專利名稱：基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛尺寸檢測(cè)系統(tǒng)，尤其是一種基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
汽車工業(yè)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但也因此帶來很多交通問題。在每年頻繁發(fā)生的交通事故中，因車輛外型尺寸而引發(fā)下列交通事故的比例不斷上升部分用于客/貨運(yùn)用途的車輛使用者為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益，通過改裝車輛尺寸以增加車輛容積，達(dá)到增加車輛一次性運(yùn)輸降低運(yùn)輸成本之目的，這一舉措嚴(yán)重違反了車輛使用的安全標(biāo)準(zhǔn)，由于超大外型尺寸的車輛轉(zhuǎn)載的貨物也較大，在通過具有較小承受力的橋梁或路面寬度不允許兩輛超寬車輛并行時(shí)往往發(fā)生危險(xiǎn)，每年因車輛超載發(fā)生的交通事故屢見不鮮。為了保證車輛的安全性，車輛每年都必須進(jìn)行年檢，但是，目前檢測(cè)車輛尺寸時(shí)往往是以人工測(cè)量方式進(jìn)行的，其存在的問題是1、檢測(cè)結(jié)果誤差較大，無法保證測(cè)量的準(zhǔn)確性；
2、檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，工作效率低，且占用較多人力和物力資源；3、自動(dòng)化程度低，不能滿足機(jī)動(dòng)車輛管理部門對(duì)機(jī)動(dòng)化車輛實(shí)施信息化管理的發(fā)展需求。針對(duì)上述問題，目前的主要解決辦法是采用攝像機(jī)圖像抓拍的方法獲取車輛外形尺寸。專利申請(qǐng)?zhí)枮?3114546. 9的文獻(xiàn)中給出了“基于圖象處理的車輛外型尺寸檢測(cè)系統(tǒng)”，其通過圖象采集單元獲得正視圖、側(cè)視圖、俯視圖三幅車輛外形圖象，進(jìn)入存儲(chǔ)器，數(shù)字處理器從存儲(chǔ)器中依次讀入三幅車輛外形圖象數(shù)據(jù)，經(jīng)過對(duì)機(jī)動(dòng)車輛外形圖象分析，從車輛的正視圖得到車輛的高度和寬度，從車輛的側(cè)視圖得到車輛的高度和長(zhǎng)度，從車輛的俯視圖得到車輛的寬度和長(zhǎng)度，對(duì)檢測(cè)到的三組數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均得出具有可靠的和精確的車輛外型尺寸。該技術(shù)方案雖然能夠得到機(jī)動(dòng)車輛的外形尺寸，但是，其存在的問題是1、受攝象機(jī)最佳視角和拍攝范圍限制，攝取的機(jī)動(dòng)車外形尺寸也存在誤差；2、該技術(shù)方案中缺少明顯的參照物像來進(jìn)行參數(shù)修正，使得檢測(cè)結(jié)果存在誤差。專利文獻(xiàn)ZL200920079045. 7提出了“獲取運(yùn)動(dòng)中車輛圖像計(jì)量車輛外廓尺寸的全自動(dòng)測(cè)量裝置，其實(shí)現(xiàn)方式是通過在倒”L”形立柱鋼架的側(cè)面和頂部安裝兩組或多組攝像機(jī)對(duì)過往的車輛進(jìn)行拍攝，從而得到車輛的側(cè)視圖和俯視圖，以及通過在假想虛擬空間內(nèi)圖像連拍再拼接最后得到車輛的長(zhǎng)度，并且，其測(cè)寬機(jī)構(gòu)和測(cè)高、測(cè)長(zhǎng)機(jī)構(gòu)根據(jù)所拍攝圖片中對(duì)地面標(biāo)志物和立面標(biāo)志物的遮擋情況,從圖片中未被遮擋的兩邊或上下之間的距離數(shù)值獲得車輛實(shí)際的寬度或高度。