CN208383273U

CN208383273U - 非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置

Info

Publication number: CN208383273U
Application number: CN201821195454.9U
Authority: CN
Inventors: 畅福善; 邓国强
Original assignee: Shanxi Guoqiang Hi-Tech Corp Ltd
Current assignee: Shanxi Guoqiang Hi-Tech Corp Ltd
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2019-01-15
Anticipated expiration: 2028-07-26

Abstract

本实用新型涉及高速公路智能称重收费管理系统车型识别领域，具体涉及了一种非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置。非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置，包括，双光幕激光复合柜两个、前对射光幕、激光扫描器、后对射光幕、MCU光幕激光光幕车型识别系统、称重系统数据柜、MCU称重系统、四段搭接的整体计重秤台及称重传感器和上位机，其特征是，左右双光幕激光复合柜隔秤台对射。本实用新型的有益之处在于，在MCU光幕激光光幕车型识别系统管理下，双对射光幕依次测量车辆露头扫尾，可以判断车辆运动方向和运动速度，用激光扫描方式获得车辆的车轴车型信息，称重系统MCU给出车辆的总重和轴重。

Description

非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置

技术领域

本实用新型涉及高速公路智能称重收费管理系统车型识别领域，具体涉及了一种非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置。

背景技术

高速公路载重车辆称重收费系统，需要准确判断载重车辆的车型，确定轴数，控制轴重，得到车辆的总重。控制轴重，用于保护公路设施；确定总重，用于行车收费。现有称重系统的绝大部分载重车辆的车型识别都依赖车轮碾压轮轴识别器，根据车轮碾压多少盒次数判断轴数车型。轮轴识别过程中，车辆碾压是一种暴力损坏过程，被碾压器件轮轴识别器因被碾压次数过多而损坏。被碾压器件不能持久工作，导致车型识别错误，严重影响运载车辆收费系统长时间稳定工作。车型识别，最简单直观的方法是，从车辆的侧面观察，数车辆有几个轴、几个双轮，从而确定车型。如果，采用激光从载重车辆侧面1.5米处竖直扫描分析，获得载重车辆的“轮谱”轮谱特征，由轮谱得到车谱，由车谱再次认知车型，简称激光竖直扫描载重汽车车型识别方法。辅助设备，在激光扫描器前后，各加装一个对射光幕。由前后对射光幕的时间差，可以确定车辆的运动方向和速度，由速度和遮光时间，可以确定车辆的长度。车辆的长度也是车谱数据，由长度确定车型。载重汽车车型识别方法的过程，车辆驶入，光幕获得车辆露头信息，激光扫描器开始在1.5米高度竖直向下扫描。如图3所示，扫描车轮时，车轮的直线长度变化规律是，从小逐渐变大，再逐渐减小到零，即在0.5米高度上，发现一次竖线从小到大、从大到小的直线段，把这些直线段并列，直线段轮廓呈现圆弧变化特征，就可以确定一个轮。有轮必有轴，再由单轮轮廓，确定一个轴；如图4所示，如果扫描直线变成圆弧，过最大值后圆弧曲率反向变化，就确定是一个凹轮，即是一个双轮结构。同样，有轮必有轴，再由双轮，确定一个轴；MCU光幕激光光幕车型识别系统，测量车辆长度，累计载重车辆侧面轮轴数目，判断车辆的车型；车辆驶出秤台，前后光幕，先后发出车辆扫尾信号，激光停止扫描，MCU光幕激光光幕车型识别系统由速度、时间获得车辆的长度和累积轴数的车谱数据，识别载重车辆特征，轴数、单双轮、单轴、二轴组、三轴组、车长，判断车辆车型，把车辆的车型信息上传给MCU称重系统。动态称重过程中，激光每次扫描，获得一条直线或弧形，每次直线或弧形呈现从小到大、由大到小的过程的个数，是轮子的个数，也是轴的个数。本实用新型的技术方案：在动态称重过程中，前后对射光幕的作用是车辆分离和车速、方向测量；激光扫描器的作用是扫描车轮，车轮轴数。激光扫描器采用64线100赫兹激光扫描雷达，单个车轮的扫描次数可达20条，测量轮轮廓、轴数、轴组（单、二联或三联轴）、单双轮，MCU光幕激光光幕车型识别系统由参数判断车型。把车型数据高速传给称重系统MCU，分配轴重，确定车辆的总重。

