專利名稱：激光三維數(shù)字路形儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對路面形貌與三維數(shù)字斷面結構顯示與對路面行駛質(zhì)量和路面狀況的高速定量檢測裝置，特別是一種激光三維數(shù)字路形儀。
二
背景技術：
按照國際與國家對路面狀況檢測與評價技術規(guī)程的規(guī)定，要求在不影響正常交通的情況下定期高速高效的給出表征路面行駛質(zhì)量的路面的平整度和表征路面狀況的車轍和裂縫，坑槽等路面破損，以正確評價路面和指導維修。這是一個我國急待解決，而國際上也尚未成功解決的技術難題。我國的路面檢測技術，至今大多仍采用人工或低速檢測儀器，如三米尺，八輪儀檢測平整度，橫斷面尺檢測車轍，對路面破損狀況檢測大多仍用人工實地調(diào)查，國際上雖發(fā)展了多種具有一定智能水平的高速檢測儀器，如顛簸累集儀、基于高程測量的激光測平儀和多探頭車轍儀等，但大多仍為單一功能的，價格高昂而且仍遠不能滿足的高速公路的定量，實時檢測的要求。如平整度儀雖較成熟，但用加速度傳感器仍不能完全有效修正車體振動，測量數(shù)據(jù)用時序分包不能嚴格和路樁對應，對車轍的多高程計列陣檢測，不僅價格很高而且存在不能覆蓋全車道的困難，特別是對對路面裂縫，坑槽等路面破損至今尚無有效測量儀器，即使國際上最先進的基于對路面狀況全程攝影的路面病害調(diào)查儀，由于數(shù)據(jù)量太大，需要配置高性能的信息處理中心進行后處理，效率很低，且僅能給出對裂縫的記錄，對變形類破損則無能為力，即使對列縫也因不能確定變形而不能分類，因此不能填寫和給出路面狀況報表，不能給出三維形貌與定量的斷面數(shù)據(jù)。更不能按路樁里程對測量數(shù)據(jù)進行標志以實現(xiàn)和路面對應指導維修。
三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效消除車體振動對平整度與車轍等測量的影響，在不影響正常交通的情況下高速高效的給出表征路面行駛質(zhì)量的路面的平整度和表征路面狀況的車轍和裂縫，坑槽等路面破損，特別是能給出路面的三維數(shù)字結構，并對測量數(shù)據(jù)以里程標志，以正確評價路面和指導維修的激光三維數(shù)字路形儀。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案是一種激光三維數(shù)字路形儀，包括載體車，其特征在于車體下一側設置共梁雙高程計平整度儀，車體后端設置路面破損狀況檢測儀及車轍斷面儀，平整度儀、路面破損狀況檢測儀和車轍斷面儀分別與車內(nèi)的激光電源、里程計及計算機處理系統(tǒng)組成的信息測控處理中心連接，平整度儀]由兩個共梁高程計構成，高程計由半導體激光器、線陣CCD探測器與透鏡組成；車轍斷面儀由半導體激光器與柱面透鏡形成的激光片光源與面陣CCD圖像探測器、濾光器組成；路面破損狀況檢測儀由半導體激光器，柱面透鏡與光柵形成的多片光源與面陣CCD圖像探測器與濾光器組成。
本發(fā)明的工作原理是沿車體一側車輪前后設置兩個共梁高程計與兩輪形成等間隔分布，二次差分獲得路面高程變化值，其差分有效消除車體振動的影響，給出平整度，實現(xiàn)了對路面縱向平整度的車載高速智能檢測，克服了國外采用慣性基準或加速度傳感器修正車體振動帶來的困難；和里程計相連并受里程計控制，對數(shù)據(jù)進行和路樁一致的標志；在車體下部設置與地面成銳角的片狀激光對地面成小角度照明橫向路面，面陣CCD圖像探測器對路面成大角度拍攝路面變形光線，給出路面車轍數(shù)字斷面在車體下設置片光源組對地面成小角度照明路面，面陣CCD圖像探測器對地面成大角度拍攝，形像而定量的給出路面的數(shù)字結構。實現(xiàn)對列縫，擁包，沉陷等不同路面破損的正確分類，給出路面破損狀況報表。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點是1、不用加速度傳感器，能有效消除車體振動對平整度測量的影響，并對平整度數(shù)據(jù)嚴格按里程標志，2、由片光照明路面，面陣CCD圖象探測與存儲構成的車轍儀結構簡單，能直接給出車轍斷面形狀與數(shù)值，而且克復了多傳感器技術的價格高，不能實現(xiàn)全車道測量與難于同步等困難。3、由等角間隔片光族傾斜小角度照明路面，面陣CCD探測與存儲構成的路面破損狀況檢測儀不僅形象給出路面三維形貌而且能正確對破損分類給出不同類破損數(shù)量，成功解決了二維CCD攝像不能檢測變形和對破損分類的難題，4、與擺動掃描車轍儀比，不僅能直接得到車轍斷面形狀而且可有效克復車體振動影響5，與相關專利相比，平整度數(shù)據(jù)采用了里程分包，車轍與路面破損狀況檢測儀采用了時間，空間雙標志；在光路布置上，車轍斷面儀與路面破損檢測儀都采用激光發(fā)射與探測分離的布置，光源置車體下成小角度照明路面，面陣CCD圖像探測器對路面成大角度探測，大大提高了檢測精度。6、能同時進行平整度，車轍，紋理和裂縫，變形，錯臺與坑槽等路面破損的多參數(shù)測量。特別是能給出路面的三維形貌與斷面數(shù)據(jù)。
