CN207197443U - 一种车辆装载率测量装置 - Google Patents

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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驱动光测量件沿水平方向做直线往复运动的第一动力机构及驱动光测量件沿竖直方向转动的第二动力机构；每当所述第一动力机构带动光测量件由水平初始位置移动至水平终止位置，所述第二动力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。由于该装置基于直线测量，水平测量精度与测量距离无关，因此无论针对1m，还是10m以上的长货柜，其测量分辨率、测量精度均固定，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。

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，该问题急需解决。由于物流公司业务的日益增多，需要对物流车辆，尤其是装载量大的车辆，货物装载情况精确了解，以便对其合理安排，提高利用率。因此测量精度高、测量快速的车辆装载率测量装置是各大物流公司迫切需要的，具有广阔的市场。
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，其特征是，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驱动光测量件沿水平方向做直线往复运动的第一动力机构及驱动光测量件沿竖直方向转动的第二动力机构；
每当所述第一动力机构带动光测量件由水平初始位置移动至水平终止位置，所述第二动力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驱动光测量件沿水平方向做直线往复运动的第一动力机构及驱动光测量件沿竖直方向转动的第二动力机构；
每当所述第一动力机构带动光测量件由水平初始位置移动至水平终止位置，所述第二动力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；
且每当所述第一动力机构带动光测量件由水平终止位置移动至水平初始位置，所述第二动力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。
本实用新型装置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的扫描运动；水平方向控制采用连续移动方式，通过丝杠转动计数，确认水平移动时的起始位置、终止位置；竖直方向控制采用可变分辨率的转动方式，光测量件在水平方向完成从丝杠左端部至右端部的一次水平移动后，竖直方向按照设定的分辨率(如0.2°)控制激光测距头做一次转动，即在水平方向，光测量件沿丝杠从左端部移动至丝杠右端部，竖直方向控制运动一个分辨率的角度，光测量件又沿丝杠右端部移动至左端部，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，多维度位移机构归位到起始位置，便于下一次扫描。
本实用新型基于直线测量，水平测量精度与测量距离无关，无论是针对1m，还是10m以上的长货柜，其水平分辨率恒定为丝杠长度/水平移动步距；其测量分辨率固定，所以测量精度也固定。若水平移动步距为0.2mm，则本实用新型水平分辨率为丝杠长度/0.2mm。
进一步的，光测量件在第一动力机构带动下，沿水平方向往复匀速移动。
进一步的，所述第二动力机构转动连接在第一动力机构上。
进一步的，所述第一动力机构包括丝杠及用于驱动丝杠转动的第一驱动件，光测量件与丝杠螺纹连接，所述第二动力机构包括驱动第 一动力机构及光测量件一起沿竖直方向转动的第二驱动件。
进一步的，第一驱动件为水平转动步进电机，光测量件与丝杠螺纹连接，水平转动步进电机带动丝杠转动，光测量件沿丝杠水平移动。
进一步的，丝杠上方、下方均设置滑轨，光测量件上设置沿相应滑轨滑动的滑轮。
进一步的，丝杠、滑轨均位于固定架内侧，丝杠的两端部与固定架转动连接，两滑轨分别位于固定架的顶面、底面，第一驱动件位于固定架的外侧。
进一步的，固定架上面安装两转动支撑结构，一转动支撑结构通过转动轴承与第二驱动件连接，另一转动支撑结构通过转动轴承与支撑座相连。
进一步的，所述测量装置置于车厢尾端底部进行扫描测量。
本实用新型装置高效便捷，可多车辆间共用，移动测量，需要测那辆车就将其放在车厢尾部，安装方便；同时其在使用和存放期间，有可靠的保护壳保护，不易受损。
本装置置于车厢尾端底部进行扫描测量，安装快捷，只需要平放在车厢尾部即可，无需调节俯仰角，便于携带；同时由于是直线测量，分辨率和测量距离无关，精度高。
进一步的，光测量件包括激光测距头。
进一步的，所述的车辆装载率测量装置，还包括控制系统，该控制系统与水平转动步进电机、竖直转动部件电机均与控制系统相连。
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。
进一步的，所述的车辆装载率测量装置，还包括保护盒，保护盒枢接所述测量装置的底板。所述测量装置外设置保护盒，保护盒上安提手，该保护盒与测量装置的底板通过转轴连接。无论在测量过程中，还是存放过程中，便携式保护盒都能有效减少意外损坏。
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驱动光测量件沿水平方向做直线往复运动的第一动力机构及驱动光测量件沿竖直方向转动的第二动力机构；以每当所述第一动力机构带动光测量件由水平初始位置移动至水平终止位置，所述第二动力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，由于该装置基于直线测量，水平测量精度与测量距离无关，因此无论针对1m，还是10m以上的长货柜，其测量分辨率、测量精度均固定，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。
