[發明專利]一種基于激光雷達和工業機器人的高速公路取卡裝置及方法

在審

• 申請號: 201710315245.7
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107121076A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 王凌;平慈草;高建秋;王斌銳;陳錫愛
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01B11/04
• 分類號: G01B11/04;G01B11/06;G01B11/24;G07B15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利涉及一種激光雷達和工業機器人的高速公路取卡裝置及方法，涉及到高速公路自動發卡領域。

背景技術

在高速公路上，現在大多數的收費公路都配備了無人值守的自動發卡機，司機只需按下按鈕，發卡機就會自動發放卡片。但是如今市面的自動發卡機存在以下缺點：

1.駕駛員在取到卡之前，需要準確的停車，而不同駕駛員的技術各有區別，如果停車位置不當，會浪費更多的時間成本。

2.不同車輛的駕駛艙高度不同，如果駕駛艙相對較高或者較低，會導致有些駕駛員無法方便拿到通行卡。

近年來，有不少針對這些缺點而研發的方法和新裝置。發明(專利授權公告號CN201410728876)利用激光測距裝置和抓拍相機只可以計算駕駛艙的位置，以此判斷通過低位出卡口或高位出卡口吐出通行卡。實用新型(專利授權公告號CN201620487270)只能測得離車輛的距離，無法判斷駕駛艙的高度，而不同車輛的駕駛艙車窗的高度和位置都不同。

為了解決這一問題，本發明提供了一種自助發卡機，該發卡機具有準確度高、安裝方便、可靠性高、對天氣、溫度以及其他環境的影響小等特點。

發明內容

為了解決上述的問題，本發明的目的在于提供一種激光雷達和工業機器人的高速公路取卡裝置及方法，以提高發卡裝置的智能化程度，加快發卡的工作效率，節約駕駛員的時間成本。

為實現本發明所述的內容，本發明提供一種激光雷達和工業機器人的高速公路取卡裝置及方法，包括包括多線激光雷達、控制柜、計算機、工業機器人、發卡裝置、龍門。所述多線激光雷達與計算機通過電氣連接，所述計算機與控制柜通過以太網連接，所述工業機器人與控制柜通過以太網連接，所述多線激光雷達安裝在龍門端的頂部，所述發卡裝置安裝在工業機器人末端。

一種基于激光雷達掃描的高速公路取卡裝置及方法，其工作步驟是：

a)車輛進入檢測區域，多線激光雷達啟動工作，對車輛的高度和寬度、三維表面形貌進行檢測，并把車輛檢測信息發送給計算機；

b)計算機提取出屬于汽車的駕駛艙車窗的聚類，并分析得到駕駛艙車窗中心所在的位置；

c)計算機以多線激光雷達為中心建立坐標系，將激光雷達坐標系轉化為空間坐標系(x，y，z)，計算機將駕駛艙玻璃窗的中心位置的空間坐標轉換成工業機器人六個軸的轉角數據，并在RobotStudio軟件上通過socekt指令將信號傳遞給控制柜；

d)控制柜通過以太網根據指令控制工業機器人到達駕駛艙玻璃窗的中心位置并啟動發卡裝置。

本發明為了實現步驟a)的車輛的三維形貌檢測分析，所述多線激光雷達的掃描范圍為180°，選擇0.25分度進行掃描。掃描光幕可以同時檢測到車輛的側面信息和頂部信息。以便于多線激光雷達可以測量出車輛的長度、寬度、高度和三維表面形貌。

本發明是用于實現自動傳遞通行卡，具有準確度高、安裝方便、可靠性高、對天氣、溫度以及其他環境的影響小等特點。

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖；

圖2是本發明的電路連接圖；

圖中1為多線激光雷達，2為計算機，3為工業機器人，4為控制柜，5是龍門，6是發卡裝置。

具體實施方式

如圖1所示，本具體實施例包括多線激光雷達1、計算機2、工業機器人3、控制柜4、龍門5、發卡裝置6。該裝置的多線激光雷達1與計算機2通過電氣連接，所述計算機2與控制柜4通過以太網連接，所述工業機器人3與控制柜4通過以太網連接。

本具體實施例的多線激光雷達1安裝在龍門端5的頂部。發卡裝置5安裝在工業機器人3末端。車輛的檢測區域在多線激光雷達1的工作范圍內。同時多線激光雷達1的光幕可以測量車輛的一個側面信息和車頂信息。以便于多線激光雷達1可以測量出車輛的長度、寬度、高度和三維表面形貌。本具體實施例的多線激光雷達1是德國IBEO-LUX 2010四線激光雷達。本具體實施例的計算機2為一臺工業控制計算機，具體型號為研華IPC-610L。本具體實施例的工業機器人3是六軸機器人，具體型號是ABB公司的IRB140。

本具體實施例中，以VC6.0為開發平臺，用C++語言開發得到的計算機軟件。在該計算機軟件上進行相關的操作，以多線激光雷達1為直接尺寸測量車輛，以相關的數據處理算法處理雷達數據。

本具體實施例中，多線激光雷達1的調試和參數設置一般通過Terminal端口進行，由SOPAS_ET軟件通過以太網和計算機2連接。