該技術(shù)方案雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車輛外殼尺寸的測(cè)量，但是，其存在的問題是1、所拍攝的車輛俯視截圖、側(cè)視截圖由于和其對(duì)應(yīng)的測(cè)寬、測(cè)高、測(cè)長(zhǎng)標(biāo)志物不在同一個(gè)平面內(nèi)，其測(cè)量結(jié)果往往會(huì)有誤差，例如，當(dāng)車輛并非垂直行進(jìn)而呈現(xiàn)角度偏差行進(jìn)時(shí)，或車輛被拍攝的位置沒有達(dá)到構(gòu)成清晰影像的物距范圍時(shí)，測(cè)寬機(jī)構(gòu)從昂俯視圖中未被遮擋的兩邊之間距離得出車輛寬度，往往不是車輛的寬度，同理得出用這種方法測(cè)量車輛的高度也會(huì)有誤差；2、當(dāng)通過連拍圖片并拼還接圖片從而獲得某一區(qū)域內(nèi)車輛的長(zhǎng)度時(shí)，由于動(dòng)態(tài)連拍往往造成面圖像存在變形或扭曲，則無法實(shí)現(xiàn)圖像之間的無縫拼接，從而不能精確第計(jì)算車輛的長(zhǎng)度尺寸。綜上所述，采用攝像機(jī)抓拍圖像進(jìn)而測(cè)量車輛外形尺寸的方法存在以下問題1、當(dāng)采用測(cè)量標(biāo)志物方法測(cè)量時(shí)，由于地面標(biāo)志物或立面標(biāo)志物同所拍攝圖像的截圖不在一個(gè)平面內(nèi)，造成圖像外形尺寸誤差；2、受攝像機(jī)最佳視角和拍攝范圍的限制，所拍攝的圖像往往存在誤差；3、當(dāng)采用地面參照物測(cè)量時(shí)，由于缺少明確的參照物象作為測(cè)量車輛外形尺寸的參數(shù)修正，使得圖像處理、分析過程復(fù)雜，從而增加了測(cè)量難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、測(cè)量精度高且測(cè)量方便的基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，由測(cè)量主機(jī)、信號(hào)采集裝置和光幕傳感器陣列連接構(gòu)成，所述的光幕傳感器陣列是由測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)，測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器的輸出端與信號(hào)采集裝置相連接，測(cè)量主機(jī)接收光幕傳感器陣列傳送的檢測(cè)信號(hào)后計(jì)算待測(cè)車輛高度、車輛覽度、長(zhǎng)度。而且，所述的測(cè)高光幕傳感器包括一個(gè)發(fā)光器LI和與其對(duì)應(yīng)的收光器SI，該測(cè)高光幕傳感器相對(duì)安裝在垂直于地面的Z軸平面內(nèi)；所述的測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器包括二個(gè)發(fā)光器L2、L3和與其對(duì)應(yīng)的二個(gè)收光器S2、S3，二個(gè)發(fā)光器L2、L3和二個(gè)收光器S2、S3分別相對(duì)安裝在平行于地面的X軸平面內(nèi)；所述的測(cè)寬光幕傳感器包括二個(gè)發(fā)光器L4、L5和二個(gè)收光器S4、S5，二個(gè)發(fā)光器L4、L5和二個(gè)收光器S4、S5分別相對(duì)安裝在垂直于Z軸并且由X軸、Y軸組成的上、下二個(gè)平面之間。而且，所述的光幕傳感器陣列還包括一個(gè)測(cè)位姿光幕傳感器，該測(cè)位姿光幕傳感器包括兩排相互平行的測(cè)寬光幕傳感器，每排測(cè)寬光幕傳感器的安裝位置為在由Y軸、X軸組成的平面上沿X軸方向畫一條中心線，沿中心線兩側(cè)前后錯(cuò)落各排放各一組光幕傳感器，兩組光幕傳感器之間沿X軸方向平行；沿Y軸方向、以中心線為界相互之間隔開一段距離，形成一個(gè)長(zhǎng)條形狀的沿X軸方向的無光幕區(qū)域。而且，所述的信號(hào)采集裝置用內(nèi)置方法插裝于測(cè)量主機(jī)內(nèi)并通過串口與測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器及測(cè)位姿光幕傳感器相連接。而且，所述的信號(hào)采集裝置用外置方法通過串口或網(wǎng)絡(luò)接口與測(cè)量主機(jī)相連接并通過串口與測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器及測(cè)位姿光幕傳感器相連接。而且，所述的測(cè)量主機(jī)還與一車位檢測(cè)傳感器相連接用于檢測(cè)是否有待測(cè)車輛以控制信號(hào)采集器的工作。