四


圖1是本發(fā)明的激光三維數(shù)字路形儀的構成示意圖。
圖2是本發(fā)明的平整度檢測儀的構成示意圖。
圖3是本發(fā)明的車轍斷面儀的構成示意圖。
圖4是本發(fā)明的路面破損檢測儀的構成示意圖。
五
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
結合圖1、圖2，圖3、圖4，本發(fā)明的路面狀況激光三維數(shù)字路形儀，包括載體車21，在車體下一側設置共梁雙高程差分平整度儀4，車體后端設置路面破損狀況檢測儀2及車轍斷面儀3。共梁雙高程計平整度儀4、路面破損狀況檢測儀2和車轍斷面儀3分別與車內(nèi)的激光電源23，里程計24及計算機信息處理系統(tǒng)25組成的信息測控處理中心1連接，共梁雙高程計平整度儀4由兩個高程計22構成，高程計22由半導體激光器7、線陣CCD探測器8與透鏡9組成與里程計24連接，并由里程計控制；車轍斷面儀3由半導體激光器12經(jīng)柱面透鏡13一維擴束成片光與面陣CCD探測器10、濾光器11構成，片光與路面形成小角度橫向照射路面并形成車轍斷面掃描線6，面陣或帶狀CCD探測器置于車體上部對準路面成大角度拍攝；路面破損狀況檢測儀2由半導體激光器17經(jīng)柱面透鏡18和非線性光柵19一維擴束成的片光組與面陣CCD探測器15與濾光器16構成，片光組成小角度傾斜照射路面，并形成對路面破損狀況與路形的掃描線族5。面陣CCD探測器置于車體上部與路面成大角度拍攝。車轍儀的片光源也可用兩臺片光源拼接照明全車道以提高光強和均勻性，路面破損狀況檢測儀的片光族的多光片也可用多個激光器和柱面透鏡分別產(chǎn)生的多個片光組成。
權利要求
1.一種激光三維數(shù)字路形儀，包括載體車[21]，其特征在于車體下一側設置共梁雙高程計平整度儀[4]，車體后端設置路面破損狀況檢測儀[2]及車轍斷面儀[3]，平整度儀[4]、路面破損狀況檢測儀[2]和車轍斷面儀[3]分別與車內(nèi)的激光電源[23]、里程計[24]及計算機處理系統(tǒng)[25]組成的信息測控處理中心[1]連接，平整度儀[4]由兩個共梁的高程計[22]構成，高程計[22]由半導體激光器[7]、線陣CCD探測器[8]與透鏡[9]組成；車轍斷面儀[3]由半導體激光器[12]與柱面透鏡[13]形成的激光片光源與面陣CCD圖像探測器[10]、濾光器[11]組成；路面破損狀況檢測儀[2]由半導體激光器[17]，柱面透鏡[18]與光柵[19]形成的多片光源與面陣CCD圖像探測器[15]與濾光器[16]組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光三維數(shù)字路形儀，其特征在于車體一側的共梁雙高程計平整度儀[4]沿車體一側車輪前后設置，兩個共梁高程計與兩輪形成等間隔分布，與里程計連接，數(shù)據(jù)采集受里程計[24]控制。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的激光三維數(shù)字路形儀，其特征在于在車體后方的車轍斷面儀[3]中激光片光源由半導體激光器[12]與柱面透鏡[13]構成，片光與路面成小角度照射路面，面陣CCD數(shù)字圖像探測器[10]對路面成大角度拍攝。圖像探測器與里程計[24]連接，對圖面進行里程標志。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的激光三維數(shù)字路形儀，其特征在于在車體后方設置的路面破損狀況檢測儀[2]的多片光源由半導體激光器[17]與柱面透鏡[18]光柵[19]形成的一族等角間隔片光，成小角度傾斜照射路面，面陣CCD數(shù)字攝像機[15]對路面成大角度拍攝，圖像探測器與里程計[24]連接，對圖面進行里程標志。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光三維數(shù)字路形儀。包括儀器載體車，在車體下一側設置平整度儀，車體后端設置激光路面破損狀況檢測儀及車轍斷面儀。路面平整度儀、路面破損狀況檢測儀和車轍斷面儀分別與車內(nèi)的激光電源及里程計與計算機測控處理中心連接，平整度儀由兩個共梁的高程計構成；路面破損狀況檢測儀由對路面成小角度照明的一族等角間隔多片光源與面陣CCD圖像探測器構成；車轍斷面儀由對路面小角度照明的片光源與面陣CCD圖像探測器構成。本發(fā)明實現(xiàn)了高速檢測，能有效消除車體振動對測量的影響，能形象而定量地給出路面三維數(shù)字結構，平整度檢測精度達0.1毫米，車轍及路面變形檢測精度達1毫米，裂縫檢測精度2毫米。
文檔編號G01N21/88GK1621816SQ20031010645
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權日2003年11月28日
發(fā)明者賀安之, 徐友仁, 賀寧, 賀斌 申請人:南京理工大學