CN207197442U - 一种车辆装载率测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车辆装载率测量装置，包括多维度位移机构及设置在多维度位移机构上的光测量件，所述多维度位移机构包括沿水平方向往复转动的第一转动机构及沿竖直方向转动的第二转动机构，所述第一转动机构包括支架及位于支架上面且用于驱动该支架转动的第一驱动件，所述光测量件位于机架内侧且与所述第二转动机构转动连接；每当第一转动机构带动光测量件由水平初始位置转动至水平终止位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向预设方向转动预定的角度。大大节省了人力，节约了时间，尤其是对于测量不方便的10米以上长货柜，填补了本技术领域的空白，为操作人员提供了便利，测量速度迅速，测量时间约为40秒。

Description

一种车辆装载率测量装置

技术领域

本实用新型涉及物流领域，尤其涉及一种车辆装载率测量装置。

背景技术

随着消费对经济贡献增大，消费需求将成为物流行业发展的主要推动力。以终端消费者为对象，个性化、多样化的物流体验将成为电子商务条件下消费者的核心诉求，这其中最重要的就是快递服务。快递是指快递公司通过铁路、公路和空运等交通工具，对客户进行快速投递的物流活动，属于门对门服务。随着物流公司大量涌现，效率和递送质量是物流公司立于不败之地的关键，而效率的提高，贯穿于物流过程的每一步，尤其是占用大量时间的运载过程。物流车辆作为一种重要的交通工具，需要检测其货物装载率，目前，主要是依靠人工测量或估测，没有自动检测工具，存在测量速度慢，准确性差等问题，特别是针对10米以上长货柜，人工测量更是繁琐。货柜在载货时，常会出现未装货的空洞空间，该空洞空间在检测时不易发现，容易导致检测精度低，上述问题急需解决。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种车辆装载率测量装置。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种车辆装载率测量装置，包括多维度位移机构及设置在多维度位移机构上的光测量件，所述多维度位移机构包括沿水平方向往复转动的第一转动机构及沿竖直方向转动的第二转动机构，所述第一转动机构包括支架及位于支架上面且用于驱动该支架转动的第一驱动件，所述光测量件位于机架内侧且与所述第二转动机构转动连接；

每当第一转动机构带动光测量件由水平初始位置转动至水平终止位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向预设方向转动预 定的角度。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种车辆装载率测量装置，包括多维度位移机构及设置在多维度位移机构上的光测量件，所述多维度位移机构包括沿水平方向往复转动的第一转动机构及沿竖直方向转动的第二转动机构，所述第一转动机构包括支架及位于支架上面且用于驱动该支架转动的第一驱动件，所述光测量件位于机架内侧且与所述第二转动机构转动连接；

每当所述第一转动机构带动光测量件由水平初始位置转动至水平终止位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向终点位置转动预定的角度；

且每当所述第一转动机构带动光测量件由水平终止位置转动至水平初始位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向终点位置转动预定的角度。

光测量件在多维度位移机构装载带动下做水平和垂直两个方向围绕光测量件发射激光的发射点做扫描运动；水平方向控制采用连续转动方式，在水平方向起始位置或终止位置的相应位置设置有光电开关(光敏感应器件)，可以明确感知水平转动时的起始位置，从起始位置开始运动，连续围绕激光的发射点转动到终止位置；垂直方向控制采用可变分辨率的转动方式，在水平方向完成起始位置到终止位置或终止位置到起始位置的一次水平转动后，垂直方向按照设定的分辨率(如0.2°)控制激光头做一次转动，即在水平方向，光测量件从起始位置启动，扫描到终止位置后，垂直方向控制运动一个分辨率的角度，激光头又从终止位置扫描到起始位置，垂直方向控制再运动一个分辨率的角度，如此周而复始，当垂直方向从90°转动到0°时，整个扫描运动过程完成，多维度位移机构归位到起始位置，便于下一次扫描。

进一步的，车辆装载率测量装置在车厢内顶部进行测量。优选，所述测量装置固定在车厢尾端顶部上，该位置可以精确测量车厢内未装货的空洞空间，若测量装置至于车厢尾端底部，则无法测量出该空洞结构。

