一种轴型轴数数据采集设备论文和设计-罗文博

全文摘要

本实用新型公开了一种轴型轴数数据采集设备，涉及机动车检测技术领域。本实用新型包括信号采集装置、底盘扫描装置、感应检测装置和清洁装置，底盘扫描装置和感应检测装置的输出端与信号采集装置的输入端连接；底盘扫描装置设置有视窗,底盘扫描装置透过视窗在预设角度范围内扫描路面上方的目标物，以采集轴型数据；感应检测装置部分或全部露出路面，通过检测车辆轮胎以采集轴数数据；清洁装置的导风元件包括配风元件和导风元件，导风元件的出风口对准视窗并在视窗表面形成气流。本实用新型分别利用感应检测装置和激光扫描仪采集车辆的轴型和轴数数据，并设置清洁装置防止底盘扫描装置视窗受到遮挡，环境影响小，数据准确度高。

主设计要求

1.一种轴型轴数数据采集设备，包括信号采集装置、底盘扫描装置(10)和清洁装置(20)，所述底盘扫描装置(10)的输出端与信号采集装置的输入端连接；所述底盘扫描装置(10)设置有视窗(40),所述底盘扫描装置(10)透过视窗(40)在预设角度范围内扫描路面上方的目标物，其特征在于，所述清洁装置(20)与底盘扫描装置(10)配合并在视窗(40)表面形成气流；所述清洁装置(20)包括配风元件和导风元件，所述导风元件固定在底盘扫描装置(10)的视窗(40)外围，所述导风元件的进风口与配风元件连通，所述导风元件的出风口对准所述视窗(40)。

设计方案

2.如权利要求1所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，所述视窗(40)突出于所述底盘扫描装置(10)的顶部，所述视窗(40)位于路面之上；所述底盘扫描装置(10)透过视窗(40)向外部扫描的预设角度范围为60-180°；所述底盘扫描装置(10)为激光扫描仪或结构光扫描仪或TOF扫描装置。

3.如权利要求1所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，所述导风元件为风刀，所述风刀具有狭长的出风口，所述风刀的出风口长度大于或等于所述视窗(40)的长度。

4.如权利要求1-3之一所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，所述视窗(40)包括凸台(41)和嵌设在凸台(41)上的透光片(42)，所述透光片(42)顶面为平面、弧面和球面中的一种，所述透光片(42)顶面设置有疏水防污膜。

5.如权利要求4所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，所述透光片(42)顶面为平面，所述凸台(41)顶面与透光片(42)顶面平齐，且所述透光片(42)顶面与水平面平行或呈锐角夹角。

6.如权利要求1、2、3和5之一所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，还包括用于检测轮胎数量的感应检测装置(30)，所述感应检测装置(30)的输出端与信号采集装置的输入端连接。

7.如权利要求6所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，所述感应检测装置(30)为光电传感器，所述光电传感器发射的光束相对路面具有第一预定高度，所述第一预定高度范围为0-50cm。

8.如权利要求6所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，所述感应检测装置(30)至少包括一个压力传感器，所述压力传感器固定在路面上或部分埋设在路面中。

9.如权利要求6所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，所述感应检测装置(30)为超声波传感器，所述超声波传感器设置在底盘扫描装置(10)顶部或路面一侧或路面两侧，所述超声波传感器相对于路面具有第二预定高度，所述第二预定高度范围为0-50cm。

10.如权利要求1、2、3、5、7、8和9之一所述的轴型轴数数据采集设备，其特征在于，所述底盘扫描装置(10)包括盖体(12)和主体(11)，所述盖体(12)可拆卸地固定在主体(11)顶部，所述视窗(40)和导风元件均设置在盖体(12)上；所述盖体(12)顶部还固定有若干防护装置(50)，所述若干防护装置(50)设置于所述视窗(40)外围；所述防护装置(50)高度大于所述视窗(40)和所述导风元件的高度。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机动车检测技术领域，特别是一种轴型轴数数据采集设备。

