基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種車輛檢測(cè)裝置，具體涉及一種基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，包括位于龍門架兩側(cè)的兩臺(tái)脈沖式激光掃描儀，脈沖式激光掃描儀依次與光信號(hào)接收處理模塊、數(shù)據(jù)打包存儲(chǔ)模塊、工控機(jī)單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相連，龍門架前方且同時(shí)位于車輛的車牌正前方的位置處還設(shè)置有車牌識(shí)別模塊，車牌識(shí)別模塊與工控機(jī)單元相連。本實(shí)用新型采用基于物掃描光學(xué)的掃描儀系統(tǒng)進(jìn)行車輛超寬超高數(shù)據(jù)的采集，物掃描光學(xué)系統(tǒng)掃描視場(chǎng)大、掃描密度高，能在車輛不停車的情況下快速獲取車輛的外形輪廓數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。
【專利說明】基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種車輛檢測(cè)裝置，具體涉及一種基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，更具體是涉及一種在不停車狀態(tài)下測(cè)量車輛信息和貨物的寬度、高度的檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)高速公路建設(shè)和公路的運(yùn)輸承載規(guī)模前所未有的發(fā)展，由此帶來的車輛的超速監(jiān)視、車輛超限超載現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重，車輛超寬超高檢測(cè)是車輛檢測(cè)的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，目前采用的檢測(cè)手段，有很多不足之處，第一，采用人工的方式檢測(cè)，檢測(cè)程序復(fù)雜，速度慢，人力成本大，精度低等，且受自然環(huán)境的影響也比較大；第二，采用影像方式檢測(cè)，車輛需要停車檢測(cè)，且檢測(cè)精度不高；第三，采用單激光器檢測(cè)，掃描范圍有限，貨物一旦超出高度，就會(huì)影響檢測(cè)的結(jié)果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，以解決目前的超寬超高檢測(cè)過程中檢測(cè)成本高、自動(dòng)化程度不高、檢測(cè)精度低、車輛需要停車進(jìn)行監(jiān)測(cè)、且檢測(cè)執(zhí)法過程不能24小時(shí)全天候的問題。
[0004]本實(shí)用新型所述的一種基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，包括位于龍門架兩側(cè)的兩臺(tái)脈沖式激光掃描儀，脈沖式激光掃描儀依次與光信號(hào)接收處理模塊、數(shù)據(jù)打包存儲(chǔ)模塊、工控機(jī)單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相連，龍門架前方且同時(shí)位于車輛的車牌正前方的位置處還設(shè)置有車牌識(shí)別模塊，車牌識(shí)別模塊與工控機(jī)單元相連。
[0005]其中，優(yōu)選方案如下:
[0006]脈沖式激光掃描儀由發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)組成，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)包括激光器、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、掃描鏡、分光棱鏡；接收光學(xué)系統(tǒng)包括分光棱鏡、會(huì)聚成像透鏡、濾波片及光電接收器。激光器發(fā)出的激光通過準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行激光準(zhǔn)直，之后經(jīng)過掃描鏡反射光路折轉(zhuǎn)，通過分光棱鏡后照射到目標(biāo)物表面；由目標(biāo)物反射回來的回波首先經(jīng)由分光棱鏡進(jìn)入接收光學(xué)系統(tǒng)。接收光學(xué)系統(tǒng)中的濾波片采用與激光器波長(zhǎng)相同的窄帶濾波片，用于提高回波信噪比。
[0007]準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，采用5倍激光準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)。保證出射激光準(zhǔn)直度的基礎(chǔ)上將入射激光光斑直徑放大5倍，以擴(kuò)大單點(diǎn)掃描尺寸。5倍的放大倍數(shù)保證使用激光器的擴(kuò)束尺寸小于2cm,即小于系統(tǒng)掃描誤差。
[0008]掃描鏡米用四面轉(zhuǎn)鏡作為掃描兀進(jìn)行激光掃描。相同的激光發(fā)射頻率下，掃描鏡掃描頻率高，相當(dāng)于平面鏡的四倍，能滿足系統(tǒng)0-90°掃描的特點(diǎn)；慣性高，可減少可減小Δη/η的誤差；激光利用率高。