实用新型内容

本实用新型“激光竖直扫描识轮和双光幕先后测速度方向”的技术方案，非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置，包括，双光幕激光复合柜两个、双光幕激光复合柜防水帽、前对射光幕、激光扫描器、后对射光幕、MCU光幕激光光幕车型识别系统、称重系统数据柜、MCU称重系统、四段搭接的整体计重秤台及称重传感器和上位机，其特征是，在四段搭接的整体计重秤台及称重传感器前的两侧安全岛上，左右双光幕激光复合柜隔秤台对射；双光幕激光复合柜面向秤台方向的面板是前面板；在双光幕激光复合柜前面板，由左向右或反向，竖直平行开设前光幕窗口、激光扫描器窗口和后光幕窗口；前对射光幕、激光扫描器、后对射光幕和MCU光幕激光光幕车型识别系统安装在双光幕激光复合柜内；秤台左侧的双光幕激光复合柜前面板上，左光幕窗口在前，激光扫描器窗口在中，右光幕窗口在后，左光幕窗口内部安装对射光幕，激光扫描器窗口内部安装激光扫描器，右光幕窗口内部安装对射光幕；秤台右侧的双光幕激光复合柜前面板上，右光幕窗口在前，激光扫描器窗口在中，左光幕窗口在后，右光幕窗口内安装对射光幕，激光扫描器窗口内是空的，不安装激光扫描器，左光幕窗口内部安装对射光幕；左右双光幕激光复合柜的前后光幕窗口相互对射；在双光幕激光复合柜之后的车道内，设置四段搭接的整体计重秤台及称重传感器；在左侧的安全岛上，双光幕激光复合柜之后设置称重系统数据柜，称重系统数据柜内安装MCU称重系统；前、后对射光幕和激光扫描器电连接MCU光幕激光光幕车型识别系统，MCU光幕激光光幕车型识别系统和四段搭接的整体计重秤台及称重传感器电连接MCU称重系统，MCU称重系统电连接上位机。

所述的非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置，其特征是，两个双光幕激光复合柜外形完全相同；双光幕激光复合柜是长宽高0.56*0.56*1.4米的立方体结构，双光幕激光复合柜的顶部是无沿防水帽，无沿防水帽是0.03米高的凹形结构体；双光幕激光复合柜面向秤台方向的面板是前面板，背向秤台方向的面板是后面板，其左面板、前面板和右面板固定，后面板上设置合页、锁具，后面板可以打开关闭；在双光幕激光复合柜前面板，由左向右、竖直平行开设前光幕窗口、激光扫描器窗口和后光幕窗口；前对射光幕、激光扫描器、后对射光幕和MCU光幕激光光幕车型识别系统安装在双光幕激光复合柜内；在秤台左侧的双光幕激光复合柜内，安装前对射光幕的光接收部分、后对射光幕的光接收部分、激光扫描器和MCU光幕激光光幕车型识别系统；在秤台右侧的双光幕激光复合柜内部只安装前、后对射光幕的光发射部分；所述的双光幕激光复合柜，以前面板中心竖线为对称线，在前面板左侧和右侧，各设置一条宽度2.5厘米、高度的1.2米的长槽窗口，长槽窗口用透明塑料板覆盖，左侧窗口命名为前光幕窗口，右侧窗口命名为后光幕窗口；前、后光幕窗口之间的距离是0.4米；所述的双光幕激光复合柜，在前面板中心，高度1.0米处，开设上下高度为20厘米、宽度为5.8厘米的激光扫描窗口，激光扫描窗口下沿与竖线的夹角为20度，上沿与竖线的夹角是-60度，激光扫描器的中心轴安装在窗口上下两斜面相交点上，激光竖直扫描角度100度。

