一种车辆外廓的测量系统及其测量方法与流程

本发明属于测量
技术领域：
，尤其涉及一种车辆外廓的测量系统及其测量方法。
背景技术：
：在现有技术中，对车辆外廓的测量主要通过红外线测量和激光测量来实现，具体地，红外线测量主要采用传统的逐点扫描方式，利用车辆在检测时的车速来测量汽车长度。而激光测量车辆外廓尺寸(长宽高)利用3个高速激光头，利用激光头在每秒60转的速度从0度到270度转动过程中返回车辆的外廓坐标，结合pc上位机计算出车辆外廓(长宽高)。在上述车辆外廓的测量方法中，存在以下缺点：红外线测量因采用传统的逐点扫描方式，扫描速度慢，导致在测量时车速必需控制在1.0公里/小时以下且必需要匀速通过，同时测量时车辆不能停止或倒退，因此需单工位环境，即在测量的同时，车辆不能有其它项目的检测，且红外线光轴数量少，扩展性差，需要多组红外线测量装置。在进行激光测量时，测量结果重复性差，误差大，车辆测量时时速低，需单工位环境，即在激光测量的同时，车辆不能有其它项目的检测。同时进行激光测量需要专门的激光设备，成本高。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于提供一种车辆外廓的测量系统及其测量方法，旨在解决现有技术在对车辆进行测量时需要单工位环境，不能有其它项目的检测的问题。本发明是这样实现的，一种车辆外廓的测量系统，包括测量单元、主控单元和处理单元：所述测量单元，包括若干光轴，若干所述光轴分别组成长度光栅、高度光栅、宽度光栅和定位光栅；所述主控单元，用于获取待测量车辆经过所述测量单元各光栅的时间数据，根据获取的时间数据按照预置数据格式生成时间信息，并发送给所述处理单元；所述处理单元，用于根据所述时间信息计算所述待测量车辆的长度、高度、宽度和轴距。进一步地，所述长度光栅由960个光轴组成，光轴的间距为10mm。进一步地，所述定位光栅由40个光轴组成，光轴的间距为40mm。进一步地，所述宽度光栅和所述高度光栅安装于龙门架上，所述宽度光栅安装于所述龙门架的x轴，所述高度光栅安装于所述龙门架的y轴。本发明还提供了一种如上述所述的测量系统的测量方法，包括：所述主控单元获取所述待测量车辆的前轮依次通过所述长度光栅各光轴的第一时间数据，及获取所述待测量车辆的后轮依次通过所述长度光栅各光轴的第二时间数据；所述主控单元获取所述测量车辆的车头遮挡所述定位光栅的第三时间数据，及获取所述待测量车辆的车尾离开所述定位光栅的第四时间数据；当检测到所述待测量车辆通过龙门架上安装的宽度光栅和高度光栅时，所述主控单元获取所述宽度光栅和所述高度光栅的遮挡信息；所述主控单元根据所述第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据或第四时间数据，按照预置数据格式生成时间信息，将所述时间信息和所述遮挡信息发送给所述处理单元；所述处理单元根据所述时间信息和所述遮挡信息计算所述待测量车辆的长度、高度、宽度和轴距。进一步地，所述主控单元获取所述待测量车辆的前轮依次通过所述长度光栅各光轴的第一时间数据包括：当检测到所述处理单元发送的开始检测信号时，所述主控单元点亮所述长度光栅的第一个光轴；当检测到所述长度光栅的第一个光轴的接收管未接收到红外光线时，判断所述长度光栅的第一个光轴被所述待测量车辆的前轮遮挡，记录遮挡第一个光轴的第一时间数据；所述主控单元点亮所述长度光栅的第二个光轴，当判断第二个光轴被所述待测量车辆的前轮遮挡时，记录遮挡第二个光轴的第一时间数据；所述主控单元点亮按照顺序点亮下一个光轴，记录遮挡下一个光轴的第一时间数据。进一步地，所述主控单元获取所述宽度光栅和所述高度光栅的遮挡信息包括：所述主控单元控制所述宽度光栅和所述高度光栅对所述待测量车辆进行二分法扫描，以获取所述宽度光栅和所述高度光栅被所述待测量车辆的遮挡信息。