基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统.pdf

本发明公开了一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，由车身长度测量装置、车身宽度测量装置、车身高度测量装置和测控系统组成，测控系统按章在检测装置控制室内；车身长度测量装置包括三个沿被测车辆前进方向依次排列的车身长度测量单元和固定在其中一个车身长度测量单元上的测长激光测距仪，三个车身长度测量单元均通过两根支撑立柱固定在检测装置安装地基上；车身宽度测量装置包括车身宽度测量单元，车身宽度测量单元通过两根支撑立柱固定在检测装置安装地基上且位于被测车辆前方；车身高度测量装置包括车身高度测量单元，车身高度测量单元固定在车身宽度测量装置的一根支撑立柱上与车身宽度测量单元垂直布置。

1.  一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，其特征在于，由车身长度测量装置、车身宽度测量装置、车身高度测量装置和测控系统组成，所述测控系统按章在检测装置控制室内；所述车身长度测量装置包括三个沿被测车辆前进方向依次排列的车身长度测量单元和固定在其中一个车身长度测量单元上的测长激光测距仪，三个车身长度测量单元均通过两根支撑立柱固定在检测装置安装地基上；所述车身宽度测量装置包括车身宽度测量单元，车身宽度测量单元通过两根支撑立柱固定在检测装置安装地基上且位于被测车辆前方；所述车身高度测量装置包括车身高度测量单元，车身高度测量单元固定在所述车身宽度测量装置的一根支撑立柱上与所述车身宽度测量单元垂直布置。

2.  按照权利要求1所述的一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，其特征在于，所述车身长度测量装置的三个车身长度测量单元结构相同，均包括长度测量电动滑台、长度定位摄像机、滑块与云台连接板、长度测量设备安装横梁、测长摄像机安装云台、长度测距挡板安装云台和长度测距挡板，长度测量电动滑台固定在长度测量设备安装横梁上，滑块与云台连接板固定在长度测量电动滑台的滑块上，测长摄像机安装云台固定到滑块与云台连接板上，长度定位摄像机安装到测长摄像机安装云台的云台转臂上，长度测距挡板与长度测距挡板安装云台上的云台转臂连接，长度测距挡板安装云台固定在滑块与云台连接板底部。

3.  按照权利要求1所述的一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，其特征在于，所述车身宽度测量装置的车身宽度测量单元包括宽度定位摄像机、宽度定位摄像机云台连接板、宽度测量电动滑台、测宽激光测距仪、宽度测量设备安装横梁和测宽摄像机安装云台，宽度测量电动滑台固定在宽度测量设备安装横梁上，宽度定位摄像机云台连接板固定到宽度测量电动滑台的滑块上，测宽摄像机安装云台固定到高度定位摄像机云台连接板上，宽度定位摄像机安装到测宽摄像机安装云台的云台转臂上，测宽激光测距仪固定在宽度测量设备安装横梁上。

4.  按照权利要求1所述的一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统， 其特征在于，所述车身高度测量装置的车身高度测量单元包括高度测量电动滑台、高度定位摄像机、测高摄像机安装云台、高度定位摄像机云台连接板、测高激光测距仪和测高激光测距仪安装板，高度测量电动滑台固定在所述车身宽度测量装置的一根支撑立柱上，高度定位摄像机云台连接板固定到高度测量电动滑台的滑块上，测高摄像机安装云台固定到高度定位摄像机云台连接板上，高度定位摄像机安装到测高摄像机安装云台的云台转臂上，测高激光测距仪与高度测量电动滑台固定在同一根支撑立柱上。

基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统
技术领域
本发明涉及到属于测量技术领域，尤其涉及一种公安车辆管理所、车辆检测站和高速公路车辆超载超限检测站等部门所用的车辆外廓尺寸测量设备。
背景技术