非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置的工作原理说明：车辆驶来，露头，前对射光幕遮光， MCU光幕激光光幕车型识别系统启动激光扫描器，开始竖直扫描测量。激光器高度1米，扫描角度100度。只要车辆距离激光器0.6米以外，竖直激光可以扫描1.5米以下车辆的全部侧面。扫描车轮时，车轮高度从小逐渐变大，再逐渐减小，即发现一次连续直线圆弧变化特征，就可以确定一个轮，再由轮，确定轴；如果扫描直线变成圆弧，过最大值后圆弧曲率反向变化，就确定车轮是一个凹轮，即是一个双轮结构。MCU光幕激光光幕车型识别系统累计载重车辆侧面轮轴数目和单双轮；车辆驶出，前后对射光幕，先后发出车辆扫尾信号，激光停止扫描，MCU光幕激光光幕车型识别系统获得载重车辆轮轴数目，识别载重车辆特征，轴数、单双轮、单轴、二轴组、三轴组、车高，判断车辆车型，把车辆的车型信息上传给MCU称重系统。激光扫描器的扫描速度，按照5—10米/秒速度计算，车轮直径1.0米，车轮在激光扫描器下的最长时间是0.2—0.3秒；如果扫描频率是50赫兹，车轮的扫描次数是5.5到12，平均只有11条扫描线，最好选用高扫描频率的激光。由单双轮、轴数和轴分布特点，建立车型车谱数据库，运用车谱数据判断车型。由于载重车辆的车型种类繁多，载重汽车有载货整车，也有载货挂车，车辆长度从几米到21米，车辆高度也不相同，载重汽车按轴数可分为2轴--6轴，共22类车型。本实用新型的技术方案：实际采用64线100赫兹激光扫描雷达，单车轮的扫描次数可达23条，测量轮轮廓、轴数、轴组（单、二联或三联轴）、单双轮，由参数判断车型。把车型数据高速传给称重系统MCU，分配轴重，确定车辆的总重。

本实用新型非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置的有益之处在于，在MCU光幕激光光幕车型识别系统管理下，双对射光幕依次测量车辆露头扫尾，可以判断车辆运动方向和运动速度，用激光扫描方式获得车辆的车轴车型信息，称重系统MCU给出车辆的总重和轴重。

附图说明

图1是非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置的现场安装各组件分布示意图。

图2是非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置的双光幕激光复合柜结构图。

图3是非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置的平车轮扫描示意图。

图4是非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置的凹车轮扫描示意图。

其中：1、双光幕激光复合柜，1.2、双光幕激光复合柜防水帽，2、前对射光幕, 2.2、前光幕窗口，3、激光扫描器，3.2、激光扫描器窗口，4、后对射光幕, 4.2、后光幕窗口，5 、MCU光幕激光光幕车型识别系统，6、称重系统数据柜，7、MCU称重系统, 8、四段搭接的整体计重秤台及称重传感器，9、上位机。

具体实施方式

具体实施例参照运城东高速路计重车道入口安装的非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置，予以说明：本实用新型的技术方案：采用64线100赫兹激光扫描雷达，单个车轮的扫描次数可达20条，测量轮轮廓、轴数、轴组（单、二联或三联轴）、单双轮，MCU光幕激光光幕车型识别系统由参数判断车型。把车型数据高速传给称重系统MCU，分配轴重，确定车辆的总重。

对射光幕工作条件预设：

工作电源：24VDC（最大电流3A，静态电流0.1A）。

工作温度：-30℃-85℃。

工作湿度：30-100%（相对湿度）。

前后对射光幕内的发光管、光接收管一字上下平行排列，采用间距5厘米，发光管和光接收管交替平行安装，发光管负责发射，光接收管负责接收，MCU光幕激光光幕车型识别系统管理发光与接收。光幕前有遮光物体（车辆）时，光接收管接收不到反射光，遮光信号传给MCU光幕激光光幕车型识别系统，MCU光幕激光光幕车型识别系统启动激光扫描器，开始扫描测量。载重汽车车型识别方法的过程，车辆驶入，光幕获得车辆露头信息，激光开始在1.5米高度竖直扫描。激光器高度1米，扫描角度100度。只要车辆距离激光器0.6米以外，竖直激光可以扫描全部侧面。扫描车轮时，车轮高度从小逐渐变大，再逐渐减小，即发现一次连续直线圆弧变化特征，就可以确定一个轮，再由轮，确定轴；如果扫描直线变成圆弧，过最大值后圆弧曲率反向变化，就确定车轮是一个凹轮，即是一个双轮结构。MCU光幕激光光幕车型识别系统累计载重车辆侧面轮轴数目和单双轮；车辆驶出，光幕发出车辆扫尾信号，激光停止扫描，MCU光幕激光光幕车型识别系统获得载重车辆轮轴数目，识别载重车辆特征，轴数、单双轮、单轴、二轴组、三轴组、车高，判断车辆车型，把车辆的车型信息上传给MCU称重系统。激光动态扫描，获得圆轮廓的个数，即轮子的个数，激光扫描器的扫描速度必须高，按照5—10米/秒速度计算，车轮直径1.5米，车轮在激光扫描器下的最长时间是0.15—0.3秒；如果扫描频率是50赫兹，车轮的扫描次数是7.5到15，平均只有11条扫描线，最好选用高扫描频率的激光。建立车型车谱数据库，由单双轮、轴数和轴分布特点，建立车型车谱数据库，运用车谱数据判断车型。由于载重车辆的车型种类繁多，载重汽车有载货整车，也有载货挂车，车辆长度从几米到21米，车辆高度也不相同，载重汽车按轴数可分为2轴--6轴，共22类车型。本实用新型的技术方案：实际采用64线100赫兹激光扫描雷达，单车轮的扫描次数可达23条，测量轮轮廓、轴数、轴组（单、二联或三联轴）、单双轮，由参数判断车型。把车型数据高速传给称重系统MCU，分配轴重，确定车辆的总重。

