本發(fā)明涉及車輛外廓測(cè)量技術(shù)，具體是一種基于線陣式集群超聲波、紅外對(duì)射和激光掃描的機(jī)動(dòng)車外廓尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

目前, 國(guó)內(nèi)公安車輛管理所、機(jī)動(dòng)車檢測(cè)站等對(duì)車輛外廓尺寸檢驗(yàn)基本上延用過去用鋼卷尺等人工檢驗(yàn)方法, 檢驗(yàn)一輛汽車至少花費(fèi)數(shù)分鐘, 而且人為因素干擾多，人工檢驗(yàn)誤差大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高的機(jī)動(dòng)車外廓尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，以減少人為測(cè)量的干擾，克服了由測(cè)量結(jié)果易受人為因素干擾及測(cè)量費(fèi)時(shí)費(fèi)力等多種缺陷。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種機(jī)動(dòng)車外廓尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量通道、嵌入式微控制器和分別設(shè)置在測(cè)量通道左、右兩側(cè)的長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)、寬度測(cè)量機(jī)構(gòu)，設(shè)置在測(cè)量通道上方的高度測(cè)量裝置，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是：

所述長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)為由多組紅外線對(duì)射柱組成紅外幕墻的紅外線長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)，以非等距方式分別排列在測(cè)量通道左、右兩側(cè)，并分別與嵌入式微控制器連接，通過嵌入式微控制器實(shí)時(shí)采集并記錄紅外對(duì)射信號(hào)，分析計(jì)算出長(zhǎng)度數(shù)據(jù)；

所述高度測(cè)量裝置為超聲波高度測(cè)量裝置，呈線陣式排列在測(cè)量通道龍門架上端，與嵌入式微控制器連接，超聲波高度測(cè)量裝置由小角度超聲波組件構(gòu)成，通過嵌入式微控制器，高速分時(shí)進(jìn)行采樣，持續(xù)到被測(cè)車車輛車身全部通過線陣式超聲波的采集范圍，計(jì)算出被測(cè)車輛的最大高度值；

所述寬度測(cè)量機(jī)構(gòu)為2組或2組以上寬度激光測(cè)距裝置，寬度激光測(cè)距裝置設(shè)置在測(cè)量通道的龍門框架的兩側(cè)，與嵌入式微控制器連接，通過嵌入式微控制器實(shí)時(shí)采集并記錄由寬度激光測(cè)距裝置高速掃描到的車輛兩側(cè)的三維數(shù)據(jù)，分析計(jì)算出寬度數(shù)據(jù)。

所述嵌入式微控制器由內(nèi)置嵌入式測(cè)控軟件的中央控制處理器和與中央控制處理器連接的控制器構(gòu)成，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、運(yùn)算和傳輸。

利用上述機(jī)動(dòng)車外廓尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)機(jī)動(dòng)車外廓尺寸進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法，包括如下步驟：

（1）當(dāng)被測(cè)車輛以≤10Km的低速行駛進(jìn)入測(cè)量通道時(shí)，開啟長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)，車輛依次擋住紅外線對(duì)射柱，通過嵌入式微控制器實(shí)時(shí)采集紅外對(duì)射信號(hào)，并記錄被測(cè)車輛最前端部位擋住的紅外對(duì)射組的信號(hào)及時(shí)間、車輛最末端離開紅外對(duì)射組的信號(hào)及時(shí)間，通過將長(zhǎng)度信息轉(zhuǎn)換算成時(shí)間差，分析計(jì)算得出車輛長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，根據(jù)公式：

車長(zhǎng)L＝L8+L7+L6+L5+L4+L3+L2×（T2－T3）/（T2－T1）

因L1、L2……L10共10組紅外線對(duì)射組呈非等距分布安裝，參與計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算的L1，L2，L3，L4，L5間距為1米，其余紅外線對(duì)射組間距呈2，3，5米的間距排列，并且紅外線對(duì)射組的數(shù)量可根據(jù)有效測(cè)量長(zhǎng)度進(jìn)行擴(kuò)展；

（2）當(dāng)被測(cè)車輛進(jìn)入高度測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量范圍時(shí)，開啟高度測(cè)量機(jī)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)控制，高速分時(shí)進(jìn)行采樣，持續(xù)到被測(cè)車車輛車身全部通過線陣式超聲波的采集范圍，系統(tǒng)計(jì)算出被測(cè)車輛的最大高度值；高度測(cè)量公式如下：