当前，部分车主为达到超载运输目的，对车辆进行各种改装，如对车辆加厚钢板，加大车痛尺寸等。车辆超载超限已成为严重影响国家和人民生命财产安全，危及社会经济秩序稳定的一个突出问题。依据国家标准GB 1589-2004《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》、GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》、GB 21861-2008《机动车安全技术检验项目和方法》，为了从源头上把好关，各个公安车辆管理所、机动车检测站必须对超限的新注册车辆和在用机动车辆的外廓尺寸进行强制检测；高速公路部门在治理超载超限行政执法中，也需要对超限的各种车辆外廓尺寸进行检测。
随着汽车工业的发展，以及汽车在日常生产、生活中的日益普及，采用传统技术下对大量车辆的定期检测、维护给相关部门造成了巨大的工作负荷，人工测量具有不确定性。对高效、精确、自动化的车辆检测、测量技术需求日益迫切。此类相关技术的发展、运用必将节约大量人力资源，缩短测量定期检测、维护时间，提高相关部门的工作效率和工作质量，最终带来重大的技术经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，以实现通过检测设备对汽车整车尺寸进行快速科学的检测，并且测量误差满足国家标准的汽车外廓测量装置。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，由车身长度测量装置、车身宽度测量装置、车身高度测量装置和测控系统组成，所述测控系统按章在检测装置控制室内；所述车身长度测量装置包括三个沿被测车辆前进方向依次排列的车身长度测量单元和固定在其中一个车身长度测量单元上的测长激光测距仪，三个车身长度测量单元均通过两根支撑立柱固定在检测装置安装地基上；所述车身宽度测量装置包括车身宽度测量单元，车身宽度测量单元通过两根支撑立柱固定在检测装置安装地基上且位于被测车辆前方；所述车身高度测量装置包括车身高度测量单元，车身高度测量单元固定在所述车身宽度测量装置的一根支撑立柱上与所述车身宽度测量单元垂直布置。
所述的一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，车身长度测量装置的三个车身长度测量单元结构相同，均包括长度测量电动滑台、长度定位摄像机、滑块与云台连接板、长度测量设备安装横梁、测长摄像机安装云台、长度测距挡板安装云台和长度测距挡板，长度测量电动滑台固定在长度测量设备安装横梁上，滑块与云台连接板固定在长度测量电动滑台的滑块上，测长摄像机安装云台固定到滑块与云台连接板上，长度定位摄像机安装到测长摄像机安装云台的云台转臂上，长度测距挡板与长度测距挡板安装云台上的云台转臂连接，长度测距挡板安装云台固定在滑块与云台连接板底部。
所述的一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，车身宽度测量装置的车身宽度测量单元包括宽度定位摄像机、宽度定位摄像机云台连接板、宽度测量电动滑台、测宽激光测距仪、宽度测量设备安装横梁和测宽摄像机安装云台，宽度测量电动滑台固定在宽度测量设备安装横梁上，宽度定位摄像机云台连接板固定到宽度测量电动滑台的滑块上，测宽摄像机安装云台固定到高度定位摄像机云台连接板上，宽度定位摄像机安装到测宽摄像机安装云台的云台转臂上，测宽激光测距仪固定在宽度测量设备安装横梁上。
所述的一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统，车身高度测量装置的车身高度测量单元包括高度测量电动滑台、高度定位摄像机、测高摄像机安装云台、高度定位摄像机云台连接板、测高激光测距仪和测高激光测距仪安装板，高度测量电动滑台固定在所述车身宽度测量装置的一根支撑立柱上，高 度定位摄像机云台连接板固定到高度测量电动滑台的滑块上，测高摄像机安装云台固定到高度定位摄像机云台连接板上，高度定位摄像机安装到测高摄像机安装云台的云台转臂上，测高激光测距仪与高度测量电动滑台固定在同一根支撑立柱上。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统主要由车身长度测量装置、车身宽度测量装置、车身高度测量装置和测控系统组成。
