CN201133809Y - 机动车外廓尺寸动态自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到属于车辆测量技术领域，尤其涉及一种机动车检测站和高速公路机动车超载超限检测站等部门所用的机动车外廓尺寸测量设备。机动车外廓尺寸动态自动测量装置，包括测距传感器组、信号处理模块、嵌入式计算机数据采集系统、计算机软件处理模块，测距传感器组包括高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器，它们分别通过与其相对应的信息处理模块与嵌入式计算机数据采集系统连接。本实用新型可以对低速行驶的机动车外廓尺寸进行自动测量，并通过电脑屏幕动态显示出机动车的三维外廓图形，精确显示出机动车三维外廓图形的长、宽、高、货箱栏板高度等尺寸数据。有效地提高机动车测量的工作效率，且检测系统稳定可靠、操作简单。

Description

机动车外廓尺寸动态自动测量装置

所属领域

本实用新型涉及到属于车辆测量技术领域，尤其涉及一种机动车检测站和高速公路机动车超载超限检测站等部门所用的机动车外廓尺寸测量设备。

背景技术

机动车超载超限已成为严重影响国家和人民生命财产安全，危及社会经济秩序稳定的一个突出问题。为达到超载运输目的，必须对机动车进行各种改装，如对机动车加厚钢板，加大车廂尺寸等。所以从源头上禁止超限机动车，在机动车检测站和高速公路超载超限检测站等部门对超高、超宽、超长、超重的机动车进行动态检测十分必要。依据国家标准GB 1589-2004《道路机动车外廓尺寸、轴荷及质量限值》、GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》，各个机动车检测站必须对新注册机动车和在用机动机动车的外廓尺寸进行强制检测；高速公路部门在治理超载超限行政执法中，也需要对各种机动车外廓尺寸进行检测。在目前的检测过程中，没有较好的动态测量机动车外廓尺寸装置，基本上仍延用过去人工测量方式，由于人工测量的不确定性以及费时费力不安全，迫切需要一种测量仪器对机动车外廓尺寸进行自动测量，以减少测量工作强度及人为因素的干扰。

公开发表的专利《机动车外廓自动测量系统》，专利号20061003866.X，公开了一种机动车外廓自动测量系统，该系统的技术特征在于利用“PC机操控数字摄像机分别获取机动车正面和侧面的图像，然后自动从图像中识别出机动车的轮廓，通过非线性映射的计算方法得到机动车的长度、宽度和高度尺寸，并将结果通过输出设备显示；检测前，必需进行图像校准。”该技术方案虽然可以实现机动车外廓尺寸的测量，但是存在以下问题：

1、只能静态测量机动车外廓尺寸。在实际工作中，为提高工作效率，机动车检测站往往需要动态测量机动车外廓尺寸，显然静态测量机动车外廓尺寸不适用于要求快速检测的各种机动车检测站。

2、对加长机动车的测量有困难。在目前国家规定的机动车产品中，机动车长度最长可达20米，显然采用CCD摄像机对20米长度的机动车进行测量有一定的难度。

3、对机动车货箱栏板高度测量没有明确表述。在测量机动车外廓尺寸中，机动车货箱栏板高度是必检项目，如果对机动车货箱栏板高度没有检测，机动车外廓尺寸的检测数据是不完整的。

此外，由于该技术方案是通过PC机操控数字摄像机分别获取机动车正面和侧面的图像，然后自动从图像中识别出机动车的轮廓，通过非线性映射的计算方法得到机动车的长度、宽度和高度尺寸。因此，侧面摄像机位置和正面摄像机位置与被测机动车的距离直接影响到测试数据的精确性。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其通过计算机对所采集的信号进行处理，实现智能化测量机动车外廓尺寸的技术方案，从而避免了因摄像机的图像失真而导致的测试数据的误差，并可实现机动车外廓尺寸的动态测量。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

机动车外廓尺寸动态自动测量装置，包括测距传感器组、信号处理模块、嵌入式计算机数据采集系统、计算机软件处理模块，测距传感器组包括高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器，高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器分别通过与其相对应的信息处理模块与嵌入式计算机数据采集系统连接。

作为优选，上述的高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器至少有1组传感器连接分时扫描电子控制系统。

作为优选，上述的长度测量传感器采用红外光幕传感器，红外光幕传感器由多对红外发射管和接收管成对组成并排成线阵列分别放置在检测车道的左右两侧。作为再优选，考虑到不同机动车的不同最大长度边缘位置，上述的红外发射管和接收管装置安放高度不同并设计成一定的倾斜角度，每对红外发射管和接收管的间距为1-2cm。

