专利名称：一种非接触式轮轴识别器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于交通电子领域，具体涉及主要用于检测车辆轴数、轴距的非接触式轮轴识别器。
背景技术：
在智能交通领域，经常需要对车辆的特征进行检测，轴数、轮数是其中的重要特征。现有的轮轴识别器主要有三种第一种是胶条式轮轴识别器，采用导电橡胶制作成I米至3米长度的胶条，横向或斜向铺设在车道上。有车辆经过时胶条受压，产生开关闭合信号；斜向铺设的两条平行胶条，可以根据两胶条的信号变化情况，判断车辆是单轮还是双轮(即判断单双轮)。这种识别器的优点是成本较低，缺点是单双轮识别率不高，易磨损，且易受温度影响。第二种是触点式轮轴识别器，例如计重系统压力感应式轮轴识别器。这类识别器主要应用于公路动态计重收费及超限管理系统中对车轮宽度、车轮数的检测，同时可配合·其它设备完成车辆速度、轮轴类型的识别。压力感应式轮轴识别器主要由压力传感器单元和轮轴识器处理单元两部分构成；压力传感器单元铺设在收费车道内，且由数十个压力传感器组成，压力传感器之间的间距为IOcm ;轮轴识器处理单元用于采集处理压力传感器中各个压力传感数据，通过串行通信方式传送给主控设备。这种识别器的优点是压力传感器可以检测重量，缺点是成本高，是胶条式识别器的10倍以上，难以大范围推广。第三种是压电式轮轴识别器，采用压电薄膜交通传感器进行识别，压电薄膜交通传感器由金属编织芯线、压电材料和金属外壳制成同轴结构。而压电材料是一种经特殊加工后能将动能转化成电能的材料；一些聚合体材料，例如共聚物P(VDF-TrFE)使压电材料的这一特性有了很大提高。在压电薄膜交通传感器的制造过程中，将压电材料置于一个强电场中极化，数量级为每一毫米厚的压电材料大约100000V。极化场使非结晶聚合体变成半晶体的形式，同时又保留了许多聚合体的柔韧特性。这种识别器缺点是成本较高，无法检测长期压在上面的车轮，且不能检测静止在传感器上的车辆，只能检测动态信号，且内阻很高，在低频时信号衰减很大，低速时应考虑采用较高的电路输入阻抗，速度范围取决于电路设计，一般为5公里/小时到200公里/小时，较成功的系统达到10米/分钟(0. 6公里/小时)；优点是经久耐用。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷与不足，提出非接触式轮轴识别器，该设计易安装，耐低温，搞干扰强，降低了成本。本实用新型采用以下技术方案来实现上述目的本非接触式轮轴识别器，包括安装于车道两旁的光束发射端和光束接收端，所述光束发射端包括光发射单元，以及分别与光发射单元连接的发射光束微控制器MCU、频率调节单元；所述光束接收端包括依次连接的光接收单元、光信号滤波电路和光信号处理微控制器MCU，以及与光信号滤波电路连接的频率调节单元；光信号处理微控制器MCU对接收到的光信号进行处理和计算，将接收到的光信号强度与预设的门限强度值相比，若接收到的光信号强度大于预设的门限强度值则判为轮轴信号。所述光发射单元的频率在频率调节单元的控制下在lKHz-150KHz范围内可调节。所述滤波电路频率在频率调节单元的控制下在lKHz-150KHz范围内可调节。所述光发射单元为红外线光发射单元或激光发射单元，所述光接收单元为红外线光接收单元或激光接收单元。所述光束发射端和光束接收端安装高度H设在5CM-30CM之间。所述光发射单元包括若干组光发射器，所述光接收单元包括若干组光敏接收器，光发射器与光敏接收器一一对应。所述光发射器为红外发光管,光敏接收器为娃光电池。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点及有益效果一、采用红外线或激光非接触式安装避免了机械式的磨损破坏，提高寿命；二、能适应高、低温环境工作，避免了因温度过高或过低导致硬化、开裂等的损坏；三、避免了路面杂物干扰；四、频率可调，以适应不同的工作环境；五、能准确识别车辆的轮轴数量或车辆的轴距；六、安装简单，只需安装于车道两旁的收费岛侧面。
图I是本实用新型的原理框图；图2是光束发射端和光束接收端的安装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例如图I所述，本实用新型包括光束发射端和光束接收端，以及给光束发射端和光束接收端供电的电源。光束发射端包括光发射单元，以及分别与光发射单元连接的发射光束微控制器MCU、频率调节单元。光束接收端包括依次连接的光接收单元、光信号放大电路、光信号滤波电路和光信号处理微控制器MCU，以及与光信号滤波电路连接的频率调节单元。参见图2，光束发射端和光束接收端采用红外线或激光作为介质信号传输，即光发射单元为红外线光发射单元或激光发射单元，光接收单元为红外线光接收单元或激光接收单元。