本发明主要涉及汽车采样机技术领域，特指一种汽车尺寸的测量方法及装置。
背景技术
在汽车采样机采样过程中，一般是提前将车型数据信息输入采样机上位机的数据库，当车辆进入采样区域，输入车牌号即可查询车型信息，其中车型信息包含车厢长、车厢宽、车厢高、底盘高等数据。系统根据车型信息和车辆停车位置在车厢范围内随机生成采样点进行采样。但是在实际实施过程中会遇到以下两个问题：
1、司机偷换车厢：因为生成采样点是按照首次数据库录入的数据，车厢尺寸更换后系统无法知道，系统还是按照原来的算法进行采样，导致有些地方的煤可能永远采不到，造成了作弊的风险；
2、入厂车厢较多较杂，如果对每台车进行车型数据手工测量，花费时间太大，人工成本较高。
如图1所示，行业一般做法为：在b1、b2、b3、b4、b5、b6六个位置安装六个激光传感器，其中，b1、b2、b3、b5四个位置为固定式的激光传感器，可测出车厢(含车头、车厢)总体长度和车厢宽度。b4位置为可在车头范围内水平移动的激光传感器，其中移动机构带编码器计数，移动即可测出车头长度，总体长度减去车头长度即为车厢长度。b6位置为可垂直升降的激光传感器，升降机构带编码器计数，升降动作即可得出底盘高与车厢高等数据。但是这种方案的弊端在于：
1、测试数据不准确，传感器位于晃动的移动支架上，测试有干扰，数据来源于多个传感器，容易产生累计误差；
2、成本高昂，一共需要6个激光传感器，2个移动支架且需要带计数功能，走线工艺复杂不美观；
3、测试时间较长，一般需要60s左右，严重影响单车采样时间及车辆进煤效率；执行机构较多、传感器较多，连锁动作较多，系统不稳定。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种快速精准的汽车尺寸的测量方法，并相应提供一种结构简单、成本低、快速精准的汽车尺寸测量装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种汽车尺寸的测量方法，包括步骤：
s01、在汽车向采样区域行驶的过程中，当检测到汽车车头前端面、车头后端面、车厢前端面、车厢后端面位于第一预设位置时，测量此时汽车车头前端面与第二预设位置之间的垂直距离，并根据各距离得到车头和车厢的长度；其中第一预设位置位于采样区域的后侧，所述第二预设位置位于采样区域的前侧；
另外在检测到车厢位于第一预设位置时，测量车厢侧面与第一预设位置与第三预设位置之间的垂直距离，得到车厢宽度，其中第三预设位置与第一预设位置分别位于车厢的两侧；
s02、在检测到车厢位于第三预设位置时，通过测量第三预设位置分别与车厢下端面、车厢上端面之间的各连线的距离以及各连线之间的夹角，从而得到车厢与底盘的高度。
作为上述技术方案的进一步改进：
在步骤s01中，当检测到汽车车头前端面、车头后端面、车厢前端面、车厢后端面位于第一预设位置时，测量此时汽车车头前端面与第二预设位置之间的距离分别为y1、y2、y3和y4；则车头长z1＝y1-y2；车厢长z2＝y3-y4。
在步骤s01中，测量第一预设位置与车厢侧面的垂直距离为y5，第三预设位置与车厢另一侧面的垂直距离为x3，则车厢的宽度为z3＝n1-y5-x3，其中第一预设位置与第三预设位置之间在垂直汽车行驶方向的垂直距离为n1。
在步骤s02中，测量第三预设位置与车厢下端面、车厢上端面之间的连线距离x2、x4，以及第三预设位置与车厢下端面之间连线与车厢侧面之间的夹角θ1，第三预设位置与车厢下端面之间连线与水平面之间的夹角θ2，则底盘高为z4＝x1-x2cosθ1，车厢高z5＝x2cosθ1+x4sinθ2；其中x1为第三预设位置与地面的垂直高度。
在步骤s01中，所述第一预设位置位于汽车采样机的采样头的原始位置处。
所述第二预设位置位于采样区域的前道闸杆处。
