CN204043621U - 基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车辆检测装置，具体涉及一种基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，包括位于龙门架两侧的两台脉冲式激光扫描仪，脉冲式激光扫描仪依次与光信号接收处理模块、数据打包存储模块、工控机单元和数据存储单元相连，龙门架前方且同时位于车辆的车牌正前方的位置处还设置有车牌识别模块，车牌识别模块与工控机单元相连。本实用新型采用基于物扫描光学的扫描仪系统进行车辆超宽超高数据的采集，物扫描光学系统扫描视场大、扫描密度高，能在车辆不停车的情况下快速获取车辆的外形轮廓数据并进行处理。

Description

基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种车辆检测装置，具体涉及一种基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，更具体是涉及一种在不停车状态下测量车辆信息和货物的宽度、高度的检测装置。

背景技术

随着我国高速公路建设和公路的运输承载规模前所未有的发展，由此带来的车辆的超速监视、车辆超限超载现象也日趋严重，车辆超宽超高检测是车辆检测的一项重要的内容，目前采用的检测手段，有很多不足之处，第一，采用人工的方式检测，检测程序复杂，速度慢，人力成本大，精度低等，且受自然环境的影响也比较大；第二，采用影像方式检测，车辆需要停车检测，且检测精度不高；第三，采用单激光器检测，扫描范围有限，货物一旦超出高度，就会影响检测的结果。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提供一种基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，以解决目前的超宽超高检测过程中检测成本高、自动化程度不高、检测精度低、车辆需要停车进行监测、且检测执法过程不能24小时全天候的问题。

本实用新型所述的一种基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，包括位于龙门架两侧的两台脉冲式激光扫描仪，脉冲式激光扫描仪依次与光信号接收处理模块、数据打包存储模块、工控机单元和数据存储单元相连，龙门架前方且同时位于车辆的车牌正前方的位置处还设置有车牌识别模块，车牌识别模块与工控机单元相连。

其中，优选方案如下：

脉冲式激光扫描仪由发射光学系统和接收光学系统组成，发射光学系统包括激光器、准直光学系统、扫描镜、分光棱镜；接收光学系统包括分光棱镜、会聚成像透镜、滤波片及光电接收器。激光器发出的激光通过准直光学系统进行激光准直，之后经过扫描镜反射光路折转，通过分光棱镜后照射到目标物表面；由目标物反射回来的回波首先经由分光棱镜进入接收光学系统。接收光学系统中的滤波片采用与激光器波长相同的窄带滤波片，用于提高回波信噪比。

准直光学系统，采用5倍激光准直扩束系统。保证出射激光准直度的基础上将入射激光光斑直径放大5倍，以扩大单点扫描尺寸。5倍的放大倍数保证使用激光器的扩束尺寸小于2cm，即小于系统扫描误差。

扫描镜采用四面转镜作为扫描元进行激光扫描。相同的激光发射频率下，扫描镜扫描频率高，相当于平面镜的四倍，能满足系统0-90°扫描的特点；惯性高，可减少可减小Δn/n的误差；激光利用率高。

会聚成像透镜采用物镜后扫描系统，检测系统将反射装置位于会聚成像系统之前，通过校正轴上点和轴外点的像差，将扫描物体的点云成一个平面。还采用远心成像光路系统，系统设计可保证物镜前扫描系统在扫描像面上得到均匀的尺寸一致的扫描激光点云。提供给扫描物镜的成像光束也满足远心光路的要求，令扫描反射装置的转动轴心与扫描物镜的物方焦点重合，这样使轴外扫描光束的中心光线(即主光线)，通过物镜的物方焦点，构成像方远心光路系统，该系统的特点为：(1)像方主光线平行于光轴；(2)采用fθ透镜时，扫描速度v恒定；(3)像、物工作距离恒定。

光信号接收处理模块包含光电探测器、光信号放大电路和光信号测量电路。光信号接收处理模块利用光电探测器把接收到的光强度变化转换为电信号变化，并进行处理，确定回波信号接收时刻，从而得到准确的距离信息。