Claims

1.非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置，包括，双光幕激光复合柜两个、双光幕激光复合柜防水帽、前对射光幕、激光扫描器、后对射光幕、MCU光幕激光光幕车型识别系统、称重系统数据柜、MCU称重系统、四段搭接的整体计重秤台及称重传感器和上位机，其特征是，在四段搭接的整体计重秤台及称重传感器前的两侧安全岛上，左右双光幕激光复合柜隔秤台对射；双光幕激光复合柜面向秤台方向的面板是前面板；在双光幕激光复合柜前面板，由左向右或反向，竖直平行开设前光幕窗口、激光扫描器窗口和后光幕窗口；前对射光幕、激光扫描器、后对射光幕和MCU光幕激光光幕车型识别系统安装在双光幕激光复合柜内；秤台左侧的双光幕激光复合柜前面板上，左光幕窗口在前，激光扫描器窗口在中，右光幕窗口在后，左光幕窗口内部安装对射光幕，激光扫描器窗口内部安装激光扫描器，右光幕窗口内部安装对射光幕；秤台右侧的双光幕激光复合柜前面板上，右光幕窗口在前，激光扫描器窗口在中，左光幕窗口在后，右光幕窗口内安装对射光幕，激光扫描器窗口内是空的，不安装激光扫描器，左光幕窗口内部安装对射光幕；左右双光幕激光复合柜的前后光幕窗口相互对射；在双光幕激光复合柜之后的车道内，设置四段搭接的整体计重秤台及称重传感器；在左侧的安全岛上，双光幕激光复合柜之后设置称重系统数据柜，称重系统数据柜内安装MCU称重系统；前、后对射光幕和激光扫描器电连接MCU光幕激光光幕车型识别系统，MCU光幕激光光幕车型识别系统和四段搭接的整体计重秤台及称重传感器电连接MCU称重系统，MCU称重系统电连接上位机。

2.如权利要求1所述的非机械接触载重汽车车型车长运动方向动态识别装置，其特征是，两个双光幕激光复合柜外形完全相同；双光幕激光复合柜是立方体结构，双光幕激光复合柜的顶部是无沿防水帽；双光幕激光复合柜面向秤台方向的面板是前面板，背向秤台方向的面板是后面板，其左面板、前面板和右面板固定，后面板上设置合页、锁具，后面板可以打开关闭；在双光幕激光复合柜前面板，由左向右、竖直平行开设前光幕窗口、激光扫描器窗口和后光幕窗口；前对射光幕、激光扫描器、后对射光幕和MCU光幕激光光幕车型识别系统安装在双光幕激光复合柜内；在秤台左侧的双光幕激光复合柜内，安装前对射光幕的光接收部分、后对射光幕的光接收部分、激光扫描器和MCU光幕激光光幕车型识别系统；在秤台右侧的双光幕激光复合柜内部只安装前、后对射光幕的光发射部分；所述的双光幕激光复合柜，以前面板中心竖线为对称线，在前面板左侧和右侧，各设置一条宽度2.5厘米、高度的1.2米的长槽窗口，长槽窗口用透明塑料板覆盖，左侧窗口命名为前光幕窗口，右侧窗口命名为后光幕窗口；前、后光幕窗口之间的距离是0.4米；所述的双光幕激光复合柜，在前面板中心，高度1.0米处，开设上下高度为20厘米、宽度为5.8厘米的激光扫描窗口，激光扫描窗口下沿与竖线的夹角为20度，上沿与竖线的夹角是-60度，激光扫描器的中心轴安装在窗口上下两斜面相交点上，激光竖直扫描角度100度。