进一步地，所述主控单元将所述时间信息和所述遮挡信息发送给所述处理单元包括：当检测到所述第一时间数据时，所述主控单元将所述时间信息和所述遮挡信息发送给所述处理单元。进一步地，所述预置数据格式包括12个字节，其中第1和第2个字节表示起始码，第3和第4个字节表示状态位，第5至第8个字节表示第一时间信息，第9至第12个字节表示第二时间信息，所述状态位用以表示所述待检测车辆下一车轮遮挡所述长度光栅的第一个光轴、或车头遮挡或车尾离开所述定位光栅；则所述主控单元根据所述第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据或第四时间数据，按照预置数据格式生成时间信息包括：当检测到所述第一时间数据时，将所述第一时间信息设置为所述第一时间数据；当检测到所述第三时间数据时，更新所述状态位并将所述第二时间信息修改为所述第三时间数据；当检测到所述第二时间数据时，将所述第二时间信息设置为所述第二时间数据；当检测到所述第四时间数据时，更新所述状态位并将所述第二时间信息修改为所述第四时间数据。进一步地，所述主控单元通过rs485总线与所述处理单元进行数据交互。本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明实施例通过检测待检测车辆依次通过长度光栅的第一时间数据和第二时间数据，及通过定位光栅的第三时间数据和第四时间数据，并获取所述宽度光栅和所述高度光栅被所述待测量车辆的遮挡信息，以上述时间数据和遮挡信息计算得到待检测车辆的相关信息。本发明实施例中长度测量为单点跟随车轮扫描，即车轮停止或后退，扫描停止，车轮前进，扫描前进，从而不影响测量结果，实现在车辆测量过程可以停止、倒退，在测量外廓尺寸的同时还可以使用其它检测车辆的性能的设备。附图说明图1是本发明实施例提供的一种车辆外廓的测量系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的测量单元的结构示意图；图3是本发明实施例提供的一种车辆外廓的测量系统的测量方法的流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图1示出了本发明实施例提供的一种车辆外廓的测量系统，包括测量单元1、主控单元2和处理单元3：测量单元1，包括若干光轴，若干所述光轴分别组成长度光栅、高度光栅、宽度光栅和定位光栅；主控单元2，用于获取待测量车辆经过所述测量单元各光栅的时间数据，根据获取的时间数据按照预置数据格式生成时间信息，并发送给所述处理单元；所述处理单元，用于根据所述时间信息计算所述待测量车辆的长度、高度、宽度和轴距。图2示出了本发明实施例提供的测量单元的结构示意图，其中包括：长度光栅201，该长度光栅由红外线光轴组成，总长为9.6米长，包括960个红外线光轴，各光轴的间距为10mm；高度光栅202，该高度光栅202总长为3.84米，包括384个红外线光轴，各光轴的间距为10mm；宽度光栅203，该宽度光栅203的总长为3.84米，包括384个红外线光轴，各光轴的间距为10mm；定位光栅204，该定位光栅204总长为1.6米，包括40个红外线光轴，各光轴的间距为40mm；龙门架206，该龙门架用于固定高度光栅202和宽度光栅203。本发明实施例提供的测量单元安装在汽车年检检测站的车辆外廓尺寸测量场地，测量单元1通过主控单元2和处理单元3进行数据交互，具体地，主控单元2的功能可以有单片机实现，处理单元3可以是pc机或者其他，主控单元2与处理单元通过rs485进行数据交互，通过本发明实施例提供的测量系统可以测量车辆的长、宽、高、轴距，防止部分汽车改装，当需要测量时，车辆从长度光栅入口处以15公里以下的车速通过光栅检测区域，测量结果会在作为处理单元的pc机显示是否和车辆实际出厂的外廓尺寸数据相符或达到国家标准要求，并上传到相关的数据库。