一種手推式水泥混凝土路面接縫損壞檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及道路工程領(lǐng)域，具體涉及一種手推式水泥混凝土路面接縫損壞檢 測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 公路路面的好壞，直接影響到公路運(yùn)輸效益和行車安全。與瀝青路面相比，水泥混 凝土路面的最大缺點(diǎn)之一就是在面板上設(shè)有接縫，接縫的存在不但增加了施工和養(yǎng)護(hù)的困 難，而且降低了路面在該處的傳荷能力，也影響到行車的舒適性。接縫是混凝土板中的一條 縫隙，常用低彈性的填縫料填塞，這樣就使整個(gè)路面承受荷載過(guò)程中，在該處不連續(xù)，并容 易首先破損，尤其是當(dāng)接縫的傳荷能力及防水能力喪失時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致接縫的破損，以致產(chǎn)生 嚴(yán)重的病害，如混凝土板擠碎、拱起、錯(cuò)臺(tái)和唧泥等。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研宄表明，絕大部分水泥混 凝土路面的損壞直接或間接與接縫有關(guān)。而這些接縫又必須存在，主要是為了減少水泥混 凝土面板伸縮變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)力，防止板因溫度差而引起的拱脹、翹曲、開裂及其 受溫度均勻下降而發(fā)生的斷板現(xiàn)象。
[0003] 目前水泥混凝土路面接縫的損壞檢測(cè)主要依靠人工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，主觀性大，而且不 安全。其中國(guó)內(nèi)針對(duì)錯(cuò)臺(tái)的檢測(cè)主要是通過(guò)人工利用直尺或者游標(biāo)卡尺實(shí)現(xiàn)，這種測(cè)量方 法同樣具有以上缺點(diǎn)，有的地區(qū)采用激光斷面儀或超聲波斷面儀實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)臺(tái)的測(cè)量，斷面 儀需要多個(gè)距離傳感器，價(jià)格昂貴。同樣，專利CN101845788A實(shí)用新型了基于結(jié)構(gòu)光視覺(jué) 的水泥混凝土路面錯(cuò)臺(tái)的檢測(cè)裝置，其所采用的激光器陣列成本高，限制了其發(fā)展，不適于 大范圍推廣使用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實(shí)用新型提供了一種手推式水泥混凝土 路面接縫損壞檢測(cè)裝置，該裝置能有效地提取水泥混凝土路面接縫圖像，并且計(jì)算出接縫 的錯(cuò)臺(tái)量，實(shí)現(xiàn)了兩者的相結(jié)合。另外，該裝置降低了檢測(cè)成本，能有效地排除人的主觀干 擾因素，使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：
[0006] 一種手推式水泥混凝土路面接縫損壞檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)小車、設(shè)置在檢測(cè)小車 上的供電模塊和分別與供電模塊相連的圖像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特征提取模塊 和裂縫信息存儲(chǔ)模塊，圖像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特征提取模塊和裂縫信息存儲(chǔ)模 塊順序相連。
[0007] 所述：
[0008] 檢測(cè)小車，作為其它各模塊的載體和支撐，包括車體、前車輪、后車輪、散熱風(fēng)扇模 塊、推桿和伸縮臂。所述散熱風(fēng)扇的作用是降低車體內(nèi)部的溫度，保證計(jì)算機(jī)和其它各模塊 的正常工作；所述伸縮臂，當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)伸出車體外部，并通過(guò)緊固裝置固定，末端與線陣 CCD相機(jī)相連的部分包含高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整相機(jī)與所測(cè)接縫之間的距離；所述伸縮 臂上設(shè)有用于穿引鋼絲繩的引導(dǎo)孔，使檢測(cè)小車能夠沿直線行進(jìn)，保證接縫圖像的真實(shí)性 和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0009] 供電模塊，用于向系統(tǒng)中其它各個(gè)模塊輸出穩(wěn)定電源。
[0010]圖像獲取模塊，包括編碼器、圖像采集卡和安裝在伸縮臂上的線陣CCD相機(jī)和LED線光源。所述編碼器安裝于檢測(cè)車的車輪外側(cè)，其出發(fā)信號(hào)線與圖像采集卡的外觸發(fā)接口 相連，實(shí)時(shí)采集傳送帶速度脈沖信號(hào)，使線陣相機(jī)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整采集頻率保證圖像的真實(shí) 性；圖像采集卡與計(jì)算機(jī)相連傳送其采集的圖像；所述線陣CCD相機(jī)與LED線光源位于同 一水平面內(nèi)并成一定夾角，保證兩者視角的重合；所述線陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)寬度大于接縫 的寬度，所述線光源的照明寬度略大于線陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)寬度。
