一种机动车外廓尺寸自动测量系统及测量方法与流程

本发明涉及车辆外廓测量技术，具体是一种基于线阵式集群超声波、红外对射和激光扫描的机动车外廓尺寸自动测量系统及测量方法。

背景技术：

目前, 国内公安车辆管理所、机动车检测站等对车辆外廓尺寸检验基本上延用过去用钢卷尺等人工检验方法, 检验一辆汽车至少花费数分钟, 而且人为因素干扰多，人工检验误差大、费时费力且不安全。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种操作简单、测量精度高的机动车外廓尺寸自动测量系统及测量方法，以减少人为测量的干扰，克服了由测量结果易受人为因素干扰及测量费时费力等多种缺陷。

实现本发明目的的技术方案是：

一种机动车外廓尺寸自动测量系统，包括测量通道、嵌入式微控制器和分别设置在测量通道左、右两侧的长度测量机构、宽度测量机构，设置在测量通道上方的高度测量装置，与现有技术不同的是：

所述长度测量机构为由多组红外线对射柱组成红外幕墙的红外线长度测量机构，以非等距方式分别排列在测量通道左、右两侧，并分别与嵌入式微控制器连接，通过嵌入式微控制器实时采集并记录红外对射信号，分析计算出长度数据；

所述高度测量装置为超声波高度测量装置，呈线阵式排列在测量通道龙门架上端，与嵌入式微控制器连接，超声波高度测量装置由小角度超声波组件构成，通过嵌入式微控制器，高速分时进行采样，持续到被测车车辆车身全部通过线阵式超声波的采集范围，计算出被测车辆的最大高度值；

所述宽度测量机构为2组或2组以上宽度激光测距装置，宽度激光测距装置设置在测量通道的龙门框架的两侧，与嵌入式微控制器连接，通过嵌入式微控制器实时采集并记录由宽度激光测距装置高速扫描到的车辆两侧的三维数据，分析计算出宽度数据。

所述嵌入式微控制器由内置嵌入式测控软件的中央控制处理器和与中央控制处理器连接的控制器构成，对整个系统进行数据采集、分析、运算和传输。

利用上述机动车外廓尺寸自动测量系统对机动车外廓尺寸进行测量的测量方法，包括如下步骤：

（1）当被测车辆以≤10Km的低速行驶进入测量通道时，开启长度测量机构，车辆依次挡住红外线对射柱，通过嵌入式微控制器实时采集红外对射信号，并记录被测车辆最前端部位挡住的红外对射组的信号及时间、车辆最末端离开红外对射组的信号及时间，通过将长度信息转换算成时间差，分析计算得出车辆长度数据，根据公式：

车长L＝L8+L7+L6+L5+L4+L3+L2×（T2－T3）/（T2－T1）

因L1、L2……L10共10组红外线对射组呈非等距分布安装，参与计算长度计算的L1，L2，L3，L4，L5间距为1米，其余红外线对射组间距呈2，3，5米的间距排列，并且红外线对射组的数量可根据有效测量长度进行扩展；

（2）当被测车辆进入高度测量机构测量范围时，开启高度测量机构，根据系统控制，高速分时进行采样，持续到被测车车辆车身全部通过线阵式超声波的采集范围，系统计算出被测车辆的最大高度值；高度测量公式如下：

固定高度为H₀

测量值分别为H₁₁ H₁₂ ……H_1n

H_m1 H_m2 ……H_mn

则实测高度值为：

H=H₀-Min{Min(H₁₁, H₁₂……H_1n), ……Min(H_m1,H_m2 ……H_mn )}

（3）分别设置在龙门框架两侧的宽度激光测距装置分别高速扫描车辆两侧的三维数据，并确定扫描有效角度，通过嵌入式微控制器实时采集宽度激光测距装置扫描到的最小水平距离，分析计算出车辆最大宽度；宽度测量公式如下：

固定宽度为：W₀

测量值：W₁₁ W₁₂ ……W_1n

W₂₁ W₂₂ ……W_2n

则实测宽度值：W=W₀- Min(W₁₁, W₁₂……W_1n)-Min(W₂₁,W₂₂ ……W_2n )。

由于测量通道和龙门框架为固定的已知尺寸，与现有技术相比，本发明通过采用上述技术方案，经数次试验试用表明，具有如下优点：

1.红外线对射柱系统采用多组红外对射柱，呈不等距分布式安装，可涵盖各类车型长度及轴距测量要求，不等长的固定长度配合短距离（0.5-1.0米）的平均计算，以及精确到微秒级的触发计时系统，对车身长度和轴距测量具有1～2cm的精度；