背景技术

随着国家《道路交通安全法》及《道路交通安全法实施条例》的正式实施，治理车辆超限超载已渐渐深入人心。2016年正式发布实施的国家标准GB1589-2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》对超限超载的标准做出了规定。同年，由交通运输部下发的《超限运输车辆行驶公路管理规定》引入了新的货运车辆超限超载认定标准。该认定标准涉及车辆长、宽、高以及车辆轴型等。因此，准确识别车辆车轴数量、获取驱动轴等轴型参数是判定超限超载的重要前提。

现有的车辆超限超载治理手段一般分为两种：人工检测和仪器检测。由于各地层出不穷的作弊手段，如加装从动轴以冒充驱动轴，导致依靠人工检测很难从车辆侧面准确的识别车轴数量和驱动轴类型。若要求工作人员钻入车辆底部进行检测，则不仅工作效率低下，且人身安全无法得到保障。仪器检测主要是依靠固定在检测通道两侧或路面上的车轴识别装置来完成的，其具有效率高，成本低的特点。

现有的车轴识别装置一般固定在路面上，利用装置内的激光扫描仪倾斜向上扫描车辆底盘，并采集轴数和轴型数据。车轴识别软件基于车轴识别装置采集的数据，或依托图像识别技术处理底盘图以确定轴数和轴型，或利用滤波和波形特征识别技术以确定轴数和轴型。现有车轴识别装置存在以下缺陷：1、受到车辆底盘上加装的水箱或其他物品遮挡的影响，数据可靠性降低，软件处理得出的车轴和驱动轴数量可能与现实情况存在较大误差；2、受雨雪、扬尘等因素的影响，激光扫描仪的视窗上积聚的雨水或尘土会严重影响激光的传播，进一步降低数据的可靠性。3、受车速或者中途停车影响较大。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对不均匀车速对采集信号产生变化的问题，车轴受到水箱或其他加装物品的遮挡，从而使得车轴识别装置的数据质量降低、处理结果误差大的问题，以及雨雪扬尘使视窗积聚污水，从而导致数据可靠性降低的问题，提供一种轴型轴数数据采集设备，该轴型轴数数据采集设备可埋设在检测通道的路面中，通过清洁装置形成的气流清理视窗，并分别利用感应检测装置和激光扫描仪采集车辆的轴型（普通轴和驱动轴）和轴数数据，数据准确性高。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种轴型轴数数据采集设备，包括信号采集装置、底盘扫描装置和清洁装置，底盘扫描装置的输出端与信号采集装置的输入端连接；底盘扫描装置用于采集轴型数据设置有视窗,底盘扫描装置透过视窗在预设角度范围内扫描路面上方的目标物，清洁装置与底盘扫描装置配合并在视窗表面形成气流；清洁装置包括配风元件和导风元件，导风元件固定在底盘扫描装置的视窗外围，导风元件的进风口与配风元件连通，导风元件的出风口对准视窗。其中，底盘扫描装置可以部分埋设在路面中，视窗位于路面之上；底盘扫描装置可以全部埋设在路面中，路面保留连通视窗的检测口；底盘扫描装置也可以整体固定在路面之上。底盘扫描装置可以采用激光扫描仪，底盘扫描装置也可以采用使用结构光测距法进行三维成像扫描的结构光扫描仪，底盘扫描装置还可以采用使用TOF（Time of flight）飞行时间测距法进行三维成像扫描的TOF扫描装置，例如TOF相机。

由于上述设置，底盘扫描装置通过其顶部的视窗以垂直或接近垂直的角度扫描车辆底盘，在其扫描范围内，车轴不易受水箱或其他加装物品的遮挡，采集的轴型数据更准确可靠；清洁装置通过导风元件在视窗表面形成气流，防止雨水、污泥堆积在视窗上并遮挡底盘扫描装置的扫描路径。

进一步地，视窗突出于底盘扫描装置的顶部，视窗位于路面之上；底盘扫描装置透过视窗向外部扫描的预设角度范围为60-180°。

进一步地，配风元件为风机或气泵；导风元件为风刀，风刀具有狭长的出风口，风刀的出风口长度大于或等于视窗的长度。风刀狭长的出风口可以增大风力，增加受风面积。

进一步地，视窗包括凸台和嵌设在凸台上的透光片，透光片顶面为平面、弧面和球面中的一种，透光片顶面设置有疏水防污膜。

进一步地，透光片顶面为平面，凸台顶面与透光片顶面平齐，且透光片顶面与水平面平行或呈锐角夹角。

为避免雨水或污水聚集，视窗从底盘扫描装置的顶部突出，并在透光片上设置疏水防污膜。透光片可以设置为球面或弧面型，透光片也可以设置为平面型，倾斜于水平面。上述措施均可以辅助清洁装置保持底盘扫描装置扫描路径的畅通。

