一種固定龍門式車載物料體積測量系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種體積測量系統及方法，尤其涉及一種固定龍門式車載物料體積測 量系統及方法。
【背景技術】
[0002] 對于人造板行業來說，需要購入大量刨花、木肩等碎料作為加工原料用來生產人 造板。原料的采購多是通過大型貨車進行運輸，且交易時根據地鎊測得的重量減去貨車空 載重量得到原料的實際重量作為結算依據。這種交易方式存在的問題在于原料中經常被人 為摻雜各種雜物，如金屬、石頭等，從而增加載重量，給購買方企業帶來較大的損失。因此， 為了防止賣方對原料進行摻假作弊，在對原料進行稱重時，需要同時測量其體積，如此便可 計算出原料的密度，如得到的密度與木料密度差距較大，則可斷定原料中摻假。
[0003] 對于上述應用場合的車載物料體積測量而言，一般的體積估算測量方法由于誤差 較大無法使用，目前較為精確的測量方法有:一、基于圖像的體積測量方法，該方法采用立 體視覺成像，對獲取的圖像進行處理，從而獲得物料表面特征點的距離信息，并進行三維重 建，計算出物料的體積，該方法測量精度較高，但缺點在于成本較高，此外，天氣變化導致光 照強度變化，人為產生的陰影都會對圖像的采集和處理產生影響，從而導致測量結果誤差 變大，測量系統不穩定;二、基于測距傳感器的人工測量法，該方法利用測距傳感器，采用人 工測量方式對多個特征點進行三維坐標測量，通過三維建模，計算出體積值，該方法成本較 低，但測量周期長，測量精度與人為操作因素有很大關系;三、超聲波斷面掃描法，該方法與 醫學中利用超聲波測量人體器官體積原理類似，測量精度較高，但成本較高，且物料的不均 勻以及介質的不同會影響超聲的反射效果，從而影響測量精度。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種固定龍門式車載物料體積測量系統及方法，以實現快 速、準確、操作方便的對車載物料的體積進行測量。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種固定龍門式車載物料體積測量系統， 包括：
[0006] 長度標定裝置，用于標定貨車的整車長度L;區域掃描裝置，其掃描平面與車身垂 直，且位于貨車上方，沿貨車的車頭至車尾方向對整車進行掃描；以及上位機，與所述長度 標定裝置和區域掃描裝置相連，且適于根據區域掃描裝置的掃描信號獲得車身平均寬度F 和平均高度^，并與整車長度L和已知空車體積Vo計算出貨車所載物料的總體積V。
[0007] 進一步，所述固定龍門式車載物料體積測量系統還包括：
[0008] 固定設置的且適于貨車穿行的龍門架，所述區域掃描裝置安裝于龍門架的橫梁正 中處；
[0009] 當貨車穿行通過龍門架時，區域掃描裝置適于按照一定掃描頻率對整車進行扇形 掃描，即通過該掃描頻率將貨車劃分成若干個扇形掃描截面，且通過若干個扇形掃描截面 及龍門架高度Η獲得車身平均寬度F和平均高度*。
[0010]進一步，所述長度標定裝置包括:與所述上位機相連的距離傳感器;所述的距離傳 感器安裝在可抬起或落下的欄桿上，欄桿初始位置處于抬起狀態;開始測量時，欄桿落下， 距離傳感器啟動；當貨車進入龍門架，區域掃描裝置開始返回有效測量數據時，所述的距離 傳感器測量此時距貨車車頭的距離u，當貨車駛出龍門架，區域掃描裝置不再返回有效測 量數據時，所述的距離傳感器測量此時距貨車車頭的距離L 2,所述上位機通過距離傳感器 測得的兩次距離之差即為貨車的整車長度L。
[0011] 進一步，為了不阻擋扇形掃描線，所述龍門架由兩個支架組合而成，且所述龍門架 的上部為工字梁結構，所述區域掃描裝置吊裝于工字梁的中間梁上。
[0012] 進一步，所述固定龍門式車載物料體積測量系統還設有存儲單元，將獲取的貨車 的車牌信息及物料的總體積V進行存儲。
[0013] 又一方面，本發明還提供了一種固定龍門式車載物料體積測量方法，包括如下步 驟：
[0014] 步驟S1，獲取貨車的整車長度L;步驟S2,通過位于車廂上方的區域掃描裝置垂直 向下沿貨車的車頭至車尾方向進行整車掃描，以獲得車身平均寬度r和平均高度瓦;步驟 S3,將車身平均寬度伊和平均高度:L并與整車長度L和已知的空車體積Vo計算出貨車所載 物料的總體積V。
