NO783226L

NO783226L - MEASUREMENT SYSTEM.

Info

Publication number: NO783226L
Application number: NO783226A
Authority: NO
Inventors: Peter John Elmer; Maurice Fitzgerald Kimmit; William Stephen Matheson; Arthur Roberts
Original assignee: British Railways Board
Priority date: 1977-09-23
Filing date: 1978-09-22
Publication date: 1979-03-26
Also published as: FI782758A; DK422878A; BE870681A; FR2404197A1; IT1098909B; FR2404197B1; GB1573188A; IT7828021A0; SE7809235L; ES473597A1; IE781748L; DE2838583A1; IE47432B1; NL7808941A

Description

Oppfinnelsen angår et målesystem og særlig, menThe invention relates to a measuring system and in particular, but

ikke utelukkende, for anvendelse ved måling av lengden av bevegelige kjøretøyer. not exclusively, for use in measuring the length of moving vehicles.

Ved transport av lastekjøretøyer på ferger er taksten basert på bl.a. kjøretøyets lengde. Taksten er normalt beregnet pr. meter med en gradering ned til 0,1 m og beregnes proporsjonalt. Til nå er angitt lengde av kjøretøyet blitt kontrollert fra tid til annen for å hindre at for liten lengde er oppgitt. Denne kontroll utføres av inspektører som anvender båndmål eller lignende.og må utføres mens kjøre-tøyene står stille.og er derfor tids- og arbeidskrevende. When transporting cargo vehicles on ferries, the rate is based on, among other things, vehicle length. The rate is normally calculated per meters with a graduation down to 0.1 m and is calculated proportionally. Until now, the stated length of the vehicle has been checked from time to time to prevent that too little length is stated. This check is carried out by inspectors who use a tape measure or similar and must be carried out while the vehicles are stationary and is therefore time and labor intensive.

Hovedhensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et målesystem som muliggjør at lengden av et kjøretøy kan måles automatisk mens kjøretøyet er i bevegelse. The main purpose of the invention is to provide a measurement system which enables the length of a vehicle to be measured automatically while the vehicle is in motion.

Dette oppnås, ifølge oppfinnelsen ved et par' detektorstasjoner i forhåndsbestemt innbyrdes avstand langs en bevegelsesbane for et kjøretøy, hvilke detektorstasjoner hver omfatter en vertikalt forløpende rekke av elektromagnetiske strålingskilder på den ene side av bevegelsesbanen for hver å avgi en rettet stråle, og minst en elektromagnetisk strålingsdetektor som avgir et elektrisk signal i samsvar med strålingsmengden eller -styrken av den innfallende stråling, hvilken detektor befinner seg på den andre side av bevegelsesbanen i forhold til strålingskildenes rettede stråler, dvs. i avhengighet av antallet rettede stråler som brytes av et passerende kjøretøy, og en behandlingsinnretning, som behandler utgangssignalene fra detektorene på tidsbasis og på grunnlag av den forhåndsbestemte avstand mellom detektorstasjonene for å frembringe en hastighets basert kjøretøy-måling. This is achieved, according to the invention, by a pair of detector stations at a predetermined mutual distance along a movement path for a vehicle, which detector stations each comprise a vertically extending series of electromagnetic radiation sources on one side of the movement path for each emitting a directed beam, and at least one electromagnetic radiation detector that emits an electrical signal in accordance with the radiation quantity or strength of the incident radiation, which detector is located on the other side of the movement path in relation to the directed rays of the radiation sources, i.e. depending on the number of directed rays that are refracted by a passing vehicle, and a processing device, which processes the output signals from the detectors on a time basis and on the basis of the predetermined distance between the detector stations to produce a speed based vehicle measurement.

Den elektromagnetiske stråling er fortrinnsvis infra-rød stråling. The electromagnetic radiation is preferably infrared radiation.

Målesystemet ifølge oppfinnelsen kan således anvendes for måling av kjøretøyets lengde og/eller kjøretøyets hastighet. The measuring system according to the invention can thus be used for measuring the vehicle's length and/or the vehicle's speed.

