CN113959343A - 一种车辆外廓宽度和高度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆外廓宽度和高度测量装置及测量方法，包括门型框架、移动部件、激光测距扫描仪和控制器。移动部件在控制器的控制下沿待测车辆的宽度方向移动，同时激光测距扫描仪在移动部件的移动过程中持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果，控制器对扫描结果进行处理，即可得到待测车辆的宽度和高度，进而本发明采用车辆静止、测量装置运动的方式对车辆的宽度和高度进行测量，相较于车辆匀速通过测量装置的测量方式，能够降低对车辆车速的控制能力要求，还能避免车辆无法匀速通过而造成的测量误差，显著提高测量精度。

Description

一种车辆外廓宽度和高度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及汽车外廓尺寸测量技术领域，特别是涉及一种车辆外廓宽度和高度测量装置及测量方法。

背景技术

随着社会的发展，汽车已经成为不可或缺的交通工具，每辆汽车都要定期检查。按照机动车安全技术性能检测标准，要求检测车辆外廓宽度和高度。目前都是在汽车检测站进行车辆外廓宽度和高度的测量，常用的测量方法为匀速测量法，即测量装置固定不动，汽车匀速通过测量装置，以确定车辆外廓宽度和高度，但这种测量方法对车辆控制能力要求较高，极易导致测量结果不准确的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆外廓宽度和高度测量装置及测量方法，通过车辆静止、测量装置运动的方式对车辆的宽度和高度进行测量，测量精度高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种车辆外廓宽度和高度测量装置，所述测量装置包括门型框架、移动部件、激光测距扫描仪和控制器；所述控制器与所述移动部件和所述激光测距扫描仪通信连接；

测量时，所述门型框架放置于待测车辆的外部；所述门型框架的高度高于所述待测车辆的高度；

所述移动部件滑动设置于所述门型框架的顶杆底部；所述控制器用于控制所述移动部件沿所述待测车辆的宽度方向移动；所述移动部件的移动范围覆盖所述待测车辆的宽度范围；

所述激光测距扫描仪与所述移动部件的底部固定连接；所述激光测距扫描仪用于在所述移动部件的移动过程中持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果；所述扇形激光面的法向与所述宽度方向相同；所述扇形激光面的扫描范围覆盖所述待测车辆的长度范围；

所述控制器用于对所述扫描结果进行处理，得到所述待测车辆的宽度和高度。

一种车辆外廓宽度和高度测量方法，所述测量方法包括：

控制移动部件沿待测车辆的宽度方向移动；所述移动部件的移动范围覆盖所述待测车辆的宽度范围；

在所述移动部件的移动过程中控制激光测距扫描仪持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果；所述扇形激光面的法向与所述宽度方向相同；所述扇形激光面的扫描范围覆盖所述待测车辆的长度范围；

对所述扫描结果进行处理，得到所述待测车辆的宽度和高度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明用于提供一种车辆外廓宽度和高度测量装置及测量方法，包括门型框架、移动部件、激光测距扫描仪和控制器。移动部件在控制器的控制下沿待测车辆的宽度方向移动，同时激光测距扫描仪在移动部件的移动过程中持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果，控制器对扫描结果进行处理，即可得到待测车辆的宽度和高度，进而本发明采用车辆静止、测量装置运动的方式对车辆的宽度和高度进行测量，相较于车辆匀速通过测量装置的测量方式，能够降低对车辆车速的控制能力要求，还能避免车辆无法匀速通过而造成的测量误差，显著提高测量精度。另外，激光测距扫描仪用于发出扇形激光面，相较于发出激光线的测量方式能够快速确定车辆左边缘点、车辆右边缘点以及最高点，进而能够快速测量车辆的宽度和高度，显著提高测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供的测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1所提供的测量装置的控制连接图；

