专利名称：激光三维数字路形仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对路面形貌与三维数字断面结构显示与对路面行驶质量和路面状况的高速定量检测装置，特别是一种激光三维数字路形仪。
二
背景技术：
按照国际与国家对路面状况检测与评价技术规程的规定，要求在不影响正常交通的情况下定期高速高效的给出表征路面行驶质量的路面的平整度和表征路面状况的车辙和裂缝，坑槽等路面破损，以正确评价路面和指导维修。这是一个我国急待解决，而国际上也尚未成功解决的技术难题。我国的路面检测技术，至今大多仍采用人工或低速检测仪器，如三米尺，八轮仪检测平整度，横断面尺检测车辙，对路面破损状况检测大多仍用人工实地调查，国际上虽发展了多种具有一定智能水平的高速检测仪器，如颠簸累集仪、基于高程测量的激光测平仪和多探头车辙仪等，但大多仍为单一功能的，价格高昂而且仍远不能满足的高速公路的定量，实时检测的要求。如平整度仪虽较成熟，但用加速度传感器仍不能完全有效修正车体振动，测量数据用时序分包不能严格和路桩对应，对车辙的多高程计列阵检测，不仅价格很高而且存在不能覆盖全车道的困难，特别是对对路面裂缝，坑槽等路面破损至今尚无有效测量仪器，即使国际上最先进的基于对路面状况全程摄影的路面病害调查仪，由于数据量太大，需要配置高性能的信息处理中心进行后处理，效率很低，且仅能给出对裂缝的记录，对变形类破损则无能为力，即使对列缝也因不能确定变形而不能分类，因此不能填写和给出路面状况报表，不能给出三维形貌与定量的断面数据。更不能按路桩里程对测量数据进行标志以实现和路面对应指导维修。
三
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效消除车体振动对平整度与车辙等测量的影响，在不影响正常交通的情况下高速高效的给出表征路面行驶质量的路面的平整度和表征路面状况的车辙和裂缝，坑槽等路面破损，特别是能给出路面的三维数字结构，并对测量数据以里程标志，以正确评价路面和指导维修的激光三维数字路形仪。
实现本发明目的的技术解决方案是一种激光三维数字路形仪，包括载体车，其特征在于车体下一侧设置共梁双高程计平整度仪，车体后端设置路面破损状况检测仪及车辙断面仪，平整度仪、路面破损状况检测仪和车辙断面仪分别与车内的激光电源、里程计及计算机处理系统组成的信息测控处理中心连接，平整度仪]由两个共梁高程计构成，高程计由半导体激光器、线阵CCD探测器与透镜组成；车辙断面仪由半导体激光器与柱面透镜形成的激光片光源与面阵CCD图像探测器、滤光器组成；路面破损状况检测仪由半导体激光器，柱面透镜与光栅形成的多片光源与面阵CCD图像探测器与滤光器组成。
本发明的工作原理是沿车体一侧车轮前后设置两个共梁高程计与两轮形成等间隔分布，二次差分获得路面高程变化值，其差分有效消除车体振动的影响，给出平整度，实现了对路面纵向平整度的车载高速智能检测，克服了国外采用惯性基准或加速度传感器修正车体振动带来的困难；和里程计相连并受里程计控制，对数据进行和路桩一致的标志；在车体下部设置与地面成锐角的片状激光对地面成小角度照明横向路面，面阵CCD图像探测器对路面成大角度拍摄路面变形光线，给出路面车辙数字断面在车体下设置片光源组对地面成小角度照明路面，面阵CCD图像探测器对地面成大角度拍摄，形像而定量的给出路面的数字结构。实现对列缝，拥包，沉陷等不同路面破损的正确分类，给出路面破损状况报表。
本发明与现有技术相比，其显著优点是1、不用加速度传感器，能有效消除车体振动对平整度测量的影响，并对平整度数据严格按里程标志，2、由片光照明路面，面阵CCD图象探测与存储构成的车辙仪结构简单，能直接给出车辙断面形状与数值，而且克复了多传感器技术的价格高，不能实现全车道测量与难于同步等困难。3、由等角间隔片光族倾斜小角度照明路面，面阵CCD探测与存储构成的路面破损状况检测仪不仅形象给出路面三维形貌而且能正确对破损分类给出不同类破损数量，成功解决了二维CCD摄像不能检测变形和对破损分类的难题，4、与摆动扫描车辙仪比，不仅能直接得到车辙断面形状而且可有效克复车体振动影响5，与相关专利相比，平整度数据采用了里程分包，车辙与路面破损状况检测仪采用了时间，空间双标志；在光路布置上，车辙断面仪与路面破损检测仪都采用激光发射与探测分离的布置，光源置车体下成小角度照明路面，面阵CCD图像探测器对路面成大角度探测，大大提高了检测精度。6、能同时进行平整度，车辙，纹理和裂缝，变形，错台与坑槽等路面破损的多参数测量。特别是能给出路面的三维形貌与断面数据。
