专利名称：光电一体化轮轴计数器及其计数方法
技术领域：
本发明属交通电子领域，主要用于检测车辆轴数的光电一体化轮轴计数器及其计数方法。
背景技术：
在智能交通领域，经常需要对车辆的外部特征进行检测，从而运用到计重系统、车型判别系统等智能自动控制设备中。车辆的轮轴计数就是其中一个非常重要的特征参量。 现有的轮轴计数技术或相关产品主要有以下几种第一种是胶条式压力开关，采用导电橡胶制作成1米至3米长度的胶条，横向或斜向铺设在车道上。有车辆经过时胶条受压，产生开关闭合信号；斜向铺设的两条平行胶条， 可以根据两胶条的信号变化情况，判断车辆是单轮还是双轮(即判断单双轮)。这种识别器的优点是成本较低，缺点是单双轮识别率不高。第二种是点触式压力传感器，这类传感器主要应用于公路动态计重收费及超限管理系统中对车轮宽度、车轮数的检测。压力传感器有规律地铺设在收费车道内，且由数十个压力传感器组成，传感器之间的间距约为IOcm ；轮轴识器处理控制器通过采集计算各个压力传感数据，然后依据这些数据计算出重量、车轴数、轮肽数等特征参数。这种识别器的优点是压力传感器可以检测重量，缺点是成本很高，难以大范围推广。第三种是压电式轮轴识别器，采用压电薄膜技术研制而成，压电薄膜交通传感器通过金属编织芯线、压电材料和金属外壳制成同轴结构。而压电材料是一种经特殊加工后能将动能转化成电能的材料；一些聚合体材料，例如共聚物P(VDF-TrFE)使压电材料的这一特性有了很大提高。在压电薄膜交通传感器的制造过程中，将压电材料置于一个强电场中极化，数量级为每一毫米厚的压电材料大约100000V。极化场使非结晶聚合体变成半晶体的形式，同时又保留了许多聚合体的柔韧特性。这种识别器缺点是成本较高，且不能检测静止在传感器上的车辆，只能检测动态信号。优点是安装简单。
发明内容
本发明的首要目的在于针对现有技术的缺陷与不足，提供光电一体化轮轴计数器，采用精确度更高的光电信号去计算车辆轴数。本发明的另一目的是提供光电一体化轮轴计数方法。本发明采用以下技术方案实现上述首要目的本光电一体化轮轴计数器，包括一个MCU控制器、多路漫反射式光电传感器、一个显示模块及一个接口模块；MCU控制器分别与多路漫反射式光电传感器、显示模块、接口模块连接；多路漫反射式光电传感器有序地安放在一条槽内，根据车的高度及车身自动调节光电传感器的垂直高度位置，从而形成几束平行排列的光束垂直射向车辆轮胎位置；车辆轮胎侧面对光信号进行漫反射，漫反射后的光信号进入漫反射式传感器后转换为电信号并输入到MCU控制器中；MCU控制器根据所输入的电信号判断为轮胎的轮轴存在，并对轮轴进行计数。
所述接口模块为RS232通信接口、继电器或者电平信号接口。所述显示模块为IXD显示模块或LED显示模块。本发明采用如下技术方案实现上述另一目的基于所述光电一体化轮轴计数器的光电一体化轮轴计数方法，包括以下步骤多路漫反射式光电传感器向车辆轮胎位置垂直射出几束平行光束；车辆轮胎对光信号进行漫反射，漫反射后的光信号由漫反射式光电传感器转换成脉冲信号；MCU控制器根据车辆轮胎对光信号漫反射所产生的脉冲信号判定为车辆的存在，且一脉冲信号对应为一车轮。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明实现了光信号的精确定位与现实交通需求的完美结合，得到的车辆特征信号数据可广泛应用到智通交通控制领域，成本低，计数精度高。可结合车辆的车型自动识别系统、称重系统、车流量统计系统等开发出相关功能的交通智能系统；可提供科学化的数据，进一步提高我国的交通行业管理水平，能更充分地利用车道资源，减少交通人力管理的支出，具有很大的市场前景和市场效益。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的安装示意图；图3是前端电路的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例本发明利用光的反射物理特性为技术基点，设计成一个光发射、光接收于一体的漫反射式传感器，由于光射出去遇到的物体对象各式各样，有平面光滑的，有粗糙面的，有斜面的，有曲面等不规则的几何面，所以通过对光的漫反射光线进行收集计算，就可以判断光束前面有或者没有物体的存在了。由于光的漫反射，它的光线很弱，且不集中成束，所以要对反射回来的光信号进行放大转换成电信号。参见图1，本发明包括一个MCU控制器、多路漫反射式光电传感器、一个电源、一个显示模块及一个接口模块；MCU控制器分别与多路漫反射式光电传感器、显示模块、接口模块连接；接口模块可以是RS232通信接口、继电器或者电平信号接口 ；电源给本发明提供工作电压；多路漫反射式光电传感器有序地安放在一条槽内，根据车的高度及车身自动调节光电传感器的垂直高度位置，从而形成几束平行排列的光束垂直射向车辆轮胎位置；车辆轮胎侧面对光信号进行漫反射，漫反射后的光信号进入漫反射式传感器后转换为电信号并输入到MCU控制器中；MCU控制器根据所输入的电信号判断为轮胎的轮轴存在，并对轮轴进行计数。