一种大空隙排水沥青路面构造深度测试仪及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于交通运输工程中公路工程技术领域，具体涉及一种大空隙排水沥青路 面构造深度测试仪及测量方法。
【背景技术】
[0002] 在道路工程中，常用铺砂法和车载式激光构造深度仪来测量路面的构造深度，用 以评定路面表面的宏观构造，从而评价其抗滑、排水、噪声等性能。车载式构造深度仪价格 相对较高，操作复杂，且在有坑槽构造的路面上测试结果受到影响，因此使用受到限制，一 般试验时不采用该方法。铺砂法是将已知体积的砂，摊铺在所要测试路面的表面，得出砂的 体积与所覆盖面积的比值，即为构造深度，这是目前工程上最基本和最常用的方法。
[0003] 铺砂法测定路面表面构造深度时，尽管其方法简便，但是误差较大。其原因有很 多，装砂的方法没有标准，致使测量用砂的紧密程度不一样；摊砂用的推平板没有标准，导 致试验结果出现误差；不同操作人员摊铺力度不同，导致摊铺面积过大或过小，以致数据误 差，这些铺砂法本身的误差会导致测量结果的不准确。同时，采用铺砂法测量大空隙排水沥 青路面表面构造深度时，在摊铺过程中部分砂会下漏到路面结构内部，出现孔洞现象，这样 就导致摊铺的砂面积减小，砂体积与面积的比值增大，即所测构造深度大于路面表面实际 的构造深度值。综上所述，这些情况已不能满足大空隙排水沥青路面构造深度测试的需要， 迫切需要研发一种准确、快速测量大空隙排水沥青路面表面构造深度的仪器。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种大空隙排水沥青路面构造深 度测试仪及测量方法。本发明解决了铺砂法测量大空隙排水沥青路面表面构造深度不准确 的技术问题，该方法可以准确、快速测量大空隙排水沥青路面表面的构造深度。
[0005] 本发明采用的技术方案如下： 一种大空隙排水沥青路面构造深度测试仪，包括四轮推车、测试箱、图像处理器、图像 采集仪和数据传输装置； 所述的四轮推车上设有测试箱，所述的测试箱四周具有遮光板，所述的测试箱底部四 周设有耐磨挡板； 所述的测试箱的上方设有内置蓄电池的图像处理器，蓄电池为大空隙排水沥青路面构 造深度测试仪提供电源； 所述的测试箱内设有将测试箱分为上、下两部分的承载板，所述的图像采集仪设于测 试箱的内部，且固定于承载板的上表面上； 所述的数据传输装置设于测试箱的内部，所述的数据传输装置的输入端与图像采集仪 相连，所述的数据传输装置的输出端与图像处理器相连； 所述的承载板的下表面上固定有日光灯，所述的日光灯与蓄电池电连接； 所述的四轮推车上设有控制测试箱移动的装置，该装置包括相互匹配的螺旋杆和螺纹 套筒、变向齿轮组以及控制把手； 所述的螺纹套筒与测试箱固定连接；所述的螺旋杆顶端设有变向齿轮组； 所述的变向齿轮组用于控制测试箱在水平方向或竖直方向上运动； 所述的变向齿轮组上设有用于控制变向齿轮组转动的控制把手； 所述的图像处理器上设有控制大空隙排水沥青路面构造深度测试仪的开启和关闭的 电源开关，所述的电源开关与蓄电池电连接； 所述的图像处理器上还设有用于设置测量参数的设置按钮和测量按钮。
[0006] 进一步，优选的是所述的图像处理器上设有用于显示测试结果和参数数据的显示 屏。
[0007] 进一步，优选的是所述的图像处理器上设有外部连接端口。
[0008] 进一步，优选的是所述的测量按钮包括单次测量按钮和连续测量按钮。
[0009] 所述的测试箱与螺纹套筒、测试箱与四轮推车以及螺旋杆与四轮推车之间的连接 均采用连接部件相连。连接部件的形状无限定，以便于连接为最优。
[0010] 一种大空隙排水沥青路面构造深度的测量方法，基于上述的大空隙排水沥青路面 构造深度测试仪进行测量，包括如下步骤： 步骤（1 )，将四轮推车调整到需要测量构造深度的大空隙排水沥青路面上，转动控制把 手，带动变向齿轮组转动，使得螺纹套筒带动测试箱，通过螺旋杆上下竖直移动，直至调整 耐磨挡板与路面刚刚接触，但不妨碍四轮推车行走为止； 步骤（2)，打开电源开关，按下设置按钮，输入在选定条件下确定的灰度系数K值，按下 测量按钮后，图像采集仪对路面表面构造进行拍摄测量得到图像数据，然后经过数据传输 装置将图像数据传输到图像处理器中进行灰度处理，得到灰度值二维数字矩阵，通过灰度 均值数学模型运算得到图像灰度均值M，与在选定条件下标定的灰度系数K相乘，得到灰度 均值M和灰度系数K的乘积，S卩为构造深度值TD。
[0011] 所述的灰度均值数学模型运算具体为：图像经过灰度化处理得到灰度值二维数字 矩阵，求出灰度值的平均值，然后将灰度值二维数字矩阵划分为两个子灰度值矩阵，一个子 灰度值矩阵所含n个灰度值都大于等于平均值，另一个子灰度值矩阵所含m个灰度值都小 于平均值，然后分别将两个矩阵中所含灰度值与平均值相减，将所得偏差取绝对值后累加， 再除以对应矩阵数据点的个数n和m，分别求出相应的灰度平均绝对偏差和^^，将两个 灰度平均绝对偏差相加得灰度均值M。
[0012] 本发明主要原理是：通常一幅图像由亮度、色调和饱和度三个特性表征，图像经过 灰度处理后，得到的灰度图像只与亮度有关，每个像素点可以用一个亮度值表述，也称为灰 度值。而对于路面构造来说不同深度部位反光程度有所差异，反应到图像上即为不同像素 点的亮度值不同，从而可以采用灰度图像的亮度值来间接反应构造深度。本发明主要方法 为：在大空隙排水沥青路面表面拍摄一幅图像，将图像数据进行灰度处理得到相应的灰度 值二维数字矩阵，通过灰度均值数学模型运算得到图像灰度均值M，在选定的条件下进行标 定得到灰度系数K，灰度均值M和灰度系数K的乘积即为构造深度值TD。该方法可以准确、 快速测量大空隙排水沥青路面表面的构造深度。
[0013] 本发明与现有技术相比，其有益效果为： 本发明通过在测试箱内设置固定高度的光源和图像采集仪，使得图像采集过程中避 免外界光线变化和图像采集仪高度不同的影响，采用最小二乘法原理在密级配沥青路面上 对灰度系数进行标定，然后将相同条件下采集到的路面表面构造图像数据传递给图像处理 器，通过灰度均值数学模型相关运算得出相应的灰度均值，将灰度系数与灰度均值相乘得 到对应的构造深度值，实现了准确、快速测量大空隙排水沥青路面表面构造深度的目的。
[0014] 本发明可以准确的测量大空隙排水沥青路面表面的构造深度，避免铺砂法在测量 大空隙排水沥青路面构造深度时出现的漏砂孔洞现象，从而为评价路面宏观构造、排水性 能等提供准确的数据。
[0015] 本发明可以快速测量路面的构造深度，为需要大量测定路面构造深度的实际工 程，节省人力物力，提供作业效率。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明大空隙排水沥青路面构造深度测