专利名称：采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车测速技术领域；特别是基于米秒法采用具有光学瞄准及测量定位功能的长距离对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置。
背景技术：
随着我国经济社会的快速发展，人流、车流、物流与日俱增，道路交通事故居高不下。因此，交通流量控制和车辆速度限制已经成为我国交通监管实时监测系统的重要内容。交通流量控制和车辆速度限制需要实时检测车速，实时检测车速的计量校准和量值溯源需要一套精确的车速测量仪器。目前的车速测量仪器主要有红外检测技术、超声检测技术、地感线圈检测技术、雷达检测技术、视频测速处理系统、GPS卫星测序仪等。然而，对于这些车辆测量仪器并没有一种精确和统一的校准工具。由于激光开关测量精度相对较高，测量距离远，反应时间迅速，使其可以作为上述车速测量仪器的校准工具。但其测量时操作相对复杂，需要对准目标车辆相对平整的平面发射激光，激光开关测量的这些优点目前用于汽车测速的激光开关测速仪主要由激光发射端、激光接收端、时基电路、计算机控制系统组成。主要有两种测速装置:一种是将激光光源和光电探测器各三个，间隔放置于道路两侧，激光光源发出激光由对面的光电探测器接收，当道路中有汽车通过时，先后三次挡住从激光光源发出的激光，使得光电探测器接收不到激光，即发送信号到时基电路，进而确定汽车三次挡住激光的时间间隔，结合两个光电探测器之间的间隔距离，可以计算出汽车通过该路段的平均速度；即所谓米秒法。如作为要求精准的校准设备，其缺点是不能解决在道路一侧的仪器的水平调整问题和三束激光束的平行问题；在安装过程中也没有准确的工具来简化安装，使得安装过程难度高且极为复杂，安装过程中的误差也没有专门的仪器对其进行计算。另一种测速方式对第一种进行了改进，把三个激光光源和三个接收装置放置在道路的同一侧，在道路另一侧放置反射镜。第二种方法虽然对第一种方法进行了改进，方便了激光发射和接收装置的光路调整问题，但是没有解决在道路同一侧的仪器(激光发射端之间、激光接收端之间)的水平调整问题和三束激光束的平行问题；在安装过程中也没有准确的工具来简化安装，安装过程中的技术难度和复杂性并没有降低和简化，安装过程中的误差也没有专门的仪器对其进行计算。并且由于是采用反射式接收，其接收时间原则上比对射式增加一倍，影响了其测量精度。
发明内容本实用新型的目的是针对目前车辆速度检测器缺乏精确合理的现场检验校准仪器的现状，提供一种基于米秒法的具有光学瞄准及测量定位功能的长距离对射式激光开关的汽车测速及检测校准装置，实现对车辆检测器的现场检验校准。采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置，包括3台带有激光开关的全站型电子速测仪、两个计数器、抓拍单元和工控机；其中，3台全站型电子速测仪(内含三个激光发射端S1、S2、S3)直线排列，其对面分别设置激光开关接收端R1、R2、R3，组成三对具有激光发射与接收的激光开关，且每对发射端和接收端的光轴一一对准固定；所述的抓拍单元由两台照相机组成，其中一台照相机设在3台全站型电子速测仪排列直线的一端，镜头顺向排列直线、另一台照相机设在3台全站型电子速测仪排列直线的垂直位置，镜头面向排列直线，所述激光接收端Rl分别与计数器103 (—)、照相机104 (—)连接；激光接收端R2分别与计数器103 (二)及照相机104 (二)连接；激光接收端R3分别与计数器103 (—)、计数器103 (二)、照相机104 (—)、照相机104 (二)连接；所述的计数器A103 (—)、计数器103 (二)、照相机104 (—)、照相机104 (二)分别与工控机105连接。工作原理:采用三台具有激光开关功能的全站型电子速测仪完成对3组激光器之间及激光器发射端及接收端的距离及角度测量，通过全站型电子速测仪固有测距和测角功能将其距离和角度计算出来并将传输给工控机，汽车通过三组激光开关的脉冲电信号传送给计数器；计数器捕捉由激光器接收端传送来的脉冲电信号并将其转化为即时数据传给工控机；由工控机的编程模块解算出速度；激光接收端Rl控制相机104 (—)对汽车车牌进行抓拍，激光接收端R3控制相机104 (二)对汽车侧面进行抓拍，并将抓拍的照片传送给工控机；所述的工控机完成对计数器传送过来的即时数据进行数据处理，接收照相机传送过来的照片，并将上述测速数据与图片进行显示。