專利名稱：動(dòng)態(tài)汽車衡及其車重測量方法
動(dòng)態(tài)汽車衡及其車重測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛重量的測量工具和方法，尤其適用于在動(dòng)態(tài)條件下的車重測
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，公路交通量迅速增長，對公路監(jiān)管效率提出了更
高的要求，傳統(tǒng)的靜態(tài)計(jì)重手段已不能適應(yīng)現(xiàn)有公路檢測需求，路政管理急需一種準(zhǔn)確、低
價(jià)的車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，高效地監(jiān)測、判斷公路運(yùn)輸車輛是否存在超限運(yùn)輸狀態(tài)。 現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)汽車衡如專利號為200320127306. 0的中國專利所述，主要包括秤體、
數(shù)據(jù)采集控制裝置和功能檢測元器件組成，功能檢測元器件包括用于分車檢測的紅外對準(zhǔn)
管、用于檢測車速、軸距和輪胎數(shù)量的霍爾傳感裝置、用于檢測重量的稱重傳感器，它們的
信號線接入數(shù)據(jù)采集控制器裝置。這種汽車衡在測試時(shí)要求被測車輛的前后各輪軸依次勻
速通過秤臺，車重完全靠秤臺下安裝的稱重傳感器取得的各輪軸數(shù)據(jù)來累加取得。但是實(shí)
際操作過程中，嚴(yán)格的勻速并不存在。車輛在加速情況下前軸會"變輕"，后軸"變重"，減速
情況下相反，有時(shí)司機(jī)更會以故意的加減速來改變測量結(jié)果，造成汽車衡測得的車重與車
輛實(shí)重存在較大誤差，給路政管理帶來極大不便。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)汽車衡及其車重測量 方法，通過引入圖像識別技術(shù)來修正測量結(jié)果，達(dá)到即便在車輛加減速狀態(tài)下進(jìn)行測量也 能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。 為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案動(dòng)態(tài)汽車衡，包括稱重通道、設(shè)于稱重通道上的 稱重平臺和數(shù)據(jù)采集處理裝置，稱重平臺包括秤臺和設(shè)于秤臺下側(cè)的稱重傳感器，稱重傳 感器與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連，其特征在于汽車衡還包括配合秤臺設(shè)置的光柵感應(yīng)器、輪 軸識別器和圖像采集器，光柵感應(yīng)器的發(fā)射器和接收器分別設(shè)于秤臺前側(cè)的稱重通道兩 側(cè)，輪軸識別器設(shè)于秤臺前側(cè)的稱重通道上，所述的光柵感應(yīng)器、輪軸識別器和圖像采集器 都與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連。 當(dāng)光柵感應(yīng)器的發(fā)射器和接收器檢測到車輛通過時(shí)，光柵感應(yīng)器向數(shù)據(jù)采集處理 裝置發(fā)出開始測量信號，數(shù)據(jù)采集處理裝置控制圖像采集器工作，開始采集車輛影像，輪軸 識別器根據(jù)車輛輪胎的碾壓信息判斷車輛類型；當(dāng)車輛的第一輪軸駛上秤臺時(shí)，稱重傳感 器開始采集重量數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)輸送至數(shù)據(jù)采集處理裝置，該輪軸駛下秤臺后，稱重 傳感器停止采集重量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集處理裝置對重量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算和儲存該輪軸軸 重；對之后駛上秤臺的其他輪軸依次進(jìn)行相同測量；當(dāng)車輛全部通過秤臺后，圖像采集器 停止采集圖像；數(shù)據(jù)采集處理裝置將測到的各個(gè)輪軸的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理，并根據(jù)采 集到的圖像分析計(jì)算車輛的運(yùn)行速度和加速度，對稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而得出車輛總重。
