一種機動車外廓尺寸自動測量系統及測量方法與流程

本發明涉及車輛外廓測量技術，具體是一種基于線陣式集群超聲波、紅外對射和激光掃描的機動車外廓尺寸自動測量系統及測量方法。

背景技術：

目前, 國內公安車輛管理所、機動車檢測站等對車輛外廓尺寸檢驗基本上延用過去用鋼卷尺等人工檢驗方法, 檢驗一輛汽車至少花費數分鐘, 而且人為因素干擾多，人工檢驗誤差大、費時費力且不安全。

技術實現要素：

本發明的目的是為克服現有技術的不足，而提供一種操作簡單、測量精度高的機動車外廓尺寸自動測量系統及測量方法，以減少人為測量的干擾，克服了由測量結果易受人為因素干擾及測量費時費力等多種缺陷。

實現本發明目的的技術方案是：

一種機動車外廓尺寸自動測量系統，包括測量通道、嵌入式微控制器和分別設置在測量通道左、右兩側的長度測量機構、寬度測量機構，設置在測量通道上方的高度測量裝置，與現有技術不同的是：

所述長度測量機構為由多組紅外線對射柱組成紅外幕墻的紅外線長度測量機構，以非等距方式分別排列在測量通道左、右兩側，并分別與嵌入式微控制器連接，通過嵌入式微控制器實時采集并記錄紅外對射信號，分析計算出長度數據；

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

所述寬度測量機構為2組或2組以上寬度激光測距裝置，寬度激光測距裝置設置在測量通道的龍門框架的兩側，與嵌入式微控制器連接，通過嵌入式微控制器實時采集并記錄由寬度激光測距裝置高速掃描到的車輛兩側的三維數據，分析計算出寬度數據。

所述嵌入式微控制器由內置嵌入式測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成，對整個系統進行數據采集、分析、運算和傳輸。

利用上述機動車外廓尺寸自動測量系統對機動車外廓尺寸進行測量的測量方法，包括如下步驟：

（1）當被測車輛以≤10Km的低速行駛進入測量通道時，開啟長度測量機構，車輛依次擋住紅外線對射柱，通過嵌入式微控制器實時采集紅外對射信號，并記錄被測車輛最前端部位擋住的紅外對射組的信號及時間、車輛最末端離開紅外對射組的信號及時間，通過將長度信息轉換算成時間差，分析計算得出車輛長度數據，根據公式：

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

因L1、L2……L10共10組紅外線對射組呈非等距分布安裝，參與計算長度計算的L1，L2，L3，L4，L5間距為1米，其余紅外線對射組間距呈2，3，5米的間距排列，并且紅外線對射組的數量可根據有效測量長度進行擴展；

（2）當被測車輛進入高度測量機構測量范圍時，開啟高度測量機構，根據系統控制，高速分時進行采樣，持續到被測車車輛車身全部通過線陣式超聲波的采集范圍，系統計算出被測車輛的最大高度值；高度測量公式如下：

固定高度為H₀

測量值分別為H₁₁ H₁₂ ……H_1n

H_m1 H_m2 ……H_mn

則實測高度值為：

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

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

固定寬度為：W₀

測量值：W₁₁ W₁₂ ……W_1n

W₂₁ W₂₂ ……W_2n

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

由于測量通道和龍門框架為固定的已知尺寸，與現有技術相比，本發明通過采用上述技術方案，經數次試驗試用表明，具有如下優點：

1.紅外線對射柱系統采用多組紅外對射柱，呈不等距分布式安裝，可涵蓋各類車型長度及軸距測量要求，不等長的固定長度配合短距離（0.5-1.0米）的平均計算，以及精確到微秒級的觸發計時系統，對車身長度和軸距測量具有1～2cm的精度；

2.360度的激光掃描范圍對車身寬度的復雜結構具有良好的適應性；

3.測量方式為車輛動態行駛通過，測量過程全自動，無須人工干預，可保障測量結果的公正、客觀；

4.整個系統結構新穎，設計創新，使用安全方便。

附圖說明

圖1為本發明實施例的整個結構示意圖；

圖2為本發明實施例的嵌入式微控制器的結構框圖；

圖3為本發明實施例的測量流程圖；

圖4為本發明實施例長度測量方法的示意圖；

圖5為本發明實施例高度測量方法的示意圖；

圖6為本發明實施例寬度測量方式的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但不是對本發明內容的限定。