本实用新型的优点和积极效果:把全站型电子速测仪运用于测速领域。不仅方便了激光开关的安装及调整，并且克服了传统意义上的激光对射测速方法安装困难的缺点。使得激光器发射的激光与全站型电子速测仪同轴，激光发射距离可以达到(2— 500)m，可以通过全站型电子速测仪自身的测距与测角功能得到测量激光器之间的距离及角度，再通过工控机中的程序计算出由于路面不平造成的测速误差，从而提高了激光开关的精度，缩小了激光开关自身由于安装过程中造成的误差及测速过程中数据产生的误差。(传统方法对这方面的误差没有计算依据)。由于其激光脉冲的频率可以达到5-15MHZ，可以忽略激光开关对测速结果造成的误差。正是由于上述原因，采用此仪器测量得到的汽车车速，精确度高，误差小，可以用于检验检定其他车辆检测器，因此，在车速测量及对其他车辆检测器的检测校准方面具有重大的现实意义。本专利提供的基于米秒法的激光开关的汽车测速方法及检测校准装置则可以克服其安装困难、测量复杂的缺点。
图1是本实用新型应用状态结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置，包括3台带有激光开关的全站型电子速测仪(其激光发射源与全站型电子速测仪光轴同轴，可以进行光学高精度对准)、两个计数器、抓拍单元、工控机；将3台全站型电子速测仪(内含三个激光发射端S1、S2、S3)直线排列，其对面分别设置激光开关接收端Rl、R2、R3组成三对具有激光发射与接收的激光开关，激光发射端到激光开关接收端的距离在5米飞O (优选20米)米，且每对发射端和接收端的光轴一一对准固定；所述的抓拍单元由两台照相机组成，一台照相机放置在道路的正前方、另一台照相机放置在道路侧方，当接收到激光接收端发来的脉冲电信号分别完成对汽车车牌及汽车轮胎的抓拍；其中激光接收端Rl分别与计数器103
(一)、照相机104(—)连接；激光接收端R2分别与计数器103 (二)及照相机104 (二)连接；激光接收端R3分别与计数器103 (—)、计数器103 (二)、照相机104 (—)、照相机104
(二)连接；所述的计数器A103(—)、计数器103 (二)、照相机104 (—)、照相机104 (二)分别与工控机105连接。通过全站型电子速测仪固有的测角与测距功能对接收靶进行瞄准，打开激光器，由激光器发出连续脉冲，当有物体通过时会触发激光开关，产生脉冲电信号，利用接收端接收激光信号并加以转换，通过全站型电子速测仪固有的测角与测距功能对实验结果进行校准与补偿，提高了汽车速度测量的精度，减小了误差。所述激光开关的发射频率为5—15MHZ。所述的计数器的分辨力为20ns。(纳秒)所述的工控机的CPU是X86兼容的，安装有windows操作系统，作为上位机，用于进行数据接收、处理、显示与存储。激光开关接收端:用于接收发射端的脉冲激光，并控制两台照相机分别对汽车车牌及汽车测面进行 抓拍。计数器103:用于接收全站型电子速测仪激光器之间的脉冲电信号，计算汽车通过激光开关的时间间隔。照相机104::接收到全站型电子速测仪激光器接收端传送来的脉冲电信号，完成对汽车牌照及汽车侧面的抓拍。工控机105:用于接收计数器传来的时间数据并进行数据处理及接收照相机传送来的汽车图片，并完成数据显示及存储。工作原理及工作过程如下:通过带激光发射功能的全站型电子速测仪自身的测距功能，在公路一侧每隔5m放置一台带有激光开关发射器101的全站型电子速测仪。共放置三台同类仪器，里面自带的激光发射器依次为SI，S2，S3，通过全站型电子速测仪的测角功能使SI，S2，S3在一条直线上，彼此之间的角度为180度，且平行于公路。1.通过全站型电子速测仪自身的测距功能定位，在公路的另一侧每隔5m放置一组激光开关接收器102，共放置三台，依次为Rl，R2，R3，用来接收全站型电子速测仪激光开关发射器发射的激光。2.利用全站型电子速测仪自身的测角功能使SI，S2，S3依次旋转90度使三条激光束垂直于汽车运行方向，接收端能够接收到发射端发出的激光。3.