[0009]會(huì)聚成像透鏡采用物鏡后掃描系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)將反射裝置位于會(huì)聚成像系統(tǒng)之前，通過校正軸上點(diǎn)和軸外點(diǎn)的像差，將掃描物體的點(diǎn)云成一個(gè)平面。還采用遠(yuǎn)心成像光路系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)可保證物鏡前掃描系統(tǒng)在掃描像面上得到均勻的尺寸一致的掃描激光點(diǎn)云。提供給掃描物鏡的成像光束也滿足遠(yuǎn)心光路的要求，令掃描反射裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心與掃描物鏡的物方焦點(diǎn)重合，這樣使軸外掃描光束的中心光線(即主光線)，通過物鏡的物方焦點(diǎn)，構(gòu)成像方遠(yuǎn)心光路系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)為:(I)像方主光線平行于光軸；(2)采用?.θ透鏡時(shí)，掃描速度V恒定；(3)像、物工作距離恒定。
[0010]光信號(hào)接收處理模塊包含光電探測(cè)器、光信號(hào)放大電路和光信號(hào)測(cè)量電路。光信號(hào)接收處理模塊利用光電探測(cè)器把接收到的光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)變化，并進(jìn)行處理，確定回波信號(hào)接收時(shí)刻，從而得到準(zhǔn)確的距離信息。
[0011 ]數(shù)據(jù)打包存儲(chǔ)模塊通過信號(hào)接口、控制接口等接口服務(wù)將光信號(hào)接收的激光脈沖計(jì)數(shù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集、打包、上傳、存儲(chǔ)等工作，最后通過CPCI總線將轉(zhuǎn)化成的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)傳遞給工控機(jī)單元進(jìn)行下一步的系統(tǒng)操作。
[0012]車輛識(shí)別模塊采用高清影像設(shè)備。采用高清影像設(shè)備獲取設(shè)備識(shí)別車牌號(hào)碼，識(shí)別速度高，24小時(shí)全天候車牌正確識(shí)別率高。
[0013]工控機(jī)單元接收到激光雷達(dá)數(shù)據(jù)和車輛影像數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)組織存儲(chǔ)，車輛檢測(cè)實(shí)時(shí)解算軟件對(duì)接收到的原始激光數(shù)據(jù)進(jìn)行批量的解碼提取、統(tǒng)計(jì)、映射、同步解算、分析等處理，車輛以10km/h的速度駛?cè)敫咚俟啡肟跁r(shí)，30s內(nèi)可獲得車輛的長(zhǎng)、寬、高信息，三維圖像通過工控機(jī)顯示端輸出，按照索引存儲(chǔ)車牌信息與車輛三維點(diǎn)云圖像信息，并將掃描計(jì)算后的結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，供歷史查詢與定期報(bào)表。其并行高速數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，功能為將采集到的動(dòng)態(tài)車輛和影像數(shù)據(jù)傳輸至磁盤進(jìn)行保存，高速數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)系統(tǒng)采用多任務(wù)、多通道并行處理方式，實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
[0014]本實(shí)用新型的工作過程如下所述:脈沖式激光掃描儀分別安裝在龍門架的兩側(cè)，當(dāng)有車輛經(jīng)過脈沖式激光掃描儀的掃描扇面時(shí)，脈沖式激光掃描儀的測(cè)距值會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)觸發(fā)車牌識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行掃描，對(duì)車輛進(jìn)行0.1 °的連續(xù)高速動(dòng)態(tài)掃描，從而獲得車輛信肩、O
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的效果是:系統(tǒng)采用基于物掃描光學(xué)的掃描儀系統(tǒng)進(jìn)行車輛超寬超高數(shù)據(jù)的采集，物掃描光學(xué)系統(tǒng)掃描視場(chǎng)大、掃描密度高，能在車輛不停車的情況下快速獲取車輛的外形輪廓數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。系統(tǒng)采用雙激光器方式掃描，能快速準(zhǔn)確的獲取經(jīng)過車輛的高度、寬度信息，有效的提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了 24小時(shí)不間斷監(jiān)控，提高執(zhí)法的效力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施狀態(tài)圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的工作原理圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型中脈沖式激光掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中:1、龍門架2、脈沖式激光掃描儀3、車輛4、激光器5、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)6、掃描鏡7、分光棱鏡8、會(huì)聚成像透鏡9、光電接收器。