车辙轮廓检测装置及方法与流程

本发明涉及路面检测的技术领域，特别是涉及一种车辙轮廓检测装置及方法。

背景技术：

为了保证车辆在路面上的安全行驶，相关部门需要定期对路面上的车辙(即车辆行驶过路面后在路面上留下的压痕)进行检测，从而保证能够及时对受损的严重的路面进行修复。目前，相关部门往往采用3m尺对路面进行测量，但是这种对车辙的测量方式只能够测量出在3m尺测量范围内的最大凹陷深度，即每次测量只能够测得路面车辙最大深度，测量结果单一，无法有效地反应路面的车辙轮廓情况。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种车辙轮廓检测装置及方法，能够有效地反应路面的车辙轮廓情况。

其技术方案如下：

一种车辙轮廓检测装置，包括：第一移动机构、第一处理机构、第一检测机构、电磁机构与两个以上磁吸件，所述电磁机构与所述第一检测机构均装设在所述第一移动机构上，所述第一检测机构上开设有与所述磁吸件相对应的第一检测孔，所述磁吸件能够经过所述第一检测孔与地面接触，所述磁吸件与所述电磁机构磁吸配合，所述第一处理机构用于检测所述磁吸件在所述第一检测孔中的移动量。

上述车辙轮廓检测装置在使用时，在对路面车辙进行检测前，电磁机构与磁吸件为磁吸状态，从而避免磁吸件在移动过程中与地面发生摩擦。通过第一移动机构移动至待测路面，此时，解除电磁机构与两个以上磁吸件之间磁吸配合(例如可以通过切断电磁机构的电源，使电磁机构丧失磁性)，磁吸件会在重力作用下经过第一检测孔进行下落，直至磁吸件与地面接触。根据待测地面上车辙不同程度的凹陷，磁吸件经过第一检测孔的下落高度也会随之发生变化，同时，第一处理机构会对磁吸件经过第一检测孔的移动量进行计算。即上述车辙轮廓检测装置通过两个以上磁吸件的下落高度反应待测路面的车辙深度，即通过两个以上磁吸件对地面的接触，以及第一处理机构根据所有磁吸件所传输的数据(磁吸件的下落高度值)能够检测出在该地面检测区域内车辙的轮廓情况，相较于传统的对车辙采用单点式检测的方式，上述车辙轮廓检测装置能够有效地反应路面车辙轮廓情况。

一种车辙轮廓检测装置，包括：第二移动机构、第二处理机构、第二检测机构、升降机构与两个以上检测件，所述升降机构与所述第二检测机构均装设在所述第二移动机构上，所述第二检测机构上开设有与所述检测件相对应的第二检测孔，所述升降机构带动所述检测件在所述第二检测孔内移动，且所述检测件能够经过所述第二检测孔与地面接触，所述第二处理机构用于检测所述检测件在所述第二检测孔中的移动量。

上述车辙轮廓检测装置在使用时，在对路面车辙进行检测前，升降机构与两个以上检测件相连，即保证检测件与地面有一定的间隔，从而避免检测件在移动过程中与地面发生摩擦。通过第二移动机构移动至待测路面，此时，升降机构能够带动检测件进行移动，直至检测件与地面接触。根据待测地面上车辙不同程度的凹陷，检测件经过第二检测孔的下落高度也会随之发生变化，同时，第二处理机构会对检测件经过第二检测孔的移动量进行计算。两个以上检测件能够有效地扩大车辙轮廓检测装置的检测范围，从而使得第二处理机构在接收到检测件的检测信息后能够得出待测路面完整的车辙轮廓(即能够根据两个以上的检测件不同深度的数据计算出在待测路面实际车辙的整体轮廓)。即上述车辙轮廓检测装置通过两个以上检测件的下落高度反应待测路面的车辙深度，从而能够有效地反应路面车辙轮廓情况。

