一種車輛外廓的測量系統及其測量方法與流程

本發明屬于測量
技術領域：
，尤其涉及一種車輛外廓的測量系統及其測量方法。
背景技術：
：在現有技術中，對車輛外廓的測量主要通過紅外線測量和激光測量來實現，具體地，紅外線測量主要采用傳統的逐點掃描方式，利用車輛在檢測時的車速來測量汽車長度。而激光測量車輛外廓尺寸(長寬高)利用3個高速激光頭，利用激光頭在每秒60轉的速度從0度到270度轉動過程中返回車輛的外廓坐標，結合pc上位機計算出車輛外廓(長寬高)。在上述車輛外廓的測量方法中，存在以下缺點：紅外線測量因采用傳統的逐點掃描方式，掃描速度慢，導致在測量時車速必需控制在1.0公里/小時以下且必需要勻速通過，同時測量時車輛不能停止或倒退，因此需單工位環境，即在測量的同時，車輛不能有其它項目的檢測，且紅外線光軸數量少，擴展性差，需要多組紅外線測量裝置。在進行激光測量時，測量結果重復性差，誤差大，車輛測量時時速低，需單工位環境，即在激光測量的同時，車輛不能有其它項目的檢測。同時進行激光測量需要專門的激光設備，成本高。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題在于提供一種車輛外廓的測量系統及其測量方法，旨在解決現有技術在對車輛進行測量時需要單工位環境，不能有其它項目的檢測的問題。本發明是這樣實現的，一種車輛外廓的測量系統，包括測量單元、主控單元和處理單元：所述測量單元，包括若干光軸，若干所述光軸分別組成長度光柵、高度光柵、寬度光柵和定位光柵；所述主控單元，用于獲取待測量車輛經過所述測量單元各光柵的時間數據，根據獲取的時間數據按照預置數據格式生成時間信息，并發送給所述處理單元；所述處理單元，用于根據所述時間信息計算所述待測量車輛的長度、高度、寬度和軸距。進一步地，所述長度光柵由960個光軸組成，光軸的間距為10mm。進一步地，所述定位光柵由40個光軸組成，光軸的間距為40mm。進一步地，所述寬度光柵和所述高度光柵安裝于龍門架上，所述寬度光柵安裝于所述龍門架的x軸，所述高度光柵安裝于所述龍門架的y軸。本發明還提供了一種如上述所述的測量系統的測量方法，包括：所述主控單元獲取所述待測量車輛的前輪依次通過所述長度光柵各光軸的第一時間數據，及獲取所述待測量車輛的后輪依次通過所述長度光柵各光軸的第二時間數據；所述主控單元獲取所述測量車輛的車頭遮擋所述定位光柵的第三時間數據，及獲取所述待測量車輛的車尾離開所述定位光柵的第四時間數據；當檢測到所述待測量車輛通過龍門架上安裝的寬度光柵和高度光柵時，所述主控單元獲取所述寬度光柵和所述高度光柵的遮擋信息；所述主控單元根據所述第一時間數據、第二時間數據、第三時間數據或第四時間數據，按照預置數據格式生成時間信息，將所述時間信息和所述遮擋信息發送給所述處理單元；所述處理單元根據所述時間信息和所述遮擋信息計算所述待測量車輛的長度、高度、寬度和軸距。進一步地，所述主控單元獲取所述待測量車輛的前輪依次通過所述長度光柵各光軸的第一時間數據包括：當檢測到所述處理單元發送的開始檢測信號時，所述主控單元點亮所述長度光柵的第一個光軸；當檢測到所述長度光柵的第一個光軸的接收管未接收到紅外光線時，判斷所述長度光柵的第一個光軸被所述待測量車輛的前輪遮擋，記錄遮擋第一個光軸的第一時間數據；所述主控單元點亮所述長度光柵的第二個光軸，當判斷第二個光軸被所述待測量車輛的前輪遮擋時，記錄遮擋第二個光軸的第一時間數據；所述主控單元點亮按照順序點亮下一個光軸，記錄遮擋下一個光軸的第一時間數據。進一步地，所述主控單元獲取所述寬度光柵和所述高度光柵的遮擋信息包括：所述主控單元控制所述寬度光柵和所述高度光柵對所述待測量車輛進行二分法掃描，以獲取所述寬度光柵和所述高度光柵被所述待測量車輛的遮擋信息。