一種基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量方法，包括以下步驟步驟I :通過預(yù)先埋設(shè)的車位檢測(cè)傳感器，檢測(cè)是否有待測(cè)車輛；步驟2 :如果檢測(cè)到待測(cè)車輛，信號(hào)采集器將觸發(fā)光幕傳感器陣列開始工作；步驟3 :當(dāng)待測(cè)車輛進(jìn)入光幕傳感器陣列時(shí)，在一個(gè)采集周期內(nèi)通過測(cè)高光幕傳感器、測(cè)位姿光幕傳感器和測(cè)寬光幕傳感器采集相應(yīng)的信號(hào)并傳送給測(cè)量主機(jī)，由測(cè)量主機(jī)測(cè)量車輛高度、車輛位姿和車輛寬度；步驟4 當(dāng)待測(cè)車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)且落入測(cè)量車輛長(zhǎng)度的光幕區(qū)域時(shí)，測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器采集信號(hào)并傳送給測(cè)量主機(jī)，由測(cè)量主機(jī)進(jìn)行測(cè)量車輛長(zhǎng)度。而且，所述步驟3中測(cè)量車輛高度的方法是當(dāng)待測(cè)車輛進(jìn)入測(cè)高光幕傳感器范圍時(shí)，沿Z軸方向被遮擋光軸的最高位置；所述步驟3中測(cè)量車輛 位姿通過以下數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到tag 9 = (H2-H1)/LT1式中0為車輛位姿，Hl為中心線到a點(diǎn)的距離，a點(diǎn)為一個(gè)測(cè)位姿光幕傳感器光幕沿Y軸方向上最大值；H2為中心線到b點(diǎn)的距離，b點(diǎn)為另一測(cè)位姿光幕傳感器沿Y軸方向上最大值；LT1為兩個(gè)測(cè)位姿光幕傳感器的距離；所述步驟3中測(cè)量車輛寬度W通過以下計(jì)算模型得到W = cos 0 *LT4其中，0為車輛位姿，LT4的長(zhǎng)度值等于a、d之間的距離，a、d為沿Y軸方向光幕被遮擋光軸的最小值和光幕被遮擋光軸的最大值。而且，所述步驟4中測(cè)量車輛長(zhǎng)度LT采用以下數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到LT = S2/cos 0式中，ST2 = ST-STl，ST值等于沿X軸方向a、b之間的距離，a為沿X軸方向光幕的最小值，b為沿X軸方向光幕的最大值；STl = sin 0 *ff, W 為車輛寬度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，通過測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器對(duì)待測(cè)車輛進(jìn)行車輛高度、寬度、長(zhǎng)度的檢測(cè)，同時(shí)通過測(cè)位姿光幕傳感器對(duì)車輛的姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，再根據(jù)車輛的姿態(tài)對(duì)車輛的長(zhǎng)度、寬度進(jìn)行傾斜角度的有效補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量功能，解決了攝像機(jī)圖像拍照測(cè)量方法因攝像截圖和地面標(biāo)志物及立面標(biāo)志物不在同一個(gè)平面內(nèi)而造成的圖像外形尺寸的誤差，提高了測(cè)量精度和穩(wěn)定性，無論從處理簡(jiǎn)便程度、抗干擾能力和可維護(hù)性都有顯著的提高。