Ajoneuvoyhdistelmän korkeusmittaus

Abstract

Keskisuurten erikoiskuljetusten, joissa etuautoa ei tarvita, korkeudenmittaus suoritetaan nykysin pääosin käsikäyttöisiä mittavälineitä, rullamittaa, mittasauvaa tai laseretäisyysmittaria käyttäen. Mittausten tarkkuuteen vaikuttaa helposti tien epätasaisuudet sekä mahdollinen mittavälineen kaltevuus. Mittausta suorittavan kuljettajan tulee rullamittaa tai laseretäisyysmittaria käyttäessään kiivetä koneen päälle lakipisteen viereen, korkeus mitatakseen, mikä osaltaan on työturvallisuutta vaarantava tekijä.

Alalta saamani omakohtaisen kokemuksen pohjalta, heräsi ajatus kehittää korkeusmittaukseen automatisoitua laitteistoa helpottamaan kuljettajan tehtävää. Taustoja selviteltyäni huomasin, ettei kyseiseen tarkoitukseen ole vielä laitteistoja tarjolla. Mahdollisesta toteutustavasta minulla oli jo muutama vaihtoehto mielessä ja aloitin eri tekniikoiden vertailun. Varteenotettavimmiksi toteutustavoiksi karsiutuivat konenäkö, laser ja keinohorisonttimenetelmät. Näistä konenäöllä ja laserilla kyettäisiin mahdollisesti täysin automatisoituun ratkaisuun, mutta antureiden suorituskykyvaatimukset ja hinnat selvitettyäni kävi selväksi, että hinta laitteistolle kasvaisi kohtuuttoman korkeaksi. Keinohorisonttimenetelmä puoliautomaattisesti toteutettuna voisi sen sijaan olla hinta-hyöty suhteelta järkevä ratkaisu.

Horisonttimenetelmän mahdolliseksi toteutustavaksi muodostui mastoon sijoitettava keinohorisonttikamera, minkä kuva tuodaan autossa olevalle näytölle. yhdistelmän lakipiste määritetään kameran keinohorisonttia käyttäen. Toteutusta selvitettyäni kävi selväksi, että kameran mittauskulma suhteessa autoon on olennaisen tärkeä, jotta korkeus voidaan tarkasti mitata. Tätä varten laitteisto olisi varustettava kulmaa valvovilla kallistusantureilla. Keinohorisontilla lakipisteen määrittämisen jälkeen, kameran korkeus mitattaisiin, mikä vastaisi yhdistelmän korkeutta.

Menetelmän testaamiseksi tuli laitteistosta rakentaa prototyyppi, jolla toimivuutta voidaan testata. Laitteiston rakentamisessa ilmeni kuitenkin useita haasteita, minkä myötä testien suorittaminen viivästyi. Lopulta testit piti suorittaa soveltaen, mikä osaltaan vaikutti testituloksiin.

Työn tulosten myötä on selvää, että toimivan ja hinnaltaan järkevän laitteiston rakentaminen on suurien haasteiden edessä. Etenkin pitkä mittausvälimatka laitteiston ja lakipisteen välissä osoittautui haasteeksi. Tarkempien tulosten aikaansaamiseksi pitäisi kallistusantureiden tuloksissa esiintynyt häiriö saada poistettua. Myöskään ultraäänen käyttö osana kameran korkeudenmittausta ei vastaa tarpeisiin.

Nowadays, most common ways to measure height of trucks, loaded with medium-sized machinery, are manually operated tape measure, length bar or laser rangefinder. Measurement error happens easily, if measuring device is slanting a bit or some irregularities occur on the road underneath the truck. In many cases, measuring process requires the driver to climb on the machine, which doubtless increases the risk of accident.

Since I have gained my own experience in the field of machinery transport, an idea of developing automated equipment for height measurement grew in my mind. With a quick background survey I found out, that there´s no earlier equipment developed for such purpose. Since the idea I had couple of thoughts as a technical solutions for the equipment. After some inquiry, the possible solutions for the device turned to be machine vision, laser measuring and virtual horizon. From these three options, laser measuring and machine vision could be possible to implement as a fully automated solutions. Anyway, after some survey made from these technical methods, it was clear that equipment implemented either way, would be quite expensive and so unwise. Instead, virtual horizon, played out as a half-automated equipment, could be wise choice while considering price-benefit ratio.

The idea of using virtual horizon for height measurement is based on a camera placed on the top of a telescope cylinder. With the virtual horizon of the camera, the top of the loaded truck will be determined, which after the height of the camera will be measured. After further focus to the solution, I realized that the measuring angle relative to the angle of the target itself is very essential while measuring the height of the truck. For this reason the equipment should be equipped with high resolution inclination sensors.

To test the technical solution, a prototype was needed. After all, many problems came up while building the prototype and so testing was delayed. In the end, tests had to be applied through with some modifications made to the original plan, which also affected to the final results.

In any case, test results show us that major challenges has to be solved to create a wise and workable equipment provided with good market value. Especially the long measuring distance between the measuring device and target turned out to play a key role in the measuring process. To get better results, the error occurred in the inclination sensors should be eliminated. Also, using ultrasonic sensors to measure height in this solution was found unwise choice.