图3为本发明实施例1所提供的移动部件与门型框架顶杆的连接示意图；

图4为本发明实施例1所提供的移动部件与门型框架顶杆的连接侧视图；

图5为本发明实施例1所提供的铜片在导轨上的设置示意图；

图6为本发明实施例1所提供的铜片与碳刷的连接示意图；

图7为本发明实施例2所提供的测量方法的方法流程图。

符号说明：

1-门型框架；2-移动部件；3-激光测距扫描仪；4-控制器；5-待测车辆；6-铜片；7-碳刷；11-顶杆；12-导轨；21-运动件；22-滑台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种车辆外廓宽度和高度测量装置及测量方法，通过车辆静止、测量装置运动的方式对车辆的宽度和高度进行测量，测量精度高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例用于提供一种车辆外廓宽度和高度测量装置，如图1和图2所示，测量装置包括门型框架1、移动部件2、激光测距扫描仪3和控制器4，控制器4与移动部件2和激光测距扫描仪3通信连接。

测量时，门型框架1放置于待测车辆5的外部，且门型框架1的高度高于待测车辆5的高度。本实施例中定义三个方向，一是待测车辆5的行车方向，也即待测车辆5的长度方向，二是与待测车辆5的行车方向相垂直的待测车辆5的宽度方向，三是待测车辆5的高度方向。在进行测量时，将待测车辆5开至门型框架1所在位置，此时，待测车辆5与门型框架1的位置关系为：待测车辆5的高度低于门型框架1的高度，待测车辆5的宽度完全位于门型框架1内，但在长度方向上，门型框架1可以位于待测车辆5的前边，中间或者后边。

移动部件2滑动设置于门型框架1的顶杆11底部。具体的，如图3和图4所示，图3和图4为清楚表示，将移动部件2放置在顶杆11上方，但实际应用中，移动部件2位于顶杆11下方。移动部件2包括运动件21和滑台22，运动件21与滑台22相连接，滑台22与设置于顶杆11上的导轨12滑动连接，运动件21用于驱动滑台22沿导轨12移动。更为具体的，导轨12设置于顶杆11两侧，滑台22位于顶杆11下部，但滑台22的两端与导轨12相连接，在运动件21的驱动下沿导轨12移动。运动件21可以位于顶杆11底部和滑台22之间，运动件21为同步带或丝杠螺母机构。图3给出了运动件21为丝杠螺母机构时，运动件21、滑台22和顶杆11的连接示意图，丝杠螺母机构中的螺母与滑台22固定连接，进而能够通过丝杠螺母机构的运动带动滑台22运动。

控制器4用于控制移动部件2沿待测车辆5的宽度方向移动，移动部件2的移动范围覆盖待测车辆5的宽度范围。

激光测距扫描仪3与移动部件2的底部固定连接，由于移动部件2位于顶杆11底部，激光测距扫描仪3位于移动部件2底部，且激光测距扫描仪3倒装，向下发出扇形激光面，进而激光测距扫描仪3与待测车辆5之间没有其他障碍物遮挡，不会对测量结果产生影响。激光测距扫描仪3用于在移动部件2的移动过程中持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果。需要说明的是，扫描点即为扇形激光面中每一方向的激光线与其首次碰到的障碍物的交点，障碍物可能是待测车辆5，也可能是地面，还可能是地面上的石头等物体。扇形激光面的法向与宽度方向相同，扇形激光面为以激光测距扫描仪3为圆心的扇形面，扇形激光面的扫描范围覆盖待测车辆5的长度范围，进而相较于使用激光线扫描的方式，由于利用激光线对待测车辆5进行宽度和高度测量时，需要沿宽度方向(从左到右或者从右到左)扫描，然后再沿长度方向(从前向后或者从后到前)扫描，即扫描轨迹为一个二维平面，该二维平面能够覆盖待测车辆5的最大水平面，才能测量得到宽度和高度，而本实施例采用发出扇形激光面的方式，不再需要沿长度方向扫描，仅需要沿宽度方向进行扫描即可获得宽度和高度的测量结果，扫描轨迹为一条直线，大大缩短扫描时间，显著提高测量效率。

进一步的，激光测距扫描仪3包括激光发射器和旋转电机，旋转电机用于驱动激光发射器旋转，发出扇形激光面。旋转电机高速运行，激光发射器发出的激光线在其快速驱动下高速旋转，在很短时间内发出扇形激光面所需所有方向的激光线，发出一个扇形激光面。