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)連接示意圖；圖2是四種光幕傳感器的安裝布局示意圖；圖3是本發(fā)明的測(cè)量方法處理流程圖；圖4是測(cè)量車輛高度的原理示意圖；圖5是測(cè)位姿光幕傳感器的布局示意圖；圖6是測(cè)量車輛位姿的原理示意圖；圖7是測(cè)量車輛寬度的原理示意圖(位姿角度0為零)；圖8是測(cè)量車輛寬度的原理示意圖(位姿角度0不為零)；圖9是測(cè)量車輛長(zhǎng)度的原理示意圖(位姿角度0為零)；圖10是測(cè)量車輛長(zhǎng)度的原理示意圖(位姿角度0不為零)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述一種基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，如圖I所示，由測(cè)量主機(jī)、信號(hào)采集裝置和光幕傳感器陣列連接構(gòu)成，該光幕傳感器陣列由測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器和測(cè)位姿光幕傳感器構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)，測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器和測(cè)位姿光幕傳感器的輸出端通過RS232串口與信號(hào)采集裝置相連接，信號(hào)采集裝置可以插裝于測(cè)量主機(jī)內(nèi)，也可以通過串口或網(wǎng)口與測(cè)量主機(jī)相連接，在測(cè)量主機(jī)內(nèi)安裝有車輛尺寸計(jì)算模塊用于計(jì)算待測(cè)車輛高度、車輛寬度、長(zhǎng)度和位姿并將測(cè)量結(jié)果通過主機(jī)顯示出來。該光幕傳感器陣列在一個(gè)信號(hào)采集周期內(nèi)實(shí)時(shí)測(cè)量車輛的高度、位姿和寬度，在靜態(tài)時(shí)測(cè)量車輛的長(zhǎng)度。如圖2所示，光幕傳感器陣列的安裝布局為測(cè)高光幕傳感器包括一個(gè)發(fā)光器LI和與其對(duì)應(yīng)的收光器SI，該測(cè)高光幕傳感器相對(duì)安裝在垂直于地面的Z軸平面內(nèi)；測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器包括二個(gè)發(fā)光器L2、L3和與其對(duì)應(yīng)的二個(gè)收光器S2、S3，二個(gè)發(fā)光器L2、L3和二個(gè)收光器S2、S3分別相對(duì)安裝在平行于地面的X軸平面內(nèi)；測(cè)寬光幕傳感器包括二個(gè)發(fā)光器L4、L5和二個(gè)收光器S4、S5，二個(gè)發(fā)光器L4、L5和二個(gè)收光器S4、S5分別相對(duì)安裝在垂直于Z軸并且由X軸、Y軸組成的上、下二個(gè)平面之間；測(cè)位姿光幕傳感器包括兩排相互平行的測(cè)寬光幕傳感器，即四個(gè)發(fā)光器L4、L5、L6、L7和與其相對(duì)應(yīng)的四個(gè)收光器S4、S5、L6、S7，每排測(cè)寬光幕傳感器的安裝位置在由Y軸、X軸組成的平面上沿X軸方向畫一條中心線，沿中心線兩側(cè)前后錯(cuò)落各排放各一組光幕傳感器，兩組光幕傳感器之間沿X軸方向平行；沿Y軸方向、以中心線為界相互之間隔開一段距離，形成一個(gè)長(zhǎng)條形狀的沿X軸方向的無光幕區(qū)域。光幕傳感器原理就是利用每一根紅外線(紅外線的數(shù)量和密集程度由設(shè)定的光軸數(shù)量和光軸之間間距而定)，在測(cè)量車輛高度、寬度、長(zhǎng)度時(shí)，分別將車輛切割成數(shù)十個(gè)測(cè)量平面，獲取其中高度最高的平面高度作為車輛的高度，獲取其中寬度最寬的平面寬度作為車輛的寬度，獲取其中長(zhǎng)度最長(zhǎng)的平面長(zhǎng)度作為車輛的長(zhǎng)度。攝像測(cè)量和光幕測(cè)量的根本區(qū)別在于光幕測(cè)量方法是直接測(cè)量待測(cè)車輛，解決了攝像測(cè)量方法受鏡頭清晰度、最佳視角、可拍攝范圍、相機(jī)標(biāo)定等因素影響較大的問題。同時(shí)，采用測(cè)位姿光幕傳感器可以獲得準(zhǔn)確的車輛位姿，該車輛位姿是一個(gè)極為關(guān)鍵的參數(shù)，通過對(duì)車輛位姿進(jìn)行傾斜角度補(bǔ)償獲得準(zhǔn)確的車輛寬度和車輛長(zhǎng)度?！