CN2253465Y - 行驶车辆外形参数红外检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新的行驶车辆外形参数红外检测装置，它是由发射、接收和数据处理三部分构成，其发明特征是装置的发射部分和数据处理部分分别采用了顺序调制扫描技术和数字相关检测技术，有效地克服了相邻红外干扰和阳光、灯光等直流辐射干扰，结构、装调简单，作用距离大于6.5m，能准确无误地测得行驶车辆外形的所有参数，适用于各种公路收费站进行车辆的自动识别和定费。
Description
本实用新型涉及一种红外相关检测技术，特别是一种用于公路车辆自动识别和定费的车辆外形参数红外检测系统。
在我国，公路收费管理已越来越健全，为实行收费的自动化管理，首先要解决的是对不同型号、不同吨位车辆的识别问题。目前，对于公路车辆的识别均采用红外检测系统，如1993年《红外技术》Vol.15No4上公开的由江西大学研制的“红外车辆分离子系统”，它主要是由平行等距离红外线族构成平面检测系统，采用不同调制频率发射、一对一相关接收的技术方法，其整个系统包括发射、接收和数据处理三个部分，发射部分由振荡器、方波形成器、驱动电路组成，接收部分是采用传统的相关检测方法，由开关电路、乘法器、积分器等组成。这种红外检测系统可以实现对带拖挂车的车辆的识别，但该系统还存在有以下几个明显的不足之处：(1)无法完全克服相邻红外线干扰，导致准确性下降。该系统在工作时，其同一时刻相邻的红外对管都处在工作状态，所以既使输入信号与参考信号频率有差别，相关器仍会有信号输出，有时还可能触发翻转，产生误判；(2)为克服上述相邻红外干扰，该系统采用了机械导管来减弱这种干扰，同时将相邻红外对管调制成不同频率，这样又带来了系统结构复杂和装调困难的新的不足；(3)由于该系统工作后，红外发射管一直是处于发射状态，所以其瞬时功率不能很大，否则将会使管子长时间过载；(4)该检测系统的红外管空间布局和整体系统结构未见明确报道，但据公开资料分析，该系统的红外管布局只有垂直区，没有水平区，对于车长的参数无法获得。另外在垂直区中未体现轮轴数的检测，所以对不同吨位的车辆无法准确判别。因此该系统对车辆的判别往往还需要人工干预。
本实用新型的目的在于提供一种不存在相邻红外干扰，作用距离远、结构简单且能完全检测出行驶车辆外形各参数的红外检测装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的，行驶车辆外形参数红外检测装置，它是由发射、接收和数据处理三大部分组成，发射部分包括有驱动脉冲发射装置和红外发射管，接收部分包括红外接收管、前置放大器、限幅器、带通滤波器、检波器、积分器和整形器；数据处理部分包括数字相关器、编码器和微机，上述红外发射管和红外接收管采用平行等距离红外线族检测结构；本实用新型的特点在于装置的发射部分采用了“顺序调制扫描”技术，其中驱动脉冲发射装置由振荡器、分频器、计数器、选通脉冲发生器、或非门、限流电阻、开关管和反相器组成。红外发射管和红外接收管都设有对应的垂直区域A、B、C和水平区域D，垂直区域A、B、C分别用于检测车高、挂钩和轮轴数，其中A、B区域的红外管是垂直顺序排列，而C区采用两组红外对管平行放置，这样它可形成双脉冲以准确地测量出轮轴数，D区是用来检测车长，红外管是水平顺序排列。装置的接收部分采用的是“数字相关检测”技术，数据处理部分中的数字相关器是由数据锁存器、选通脉冲发生器、或门和与非门组成。本实用新型所说的行驶车辆外形参数红外检测装置的电连接关系是这样的：振荡器的频率输出端分别与分频器的一个时钟端CLK和或非门的一个输入端相接，分频器的同相输出端Q分别与循环计数器和数字相关器中数据锁存器的时钟端CLK相连，分频器的反相输出端
