一种货物装载轮廓扫描系统的制作方法

本实用新型涉及机车车辆货物装载技术领域，尤其是一种货物装载轮廓扫描系统。

背景技术：

目前有的测量超限货物的工具较为落后，如使用水平尺、钢卷尺、吊锤等工具进行测量；现场操作时，需要对货物长度和不同高度处的宽度逐点测量，最后形成货物外形的基本参数和轮廓尺寸数据，并按照拟装车种车型计算、确定货物的超限等级。由于受到测量场地平整度、风力、人员辨识等多种因素影响，测量误差较大、容易造成测量遗漏检测区，需要作多次测量复核；而且，测量人员攀登货物顶部、侧面，存在一定的劳动安全隐患；另外，部分货物尺寸数据需要分段测量，然后再进行数据加减处理，采集数据较多，可能出现人工记录和计算错误。

公开号为CN 03105157公开了一种用于检测铁路货物车辆装载超限的二维激光扫描方法，只是使用二维图像显示货物车辆装载超限的情况，不能更直观的观察和检测车辆装载超限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，本实用新型采用了一种货物装载轮廓扫描系统。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种货物装载轮廓扫描系统，包括：扫描器、数据存储器、报警模块和控制终端；其中，所述数据存储器中存储有不同装载车辆的装载空间数据；所述扫描器用于扫描待装载货物的轮廓信息；所述控制终端分别与所述数据存储器、所述扫描器和所述报警模块连接，所述控制终端通过与所述扫描器连接，而获取待装载货物的轮廓信息，并且，所述控制终端根据其获取的轮廓信息，计算出待装载货物的空间尺寸数据，并根据计算出的待装载货物的空间尺寸数据以及所述数据存储器中存储的不同装载车辆的装载空间数据，确定装载空间满足装载该空间尺寸的待装载货物的装载车辆；其中，若所述数据存储器中存储的所有装载车辆的装载空间均不满足装载该空间尺寸的待装载货物，所述控制终端控制所述报警模块进行报警。

优选的，还包括升降装置；其中，所述扫描器安装在所述升降装置上，所述控制终端与所述升降装置的升降控制端连接，并控制所述升降装置的升降。

优选的，所述扫描器横向扫描所述待装载货物，每完成一个横向扫描，向所述控制终端发送一个信号，所述控制终端根据该信号，控制所述升降装置上升一个激光光斑点大小的高度。

优选的，所述报警模块为报警灯或者报警蜂鸣器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型的货物装载轮廓扫描系统包括：扫描器、数据存储器、报警模块和控制终端。其中，数据存储器中存储有不同装载车辆的装载空间数据。扫描器扫描待装载货物的轮廓信息。控制终端分别与数据存储器、扫描器和报警模块连接，控制终端通过与扫描器连接，而获取待装载货物的轮廓信息。并且，控制终端根据其获取的轮廓信息，计算出待装载货物的空间尺寸数据，并根据计算出的待装载货物的空间尺寸数据以及数据存储器中存储的不同装载车辆的装载空间数据，确定装载空间满足装载该空间尺寸的待装载货物的装载车辆。其中，若数据存储器中存储的所有装载车辆的装载空间均不满足装载该空间尺寸的待装载货物，控制终端控制报警模块进行报警。相比于传统的技术，将三维扫描成像技术应用于铁路货车的超限检测中，减少测量误差和减少测量遗漏检测区，降低劳动安全隐患，并科学合理匹配装载车辆或装载方案。

附图说明

图1为一种货物装载轮廓扫描系统的部件连接图；

图2为扫描器工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

三维扫描及测量是集光、机、电和控制终端技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为控制终端能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫描仪作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点而得到越来越多的应用。用三维扫描仪对手板、样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数据。

图像处理技术，就是用控制终端对图像数据进行显示或图像进行分析，以达到所需结果的技术，也可称影像处理。

基本内容：图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值为整数，称为灰度值。图像处理技术的主要内容包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别3个部分。

目前三维扫描技术在铁路系统中已有相关应用，如铁路货车的超限检测系统目前应用比较普遍，通用技术也是使用的激光扫描仪器，对通过车辆的实时采集，从左右侧、顶部进行原始信息的动态采样。最后再用专用软件对采样数据进行分析。

实施例1

本实用新型，货物装载轮廓扫描系统，如图1所示，包括扫描器、数据存储器、报警模块和控制终端。其中，数据存储器中存储有不同装载车辆的装载空间数据。扫描器扫描待装载货物的轮廓信息。控制终端分别与数据存储器、扫描器和报警模块连接，控制终端通过与扫描器连接，而获取待装载货物的轮廓信息。并且，控制终端根据其获取的轮廓信息，计算出待装载货物的空间尺寸数据，并根据计算出的待装载货物的空间尺寸数据以及数据存储器中存储的不同装载车辆的装载空间数据，确定装载空间满足装载该空间尺寸的待装载货物的装载车辆。其中，若数据存储器中存储的所有装载车辆的装载空间均不满足装载该空间尺寸的待装载货物，控制终端控制报警模块进行报警。

如三维摄影测量系统(HL-3DP)对待装载货物的外观在拍摄过程中，会拍摄许多不同角度的影像，将这些影像读入至HOLON3DP软件，透过三角测距的方式，HOLON3DP软件自动的将这些影像结合起来经过运算之后，就可得到每一个编码点圆心的3D坐标，从而计算出待装载货物的长、宽、高和待装载货物的空间尺寸数据。三维摄影测量系统将待装载货物的长、宽、高等轮廓信息和三维图像传输至控制终端，该控制终端通过将数据存储器中存储的不同装载车辆的长、宽、高等装载空间数据，与待装载货物的长、宽、高等轮廓信息进行比较，匹配出适当的装载车辆。