進一步地，所述主控單元將所述時間信息和所述遮擋信息發送給所述處理單元包括：當檢測到所述第一時間數據時，所述主控單元將所述時間信息和所述遮擋信息發送給所述處理單元。進一步地，所述預置數據格式包括12個字節，其中第1和第2個字節表示起始碼，第3和第4個字節表示狀態位，第5至第8個字節表示第一時間信息，第9至第12個字節表示第二時間信息，所述狀態位用以表示所述待檢測車輛下一車輪遮擋所述長度光柵的第一個光軸、或車頭遮擋或車尾離開所述定位光柵；則所述主控單元根據所述第一時間數據、第二時間數據、第三時間數據或第四時間數據，按照預置數據格式生成時間信息包括：當檢測到所述第一時間數據時，將所述第一時間信息設置為所述第一時間數據；當檢測到所述第三時間數據時，更新所述狀態位并將所述第二時間信息修改為所述第三時間數據；當檢測到所述第二時間數據時，將所述第二時間信息設置為所述第二時間數據；當檢測到所述第四時間數據時，更新所述狀態位并將所述第二時間信息修改為所述第四時間數據。進一步地，所述主控單元通過rs485總線與所述處理單元進行數據交互。本發明與現有技術相比，有益效果在于：本發明實施例通過檢測待檢測車輛依次通過長度光柵的第一時間數據和第二時間數據，及通過定位光柵的第三時間數據和第四時間數據，并獲取所述寬度光柵和所述高度光柵被所述待測量車輛的遮擋信息，以上述時間數據和遮擋信息計算得到待檢測車輛的相關信息。本發明實施例中長度測量為單點跟隨車輪掃描，即車輪停止或后退，掃描停止，車輪前進，掃描前進，從而不影響測量結果，實現在車輛測量過程可以停止、倒退，在測量外廓尺寸的同時還可以使用其它檢測車輛的性能的設備。附圖說明圖1是本發明實施例提供的一種車輛外廓的測量系統的結構示意圖；圖2是本發明實施例提供的測量單元的結構示意圖；圖3是本發明實施例提供的一種車輛外廓的測量系統的測量方法的流程圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。圖1示出了本發明實施例提供的一種車輛外廓的測量系統，包括測量單元1、主控單元2和處理單元3：測量單元1，包括若干光軸，若干所述光軸分別組成長度光柵、高度光柵、寬度光柵和定位光柵；主控單元2，用于獲取待測量車輛經過所述測量單元各光柵的時間數據，根據獲取的時間數據按照預置數據格式生成時間信息，并發送給所述處理單元；所述處理單元，用于根據所述時間信息計算所述待測量車輛的長度、高度、寬度和軸距。圖2示出了本發明實施例提供的測量單元的結構示意圖，其中包括：長度光柵201，該長度光柵由紅外線光軸組成，總長為9.6米長，包括960個紅外線光軸，各光軸的間距為10mm；高度光柵202，該高度光柵202總長為3.84米，包括384個紅外線光軸，各光軸的間距為10mm；寬度光柵203，該寬度光柵203的總長為3.84米，包括384個紅外線光軸，各光軸的間距為10mm；定位光柵204，該定位光柵204總長為1.6米，包括40個紅外線光軸，各光軸的間距為40mm；龍門架206，該龍門架用于固定高度光柵202和寬度光柵203。本發明實施例提供的測量單元安裝在汽車年檢檢測站的車輛外廓尺寸測量場地，測量單元1通過主控單元2和處理單元3進行數據交互，具體地，主控單元2的功能可以有單片機實現，處理單元3可以是pc機或者其他，主控單元2與處理單元通過rs485進行數據交互，通過本發明實施例提供的測量系統可以測量車輛的長、寬、高、軸距，防止部分汽車改裝，當需要測量時，車輛從長度光柵入口處以15公里以下的車速通過光柵檢測區域，測量結果會在作為處理單元的pc機顯示是否和車輛實際出廠的外廓尺寸數據相符或達到國家標準要求，并上傳到相關的數據庫。