显示模块可以是IXD显示模块，也可以是LED显示模块。本发明安装于车道旁(见图2)。把多路漫反射式光电传感器的发射光方向对着路面经过的车辆轮胎位置，由于车辆每一对轮胎之间都存在一定的空隙，这就使漫反射式光电传感器的信号反射不回来，从而判定所述空隙位置不存在轮胎；而当轮胎经过漫反射式光电传感器发出的光束截面时，即挡住光传播路径时，由于轮胎侧面是一个不规则的面，它会产生漫反射现象，这时反射回来的光经漫反射式光电传感器接收端进入漫反射式光电传感器的前端电路处理，转变为电信号，控制器(MCU)就判定为一组轮轴的存在，进而对轮轴的数量进行计数得到车辆的轴数。如图3所示，所述前端电路包括依次连接的聚焦透镜、硅光电池、光信号放大电路、信号带通滤光器、电压整形比较电路和电子开关电路。依此原理， 只要车辆的轮胎经过传感器的前端，就能计算车辆的轴数。车辆轴数的计数过程，具体如下漫反射式光电传感器利用车轮外侧表面对光束的遮挡或反射，由同步接收端电路处理反射回来的光信号，从而检测车轮是否存在，每一对车轮外侧表面对光信号反射后，都会产生一个脉冲信号，由于反射面不同，因此可能会出现变化很快的不间断的脉冲信号，MCU可以通过精确的算法进行排除所述变化很快的不间断的脉冲信号所造成的干扰，从而车轮外侧表面对光信号反射所产生的脉冲信号锁定为一车轮对应为一脉冲信号的对应关系。漫反射式光电传感器用的是波长接近可见光的红外线光波型。由于反射面不一定是完整的平面，所以一部分光会散射到其它位置，漫反射式光电传感器接收端根据反射回来光信号的强弱通过电路进行自动判别其有效性。漫反射式光电传感器具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。漫反射式光电传感器把每一个轮轴信息通过电平/开关信号传至控制器(MCU)，同时通过LCD/LED显示模块把计算结果显示出来，同时，可将车轴数结果以RS232/485串口通信/电平/开关信号方式送至其它智能控制系统。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.光电一体化轮轴计数器，其特征在于，包括一个MCU控制器、多路漫反射式光电传感器、一个显示模块及一个接口模块;MCU控制器分别与多路漫反射式光电传感器、显示模块、接口模块连接；多路漫反射式光电传感器有序地安放在一条槽内，根据车的高度及车身自动调节光电传感器的垂直高度位置，从而形成几束平行排列的光束垂直射向车辆轮胎位置；车辆轮胎侧面对光信号进行漫反射，漫反射后的光信号进入漫反射式传感器后转换为电信号并输入到MCU控制器中；MCU控制器根据所输入的电信号判断为轮胎的轮轴存在，并对轮轴进行计数。
2.根据权利要求1所述的光电一体化轮轴计数器，其特征在于，所述接口模块为RS232 通信接口、继电器或者电平信号接口。
3.根据权利要求1所述的光电一体化轮轴计数器，其特征在于，所述显示模块为LCD显示模块或LED显示模块。
4.根据权利要求1所述的光电一体化轮轴计数器，其特征在于，所述漫反射式传感器内设前端电路；所述前端电路包括依次连接的聚焦透镜、硅光电池、光信号放大电路、信号带通滤光器、电压整形比较电路和电子开关电路。
5.基于权利要求1所述光电一体化轮轴计数器的光电一体化轮轴计数方法，其特征在于，包括以下步骤多路漫反射式光电传感器向车辆轮胎位置垂直射出几束平行光束；车辆轮胎对光信号进行漫反射，漫反射后的光信号由漫反射式光电传感器转换成脉冲信号；MCU控制器根据车辆轮胎对光信号漫反射所产生的脉冲信号判定为车辆的存在，且一脉冲信号对应为一车轮。
全文摘要
本发明涉及光电一体化轮轴计数器及其计数方法，其中计数器包括一个MCU控制器、多路漫反射式光电传感器、一个显示模块及一个接口模块；MCU控制器分别与多路漫反射式光电传感器、显示模块、接口模块连接；多路漫反射式光电传感器有序地安放在一条槽内，根据车的高度及车身自动调节光电传感器的垂直高度位置，从而形成几束平行排列的光束垂直射向车辆轮胎位置；车辆轮胎侧面对光信号进行漫反射，漫反射后的光信号进入漫反射式传感器后转换为电信号并输入到MCU控制器中；MCU控制器根据所输入的电信号判断为轮胎的轮轴存在，并对轮轴进行计数。本发明采用精确度更高的光电信号去计算车辆轴数，解决了现有技术精确度低的技术问题。
文档编号G06M1/272GK102509150SQ201110342730
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者宋英良, 杨清海 申请人:广州市图之灵计算机技术有限公司