本發(fā)明通過對車輛圖像的采集識別來計(jì)算出車輛的加速度，從而可以得知車輛稱重與實(shí)重之間由加速度引起的誤差并將其修正，保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，便于路政管理。 本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集、分析、計(jì)算、修正等全部由儀器自動(dòng)完成，不受人為因素影響，工作效率 高，使用方便。 作為對上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，本發(fā)明進(jìn)一步采取如下技術(shù)措施或者這些技 術(shù)措施的任意組合 所述的數(shù)據(jù)采集處理裝置連有計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)采集處理裝置可直接包括所有計(jì)算、 處理、顯示部分，也可另接計(jì)算機(jī)，來顯示測量結(jié)果并儲存數(shù)據(jù)，可根據(jù)實(shí)際需要來選擇。
所述的圖像采集器為紅外數(shù)碼攝像頭，數(shù)碼設(shè)備可以方便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；紅外功 能使圖像采集不受光線強(qiáng)弱的影響。 所述的輪軸識別器包括橫向排列的12個(gè)傳感器和與這12個(gè)傳感器相連的控制 器，控制器與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連。根據(jù)所述輪軸識別器中被碾壓傳感器的數(shù)量和位置 來判斷車輛的輪胎狀況。傳感器產(chǎn)生壓力信號，控制器對信號進(jìn)行放大和數(shù)模轉(zhuǎn)換，再交由 軟件判斷。例如，當(dāng)有三個(gè)以上或者兩個(gè)不連續(xù)的傳感器被壓時(shí)則判斷為雙輪，否則為單 輪。 所述的圖像采集器位于秤臺前側(cè)的稱重通道一側(cè)，如設(shè)于通道上方，則因車輛頂 部形狀不規(guī)則，難以準(zhǔn)確判斷車輛圖像位置，且安裝成本高；如設(shè)于通道前方和后方，則難 以根據(jù)圖像來判斷車輛位置；如設(shè)于稱重通道內(nèi)從車輛底部拍攝則會光線條件不佳，側(cè)方 這個(gè)位置能更好地進(jìn)行圖像采集。 所述的光柵感應(yīng)器包括一組紅外發(fā)射和接收對管，相鄰兩個(gè)紅外管的間距小于等 于40mm，紅外管最低離地高度小于等于50cm，最高點(diǎn)離地高度大于等于160cm。 一般貨車與 掛車之間的掛鉤高在1 1. 5M，這樣設(shè)置紅外管高度能保證光柵感應(yīng)器有效檢測到各種車 輛通過，紅外方式能適應(yīng)各種光照條件。 根據(jù)采集到圖像分析車輛的運(yùn)行速度和加速度通過以下方法實(shí)現(xiàn) 1)通過光柵感應(yīng)器和輪軸識別器來判斷進(jìn)入稱重通道的是否為車輛及車輛類
型； 2)在由圖像采集器采集到的圖像上設(shè)定代表測量起點(diǎn)和終點(diǎn)的兩個(gè)座標(biāo)，來識別 移動(dòng)影像的軌跡和方向。 3)當(dāng)車體進(jìn)入起點(diǎn)座標(biāo)后，開始計(jì)時(shí)，車輛駛出終點(diǎn)座標(biāo)后，停止計(jì)時(shí)； 4)將起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的距離劃分為長度固定為L的若干段，測出車輛經(jīng)過每一段
的時(shí)間S，由公式V = L/S計(jì)算出車輛在每一段內(nèi)的速度V ; 5)根據(jù)每一段內(nèi)的速度V再計(jì)算出車輛的加速度。 移動(dòng)影像的識別方法為設(shè)無車輛的影像為背景，其每一像素值均設(shè)為0，當(dāng)有車 輛進(jìn)入后，發(fā)生變化的像素的值設(shè)為l，從像素O和1的變化及變化像素的位置來判斷車輛 移動(dòng)情況。 稱重傳感器測得的重力信號經(jīng)過放大和濾波處理后由數(shù)據(jù)采集處理裝置轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號，再進(jìn)行軟件濾波和運(yùn)算處理。 有益效果本發(fā)明通過在汽車衡中引入圖像采集和分析技術(shù)來取得車輛的加速 度，從而對稱重傳感器測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到準(zhǔn)確的車重，防止了因加減速通過檢測點(diǎn) 出現(xiàn)的檢測誤差，可以避免作弊現(xiàn)象的發(fā)生，有利于路政管理；數(shù)據(jù)采集、分析、計(jì)算、修正
5等全部由儀器自動(dòng)完成，不受人為因素影響，工作效率高，使用方便。

圖1為本發(fā)明汽車衡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明圖像識別修正過程的流程圖。
