿环(276)的外侧啮合有第三直齿轮(274)，所述第三直齿轮(274)的内侧壁固定连接有旋转轴(272)，所述旋转轴(272)的外侧壁固定连接有第二直齿轮(273)，所述旋转轴(272)的两端均转动连接有第二连接座(271)，其中一个所述第二直齿轮(273)与所述第一直齿轮(261)啮合，所述伺服电机(24)的输出端与所述第五直齿轮(278)之间固定连接有万向节(29)。
2.根据权利要求1所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，其特征在于：所述内轮差监测机构(4)包括滑动筒(41)，所述滑动筒(41)的内侧壁滑动连接有滑动杆(42)，所述滑动杆(42)的一端连接有活塞，所述滑动杆(42)的另一端连接第一铰座(43)。
3.根据权利要求2所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，其特征在于：所述滑动筒(41)的一端连接有第二铰座(44)，所述滑动筒(41)的一端设置有压力传感器(45)，所述平面镜机构(2)的底端固定连接有广角镜(3)。
4.根据权利要求3所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，其特征在于：所述中转轴(26)的底端下方设置有电磁铁，所述装饰罩(21)的侧壁固定连接有弧形罩(23)，所述装饰罩(21)的侧壁固定连接有罩挡圈(28)，所述镜片(22)的侧壁固定连接有连接架(275)，所述连接架(275)的一端与所述第四直齿轮(277)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，其特征在于：所述视点调节机构(5)包括座椅(51)，所述座椅(51)的底端固定连接有滑动块(53)。
6.根据权利要求5所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，其特征在于：所述滑动块(53)的底端固定连接有滑轨(52)，所述滑动块(53)的内部设置有位移传感器(54)，所述滑轨(52)与座舱壳(1)固定连接。
7.一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统，其特征在于，使用了上述权利要求1-6中任意一项所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置，包括内轮差监测模块(6)、视点监测模块(7)、第一驱动模块(8)和第二驱动模块(9)；
所述内轮差监测模块(6)包括第一压力检测模块(61)、第二压力检测模块(62)、第一单片机(63)和第一编码器(64)，所述视点监测模块(7)包括位移检测模块(71)、第二单片机(72)和第二编码器(73)；
所述第一压力检测模块(61)用于检测一个所述压力传感器(45)的压力大小，并将压力信号输送给第一单片机(63)；
所述第二压力检测模块(62)用于检测另一个所述压力传感器(45)的压力大小，并将压力信号输送给第一单片机(63)；
所述第一单片机(63)用于处理两个压力传感器(45)的压力数值，计算牵引货厢与座舱壳(1)转向过程中的夹角偏差，并向第一编码器(64)发出控制指令；
所述第一编码器(64)用于接收第一单片机(63)的控制指令，并发射指定脉冲信号输送给第一驱动模块(8)；
所述位移检测模块(71)利用位移传感器(54)测量滑动块(53)在滑轨(52)上平移的距离，检测出座椅(51)上驾驶员观测视点的移动位置，并将检测信号传输到第二单片机(72)；
所述第二单片机(72)用于接收位移检测模块(71)的位置检测信号，计算座椅(51)与平面镜机构(2)观测位置的偏移角度，并向第二编码器(73)发出控制指令；
所述第二编码器(73)用于接收第二单片机(72)的控制指令，并发射指定脉冲信号输送给第二驱动模块(9)；
所述第一驱动模块(8)通过伺服控制器处理脉冲信号，并控制一个伺服电机(24)偏转角度，最终控制镜片(22)在中转轴(26)轴线上偏转；
所述第二驱动模块(9)通过伺服控制器处理脉冲信号，并控制一个伺服电机(24)偏转角度，最终控制镜片(22)在中转轴(26)轴线上偏转。
8.根据权利要求7所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统，其特征在于，还使用以下步骤：
S1、驾驶员就坐在座椅(51)上，并依据自身体型调节座椅(51)的位置，座椅(51)在滑轨(52)上移动过程中，位移传感器(54)检测到座椅(51)的偏移位置，并将位移信号传输到位移检测模块(71)，位移检测模块(71)将信号输送给第二单片机(72)进行处理，第二单片机(72)进行位置和偏角的运算处理，得到需要调节的镜片(22)偏转角度，第二单片机(72)依据运算所得的镜片(22)偏转角度发射相应控制指令，控制第二编码器(73)发射相应脉冲信号，脉冲信号经过第二驱动模块(9)处理后控制一个伺服电机(24)启动，使伺服电机(24)驱动万向节(29)偏转指定角度；