2、本实用新型示例的车辆装载率测量装置，只需要把设备水平放置在车厢尾端底部，开盖即测，安装时间小于5秒，操作方便。直接获取车厢内部货物装载情况，还可以甄别出不符合装载率要求的运输车辆，检测方法简单，方便。
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竖直转动步进电机与转动支撑结构的连接示意图；
图3为本实用新型的实施例一水平转动步进电机与丝杠的连接示意图；
图4为本实用新型的实施例一电机固定座的结构示意图；
图5为本实用新型的实施例一多维度位移机构竖直转动角度为0°时示意图；
图6为本实用新型的实施例一多维度位移机构竖直转动角度为45°时示意图；
图7为本实用新型的实施例一多维度位移机构竖直转动角度为90°时示意图；
图8为本实用新型的实施例一多维度位移机构水平移动示意图；
图9为本实用新型的实施例一三维坐标转换示意图；
图10为本实用新型的实施例一被测货物空间模型；
图11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12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13为本实用新型的实施例一便携保护盒的示意图；
图14为本实用新型的实施例一便携保护盒关闭时的侧面示意图；
图15为本实用新型的实施例一便携保护盒打开时的侧面示意图；
图中：1激光测距头，2丝杠，3固定架，4底板，5电机固定座，6水平转动步进电机，7滑轨，8滑轮，9转动支撑结构，10轴承,11车厢，12装载货物，13测量装置，14扫描范围，15竖直转动步进电机，16支撑座，17控制系统，18能源仓，19便携式保护盒，20最左位置，21最右位置。
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1-8、13-15所示，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驱动光测量件沿水平方向做直线往复运动的第一动力机构及驱动光测量件沿竖直方向转动的第二动力机构；
每当所述第一动力机构带动光测量件由水平初始位置移动至水平终止位置，所述第二动力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；
且每当所述第一动力机构带动光测量件由水平终止位置移动至水平初始位置，所述第二动力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。
光测量件在第一动力机构带动下，沿水平方向往复匀速移动。
所述第二动力机构转动连接在第一动力机构上。
所述第一动力机构包括丝杠2及用于驱动丝杠2转动的第一驱动件，第一驱动件为水平转动步进电机6，光测量件与丝杠2螺纹连接， 所述第二动力机构包括驱动第一动力机构及光测量件一起沿竖直方向转动的第二驱动件。该第二驱动件为竖直转动步进电机15。
光测量件包括激光测距头1，激光测距头1沿丝杠2在最左位置20与最右位置21之间移动，该激光测距头1与丝杠2通过螺纹连接，丝杠2转动，使激光测距头1相对于丝杠2运动，所述丝杠2位于固定架3内部，固定架3固定在底板4上，底板4上设置电机固定座5，通过丝杠2转动计数确认激光测距头1水平移动时的起始位置及终止位置，丝杠2其左端伸出固定架3左侧与水平转动步进电机6连接，丝杠2右端穿出固定架3的右侧通过轴承与支撑座相连，固定架3的顶面及底面分别设置滑轨7，激光测距头1上设置沿所述滑轨7滑动的滑轮8，两滑轮8分别位于激光测距头1的上面、下面，固定架3的左端部及右端部分别固定连接有转动支撑结构9，左端转动支撑结构9通过轴承10与竖直转动步进电机15相连，右端转动支撑结构9通过轴承10与支撑座16相连，两转动支撑结构9之间设置控制系统17及能源仓18，该能源仓18为整个测量装置提供电源，水平转动步进电机6、竖直转动部件电机15、光电开关均与控制系统17相连。所述测量装置外设置便携式保护盒19，便携式保护盒19上安提手，该便携式保护盒20与测量装置的底板4通过转轴连接。
所述测量装置13置于车厢11尾端底部进行扫描测量货车上装载货物12的装载率。图1中标有扫描范围14。
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移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移动至的终止位置，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移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移动至的起始位置，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9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
XP＝Ncurrent×L导轨/NTotalpoints
YP＝OP×sinβ
ZP＝OP
其中，Ncurrent为测量点P的水平激光点数，L导轨为导轨长度，NTotalpoints为水平激光测量点总数，OP为激光测距的距离，β为光测量件竖直转动的角度。
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10-12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＝(Xmax-Xmin)