Som det skal forklares er målingen av kjøretøyets lengde en funksjon av kjøretøyets hastighet, som på sin side er en funksjon av den tid det tar for et identifiserbart punkt på kjøretøyet å tilbakelegge den kjente avstand mellom to As will be explained, the measurement of the vehicle's length is a function of the vehicle's speed, which in turn is a function of the time it takes for an identifiable point on the vehicle to travel the known distance between two

'detektorstasjoner. Med det ovenfor angitte arrangement for strålingskilde og detektor i de to detektorstasjoner vil et kjøretøy som passerer detektorstasjonene frembringe på basis av den detekterte strålingsstyrke eller -mengde og bestemme antallet av stråler som brytes når kjøretøyet passerer. Fra disse detekteringer er bestemte karakteristiske punkter langs kjøretøyet lett identifiserbare. En måling av den tid det tar for at et antall av de identifiserbare punkter beveges mellom de to stasjoner kan derfor lett foretas og en middelverdi av passeringstiden som vil kompensere innenfor variasjonsgrenser for kjøretøyets hastighet når det beveger seg mellom de to stasjoner. 'detector stations. With the above arrangement for radiation source and detector in the two detector stations, a vehicle passing the detector stations will generate, on the basis of the detected radiation strength or quantity, and determine the number of rays that are refracted when the vehicle passes. From these detections, certain characteristic points along the vehicle are easily identifiable. A measurement of the time it takes for a number of the identifiable points to move between the two stations can therefore be easily carried out and a mean value of the passage time which will compensate within variation limits for the vehicle's speed when it moves between the two stations.

Et av de karakteristiske punkter som er identifiserbare er kjøretøyets aksler. Systemet kan derfor i tillegg anvendes for å telle antall kjøretøyaksler og dette i kombi-nasjon med en vektmåling kan gi informasjon om akselbelastning. One of the characteristic points that are identifiable are the vehicle's axles. The system can therefore also be used to count the number of vehicle axles and this in combination with a weight measurement can provide information on axle load.

Målesystemet ifølge oppfinnelsen kan lett tilordnes et omfattende kjøretøydatasystem. Målesystemet kan derfor installeres i forbindelse med et dynamisk veiebrosystem og informasjoner som avgis fra de to systemer kan mates til en datastasjon, hvor det kombineres med andre relevante kjøre-tøydata for å levere et sammensatt utlesningsresultat for alle disse data. The measuring system according to the invention can easily be assigned to a comprehensive vehicle data system. The measuring system can therefore be installed in connection with a dynamic weighbridge system and information emitted from the two systems can be fed to a computer station, where it is combined with other relevant vehicle data to deliver a composite reading result for all this data.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal neden-for beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Figur 1 viser i perspektiv et målesystem ifølge oppfinnelsen i forbindelse med en dynamisk veiebro. Figur 2 viser et oppriss av en detektorstasjon, som sett fra et kjøretøy som beveger seg i sin kjøreretning. Figur 3 viser et blokkskjema for databehandlingsinn retningen for behandling' av signalene fra detektorstasjonene. Figur 4 viser skjematisk strålingsstyrken eller -mengden på tidsbasis når et kjøretøy beveges forbi detektor-stas j onene. An embodiment of the invention will be described in more detail below with reference to the drawings. Figure 1 shows in perspective a measurement system according to the invention in connection with a dynamic weighbridge. Figure 2 shows an elevation of a detector station, as seen from a vehicle moving in its direction of travel. Figure 3 shows a block diagram for the data processing device for processing the signals from the detector stations. Figure 4 schematically shows the radiation strength or quantity on a time basis when a vehicle is moved past the detector stations.

Figur 5 viser på samme måte som figur 2 en modifisert utførelse.av en detektorstasjon. Figure 5 shows, in the same way as Figure 2, a modified version of a detector station.

Utførelseseksempelet viser to detektorstasjoner 1 og 2 som danner porter i hver ende av en dynamisk veiebro 3 slik The design example shows two detector stations 1 and 2 which form gates at each end of a dynamic weighing bridge 3 as

at et kjøretøy 4. som passerer veiebroen'3også passerer de to detektorstasjoner 1 og 2. De to detektorstasjoner 1 og 2 leverer elektriske .datasignaler til databehandlingsinnretningen 5 som leverer et utgangssignal som representerer hele kjøretøyets lengde. Dette utgangssignal sammen med utgangssignalet 6 fra veiebroen som representerer kjøretøyets vekt tilføres en datastasjon 7 i et kontor hvor det skrives ut den målte informasjon sammen med andre data for kjøretøyet. Datastasjonen kan ha muligheter for å tilføre, informasjonen til en sentral datamaskin. that a vehicle 4 passing the weighbridge also passes the two detector stations 1 and 2. The two detector stations 1 and 2 supply electrical data signals to the data processing device 5 which supplies an output signal representing the entire length of the vehicle. This output signal together with the output signal 6 from the weighbridge representing the vehicle's weight is supplied to a computer station 7 in an office where the measured information is printed out together with other data for the vehicle. The computer station may have options for feeding the information to a central computer.