进一步的，该车辆装载率测量装置通过支撑结构固定在车厢内顶 部。

进一步的，支撑结构包括伸缩杆。该伸缩杆市场上可以购买到。如朗净伸缩杆，可以自由伸缩、固定高度。

进一步的，伸缩杆两端设置橡胶垫，上端橡胶垫上设置直弹簧，伸缩杆上固定主体支架。直弹簧上端顶在车厢顶上，压紧测量装置与车厢壁，同时起到安装时的缓冲作用。

进一步的，光测量件在第一转动机构带动下，沿水平方向往复匀速转动。

进一步的，所述第二转动机构包括设置在支架上的第二驱动件，且所述第二驱动件的输出轴连接所述光测量件。

进一步的，所述支架为倒置的U型，所述光测量件设置在倒置的U型支架开口内。

光测量件包括激光测距头，该激光测距头安在支架内，第二驱动件、第一驱动件分别位于支架的侧面、上面，激光测距头与第二驱动件转动连接。通过第二驱动件、第一驱动件带动光测量件的运动。

进一步的，支架上设置遮光片，该遮光片位于第一驱动件的两侧，遮光片的上方设置光电开关，光电开关对应光测量件水平转动的初始位置或终止位置，当遮光片在第一驱动件的驱动下，随支架转动至光电开关位置时，遮光片阻断光电开关发射与接收之间的光路，触发第一驱动件到达中断。

第一驱动件、光电开关均固定在主体支架上，遮光片在第一驱动件带动下转动，当遮光片转动至光电开关位置时，遮光片阻断光电开关发射与接收之间的光路，触发第一驱动件到达中断。识别光测量件转动的起始位置及终止位置。

进一步的，遮光片阻断光电开关发射与接收之间的光路，触发第一驱动件到达中断，第一驱动件由当前位置转向转动。

进一步的，第二驱动件为垂直转动陀机，第一驱动件为水平转动陀机。

进一步的，光测量件、第二驱动件、第一驱动件、光电开关均与控制系统相连。

该控制系统为由COREX M系列MCU及外围器件组成的嵌入式控制系统，其核心芯片为st公司的stm32F103，外部器件有电源变换芯片，晶体振荡器等组成。stm32F103芯片与电源变换芯片、晶体振荡器电连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型示例的车辆装载率测量装置，包括多维度位移机构及设置在多维度位移机构上的光测量件，所述多维度位移机构包括沿水平方向往复转动的第一转动机构及沿竖直方向转动的第二转动机构，所述第一转动机构包括支架及位于支架上面且用于驱动该支架转动的第一驱动件，所述光测量件位于机架内侧且与所述第二转动机构转动连接；光测量件以每当第一转动机构带动光测量件由水平初始位置转动至水平终止位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向预设方向转动预定的角度方式实现自动扫描测量，大大节省了人力，节约了时间，尤其是对于测量不方便的10米以上长货柜，填补了本技术领域的空白，为操作人员提供了便利，测量速度迅速，测量时间约为40秒。

2、本实用新型示例的车辆装载率测量装置，所述测量装置通过支撑结构置于车厢顶部进行扫描测量，可以测量车厢内部货物空洞，测量精度高，误差在5％以下，测量装置安装、固定方便，检测简单。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一装载率测量装置使用状态图；

图2为本实用新型的实施例一装载率测量装置的结构图；

图3为本实用新型的实施例一多维度位移机构的主视图；

图4为附图3的右视图；

图5为附图3的仰视图；

图6为三维坐标转换原理图；

图7为本实用新型的实施例一被测货物空间模型；

图8为本实用新型的实施例一被测货物空间模型沿X轴方向等距切割分段示意图；

图9为本实用新型的实施例一被测货物空间模型沿Y轴方向等距切 割分段示意图；

图10为本实用新型的实施例一支撑结构的示意图；

图中：1激光测距头，2龙门支架，3垂直转动陀机，4水平转动陀机，5遮光片，6光电开关，7主体支架，8控制系统，9伸缩杆，10橡胶垫，11直弹簧，12车厢，13装载货物，14测量装置，15扫描范围。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一：

