一种固定龙门式车载物料体积测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种体积测量系统及方法，尤其涉及一种固定龙门式车载物料体积测 量系统及方法。
【背景技术】
[0002] 对于人造板行业来说，需要购入大量刨花、木肩等碎料作为加工原料用来生产人 造板。原料的采购多是通过大型货车进行运输，且交易时根据地镑测得的重量减去货车空 载重量得到原料的实际重量作为结算依据。这种交易方式存在的问题在于原料中经常被人 为掺杂各种杂物，如金属、石头等，从而增加载重量，给购买方企业带来较大的损失。因此， 为了防止卖方对原料进行掺假作弊，在对原料进行称重时，需要同时测量其体积，如此便可 计算出原料的密度，如得到的密度与木料密度差距较大，则可断定原料中掺假。
[0003] 对于上述应用场合的车载物料体积测量而言，一般的体积估算测量方法由于误差 较大无法使用，目前较为精确的测量方法有:一、基于图像的体积测量方法，该方法采用立 体视觉成像，对获取的图像进行处理，从而获得物料表面特征点的距离信息，并进行三维重 建，计算出物料的体积，该方法测量精度较高，但缺点在于成本较高，此外，天气变化导致光 照强度变化，人为产生的阴影都会对图像的采集和处理产生影响，从而导致测量结果误差 变大，测量系统不稳定;二、基于测距传感器的人工测量法，该方法利用测距传感器，采用人 工测量方式对多个特征点进行三维坐标测量，通过三维建模，计算出体积值，该方法成本较 低，但测量周期长，测量精度与人为操作因素有很大关系;三、超声波断面扫描法，该方法与 医学中利用超声波测量人体器官体积原理类似，测量精度较高，但成本较高，且物料的不均 匀以及介质的不同会影响超声的反射效果，从而影响测量精度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种固定龙门式车载物料体积测量系统及方法，以实现快 速、准确、操作方便的对车载物料的体积进行测量。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种固定龙门式车载物料体积测量系统， 包括：
[0006] 长度标定装置，用于标定货车的整车长度L;区域扫描装置，其扫描平面与车身垂 直，且位于货车上方，沿货车的车头至车尾方向对整车进行扫描；以及上位机，与所述长度 标定装置和区域扫描装置相连，且适于根据区域扫描装置的扫描信号获得车身平均宽度F 和平均高度^，并与整车长度L和已知空车体积Vo计算出货车所载物料的总体积V。
[0007] 进一步，所述固定龙门式车载物料体积测量系统还包括：
[0008] 固定设置的且适于货车穿行的龙门架，所述区域扫描装置安装于龙门架的横梁正 中处；
[0009] 当货车穿行通过龙门架时，区域扫描装置适于按照一定扫描频率对整车进行扇形 扫描，即通过该扫描频率将货车划分成若干个扇形扫描截面，且通过若干个扇形扫描截面 及龙门架高度Η获得车身平均宽度F和平均高度*。
[0010]进一步，所述长度标定装置包括:与所述上位机相连的距离传感器;所述的距离传 感器安装在可抬起或落下的栏杆上，栏杆初始位置处于抬起状态;开始测量时，栏杆落下， 距离传感器启动；当货车进入龙门架，区域扫描装置开始返回有效测量数据时，所述的距离 传感器测量此时距货车车头的距离u，当货车驶出龙门架，区域扫描装置不再返回有效测 量数据时，所述的距离传感器测量此时距货车车头的距离L 2,所述上位机通过距离传感器 测得的两次距离之差即为货车的整车长度L。
[0011] 进一步，为了不阻挡扇形扫描线，所述龙门架由两个支架组合而成，且所述龙门架 的上部为工字梁结构，所述区域扫描装置吊装于工字梁的中间梁上。
[0012] 进一步，所述固定龙门式车载物料体积测量系统还设有存储单元，将获取的货车 的车牌信息及物料的总体积V进行存储。
[0013] 又一方面，本发明还提供了一种固定龙门式车载物料体积测量方法，包括如下步 骤：
[0014] 步骤S1，获取货车的整车长度L;步骤S2,通过位于车厢上方的区域扫描装置垂直 向下沿货车的车头至车尾方向进行整车扫描，以获得车身平均宽度r和平均高度瓦;步骤 S3,将车身平均宽度伊和平均高度:L并与整车长度L和已知的空车体积Vo计算出货车所载 物料的总体积V。