固定高度為H₀

測(cè)量值分別為H₁₁ H₁₂ ……H_1n

H_m1 H_m2 ……H_mn

則實(shí)測(cè)高度值為：

H=H₀-Min{Min(H₁₁, H₁₂……H_1n), ……Min(H_m1,H_m2 ……H_mn )}

（3）分別設(shè)置在龍門框架兩側(cè)的寬度激光測(cè)距裝置分別高速掃描車輛兩側(cè)的三維數(shù)據(jù)，并確定掃描有效角度，通過嵌入式微控制器實(shí)時(shí)采集寬度激光測(cè)距裝置掃描到的最小水平距離，分析計(jì)算出車輛最大寬度；寬度測(cè)量公式如下：

固定寬度為：W₀

測(cè)量值：W₁₁ W₁₂ ……W_1n

W₂₁ W₂₂ ……W_2n

則實(shí)測(cè)寬度值：W=W₀- Min(W₁₁, W₁₂……W_1n)-Min(W₂₁,W₂₂ ……W_2n )。

由于測(cè)量通道和龍門框架為固定的已知尺寸，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過采用上述技術(shù)方案，經(jīng)數(shù)次試驗(yàn)試用表明，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.紅外線對(duì)射柱系統(tǒng)采用多組紅外對(duì)射柱，呈不等距分布式安裝，可涵蓋各類車型長(zhǎng)度及軸距測(cè)量要求，不等長(zhǎng)的固定長(zhǎng)度配合短距離（0.5-1.0米）的平均計(jì)算，以及精確到微秒級(jí)的觸發(fā)計(jì)時(shí)系統(tǒng)，對(duì)車身長(zhǎng)度和軸距測(cè)量具有1～2cm的精度；

2.360度的激光掃描范圍對(duì)車身寬度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)具有良好的適應(yīng)性；

3.測(cè)量方式為車輛動(dòng)態(tài)行駛通過，測(cè)量過程全自動(dòng)，無須人工干預(yù)，可保障測(cè)量結(jié)果的公正、客觀；

4.整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)創(chuàng)新，使用安全方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式微控制器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)量流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例長(zhǎng)度測(cè)量方法的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例高度測(cè)量方法的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例寬度測(cè)量方式的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不是對(duì)本發(fā)明內(nèi)容的限定。

實(shí)施例：

如圖1所示，一種機(jī)動(dòng)車外廓尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，由多組紅外對(duì)射幕墻作為長(zhǎng)度測(cè)量機(jī)構(gòu)，1組線陣式超聲波檢測(cè)裝置作為高度測(cè)量裝置，2組激光測(cè)距裝置作為寬度測(cè)量裝置，嵌入式微處理器組成。

所述多組紅外對(duì)射幕墻以非等距方式排列，并與嵌入式微控制器相連，當(dāng)車輛以10Km速度通過測(cè)量區(qū)域時(shí)，車輛會(huì)依次阻擋和不阻擋（放開）紅外對(duì)射組，嵌入式微控制器采集實(shí)時(shí)采集紅外對(duì)射信號(hào)，記錄被車輛最前端部位擋住的紅外對(duì)射組號(hào)及時(shí)間，記錄車輛最末端離開的紅外對(duì)射組號(hào)及時(shí)間，嵌入式微控制器將采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析計(jì)算得出車輛長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，軸距測(cè)量與長(zhǎng)度測(cè)量同理。

所述高度測(cè)量裝置由一組超聲波測(cè)距模塊以線陣式分布安裝于測(cè)量通道的龍門架上端，線陣式超聲波檢測(cè)模塊由小角度超聲波組件構(gòu)成，根據(jù)系統(tǒng)控制，高速分時(shí)進(jìn)行采樣，持續(xù)到被測(cè)車車輛車身全部通過線陣式超聲波的采集范圍，系統(tǒng)計(jì)算出被測(cè)車輛的最大高度值。

所述寬度激光測(cè)距裝置分別安裝在主機(jī)兩側(cè)，與嵌入式微控制器相連，當(dāng)車輛行駛通過測(cè)量區(qū)域時(shí)，2組激光測(cè)距裝置分別高速掃描車輛兩側(cè)三維數(shù)據(jù)，嵌入式微控制器實(shí)時(shí)采集2組激光測(cè)距裝置掃描到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析計(jì)算出車輛寬度，并將寬度數(shù)據(jù)送至PC端軟件，由PC端軟件做后續(xù)處理。

