专利名称：一种沥青路面构造深度的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量构造深度的技术领域，是一种浙青路面构造深度的测量装置。
背景技术：
随着交通事业的不断发展和路面等级的不断提高，浙青路面得到越来越多的应用。但随着交通量的增加，车辆速度的不断提高，导致交通事故不断发生，使得路面的抗滑问题日益突出。交通事故的发生与路面的抗滑性能有很大的关系，而路面的平均纹理与路面断面构造深度之间有良好的相关性，而表面构造深度较大的浙青路面可以提供较高的摩阻力，特别是在积水或冰雪的情况下，如果能够改善路面的抗滑性能，将在很大的程度上减少事故的发生。在降雨量较大的地区，如果浙青路面表面没有足够的构造深度来排水和蓄 水，容易发生交通事故。因此，现阶段的浙青路面的抗滑问题解决的重点之一是检测路面的构造深度。在现阶段，路面构造深度的检测方法和装置很多，常用的方法有人工铺沙法、数字图像检测法、激光测距仪。其中，人工铺沙法效率低，且测试结构受人为干扰的因素很多，重现性差，不易于潮湿天气测量，对于里程较长的公路，只能选择某些路段进行抽样调查，降低了测试结果对整个路段的路面构造深度的评价；数字图像检测法受外界环境的光照强度和光照角度的影响很大，且图像处理算法有待进一步提高；激光测距仪所得到的结果是不连续的，不能真实再现路面的微观纹理特征，所以误差较大。综上，现有检测技术存在着误差大、效率低等问题，研究一种自动化程度高、操作方便、效率高、检测精确的浙青路面构造深度检测装置是十分有必要的。
发明内容针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于浙青路面构造深度的测量装置，该装置利用线阵激光器垂直照射到浙青路面，利用线形激光器发出激光束直入射到路面上，由CCD相机通过对路面漫反射的激光束进行成像，利用计算机对采集到的图片实时处理，大大提高了浙青路面构造深度的测量精度，且该装置操作简单灵活，检测精度高。为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案一种浙青路面构造深度测量装置，其特征在于，包括手推车，该手推车上安装有计算机、UPS电源；手推车的任一轮子的轮轴上安装编码器；在手推车的前方安装有定制的三角支架，将线形激光器，发射透镜，接收透镜，CCD相机固定在所述的三角支架上，线形激光器正对地面设置；发射透镜设置在线形激光器发射光束的光路上且两者距离为发射透镜的焦距；接收透镜设置在发射透镜的正前方，且两者法线的交点落在地面上；CCD相机设置在接收透镜的前端上方且其靶面平行于接收透镜；(XD相机的靶面到接收透镜的距离为接收透镜的焦距；计算机、编码器、线形激光器和CCD面阵相机分别连接UPS电源，编码器、CCD面阵相机分别与计算机I相连接；本实用新型还包括如下其他技术特征所述线形激光器距离路面的高度不小于I米。所述接收透镜和发射透镜的法线的夹角0取35° 50°。所述编码器采用欧姆龙E6B2-CWZ6C系列编码器。所述线形激光器采用红外线阵一字激光器。本实用新型的浙青路面构造深度的测量装置，利用编码器发送脉冲来触发相机采集图片，保证了浙青路面成像的完整性和无叠加性。采用红外线阵一字激光光源垂直照射 浙青路面的表面上的发射光由接收透镜成像于CCD靶面上，由于实验采用的是面阵CCD相机，可以对采集到的图像进行实时，连续、快速的处理，通过激光三角测量原理计算得到路面的数据，并由多幅图像数据恢复出路面的三维图像，测量精度可达到亚像素级别。本实用新型降低了构造深度测量的劳动强度，提高了测量效率，且具有测量准确，精度高的优点。说明书附图
图I是本实用新型的结构示意图。图2是激光三角测距的原理图。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步解释说明。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型的浙青路面构造深度测量装置，包括手推车8，该手推车8上安装有计算机1、UPS电源2 ;手推车8的任一轮子的轮轴上安装编码器3，编码器3相对于轮轴静止；在手推车8的前方安装有定制的三角支架，将线形激光器4、发射透镜5、接收透镜6和CXD相机7固定在所述的三角支架上，线形激光器4正对地面设置，线形激光器4距离路面的高度不小于I米，以保证激光打到路面的宽度不小于I米，且线形激光器距离地面越高激光打到路面的宽度就越大，反之亦然；发射透镜3设置在线形激光器4发射光束的光路上且两者距离为发射透镜5的焦距；接收透镜6设置在发射透镜3的正前方，接收透镜6和发射透镜3的法线的夹角为0，0取35° 50°，且两者法线的交点落在地面上；CXD相机7设置在接收透镜6的前端上方且其靶面平行于接收透镜6 ；CCD相机7的靶面到接收透镜6的距离为接收透镜6的焦距；计算机I、编码器3、线形激光器4和C⑶相机7分别连接UPS电源2，编码器3、(XD面阵相机7分别与计算机I相连接；本实施例中，计算机I的CPU采用PII350，硬盘6. 0GB,内存64MB。编码器3采用欧姆龙E6B2-CWZ6C系列编码器。线形激光器4采用红外线阵一字激光器，CCD相机7采用CCD面阵相机，CCD靶面为1000*1000。红外线阵一字激光器具有良好的光源特性，激光束发出的激光束是比较均匀，对红外光线比较敏感，频谱响应在面阵CCD相机的感光区域内，拍出来的图片的效果比较好，适用于高精度的测量和测试。