[发明专利]露天矿矿用自卸卡车路况安全预警装置及方法

说明书

本发明公开了一种矿用自卸卡车路况安全预警装置及方法，装置包括示宽激光器、摄像机、立柱、远示距激光器和近示距激光器，在矿用自卸卡车前端设有立柱，在立柱上自下而上依次设置近示距激光器、远示距激光器、摄像机，近示距激光器和远示距激光器分别生成沿水平横向的近光斑和远光斑，示宽激光器与车轮中心线平齐，生成示宽光斑，采用线性激光扫描与图像识别相结合的方式，识别露天矿区路面安全状态，利用鼓包、落石和凹坑发生时导致的一字型光斑形变，可以定量检测路面缺陷的类型和严重程度，同时可以定位路面缺陷与车轮行进方向的间距，采用远光斑和近光斑两级预警方式，避免了紧急制动带来的不可逆损伤，结构新颖，可靠实用，经济型良好。

技术领域

本发明涉及露天矿区汽车运输技术领域，具体涉及一种露天矿矿用自卸卡车安全预警装置及方法。

背景技术

矿用自卸卡车是国内外大型露天矿区汽车运输的主要装备，主要由车头、车架、车厢、车轮以及附带的动力、制动、减震缓冲装置等构成，具备自重大、载重大、体积大的特点。

在露天矿生产过程中，路况好坏直接关系到矿用自卸卡车能否平稳运行。首先，由于矿用自卸卡车载重量大，以常见的卡特公司793F矿用自卸卡车为例，额定载重220吨，满载重量390吨，路面需要承受巨大的负载，导致路面易于出现凹坑或鼓包等缺陷。其次，矿用自卸卡车的车厢为开放式，当满载运送矿石或岩土的过程中，不可避免地发生矿石或岩土的洒落，当重载矿用自卸卡车的车轮压到洒落的矿石或岩土时，轻则加剧车轮的磨损甚至爆胎，重则造成整车的失稳甚至翻车。第三，矿用自卸卡车行进过程中巨大的惯量，对制动系统系统有着严苛的考验，通常需要先电制动减速，缓行后再机械制动，制动时间长、制动距离长，而一旦采用紧急制动，将对制动系统特别是机械制动器产生不可逆损害。因而，针对矿用自卸卡车，需要及早发现路面上的凹坑、鼓包和落石，进行路况安全预警。

针对路况预警技术，目前主要有以下几种方式：第一，采用雷达探测，利用激光雷达、毫米波雷达等设备探测路面，识别落石等障碍物，如专利号为CN201811408803.5公开的一种矿用卡车障碍物探测系统机探测方法、专利号为CN201680059290公开的越野自卸卡车以及障碍物判断装置；第二，采用机械视觉识别，通过摄像头观测障碍物，如专利号为CN201620256583.9公开的一种安装有倒车可视装置的矿用卡车。

然而，现有研究尚存在以上问题：第一，采用激光雷达，受限于工作原理，激光雷达扫描主要利用点光源发射激光束，入射到目标物后，依赖检测反射回来的激光束进行测距，激光束的入射角度以及目标物的反射特性对激光雷达测距的结果影响较大，因而对三维目标进行扫描时，三维空间上的角度分辨率难以保证，同时，从三维点云中识别凹坑、鼓包和落石的难度较大，可靠性和实用性有限，并且成本较高；第二，由于路面凹坑、鼓包以及落石与周边环境的颜色区分度低，直接采用机器视觉图像分析，难以区分障碍物，特别是能见度比较低的情况，可靠性差。因而有必要研究一种矿用自卸卡车路况安全预警装置，综合考虑可靠性、实用性、经济性，以便快速准确地识别路面状况。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、能快速准确识别路面状况、可靠性高的矿用自卸卡车路况安全预警装置及方法。

技术方案：本发明的一种露天矿矿用自卸卡车路况安全预警装置，包括示宽激光器、摄像机、远示距激光器和近示距激光器，在矿用自卸卡车(1)沿水平纵向的前端中央位置设置立柱，在立柱上自下而上依次设置近示距激光器、远示距激光器和摄像机，近示距激光器和远示距激光器经信号线与摄像机的输入口相连，摄像机的输出口经信号线与矿用自卸卡车的行车电脑相连，矿用自卸卡车行驶在行车道上，所述的近示距激光器和远示距激光器为一字型绿激光器，能够朝向行车道发射激光束，分别生成沿水平横向的近光斑和远光斑，所述的示宽激光器为一字型绿激光器，设置在矿用自卸卡车车头的两端，与车轮中心线平齐，能够朝向行车道发射激光束，生成示宽光斑，通过所述的摄像机采集行车道上的近光斑、远光斑和示宽光斑围定的区域，及时判断此区域内是否有鼓包、落石和凹坑。