本发明实施例提供的测量单元的各光栅的组成包括红外发射器和红外接收器，分别可以扩展到1024个红外光轴，由每块64个光轴的线路板用排线拼接而成，长度光栅实际使用960个光轴，即15个扩展线路板，高度光栅和宽度光栅实际各使用384个光轴。通过用作主控单元的总线控制逻辑单元芯片，可以选通或点亮任何一个光轴，从而实现扫描的灵活性和快速扫描。在测量时大大提高在车辆测量过程的效率和减少一些限制。图3示出了本发明实施例提供的一种上述所述的测量系统的测量方法，包括：s301，所述主控单元获取所述待测量车辆的前轮依次通过所述长度光栅各光轴的第一时间数据，及获取所述待测量车辆的后轮依次通过所述长度光栅各光轴的第二时间数据。在本步骤中，主控单元获取第一时间数据的步骤包括：当检测到所述处理单元发送的开始检测信号时，所述主控单元点亮所述长度光栅的第一个光轴；当检测到所述长度光栅的第一个光轴的接收管未接收到对应的发射管发射的红外光线时，判断所述长度光栅的第一个光轴被所述待测量车辆的前轮遮挡，记录遮挡第一个光轴的第一时间数据；所述主控单元点亮所述长度光栅的第二个光轴，当判断第二个光轴被所述待测量车辆的前轮遮挡时，记录遮挡第二个光轴的第一时间数据；所述主控单元点亮按照顺序点亮下一个光轴，记录遮挡下一个光轴的第一时间数据。第二时间数据的获取方式与第一时间数据的获取方式一致。s302，所述主控单元获取所述测量车辆的车头遮挡所述定位光栅的第三时间数据，及获取所述待测量车辆的车尾离开所述定位光栅的第四时间数据。s303，当检测到所述待测量车辆通过龙门架上安装的宽度光栅和高度光栅时，所述主控单元获取所述宽度光栅和所述高度光栅的遮挡信息。在本步骤中，所述主控单元控制所述宽度光栅和所述高度光栅对所述待测量车辆进行二分法扫描，以获取所述宽度光栅和所述高度光栅被所述待测量车辆遮挡的遮挡信息。s304，所述主控单元根据所述第一时间数据、第二时间数据、第三时间数据或第四时间数据，按照预置数据格式生成时间信息，将所述时间信息和所述遮挡信息发送给所述处理单元。在本步骤中，只有待检测车辆的前轮前进，遮挡住光轴时，即主控单元获取第一时间数据时，主控单元才会向处理单元发送时间信息和遮挡信息，若前轮未前进或者车轮后退，停止，则主控单元不向处理单元发送时间信息和遮挡信息。具体地，预置数据格式包括12个字节，其中第1和第2个字节表示起始码，第3和第4个字节表示状态位，第5至第8个字节表示第一时间信息，第9至第12个字节表示第二时间信息，所述状态位用以表示所述待检测车辆下一车轮遮挡所述长度光栅的第一个光轴、或车头遮挡或车尾离开所述定位光栅；s305，所述处理单元根据所述时间信息和所述遮挡信息计算所述待测量车辆的长度、高度、宽度和轴距。下面，以主控单元为单片机，处理单元为电脑，通过具体使用例来对本发明实施例进行进一步地阐述：关于测量车辆长度和轴距：本使用例中，由960个光轴，光轴间距10mm组成的9.6米长度光栅和一套由40个光轴间距40mm的定位光栅实现车辆的长度和轴距的测量。光栅中的红外发射器和红外接收器用电缆线接入主控箱，通过单片机同步控制，即单片机控制同时点亮某个发射器和选通该发射器对应的接收器，在本使用例中，每个光栅对应一个单片机。当开始测量时，电脑通过rs485向长度光栅发送复位信号，长度光栅开始进入测量状态，待测量车辆还没进入到长度光栅的测量区域时，长度光栅点亮第一个灯，当待测量车辆的前轮挡住长度光栅的第一个光轴时，单片机记录时间t1，通过串口向电脑发送数据，发送的数据的数据格式为aaaaxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx，其中aaaa表示起始码，第3和第4个字节表示状态位，第5至第8个字节表示时间t1，第9至第12个字节表示时间t2。