作为再优选，上述的机动车长度测量传感器还包括激光定位开关。激光定位开关的发射与接收装置相对安装，并按等距离、等间距排列放置。考虑到不同机动车的不同最大长度边缘位置，上述的激光定位开关的接收与发射装置安放高度不同并设计成一定的倾斜角度，相邻二个激光定位开关间距小于或等于红外光幕传感器的测量长度范围。

作为优选，上述的宽度测量传感器和/或高度测量传感器采用2台激光扫描系统构成，2台激光扫描系统对角安置在检测车道左右两侧上方。

作为优选，上述的高度测量传感器采用1台激光扫描系统，激光扫描系统安置在检测车道的上方。

作为优选，宽度测量传感器采用多对超声波传感器组成超声波点阵列，每组超声波点阵列分置在检测车道左右两侧，并相互对中。

作为优选，高度测量传感器采用多个超声波传感器组成超声波点阵列，超声波点阵列放置在检测车道的上方。

作为优选，上述的高度测量传感器采用红外光幕传感器，由多对红外光发射和接收管点阵排列组成红外光幕传感器，每对红外光幕传感器分置在检测车道左右两侧，等距离并相互对中。

本实用新型的优点如下：

1、采用激光扫描系统扫描动态测量汽车外廓尺寸。经软件设计，激光扫描系统具有测距自动修正功能，在面扫描区域，对应安放10°、40°、90°标准距离基准点，在测量工作前，计算机发出指令，激光扫描系统对各标准距离基准点进行扫描，将扫描出至各基准点的距离和数据库内标准距离进行比对，如果发现误差，则由软件自动予以修正。

2、测量机动车的长度不受限制。本系统采用激光定位开关和红外光幕传感器配合使用的方法，不受检测场地和汽车长度的影响，如果需要加长测量范围，只需增加激光定位开关的数量即可，测量精度不受汽车长短影响，可以满足了有关国家标准的要求。

3、红外光幕传感器采用了分时扫描技术。红外光幕传感器的发射和接收由单片机来控制，由于红外发射管发射出的红外光是散射的，一般需要光学方法进行聚焦再发射，使用这种方法不能解决精密定位，而且设计复杂，成本高。本实用新型设计采用分时扫描电路，在任何时间段，红外光幕传感器的发射与接收只有一对接通，使用这种采样方法可以精确定位到10mm，甚至更小，并且电路简单，方便可靠。

4、超声波幕传感器采用了分时扫描技术和小发射角定位方法。(超声波幕传感器的发射和接收由单片机来控制。一般超声波传感器的声波散射角比较大，通常在45度左右，不能满足精确定位的要求，本实用新型使用了小发射角的超声波传感器，超声波发射角小于10度，并设计采用分时扫描电路，在任何时间段，超声波传感器的发射与接收只有一对接通，使用这种采样方法，能识别1米远处覆盖半径为70mm区域的物体，并且电路简单，方便可靠，可以测量汽车高度、宽度、货箱栏板高度，适用于室内检测站。

5、考虑到在测量过程中汽车行驶速度有变化，本实用新型在计算机软件设计中，增加对运行在二个激光定位开关之间的汽车车速进行测量和计算，用来修正机动车行驶速度变化造成的机动车外廓尺寸扫描误差，以便更准确的测量汽车外廓尺寸。

本实用新型通过高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器，并将其所获得的测量数据输入计算机进行处理，实现了在全天候条件下，对低速行驶的机动车外廓尺寸进行自动测量，并通过电脑屏幕动态显示出机动车的三维外廓图形，精确显示出机动车三维外廓图形的长、宽、高、货箱栏板高度等尺寸数据。可有效地提高机动车测量的工作效率，且检测系统稳定可靠、操作简单。

附图说明

图1是本实用新型的测量系统的结构框图。

图2是本实用新型的机动车长度测量原理图。

图3是本实用新型的2台激光扫描系统对机动车高度、宽度、货箱栏板高度测量原理图。

图4是本实用新型的超声波幕传感器对机动车宽度测量原理图。

图5是本实用新型的超声波幕传感器对机动车高度、货箱栏板高度测量原理图。

图6是本实用新型的机动车外廓尺寸检测流程图。

图7是本实用新型的红外光幕传感器电路原理图。

图8是本实用新型的超声波幕传感器电路原理图。

图9是本实用新型的1台激光扫描系统对机动车高度、货箱栏板高度测量原理图。

图10是本实用新型的红外光幕传感器对机动车高度测量原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示的机动车外廓尺寸动态自动测量系统，包括测距传感器组1、信号处理模块2、嵌入式计算机数据采集系统3、计算机软件处理模块4。测距传感器组1包括高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器。高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器分别通过与其相对应的信息处理模块2与嵌入式计算机数据采集系统3连接。嵌入式计算机数据采集系统3连接计算机上的计算机软件处理模块4。长度测量传感器可以采用红外光幕传感器5和激光定位开关7。高度测量传感器可以采用激光扫描系统8、超声波传感器10和红外光幕传感器5。宽度测量传感器可以采用激光扫描系统8和超声波传感器10。

