基于全光栅结构的车辆外形参数测量系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测试计量领域的技术，具体是一种基于全光栅结构的车辆外形参 数测量系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的高速发展，物流运输行业中各种大型货车的使用率逐年升高。由 于竞争日益剧烈，很多车辆运输企业管理者通过压缩运输成本来增加企业营业额，他们通 常会对大型货车进行一些非法改装，以期增加车辆的运载能力，降低运输成本。但是非法改 装货车引起的重大交通事故频频发生，导致了大量的财产及人员损失。为避免此类事故的 发生，我们需要对车辆外形的各项参数进行检测，据此判断车辆是否被非法改装。而目前国 内对于车辆外形参数测量的方式主要为人工卷尺测量，即在车辆静止情况下由测量人员通 过人工方式用卷尺对车辆的长度、宽度、高度及轮轴距等外形参数进行测量，这种方法在很 多情况下需要依靠测量人员的目视，测量效率较低，误差较大，同时信息保存较困难。
[0003] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103453836A，公开（公告）日 2013. 12. 18,公开了一种基于机器视觉及激光光幕车辆外轮廓尺寸测量系统与方法，包括： 车辆外轮廓长度尺寸测量模块、车辆外轮廓宽度尺寸测量模块及车辆外轮廓高度尺寸测量 模块，同时待检测车辆行驶测量区域的一侧，相对于横向激光光幕相同高度的位置安装有 一组一维激光探测器阵列，用以检测未被待检测车辆遮挡的横向激光光幕输出的激光光 束。但该方法需要使用多台相机进行检测，系统较为复杂，搭建需要的场地较大，不仅要求 车辆的全车身都处在检测区域，而且对待检车辆的长度有一定的限制，另外这种方法只能 够检测车辆的长宽高，对轮轴间距无法进行检测，因此存在一定的局限性。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种基于全光栅结构的车辆外形参 数测量系统及方法，利用三组光栅构成的全光栅，在不影响车辆正常行驶的情况下，实现对 待检车辆长度、宽度、高度、轮轴数目和车辆总轮轴间距等外形参数进行高精度快速测量。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] 本发明涉及一种基于全光栅结构的车辆外形参数测量系统，包括：依次相连的全 光栅结构、信息采集存储模块和计算处理模块，其中：全光栅结构与信息采集存储模块相 连并传输光信号信息，信息采集存储模块和计算处理模块相连并传输带时间戳的光信号信 息。
[0007] 所述的全光栅结构包括：检测触发光栅、垂向光栅组与横向光栅组构成的光栅龙 门架和纵向光栅组，其中：光栅龙门架中的光点间隔为15mm~20mm，总共250~300个光 点，光栅龙门架的安装高度和宽度均在5m至6m。
[0008] 本发明涉及上述系统的测量方法，通过在车辆运行过程中，阶段性采集信息，判断 车型并计算得到待检车辆的外形参数信息。
[0009] 所述的待检车辆的外形参数信息包括：长度、宽度、高度、轮轴数目和车辆总轮轴 间距。
[0010] 所述的阶段性采集信息包括：
[0011] 阶段一，采集车辆前缘进入光栅龙门架检测区域时的光信号信息、第一组车轮遮 挡纵向光栅组上即将达到的光点和前一光点的光信号信息及第Na个光点的光信号信息，并 在车辆前缘进入光栅龙门架检测区域时开始采集光栅结构垂向、横向的光信号信息，其中： 第Na个光点位于光栅龙门架左侧，距离光栅龙门架水平距离为X a;
[0012] 阶段二，采集第一组车轮遮挡即将遇到的第队个光点的光信号信息，并采集最后 一组车轮遮挡相邻两个光点的光信号信息，其中：光栅龙门架右侧距离光栅龙门架为纵向 光栅组长度的四分之一处，最接近该处的光点为第队个光点；
[0013] 阶段三，采集车辆尾缘离开光栅龙门架检测区域时的光信号信息、最后一组车轮 遮挡纵向光栅组上即将达到的光点和前一光点的光信号信息及第Nb个光点的光信号信息， 并在车辆尾缘离开光栅龙门架检测区域时停止采集光栅结构垂向、横向的光信号信息，其 中：第Nb个光点位于光栅龙门架右侧，距离光栅龙门架水平距离为X b;
[0014] 所述的判断车型是指判断车辆总轮轴间距，根据第一组车轮和最后一组车轮在纵 向光栅组上的光信号信息，若第一车轮遮挡纵向光栅组上第Ns个光点而最后一组车轮尚未 进入纵向光栅组的检测区域，则判断为长轴车型，否则为普通车型；