2.本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统对汽车的长、宽、高均采用投影面定位法进行测量，提高了检测的精度，减少了检测的误差。
3.本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统采用的是投影面定位法对汽车的外廓尺寸进行测量，克服了已有技术无法对吊车和水泥搅拌车等外廓形状不规则的汽车进行检测的问题。不受检测场地和汽车长度的影响，测量精度不受汽车长短影响，可以满足了有关国家标准的要求。
4.本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统可以有效地剔除汽车后视镜等不计算在外廓尺寸之内的数据。能够精确计算出机动车的长、宽、高、货箱栏板高度等尺寸数据。可有效地提高机动车测量的工作效率，且检测系统稳定可靠、操作简单。
5.本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统可实现外扩尺寸测量值和当前捕捉图像作为检测数据同时被记录。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统结构组成的等轴测投影图；
图2是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统车身宽度测量装置和车身高度测量装置装配体的等轴测投影图；
图3是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统车身长度测量单元参与检测时的等轴测投影图；
图4是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统车身长度测量单元不参与检测时的等轴测投影图；
图5是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统车身长度测量单元的等轴测投影图；
图6是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统车身宽度测量单元的等轴测投影图；
图7是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统车身高度测量装置的等轴测投影图；
图8是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统的测控系统控制框图；
图9是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统的车身宽度检测原理示意图；
图10是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统的车身长度检测原理示意图；
图11是本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统的车身高度检测原理示意图；
图中：
1.检测装置安装地基，2.车身长度测量装置，3.车身宽度测量装置，4.车身高度测量装置，5.测控系统，6.一号车身长度测量单元，7.二号车身长度测量单元，8.三号车身长度测量单元，9.一号支撑立柱，10.二号支撑立柱，11.三号支撑立柱，12.四号支撑立柱，13.长度测量电动滑台，14.长度定位摄像机，15.滑块与云台连接板，16.长度测量设备安装横梁，17.测长摄像机安装云台，18.长度测距挡板安装云台，19.长度测距挡板，20.车身宽度测量单元，21.车身高度测量单元，22.五号支撑立柱，23.六号支撑立柱，24.宽度定位摄像机，25.宽度定位摄像机云台连接板，26.宽度测量电动滑台，27.测宽激光测距仪安装板，28.测宽激光测距仪，29.宽度测量设备安装横梁，30.测宽摄像机安装云台，31.高度测量电动滑台，32.高度定位摄像机，33.测高摄像机安装云台，34.高度定位摄像机云台连接板，35.测高激光测距仪，36.测高激光测距仪安装板， 37.外廓尺寸数据测量系统，38.外廓尺寸信号采集模块，39.结果处理模块，40.测长激光测距仪安装板，41.测长激光测距仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明的目的是提供一种基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统以实现通过检测设备进行汽车整车尺寸的快速科学检测，该检测装置避免了人工测量的不确定性能够准确的测量出汽车的外廓尺寸，保证的测量结果的正确性和真实性。