本发明还相应公开了一种汽车尺寸的测量装置，包括第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器；所述第一测距传感器位于采样区域的后侧的第一预设位置处，第二测距传感器位于采样区域的前侧的第二预设位置处，第三测距传感器安装于汽车的一侧，用于实现车厢高度的测量，其中第三测距传感器与第一测距传感器分别位于汽车的两侧；第一测距传感器与第二测距传感器相互配合实现对汽车车头与车厢长度的测量；第一测距传感器与第三测距传感器相互配合实现对汽车车厢宽度的测量。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述第三测距传感器安装于一旋转组件上，所述旋转组件包括驱动电机、减速器和角度检测件，所述驱动电机的输出端与所述减速器的输入端相连，所述第三测距传感器安装于所述减速器的输出端的一侧，所述角度检测件安装于所述减速器的输出端的另一侧。
所述角度检测件为旋转编码器。
所述第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器均为激光传感器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的汽车尺寸的测量方法，在汽车向采样区域行驶的过程中，即可实现对车头长、车厢长宽的测量，并在车辆停稳10s内，完成车厢高度的测量，从而在极短时间实现车辆尺寸的测量，避免车辆排队，提高进煤速度，提高经济效益。
本发明的汽车尺寸的测量装置，不仅具有如上方法所述的优点，而且结构简单；在测量车头长和车厢长时，利用同一个传感器的数据相减的方法，消除了测量误差；仅仅需要三个传感器即可实现对车辆尺寸的测量，结构简单、成本低。
附图说明
图1为现有技术中的测量原理图。
图2为本发明的测量装置的测量原理图。
图3为本发明中第三测距传感器的测量原理图。
图4为本发明中第三测距传感器的安装结构图。
图中标号表示：1、第一测距传感器；2、第二测距传感器；3、第三测距传感器；4、旋转组件；401、驱动电机；402、减速器；403、角度检测件。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图2和图3所示，本实施例的汽车尺寸的测量方法，包括步骤：
s01、在汽车向采样区域行驶的过程中，当检测到汽车车头前端面、车头后端面、车厢前端面、车厢后端面位于第一预设位置时，测量此时汽车车头前端面与第二预设位置之间的垂直距离，并根据各距离得到车头和车厢的长度；其中第一预设位置位于采样区域的后侧，第二预设位置位于采样区域的前侧；另外在检测到车厢位于第一预设位置时，测量车厢各侧面分别与第一预设位置、第三预设位置之间的垂直距离，得到车厢宽度，其中第三预设位置与第一预设位置分别位于车厢的两侧；
s02、在检测到车厢位于第三预设位置时，通过测量第三预设位置分别与车厢下端面、车厢上端面之间的各连线的距离以及各连线之间的夹角，从而得到车厢与底盘的高度。
本发明的汽车尺寸的测量方法，在汽车向采样区域行驶的过程中，即可实现对车头长、车厢长宽的测量，并在车辆停稳10s内，完成车厢高度的测量，从而在极短时间实现车辆尺寸的测量，避免车辆排队，提高进煤速度，进而提高经济效益。
本实施例中，在步骤s01中，当检测到汽车车头前端面、车头后端面、车厢前端面、车厢后端面位于第一预设位置时，测量此时汽车车头前端面与第二预设位置之间的距离分别为y1、y2、y3和y4；则车头长z1＝y1-y2；车厢长z2＝y3-y4。
本实施例中，在步骤s01中，测量第一预设位置与车厢侧面的垂直距离为y5，第三预设位置与车厢另一侧面的垂直距离为x3，则车厢的宽度为z3＝n1-y5-x3，其中第一预设位置与第三预设位置之间在垂直汽车行驶方向的垂直距离为n1。