Q分别与选通脉冲发生器和数字相关器中的选通脉冲发生器时钟端CLK相连；循环计数器的进位端TC分别与选通脉冲发生器和数字相关器中选通脉冲发生器的清零端MR以及反相器的输入端相连；选通脉冲发生器中译码器的输出端Y与或非门的另一输入端相连；限流电阻的两端分别与或非门的输出端和开关管的基极相接；开关管的发射极接地，集电极接红外发射管；反相器的输出端与数字相关器中的数据锁存器的清零端CLR相接；红外接收管接收红外发射管发出的信号，其输出信号经前置放大器、限幅器、带通滤波器、检波器、积分器、整形器后输出给数字相关器中数据锁存器的D输入端，数据锁存器输出端Q接或门的一个输入端，另一输入端与选通脉冲发生器中译码器的输出端Y相接，或门的输出端连接与非门的输入端，与非门的输出端经编码器后输给微机。本装置的工作原理是：在驱动脉冲发生器中，先由振荡器产生40KHz的基本调制脉冲，该脉冲经分频器后产生5KHz的扫描脉冲，一路给计数器作计数循环，另一路给选通脉冲发生器产生选通脉冲，该选通脉冲产生后又与40KHz的调制脉冲在对应的或非门中组合，产生扫描驱动脉冲，然后经限流电阻后触发开关管，再由开关管驱动垂直区和水平区的红外发射管，在测量区内红外对管安置多少，则就有多少路选通脉冲和或非门与之对应。另外，发射部分同时还产生时钟脉冲CK1、CK2和清零脉冲CR1、CR2，送数字相关器进行相关检测用，其中CK1和CR2用于控制相关器中的数据锁存器对红外管接收信号进行采样和锁存，形成数字信号，而CK2、CR1控制相关器中的选通脉冲发生器产生参考脉冲信号。参考脉冲信号与数字信号在或门和与非门中作相关运算。本装置的垂直区一直处于工作状态，水平区受车辆驶入信号控制，当车辆进入检测区后，先由检测区中的垂直区给出车辆驶入信号，该信号触发水平区开始工作，同时垂直区从上而下顺序扫描，发射管被挡，则相关器就会输出“0”，没有挡，则输出“1”，编码器对被挡点在垂直区所处的位置进行编码，编码后的二进制数值就代表车辆在这一点的高度，车辆驶出垂直区时发出车辆终结信号，装置停止采集数据，只要统计该车辆一共被采到多少组数据，该组数乘以水平区红外对管的间距，即为该车辆的长度。垂直区中C区的两组红外对管是对轮轴数进行检测，当两组红外对管在同一时刻同时被挡，则作为轮轴检测数据，如只有一组被挡则不是，车辆驶出垂直区后，该车辆的所有数据就送入计算机进行判别和定费。在本装置中，由于相关器输出只有“0”、“1”两个状态，所以不会产生误触发，采用脉冲数字相关，也可以避免阳光、灯光等直流辐射干扰。另外，在每个循环周期内，按顺序只有一个红外发射管被选通工作，因此，本发明不存在相邻红外干扰，一个周期内每个红外发射管只工作一次，工作时间短，可以增大瞬时发射功率，加长工作距离。
本实用新型与现有技术相比，具有以下几个显著的优点：(1)本装置采用了顺序调制扫描和数字相关检测技术，不仅克服了相邻红外干扰，而且也避免了阳光、灯光等直流辐射干扰，提高了抗干扰能力；(2)本装置中的每个红外发射管只用一个调制频率工作，因此装置装调十分简单；(3)利用一个垂直区和水平区可准确无误地测得车辆外形的全部参数，为计算机判别提供了可靠的依据；(4)由于每个红外管在一个循环周期内只工作一次，因此它的瞬时发射功率较大，一般可达到200mA电流，从而增大了作用距离，实际工作距离大于6.5m，适用于各种公路收费通道对车辆进行自动识别和定费。
本实用新型的具体结构由以下附图和实施例给出。
图1为行驶车辆外形参数红外检测装置的电路结构方框图。
图2为发射装置中驱动脉冲发生器的电路原理图。
图3为检测区红外管的布局示意图。
图4为数据处理装置中数字相关器的电路原理图。
下面以HJI型原理样机为例，对本实用新型作进一步详细描述。
根据本实用新型制作的行驶车辆外形参数红外检测装置是由发射、接收和数据处理三大部分组成，共有122对红外发射、接收管，分别由图2、图4电路结构组合而成。参见图1，这三部分包括驱动脉冲发生器(1)、红外对管(2、3)，前置放大器(4)、限幅器(5)、带通滤波器(6)、检波器(7)、积分器(8)、整形器(9)、数字相关器(10)、编码器(11)和微机(12)，其中，发射装置部分采用“顺序调制扫描”技术，见图2所示，发射部分中的驱动脉冲发生器(1)是由振荡器(13)、分频器(14)、循环计数器(15)、选通脉冲发生器(16)、或非门(17)、限流电阻(18)、开关三极管(19)组成。振荡器(13)由两个非门74LS04、电位器10KΩ、电容200PF组成，分频器(14)由计数器74LS393和D触发器74LS74组成，循环计数器(15)的型号为74LS161，选通脉冲发生器(16)由16片译码器74LS138和计数器74LS393组成。