如图1-5、10所示，本实施例的车辆装载率测量装置，包括多维度位移机构及设置在多维度位移机构上的光测量件，所述多维度位移机构包括沿水平方向往复转动的第一转动机构及沿竖直方向转动的第二转动机构；

每当所述第一转动机构带动光测量件由水平初始位置转动至水平终止位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向终点位置转动预定的角度；

且每当所述第一转动机构带动光测量件由水平终止位置转动至水平初始位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向终点位置转动预定的角度。光测量件在第一转动机构带动下，沿水平方向往复匀速转动。

所述第二转动机构转动连接在第一转动机构上，所述光测量件与所述第二转动机构连接。

所述第一转动机构包括支架及用于驱动支架转动的第一驱动件，所述第二转动机构包括设置在支架上的第二驱动件，且所述第二驱动件的输出轴连接所述光测量件。

第一驱动件为水平转动陀机4，带动光测量件水平转动。

第二驱动件为竖直转动陀机3，带动光测量件竖直转动。

第一转动机构与第二转动机构还可通过设置机械传动装置构、齿轮副及螺纹副等机构，或者电机与上述的机构的结构，实现上述的配合过程。当然，还可通过人工控制等方式实现上述的转动配合。

所述支架为倒置U型的龙门支架2，光测量件包括激光测距头1，该激光测距头1安在龙门支架2内，垂直转动陀机3、水平转动陀机4分别位于龙门支架2的侧面、上面，水平转动陀机4的两侧分别设置遮光片5，遮光片5的一端固定在龙门支架2的上面，光电开关6、水平转动陀机4均固定在主体支架7内顶面上，遮光片5在水平转动陀机4带动下转动，当遮光片5转动至光电开关6位置时，遮光片5阻断光电开关6发射与接收之间的光路，触发水平转动陀机4到达中断，识别光测量件的转动起始位置及终止位置。主体支架7固定在支撑结构的伸缩杆9的上部，主体支架7的上面固定控制系统8，伸缩杆9的两端均设置橡胶垫10，上端橡胶垫10上设置直弹簧11，通过支撑结构，将测量装置14固定在车厢12尾端顶部进行扫描测量货车上装载货物13的装载率。图1中标有扫描范围15。该光电开关6位于激光测距头1转动的起始位置和终止位置处，可以明确感知激光测距头1水平转动时的起始位置及从转动到的终止位置。激光测距头1与垂直转动陀机3转动连接。水平转动陀机4通过带动龙门支架2水平转动实现带动激光测距头1转动。光测量件、第二驱动件、第一驱动件、光电开关6均与控制系统8相连。遮光片5阻断光电开关6发射与接收之间的光路，触发水平转动陀机4到达中断，控制系统8控制水平转动陀机4由当前位置转向转动。

本实施例提供了一种车辆装载率测量的测量方法，包括：

S1、获取光源发射点沿水平方向由起始位置转动至终止位置过程中，各测量点距离光源发射点的距离。

S2、基于步骤S1光源发射点沿水平方向由起始位置转动至的终止位置，控制该光源发射点沿竖直方向转动预设角度。

S3、获取光源发射点沿水平方向由终止位置转动至起始位置过程中，各测量点距离光源发射点的距离。

S4、基于步骤S3光源发射点沿水平方向由终止位置转动至的起始位置，控制该光源发射点沿竖直方向转动预设角度。

S5、重复步骤S1-S4，直至获取所有测量点距离光源发射点的距离。

S6、将每个测量点相对于光源发射点(圆心O)的距离通过三维坐标转换，获取各测量点的X、Y、Z坐标，形成点云数据，如图6所示，

所述获取各测量点的X,Y,Z坐标包括，

获取测量点P距离光源发射点的距离OP：

其对应的X、Y、Z坐标为

OP_X＝OP′cosβ

OP_Y＝OP′sinβ

OP_Z＝OPsinα，

其中，OP′＝OPcosα，所述OP′为OP在XOZ面上的的投影的长度，其中α为OP与XOZ面之间的夹角，其中β为OP′与X轴的夹角。

S7、对获取的点云数据分别沿X轴方向、Y轴方向进行切割获得分片，

具体包括：对点云沿X轴方向进行切割获得(x,x+Δx)距离范围内的点云切片，切割分段的大小为1cm；再将点云切片沿Y轴方向进行切割，获得[(x,x+Δx),(y,y+Δy)]范围内的点云分片，切割分段的大小为1cm，获得分片，如图7-9所示；