状态位用以表示该待检测车辆的下一车轮是否遮挡所述长度光栅的第一个光轴、或车头是否遮挡定位光栅或车尾是否离开所述定位光栅，状态位为16位共2个字节。时间t1表示当该待测量车辆的前轮往前遮挡长度光栅的一个光轴的当前时间，时间t2表示待测量车辆的下一个车轮遮挡长度光栅的第一个光轴、或者车头开始遮挡定位光栅、或者车尾离开定位光栅的时间。当该待测量车辆遮挡长度光栅的第一个光轴时，单片机向电脑发送一次数据，然后点亮第二个光轴，以使第二个光轴进入扫描等待，当待测量车辆的前轮往前走挡住长度光栅的第二个光轴时，单片机更新当前时间t1，通过串口向电脑发送一次数据，以此类推，当该待测量车辆前进，第二个轮胎挡住长度光栅的第一个光轴时，时间t2更新，状态位改变，但不发送数据。当待测量车辆的车头挡住定位光栅时，时间t2更新，状态位改变，但不发数据。当待测量车辆的车尾离开定位光栅时，时间t2更新，状态位改变，但不发送数据。在此过程中，当且仅当待测量车辆的前轮往前进挡住光轴时，单片机才会向电脑发送数据。当该待测量车辆从定位光栅离开时，电脑根据单片机发送的数据的次数和状态位计算出长度和轴距，根据时间t1结合光轴间距(10mm)，计算出车速，再结合时间t2计算出当车头挡住定位光栅或第二个轮胎挡住第一个光轴或车尾离开定位光栅时，前轮在长度光栅的光轴之间的具体位置，可以实现0误差，但定位光栅扫描需要时间，所以误差在2-5mm之间。具体地，待检测车辆的车轮依次经过长度光栅的各光轴时，单片机向电脑发送的长度数据格式及其含义如下表所述：其中，长度数据格式的各字节的含义分别如下表所示：在上述表格中，字节3、4分别表示待检测车辆的车轮到达定位光栅和车轮经过各光轴的状态，0表示位未到达，1表示已到达。字节5、6、7、8保存车轮经过长度光栅各光轴的当前时间。字节9、10、11、12保存待检测车辆经过定位光栅和各车轮到达长度光栅的当前时间。测量车辆宽度和高度本使用例中，各有384个光轴，间距10mm组成的3.84米长度的宽度光栅和高度光栅，发射器和接收器用电缆线接入主控箱，由单片机实现对宽度光栅和高度光栅的控制。龙门架x轴装宽度光栅(上和下)，y轴装高度光栅(左和右)，高度光栅和宽度光栅由单片机实现二分法扫描，可以最快速度找出车身挡住光栅的遮挡信息，高度光栅的遮挡信息可以找出车身挡住光栅的最高点，宽度光栅的遮挡信息可以找出车身挡住光栅的最高点和最低点，当单片机需要向电脑发送长度光栅的时间数据时，才会同时将高度光栅和宽度光栅的遮挡信息发送给电脑，否则不发送，这样电脑描绘的图形才不会失真，变形。具体地，待检测车辆经过宽度光栅的各光轴时，单片机向电脑发送的宽度数据格式及其含义如下表所述：其中，宽度数据格式的各字节的含义分别如下表所示：字节3，4说明当前遮光最高点＝字节3+字节4*256字节5，6说明当前遮光最低点＝字节5+字节6*256在上述宽度数据格式的表示表格中，字节3、4保存当前遮光的最高点，字节5、6保存当前遮光的最低点。在具体测试中，将宽度光栅的各光轴按照从左到右进行编号，当待检测车辆经过宽度光栅时，以待检测车辆遮挡的最左边为当前遮光的最低点，以待检测车辆遮挡的最右边为当前遮光的最高点，向电脑发送数据。待检测车辆经过高度光栅的各光轴时，单片机向电脑发送的高度数据格式及其含义如下表所述：其中，高度数据格式的各字节的含义分别如下表所示：字节3,4说明当前遮光最高点＝字节3+字节4*256在上述高度数据格式的表示表格中，字节3、4保存当前遮光的最高点。单片机与电脑采用串行通讯接口rs-485进行数据交互，每一光栅对应的单片机采用主动发送的形式向电脑发送数据，当单片机检测到待检测车辆经过一个光轴时，单片机会主动通过串口向电脑发送一组数据。