双激光传感器测量车辆高度和宽度

朱 旭，李丽宏

（1.太原理工大学 控制理论与控制工程，山西 太原 030024；2.太原理工大学 信息工程学院，山西 太原 030024）

在日常生活中，经常要求测量物体的高度和宽度，但遇到物体形状不规则，或是物体过高过宽的情况或测量工具有限等情况，测量无法到达物体的边缘，造成测量不方便，结果不准确。在公路管理中，特别需要注意车辆的高度和宽度，防止超高超宽车辆驶入高速公路。激光传感器是一种常见的非接触式测量的工具，具有单色性好、相干性好、方向性好等特点[1]。将激光传感器应用于车辆宽高检测中，能够动态检测车辆及货物的最高值和最宽值，且不受车辆行驶位置和所载货物形状的影响，给超限工作提供一个可靠的数据，使得管理有效和准确。本系统是基于双激光传感器测量车辆高度和宽度。

1 系统工作原理

1.1 系统布局

如图1所示，1为龙门架，2为一号传感器3为二号传感器，4为被测物（车辆）。将2个传感器安装于龙门架2侧，实时检测其到地面的距离，判断是否有车辆通过，由24 V开关电源给其供电，通过网线传输信号。

图1 系统布局图Fig.1 System structure

为保证2个传感器信号不会相互干扰，因此将2个传感器以“背对背”方式安装。这样可以保证每个传感器的信号只能被自身传感器所接收，避免反射能量被另一个所接收。

1.2 系统原理

传统单头传感器测量，其不足有：1）测量准确度不高。如果汽车走偏，可能导致扫描不完全或者扫描不到车辆，造成测量误差；2）扫描范围有限。如果车上拉有很高的货物，货物极有可能挡住了下面的物体，导致激光扫描范围变小，进而影响测量精度。基于双激光传感器的宽高检测系统可有效避免上述问题。

激光传感器测量原理：激光传感器发射激光到地面，接收反射回来激光能量判断距离，将接收回来的各点高度值和传感器到地面的距离H比较，若小于H，则认为有车通过，否则，认为无车。若有车通过，则比较每次扫描的各点中高度和宽度最小值，同时，比较在汽车通过扫描区域过程中，各次扫描的宽度和高度最小值，直到汽车完全通过扫描区域。当出车后，得出车辆的最宽值和最高值。

2 上位机软件

2.1 流 程

上位机软件由VB语言编写，各控件组合构成，其流程如图2所示。

图2 系统流程图Fig.2 System flow

启动程序后，加载控件，并设定winsock控件的RemoteIP和RemoteHost属性，初始化各参数，发送命令启动传感器工作，使其工作在连续测量模式，实时检测是否有车辆通过，若有车辆通过，记录保存下每次扫描后的数据，直到车辆走出扫描区域后比较各次最值，输出结果。

2.2 算 法

左右传感器的处理数据的方式相同，通过winsock控件发送命令并接受传感器发送的数据，处理数据的步骤如图3所示。

图3 数据处理流程图Fig.3 Data processing flow

表1 实验数据Tab.1 Experimental data

首先，验证收到数据的准确性，根据协议判断字符头和字符尾，截取一帧完整数据，寻找数据中有用信息，将16进制转换为10进制，并将极坐标系转换成直角坐标系，滤除其中奇异数据和误差数据，比较单次扫描下高度和宽度最小值，保存于数组中，这样，多次扫描后得到保存了各次扫描的最值数据的数组，再比较各次的最值，用已知宽度和高度与最值运算，得到车辆的最宽值和最高值。

3 实验数据与分析

实验数据如表1所示，此数据采集于不同时间、不同天气、不同车型、不同速度等各种情况下得到测量结果。结果显示，宽度最大误差为0.164 m，高度最大误差为0.142 m，符合客户要求。此方式检测车辆宽高更加接近于真实值。

4 结 论

通过上面的分析和实验验证，基于双激光传感器的车辆高度和宽度测量能够有效测量出车辆和货物的高度和宽度，具有精度高，误差小的特点，测量情况不受车辆行驶位置的限制。对于一些形状不规则的情况，更能贴近真实值，可广泛应用于路口、码头、货物进出厂等领域。

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