本發明實施例提供的測量單元的各光柵的組成包括紅外發射器和紅外接收器，分別可以擴展到1024個紅外光軸，由每塊64個光軸的線路板用排線拼接而成，長度光柵實際使用960個光軸，即15個擴展線路板，高度光柵和寬度光柵實際各使用384個光軸。通過用作主控單元的總線控制邏輯單元芯片，可以選通或點亮任何一個光軸，從而實現掃描的靈活性和快速掃描。在測量時大大提高在車輛測量過程的效率和減少一些限制。圖3示出了本發明實施例提供的一種上述所述的測量系統的測量方法，包括：s301，所述主控單元獲取所述待測量車輛的前輪依次通過所述長度光柵各光軸的第一時間數據，及獲取所述待測量車輛的后輪依次通過所述長度光柵各光軸的第二時間數據。在本步驟中，主控單元獲取第一時間數據的步驟包括：當檢測到所述處理單元發送的開始檢測信號時，所述主控單元點亮所述長度光柵的第一個光軸；當檢測到所述長度光柵的第一個光軸的接收管未接收到對應的發射管發射的紅外光線時，判斷所述長度光柵的第一個光軸被所述待測量車輛的前輪遮擋，記錄遮擋第一個光軸的第一時間數據；所述主控單元點亮所述長度光柵的第二個光軸，當判斷第二個光軸被所述待測量車輛的前輪遮擋時，記錄遮擋第二個光軸的第一時間數據；所述主控單元點亮按照順序點亮下一個光軸，記錄遮擋下一個光軸的第一時間數據。第二時間數據的獲取方式與第一時間數據的獲取方式一致。s302，所述主控單元獲取所述測量車輛的車頭遮擋所述定位光柵的第三時間數據，及獲取所述待測量車輛的車尾離開所述定位光柵的第四時間數據。s303，當檢測到所述待測量車輛通過龍門架上安裝的寬度光柵和高度光柵時，所述主控單元獲取所述寬度光柵和所述高度光柵的遮擋信息。在本步驟中，所述主控單元控制所述寬度光柵和所述高度光柵對所述待測量車輛進行二分法掃描，以獲取所述寬度光柵和所述高度光柵被所述待測量車輛遮擋的遮擋信息。s304，所述主控單元根據所述第一時間數據、第二時間數據、第三時間數據或第四時間數據，按照預置數據格式生成時間信息，將所述時間信息和所述遮擋信息發送給所述處理單元。在本步驟中，只有待檢測車輛的前輪前進，遮擋住光軸時，即主控單元獲取第一時間數據時，主控單元才會向處理單元發送時間信息和遮擋信息，若前輪未前進或者車輪后退，停止，則主控單元不向處理單元發送時間信息和遮擋信息。具體地，預置數據格式包括12個字節，其中第1和第2個字節表示起始碼，第3和第4個字節表示狀態位，第5至第8個字節表示第一時間信息，第9至第12個字節表示第二時間信息，所述狀態位用以表示所述待檢測車輛下一車輪遮擋所述長度光柵的第一個光軸、或車頭遮擋或車尾離開所述定位光柵；s305，所述處理單元根據所述時間信息和所述遮擋信息計算所述待測量車輛的長度、高度、寬度和軸距。下面，以主控單元為單片機，處理單元為電腦，通過具體使用例來對本發明實施例進行進一步地闡述：關于測量車輛長度和軸距：本使用例中，由960個光軸，光軸間距10mm組成的9.6米長度光柵和一套由40個光軸間距40mm的定位光柵實現車輛的長度和軸距的測量。光柵中的紅外發射器和紅外接收器用電纜線接入主控箱，通過單片機同步控制，即單片機控制同時點亮某個發射器和選通該發射器對應的接收器，在本使用例中，每個光柵對應一個單片機。當開始測量時，電腦通過rs485向長度光柵發送復位信號，長度光柵開始進入測量狀態，待測量車輛還沒進入到長度光柵的測量區域時，長度光柵點亮第一個燈，當待測量車輛的前輪擋住長度光柵的第一個光軸時，單片機記錄時間t1，通過串口向電腦發送數據，發送的數據的數據格式為aaaaxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx，其中aaaa表示起始碼，第3和第4個字節表示狀態位，第5至第8個字節表示時間t1，第9至第12個字節表示時間t2。