1、激光定位开关7、红外光幕传感器5测机动车6长度

如图2所示，红外光幕传感器5由多对红外发射管和接收管成对组成并排成线阵列，每对的间距为1-2cm，分别放置在检测车道左右两侧。考虑到不同机动车的不同最大长度边缘位置，上述的红外发射管和接收管装置安放高度不同并设计成一定的倾斜角度。如图7所示，红外光幕传感器5的发射和接收由单片机来控制，单片机内置有分时扫描电子控制系统，在任何时间段，红外光幕传感器5的发射与接收只有一对接通，这种采样方法可以使测量值精确定位到10mm，甚至更小。

如图2所示，激光定位开关7的发射与接收装置分别安放在检测车道的左右两侧并按等距离、等间距排列放置，并与机动车6行驶方向呈90度角。同时，考虑到不同机动车6的不同最大长度边缘位置，激光定位开关7的接收与发射装置安放高度不同并设计成一定的倾斜角度。相邻二个激光定位开关7间距小于或等于红外光幕传感器5的测量长度范围。这里对测量机动车6的长度没有限制，如果需要加长测量范围，只需增加激光定位开关7的数量即可。机动车6的长短对测量精度没有影响，可以满足了有关国家标准的要求。

机动车6在前进过程中，车头部分遮挡住某对激光定位开关7，同时车尾进入红外光幕传感器5的测量长度范围时，电脑计算出被车尾遮挡部分红外光幕传感器5发射管和接收管成对数量，乘以红外管的间距，加上某对被车头遮挡的激光定位开关7与红外光幕传感器5之间距离，最终计算出机动车6的长度值。另外，红外光幕传感器5还具有判断机动车6行驶方向的功能。

测量机动车6长度采用红外光幕传感器5和激光定位开关7加上软件的逻辑运算得以实现，此种方法测量车长不仅精度高，而且最大限度的节约了硬件成本。

2、激光扫描系统8测机动车6宽度、高度和货箱栏板高度的综合测量

采用激光扫描系统8实现对机动车6宽度、高度、货箱栏板高度的综合测量。根据精度要求可以采用二种方法：

1)2台激光扫描系统8安装在检测车道左右两侧的上方离地面4-6米高度(如图3所示)，扫描角度9为60-100度。

2)1台激光扫描系统8安装在检测车道的上方离地面高度5米以上(如图9所示)，扫描角度11为90-150度。

方法一：在机动车6前进过程中，2台激光扫描系统8由计算机进行控制。激光扫描系统8对机动车6的宽度、高度、货箱栏板高度进行二维动态测量。激光扫描系统8首先逐层扫描出的机动车6外廓到激光扫描系统8的相对距离，通过计算机软件计算出机动车6二维的宽度、高度、货箱栏板高度尺寸数据，再采用分时扫描的方法，取得机动车6移动时各个切割分层面的宽度、高度和货箱栏板高度值，同时结合机动车6长度的测量，通过计算机软件处理，模拟并输出机动车6外廓三维图形及尺寸数据。

方法二：在机动车6前进过程中，1台激光扫描系统8由计算机进行控制。激光扫描系统8对机动车6的高度、货箱栏板高度进行动态测量。激光扫描系统8首先逐层扫描出的机动车6外廓到激光扫描系统8的相对距离，通过计算机软件计算出机动车6的高度、货箱栏板高度尺寸数据，再采用分时扫描的方法，取得机动车6移动时各个切割分层面的高度和货箱栏板高度值。

2台高分辨率激光扫描系统8对机动车6宽度、高度和货箱栏板高度的测量，此种方法通过动态图像处理技术，描绘出机动车6表面的轮廓图像，再进行数据处理，最大限度的去除机动车6的示位灯、后视镜等因素的影响，得出机动车6真实的宽度、高度和货箱栏板高度尺寸值。

3、红外光幕传感器5测机动车6车高

由于激光扫描系统8的价格较高，考虑到节约成本，机动车6高度的测量也可以采用红外光幕法测量。如图10所示，在检测车道的左右两侧，距地面1.2米起安装2.8-4.8米高度红外光幕传感器5，红外光幕传感器5由多对红外发射管和接收管成对组成，并排成线阵列分别放置，每对红外光幕传感器5间距为10毫米。红外光幕传感器5采用分时扫描、发送方法，对移动的机动车6高度进行测量。在机动车6通过检测车道中，经过计算红外光幕被遮档的数量，乘以红外光幕间的距离，计算出机动车6的高度值。