[0011] 圖像處理模塊，該模塊進(jìn)行接縫圖像處理的過(guò)程包括濾波一一減弱接縫圖像噪聲 的影響；圖像分割一一將裂縫信息從接縫圖像中分離出來(lái)；圖像形態(tài)學(xué)操作一一進(jìn)一步對(duì) 圖像進(jìn)行處理，排除非裂縫信息；
[0012] 裂縫特征提取模塊，用于從分割圖像上獲取裂縫的幾何特征，如裂縫的長(zhǎng)度、寬度 和面積，進(jìn)而對(duì)接縫損壞進(jìn)行類型識(shí)別；
[0013] 裂縫信息存儲(chǔ)模塊，對(duì)采集和分析后的裂縫信息進(jìn)行存儲(chǔ)，方便后續(xù)分析和留檔。
[0014] 其中，由于LED線光源不與接縫平行，會(huì)造成所拍攝接縫圖片照度不均勻的現(xiàn)象， 本實(shí)用新型采用直方圖均衡化的方法對(duì)圖片進(jìn)行修正，消除照度影響。
[0015] 所述圖像處理模塊和裂縫特征提取模塊設(shè)置了多種算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)所得圖像的預(yù)處 理和特征值的提取，是整個(gè)裝置的計(jì)算中樞。
[0016] 所述裂縫信息存儲(chǔ)模塊是在分析所得信息的基礎(chǔ)上，形成初步的結(jié)論，對(duì)損傷情 況進(jìn)行分析和存儲(chǔ)。
[0017] 因此，使用本實(shí)用新型對(duì)水泥混凝土路面接縫進(jìn)行檢測(cè)的效果體現(xiàn)在：
[0018] (1)采用手推式檢測(cè)小車對(duì)接縫進(jìn)行檢測(cè)，使獲取的接縫圖像更加真實(shí)可靠，大大 提高了接縫檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0019] (2)本實(shí)用新型利用結(jié)構(gòu)光三角測(cè)距法能同時(shí)獲取接縫錯(cuò)臺(tái)量，進(jìn)而分析接縫的 損壞程度，避免了通過(guò)人工利用直尺或者游標(biāo)卡尺進(jìn)行錯(cuò)臺(tái)量測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的失誤，使測(cè)量 結(jié)果更加準(zhǔn)確，并且提高了工作效率。
[0020] (3)將圖像獲取機(jī)構(gòu)置于檢測(cè)小車的伸縮臂上，而非小車的底部，從而避免了因接 縫錯(cuò)臺(tái)存在而使小車傾斜的現(xiàn)象，計(jì)算結(jié)果更能準(zhǔn)確反映接縫實(shí)際情況。
[0021] (4)操作方便。只需要人工控制檢測(cè)車沿接縫進(jìn)行檢測(cè)，而后通過(guò)計(jì)算機(jī)確定要檢 測(cè)的接縫，便可得到接縫相關(guān)信息。
[0022] (5)利用結(jié)構(gòu)光測(cè)量的三角測(cè)量原理，而非矩陣方法，簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，提高了工 作效率。
[0023] (6)成本低廉。現(xiàn)階段所使用的激光器陣列成本高昂，限制了其推廣使用。相比而 言，本實(shí)用新型造價(jià)低，同樣檢測(cè)效果好，便于推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本實(shí)用新型正視圖。
[0025] 圖2為本實(shí)用新型左視圖。
[0026] 圖3為本實(shí)用新型圖像采集側(cè)視示意圖。
[0027] 圖4為本實(shí)用新型裂縫檢測(cè)算法的流程圖。
[0028] 圖5為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)光在水泥板上的光條測(cè)點(diǎn)示意圖。
[0029] 圖6為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)光三角測(cè)量接縫錯(cuò)臺(tái)量的原理圖。
[0030] 附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0031] I-車體，2-計(jì)算機(jī)，3-前車輪，4-供電模塊，5-后車輪，6-散熱風(fēng)扇模塊，7-電路 板，8-推桿，9-顯示屏，10-伸縮臂，11-線陣(XD相機(jī)，12-鎖緊機(jī)構(gòu)，13-鋼絲繩引導(dǎo)孔， 14-編碼器，15-LED線光源，16-路面，17-存在錯(cuò)臺(tái)的接縫，18-水泥板，19-水泥板，20-結(jié) 構(gòu)光光條，21-第一測(cè)點(diǎn)，22-第二測(cè)點(diǎn)，23-第三測(cè)點(diǎn)，24-第四測(cè)點(diǎn)，25-透鏡，26-光敏檢 測(cè)元件。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳述。
[0033] 參照?qǐng)D1-2, 一種手推式水泥混凝土路面接縫損壞檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)小車、設(shè)置 在檢測(cè)小車上的供電模塊和分別與供電模塊相連的圖像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特 征提取模塊和裂縫信息存儲(chǔ)模塊，圖像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特征提取模塊和裂縫 信息存儲(chǔ)模塊順序相連。