当有汽车通过激光开关接收端Rl时，Rl会发出脉冲电信号给计数器103(—)，计数器103 (二)开始计时，同时Rl发出脉冲电信号控制照相机104 (—)对汽车车牌进行抓拍，当汽车通过R3时，R3发出脉冲电信号给计数器103 (—)，计数器103 (二)计时结束，R3发出脉冲电信号控制照相机104 (二)对汽车侧面进行抓拍并把照片和得到汽车通过Rl与R3之间的时间间隔，并把时间间隔传送到工控机。4.当有汽车通过激光开关接收端R2时，R2会发出脉冲电信号给计数器103 ( 二)，计数器103 (二)开始计时，当汽车通过R3时，R3发出脉冲电信号给计数器103 ( 二)，计数器103 (二)计时结束，得到汽车通过R2与R3之间的时间间隔，并把时间间隔传送到工控机。同时R3发出脉冲电信号，控制照相机104 (二)对汽车侧面进行抓拍，并把照片传送到工控机。6.工控机接收到汽车通过Rl与R3的时间间隔，由于Rl与R3之间的距离为S1,；可以计算出汽车在Rl与R3之间的行驶速度V1.;收到汽车通过R2与R3的时间间隔，由于R2与R3之间的距离为S2,可以计算出汽车在Rl与R3之间的行驶速度V2.;由V1与V2可以求出汽车速度的变化a=vi_v2 ;当a〈0.4公里/小时测量到的汽车速度为有效值。工控机把测量到的车速数据及有照相机104拍到的汽车图片进行显示与存储。综上所述，把激光开关这种光学仪器与工程测量使用的全站型电子速测仪构造成一体，不仅方便了全站型电子速测仪的操作，使全站型电子速测仪的测量更加便捷，更加提高了以光学对准原理制作的激光开关的精度，在使用激光开关的过程中减小了激光开关自身的误差及安装激光开关过程中外界的各种误差，提高了激光开关的精度，不仅可以精准的测量汽车车速，更主要的是对其他测速装置进行校准检定，在节省人力、快速、高效检测车速及测速装置方面有重大的现实意义，并且本系统中研制的全站型电子速测仪激光开关在测量、建筑等使用全站型电子速测仪的领域也有很大的借鉴意义。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求1.采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置，其特征是，包括3台带有激光开关的全站型电子速测仪、两个计数器、抓拍单元和工控机；其中，3台全站型电子速测仪直线排列，其对面分别设置激光开关接收端Rl、R2、R3，组成三对具有激光发射与接收的激光开关，且每对发射端和接收端的光轴一一对准固定；所述的抓拍单元由两台照相机组成，其中一台照相机设在3台全站型电子速测仪排列直线的一端，镜头顺向排列直线、另一台照相机设在3台全站型电子速测仪排列直线的垂直位置，镜头面向排列直线，所述激光接收端Rl分别与计数器一、照相机一连接；激光接收端R2分别与计数器二及照相机二连接；激光接收端R3分别与计数器一、计数器二、照相机一、照相机二连接；所述的计数器一、计数器二、照相机一、照相机二分别与工控机连接。
2.根据权利要求1所述的采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置，其特征在于，所述激光开关的发射频率为5—15MHZ。
3.根据权利要求1所述的采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置，其特征在于，所述的计数器的分辨力为20ns。
4.根据权利要求1所述的采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置，其特征在于，所述的工控机的CPU是X86兼容的，安装有windows操作系统。
专利摘要采用对射式激光开关的汽车测速与检测校准装置，包括三台带有激光开关的全站型电子速测仪、两个计数器、抓拍单元和工控机；其中，三台全站型电子速测仪直线排列，其对面分别设置激光开关接收端，组成三对具有激光发射与接收的激光开关，且每对发射端和接收端的光轴一一对准固定；所述的抓拍单元由两台照相机组成，其中一台照相机设在三台全站型电子速测仪排列直线的一端，镜头顺向排列直线、另一台照相机设在三台全站型电子速测仪排列直线的垂直位置，镜头面向排列直线。
文档编号G08G1/04GK203038469SQ20122069166
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者张大建, 田勇, 何宏, 张宝峰, 王克喜, 孟晖, 侯明锋 申请人:天津市计量监督检测科学研究院