通过分片计算公式计算分片体积，分片计算公式为：

ΔV＝ΔX×ΔY×ΔZ，

ΔX＝(X_max-X_min)

ΔY＝(Y_max-Y_min)

ΔZ＝(Z_max-Z_min)

其中，Xmax、Xmin为每一个分片内的X最大值、X最小值，

Ymax、Ymin为每一个分片内的Y最大值、Y最小值，

Zmin为每一个分片内的Z最小值，Z车厢为车厢的深度。

S8、将各分片体积加和得到装载货物的体积，

将分片体积加和得到装载货物体积包括：

通过分片计算公式计算分片体积；

将分片体积加和得到装载货物体积，其计算公式为：

V_total＝∑ΔV。

S9、获取装载货物的空间体积，装载货物体积与车厢体积相比，计算装载货物空间的装载率。

步骤S1-S5为光测量件在多维度位移机构装载带动下做水平和竖直两个方向围绕圆心O的扫描运动，该圆心为光测量件发射激光的发射点；水平方向控制采用连续转动方式，在起始位置和终止位置设置有光电开关(光敏感应器件)，光测量件水平连续转动范围为0-180°，起始位置为0°处，终止位置为180°处，通过光电开关可以明确感知水平转动时的起始位置，从起始位置开始运动，连续围绕圆心O转动到终止位置；竖直方向控制采用可变分辨率的转动方式，如设定分辨率为0.2°，在水平方向完成起始位置到终止位置或从终止位置到起始位置的一次水平转动后，竖直方向按照设定的分辨率控制激光头做一次转动，即在水平方向，光测量件从起始位置启动，扫描到终止位置后，竖直方向控制运动一个分辨率的角度，激光头又从终止位置扫描到起始位置，竖直方向控制再运动一个分辨率的角度，如此周而复始，当竖直方向从90°转动到0°时，整个扫描运动过程完成，获得测量点相对于光测量件激光发射点的距离，多维度位移机构归位到起始位置，便于下一次扫描，其中，水平方向通过最终测量的点数除180°，就可以得到均匀分布的每个测量点的分辨度数，即如果在0-180°扫描过程中测试到了1800个点，则每1°将会有10个点，水平分辨率为0.1度；按照该方式，测试竖直0-90度的所有点。

实施例二：

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

本实施例的车辆装载率测量装置，包括多维度位移机构及设置在多维度位移机构上的光测量件，所述多维度位移机构包括沿水平方向往复转动的第一转动机构及沿竖直方向转动的第二转动机构；

每当所述第一转动机构带动光测量件由水平初始位置转动至水平终止位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向终点位置转动预定的角度。

本实施例提供了一种车辆装载率测量的测量方法，包括：

S1、获取光源发射点沿水平方向由起始位置转动至终止位置过程中各测量点距离光源发射点的距离。

S2、光源发射点沿竖直方向转动预设角度，并执行步骤S1。

S3、重复步骤S2，直至获取所有测量点距离光源发射点的距离。

S4、将每个测量点相对于光源发射点(圆心O)的距离通过三维坐标转换，获取各测量点的X、Y、Z坐标，形成点云数据，如图6所示，

所述获取各测量点的X,Y,Z坐标包括，

获取测量点P距离光源发射点的距离OP：

其对应的X、Y、Z坐标为

OP_X＝OP′cosβ

OP_Y＝OP′sinβ

OP_Z＝OPsinα，

其中，OP′＝OPcosα，所述OP′为OP在XOZ面上的的投影的长度，其中α为OP与XOZ面之间的夹角，其中β为OP′与X轴的夹角。

S5、对获取的点云数据分别沿X轴方向、Y轴方向进行切割获得分片，

具体包括：对点云沿X轴方向进行切割获得(x,x+Δx)距离范围内的点云切片，切割分段的大小为1cm；再将点云切片沿Y轴方向进行切割，获得[(x,x+Δx),(y,y+Δy)]范围内的点云分片，切割分段的大小为1cm，获得分片，如图7-9所示；