控制器4用于对扫描结果进行处理，得到待测车辆5的宽度和高度，处理过程包括：

1、控制器4用于根据激光测距扫描仪3的高度、移动部件2的移动范围、移动速度对扫描结果进行处理，确定每一扫描点的三维坐标。具体的，激光测距扫描仪3对每一扫描点的扫描结果包括激光测距扫描仪3到扫描点的距离以及激光测距扫描仪3与扫描点所形成的夹角。设定长度方向为x，宽度方向为y，高度方向为z，以激光测距扫描仪3所在位置为原点，则根据扫描结果，距离与夹角余弦值的乘积即为扫描点的z坐标，距离与夹角正弦值的乘积即为扫描点的x坐标。然后根据移动部件2的移动范围确定移动起始点和移动终止点，该移动过程可以是从左移动到右，也可以是从右移动到左，根据移动起始点所在位置、移动速度和移动时间即可确定每一扇形激光面的y坐标，进而确定该扇形激光面所包括的所有扫描点的y坐标，从而确定每一扫描点的三维坐标。激光测距扫描仪3的高度与每一扫描点的z坐标进行相减，进而确定每一扫描点到地面的距离。

2、根据三维坐标确定待测车辆5的左边缘点、右边缘点以及最高点，得到待测车辆5的宽度和高度。

具体的，1)根据三维坐标确定每一扫描点到地面的距离，判断距离是否大于第一预设距离，若是，则选取扫描点作为车辆扫描点，进而确定哪些扫描点是扇形激光面遇到待测车辆5上所形成的扫描点，避免地面以及地面上其他障碍物对测量结果的影响，第一预设距离可以为20cm-30cm。

2)对于每一车辆扫描点，根据三维坐标判断在待测车辆5的长度范围内，沿车辆行车方向上距车辆扫描点第二预设距离内是否存在其他车辆扫描点，也即判断在车辆长度范围内，沿x轴距该车辆扫描点第二预设距离内是否有与其y坐标相同的其他车辆扫描点；若存在，则选取该车辆扫描点作为计算扫描点；若不存在，则该车辆扫描点和与该车辆扫描点在宽度方向上坐标相同(即y坐标相同)的其他车辆扫描点均不被选为计算扫描点，进而将倒车镜对应的车辆扫描点去除，克服待测车辆5的倒车镜对测量结果的影响，第二预设距离可以为50cm。

3)根据所有计算扫描点的三维坐标确定待测车辆5的左边缘点、右边缘点以及最高点。

移动部件2在导轨12上的运动可以通过电机驱动运动件21来实现，电机安装于门型框架1上。激光测距扫描仪3可以通过电源拖线连接外部电源，以通过外部电源对激光测距扫描仪3供电，但考虑到电源拖线可能对激光测距扫描仪3发出的扇形激光面产生影响，进而对测量结果产生影响。为避免电源拖线对测量结果的影响，提高测量精度，本实施例提供了一种供电方式，具体的，如图5和图6所示，导轨12上设置有两条铜片6，两条铜片6均从导轨12的一端延伸至另一端，一铜片6连接电源正极，另一铜片6连接电源负极。滑台22上分别设置有与每一铜片6相对应的碳刷7。在滑台22沿导轨12移动的过程中，碳刷7与其对应的铜片6相接触，为激光测距扫描仪3供电，进而无需电源拖线，而通过碳刷7和铜片6的接触即可为激光测距扫描仪3供电，避免将电源拖线形成的扫描点误认为计算扫描点，显著提高测量精度。

更为具体的，导轨12上可以有两条凹槽，两条铜片6各自设置在一个凹槽中，滑台22的侧面上设置两个凸起，凸起与凹槽相匹配，凸起上安装有与该凹槽内铜片6相对应的碳刷7，进而滑台22和导轨12之间通过凸起和凹槽的配合相连接，在滑台22在导轨12上运动时，碳刷7与铜片6相接触。

进一步的，本实施例中每一铜片6对应多个碳刷7，进而在一个碳刷7因故障与铜片6接触也无法供电时，即可利用其他碳刷7实现供电功能，显著提高激光测距扫描仪3的供电可靠性。