数据打包存储模块通过信号接口、控制接口等接口服务将光信号接收的激光脉冲计数信息进行数据搜集、打包、上传、存储等工作，最后通过CPCI总线将转化成的激光雷达数据传递给工控机单元进行下一步的系统操作。

车辆识别模块采用高清影像设备。采用高清影像设备获取设备识别车牌号码，识别速度高，24小时全天候车牌正确识别率高。

工控机单元接收到激光雷达数据和车辆影像数据后，将数据组织存储，车辆检测实时解算软件对接收到的原始激光数据进行批量的解码提取、统计、映射、同步解算、分析等处理，车辆以10km/h的速度驶入高速公路入口时，30s内可获得车辆的长、宽、高信息，三维图像通过工控机显示端输出，按照索引存储车牌信息与车辆三维点云图像信息，并将扫描计算后的结果存储在数据存储单元，供历史查询与定期报表。其并行高速数据通讯系统，功能为将采集到的动态车辆和影像数据传输至磁盘进行保存，高速数据传输及存储系统采用多任务、多通道并行处理方式，实现激光雷达数据与影像数据同步存储传输功能，实现数据存储。

本实用新型的工作过程如下所述：脉冲式激光扫描仪分别安装在龙门架的两侧，当有车辆经过脉冲式激光扫描仪的扫描扇面时，脉冲式激光扫描仪的测距值会发生变化，此时触发车牌识别系统进行扫描，对车辆进行0.1°的连续高速动态扫描，从而获得车辆信息。

本实用新型与现有技术相比具有的效果是：系统采用基于物扫描光学的扫描仪系统进行车辆超宽超高数据的采集，物扫描光学系统扫描视场大、扫描密度高，能在车辆不停车的情况下快速获取车辆的外形轮廓数据并进行处理。系统采用双激光器方式扫描，能快速准确的获取经过车辆的高度、宽度信息，有效的提高了工作效率，实现了24小时不间断监控，提高执法的效力。

附图说明

图1为本实用新型的实施状态图；

图2为本实用新型的工作原理图；

图3为本实用新型中脉冲式激光扫描仪的结构示意图；

图中：1、龙门架 2、脉冲式激光扫描仪 3、车辆 4、激光器 5、准直光学系统 6、扫描镜 7、分光棱镜 8、会聚成像透镜 9、光电接收器。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步描述。

实施例1：

如图1～图3所示，一种基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，包括位于龙门架1两侧的两台脉冲式激光扫描仪2，脉冲式激光扫描仪2依次与光信号接收处理模块、数据打包存储模块、工控机单元和数据存储单元相连，龙门架1前方且同时位于车辆3的车牌正前方的位置处还设置有车牌识别模块，车牌识别模块与工控机单元相连。

脉冲式激光扫描仪2由发射光学系统和接收光学系统组成，发射光学系统包括激光器4、准直光学系统5、扫描镜6、分光棱镜7；接收光学系统包括分光棱镜7、会聚成像透镜8、滤波片及光电接收器9。激光器4发出的激光通过准直光学系统5进行激光准直，之后经过扫描镜6反射光路折转，通过分光棱镜7后照射到车辆3表面；由车辆3反射回来的回波首先经由分光棱镜7进入接收光学系统。接收光学系统中的滤波片采用与激光器4波长相同的窄带滤波片，用于提高回波信噪比。

准直光学系统5，采用5倍激光准直扩束系统。保证出射激光准直度的基础上将入射激光光斑直径放大5倍，以扩大单点扫描尺寸。5倍的放大倍数保证使用激光器4的扩束尺寸小于2cm，即小于系统扫描误差。

扫描镜6采用四面转镜作为扫描元进行激光扫描。相同的激光发射频率下，扫描镜6扫描频率高，相当于平面镜的四倍，能满足系统0-90°扫描的特点；惯性高，可减少可减小Δn/n的误差；激光利用率高。