制作时，将激光三角测量装置CXD相机6、接收透镜7、线形激光器4和发射透镜5封装成一个整体。编码器3用于将手推车8的位移信号转换成电信号传输给计算机1，计算机I通过内置的软件控制将电信号以触发的形式发送给CCD相机6，以此控制CCD相机6的拍摄频率，即CCD相机6以一定的间隔时间采集图像，CCD相机6将采集到的图像传送给计算机1，最终得出路面的构造深度，并根据这些数据恢复出路面的三维图像。应用本实用新型的浙青路面构造深度测量装置，在进行浙青路面构造深度时的工作过程如下步I :设定接收透镜6和发射透镜3的法线的夹角0 ；步2 :系统启动，分别打开计算机I、UPS电源2、线形激光器4、编码器3和CXD相机7 ;对CCD相机7标定，确定参考基准面。步3 :推动手推车8在待测路面上前进，保证手推车每前进I毫米，编码器3发出m个脉冲；手推车8前进过程中，旋转编码器3实时向计算机I发出脉冲信号，计算机I每接 收到m个脉冲，立即向CXD相机7发送一次控制信号；手推车8前进的总距离为I米；步4 :线形激光器4发射激光光束，光束经发射透镜3到达被测浙青路面后，由于漫反射，该光束的一部分通过接收透镜6反射到CXD相机7的靶面上；步5 =CCD相机7实时接收计算机I发送的控制信号，每接收到一次控制信号采集一幅图像，并将采集到的图像实时发送给计算机1，共得到N副图像；步6 :计算机I对接收到的每副图像依次进行图像去噪，由于激光线条有一定的宽度，在CCD相机7的靶面中占8个左右的像元宽度，会影响计算精度，再对每副图像通过阈值重心法逐列进行质心提取，将每一列的质心坐标值与该副图像中其对应的参考基准面相应列的高度坐标值相减得到差值x’，再通过公式I分别计算得到每副图像每一列所代表的高度值x，共得到M*N个高度值X，其中，M为每副图像在CCD相机7的靶面上所占的列数；b为接收透镜6的焦距，D为接收透镜6和发射透镜3的水平距离；a为接收透镜6和发射透镜3的法线的交点到接收透镜6中心的距离；
a2xX =-.
b^D ’步7 :对得到的M*N个高度值X求取算术平均值，即得到该测量区域的路面构造深度值。步8 以每幅图像所对应的高度值X作为三维坐标系中的Z轴值，以对应的高度信息的值的个数为三维坐标系中的X轴值，以采集到的图像的个数为三维坐标系中的Y轴，通过提前三维显示软件将该测量区域路面的三维形貌图像显示在计算机I上。本实用新型的测量原理如图2所示，通过光学原理及公示推到可得最终计算公式如下
a2xX =-
b*D其中，线形激光器与地面的高度必须满足激光线的宽度达到I米，且a与D之间满足三角关系，即sin 0 =D/a，a与D随着夹角0的变化而变化,每设定一个0值,就相应的确定了 a和D的值。由于CCD相机是斜置的，当被测物表面在垂直方向上发生位移变化(X)时，显示到相机靶面中为被测物体像元位移的变化(即X’)，最终通过公式计算可由像元位移(X’ )得到物体的真实位移变化X。
权利要求1.一种浙青路面构造深度测量装置，其特征在于，包括手推车(8)，该手推车(8)上安装有计算机(I)、UPS电源(2);手推车(7)的任一轮子的轮轴上安装编码器(3);在手推车(8)的前方安装有定制的三角支架，将线形激光器(4)、发射透镜(5)、接收透镜(6)和C⑶相机(7)固定在所述的三角支架上，线形激光器(4)正对地面设置；发射透镜(5)设置在线性激光器(4)发射光束的光路上且两者距离为发射透镜(5)的焦距；接收透镜(6)设置在发射透镜(5)的正前方，且两者法线的交点落在地面上；C⑶相机(7)设置在接收透镜(6)的前端上方且其靶面平行于接收透镜(6) ;C⑶相机(7)的靶面到接收透镜的距离为接收透镜(6)的焦距；计算机(I)、编码器(3)、线形激光器(4)和C⑶相机(7)分别连接UPS电源(2)，编码器(3 )、CXD相机(7 )分别与计算机(I)相连接。
2.如权利要求I所述的浙青路面构造深度测量装置，其特征在于，所述线形激光器(4)距离路面的高度不小于I米。
3.如权利要求I所述的浙青路面构造深度测量装置，其特征在于，所述接收透镜(6)和发射透镜(3)的法线的夹角0取35° 50°。
4.如权利要求I所述的浙青路面构造深度测量装置，其特征在于，所述编码器(3)采用欧姆龙E6B2-CWZ6C系列编码器。
5.如权利要求I所述的浙青路面构造深度测量装置，其特征在于，所述线形激光器(4)采用红外线阵一字激光器。
专利摘要本实用新型公开了一种沥青路面构造深度测量装置，包括手推车，该手推车上安装有计算机、UPS电源；在手推车的前方安装有定制的三角支架，将线形激光器，发射透镜，接收透镜，相机固定在所述的三角支架上，线形激光器正对地面设置；发射透镜设置在激光器发射光束的光路上且两者距离为发射透镜的焦距；接收透镜设置在发射透镜的正前方，且两者法线的交点落在地面上；相机设置在接收透镜的前端上方且其靶面平行于接收透镜；相机的靶面到接收透镜的距离为接收透镜的焦距；计算机、编码器、线形激光器和相机分别连接UPS电源，编码器、相机分别与计算机相连接；该装置大大提高了沥青路面构造深度的测量精度，且该操作简单灵活。
文档编号G01B11/22GK202562446SQ20122013773
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者孙朝云, 冯兴乐, 李伟, 徐花艳, 张哲 , 宋凡 申请人:长安大学