通过分片计算公式计算分片体积，分片计算公式为：

ΔV＝ΔX×ΔY×ΔZ，

ΔX＝(X_max-X_min)

ΔY＝(Y_max-Y_min)

ΔZ＝(Z_max-Z_min)

其中，Xmax、Xmin为每一个分片内的X最大值、X最小值，

Ymax、Ymin为每一个分片内的Y最大值、Y最小值，

Zmin为每一个分片内的Z最小值，Z车厢为车厢的深度。

S6、将各分片体积加和得到装载货物的体积，

将分片体积加和得到装载货物体积包括：

通过分片计算公式计算分片体积；

将分片体积加和得到装载货物体积，其计算公式为：

V_total＝∑ΔV。

S7、获取装载货物的空间体积，装载货物体积与车厢体积相比，计算装载货物空间的装载率。

实施例三：

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

对点云沿X轴方向进行切割获得(x,x+Δx)距离范围内的点云切片，切割分段的大小为3cm；再将点云切片沿Y轴方向进行切割，获得[(x,x+Δx),(y,y+Δy)]范围内的点云分片，切割分段的大小为5cm，获得分片。

实施例四：

本实施例与实施例一相同的特征不再赘述，本实施例与实施例一不同的特征在于：

对点云沿X轴方向进行切割获得(x,x+Δx)距离范围内的点云切片，切割分段的大小为10cm；再将点云切片沿Y轴方向进行切割，获得[(x,x+Δx),(y,y+Δy)]范围内的点云分片，切割分段的大小为10cm，获得分片。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。

Claims (9)

1.一种车辆装载率测量装置，其特征在于，包括多维度位移机构及设置在多维度位移机构上的光测量件，所述多维度位移机构包括沿水平方向往复转动的第一转动机构及沿竖直方向转动的第二转动机构，所述第一转动机构包括支架及位于支架上面且用于驱动该支架转动的第一驱动件，所述光测量件位于机架内侧且与所述第二转动机构转动连接；

每当第一转动机构带动光测量件由水平初始位置转动至水平终止位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向预设方向转动预定的角度。

2.一种车辆装载率测量装置，其特征在于，包括多维度位移机构及设置在多维度位移机构上的光测量件，所述多维度位移机构包括沿水平方向往复转动的第一转动机构及沿竖直方向转动的第二转动机构，所述第一转动机构包括支架及位于支架上面且用于驱动该支架转动的第一驱动件，所述光测量件位于机架内侧且与所述第二转动机构转动连接；

每当所述第一转动机构带动光测量件由水平初始位置转动至水平终止位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向终点位置转动预定的角度；

且每当所述第一转动机构带动光测量件由水平终止位置转动至水平初始位置，所述第二转动机构带动光测量件由当前位置向终点位置转动预定的角度。

3.根据权利要求1或2所述的车辆装载率测量装置，其特征在于，该车辆装载率测量装置在车厢内顶部进行测量。

4.根据权利要求3所述的车辆装载率测量装置，其特征在于，该车辆装载率测量装置通过支撑结构固定在车厢内顶部。

5.根据权利要求1或2所述的车辆装载率测量装置，其特征在于，光测量件在第一转动机构带动下，沿水平方向往复匀速转动。

6.根据权利要求1或2所述的车辆装载率测量装置，其特征在于，所述第二转动机构包括设置在支架上的第二驱动件，且所述第二驱动件的输出轴连接所述光测量件。

7.根据权利要求6所述的车辆装载率测量装置，其特征在于，所述支架为倒置的U型，所述光测量件设置在倒置的U型支架开口内。

8.根据权利要求7所述的车辆装载率测量装置，其特征在于，支架上设置遮光片，该遮光片位于第一驱动件的两侧，遮光片的上方设置光电开关，光电开关对应光测量件水平转动的初始位置或终止位置，当遮光片在第一驱动件的驱动下，随支架转动至光电开关位置时，遮光片阻断光电开关发射与接收之间的光路，触发第一驱动件到达中断。

9.根据权利要求8所述的车辆装载率测量装置，其特征在于，遮光片阻断光电开关发射与接收之间的光路，触发第一驱动件到达中断，第一驱动件由当前位置转向转动。