N基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量方法，如圖3所示，包括以下步驟1、通過預(yù)先埋設(shè)的車位檢測(cè)傳感器，檢測(cè)是否有待測(cè)車輛；2、如果檢測(cè)到待測(cè)車輛，信號(hào)采集器將觸發(fā)光幕傳感器陣列開始工作；3、當(dāng)待測(cè)車輛進(jìn)入光幕傳感器陣列時(shí)，在一個(gè)采集周期內(nèi)通過測(cè)高光幕傳感器、測(cè)位姿光幕傳感器和測(cè)寬光幕傳感器采集相應(yīng)的信號(hào)并傳送給測(cè)量主機(jī)，由測(cè)量主機(jī)測(cè)量車輛高度、車輛位姿和車輛寬度；下面對(duì)車輛高度、車輛位姿和車輛寬度的測(cè)量方法分別進(jìn)行說明(I)車輛高度測(cè)量方法如圖4所示，當(dāng)待測(cè)車輛進(jìn)入測(cè)高光幕傳感器范圍時(shí)，將對(duì)測(cè)高光幕傳感器(發(fā)光器LI和收光器SI)產(chǎn)生遮光，沿Z軸方向被遮擋光軸的最高位置L1_S1_6 (光幕L1_S1從下向上第6根光軸)就是待測(cè)車輛的高度。
(2)車輛位姿測(cè)量方法，如圖5及圖6所示，當(dāng)待測(cè)車輛穿過中心線兩側(cè)的若干排光幕時(shí)，會(huì)對(duì)垂直穿過車身的光幕產(chǎn)生遮擋，取車身穿過兩排測(cè)寬機(jī)構(gòu)最邊緣的兩顆被遮擋光軸作為二個(gè)點(diǎn)，組成一條線，將這條線和中心線構(gòu)成一個(gè)傾斜角度e，該傾斜角度稱之為車輛位姿，該車輛位姿e通過以下數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到tag 0 = (H2-H1)/LT1式中H1為中心線到 a點(diǎn)的距離，a點(diǎn)為被遮擋光幕(測(cè)位姿光幕傳感器的發(fā)光器L4和收光器S4)沿Y軸方向上最大值；H2為中心線到b點(diǎn)的距離，b點(diǎn)為被遮擋光幕(測(cè)位姿光幕傳感器的發(fā)光器L6和收光器S6)沿Y軸方向上最大值；LT1為發(fā)光器L4和收光器S4之間的光幕與發(fā)光器L6和收光器S6之間的光幕的距離，圖6中，0 = 01。(3)車輛寬度測(cè)量方法如圖7所示，當(dāng)待測(cè)車輛進(jìn)入測(cè)寬光幕傳感器范圍時(shí)，將對(duì)測(cè)寬光幕傳感器(測(cè)寬傳感器的發(fā)光器L4和收光器S4、發(fā)光器L5和收光器S5)產(chǎn)生遮光，如果車輛位姿0為0，則通過沿Y軸方向被遮擋光軸的最小值L4_S4_6 (光幕L4_S4從中間向左第6根光軸)和最大值L5_S5_6 (光幕L5_S5從中間向右第6根光軸)即可計(jì)算出車輛的寬度；如果車輛位姿9不為0，如圖8所示，則根據(jù)車輛位姿0對(duì)車輛寬度進(jìn)行傾斜角度補(bǔ)償，從而獲得準(zhǔn)確的待測(cè)車輛寬度，車輛寬度W(圖中LT3)的計(jì)算模型為W = cos 0 *LT4其中，0為車輛位姿(傾斜角度)，LT4的長(zhǎng)度值等于a、d之間的距離，a、d為沿Y軸方向光幕被遮擋光軸的最小值L5_S5_6和光幕被遮擋光軸的最大值L4_S4_6，0 = 0 2。4、當(dāng)待測(cè)車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)且落入測(cè)量車輛長(zhǎng)度的光幕區(qū)域時(shí)，測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器采集信號(hào)并傳送給測(cè)量主機(jī)，由測(cè)量主機(jī)進(jìn)行測(cè)量車輛長(zhǎng)度。車輛長(zhǎng)度測(cè)量方法如圖9所示，當(dāng)車輛進(jìn)入測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器范圍時(shí)，將對(duì)測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器(側(cè)長(zhǎng)光幕傳感器的發(fā)光器L2和收光器S2、發(fā)光器L3和收光器S3)產(chǎn)生遮光,如果車輛位姿9為0，則通過沿X軸方向被遮擋光軸的最小值L2_S2_7(光幕L2_S2從中間向左第7根光軸)和最大值L3_S3_8(光幕L3_S3從中間向右第8根光軸)即可計(jì)算出車輛的長(zhǎng)度；如果車輛位姿9不為0，如圖10所示，則根據(jù)車輛位姿0對(duì)車輛長(zhǎng)度進(jìn)行傾斜角度補(bǔ)償，從而獲得準(zhǔn)確的車輛寬度。