例如，待装载货物的长为2m、宽为1m、高为0.5m，而选出的装载车辆长为11m、宽为2.5m、高为2m，虽然装载车辆的装载空间数据满足于待装载货物的装载空间数据的要求，但是由于待装载货物的体积远小于装载车辆的装载空间，从而使得装载车辆无法得到充分利用，针对此类情形可以对装载车辆或待装载货物的装载方案进行调整，匹配出装载率高的最优装载方案。

具体实施过程中，扫描器通过辅助配件安装于升降装置上，随升降装置的移动发生位移。升降装置设置于扫描器支架上，并且升降装置的升降控制端与控制终端连接，通过控制终端来控制升降装置升降，扫描器支架安放于待装载货物的一个侧面。而且，升降装置、扫描器支架和扫描器能根据现场的实际要求组装，测量结束后能够拆除，可拆卸和可移动的特征使其应用的场景更加灵活，降低对使用环境的要求。

在安装扫描器过程中，为了处理测量角度和地面平整度方面的误差，在待装载货物和扫描器之间安装标尺，并通过标尺修正扫描器垂直方向上的起始坐标，修正测量角度和地面平整度方面的误差。

在测量过程中，升降装置带动扫描器从待装载货物底部上升到顶部，扫描器通过横向扫描的方式对待装载货物进行扫描，每完成一个横向扫描向控制终端发送一个信号，控制升降装置带动扫描器向上升一个激光光斑点大小的高度。当升降装置带动扫描器完成一个激光光斑点大小的高度的上升，且扫描器位置稳定后，扫描器自行开始下一个横向扫描测量。

激光光斑点大小由扫描器与被测物体之间的距离来确定，距离越近则激光光斑点越小，上升高度越小，距离越远则所述激光光斑点越大，上升高度越高。

激光光斑点在待装载货物表面的密度则反映了扫描器检测时扫描表面的密度情况。横向的密度由扫描器每个角度的大小以及物体表面的激光光斑点相关，在距离确定的情况下，可以修正扫描角度来设定扫描激光光斑点的横向密度。竖直方向的密度与每次上升的高度以及物体表面的激光光斑点相关，在距离确定的情况下，可以修正每次上升的高度来设定扫描激光光斑点的竖直方向密度。

扫描物体时，激光光斑点密度布满物体表面的程度，直接影响最后形成三维图形的详细程度和检测精度。当有部分区域没有激光光斑点覆盖时，则此部分物体表面的厚度则不能检测，则会造成漏采漏报的情况。

扫描器扫描待装载货物时，确定好扫描设备与待装载货物之间的距离，使扫描器在扫描范围内有连续的激光光斑点。扫描器根据待装载货物的长度和扫描器的最大扫描范围，将待装载货物分解为多个测量区段，分别对测量区段测量后，控制终端对各个测量区段测量的数据进行合成，输出待装载货物的整体三维图像。

本实用新型，货物装载轮廓扫描系统，在工作现场中应具备交流220V电源,或者配备相应的移动供电电源。

具体实施过程中，报警模块为报警灯或者报警蜂鸣器，控制终端为计算机或者平板电脑。

扫描器工作示意图如图2所示。

(1)选定一个点作为被测区域的中心点，确定标尺到中心点的垂直距离，即“标尺中心距离CN1”。扫描器支架、扫描器和标尺处于同一垂直于被测物体的直线上。

(2)扫描器开始对当前平面扫描，获取扫描平面起始位到扫描平面结束位的多次扫描的直线距离信息值D1，D2，……Dn。其中有一条直线，即扫描器垂直于标尺时的直线Db,由于没有角度偏移，此Db值则是扫描器与标尺的距离值。

(3)对采集的距离值Dn进行计算，分别可以计算出，当前检测物体上的被测试在以扫描器为坐标空间的X值和Y值。X值即为扫描器与被测物体点的宽度；Y值即为扫描器与被测物体点的垂直距离。

(4)根据扫描器和被测区域的中心点的关系，X值也是被测物体点相对于被测区域的中心点的宽度。

(5)根据CN1值、Db值、各测点的Y值，三者之间的关系为：CN1-(Y-Db)公式即可获得被测各点相对于检测物体横向中心线的垂直距离，即该物体被检测一侧的厚度。

(6)通过以上方法，在扫描器的一个周期内，可以把被测物体这个横向平面上每一点的宽度和厚度测算出来，并做保存，此时完成了被测物一个平面或水平切面的测量。

(7)一个周期完成后，控制升降系统上升一个激光光斑点的高度，重复第(2)到第(6)步操作，进入下一个周期即平面的检测。并记录上升次数S1。

(8)重复第(7)步工作，知道扫描器移动的高度超过被测物体的高度，此时扫描器检测不到指定范围内的距离信息值，自动给出提示，进入停止状态，反馈出总上升次数Sn。

(9)通过以上步骤把获得的信息值可以还原出该测试区域内检测的模型，但需要对后续区域进行完全测试后再进行信息整合处理。

(10)移动标尺、扫描器及扫描器支架进入下一个测量分段，直到所有测量分段检测完成。

(11)最后本侧面检测完成后，移动到另外一侧进行相同的步骤扫描检测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。