[0015] 進一步，所述固定龍門式車載物料體積測量方法適于采用固定龍門式車載物料體 積測量系統獲得物料的總體積V;所述固定龍門式車載物料體積測量系統包括:固定設置的 且適于貨車穿行的龍門架，且龍門架的橫梁正中處安裝有所述區域掃描裝置；用于測量貨 車長度的距離傳感器，安裝于測量欄桿上，所述上位機可控制欄桿抬起或落下。
[0016] 所述步驟S1中獲取貨車長度的方法包括:開始測量時，所述上位機控制安裝有距 離傳感器的欄桿落下至水平位置，距離傳感器啟動，當貨車進入龍門架，區域掃描裝置開始 返回有效測量數據時，所述的距離傳感器測量此時距貨車車頭的距離Li，當貨車駛出龍門 架，區域掃描裝置不再返回有效測量數據時，所述的距離傳感器測量此時距貨車車頭的距 離L 2;上位機控制欄桿抬起至豎直位置以便貨車可以通過;所述上位機通過距離傳感器測 得的兩次距離之差獲得貨車的整車長度L。
[0017] 進一步，所述步驟S2中通過位于車廂上方的區域掃描裝置垂直向下沿貨車的車頭 至車尾方向進行整車掃描，以獲得車身平均寬度F和平均高度X的方法包括：
[0018] 當貨車通過所述龍門架時，區域掃描裝置適于按照一定掃描頻率對車身進行扇形 掃描，即通過該掃描頻率將車身劃分成若干個扇形掃描截面，且通過若干個扇形掃描截面 及龍門架高度Η獲得車身平均寬度r和平均高度A t
[0019] 進一步，所述通過若干個扇形掃描截面及龍門架高度Η獲得車身平均寬度?F和平 均高度$的方法包括：
[0020] 步驟S21，通過上位機設定所述扇形掃描截面的角度分辨率及與該角度分辨率對 應的若干掃描線，則每個扇形掃描截面中，各掃描線分別對應被測表面的相應測量點與區 域掃描裝置的垂直高度值h( i，j)的計算公式為:h( i，j) = L( i，j) X cos0 (i，j);式中，L( i， j)表示第i個扇形掃描截面中第j條掃描線對應的返回值，9(i，j)表示第i個扇形掃描截面 中第j條掃描線與龍門架中垂線的夾角;若某掃描線所對應的垂直高度計算值接近龍門架 的高度值H，則將該垂直高度計算值所對應的L(i，j)刪除，即實現對無效L(i，j)進行過濾， 以獲得有效L(i，j);
[0021] 步驟S22,在各有效L(i，j)的基礎上，計算車身平均寬度示和平均高度I;即Ui， j)的各有效值按順序依次定義為L(i，1)….L(i，m);其中，m表示有效L(i，j)的個數，L(i， m)表示第i個扇形掃描截面中第m個掃描線對應的返回值；
[0022] 計算車身平均寬度示的公式為：
[0023]
[0024] 式中，m表示扇形掃描截面的個數；
[0025] 車身平均高度&的公式為：
[0026]
[0027] 進一步，步驟S3中物料的總體積V的計算公式，即
為已測的空車體積值。
[0028] 進一步，所述固定龍門式車載物料體積測量系統還設有存儲單元，將獲取的貨車 的車牌信息及物料的總體積V進行存儲。
[0029] 本發明的有益效果是，本發明的固定龍門式車載物料體積測量系統及工作方法與 視覺測量法相比，有益之處在于不受外部因素影響，測量穩定，測量精度高，同時成本較低。 與人工測量法相比，有益之處在于測量過程全程自動化，不受人為因素影響，測量精度高， 從而根據體積和由汽車衡稱出的重量計算出物料的密度值，作為防止物料中摻假的重要判 斷依據。
【附圖說明】
[0030] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0031] 圖1是本發明的固定龍門式車載物料體積測量系統的結構示意圖；
[0032]圖2是本發明的開始測量時的系統運行示意圖；
[0033] 圖3是本范明的測量完成時的系統運行示意圖；
[0034] 圖4是本發明的一個扇形掃描截面對應的各參數計算原理圖；
[0035]圖5是本發明的物料體積測量過程流程圖。
[0036] 圖中：貨車1、物料2、長度標定裝置3、區域掃描裝置4、上位機5、龍門架6、欄桿7、L (i，1)對應的測量點8、L (i，n i)對應的測量點9。
【具體實施方式】
[0037] 現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以 示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0038] 實施例1
[0039] 如圖1所示，本發明的一種固定龍門式車載物料體積測量系統，包括：
[0040] 長度標定裝置3,用