本实施例所提供的测量装置包括门型框架1、移动部件2、激光测距扫描仪3和控制器4。移动部件2在控制器4的控制下沿待测车辆5的宽度方向移动，同时激光测距扫描仪3在移动部件2的移动过程中持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果，控制器4对扫描结果进行处理，即可得到待测车辆5的宽度和高度，进而采用车辆静止、测量装置运动的方式对车辆的宽度和高度进行测量，相较于车辆匀速通过测量装置的测量方式，能够降低对车辆车速的控制能力要求，还能避免车辆无法匀速通过而造成的测量误差，显著提高测量精度。

本实施例所提供的测量装置可安装在称重、灯光或底盘检测停车区域，不用单独设置测量场地，在汽车检测站的现有场地中即可实现宽度和高度的测量，场地综合利用率高，节省场地。另外，由于激光测距扫描仪3所发出的是一个扇形激光面，在测量时，只需保证移动部件2的移动范围覆盖待测车辆5的宽度范围，扇形激光面的扫描范围覆盖待测车辆5的长度范围即可，对待测车辆5的停车位置要求不高，门型框架1可位于待测车辆5的前边、后边等，且相较于发出激光线的测量方式能够快速确定车辆左边缘点、车辆右边缘点以及最高点，进而能够快速测量车辆的宽度和高度，显著提高测量效率。

实施例2：

本实施例用于提供一种车辆外廓宽度和高度测量方法，利用实施例1中如图1-图6示出的测量装置进行工作，如图7所示，所述测量方法包括：

S1：控制移动部件沿待测车辆的宽度方向移动；所述移动部件的移动范围覆盖所述待测车辆的宽度范围；

S2：在所述移动部件的移动过程中控制激光测距扫描仪持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果；所述扇形激光面的法向与所述宽度方向相同；所述扇形激光面的扫描范围覆盖所述待测车辆的长度范围；

S3：对所述扫描结果进行处理，得到所述待测车辆的宽度和高度。

S3可以包括：

1、根据激光测距扫描仪3的高度、移动部件2的移动范围、移动速度对扫描结果进行处理，确定每一扫描点的三维坐标。

具体的，激光测距扫描仪3对每一扫描点的扫描结果包括激光测距扫描仪3到扫描点的距离以及激光测距扫描仪3与扫描点所形成的夹角。设定长度方向为x，宽度方向为y，高度方向为z，以激光测距扫描仪3所在位置为原点，则根据扫描结果，距离与夹角余弦值的乘积即为扫描点的z坐标，距离与夹角正弦值的乘积即为扫描点的x坐标。然后根据移动部件2的移动范围确定移动起始点和移动终止点，该移动过程可以是从左移动到右，也可以是从右移动到左，根据移动起始点所在位置、移动速度和移动时间即可确定每一扇形激光面的y坐标，进而确定该扇形激光面所包括的所有扫描点的y坐标，从而确定每一扫描点的三维坐标。激光测距扫描仪3的高度与每一扫描点的z坐标进行相减，进而确定每一扫描点到地面的距离。

2、根据三维坐标确定待测车辆5的左边缘点、右边缘点以及最高点，得到待测车辆5的宽度和高度。

具体的，1)根据三维坐标确定每一扫描点到地面的距离，判断距离是否大于第一预设距离，若是，则选取扫描点作为车辆扫描点，进而确定哪些扫描点是扇形激光面遇到待测车辆5上所形成的扫描点，避免地面以及地面上其他障碍物对测量结果的影响，第一预设距离可以为20cm-30cm。

2)对于每一车辆扫描点，根据三维坐标判断在待测车辆5的长度范围内，沿车辆行车方向上距车辆扫描点第二预设距离内是否存在其他车辆扫描点，也即判断在车辆长度范围内，沿x轴距该车辆扫描点第二预设距离内是否有与其y坐标相同的其他车辆扫描点；若存在，则选取该车辆扫描点作为计算扫描点；若不存在，则该车辆扫描点和与该车辆扫描点在宽度方向上坐标相同(即y坐标相同)的其他车辆扫描点均不被选为计算扫描点，进而将倒车镜对应的车辆扫描点去除，克服待测车辆5的倒车镜对测量结果的影响，第二预设距离可以为50cm。