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]如圖1?圖3所示，一種基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，包括位于龍門架I兩側(cè)的兩臺(tái)脈沖式激光掃描儀2，脈沖式激光掃描儀2依次與光信號(hào)接收處理模塊、數(shù)據(jù)打包存儲(chǔ)模塊、工控機(jī)單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相連，龍門架I前方且同時(shí)位于車輛3的車牌正前方的位置處還設(shè)置有車牌識(shí)別模塊，車牌識(shí)別模塊與工控機(jī)單元相連。
[0023]脈沖式激光掃描儀2由發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)組成，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)包括激光器4、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)5、掃描鏡6、分光棱鏡7 ;接收光學(xué)系統(tǒng)包括分光棱鏡7、會(huì)聚成像透鏡8、濾波片及光電接收器9。激光器4發(fā)出的激光通過準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)5進(jìn)行激光準(zhǔn)直，之后經(jīng)過掃描鏡6反射光路折轉(zhuǎn)，通過分光棱鏡7后照射到車輛3表面；由車輛3反射回來的回波首先經(jīng)由分光棱鏡7進(jìn)入接收光學(xué)系統(tǒng)。接收光學(xué)系統(tǒng)中的濾波片采用與激光器4波長(zhǎng)相同的窄帶濾波片，用于提高回波信噪比。
[0024]準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)5，采用5倍激光準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)。保證出射激光準(zhǔn)直度的基礎(chǔ)上將入射激光光斑直徑放大5倍，以擴(kuò)大單點(diǎn)掃描尺寸。5倍的放大倍數(shù)保證使用激光器4的擴(kuò)束尺寸小于2cm,即小于系統(tǒng)掃描誤差。
[0025]掃描鏡6米用四面轉(zhuǎn)鏡作為掃描兀進(jìn)行激光掃描。相同的激光發(fā)射頻率下,掃描鏡6掃描頻率高，相當(dāng)于平面鏡的四倍，能滿足系統(tǒng)0-90°掃描的特點(diǎn)；慣性高，可減少可減小Λ η/η的誤差；激光利用率高。
[0026]會(huì)聚成像透鏡8采用物鏡后掃描系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)將反射裝置位于會(huì)聚成像系統(tǒng)之前，通過校正軸上點(diǎn)和軸外點(diǎn)的像差，將掃描物體的點(diǎn)云成一個(gè)平面。還采用遠(yuǎn)心成像光路系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)可保證物鏡前掃描系統(tǒng)在掃描像面上得到均勻的尺寸一致的掃描激光點(diǎn)云。提供給掃描物鏡的成像光束也滿足遠(yuǎn)心光路的要求，令掃描反射裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心與掃描物鏡的物方焦點(diǎn)重合，這樣使軸外掃描光束的中心光線(即主光線)，通過物鏡的物方焦點(diǎn)，構(gòu)成像方遠(yuǎn)心光路系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)為:(I)像方主光線平行于光軸；(2)采用透鏡時(shí)，掃描速度V恒定；(3)像、物工作距離恒定。
[0027]光信號(hào)接收處理模塊包含光電探測(cè)器、光信號(hào)放大電路和光信號(hào)測(cè)量電路。光信號(hào)接收處理模塊利用光電探測(cè)器把接收到的光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)變化，并進(jìn)行處理，確定回波信號(hào)接收時(shí)刻，從而得到準(zhǔn)確的距離信息。
[0028]數(shù)據(jù)打包存儲(chǔ)模塊通過信號(hào)接口、控制接口等接口服務(wù)將光信號(hào)接收的激光脈沖計(jì)數(shù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集、打包、上傳、存儲(chǔ)等工作，最后通過CPCI總線將轉(zhuǎn)化成的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)傳遞給工控機(jī)單元進(jìn)行下一步的系統(tǒng)操作。
[0029]車輛識(shí)別模塊采用高清影像設(shè)備。采用高清影像設(shè)備獲取設(shè)備識(shí)別車牌號(hào)碼，識(shí)別速度高，24小時(shí)全天候車牌正確識(shí)別率高。