實施例：

如圖1所示，一種機動車外廓尺寸自動測量系統，由多組紅外對射幕墻作為長度測量機構，1組線陣式超聲波檢測裝置作為高度測量裝置，2組激光測距裝置作為寬度測量裝置，嵌入式微處理器組成。

所述多組紅外對射幕墻以非等距方式排列，并與嵌入式微控制器相連，當車輛以10Km速度通過測量區域時，車輛會依次阻擋和不阻擋（放開）紅外對射組，嵌入式微控制器采集實時采集紅外對射信號，記錄被車輛最前端部位擋住的紅外對射組號及時間，記錄車輛最末端離開的紅外對射組號及時間，嵌入式微控制器將采集的數據，經過分析計算得出車輛長度數據，軸距測量與長度測量同理。

所述高度測量裝置由一組超聲波測距模塊以線陣式分布安裝于測量通道的龍門架上端，線陣式超聲波檢測模塊由小角度超聲波組件構成，根據系統控制，高速分時進行采樣，持續到被測車車輛車身全部通過線陣式超聲波的采集范圍，系統計算出被測車輛的最大高度值。

所述寬度激光測距裝置分別安裝在主機兩側，與嵌入式微控制器相連，當車輛行駛通過測量區域時，2組激光測距裝置分別高速掃描車輛兩側三維數據，嵌入式微控制器實時采集2組激光測距裝置掃描到的數據，經過分析計算出車輛寬度，并將寬度數據送至PC端軟件，由PC端軟件做后續處理。

如圖2所示，所述嵌入式控制系統為本發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程序模塊及數據庫模塊，視頻監控模塊與CPU控制器連接，紅外線對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服務器與數據庫模塊連接，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整個系統進行數據采集、分析、運算和傳輸的控制。

如圖3所示，本發明機動車外廓尺寸自動測量方法，包括如下步驟：

1.啟動測量，車輛以≤10Km低速駛入測量區域，判斷車輛是否進入測量區域，如果已進入測量區域，嵌入式控制系統發出啟動激光及線陣式超聲波模塊信號；

2. 車輛依次擋住紅外線對射柱，通過嵌入式微控制器實時采集紅外對射信號，并記錄被測車輛最前端部位擋住的紅外對射組的信號及時間、車輛最末端離開紅外對射組的信號及時間，通過將長度信息轉換算成時間差，分析計算得出車輛長度數據（如圖4所示）：

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

因L1、L2……L10共10組紅外線對射組呈非等距分布安裝，參與計算長度計算的L1，L2，L3，L4，L5間距為1米，其余紅外線對射組間距呈2，3，5米的間距排列，并且紅外線對射組的數量可根據有效測量長度進行擴展。

因L1、L2……L10均為固定且已經過標定的尺寸，根據上述公式，影響車輛長度精度的只有T1，T2，T3三個時間值的精度，而T1，T2，T3這三個時間值為微秒級，因此精度非常高；

3. 當被測車輛進入寬度測量范圍時，開啟激光測距掃描裝置，左右側面的兩個激光掃描器進行360度范圍的掃描，根據現場安裝方式，確定掃描有效角度，測量結束由系統計算出車輛距離激光頭掃描模組的最小水平距離，從而計算出車輛的最大寬度（如圖5所示），其測量公式如下：

固定寬度為：W₀

測量值：W₁₁ W₁₂ ……W_1n

W₂₁ W₂₂ ……W_2n

則實測寬度值：W=W₀- Min(W₁₁, W₁₂……W_1n)-Min(W₂₁,W₂₂ ……W_2n )

4. 當被測車輛進入高度測量機構測量范圍時，開啟高度測量機構，根據系統控制，高速分時進行采樣，持續到被測車車輛車身全部通過線陣式超聲波的采集范圍，系統計算出被測車輛的最大高度值（如圖6所示），其測量公式如下：

固定高度為H₀

測量值分別為H₁₁ H₁₂ ……H_1n

H_m1 H_m2 ……H_mn

則實測高度值為：

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量完成，如已完成，則關閉激光及線陣式超聲波模塊，嵌入式CPU計算寬度及高度數據；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量。

6.判斷紅外線長寬數據測量是否完成，如已完成，嵌入式CPU存儲、計算長度及軸距數據；如未完成，則等待0.1S，直到紅外線長度數據測量完成。