本实施例中，在步骤s02中，测量第三预设位置与车厢下端面、车厢上端面之间的连线距离x2、x4，以及第三预设位置与车厢下端面之间连线与车厢侧面之间的夹角θ1，第三预设位置与车厢下端面之间连线与水平面之间的夹角θ2，则底盘高为z4＝x1-x2cosθ1，车厢高z5＝x2cosθ1+x4sinθ2；其中x1为第三预设位置与地面的垂直高度。
本实施例中，在步骤s01中，第一预设位置位于汽车采样机的采样头的原始位置处；第二预设位置位于采样区域的前道闸杆处。
如图2至图4所示，本发明还公开了一种汽车尺寸的测量装置，包括第一测距传感器1(图中的b1)、第二测距传感器2(图中的b3)和第三测距传感器3(图中的b2)；第一测距传感器1位于采样区域的后侧的第一预设位置处，第二测距传感器2位于采样区域的前侧的第二预设位置处，第三测距传感器3安装于汽车的一侧，用于实现车厢高度的测量，其中第三测距传感器3与第一测距传感器1分别位于汽车的两侧；第一测距传感器1与第二测距传感器2相互配合实现对汽车车头与车厢长度的测量；第一测距传感器1与第二测距传感器2相互配合实现对汽车车厢宽度的测量，具体测量过程上述测量方法相同。
本发明的汽车尺寸的测量装置，在测量车头长和车厢长时，利用同一个传感器(第二测距传感器2)的数据相减的方法，消除了测量误差；仅仅需要三个传感器即可实现对车辆尺寸的测量，结构简单、成本低；在汽车行驶中，即可对车头长、车厢长宽等数据进行测量，并在车辆停稳10s后，得到全部尺寸数据，车辆无需排队，提高了进煤速度，提高经济效益。
本实施例中，第三测距传感器3安装于一旋转组件4上。具体地，旋转组件4包括驱动电机401、减速器402和角度检测件403，驱动电机401的输出端与减速器402的输入端相连，第三测距传感器3安装于减速器402的输出端的一侧，角度检测件403安装于减速器402的输出端的另一侧。在进行测量时，驱动电机401经减速器402驱动第三测距传感器3旋转，从而实现第三测距传感器3的朝向在车厢高度上的旋转，其中角度检测件403(如旋转编码器)则同步对减速器402的旋转角度(与第三测距传感器3的旋转角度相同)进行检测，从而根据第三测距传感器3测量车厢各点的距离以及对应的角度，得到车厢高度(具体见上所述车厢测量方法)。测量时，第三测距传感器3平稳转动，数据无干扰，利用测量数据变化趋势识别车厢低点和高点，避免了激光传感器安装支架晃动厉害影响测量精度，测量稳定性得到显著的提高。其中第一测距传感器1、第二测距传感器2和第三测距传感器3均为激光传感器。
下面结合一具体实施例对本发明的测量装置做进一步说明：
1、车辆缓慢进入采样区域，对b1点的激光传感器信号进行实时监视：
b1传感器第一次信号出现上升沿(a8a7)时，记录b3点激光传感器测距值为y1；
b1传感器第一次信号出现下降沿(a5a6)时，记录b3点激光传感器测距值为y2；
b1传感器第二次信号出现上升沿(a4a3)时，记录b3点激光传感器测距值为y3；
b1传感器记录y3完成后，延时3s之后记录新的测距值y5；
b1传感器第二次信号出现下降沿(a1a2)时，记录b3点激光传感器测距值为y4；
2、车辆停稳之后，b2点传感器开始动作：
b2传感器开始逆时针旋转，初始位置为c1方向，距离地面固定高度为x1；
b2传感器首次测距值出现跳变，为感应到车厢c2点，记录测距值x2，角度值θ1；
b2传感器旋转90°时，为感应到车厢c3点，记录测距值x3；
b2传感器信号出现从有到无时，为感应到车厢c4点，记录测距值x4，角度值θ2；
3、由几何关系，进行车型数据计算：
车头长：z1＝y1-y2；
车厢长：z2＝y3-y5；
车厢宽：z3＝n1-y4-x3；
底盘高：z4＝x1-x2cosθ1；
车厢高：z5＝x3tanθ2+x3tan(90°-θ1)。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。