进一步地，轴型轴数数据采集装置还包括用于检测轮胎数量的感应检测装置，感应检测装置的输出端与信号采集装置的输入端连接。由于轮胎成对设置在车轴两端，通过采集记录车辆两侧对应轮胎组信号可以准确获取车轴轴数等信息。与单纯的依靠底盘扫描装置同时采集轴型、轴数等相关数据相比，感应检测装置结合底盘扫描装置的数据采集方式更准确可靠。同一车轴连接的轮胎为一个轮胎组，感应检测装置同时记录轮胎组信号和产生信号的时间数据，以此采集轴数数据，并与底盘扫描装置的数据结合以辅助判断轴型。感应检测装置可以设置底盘扫描装置上，也可以固定在道路两侧，不受车辆底盘遮挡物的影响，因而轴数测量数据精度更高，测量更快速可靠。

进一步地，感应检测装置为光电传感器，光电传感器发射的光束相对路面具有第一预定高度，第一预定高度范围为0-50cm。

进一步地，感应检测装置至少包括一个压力传感器，压力传感器固定在路面上或部分埋设在路面中。

进一步地，感应检测装置为超声波传感器，超声波传感器设置在底盘扫描装置顶部或路面一侧或路面两侧，超声波传感器相对于路面具有第二预定高度，第二预定高度范围为0-50cm。

进一步地，为使结构更紧凑，空间利用率更高，且便于日常检修，底盘扫描装置包括盖体和主体，盖体可拆卸地固定在主体顶部，视窗和导风元件均设置在盖体上；为了避免视窗和导风元件遭受车轮碾压而变形受损，盖体顶部还固定有若干防护装置，若干防护装置设置于视窗外围；防护装置高度大于视窗和导风元件的高度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的感应检测装置主要负责采集轴数数据，而底盘扫描装置主要负责采集轴型数据，该轴型数据用于识别车辆的普通轴和驱动轴，两个部件同时工作可使采集效率和数据准确性更高，更适于实际应用；

2、本实用新型在视窗外围设置清洁装置，通过导风元件向视窗表面送风，视窗的透光片倾斜于水平面或呈弧面形、球面形，并在透光片表面设置疏水防污膜，以使雨水和污泥可在重力作用下滑落，防止其堆积在透光片上遮挡底盘扫描装置的扫描路径；

3、本实用新型盖体顶部的若干防护装置可以防止车辆轮胎碾压盖体顶部的元件，避免造成装置的损坏变形。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中轴型轴数数据采集设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中轴型轴数数据采集设备安装后的示意图；

图3是本实用新型实施例2中轴型轴数数据采集设备的结构示意图；

图4是本实用新型实施例2中轴型轴数数据采集设备安装后的示意图；

图5是本实用新型实施例3中轴型轴数数据采集设备的结构示意图；

图中标记：10-底盘扫描装置；20-清洁装置；30-感应检测装置；40-视窗；50-防护装置；60-均载装置；11-主体；12-盖体；41-凸台；42-透光片。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

参照图1说明根据本实施例公开的轴型轴数数据采集设备，包括信号采集装置、底盘扫描装置10、感应检测装置30和清洁装置20，底盘扫描装置10和感应检测装置30的输出端分别与信号采集装置的输入端连接。信号采集装置的输出端与远程计算机或PLC控制器连接，以对轴型轴数数据采集设备采集的数据进行处理和结果输出。其中，底盘扫描装置10为激光扫描仪，底盘扫描装置也可以采用其他具有相同功能的设备。