Detektorstasjonene 1 og 2 har en forhåndsbestemt innbyrdes avstand, f.eks. 2 meter. Hver stasjon omfatter et par stolper 8 og 9 på hver side av kjøretøyets bevegelsesbane. Stolpene 8 bærer en vertikal rekke av infrarøde strålingskilder i form av lys.dioder 10 med en innbyrdes avstand på f.eks. 0,2 meter og som hver leverer en konstant strålingsstyrke. Hver av diodene 10 har et linsesystem. slik at det dannes en konisk divergerende stråle med en åpningsvinkel på f.eks. 10°. Stolpene 9 bærer en enkelt infrarød detektordiode 11 hvis vertikale posisjon på stolpen 9 er innstillbar for å lette innstillingen av systemet. Diodene 10 er orientert slik at deres optiske akse er rettet på dioden 11 i den tilhørende detektorstasjon. Et triangelformet'gardin av ultrarød stråling dannes således tvers over kjøretøyets bevegelsesbane i hver stasjon, som vist på figur 1 og 2. The detector stations 1 and 2 have a predetermined mutual distance, e.g. 2 meters. Each station comprises a pair of posts 8 and 9 on either side of the vehicle's path of movement. The posts 8 carry a vertical row of infrared radiation sources in the form of light diodes 10 with a mutual distance of e.g. 0.2 meters and each of which delivers a constant radiation strength. Each of the diodes 10 has a lens system. so that a conically diverging beam is formed with an opening angle of e.g. 10°. The posts 9 carry a single infrared detector diode 11 whose vertical position on the post 9 is adjustable to facilitate the setting of the system. The diodes 10 are oriented so that their optical axis is directed at the diode 11 in the associated detector station. A triangular 'curtain' of ultra-red radiation is thus formed across the vehicle's path of movement in each station, as shown in figures 1 and 2.

Hver detektordiode 11 leverer et elektrisk, signal som representerer styrken eller mengden av infrarød stråling som faller inn på den slik at så lenge en del av kjøretøyet bryter en av strålene i gardinet vil utgangssignalet fra den til-hørende diode 11 ha mindre enn maksimal styrke eller mengde. Hvis derfor databehandlingsinnretningen er basert på å måle den tid det tar for utgangssignalet fra hver av detektorene 11 å endre seg fra maksimal, styrke eller mengde tilbake til maksimal styrke eller mengde gjennom et kontinuerlig område på mindre enn maksimal styrke eller mengde, kan kjøretøyets lengde måles på grunnlag av følgende to uttrykk: som tilsammen gir: Each detector diode 11 delivers an electrical signal that represents the strength or amount of infrared radiation falling on it so that as long as part of the vehicle breaks one of the rays in the curtain, the output signal from the associated diode 11 will have less than maximum strength or crowd. If, therefore, the data processing device is based on measuring the time it takes for the output signal from each of the detectors 11 to change from maximum strength or quantity back to maximum strength or quantity through a continuous range of less than maximum strength or quantity, the length of the vehicle can be measured on the basis of the following two expressions: which together give:

hvor t-^p er tidspunktet da den forreste ende av kjøretøyet bryter detektorstasjonen 1, where t-^p is the time when the front end of the vehicle breaks detector station 1,

t2p er tidspunktet da den forreste ende av kjøretøyet bryter detektorstasjonen 2, t1Rer tidspunktet da den bakre ende av kjøretøyet har passert detektorstasjonen 1, t2p is the time when the front end of the vehicle breaks detector station 2, t1R is the time when the rear end of the vehicle has passed detector station 1,

fc2R er tidspunktet da den bakre ende av kjøretøyet har passert detektorstasjonen 2, fc2R is the time when the rear end of the vehicle has passed detector station 2,

L er lengden av kjøretøyet,L is the length of the vehicle,

V er hastigheten av kjøretøyet, ogV is the speed of the vehicle, and

D er avstanden mellom detektorstasjonene.D is the distance between the detector stations.