2.360度的激光扫描范围对车身宽度的复杂结构具有良好的适应性；

3.测量方式为车辆动态行驶通过，测量过程全自动，无须人工干预，可保障测量结果的公正、客观；

4.整个系统结构新颖，设计创新，使用安全方便。

附图说明

图1为本发明实施例的整个结构示意图；

图2为本发明实施例的嵌入式微控制器的结构框图；

图3为本发明实施例的测量流程图；

图4为本发明实施例长度测量方法的示意图；

图5为本发明实施例高度测量方法的示意图；

图6为本发明实施例宽度测量方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不是对本发明内容的限定。

实施例：

如图1所示，一种机动车外廓尺寸自动测量系统，由多组红外对射幕墙作为长度测量机构，1组线阵式超声波检测装置作为高度测量装置，2组激光测距装置作为宽度测量装置，嵌入式微处理器组成。

所述多组红外对射幕墙以非等距方式排列，并与嵌入式微控制器相连，当车辆以10Km速度通过测量区域时，车辆会依次阻挡和不阻挡（放开）红外对射组，嵌入式微控制器采集实时采集红外对射信号，记录被车辆最前端部位挡住的红外对射组号及时间，记录车辆最末端离开的红外对射组号及时间，嵌入式微控制器将采集的数据，经过分析计算得出车辆长度数据，轴距测量与长度测量同理。

所述高度测量装置由一组超声波测距模块以线阵式分布安装于测量通道的龙门架上端，线阵式超声波检测模块由小角度超声波组件构成，根据系统控制，高速分时进行采样，持续到被测车车辆车身全部通过线阵式超声波的采集范围，系统计算出被测车辆的最大高度值。

所述宽度激光测距装置分别安装在主机两侧，与嵌入式微控制器相连，当车辆行驶通过测量区域时，2组激光测距装置分别高速扫描车辆两侧三维数据，嵌入式微控制器实时采集2组激光测距装置扫描到的数据，经过分析计算出车辆宽度，并将宽度数据送至PC端软件，由PC端软件做后续处理。

如图2所示，所述嵌入式控制系统为本发明的中央控制处理器，包括CPU控制器和分别与CPU控制器连接的激光扫描模块、嵌入式控制板、PDA程序模块及数据库模块，视频监控模块与CPU控制器连接，红外线对射柱通过嵌入式控制板与CPU控制器连接，PDA程序模块通过WEB服务器与数据库模块连接，CPU控制器还与线阵式超声波模块连接，利用嵌入式软件智能对整个系统进行数据采集、分析、运算和传输的控制。

如图3所示，本发明机动车外廓尺寸自动测量方法，包括如下步骤：

1.启动测量，车辆以≤10Km低速驶入测量区域，判断车辆是否进入测量区域，如果已进入测量区域，嵌入式控制系统发出启动激光及线阵式超声波模块信号；

2. 车辆依次挡住红外线对射柱，通过嵌入式微控制器实时采集红外对射信号，并记录被测车辆最前端部位挡住的红外对射组的信号及时间、车辆最末端离开红外对射组的信号及时间，通过将长度信息转换算成时间差，分析计算得出车辆长度数据（如图4所示）：

车长L＝L8+L7+L6+L5+L4+L3+L2×（T2－T3）/（T2－T1）

因L1、L2……L10共10组红外线对射组呈非等距分布安装，参与计算长度计算的L1，L2，L3，L4，L5间距为1米，其余红外线对射组间距呈2，3，5米的间距排列，并且红外线对射组的数量可根据有效测量长度进行扩展。

因L1、L2……L10均为固定且已经过标定的尺寸，根据上述公式，影响车辆长度精度的只有T1，T2，T3三个时间值的精度，而T1，T2，T3这三个时间值为微秒级，因此精度非常高；

3. 当被测车辆进入宽度测量范围时，开启激光测距扫描装置，左右侧面的两个激光扫描器进行360度范围的扫描，根据现场安装方式，确定扫描有效角度，测量结束由系统计算出车辆距离激光头扫描模组的最小水平距离，从而计算出车辆的最大宽度（如图5所示），其测量公式如下：

固定宽度为：W₀

测量值：W₁₁ W₁₂ ……W_1n

W₂₁ W₂₂ ……W_2n

则实测宽度值：W=W₀- Min(W₁₁, W₁₂……W_1n)-Min(W₂₁,W₂₂ ……W_2n )

4. 当被测车辆进入高度测量机构测量范围时，开启高度测量机构，根据系统控制，高速分时进行采样，持续到被测车车辆车身全部通过线阵式超声波的采集范围，系统计算出被测车辆的最大高度值（如图6所示），其测量公式如下：

固定高度为H₀

测量值分别为H₁₁ H₁₂ ……H_1n

H_m1 H_m2 ……H_mn

则实测高度值为：

H=H₀-Min{Min(H₁₁, H₁₂……H_1n), ……Min(H_m1,H_m2 ……H_mn )}

5.判断激光及线阵式超声波模块是否测量完成，如已完成，则关闭激光及线阵式超声波模块，嵌入式CPU计算宽度及高度数据；如未完成，则等待0.1S，直到激光及线阵式超声波模块完成测量。

6.判断红外线长宽数据测量是否完成，如已完成，嵌入式CPU存储、计算长度及轴距数据；如未完成，则等待0.1S，直到红外线长度数据测量完成。