圖3為本發(fā)明稱重過程流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示的動(dòng)態(tài)汽車衡(箭頭方向?yàn)檐囕v行駛方向)，稱重通道上局部設(shè)有秤 臺l，秤臺下側(cè)固定焊接有稱重傳感器2，稱重通道于秤臺前側(cè)設(shè)有輪軸識別器4，通道兩側(cè) 設(shè)有光柵感應(yīng)器3， 一側(cè)設(shè)有圖像采集器7，稱重傳感器2、輪軸識別器4、光柵感應(yīng)器3和圖 像采集器7都與數(shù)據(jù)采集處理裝置5相連，數(shù)據(jù)采集處理裝置5與計(jì)算機(jī)6通信。輪軸識 別器包括橫向排列的12個(gè)傳感器和與這12個(gè)傳感器相連的控制器，輪軸識別器和稱重傳 感器均可采用采用技術(shù)中的產(chǎn)品。光柵感應(yīng)器包括一組紅外發(fā)射和接收對管，相鄰兩個(gè)紅 外管的間距小于等于40mm，紅外管最低離地高度小于等于50cm，最高點(diǎn)離地高度大于等于 160cm。圖像采集器采用帶有紅外功能的數(shù)碼攝像頭。 稱重過程如圖3所示，汽車衡開啟后，先進(jìn)行自檢，如有故障，則提示報(bào)警。然后讓 被測車輛進(jìn)入稱重通道，光柵感應(yīng)器檢測到被車輛遮擋后，通知圖像采集器開始工作，隨后 輪軸識別器檢測車輛輪型；輪軸駛上秤臺后，稱重傳感器測量輪軸重量并傳輸給數(shù)據(jù)采集 處理裝置，再根據(jù)圖像信息進(jìn)行分析修正，得出整車相關(guān)信息；比較該信息與標(biāo)準(zhǔn)值，來判 斷車輛是否超重，超重時(shí)亮起超重報(bào)警燈，不超重時(shí)，將數(shù)據(jù)存入緩存區(qū)等待計(jì)算機(jī)命令或 者直接上傳給計(jì)算機(jī)。如此完成一輛車的檢測。 其中圖像識別修正過程如圖2所示，判斷車輛進(jìn)入測試區(qū)域內(nèi)后，圖像采集器開 始采集圖像，設(shè)置讀取車體的起始點(diǎn)并計(jì)時(shí)；然后繼續(xù)采集圖像并計(jì)算車速，判斷車體駛出 測試區(qū)域后，計(jì)算加速度，再獲取修正值。 修正系數(shù)的獲取通過預(yù)先用不同車重的車輛在不同的車速和加速度下通過秤臺 時(shí)，計(jì)算設(shè)備采集到的車重與車輛實(shí)重之間的關(guān)系取得。
權(quán)利要求
動(dòng)態(tài)汽車衡，包括稱重通道、設(shè)于稱重通道上的稱重平臺和數(shù)據(jù)采集處理裝置，稱重平臺包括秤臺和設(shè)于秤臺下側(cè)的稱重傳感器，稱重傳感器與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連，其特征在于汽車衡還包括配合秤臺設(shè)置的光柵感應(yīng)器、輪軸識別器和圖像采集器，光柵感應(yīng)器的發(fā)射器和接收器分別設(shè)于秤臺前側(cè)的稱重通道兩側(cè)，輪軸識別器設(shè)于秤臺前側(cè)的稱重通道上，所述的光柵感應(yīng)器、輪軸識別器和圖像采集器都與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)汽車衡，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集處理裝置連有計(jì) 算機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)汽車衡，其特征在于所述的圖像采集器為紅外數(shù)碼攝 像頭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)汽車衡，其特征在于所述的輪軸識別器包括橫向排列 的12個(gè)傳感器和與這12個(gè)傳感器相連的控制器，控制器與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)汽車衡，其特征在于所述的圖像采集器位 于秤臺前側(cè)的稱重通道一側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)汽車衡，其特征在于所述的光柵感應(yīng)器包括一組紅外發(fā)射和接收對管，相鄰兩個(gè)紅外管的間距小于等于40mm，紅外管最低離地高度 小于等于50cm，最高點(diǎn)離地高度大于等于160cm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)態(tài)汽車衡的車重測量方法，其特征在于它包括當(dāng)光柵感應(yīng) 器的發(fā)射器和接收器之間檢測到有車輛通過時(shí)，光柵感應(yīng)器向數(shù)據(jù)采集處理裝置發(fā)出開始 測量信號，數(shù)據(jù)采集處理裝置控制圖像采集器工作，開始采集車輛影像，輪軸識別器根據(jù)車 