振荡器(13)的频率输出端与分频器(14)中74LS393的时钟端CLK相连，同时该路还与122个或非门(17)74LS02的一个输入端相连，在分频器(10)中，74LS393的Q1输出端与74LS74的时钟端CLK相连，74LS74的D与Q短接，对输入频率二分频，同相输出端Q与循环计数器(15)74LS161的时钟端CLK相接，同时该路还与数字相关器(10)中数据锁存器(21)的时钟端CLK相连，反相输出端Q与选通脉冲发生器(16)中的74LS393时钟端CLK相连，同时该路还与数字相关器(10)中选通脉冲发生器(22)的74LS393时钟端CLK相连，循环计数器(15)74LS161的进位端TC分别接选通脉冲发生器(16)中74LS393的清零端MR和反相器(20)74LS04的输入端，同时该路还接数字相关器(10)中的选通脉冲发生器(22)的74LS393清零端MR。在选通脉冲发生器(16)中，74LS393的前三位输出Q0、Q1、Q2分别与16片译码器74LS138的输入端A、B、C相连，16片74LS138输出端Y分别与122个或非门(17)74LS02的另一输入端相连，另外有122个10KΩ限流电阻(18)和122个开关三极管(19)8050与之对应。限流电阻(18)的两端分别与或非门(17)的输出端和开关三极管(19)8050的基极相连。开关管8050的发射极接地，集电极接红外发射管(2)。反相器(20)74LS04的输出端与数字相关器(10)中数据锁存器(21)的清零端CLR相连。参见图3，红外对管(2、3)采用平行等距离红外线族结构，它分为垂直区域和水平区域，垂直区域又分为A、B、C三个区，其中A区长度为164cm，顺序排有20对红外发射、接收管，用于检测车高；B区长度为75cm，内也顺序排有20对红外管，用于检测车高和挂钩；C区为离地面20cm的两对并排设置的红外管，用于检测轮轴数，垂直区一直处于工作状态，检测有无车辆驶入。水平区D区长度为2000cm，其内顺序排列80对红外管，主要用于检测车长和等距离采集车高数据，该区受车辆驶入信号控制。红外接收管(3)接收红外发射管(2)发出的信号，其输出信号经前置放大器(4)、限幅器(5)、带通滤波器(6)、检波器(7)、积分器(8)、整形器(9)后输出给数字相关器(10)中的数据锁存器(21)，参见图4，数字相关器(10)是由16片数据锁存器(21)、选通脉冲发生器(22)、或门(23)、与非门(24)组成，红外接收管(3)接收到的信号送入数据锁存器(21)74LS273的数据输入端D，数据锁存器(21)的输出端Q分别与122个或门(23)74LS32的一个输入端相连，或门(23)的另一输入端与选通脉冲发生器(22)中16片译码器74LS138的输出端Y相连，在选通脉冲发生器(22)中，计数器74LS393的前三位输出Q0、Q1、Q2分别与16片译码器74LS138的输入端A、B、C相连。或门(23)的输出端连接16片与非门(24)74LS30的输入端，与非门(24)的输出端经编码器(11)编码后输出给微机(12)。
本装置在使用时，垂直区的红外对管一直处于工作状态，而水平区的红外对管并不工作，只有当车辆驶入时，由垂直区给出一个驶入信号，触发循环计数器(15)的清零端MR，此时，水平区的红外对管才在其控制下开始工作。本检测装置在车辆驶入检测区后，垂直区是从上而下顺序扫描，当检测区被挡，则自第一个被挡点以下全置“1”，编码器(11)对这个点在垂直区所处的位置进行编码，编码后的二进制数值为车辆在该点的高度数据。水平区采用等距离检测方法，即车辆前进时每挡一个点就采一次数据，这样就能使数据采集与车速无关，从而保证所检测的车形不发生畸变。C区的两对红外管采用双脉冲检测方法，在同一时刻用两个扫描脉冲驱动发射管，当两个红外发射管都被阻挡，则作为轮轴进行计数，如只有一个被挡，就不作轮轴处理，这样就排除了车轮挡泥板及拖地细小杂物的影响，使车轮数的测量更加可靠准确。车长则是通过统计车辆被采集数据的组数，用组数乘以水平区红外管的间距得到。
本实用新型的原理样机，经试运行，完全达到设计目标，能准确可靠地提供车辆的外形、挂钩、车长以及轮轴数，并能在各种复杂环境下长期稳定工作。
Claims (4)
- 一种行驶车辆外形参数红外检测装置，它是由发射、接收和数据处理三大部分组成，发射部分包括有驱动脉冲发生器〔1〕和红外发射管〔2〕，接收部分包括红外接收管〔3〕，依次还接有前置放大器〔4〕、限幅器〔5〕、带通滤波器〔6〕、检波器〔7〕、积分器〔8〕和整形器〔9〕；数据处理部分是由数字相关器〔10〕、编码器〔11〕和微机〔12〕组成；上述红外发射管〔2〕和红外接收管〔3〕采用平行等距离红外线族检测结构；其特征是：(1)发射部分中的驱动脉冲发生器〔1〕是由振荡器〔13〕、分频器〔14〕、计数器〔15〕、选通脉冲发生器〔16〕、或非门〔17〕、限流电阻〔18〕、开关管〔19〕和反相器〔20〕组成；