車輛長(zhǎng)度LT的計(jì)算模型為L(zhǎng)T = ST2/cos 0式中，ST2 = ST-STl，ST值等于沿X軸方向a、b之間的距離，a為沿X軸方向光幕(發(fā)光器L4和收光器S4)或(發(fā)光器L5和收光器S5)的最小值，b為沿X軸方向光幕(發(fā)光器L6和收光器S6)或(發(fā)光器L7和收光器S7)的最大值；STl = sin 0 *ff, W 為車輛寬度。通過上述步驟，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛高度、車輛寬度和長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量功能。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于由測(cè)量主機(jī)、信號(hào)采集裝置和光幕傳感器陣列連接構(gòu)成，所述的光幕傳感器陣列是由測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)，測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器的輸出端與信號(hào)采集裝置相連接，測(cè)量主機(jī)接收光幕傳感器陣列傳送的檢測(cè)信號(hào)后計(jì)算待測(cè)車輛聞度、車輛覽度、長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的測(cè)高光幕傳感器包括一個(gè)發(fā)光器LI和與其對(duì)應(yīng)的收光器SI,該測(cè)高光幕傳感器相對(duì)安裝在垂直于地面的Z軸平面內(nèi)；所述的測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器包括二個(gè)發(fā)光器L2、L3和與其對(duì)應(yīng)的二個(gè)收光器S2、S3，二個(gè)發(fā)光器L2、L3和二個(gè)收光器S2、S3分別相對(duì)安裝在平行于地面的X軸平面內(nèi)；所述的測(cè)寬光幕傳感器包括二個(gè)發(fā)光器L4、L5和二個(gè)收光器S4、S5，二個(gè)發(fā)光器L4、L5和二個(gè)收光器S4、S5分別相對(duì)安裝在垂直于Z軸并且由X軸、Y軸組成的上、下二個(gè)平面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的光幕傳感器陣列還包括一個(gè)測(cè)位姿光幕傳感器，該測(cè)位姿光幕傳感器包括兩排相互平行的測(cè)寬光幕傳感器，每排測(cè)寬光幕傳感器的安裝位置為在由Y軸、X軸組成的平面上沿X軸方向畫一條中心線，沿中心線兩側(cè)前后錯(cuò)落各排放各一組光幕傳感器，兩組光幕傳感器之間沿X軸方向平行；沿Y軸方向、以中心線為界相互之間隔開一段距離，形成一個(gè)長(zhǎng)條形狀的沿X軸方向的無光幕區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)采集裝置用內(nèi)置方法插裝于測(cè)量主機(jī)內(nèi)并通過串口與測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器及測(cè)位姿光幕傳感器相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)采集裝置用外置方法通過串口或網(wǎng)絡(luò)接口與測(cè)量主機(jī)相連接并通過串口與測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器及測(cè)位姿光幕傳感器相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的測(cè)量主機(jī)還與一車位檢測(cè)傳感器相連接用于檢測(cè)是否有待測(cè)車輛以控制信號(hào)采集器的工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)所述系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I :通過預(yù)先埋設(shè)的車位檢測(cè)傳感器，檢測(cè)是否有待測(cè)車輛； 