狀態位用以表示該待檢測車輛的下一車輪是否遮擋所述長度光柵的第一個光軸、或車頭是否遮擋定位光柵或車尾是否離開所述定位光柵，狀態位為16位共2個字節。時間t1表示當該待測量車輛的前輪往前遮擋長度光柵的一個光軸的當前時間，時間t2表示待測量車輛的下一個車輪遮擋長度光柵的第一個光軸、或者車頭開始遮擋定位光柵、或者車尾離開定位光柵的時間。當該待測量車輛遮擋長度光柵的第一個光軸時，單片機向電腦發送一次數據，然后點亮第二個光軸，以使第二個光軸進入掃描等待，當待測量車輛的前輪往前走擋住長度光柵的第二個光軸時，單片機更新當前時間t1，通過串口向電腦發送一次數據，以此類推，當該待測量車輛前進，第二個輪胎擋住長度光柵的第一個光軸時，時間t2更新，狀態位改變，但不發送數據。當待測量車輛的車頭擋住定位光柵時，時間t2更新，狀態位改變，但不發數據。當待測量車輛的車尾離開定位光柵時，時間t2更新，狀態位改變，但不發送數據。在此過程中，當且僅當待測量車輛的前輪往前進擋住光軸時，單片機才會向電腦發送數據。當該待測量車輛從定位光柵離開時，電腦根據單片機發送的數據的次數和狀態位計算出長度和軸距，根據時間t1結合光軸間距(10mm)，計算出車速，再結合時間t2計算出當車頭擋住定位光柵或第二個輪胎擋住第一個光軸或車尾離開定位光柵時，前輪在長度光柵的光軸之間的具體位置，可以實現0誤差，但定位光柵掃描需要時間，所以誤差在2-5mm之間。具體地，待檢測車輛的車輪依次經過長度光柵的各光軸時，單片機向電腦發送的長度數據格式及其含義如下表所述：其中，長度數據格式的各字節的含義分別如下表所示：在上述表格中，字節3、4分別表示待檢測車輛的車輪到達定位光柵和車輪經過各光軸的狀態，0表示位未到達，1表示已到達。字節5、6、7、8保存車輪經過長度光柵各光軸的當前時間。字節9、10、11、12保存待檢測車輛經過定位光柵和各車輪到達長度光柵的當前時間。測量車輛寬度和高度本使用例中，各有384個光軸，間距10mm組成的3.84米長度的寬度光柵和高度光柵，發射器和接收器用電纜線接入主控箱，由單片機實現對寬度光柵和高度光柵的控制。龍門架x軸裝寬度光柵(上和下)，y軸裝高度光柵(左和右)，高度光柵和寬度光柵由單片機實現二分法掃描，可以最快速度找出車身擋住光柵的遮擋信息，高度光柵的遮擋信息可以找出車身擋住光柵的最高點，寬度光柵的遮擋信息可以找出車身擋住光柵的最高點和最低點，當單片機需要向電腦發送長度光柵的時間數據時，才會同時將高度光柵和寬度光柵的遮擋信息發送給電腦，否則不發送，這樣電腦描繪的圖形才不會失真，變形。具體地，待檢測車輛經過寬度光柵的各光軸時，單片機向電腦發送的寬度數據格式及其含義如下表所述：其中，寬度數據格式的各字節的含義分別如下表所示：字節3，4說明當前遮光最高點＝字節3+字節4*256字節5，6說明當前遮光最低點＝字節5+字節6*256在上述寬度數據格式的表示表格中，字節3、4保存當前遮光的最高點，字節5、6保存當前遮光的最低點。在具體測試中，將寬度光柵的各光軸按照從左到右進行編號，當待檢測車輛經過寬度光柵時，以待檢測車輛遮擋的最左邊為當前遮光的最低點，以待檢測車輛遮擋的最右邊為當前遮光的最高點，向電腦發送數據。待檢測車輛經過高度光柵的各光軸時，單片機向電腦發送的高度數據格式及其含義如下表所述：其中，高度數據格式的各字節的含義分別如下表所示：字節3,4說明當前遮光最高點＝字節3+字節4*256在上述高度數據格式的表示表格中，字節3、4保存當前遮光的最高點。單片機與電腦采用串行通訊接口rs-485進行數據交互，每一光柵對應的單片機采用主動發送的形式向電腦發送數據，當單片機檢測到待檢測車輛經過一個光軸時，單片機會主動通過串口向電腦發送一組數據。不用的光柵的單片機通過3個串口同時發送數據(即長、寬、高數據同時發送)。