一种车辙轮廓检测方法，包括如下步骤：

对电磁机构进行通电操作，实现两个以上磁吸件与电磁机构的磁吸配合；

通过处理机构确定两个以上磁吸件的端部在检测机构上开设的检测孔内所处的高度h0；

对电磁机构进行断电操作，解除电磁机构与两个以上磁吸件的磁吸配合；

磁吸件在检测孔内下落直至磁吸件与地面接触，通过处理机构检测磁吸件的端部在检测孔内下落的高度h1；

处理机构根据h1与h0的差值测算路面的车辙深度。

上述车辙轮廓检测方法在使用时，通过对电磁机构进行通电实现两个以上磁吸件与电磁机构的磁吸配合，从而避免了磁吸件与地面发生意外摩擦或意外掉落。通过处理机构确定两个以上磁吸件的端部在检测孔内所处的高度h0(h0指磁吸件用于与地面接触的一端到检测孔底部孔口处的距离)，有时根据实际的路面状况，需要调整电磁机构与磁吸件在移动机构上的高度，因此，确定磁吸件在检测孔中的初始高度值h0，使得处理机构的计算结果不会受到电磁机构与磁吸件位置变化的影响，测试更加方便。通过对电磁机构进行断电操作，解除电磁机构与两个以上磁吸件的磁吸配合；使得磁吸件在检测孔内下落直至磁吸件与地面接触，通过处理机构检测磁吸件的端部在检测孔内下落的高度h1，该下落高度h1根据路面车辙的深浅进行对应变化，因此，通过处理机构对高度h0与高度h1的差值测算即可反应出路面车辙的整体情况。即上述车辙轮廓检测方法有效的反应了路面的车辙轮廓情况。

下面进一步对技术方案进行说明：

电磁机构包括电源模块与电磁铁，所述电源模块与所述电磁铁电性连接，所述电磁铁与两个以上所述磁吸件磁吸配合。

所述第一处理机构包括第一处理器与两个以上的传感器，所述第一处理器与所述传感器电性连接，所述传感器装设在所述第一检测孔处，所述传感器用于检测所述磁吸件在所述第一检测孔中的移动变量。

所述第一移动机构包安装架与滚轮，所述滚轮装设在所述安装架的底部，所述检测机构装设在所述安装架上，所述检测机构通过所述滚轮与地面预留出间隔。

当所述电磁机构与所述磁吸件磁吸时，所述磁吸件靠近地面的一端穿过所述第一检测孔。

所述第一移动机构上还开设有定位孔，所述定位孔用于与地面上的标记进行对位。

所述磁吸件靠近地面的一端的直径为0.4cm～0.6cm。

处理机构根据每个磁吸件的下落高度形成路面车辙轮廓的三维图形。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的车辙轮廓检测装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例所述的第一检测机构的结构示意图；

图3为本发明一实施例所述的车辙轮廓检测装置的局部结构示意图；

图4为本发明另一实施例所述的车辙轮廓检测装置的结构示意图；

图5为图4所述a部分的局部放大图；

图6为本发明一实施例所述的车辙轮廓检测方法的流程图。

附图标记说明：

100、第一移动机构，110、安装架，120、滚轮，130、定位孔，200、第一处理机构，210、第一处理器，220、传感器，300、第一检测机构，310、第一检测孔，400、电磁机构，410、电源模块，500、磁吸件，600、第二移动机构，610、升降机构，611、夹持件，612、升降杆，700、第二处理机构，710、第二处理器，720、感应器，800、第二检测机构，810、第二检测孔，900、检测件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至图3所示，在一个实施例中，一种车辙轮廓检测装置，包括：第一移动机构100、第一处理机构200、第一检测机构300、电磁机构400与两个以上磁吸件500。所述电磁机构400与所述第一检测机构300均装设在所述第一移动机构100上，所述第一检测机构300上开设有与所述磁吸件500相对应的第一检测孔310，所述磁吸件500能够经过所述第一检测孔310与地面接触，所述磁吸件500与所述电磁机构400磁吸配合，所述第一处理机构200用于检测所述磁吸件500在所述第一检测孔310中的移动量。