[0015] 进一步，所述固定龙门式车载物料体积测量方法适于采用固定龙门式车载物料体 积测量系统获得物料的总体积V;所述固定龙门式车载物料体积测量系统包括:固定设置的 且适于货车穿行的龙门架，且龙门架的横梁正中处安装有所述区域扫描装置；用于测量货 车长度的距离传感器，安装于测量栏杆上，所述上位机可控制栏杆抬起或落下。
[0016] 所述步骤S1中获取货车长度的方法包括:开始测量时，所述上位机控制安装有距 离传感器的栏杆落下至水平位置，距离传感器启动，当货车进入龙门架，区域扫描装置开始 返回有效测量数据时，所述的距离传感器测量此时距货车车头的距离Li，当货车驶出龙门 架，区域扫描装置不再返回有效测量数据时，所述的距离传感器测量此时距货车车头的距 离L 2;上位机控制栏杆抬起至竖直位置以便货车可以通过;所述上位机通过距离传感器测 得的两次距离之差获得货车的整车长度L。
[0017] 进一步，所述步骤S2中通过位于车厢上方的区域扫描装置垂直向下沿货车的车头 至车尾方向进行整车扫描，以获得车身平均宽度F和平均高度X的方法包括：
[0018] 当货车通过所述龙门架时，区域扫描装置适于按照一定扫描频率对车身进行扇形 扫描，即通过该扫描频率将车身划分成若干个扇形扫描截面，且通过若干个扇形扫描截面 及龙门架高度Η获得车身平均宽度r和平均高度A t
[0019] 进一步，所述通过若干个扇形扫描截面及龙门架高度Η获得车身平均宽度?F和平 均高度$的方法包括：
[0020] 步骤S21，通过上位机设定所述扇形扫描截面的角度分辨率及与该角度分辨率对 应的若干扫描线，则每个扇形扫描截面中，各扫描线分别对应被测表面的相应测量点与区 域扫描装置的垂直高度值h( i，j)的计算公式为:h( i，j) = L( i，j) X cos0 (i，j);式中，L( i， j)表示第i个扇形扫描截面中第j条扫描线对应的返回值，9(i，j)表示第i个扇形扫描截面 中第j条扫描线与龙门架中垂线的夹角;若某扫描线所对应的垂直高度计算值接近龙门架 的高度值H，则将该垂直高度计算值所对应的L(i，j)删除，即实现对无效L(i，j)进行过滤， 以获得有效L(i，j);
[0021] 步骤S22,在各有效L(i，j)的基础上，计算车身平均宽度示和平均高度I;即Ui， j)的各有效值按顺序依次定义为L(i，1)….L(i，m);其中，m表示有效L(i，j)的个数，L(i， m)表示第i个扇形扫描截面中第m个扫描线对应的返回值；
[0022] 计算车身平均宽度示的公式为：
[0023]
[0024] 式中，m表示扇形扫描截面的个数；
[0025] 车身平均高度&的公式为：
[0026]
[0027] 进一步，步骤S3中物料的总体积V的计算公式，即
为已测的空车体积值。
[0028] 进一步，所述固定龙门式车载物料体积测量系统还设有存储单元，将获取的货车 的车牌信息及物料的总体积V进行存储。
[0029] 本发明的有益效果是，本发明的固定龙门式车载物料体积测量系统及工作方法与 视觉测量法相比，有益之处在于不受外部因素影响，测量稳定，测量精度高，同时成本较低。 与人工测量法相比，有益之处在于测量过程全程自动化，不受人为因素影响，测量精度高， 从而根据体积和由汽车衡称出的重量计算出物料的密度值，作为防止物料中掺假的重要判 断依据。
【附图说明】
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0031] 图1是本发明的固定龙门式车载物料体积测量系统的结构示意图；
[0032]图2是本发明的开始测量时的系统运行示意图；
[0033] 图3是本范明的测量完成时的系统运行示意图；
[0034] 图4是本发明的一个扇形扫描截面对应的各参数计算原理图；
[0035]图5是本发明的物料体积测量过程流程图。
[0036] 图中：货车1、物料2、长度标定装置3、区域扫描装置4、上位机5、龙门架6、栏杆7、L (i，1)对应的测量点8、L (i，n i)对应的测量点9。
【具体实施方式】
[0037] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以 示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0038] 实施例1
[0039] 如图1所示，本发明的一种固定龙门式车载物料体积测量系统，包括：
[0040] 长度标定装置3,用