3)根据所有计算扫描点的三维坐标确定待测车辆5的左边缘点、右边缘点以及最高点。

本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种车辆外廓宽度和高度测量装置，其特征在于，所述测量装置包括门型框架、移动部件、激光测距扫描仪和控制器；所述控制器与所述移动部件和所述激光测距扫描仪通信连接；

测量时，所述门型框架放置于待测车辆的外部；所述门型框架的高度高于所述待测车辆的高度；

所述移动部件滑动设置于所述门型框架的顶杆底部；所述控制器用于控制所述移动部件沿所述待测车辆的宽度方向移动；所述移动部件的移动范围覆盖所述待测车辆的宽度范围；

所述激光测距扫描仪与所述移动部件的底部固定连接；所述激光测距扫描仪用于在所述移动部件的移动过程中持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果；所述扇形激光面的法向与所述宽度方向相同；所述扇形激光面的扫描范围覆盖所述待测车辆的长度范围；

所述控制器用于对所述扫描结果进行处理，得到所述待测车辆的宽度和高度。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述移动部件包括运动件和滑台；所述运动件与所述滑台相连接；所述滑台与设置于所述顶杆上的导轨滑动连接；所述运动件用于驱动所述滑台沿所述导轨移动。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述运动件为同步带或丝杠螺母机构。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述激光测距扫描仪包括激光发射器和旋转电机；所述旋转电机用于驱动所述激光发射器旋转，发出扇形激光面。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述控制器用于根据所述激光测距扫描仪的高度、所述移动部件的移动范围、移动速度对所述扫描结果进行处理，确定每一所述扫描点的三维坐标；并根据所述三维坐标确定所述待测车辆的左边缘点、右边缘点以及最高点，得到所述待测车辆的宽度和高度。

6.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述导轨上设置有两条铜片，两条所述铜片均从所述导轨的一端延伸至另一端，一所述铜片连接电源正极，另一所述铜片连接电源负极；所述滑台上分别设置有与每一所述铜片相对应的碳刷；在所述滑台沿所述导轨移动的过程中，所述碳刷与其对应的所述铜片相接触，为所述激光测距扫描仪供电。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，每一所述铜片对应多个碳刷。

8.一种车辆外廓宽度和高度测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

控制移动部件沿待测车辆的宽度方向移动；所述移动部件的移动范围覆盖所述待测车辆的宽度范围；

在所述移动部件的移动过程中控制激光测距扫描仪持续向下发出扇形激光面，得到每一扫描点的扫描结果；所述扇形激光面的法向与所述宽度方向相同；所述扇形激光面的扫描范围覆盖所述待测车辆的长度范围；

对所述扫描结果进行处理，得到所述待测车辆的宽度和高度。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述对所述扫描结果进行处理，得到所述待测车辆的宽度和高度具体包括：

根据所述激光测距扫描仪的高度、所述移动部件的移动范围、移动速度对所述扫描结果进行处理，确定每一所述扫描点的三维坐标；

根据所述三维坐标确定所述待测车辆的左边缘点、右边缘点以及最高点，得到所述待测车辆的宽度和高度。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述三维坐标确定所述待测车辆的左边缘点、右边缘点以及最高点具体包括：

根据所述三维坐标确定每一所述扫描点到地面的距离；

判断所述距离是否大于第一预设距离，若是，则选取所述扫描点作为车辆扫描点；

对于每一所述车辆扫描点，根据所述三维坐标判断在所述待测车辆的长度范围内，沿车辆行车方向上距所述车辆扫描点第二预设距离内是否存在其他车辆扫描点；若存在，则选取所述车辆扫描点作为计算扫描点；若不存在，则所述车辆扫描点和与所述车辆扫描点在宽度方向上坐标相同的车辆扫描点均不被选为计算扫描点；

根据所有所述计算扫描点的三维坐标确定所述待测车辆的左边缘点、右边缘点以及最高点。

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