Det skal bemerkes at fra uttrykket (3) er det ikke nødvendig å indikere kjøretøyets hastighet. En konstant kjøretøyhastighet er imidlertid antatt, men dette kan inn-føre uakseptable feil i lengdemålingen hvis kjøretøyets hastighet varierer når det passerer mellom de to detektorstasjoner 1 og 2. Målesystemet har imidlertid en innebygget mulighet for å bestemme på grunnlag av middelverdien av kjøretøyets hastighet ved passeringen, slik at innenfor end-ringsgrenser kan det kompenseres for dette i. lengdemålingen. It should be noted that from expression (3) it is not necessary to indicate the speed of the vehicle. A constant vehicle speed is, however, assumed, but this can introduce unacceptable errors in the length measurement if the vehicle's speed varies when it passes between the two detector stations 1 and 2. However, the measurement system has a built-in option to determine on the basis of the average value of the vehicle's speed during the passage , so that within change limits this can be compensated for in the length measurement.

Når et kjøretøy passerer hver av strålingsgardinene vil kjøretøyet bryte et visst antall av de infrarøde stråler, slik at på tidsbasis vil det frembringes et strålingsstyrke- mønster eller mengdemønster i den tilhørende detektordiode 11 og dette vil gi seg .til kjenne i utgangssignalet fra detektor-dioden. Et slikt styrke- eller mengdemønster fra de to detektorstasjoner er vist på figur 4. Ved å anvende mønsteret som gjenkjennelsesteknikk kan derfor visse trekk ved kjøre-tøyet gjenkjennes, f.eks. på figur 4, hvor den forreste del av kjøretøyets førerhus 100, førerhuset 101, hjulene 102, 104 og 105 og lastedelen 103- Det kan derfor foretas et antall hastighetsmålinger for forskjellige punkter langs kjøretøyets lengde og en middelverdi av hastigheten kan derfor utledes for anvendelse i uttrykket (3). Det generelle uttrykk for kjøretøyets hastighet svarende til uttrykket (2) er derfor: When a vehicle passes each of the radiation curtains, the vehicle will refract a certain number of the infrared rays, so that on a time basis a radiation strength pattern or quantity pattern will be produced in the associated detector diode 11 and this will be reflected in the output signal from the detector diode . Such a strength or quantity pattern from the two detector stations is shown in Figure 4. By using the pattern as a recognition technique, certain features of the vehicle can therefore be recognised, e.g. in figure 4, where the front part of the vehicle's cab 100, the cab 101, the wheels 102, 104 and 105 and the load part 103- A number of speed measurements can therefore be made for different points along the length of the vehicle and a mean value of the speed can therefore be derived for use in the expression (3). The general expression for the vehicle's speed corresponding to expression (2) is therefore:

hvor tlxer tidspunktet da et bestemt punkt av lengden av kjøretøyet bryter detektorstasjonen 1, og t2xer tidspunktet da det bestemte punkt bryter detektorstasjonen 2. where tlx is the time when a certain point along the length of the vehicle breaks the detector station 1, and t2x the time when the certain point breaks the detector station 2.

Figur 3 viser et blokkskjema for databehandlingsinnretningen 5>hvor utgangssignalene fra de to detektor-dioder 11 mates inn i en enhet 12 som inneholder en analog-digital omformer for omforming av analoge utgangssignaler fra detektordiodene 11 til ekvivalente digitale verdier. Styrt fra en mikrodatamaskin 13 blir hver av disse verdier matet inn i en lagringsinnretning i mikrodatamaskinen. Betjeningsbordet 14 har et tastatur og indikator som mulig-gjør at operatøren ved begynnelsen av målingen velger hvilke målinger som er ønsket, f.eks. lengde, antall aksler, og innfører videre data som f.eks. kjøretøyets registreringsnummer. Med denne informasjon mottar og lagrer mikrodatamaskinen i tur og orden strålingsstyrke eller -mengde fra detektorene 11 og behandler de ønskede målinger i henhold til uttrykkene og sørger for at målingene trykkes av en trykkeinnretning på betjeningsbordet 14 og overfører dataene til datastasjonen 7-Med lengdemålesystemtet som er beskrevet ovenfor, kan det med fordel anvendes et smalbåndet optisk filter foran hver detektordiode 11 for å sperre ute annen stråling enn den infrarøde sone i spekteret. Ethvert problem med reflek- tert lys kan overvinnes ved tidsmodulering av strålingskildene med en fast frekvens og avstemme detektorene til denne frekvens. Slik modulasjon kan oppnås ved å hakke opp like-strømmatingen av den ene stasjons lysdioder for vekslende halvperioder av den forhåndsbestemte frekvens og den andre stasjons lysemitterende dioder med de andre halvperioder. Figure 3 shows a block diagram for the data processing device 5>where the output signals from the two detector diodes 11 are fed into a unit 12 which contains an analog-to-digital converter for converting analog output signals from the detector diodes 11 into equivalent digital values. Controlled from a microcomputer 13, each of these values is fed into a storage device in the microcomputer. The control table 14 has a keyboard and indicator which enables the operator to select which measurements are desired at the beginning of the measurement, e.g. length, number of axles, and enter further data such as e.g. vehicle registration number. With this information, the microcomputer in turn receives and stores radiation strength or quantity from the detectors 11 and processes the desired measurements according to the expressions and ensures that the measurements are printed by a printing device on the operating table 14 and transfers the data to the computer station 7-With the length measurement system which is described above, a narrow-band optical filter can advantageously be used in front of each detector diode 11 to block out radiation other than the infrared zone in the spectrum. Any problem with reflected light can be overcome by time-modulating the radiation sources with a fixed frequency and tuning the detectors to this frequency. Such modulation can be achieved by chopping up the DC feed of one station's LEDs for alternating half-periods of the predetermined frequency and the other station's light-emitting diodes with the other half-periods.