上述车辙轮廓检测装置在使用时，在对路面车辙进行检测前，电磁机构400与磁吸件500为磁吸状态，从而避免磁吸件500在移动过程中与地面发生摩擦。通过第一移动机构100移动至待测路面，此时，解除电磁机构400与两个以上磁吸件500之间磁吸配合(例如可以通过切断电磁机构400的电源，使电磁机构400丧失磁性)，磁吸件500会在重力作用下经过第一检测孔310进行下落，直至磁吸件500与地面接触。根据待测地面上车辙不同程度的凹陷，磁吸件500经过第一检测孔310的下落高度也会随之发生变化，同时，第一处理机构200会对磁吸件500经过第一检测孔310的移动量进行计算。即上述车辙轮廓检测装置通过两个以上磁吸件500的下落高度反应待测路面的车辙深度，即通过两个以上磁吸件500对地面的接触，以及第一处理机构200根据所有磁吸件500所传输的数据(磁吸件的下落高度值)能够检测出在该地面检测区域内车辙的轮廓情况，相较于传统的对车辙采用单点式检测的方式，上述车辙轮廓检测装置能够有效地反应路面车辙轮廓情况。在一个实施例中，所述磁吸件500为铁棒或铁针。所述第一检测机构300为板体或杆体。当所述第一检测机构300为板体时，所述第一检测机构300直接拼装在第一移动机构100的底面。当所述第一检测机构300为杆体时，根据实际测试情况，所述杆体的个数可以为一根或两根以上，两根以上杆体可以间隔设置在所述第一移动机构100的底面，或者两根以上杆体装设在第一移动机构100的底面后，相邻两根杆体的两侧面相互贴合。

在一个实施例中，路面车辙的形成往往会伴随着路面凹凸不平的情况出现。此时，在通过车辙轮廓检测装置对路面车辙进行检测时，当车辙轮廓检测装置路过的区域有部分凸起时，可能会与磁吸件500的端部发生接触摩擦。因此，考虑到上述情况，可以将第一检测机构300与电磁机构400均与所述第一移动机构可拆卸连接，从而可以改变磁吸件500距离地面的高度。即车辙轮廓检测装置在进行路面车辙检测前可以根据待检测路面的凹凸情况对磁吸件500距离地面的高度进行调整。

在一个实施例中，处理机构在对磁吸件500的移动量进行计算时，首先需要传感器220根据磁吸件500的初始位置(即磁吸件500与电磁机构400进行磁吸固定后在第一检测孔310内的位置)确定初始高度值。然后，传感器220再对磁吸件500在第一检测孔310内的下落高度进行测量，确定下落高度值。进一步地，在确定磁吸件500的初始位置时，如果所测试的路面车辙的损坏较轻(即路面基本上无明显凹凸现象)，则可以将磁吸件500与电磁机构400磁吸固定后在第一检测孔310内的位置定义为初始高度值。如果所测试的路面车辙的损坏较为严重(即路面上有明显的凹凸现象)。为了避免磁吸件500在未进行下落时(指磁吸件500与电磁机构400磁吸配合时)就与地面凸起部分发生接触摩擦，需要增大磁吸件500与地面之间的间距(即将磁吸件500相对于初始位置上提或上拉一定高度)，此时便可以避免了磁吸件500与地面的意外摩擦，另外也保证了处理机构测算的准确性。

在一个实施例中，考虑到车辙轮廓检测装置需要在路面上移动，因此，在所述第一移动机构上加设了电源模块410。进一步地，处理机构装设在所述移动机构上，即通过电源模块410实现对电磁机构400与处理机构的电能输出。上述实施方式提高了车辙轮廓检测装置的整体性。