参阅图1，本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统主要由车身长度测量装置2、车身宽度测量装置3、车身高度测量装置4和测控系统5组成。
检测装置安装地基1为水平混凝土地基或者其他类型水平地基，车身长度测量装置2、车身宽度测量装置3和车身高度测量装置4均安装在检测装置安装地基1上，车身长度测量装置2沿被测车辆前进方向设置在被测车辆侧方，车身宽度测量装置3设置在被测车辆前方面向车头，车身高度测量装置4与车身宽度测量装置3垂直，测控系统5安装在检测装置控制室内。
参阅图2和图3，本发明所述的车身长度测量装置2由一号车身长度测量单元6、二号车身长度测量单元7、三号车身长度测量单元8、一号支撑立柱9、二号支撑立柱10、三号支撑立柱11、四号支撑立柱12、测长激光测距仪安装板40和测长激光测距仪41组成。
一号车身长度测量单元6、二号车身长度测量单元7、三号车身长度测量单元8沿被测车辆前进方向依次排列，一号车身长度测量单元6通过螺栓和压板固定在一号支撑立柱9和二号支撑立柱10上，二号车身长度测量单元7通过螺栓和压板固定在二号支撑立柱10和三号支撑立柱11上，三号车身长度测量单元8通过螺栓和压板固定在三号支撑立柱11和四号支撑立柱12上，测长激光测距仪安装板40通过T形螺栓固定在一号车身长度测量单元6上，测长激光测距仪41通过螺钉和测长激光测距仪安装板40连接，一号车身长度测量单元6、 二号车身长度测量单元7和三号车身长度测量单元8亦可直接固定在建筑物室内屋顶上。
一号支撑立柱9、二号支撑立柱10、三号支撑立柱11和四号支撑立柱12结构完全相同，均由安装底板和支撑方管焊接而成，其中沿安装地板的边线设置有4个圆孔。四个支撑立柱均由通过地脚螺栓安装到安装地基上。
一号车身长度测量单元6、二号车身长度测量单元7和三号车身长度测量单元8结构完全相同，均由长度测量电动滑台13、长度定位摄像机14、滑块与云台连接板15、长度测量设备安装横梁16、测长摄像机安装云台17、长度测距挡板安装云台18和长度测距挡板19组成。
长度测量电动滑台13通过螺栓固定在长度测量设备安装横梁16上，滑块与云台连接板15通过螺栓固定到长度测量电动滑台13的滑块上，测长摄像机安装云台17通过螺钉固定到滑块与云台连接板15上，可通过控制器控制测长摄像机安装云台17云台的旋转角度，长度定位摄像机14通过螺栓安装到测长摄像机安装云台17的云台转臂上，由长度测量电动滑台13带动长度定位摄像机14、滑块与云台连接板15和测长摄像机安装云台17一起运动。长度测距挡板19通过螺钉和长度测距挡板安装云台18上的云台转臂连接，长度测距挡板安装云台18通过螺栓固定在滑块与云台连接板15底部。
当汽车驶入检测区域内，选择相应的两个车身长度测量单元，通过控制系统控制长度测距挡板安装云台18转动，使参与检测的车身长度测量单元中的长度测距挡板安装云台18和长度测距挡板19的位置如图3所示，不参与检测的车身长度测量单元中的长度测距挡板安装云台18和长度测距挡板19的位置如图4所示。
当长度测量电动滑台13带动长度定位摄像机14和长度测距挡板19移动时，由测长激光测距仪41测出长度定位摄像机14的位移量。
参阅图5至图7，本发明所述的车身宽度测量装置3由车身宽度测量单元20、五号支撑立柱22和六号支撑立柱23组成。车身宽度测量单元20通过螺栓和压板固定在五号支撑立柱22和六号支撑立柱23上，或者直接固定在建筑物室内屋顶上。其中五号支撑立柱22为车身宽度测量单元20和车身高度测量单 元21共同使用。
五号支撑立柱22和六号支撑立柱23结构完全相同，均由安装底板和支撑方管焊接而成，其中沿安装地板的边线设置有4个圆孔。五号支撑立柱22和六号支撑立柱均通过地脚螺栓安装到安装地基上。