4、超声波幕传感器10测机动车6宽度、高度和货箱栏板高度

由多对/个超声波传感器点阵排列组成超声波幕传感器10来测量机动车6宽度、高度、货箱栏板高度。

如图4所示，每组超声波幕传感器10分置在检测车道左右两侧，测定机动车6的宽度。如图5所示，每组超声波幕传感器10分置在检测车道的上方，测定机动车6的高度和货箱栏板高度。

上述的每对/个超声波传感器等距离放置，超声波发射角小于10度。如图8所示，超声波幕传感器10由单片机来控制，单片机内置有分时扫描电子控制系统。超声波幕传感器10采用分时扫描、发送方法，在机动车6的行使过程中，超声波幕传感器10扫描出机动车6宽度、高度、货箱栏板高度轮廓，经过数据提取技术，将机动车6宽度、高度、货箱栏板高度尺寸数据计算出来。

5、测量方法

如图6所示，由PC计算机控制和管理整个测量系统。测量开始时，传感器自检模块开始工作，各种传感器检查无误后，软件发出对机动车6检测命令，红外光幕传感器5检测机动车6是否进入测量范围(如图2所示，红外光幕传感器5通过软件可以判断机动车6的行进方向)，如果进入，则启动激光定位开关7、激光扫描系统8或超声波幕传感器10、红外光幕传感器5(含红外光幕传感器5测车高)开始工作，扫描、采集机动车6长、宽、高和货箱栏板高度的动态实时数据。如果机动车6尾部进入红外光幕传感器5的测量长度范围时，由激光定位开关7确定机动车6头部到达位置，测量机动车6长度完成；如果机动车6尾部驶过激光扫描系统8或超声波幕传感器10、红外光幕传感器5(含红外光幕传感器5测车高)扫描范围，则测量工作结束。由嵌入式计算机数据采集系统将采集到的数据通过100兆网线传送到PC机，再通过采样信号控制模块、采样图像过滤模块、图像修正模块、三维图像模拟模块、数据库存储模块、数据显示模块，最终得出机动车6的外廓三维图像及长度、宽度、高度、货箱栏板高度综合数据，同时将测量的数据存入到数据库中。

在检测某些特殊机动车6时(如水泥槽罐车等)，有部份轮廓几何图形呈圆弧形状，系统可以调用三维图像模拟软件，在计算机屏幕上，对机动车6轮廓三维图形、正面、侧面、俯视图进行修正。

Claims (12)

1.机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征在于：该装置包括测距传感器组(1)、信号处理模块(2)、嵌入式计算机数据采集系统(3)、计算机软件处理模块(4)，所述的测距传感器组(1)包括高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器，高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器分别通过与其相对应的信息处理模块(2)与嵌入式计算机数据采集系统(3)连接。

2.根据权利要求1所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征在于：高度测量传感器、宽度测量传感器和长度测量传感器至少有1组传感器连接分时扫描电子控制系统。

3.根据权利要求1或2所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征在于：长度测量传感器采用红外光幕传感器(5)，红外光幕传感器(5)由多对红外发射管和接收管成对组成并排成线阵列分别放置在检测车道的左右两侧。

4.根据权利要求3所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征还在于：红外光幕传感器(5)由多对红外发射管和接收管并成对组成，排成线阵列，每对的间距为1-2cm。

5.根据权利要求4所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征还在于：红外光幕传感器(5)的接收与发射装置安放高度不同并设计成一定的倾斜角度。

6.根据权利要求1或2所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征在于：机动车长度测量传感器还包括激光定位开关(7)，激光定位开关(7)的发射与接收装置相对安装，并按等距离、等间距排列放置。

7.根据权利要求5所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征在于：激光定位开关(7)的接收与发射装置安放高度不同并设计成一定的倾斜角度；相邻二个激光定位开关(7)间距小于或等于红外光幕传感器(5)的测量长度范围。

8.根据权利要求1或2所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征在于：宽度测量传感器和/或高度测量传感器采用2台激光扫描系统(8)构成，2台激光扫描系统(8)对角安置在检测车道左右两侧上方。

9.根据权利要求1或2所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征在于：高度测量传感器采用1台激光扫描系统(8)，激光扫描系统(8)安置在检测车道的上方。

10.根据权利要求1或2所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征还在于：宽度测量传感器采用多对超声波传感器(10)组成超声波点阵列，超声波点阵列分置在检测车道左右两侧，并相互对中。

11.根据权利要求1或2所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征还在于：高度测量传感器采用多个超声波传感器(10)组成超声波点阵列，超声波点阵列放置在检测车道的上方。

12.根据权利要求1或2所述的机动车外廓尺寸动态自动测量装置，其特征还在于：高度测量传感器采用红外光幕传感器(5)，由多对红外光发射和接收管点阵排列组成红外光幕传感器(5)，每组红外光幕传感器(5)分置在检测车道左右两侧，等距离并相互对中。

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