ΔY＝(Ymax-Ymin)
ΔZ＝(Z车厢-Zmin)
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：
Vtotal＝∑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的扫描运动；水平方向控制采用连续移动方式，通过丝杠2转动计数确认激光测距头1水平移动时的起始位置及终止位置；竖直方向控制采用可变分辨率的转动方式，光测量件在水平方向完成从丝杠2起始位置至终止位置的一次水平移动后，竖直方向按照设定的分辨率0.2°控制激光测距头1做一次转动，即在水平方向，光测量件沿丝杠2从终止位置移动至丝杠2的起始位置，竖直方向控制运动一个分辨率的角度，光测量件又沿丝杠2移动的终止位置移动至起始位置，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，多维度位移机构归位到起始位置，便于下一次扫描。当光测量件在从丝杠2起始位置移动到终止位置或从终止位置移动到起始位置的过程中，激光测距头连续测量水平各点相对于激光测距头的距离，通过最终测量的点数除激光测距头1滑轨7有效长度，就可以得到均匀分布的每个点的分辨率，即如果在从丝杠2起始位置移动到终止位置或从终止位置到起始位置扫描过程中测试到了1800个点，滑到长1.8m，则每1cm将会有10个点，分辨率为0.1°；按照该方式，测试完竖直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驱动光测量件沿水平方向做直线往复运动的第一动力机构及驱动光测量件沿竖直方向转动的第二动力机构；
每当所述第一动力机构带动光测量件由水平初始位置移动至水平终止位置，所述第二动力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。
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移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，
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
XP＝Ncurrent×L导轨/NTotalpoints
YP＝OP×sinβ
ZP＝OP
其中，Ncurrent为测量点P的水平激光点数，L导轨为导轨长度，NTotalpoints为水平激光测量点总数，OP为激光测距的距离，β为光测量件竖直转动的角度。
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；
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＝(Xmax-Xmin)
ΔY＝(Ymax-Ymin)
ΔZ＝(Z车厢-Zmin)
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：
Vtotal＝∑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 (10)

1.一种车辆装载率测量装置，其特征是，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驱动光测量件沿水平方向做直线往复运动的第一动力机构及驱动光测量件沿竖直方向转动的第二动力机构；
每当所述第一动力机构带动光测量件由水平初始位置移动至水平终止位置，所述第二动力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，其特征是，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驱动光测量件沿水平方向做直线往复运动的第一动力机构及驱动光测量件沿竖直方向转动的第二动力机构；
每当所述第一动力机构带动光测量件由水平初始位置移动至水平终止位置，所述第二动力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；
且每当所述第一动力机构带动光测量件由水平终止位置移动至水平初始位置，所述第二动力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，其特征是，光测量件在第一动力机构带动下，沿水平方向往复匀速移动。
4.根据权利要求1或2所述的车辆装载率测量装置，其特征是，所述第二动力机构转动连接在第一动力机构上。
5.根据权利要求4所述的车辆装载率测量装置，其特征是，
所述第一动力机构包括丝杠及用于驱动丝杠转动的第一驱动件，光测量件与丝杠螺纹连接，所述第二动力机构包括驱动第一动力机构 及光测量件一起沿竖直方向转动的第二驱动件。
6.根据权利要求5所述的车辆装载率测量装置，其特征是，
丝杠上方、下方均设置滑轨，光测量件上设置沿相应滑轨滑动的滑轮。
7.根据权利要求6所述的车辆装载率测量装置，其特征是，丝杠、滑轨均位于固定架内侧，丝杠的两端部与固定架转动连接，两滑轨分别位于固定架的顶面、底面，第一驱动件位于固定架的外侧。
8.根据权利要求7所述的车辆装载率测量装置，其特征是，固定架上面安装两转动支撑结构，一转动支撑结构通过转动轴承与第二驱动件连接，另一转动支撑结构通过转动轴承与支撑座相连。
9.根据权利要求1或2所述的车辆装载率测量装置，其特征是，所述测量装置置于车厢尾端底部进行扫描测量。
10.根据权利要求1或2所述的车辆装载率测量装置，其特征是，还包括保护盒，保护盒枢接所述测量装置的底板。
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