车身宽度测量单元20由宽度定位摄像机24、宽度定位摄像机云台连接板25、宽度测量电动滑台26、测宽激光测距仪安装板27、测宽激光测距仪28、宽度测量设备安装横梁29和测宽摄像机安装云台30组成。
宽度定位摄像机云台连接板25是一个前段设置有测距挡板，后端设置有4个圆形通孔的焊接件。
宽度测量电动滑台26通过螺栓固定在宽度测量设备安装横梁29上，宽度定位摄像机云台连接板25通过螺栓固定到宽度测量电动滑台26的滑块上，测宽摄像机安装云台30通过螺钉固定到高度定位摄像机云台连接板25上，可通过控制器控制测宽摄像机安装云台30云台的旋转角度，宽度定位摄像机24通过螺栓安装到测宽摄像机安装云台30的云台转臂上，由宽度测量电动滑台26带动宽度定位摄像机24、宽度定位摄像机云台连接板25和测宽摄像机安装云台30一起运动。测宽激光测距仪28通过螺钉和测宽激光测距仪安装板27连接，测宽激光测距仪安装板27通过T形螺栓固定在宽度测量设备安装横梁29上。
当宽度测量电动滑台26带动宽度定位摄像机24移动时，由测宽激光测距仪28测出宽度定位摄像机24的位移量。
本发明所述的车身高度测量装置4由车身高度测量单元21和五号支撑立柱22组成，车身高度测量单元21通过螺栓固定在五号支撑立柱22。
车身高度测量单元21由高度测量电动滑台31、高度定位摄像机32、测高摄像机安装云台33、高度定位摄像机云台连接板34、测高激光测距仪35和测高激光测距仪安装板36组成。
高度测量电动滑台31通过螺栓和转接板固定在五号支撑立柱22上，高度定位摄像机云台连接板34通过螺栓固定到高度测量电动滑台31的滑块上，测高摄像机安装云台33通过螺钉固定到高度定位摄像机云台连接板34上，可通过控制器控制测高摄像机安装云台33云台的旋转角度，高度定位摄像机32通 过螺栓安装到测高摄像机安装云台33的云台转臂上，由高度测量电动滑台31带动高度定位摄像机32、高度定位摄像机云台连接板34和测高摄像机安装云台33一起运动。测高激光测距仪35通过螺钉和测高激光测距仪安装板36连接，测高激光测距仪安装板36通过螺栓和压板固定在五号支撑立柱22。
当高度测量电动滑台31带动高度定位摄像机32移动时，由测高激光测距仪35测出高度定位摄像机云台连接板34底面距测高激光测距仪35的距离。
参阅图8本发明所述的基于三投影面原理的汽车外廓尺寸测量系统的测控系统由控制模块、外廓尺寸数据测量系统37、外廓尺寸信号采集模块38、计算机处理与分析系统和结果处理模块39组成。外廓尺寸数据测量系统37中各分支部分的动作均有计算机所控制的控制模块控制。
采用本发明进行整车尺寸检测的工作原理：
汽车宽度测量：参阅图9，当汽车进入测量区域内停车，通过控制电动滑台带动宽度测量摄像机的横向移动，根据汽车图像的位置，使汽车一侧的特征线或特征点位于采集图像的垂直中心线上，使该特征点或特征线作为基准，记录当前激光测距仪的读数L1，再调整摄像机，按同样的方法找到汽车另一侧的基准，记录激光测距仪的读数L2，通过两者读数计算出来汽车的宽度Lx＝L2-L1。当汽车纵向方向和摄像机照射方向存在一定角度时，还可以调整云台的旋转角度使摄像机照射方向和汽车的纵向方向保持一致，以便减少测量误差。
汽车长度测量：参阅图10，由于汽车长度方向的尺寸较大，为了减少测量时间，本检测装置选择3套(或3套以上)车身长度测量单元串联的方式对汽车的长度进行检测，根据汽车的停止位置和车型的大小选择相应的两个车身长度定位摄像机，通过控制电动滑台带动选择的前后两个测量摄像机的纵向移动，调整车头的特征线或特征点位于前摄像机采集图像的垂直中心线上，记录激光测距仪与前端摄像机的距离L3，调整车尾的特征线或特征点位于后摄像机采集图像的垂直中心线上，记录激光测距仪与后端摄像机的距离L4，计算出来车身的长度Ly＝L4-L3。
汽车高度测量：参阅图11，通过控制电动滑台带动高度测量摄像机垂直移动，根据汽车图像的位置，使汽车顶端的特征线或特征点位于采集图像的水平中心 线上，使该特征点或特征线作为基准，记录当前激光测距仪的距高度测量摄像机采集图像的水平中心线所在水平面的距离L5，地面与激光测距仪测距基准面距离为L6，计算出来汽车的高度Lz＝L5+L6。