步驟2 :如果檢測(cè)到待測(cè)車輛，信號(hào)采集器將觸發(fā)光幕傳感器陣列開始工作； 步驟3 :當(dāng)待測(cè)車輛進(jìn)入光幕傳感器陣列時(shí)，在一個(gè)采集周期內(nèi)通過測(cè)高光幕傳感器、測(cè)位姿光幕傳感器和測(cè)寬光幕傳感器采集相應(yīng)的信號(hào)并傳送給測(cè)量主機(jī)，由測(cè)量主機(jī)測(cè)量車輛高度、車輛位姿和車輛寬度； 步驟4:當(dāng)待測(cè)車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)且落入測(cè)量車輛長(zhǎng)度的光幕區(qū)域時(shí)，測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器采集信號(hào)并傳送給測(cè)量主機(jī)，由測(cè)量主機(jī)進(jìn)行測(cè)量車輛長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量方法，其特征在于所述步驟3中測(cè)量車輛高度的方法是當(dāng)待測(cè)車輛進(jìn)入測(cè)高光幕傳感器范圍時(shí)，沿Z軸方向被遮擋光軸的最高位置； 所述步驟3中測(cè)量車輛位姿通過以下數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到tag 9 = (H2-H1)/LT1 式中9為車輛位姿，Hl為中心線到a點(diǎn)的距離，a點(diǎn)為一個(gè)測(cè)位姿光幕傳感器光幕沿Y軸方向上最大值；H2為中心線到b點(diǎn)的距離，b點(diǎn)為另一測(cè)位姿光幕傳感器沿Y軸方向上最大值；LT1為兩個(gè)測(cè)位姿光幕傳感器的距離； 所述步驟3中測(cè)量車輛寬度W通過以下計(jì)算模型得到 W = cos 0 *LT4 其中，0為車輛位姿，LT4的長(zhǎng)度值等于a、d之間的距離，a、d為沿Y軸方向光幕被遮擋光軸的最小值和光幕被遮擋光軸的最大值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量方法，其特征在于所述步驟4中測(cè)量車輛長(zhǎng)度LT采用以下數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到LT = ST2/cos 9 式中，ST2 = ST-STLST值等于沿X軸方向a、b之間的距離，a為沿X軸方向光幕的最小值，b為沿X軸方向光幕的最大值； STl = sin 9 n, W為車輛寬度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于光幕的車輛尺寸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，該系統(tǒng)由測(cè)量主機(jī)、信號(hào)采集裝置和光幕傳感器陣列連接構(gòu)成，所述的光幕傳感器陣列是由測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)，測(cè)高光幕傳感器、測(cè)寬光幕傳感器、測(cè)長(zhǎng)光幕傳感器的輸出端與信號(hào)采集裝置相連接，測(cè)量主機(jī)接收光幕傳感器陣列傳送的檢測(cè)信號(hào)后計(jì)算待測(cè)車輛高度、車輛寬度、長(zhǎng)度。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量功能，解決了攝像機(jī)圖像拍照測(cè)量方法因攝像截圖和地面標(biāo)志物及立面標(biāo)志物不在同一個(gè)平面內(nèi)而造成的圖像外形尺寸的誤差，提高了測(cè)量精度和穩(wěn)定性，無論從處理簡(jiǎn)便程度、抗干擾能力和可維護(hù)性都有顯著的提高。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102620662SQ201210119598
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者劉征 申請(qǐng)人:無錫普智聯(lián)科高新技術(shù)有限公司