[0015] 所述的计算包括：1)计算车辆宽度和高度：测量结束后，横向光栅组反映出待检 车辆在光栅龙门架处横向上光点的遮挡情况，根据遍历搜索每帧数据得到遮挡光点数最多 的一次数据，即车辆在宽度方向上距离最大的一处，记为车辆的宽度值W;垂向光栅组能够 反映出待检车辆在光栅龙门架处垂向上光点的遮挡情况，根据遍历搜索每帧数据得到遮挡 光点数最多的一次数据，即车辆在高度方向上距离最大的一处，记为车辆的高度值Hi，由于 垂向光栅组的安装距离地面存在一定的距离，因此车辆的准确高度还要加上安装高度补偿 值H2，记为车辆的实际高度值Η =氏+氏;2)计算车辆长度、轮轴数目和车辆总轮轴间距：根 据上述三个阶段采集的信息，分别计算车辆前缘到第一组车轮的距离L。、最后一组车轮到 车辆尾缘的距离Lf以及根据判断的车型计算相邻车轮的轴距L i，最终得到车辆的近似长度
以及车辆轮轴数M = m+1，其中：m为程序算法记录的检测系统检测的相邻 轮轴间距个数。
[0016] 所述的光点其计数方向以车辆进入全光栅结构为起点，以车辆离开全光栅结构为 终点。 技术效果
[0017] 与现有技术相比，本发明通过使用低成本的全光栅结构，在不影响车辆正常行驶 的情况下，实现对待检车辆的长度、宽度、高度、轮轴数目、车辆总轮轴间距等外形参数的高 精度快速测量，有助于及时发现非法改装车辆，减少非法改装车辆引起的重大交通事故。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明系统结构示意图；
[0019] 图2为本发明测量方法总流程图；
[0020] 图3为待检车辆长度尺寸、轮轴数目和车辆总轮轴间距测量的算法流程图；
[0021] 图4为车辆前缘与第一组车轮之间距离的计算原理图；
[0022] 图5为两轮轴普通车型车辆总轮轴间距的计算原理图；
[0023] 图6为两轮轴长轴车型车辆总轮轴间距的计算原理图；
[0024] 图7为车辆最后一组车轮与车辆尾缘之间距离的计算原理图；
[0025] 图中：全光栅结构1、检测触发光栅111、横向光栅组112、垂向光栅组113、光栅龙 门架13、纵向光栅组14、信息采集存储模块2、计算处理模块3、第Na个光点4、第Nb个光点 5、第一组车轮即将经过的第η个光点6、第Ns个光点7、最后一组车轮即将经过的第η个光 点8、第1个光点9、第一组车轮即将经过的第η个光点10、最后一组车轮即将经过的第η个 光点11。
【具体实施方式】
[0026] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1
[0027] 本实施例中系统的各项参数为：光栅龙门架13的横向光栅组112和垂向光栅组 113光点间隔均设为20mm，各设有250个光点；纵向光栅组14上光点间隔设为200mm，共设 32 个光点，安装长度在 6m 至 7m，其中：Na= 16, X a= 100mm，N 17, X b= 100mm，N s= 21 ; 信息采集存储模块2每5ms探测一次全光栅结构1得到三组带有时间戳的光信号信息并进 行存储、传输至计算处理模块3;。
[0028] 如图1所示，本实施例包括：依次相连的全光栅结构1、信息采集存储模块2和计 算处理模块3,其中：全光栅结构1与信息采集存储模块2相连并传输光信号信息，信息采 集存储模块2和计算处理模块3相连并传输带时间戳的光信号信息；
[0029] 所述的全光栅结构1包括：检测触发光栅111、横向光栅组112与垂向光栅组113 构成的光栅龙门架13和纵向光栅组14。
[0030] 所述的检测触发光栅111、横向光栅组112、垂向光栅组113和纵向光栅组14均设 置有发射光栅和接受光栅。
[0031] 所述的光栅龙门架13优选为设置在纵向光栅组14中间部位，即纵向光栅组14上 第凡个4和第N b个光点5到光栅龙门架13上同一位置的距离相同。
[0032] 如图2和图3所示，本实施例涉及上述系统的测量方法，通过在车辆运行过程中， 阶段性采集信息，判断车型并计算得到待检车辆的外形参数信息。
[0033] 所述的待检车辆的外形参数信息包括：长度、宽度、高度、轮轴数目和车辆总轮轴 间距。
[0034] 所述的阶段性采集信息包括：阶段一，采集车辆前缘进入光栅龙门架13检测区域 时的光信号信息以及第一组车轮遮挡即将达到的光点和前一光点的光信号信息及第凡个 光点4的光信号信息，并在车辆前缘进入光栅龙门架13检测区域时开始采集光栅结构垂 向、横向的光信号信息，其中：第Na个光点4位于光栅龙门架13左侧，距离光栅龙门架13 水平距离为Xa;阶段二，采集第一组车轮遮挡即将遇到的第N s个光点的光信号信息，并采集 最后一组车轮遮挡相邻两个光点的光信号信息，其中：光栅龙门架13右侧距离光栅龙门架 13为纵向光栅组14长度的四分之一处，最接近该处的光点为第队个光点；阶段三，采集车 辆尾缘离开光栅龙门架13检测区域时的光信号信息、最后一组车轮遮挡即将达到的光点 和前一光点的光信号信息及第Nb个光点5的光信号信息，并在车辆尾缘离开光栅龙门架13 检测区域时停止采集光栅结构垂向、横向的光信号信息，其中：第Nb个光点5位于光栅龙门 架13右侧，距离光栅龙门架13水平距离为Xb;