I det ovenfor beskrevne system er en enkelt detektor 11 anvendt i hver detektorstasjon. Ved en modifikasjon kan to eller flere detektorer anvendes og en tilsvarende gruppe infrarøde dioder 10. har sin optiske ~akse rettet på hver av detektorene. Figur 5 viser en slik anordning, hvor to detektorer 11' og 11'' er anvendt en på samme nivå som på figur 2 og den andre på et lavere nivå. Den øvre gruppe av lysdioder 10' har sine optiske akser rettet på detektoren 11' In the system described above, a single detector 11 is used in each detector station. In a modification, two or more detectors can be used and a corresponding group of infrared diodes 10 has its optical axis directed at each of the detectors. Figure 5 shows such a device, where two detectors 11' and 11'' are used, one at the same level as in Figure 2 and the other at a lower level. The upper group of LEDs 10' have their optical axes directed at the detector 11'

og den nedre gruppe lysdioder 10'' har sine optiske akser rettet på detektoren 11''. and the lower group of LEDs 10'' have their optical axes directed at the detector 11''.

Mengden av stråling som faller på de to detektorer 11' og 11'' summeres og gir et mønster for kjøretøyet i likhet med det som er vist på figur H. Fordelen ved å anvende flere detektorer som vist på figur 5 er at det er mulig å gjen-kjenne den nedre del av kjøretøyet mere nøyaktig og således f.eks. oppnå en mere pålitelig telling av akslene. Detektoren 11'' og den tilhørende gruppe strålingskilder 10'.' kan alene anvendes for akseltelling. The amount of radiation falling on the two detectors 11' and 11'' is summed up and gives a pattern for the vehicle similar to that shown in figure H. The advantage of using several detectors as shown in figure 5 is that it is possible to recognize the lower part of the vehicle more accurately and thus e.g. achieve a more reliable count of the axles. The detector 11'' and the associated group of radiation sources 10'.' can only be used for axle counting.

Claims

1. Measurement system, characterized by a pair of detector stations at a predetermined mutual distance along a movement path for a vehicle, which detector stations each comprise a vertically extending row of electromagnetic radiation sources on one side of the movement path for each emitting a directed beam, and at least one electromagnetic radiation detector which emits an electrical signal in accordance with the radiation quantity or strength of the incident radiation, which detector is located on the other side of the movement path in relation to the directed rays of the radiation sources, i.e. depending on the number of directed rays refracted by a passing vehicle, and a data processing device that processes the output signals from the detectors on a time basis and on the basis of the predetermined distance between the detector stations to produce a speed-based vehicle measurement. .

2. System according to claim 1. characterized in that each radiation source emits a directed infrared beam."

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that each radiation source emits a conically diverging electromagnetic radiation with an opening angle of approx. 10°.

4. System according to one of the preceding claims, characterized in that each detector station's radiation sources are divided into a number of groups corresponding to the number of detectors where the radiation sources in each group are directed at a detector assigned to the group.

5. System according to one of the preceding claims, characterized in that the data processing device calculates the length of the vehicle on the basis of the time it takes for the vehicle to pass one detector station and the speed of the vehicle is calculated on the basis of the time it takes for a certain point on the vehicle to move the predetermined distance between the two detector stations.

6. System according to claim 5j, characterized in that a vehicle speed for each of a number of points on the vehicle is derived and an average value of the derived speeds is used to calculate the vehicle's length.

7. System according to claim 6, characterized in that the number of points is indicated by the characteristic amount or strength of the radiation that they cause to be registered by the detectors.