不用的光栅的单片机通过3个串口同时发送数据(即长、宽、高数据同时发送)。电脑端通过接收数据，可以实时显示车速。电脑每接收到一组数据，则待检测车辆通过的距离为10mm。电脑根据接收到的数据，通过以下方法计算得到待检测车辆的相关信息，其中：一：关于速度v的计算：记录当前时间1为t，前一组数据时间1为t-1，因为两组数据相隔的距离s为10mm，则速度v＝s/t＝0.01/(t-t-1)。二：关于车辆长度s_length的计算：①：通过车辆挡住定位光栅时开始，记录其当前一共收到数据的组数length_begin_num；②通过车辆离开定位光栅时结束，记录其当前一共收到数据的组数length_end_num；③细分车头到达定位光栅时的距离s2s2＝v*△t＝v*(时间1-时间2)；④细分车尾离开定位光栅时的距离s3s3＝v*△t＝v*(时间1-时间2)；则s_length＝(length_end_num-length_begin_num)*10+s2-s3。三：轴距(wheelbase)的计算：1：一二轴轴距wheelbase12_length的计算：①通过待检测车辆的一轴遮挡第一条光轴时开始，到待检测车辆的二轴遮挡第一条光轴时结束，记录其当前一共收到数据的组数wheelbase12_end_num；②细分当二轴遮挡第一条光轴，在两个光点之前距离s2＝v*△t＝v*(时间1-时间2)；则：wheelbase12_length＝wheelbase12_end_num*10-s2。2：二三轴轴距wheelbase23_length的计算：①通过待检测车辆的一轴遮挡第一条光轴时开始，到带检测车辆的三轴遮挡第一条光轴时结束，记录其当前一共收到数据的组数wheelbase13_end_num；②细分当三轴遮挡第一条光轴，在两个光点之前距离s2＝v*△t＝v*(时间1-时间2)；则wheelbase23_length＝(wheelbase23_end_num*10-s2)-wheelbase12_length；其中，二三轴轴距＝一三轴轴距-一二轴轴距。四：宽、高、栏板高度的计算：通过收到宽度数据，再根据车型、过滤后视镜，计算待检测车辆的宽度。通过收到高度数据，找出最高点，计算待检测车辆的宽度；通过收到的激光传感器的数据，再根据高度数据，综合计算栏板高度。本发明实施例通过单片机(总线控制逻辑单元芯片)可以选通或点亮任何一个光轴，从而实现扫描的灵活性和快速扫描。在测量时大大提高在车辆测量过程的效率和减少一些限制。同时结合车辆外廓的特点，光轴实时跟踪车辆前轮边沿(测长时)和二分法扫描(测高和宽时)实现<3ms的扫描周期，比传统红外线测量和激光测量速度上提升了几倍。本发明实施例解决了现有技术同类技术测量时，车辆时速慢和测量过程不能停止、倒退导致必须单工位环境的问题：利用红外线对射原理，摒弃传统扫描方式(逐点顺序扫描)，测量车辆长度时，采用红外线单点扫描跟踪车辆前轮边沿，扫描速度为<3ms，测量车辆高度和宽度采用二分法扫描方式，实现扫描速度<3ms，车辆测量时车速最大可以达到15公里，因长度测量是单点跟随车轮扫描，即车轮停止或后退，扫描停止；车轮前进，扫描继续，从而不影响测量结果，实现在车辆测量过程可以停止、倒退，在测量外廓尺寸的同时还可以使用其它检测车辆的性能的设备。本发明实施例采用的光轴间距为10mm，最大可以扩展到1024个光轴，因为采用跟踪车轮的方法，不需要车辆匀速来计算结果，因此可以实时检测车辆的动态，从而误差小，重复性测量误差小，解决了测量重复性差，误差大的问题。本发明实施例还可以应用于物流设备领域，如测量纸箱、包裹外廓尺寸(长宽高)、汽车外廓尺寸，以及其他类似要求的场合等。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12