輛輪胎的碾壓信息判斷車輛類型；當(dāng)車輛的第一輪軸駛上秤臺時(shí)，稱重傳感器開始采集重 量數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)輸送至數(shù)據(jù)采集處理裝置，該輪軸駛下秤臺后，稱重傳感器停止采 集重量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集處理裝置對重量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算和儲存該輪軸軸重；對之后上秤 臺的輪軸依次進(jìn)行相同測量；當(dāng)車輛全部通過秤臺后，圖像采集器停止采集圖像；數(shù)據(jù)采 集處理裝置將測到的各個(gè)輪軸的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理，并根據(jù)采集到的圖像分析計(jì)算車 輛的運(yùn)行速度和加速度，對稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而得出車輛總重。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車重測量方法，其特征在于根據(jù)采集到圖像分析車輛的運(yùn)行 速度和加速度通過以下方法實(shí)現(xiàn)1) 通過光柵感應(yīng)器和輪軸識別器來判斷進(jìn)入稱重通道的是否為車輛；2) 在由圖像采集器采集到的圖像上設(shè)定代表測量起點(diǎn)和終點(diǎn)的兩個(gè)座標(biāo)，來識別移動(dòng) 影像的軌跡和方向。3) 當(dāng)車體進(jìn)入起點(diǎn)座標(biāo)后，開始計(jì)時(shí)，車輛駛出終點(diǎn)座標(biāo)后，停止計(jì)時(shí)；4) 將起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的距離劃分為長度固定為L的若干段，測出車輛經(jīng)過每一段的時(shí) 間S，由公式V = L/S計(jì)算出車輛在每一段內(nèi)的速度V ;5) 根據(jù)每一段內(nèi)的速度V再計(jì)算出車輛的加速度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求89所述的車重測量方法，其特征在于移動(dòng)影像的識別方法為設(shè)無車 輛的影像為背景，其每一像素值均設(shè)為O，當(dāng)有車輛進(jìn)入后，發(fā)生變化的像素的值設(shè)為l，從 像素0和1的變化及變化像素的位置來判斷車輛移動(dòng)情況。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車重測量方法，其特征在于根據(jù)所述輪軸識別器中被碾壓 傳感器的數(shù)量和位置來判斷車輛的輪胎狀況。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車重測量方法，其特征在于所述稱重傳感器測得的重力信 號經(jīng)過放大和濾波處理后由數(shù)據(jù)采集處理裝置轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再進(jìn)行軟件濾波和運(yùn)算處理。
全文摘要
動(dòng)態(tài)汽車衡及其車重測量方法，尤其適用于在動(dòng)態(tài)條件下的車重測量。現(xiàn)有技術(shù)存在測量不準(zhǔn)確的缺陷，本發(fā)明包括配合秤臺設(shè)置的光柵感應(yīng)器、輪軸識別器和圖像采集器，光柵感應(yīng)器的發(fā)射器和接收器分別設(shè)于秤臺前側(cè)的稱重通道兩側(cè)，輪軸識別器設(shè)于秤臺前側(cè)的稱重通道上，所述的光柵感應(yīng)器、輪軸識別器和圖像采集器都與數(shù)據(jù)采集處理裝置相連。數(shù)據(jù)采集處理裝置將測到的各個(gè)輪軸的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理，并根據(jù)采集到的圖像分析計(jì)算車輛的運(yùn)行速度和加速度，對稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行修正，從而得出車輛總重。測量準(zhǔn)確，防止了因加減速通過檢測點(diǎn)出現(xiàn)的檢測誤差，可以避免作弊現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號G01G19/03GK101750137SQ20081016339
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者應(yīng)天通 申請人:浙江霸王衡器有限公司