如圖2所示，所述嵌入式控制系統(tǒng)為本發(fā)明的中央控制處理器，包括CPU控制器和分別與CPU控制器連接的激光掃描模塊、嵌入式控制板、PDA程序模塊及數(shù)據(jù)庫模塊，視頻監(jiān)控模塊與CPU控制器連接，紅外線對(duì)射柱通過嵌入式控制板與CPU控制器連接，PDA程序模塊通過WEB服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫模塊連接，CPU控制器還與線陣式超聲波模塊連接，利用嵌入式軟件智能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、運(yùn)算和傳輸?shù)目刂啤?/p>

如圖3所示，本發(fā)明機(jī)動(dòng)車外廓尺寸自動(dòng)測(cè)量方法，包括如下步驟：

1.啟動(dòng)測(cè)量，車輛以≤10Km低速駛?cè)霚y(cè)量區(qū)域，判斷車輛是否進(jìn)入測(cè)量區(qū)域，如果已進(jìn)入測(cè)量區(qū)域，嵌入式控制系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)激光及線陣式超聲波模塊信號(hào)；

2. 車輛依次擋住紅外線對(duì)射柱，通過嵌入式微控制器實(shí)時(shí)采集紅外對(duì)射信號(hào)，并記錄被測(cè)車輛最前端部位擋住的紅外對(duì)射組的信號(hào)及時(shí)間、車輛最末端離開紅外對(duì)射組的信號(hào)及時(shí)間，通過將長(zhǎng)度信息轉(zhuǎn)換算成時(shí)間差，分析計(jì)算得出車輛長(zhǎng)度數(shù)據(jù)（如圖4所示）：

車長(zhǎng)L＝L8+L7+L6+L5+L4+L3+L2×（T2－T3）/（T2－T1）

因L1、L2……L10共10組紅外線對(duì)射組呈非等距分布安裝，參與計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算的L1，L2，L3，L4，L5間距為1米，其余紅外線對(duì)射組間距呈2，3，5米的間距排列，并且紅外線對(duì)射組的數(shù)量可根據(jù)有效測(cè)量長(zhǎng)度進(jìn)行擴(kuò)展。

因L1、L2……L10均為固定且已經(jīng)過標(biāo)定的尺寸，根據(jù)上述公式，影響車輛長(zhǎng)度精度的只有T1，T2，T3三個(gè)時(shí)間值的精度，而T1，T2，T3這三個(gè)時(shí)間值為微秒級(jí)，因此精度非常高；

3. 當(dāng)被測(cè)車輛進(jìn)入寬度測(cè)量范圍時(shí)，開啟激光測(cè)距掃描裝置，左右側(cè)面的兩個(gè)激光掃描器進(jìn)行360度范圍的掃描，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，確定掃描有效角度，測(cè)量結(jié)束由系統(tǒng)計(jì)算出車輛距離激光頭掃描模組的最小水平距離，從而計(jì)算出車輛的最大寬度（如圖5所示），其測(cè)量公式如下：

固定寬度為：W₀

測(cè)量值：W₁₁ W₁₂ ……W_1n

W₂₁ W₂₂ ……W_2n

則實(shí)測(cè)寬度值：W=W₀- Min(W₁₁, W₁₂……W_1n)-Min(W₂₁,W₂₂ ……W_2n )

4. 當(dāng)被測(cè)車輛進(jìn)入高度測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量范圍時(shí)，開啟高度測(cè)量機(jī)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)控制，高速分時(shí)進(jìn)行采樣，持續(xù)到被測(cè)車車輛車身全部通過線陣式超聲波的采集范圍，系統(tǒng)計(jì)算出被測(cè)車輛的最大高度值（如圖6所示），其測(cè)量公式如下：

固定高度為H₀

測(cè)量值分別為H₁₁ H₁₂ ……H_1n

H_m1 H_m2 ……H_mn

則實(shí)測(cè)高度值為：

H=H₀-Min{Min(H₁₁, H₁₂……H_1n), ……Min(H_m1,H_m2 ……H_mn )}

5.判斷激光及線陣式超聲波模塊是否測(cè)量完成，如已完成，則關(guān)閉激光及線陣式超聲波模塊，嵌入式CPU計(jì)算寬度及高度數(shù)據(jù)；如未完成，則等待0.1S，直到激光及線陣式超聲波模塊完成測(cè)量。

6.判斷紅外線長(zhǎng)寬數(shù)據(jù)測(cè)量是否完成，如已完成，嵌入式CPU存儲(chǔ)、計(jì)算長(zhǎng)度及軸距數(shù)據(jù)；如未完成，則等待0.1S，直到紅外線長(zhǎng)度數(shù)據(jù)測(cè)量完成。