[0030]工控機(jī)單元接收到激光雷達(dá)數(shù)據(jù)和車輛影像數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)組織存儲(chǔ)，車輛檢測(cè)實(shí)時(shí)解算軟件對(duì)接收到的原始激光數(shù)據(jù)進(jìn)行批量的解碼提取、統(tǒng)計(jì)、映射、同步解算、分析等處理，車輛以10km/h的速度駛?cè)敫咚俟啡肟跁r(shí)，30s內(nèi)可獲得車輛的長(zhǎng)、寬、高信息，三維圖像通過工控機(jī)顯示端輸出，按照索引存儲(chǔ)車牌信息與車輛三維點(diǎn)云圖像信息，并將掃描計(jì)算后的結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，供歷史查詢與定期報(bào)表。其并行高速數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，功能為將采集到的動(dòng)態(tài)車輛和影像數(shù)據(jù)傳輸至磁盤進(jìn)行保存，高速數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)系統(tǒng)采用多任務(wù)、多通道并行處理方式，實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
[0031]本裝置的工作過程如下所述:2臺(tái)脈沖式激光掃描儀2分別安裝在龍門架I的兩偵牝當(dāng)有車輛3經(jīng)過脈沖式激光掃描儀2的掃描扇面時(shí)，脈沖式激光掃描儀2的測(cè)距值會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)觸發(fā)車牌識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行掃描，對(duì)車輛3進(jìn)行0.1 °的連續(xù)高速動(dòng)態(tài)掃描，從而獲得車輛信息。
[0032]本裝置采用基于物掃描光學(xué)的掃描儀系統(tǒng)進(jìn)行車輛超寬超高數(shù)據(jù)的采集，物掃描光學(xué)系統(tǒng)掃描視場(chǎng)大、掃描密度高，能在車輛3不停車的情況下快速獲取車輛的外形輪廓數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。系統(tǒng)采用雙激光器方式掃描，能快速準(zhǔn)確的獲取經(jīng)過車輛3的長(zhǎng)度、寬度信息，有效的提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了 24小時(shí)不間斷監(jiān)控，提高執(zhí)法的效力。
【權(quán)利要求】
1.一種基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，其特征在于包括位于龍門架兩側(cè)的兩臺(tái)脈沖式激光掃描儀，脈沖式激光掃描儀依次與光信號(hào)接收處理模塊、數(shù)據(jù)打包存儲(chǔ)模塊、工控機(jī)單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相連，龍門架前方且同時(shí)位于車輛的車牌正前方的位置處還設(shè)置有車牌識(shí)別模塊，車牌識(shí)別模塊與工控機(jī)單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，其特征在于脈沖式激光掃描儀由發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)組成，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)包括激光器、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、掃描鏡、分光棱鏡；接收光學(xué)系統(tǒng)包括分光棱鏡、會(huì)聚成像透鏡、濾波片及光電接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，其特征在于準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，采用5倍激光準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，其特征在于掃描鏡采用四面轉(zhuǎn)鏡作為掃描元進(jìn)行激光掃描。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，其特征在于光信號(hào)接收處理模塊包含光電探測(cè)器、光信號(hào)放大電路和光信號(hào)測(cè)量電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物掃描光學(xué)系統(tǒng)的雙激光器不停車超寬超高檢測(cè)裝置，其特征在于車輛識(shí)別模塊采用高清影像設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G01B11/04GK204043621SQ201420464093
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】紀(jì)菲, 武斌, 張 林, 董會(huì) 申請(qǐng)人:青島市光電工程技術(shù)研究院