发射端和接收端安装高度H设在5CM-30CM之间，发射端和接收端均安装于车道两旁，形成2-5组发射阵列和接收阵列。由于车辆轮胎直径普遍大于30CM，但是车辆底盘离地面距离一般大于10CM，且车辆的触地轮胎能有效地遮挡住红外光或激光信号的传输，所以车辆的触地轮胎就成为了信号采集的对象。因此本实用新型经过大量的数据采集，总结出发射端的光发射器和接收端的光接收器离地面的高度范围值，其中离路面最低的光发射器Tl和光接收器Rl保持在离路面1-3CM范围内，离路面次低的光发射器T2和光接收器R2保持在离路面2-6CM范围内，其它的发射阵列和接收阵列可以依据前一组发射阵列和接收阵列适当调整高度。[0022]光信号经过前端放大电路处理，再经滤波电路处理，然后进入光信号处理微控制器(MCU)进行综合运算，经过计算的结果通过模拟开关、串口通信、继电器和电子开关等方式供其它系统结合使用。在光信号处理微控制器运算过程中，由于2-5组发射阵列与接收阵列传输的红外光信号不是笔直的光束，而是呈扇形的光幕，故而会形成一面光幕。光幕驱动控制频率，即光发射单元的频率，在频率调节单元的控制下挑选在lKHz-150KHz范围内可调节。同样接收端电路的滤波电路频率，在频率调节单元的控制下也设计在lKHz-150KHz范围内可调节，这就有利于避开外界光线的干扰。对于接收到的光信号，因为它属于模拟量信号，发射端每个发射阵列发射的光强度令其为B，同时设有N组发射阵列发射，则接收端每一个接收到的光信号强度为G，则G =NB。再设一个门限强度值J (0<J< NB)。若接收到的光信号强度小于这个门限强度值J，则光信号处理微控制器判为无效轴信号，即干扰信号，相反可判为一个轮轴信号。 另外，由于车辆轮胎侧面有些不是完整的遮挡面，光线会从中穿过，还有路面上会有些沙石等杂物遮挡光线。针对这些外界干扰，本实用新型光发射单元包括若干组光发射器，光接收单元包括若干组光敏接收器，光发射器与光敏接收器一一对应，并设定若其中一个或两个光接收器件被干扰了，余下的几个光接收器仍能工作，仍能判断车轴。光发射器为红外发光管，光敏接收器为硅光电池。本识别器的光束发射端和光束接收端内还设置温控加热器，主要为了适应低温环境而用于除冰、霜、水等。如果若干对轮轴识别器设放在路面不同的位置，可用于识别车辆的前进与后退，识别车辆的轴距，识别车辆的速度等。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种非接触式轮轴识别器，包括安装于车道两旁的光束发射端和光束接收端，其特征在于，所述光束发射端包括光发射单元，以及分别与光发射单元连接的发射光束微控制器MCU、频率调节单元；所述光束接收端包括依次连接的光接收单元、光信号滤波电路和光信号处理微控制器MCU，以及与光信号滤波电路连接的频率调节单元；光信号处理微控制器MCU对接收到的光信号进行处理和计算，将接收到的光信号强度与预设的门限强度值相t匕，若接收到的光信号强度大于预设的门限强度值则判为轮轴信号。
2.根据权利要求I所述的非接触式轮轴识别器，其特征在于，所述光发射单元的频率在频率调节单元的控制下在lKHz-150KHz范围内可调节。
3.根据权利要求I所述的非接触式轮轴识别器，其特征在于，所述滤波电路频率在频率调节单元的控制下在lKHz-150KHz范围内可调节。
4.根据权利要求I所述的非接触式轮轴识别器，其特征在于，所述光发射单元为红外线光发射单元或激光发射单元，所述光接收单元为红外线光接收单元或激光接收单元。
5.根据权利要求I所述的非接触式轮轴识别器，其特征在于，所述光束发射端和光束接收端安装高度H设在5CM-30CM之间。
6.根据权利要求I所述的非接触式轮轴识别器，其特征在于，所述光发射单元包括若干组光发射器，所述光接收单元包括若干组光敏接收器，光发射器与光敏接收器一一对应。
7.根据权利要求6所述的非接触式轮轴识别器，其特征在于，所述光发射器为红外发光管，光敏接收器为娃光电池。
专利摘要本实用新型提出非接触式轮轴识别器，该设计易安装，耐低温，搞干扰强，降低了成本。本实用新型包括安装于车道两旁的光束发射端和光束接收端，所述光束发射端包括光发射单元，以及分别与光发射单元连接的发射光束微控制器MCU、频率调节单元；所述光束接收端包括依次连接的光接收单元、光信号滤波电路和光信号处理微控制器MCU，以及与光信号滤波电路连接的频率调节单元；光信号处理微控制器MCU对接收到的光信号进行处理和计算，将接收到的光信号强度与预设的门限强度值相比，若接收到的光信号强度大于预设的门限强度值则判为轮轴信号。
文档编号G08G1/017GK202486982SQ20122014638
公开日2012年10月10日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者叶军平, 宋英良, 杨清海, 林奋革 申请人:广州市图之灵计算机技术有限公司