S2、万向节(29)传动过程带动第五直齿轮(278)转动，使第五直齿轮(278)带动两侧的第四直齿轮(277)同向旋转，致使第四直齿轮(277)带动外侧的齿环(276)旋转，齿环(276)带动外侧边啮合的第三直齿轮(274)旋转，以至于第三直齿轮(274)带动旋转轴(272)旋转，使得旋转轴(272)外侧的第二直齿轮(273)旋转，两侧的第二直齿轮(273)同向旋转，以至于两个第二直齿轮(273)带动中间的第一直齿轮(261)旋转，从而使第一直齿轮(261)带动中转轴(26)偏转，中转轴(26)通过第一连接座(262)连接镜片(22)同步偏转，使得镜片(22)的反射镜面角度依据视点的位置进行相应调节；
S3、座椅(51)位置调节固定后，驾驶员启动卡车，卡车内部电源过后，中转轴(26)底端的一对电磁铁通电，通过磁斥力作用将中转轴(26)向上推进，下方的第一直齿轮(261)位置上升后与第二直齿轮(273)错位，上方的第一直齿轮(261)位置上升后与第二直齿轮(273)啮合，使得镜片(22)的偏转角度通过上方的伺服电机(24)调节；
S4、卡车行驶过程中，货厢与座舱壳(1)处于同一直线上，卡车行驶到转向过程中，受牵引的货厢与座舱壳(1)产生偏角，并产生转向内轮差，由于座舱壳(1)与货厢之间平行设置两个内轮差监测机构(4)，偏角产生后两处的内轮差监测机构(4)两端的间距不同，使滑动杆(42)带动活塞在滑动筒(41)内滑动，致使滑动筒(41)内部气压改变，两个压力传感器(45)检测到滑动筒(41)内部压力改变后分别输送信号给第一压力检测模块(61)和第二压力检测模块(62)；
S5、第一压力检测模块(61)将其中一个压力传感器(45)的压力信号输送给第一单片机(63)，第二压力检测模块(62)将另一个压力传感器(45)的压力信号输送给第一单片机(63)，第一单片机(63)运算处理压力变化的差值，得到需要调节的镜片(22)偏转角度，第一单片机(63)依据运算所得的镜片(22)偏转角度发射相应的控制指令，控制第一编码器(64)发射相应的脉冲信号，脉冲信号经过第一驱动模块(8)处理后控制另一个伺服电机(24)启动，镜片(22)通过的另一个伺服电机(24)调节其偏转角度。
9.根据权利要求7所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统，其特征在于，所述座椅(51)的平移距离与视点观察镜片(22)视线偏转角度关系为：
tanα＝(l2/d-l1/d)/(1+l1*l2/d2)；
式中，α为座椅(51)调节后驾驶员实现的偏转角度，镜片(22)的坐标位置为O(0,0)，座椅(51)调节前的视点坐标位置为B(-l1,-d)，座椅(51)调节后的视点坐标位置为B'(-l2,-d)，滑轨(52)与平面镜机构(2)垂直线切点坐标位置为A(0,-d)，l2为座椅(51)调节后驾驶员视点与镜片(22)的水平距离，l1为座椅(51)调节前驾驶员视点与镜片(22)的水平距离，d为滑轨(52)所在直线与镜片(22)的垂线距离。
10.根据权利要求7所述的一种基于辅助驾驶的卡车视角监测系统，其特征在于，所述座舱壳(1)内轮差偏角与镜片(22)的偏转角度关系为：
β＝(θ2-θ1)/2；
式中，β为产生内轮差时需要镜片(22)的修正偏角，θ2为卡车转向中货厢侧观察点与镜片(22)的视线与座椅(51)上驾驶员视点与镜片(22)的视线的夹角，θ1为卡车直线行驶中货厢侧观察点与镜片(22)的视线与座椅(51)上驾驶员视点与镜片(22)的视线的夹角。
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| CN202410161640.4A CN117962780A (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 一种基于辅助驾驶的卡车视角监测装置及其监测系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118259699A (zh) * | 2024-05-27 | 2024-06-28 | 北京易诚高科科技发展有限公司 | 一种智能座舱的多屏联动控制方法 |
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2024
- 2024-02-05 CN CN202410161640.4A patent/CN117962780A/zh active Pending
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