本实施例中，感应检测装置30为光电传感器。

在感应检测装置30的一种实施方式中，光电传感器包括分体式的发射器31和接收器32，发射器31和接收器32可以固定在路面两侧，如图2所示；也可以将发射器31和接收器32的其中一个设置在底盘扫描装置10顶部，另一个固定在路面一侧。发射器31和接收器32相互配合，发射器31发射一束平行于路面的光束，且光束延伸方向与车辆行驶方向垂直，接收器32接收发射器31发射的光束，当车辆的一个轮胎组驶过时，光束受到遮挡并使感应检测装置30产生信号，以此检测车辆轮胎组数量；发射器31发射的光束相对路面具有预定高度，预定高度为0-50cm；发射器31与接收器32之间的间距为2-8m。

在感应检测装置30的另一种实施方式中，光电传感器为兼具发射和接收功能的测距传感器，光电传感器设置在底盘扫描装置10顶部或固定在路面一侧，光电传感器发射的光束平行于路面，且光束延伸方向与车辆行驶方向垂直；发射器31发射的光束相对路面具有预定高度，预定高度为0-50cm；发射器31与接收器32之间的间距为2-5m。

本实施例中，底盘扫描装置10埋设在路面中，优选地，底盘扫描装置10埋设在路面中央；底盘扫描装置10在预设角度范围内扫描路面上方的目标物，预设角度范围为60-180°。其中，底盘扫描装置10包括盖体12和圆柱型的主体11，盖体12与主体11螺栓连接；盖体12上设置有视窗40，视窗40包括凸台41和嵌设在凸台41上的透光片42，透光片42顶面为平面，凸台41顶面与透光片42顶面平齐，且透光片42顶面与水平面呈锐角夹角。

本实施例中，清洁装置20与底盘扫描装置10配合，以在底盘扫描装置10的视窗40上形成倾斜向上的气流。清洁装置20包括配风元件和导风元件，配风元件为气泵，配风元件可以设置在底盘扫描装置10的主体11内，也可以设置在主体11外部；导风元件为具有狭长出风口的风刀，风刀固定在视窗40高度较低的一侧外围，风刀的出风口对准视窗40，风刀输出的气流方向为沿透光片42的倾角倾斜向上，风刀的进风口通过软管与配风元件连通。

本实施例中，盖体12顶部固定有两个防护装置50，两个防护装置50沿视窗40长度方向固定在视窗40两侧，防护装置50高度大于视窗40和个风刀的高度。防护装置50可以为实心的防护板，也可以为中空的防护架，从而使风刀可以隐藏在防护装置50的中空结构中。

实施例2

参照图3说明根据本实施例公开的轴型轴数数据采集设备，包括信号采集装置、底盘扫描装置10、感应检测装置30和清洁装置20，底盘扫描装置10和感应检测装置30的输出端分别与信号采集装置的输入端连接。信号采集装置的输出端与远程计算机或PLC控制器连接，以对轴型轴数数据采集设备采集的数据进行处理和结果输出。

本实施例中，感应检测装置30包括两个压力传感器。如图4所示，两个压力固定在路面上，两个压力传感器上方还设置有长板状的均载装置，从而辅助压力传递。

本实施例中，底盘扫描装置10为TOF相机，底盘扫描装置10埋设在路面中间；底盘扫描装置10在预设角度范围内扫描路面上方的目标物，预设角度范围为60-120°。其中，底盘扫描装置10包括盖体12和圆柱型的主体11，盖体12与主体11螺栓连接；盖体12上设置有视窗40，视窗40包括凸台41和嵌设在凸台41上的透光片42，透光片42顶面为弧面。

本实施例中，清洁装置20与底盘扫描装置10配合，以在底盘扫描装置10的视窗40表面形成气流。清洁装置20包括配风元件和导风元件，配风元件为风机，配风元件可以设置在底盘扫描装置10的主体11内，也可以设置在主体11外部；导风元件为两个风刀，两个风刀沿视窗40的长度方向相向固定在视窗40两侧，风刀的出风口对准视窗40，风刀输出水平气流。两个风刀的进风口分别通过软管与配风元件连通。

实施例3

参照图5说明根据本实施例公开的轴型轴数数据采集设备，其结构与实施例2大致相同，区别在于，底盘扫描装置10为结构光扫描仪；感应检测装置30为超声波传感器。在一种实施方式中，超声波传感器固定在底盘扫描装置10的盖体12顶部；在另一种实施方式中，超声波传感器固定在路面一侧。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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