会聚成像透镜8采用物镜后扫描系统，检测系统将反射装置位于会聚成像系统之前，通过校正轴上点和轴外点的像差，将扫描物体的点云成一个平面。还采用远心成像光路系统，系统设计可保证物镜前扫描系统在扫描像面上得到均匀的尺寸一致的扫描激光点云。提供给扫描物镜的成像光束也满足远心光路的要求，令扫描反射装置的转动轴心与扫描物镜的物方焦点重合，这样使轴外扫描光束的中心光线(即主光线)，通过物镜的物方焦点，构成像方远心光路系统，该系统的特点为：(1)像方主光线平行于光轴；(2)采用fθ透镜时，扫描速度v恒定；(3)像、物工作距离恒定。

光信号接收处理模块包含光电探测器、光信号放大电路和光信号测量电路。光信号接收处理模块利用光电探测器把接收到的光强度变化转换为电信号变化，并进行处理，确定回波信号接收时刻，从而得到准确的距离信息。

数据打包存储模块通过信号接口、控制接口等接口服务将光信号接收的激光脉冲计数信息进行数据搜集、打包、上传、存储等工作，最后通过CPCI总线将转化成的激光雷达数据传递给工控机单元进行下一步的系统操作。

车辆识别模块采用高清影像设备。采用高清影像设备获取设备识别车牌号码，识别速度高，24小时全天候车牌正确识别率高。

工控机单元接收到激光雷达数据和车辆影像数据后，将数据组织存储，车辆检测实时解算软件对接收到的原始激光数据进行批量的解码提取、统计、映射、同步解算、分析等处理，车辆以10km/h的速度驶入高速公路入口时，30s内可获得车辆的长、宽、高信息，三维图像通过工控机显示端输出，按照索引存储车牌信息与车辆三维点云图像信息，并将扫描计算后的结果存储在数据存储单元，供历史查询与定期报表。其并行高速数据通讯系统，功能为将采集到的动态车辆和影像数据传输至磁盘进行保存，高速数据传输及存储系统采用多任务、多通道并行处理方式，实现激光雷达数据与影像数据同步存储传输功能，实现数据存储。

本装置的工作过程如下所述：2台脉冲式激光扫描仪2分别安装在龙门架1的两侧，当有车辆3经过脉冲式激光扫描仪2的扫描扇面时，脉冲式激光扫描仪2的测距值会发生变化，此时触发车牌识别系统进行扫描，对车辆3进行0.1°的连续高速动态扫描，从而获得车辆信息。

本装置采用基于物扫描光学的扫描仪系统进行车辆超宽超高数据的采集，物扫描光学系统扫描视场大、扫描密度高，能在车辆3不停车的情况下快速获取车辆的外形轮廓数据并进行处理。系统采用双激光器方式扫描，能快速准确的获取经过车辆3的长度、宽度信息，有效的提高了工作效率，实现了24小时不间断监控，提高执法的效力。

Claims (6)

1.一种基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，其特征在于包括位于龙门架两侧的两台脉冲式激光扫描仪，脉冲式激光扫描仪依次与光信号接收处理模块、数据打包存储模块、工控机单元和数据存储单元相连，龙门架前方且同时位于车辆的车牌正前方的位置处还设置有车牌识别模块，车牌识别模块与工控机单元相连。

2.根据权利要求1所述的基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，其特征在于脉冲式激光扫描仪由发射光学系统和接收光学系统组成，发射光学系统包括激光器、准直光学系统、扫描镜、分光棱镜；接收光学系统包括分光棱镜、会聚成像透镜、滤波片及光电接收器。

3.根据权利要求2所述的基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，其特征在于准直光学系统，采用5倍激光准直扩束系统。

4.根据权利要求2所述的基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，其特征在于扫描镜采用四面转镜作为扫描元进行激光扫描。

5.根据权利要求1所述的基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，其特征在于光信号接收处理模块包含光电探测器、光信号放大电路和光信号测量电路。

6.根据权利要求1所述的基于物扫描光学系统的双激光器不停车超宽超高检测装置，其特征在于车辆识别模块采用高清影像设备。