- (2)红外发射管〔2〕和红外接收管〔3〕都设有对应的垂直区域(A、B、C)和水平区域D，其中A、B、D区域内的红外管为顺序排列，垂直区域内的C区是由两组红外管并行排列构成；
- (3)数据处理部分中的数字相关器〔10〕是由数据锁存器〔21〕、选通脉冲发生器〔22〕、或门〔23〕和与非门〔24〕组成；
- (4)它们的电连接关系是：振荡器〔13〕的频率输出端分别与分频器〔14〕的一个时钟端CLK和或非门〔17〕的一个输入端相接，分频器〔14〕的同相输出端Q分别与循环计数器〔15〕和数字相关器〔10〕中数据锁存器〔21〕的时钟端CLK相连，分频器〔14〕的反相输出端 Q分别与选通脉冲发生器〔16〕和数字相关器〔10〕中的选通脉冲发生器〔22〕时钟端CLK相连；循环计数器〔15〕的进位端TC分别与选通脉冲发生器〔16〕和数字相关器〔10〕中选通脉冲发生器〔22〕的清零端MR以及反相器〔20〕的输入端相连；选通脉冲发生器〔16〕和〔22〕中译码器的输出端Y分别与或非门〔17〕的另一输入端相连；限流电阻〔18〕的两端分别与或非门〔17〕的输出端和开关管〔19〕的基相相接；开关管〔19〕的发射极接地，集电极接红外发射管〔2〕；反相器〔20〕的输出端与数字相关器〔10〕中的数据锁存器〔21〕的清零端CLR相接；红外接收管〔3〕接收红外发射管〔2〕发出的信号，其输出信号经前置放大器〔4〕、限幅器〔5〕、带通滤波器〔6〕、检波器〔7〕、积分器〔8〕、整形器〔9〕后输出给数字相关器〔10〕中数据锁存器〔21〕的D端，数据锁存器〔21〕 输出端Q接或门〔23〕的一个输入端，另一输入端与选通脉冲发生器〔22〕中译码器的输出端Y相接，或门〔23〕的输出端连接与非门〔24〕的输入端，与非门〔24〕的输出端经编码器〔11〕后输给微机〔12〕。
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| CN 95240124 CN2253465Y (zh) | 1994-11-18 | 1995-07-12 | 行驶车辆外形参数红外检测装置 |
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ID=34065598
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| CN 95240124 Expired - Fee Related CN2253465Y (zh) | 1994-11-18 | 1995-07-12 | 行驶车辆外形参数红外检测装置 |
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| CN (1) | CN2253465Y (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1922474B (zh) * | 2004-02-18 | 2011-01-26 | 伊斯拉视像系统股份公司 | 用于检测表面的方法及系统 |
| CN101074861B (zh) * | 2007-06-27 | 2011-02-02 | 力帆实业(集团)股份有限公司 | 一种仿形梳组件 |
| CN104485906A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-01 | 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 | 一种抗饱和不对称输出的放大与检波电路 |
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1995
- 1995-07-12 CN CN 95240124 patent/CN2253465Y/zh not_active Expired - Fee Related
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