電腦端通過接收數據，可以實時顯示車速。電腦每接收到一組數據，則待檢測車輛通過的距離為10mm。電腦根據接收到的數據，通過以下方法計算得到待檢測車輛的相關信息，其中：一：關于速度v的計算：記錄當前時間1為t，前一組數據時間1為t-1，因為兩組數據相隔的距離s為10mm，則速度v＝s/t＝0.01/(t-t-1)。二：關于車輛長度s_length的計算：①：通過車輛擋住定位光柵時開始，記錄其當前一共收到數據的組數length_begin_num；②通過車輛離開定位光柵時結束，記錄其當前一共收到數據的組數length_end_num；③細分車頭到達定位光柵時的距離s2s2＝v*△t＝v*(時間1-時間2)；④細分車尾離開定位光柵時的距離s3s3＝v*△t＝v*(時間1-時間2)；則s_length＝(length_end_num-length_begin_num)*10+s2-s3。三：軸距(wheelbase)的計算：1：一二軸軸距wheelbase12_length的計算：①通過待檢測車輛的一軸遮擋第一條光軸時開始，到待檢測車輛的二軸遮擋第一條光軸時結束，記錄其當前一共收到數據的組數wheelbase12_end_num；②細分當二軸遮擋第一條光軸，在兩個光點之前距離s2＝v*△t＝v*(時間1-時間2)；則：wheelbase12_length＝wheelbase12_end_num*10-s2。2：二三軸軸距wheelbase23_length的計算：①通過待檢測車輛的一軸遮擋第一條光軸時開始，到帶檢測車輛的三軸遮擋第一條光軸時結束，記錄其當前一共收到數據的組數wheelbase13_end_num；②細分當三軸遮擋第一條光軸，在兩個光點之前距離s2＝v*△t＝v*(時間1-時間2)；則wheelbase23_length＝(wheelbase23_end_num*10-s2)-wheelbase12_length；其中，二三軸軸距＝一三軸軸距-一二軸軸距。四：寬、高、欄板高度的計算：通過收到寬度數據，再根據車型、過濾后視鏡，計算待檢測車輛的寬度。通過收到高度數據，找出最高點，計算待檢測車輛的寬度；通過收到的激光傳感器的數據，再根據高度數據，綜合計算欄板高度。本發明實施例通過單片機(總線控制邏輯單元芯片)可以選通或點亮任何一個光軸，從而實現掃描的靈活性和快速掃描。在測量時大大提高在車輛測量過程的效率和減少一些限制。同時結合車輛外廓的特點，光軸實時跟蹤車輛前輪邊沿(測長時)和二分法掃描(測高和寬時)實現<3ms的掃描周期，比傳統紅外線測量和激光測量速度上提升了幾倍。本發明實施例解決了現有技術同類技術測量時，車輛時速慢和測量過程不能停止、倒退導致必須單工位環境的問題：利用紅外線對射原理，摒棄傳統掃描方式(逐點順序掃描)，測量車輛長度時，采用紅外線單點掃描跟蹤車輛前輪邊沿，掃描速度為<3ms，測量車輛高度和寬度采用二分法掃描方式，實現掃描速度<3ms，車輛測量時車速最大可以達到15公里，因長度測量是單點跟隨車輪掃描，即車輪停止或后退，掃描停止；車輪前進，掃描繼續，從而不影響測量結果，實現在車輛測量過程可以停止、倒退，在測量外廓尺寸的同時還可以使用其它檢測車輛的性能的設備。本發明實施例采用的光軸間距為10mm，最大可以擴展到1024個光軸，因為采用跟蹤車輪的方法，不需要車輛勻速來計算結果，因此可以實時檢測車輛的動態，從而誤差小，重復性測量誤差小，解決了測量重復性差，誤差大的問題。本發明實施例還可以應用于物流設備領域，如測量紙箱、包裹外廓尺寸(長寬高)、汽車外廓尺寸，以及其他類似要求的場合等。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12