四
图1是本发明的激光三维数字路形仪的构成示意图。
图2是本发明的平整度检测仪的构成示意图。
图3是本发明的车辙断面仪的构成示意图。
图4是本发明的路面破损检测仪的构成示意图。
五
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
结合图1、图2，图3、图4，本发明的路面状况激光三维数字路形仪，包括载体车21，在车体下一侧设置共梁双高程差分平整度仪4，车体后端设置路面破损状况检测仪2及车辙断面仪3。共梁双高程计平整度仪4、路面破损状况检测仪2和车辙断面仪3分别与车内的激光电源23，里程计24及计算机信息处理系统25组成的信息测控处理中心1连接，共梁双高程计平整度仪4由两个高程计22构成，高程计22由半导体激光器7、线阵CCD探测器8与透镜9组成与里程计24连接，并由里程计控制；车辙断面仪3由半导体激光器12经柱面透镜13一维扩束成片光与面阵CCD探测器10、滤光器11构成，片光与路面形成小角度横向照射路面并形成车辙断面扫描线6，面阵或带状CCD探测器置于车体上部对准路面成大角度拍摄；路面破损状况检测仪2由半导体激光器17经柱面透镜18和非线性光栅19一维扩束成的片光组与面阵CCD探测器15与滤光器16构成，片光组成小角度倾斜照射路面，并形成对路面破损状况与路形的扫描线族5。面阵CCD探测器置于车体上部与路面成大角度拍摄。车辙仪的片光源也可用两台片光源拼接照明全车道以提高光强和均匀性，路面破损状况检测仪的片光族的多光片也可用多个激光器和柱面透镜分别产生的多个片光组成。
权利要求
1.一种激光三维数字路形仪，包括载体车[21]，其特征在于车体下一侧设置共梁双高程计平整度仪[4]，车体后端设置路面破损状况检测仪[2]及车辙断面仪[3]，平整度仪[4]、路面破损状况检测仪[2]和车辙断面仪[3]分别与车内的激光电源[23]、里程计[24]及计算机处理系统[25]组成的信息测控处理中心[1]连接，平整度仪[4]由两个共梁的高程计[22]构成，高程计[22]由半导体激光器[7]、线阵CCD探测器[8]与透镜[9]组成；车辙断面仪[3]由半导体激光器[12]与柱面透镜[13]形成的激光片光源与面阵CCD图像探测器[10]、滤光器[11]组成；路面破损状况检测仪[2]由半导体激光器[17]，柱面透镜[18]与光栅[19]形成的多片光源与面阵CCD图像探测器[15]与滤光器[16]组成。
2.根据权利要求1所述的激光三维数字路形仪，其特征在于车体一侧的共梁双高程计平整度仪[4]沿车体一侧车轮前后设置，两个共梁高程计与两轮形成等间隔分布，与里程计连接，数据采集受里程计[24]控制。
3.根据权利要求1或2所述的激光三维数字路形仪，其特征在于在车体后方的车辙断面仪[3]中激光片光源由半导体激光器[12]与柱面透镜[13]构成，片光与路面成小角度照射路面，面阵CCD数字图像探测器[10]对路面成大角度拍摄。图像探测器与里程计[24]连接，对图面进行里程标志。
4.根据权利要求1或2所述的激光三维数字路形仪，其特征在于在车体后方设置的路面破损状况检测仪[2]的多片光源由半导体激光器[17]与柱面透镜[18]光栅[19]形成的一族等角间隔片光，成小角度倾斜照射路面，面阵CCD数字摄像机[15]对路面成大角度拍摄，图像探测器与里程计[24]连接，对图面进行里程标志。
全文摘要
本发明涉及一种激光三维数字路形仪。包括仪器载体车，在车体下一侧设置平整度仪，车体后端设置激光路面破损状况检测仪及车辙断面仪。路面平整度仪、路面破损状况检测仪和车辙断面仪分别与车内的激光电源及里程计与计算机测控处理中心连接，平整度仪由两个共梁的高程计构成；路面破损状况检测仪由对路面成小角度照明的一族等角间隔多片光源与面阵CCD图像探测器构成；车辙断面仪由对路面小角度照明的片光源与面阵CCD图像探测器构成。本发明实现了高速检测，能有效消除车体振动对测量的影响，能形象而定量地给出路面三维数字结构，平整度检测精度达0.1毫米，车辙及路面变形检测精度达1毫米，裂缝检测精度2毫米。
文档编号G01N21/88GK1621816SQ20031010645
公开日2005年6月1日 申请日期2003年11月28日 优先权日2003年11月28日
发明者贺安之, 徐友仁, 贺宁, 贺斌 申请人:南京理工大学