[0034] 檢測(cè)小車，作為其它各模塊的載體和支撐，包括車體1、前車輪3、后車輪5、散熱風(fēng) 扇模塊6、推桿8和伸縮臂10。所述散熱風(fēng)扇6的作用是降低車體1內(nèi)部的溫度，保證計(jì)算 機(jī)和其它各模塊的正常工作；所述伸縮臂10,當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)伸出車體1外部，并通過(guò)緊固裝 置固定，末端與線陣CCD相機(jī)11相連的部分包含高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及鎖緊機(jī)構(gòu)12,用于調(diào)整相 機(jī)11與所測(cè)接縫之間的距離；所述伸縮臂10上設(shè)有用于穿引鋼絲繩的引導(dǎo)孔13,使檢測(cè) 小車能夠沿直線行進(jìn)，保證接縫圖像的真實(shí)性和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性；所述用于引導(dǎo)檢測(cè)小 車沿直線行進(jìn)的鋼絲繩可用釘粧或配重塊拉直，并與接縫17平行，以便獲取更加真實(shí)準(zhǔn)確 的接縫圖像。
[0035] 在該裝置工作過(guò)程中，供電模塊4向系統(tǒng)其它模塊所使用的設(shè)備供電，可保證系 統(tǒng)中其它各個(gè)模塊的正常工作。
[0036] 圖像獲取模塊，包括線陣C⑶相機(jī)11、編碼器14和LED線光源15。所述編碼器 14的殼體安裝、固定在檢測(cè)小車車輪外側(cè)，編碼器14的旋轉(zhuǎn)軸與車輪連接，與車輪保持相 同的角速度，并實(shí)時(shí)采集脈沖信號(hào)，使線陣CCD相機(jī)11能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整采集頻率保證圖像的 真實(shí)性；如圖3所示，所述LED線光源15和線陣C⑶相機(jī)11處于同一水平面內(nèi)，LED線光 源15與路面成一定夾角，以保證其照射范圍與線陣CCD相機(jī)11的視場(chǎng)重合，并略寬于線陣 C⑶相機(jī)11的視場(chǎng)。
[0037] 其中，由于LED線光源15與路面形成一定夾角，導(dǎo)致拍攝圖片照度不均勻。為了 清晰地還原真實(shí)場(chǎng)景，需要對(duì)圖片進(jìn)行修正，消除照度影響。本實(shí)用新型采用直方圖均勻化 方法來(lái)消除照度影響，具體實(shí)施步驟如下：
[0038] 灰度直方圖的橫坐標(biāo)代表灰度級(jí)，縱坐標(biāo)代表該灰度級(jí)出現(xiàn)的頻度，它是圖像最 基本的統(tǒng)計(jì)特征。根據(jù)定義，在離散形式下，用rk表示離散灰度級(jí)，用pjrk)表示pjr)，則 有下式成立：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種手推式水泥混凝土路面接縫損壞檢測(cè)裝置，其特征是：包括檢測(cè)小車、設(shè)置在 檢測(cè)小車上的供電模塊和分別與供電模塊相連的圖像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特征 提取模塊和裂縫信息存儲(chǔ)模塊，圖像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特征提取模塊和裂縫信 息存儲(chǔ)模塊順序相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是：所述檢測(cè)小車包括車體、前車輪、后車輪、散 熱風(fēng)扇模塊、推桿和伸縮臂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是：所述圖像獲取模塊包括編碼器、圖像采集卡 和安裝在伸縮臂上的線陣CCD相機(jī)和LED線光源，編碼器安裝于檢測(cè)車的車輪外側(cè)，其出發(fā) 信號(hào)線與圖像采集卡的外觸發(fā)接口相連，實(shí)時(shí)采集傳送帶速度脈沖信號(hào)，使線陣相機(jī)能夠 實(shí)時(shí)調(diào)整采集頻率保證圖像的真實(shí)性；圖像采集卡與計(jì)算機(jī)相連傳送其采集的圖像；線陣 CCD相機(jī)與LED線光源位于同一水平面內(nèi)并成一定夾角，保證兩者視角的重合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是：線陣CCD相機(jī)的視場(chǎng)寬度大于接縫的寬度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是：線光源的照明寬度略大于線陣CCD相機(jī)的 視場(chǎng)寬度。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種手推式水泥混凝土路面接縫損壞檢測(cè)裝置，其特征是：包括檢測(cè)小車、設(shè)置在檢測(cè)小車上的供電模塊和分別與供電模塊相連的圖像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特征提取模塊和裂縫信息存儲(chǔ)模塊，圖像獲取模塊、圖像處理模塊、裂縫特征提取模塊和裂縫信息存儲(chǔ)模塊順序相連。該裝置能有效地提取水泥混凝土路面接縫圖像，并且計(jì)算出接縫的錯(cuò)臺(tái)量，實(shí)現(xiàn)了兩者的相結(jié)合。另外，該裝置降低了檢測(cè)成本，能有效地排除人的主觀干擾因素，使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。
【IPC分類】E01C23-01
【公開號(hào)】CN204491372
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420824032
【發(fā)明人】英紅, 吳倩, 劉洪林
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日