另外，除了传统的通过3m尺对路面车辙进行测量的方式(3m尺每次的测量范围仅限于3m尺的放置范围，具有较大的局限性)。还可以通过激光车辙测试仪对路面车辙进行检测(激光车辙测试仪是在正常车速下用高速摄像机测试激光线的变形量，来反映路面车辙，但其构造复杂，价格昂贵，不适用于日常巡检人员使用)。相较于上述两种传统的路面车辙检测方式，本实施例的车辙轮廓检测装置可以以一定的速度对路面车辙进行实时检测。而且，上述车辙轮廓检测装置的测量范围是针对一个路面区域内的所有车辙轮廓情况进行测量，从而能够更加精确地反应路面车辙的情况。

在一个实施例中，电磁机构400包括电源模块410与电磁铁。所述电源模块410与所述电磁铁电性连接，所述电磁铁与两个以上所述磁吸件500磁吸配合。具体地，所述电磁铁为一个，即通过一个电磁铁实现对两个以上磁吸件500的磁吸配合。在磁吸件500的个数较多或者第一检测机构300上的第一检测孔310分布较为密集时，上述这种实施方式能够更好地发挥电磁铁的磁力，从而使得车辙轮廓检测装置的安装更加方便。这仅仅是其中一个实施例，例如：所述电磁铁可以是两个以上，两个以上所述电磁铁与两个以上磁吸件500一一对应。进一步地，在磁吸件500的个数较少或者第一检测机构300上的第一检测孔310分布较为分散时，通过一一对应的电磁铁对磁吸件500进行磁吸配合。

在一个实施例中，请参阅图1及图3，所述第一处理机构200包括第一处理器210与两个以上的传感器220。所述第一处理器210与所述传感器220电性连接，所述传感器220装设在所述第一检测孔310处，所述传感器220用于检测所述磁吸件500在所述第一检测孔310中的移动变量，所述第一处理器210根据传感器220的数据进行处理，并得出待测路面车辙的整体轮廓模型。具体地，将传感器220装设在第一检测孔310处，安装更加方便(便于后期的维修后更换)。更具体地，考虑到传感器220需要测量磁吸件500在第一检测孔310内的移动量。因此，可以在磁吸件500上加设刻度线，即工作人员可以根据磁吸件500上的刻度变化直接读出磁吸件500的移动量。上述这种实施方式一方面能够避免处理机构发生意外故障无法正常工作。另外一方面，工作人员可以通过磁吸件500上显示的刻度值与第一处理机构200测得的移动量进行校准，避免第一处理机构200存在测量误差。

在一个实施例中，所述第一移动机构100包括安装架110与滚轮120。所述滚轮120装设在所述安装架110的底部，所述检测机构装设在所述安装架110上，所述检测机构通过所述滚轮120与地面预留出间隔。具体地，考虑到车辙轮廓检测装置需要工作人员手动推动，因此，采用安装架110可以有效地降低车辙轮廓检测装置的自身重量。更具体地，所述安装架110上可以沿安装架110的高度方向开设多个与滚轮120安装配合的安装孔。此时便可以根据待测路面的凹凸情况，选择合适的安装孔装设滚轮120，即实现了车辙轮廓检测装置距离地面的高度调节。

在一个实施例中，具体地，考虑到电磁机构400与磁吸件500相互磁吸时，磁吸件500与电磁机构400并非完全垂直。因此，为了保证第一处理机构200所测得的移动量能够准确反映路面车辙的实际情况，在本实施例中，所述第一检测孔310的轴向与地面相垂直。当所述电磁机构400与所述磁吸件500磁吸时，所述磁吸件500靠近地面的一端穿过所述第一检测孔310。即第一检测孔310对磁吸件500起到了定位作用，保证磁吸件500能够沿垂直于地面的方向进行移动。

在一个实施例中，所述第一移动机构100上还开设有定位孔130，所述定位孔130用于与地面上的标记进行对位。具体地，在对路面车辙进行检测时，考虑到一次性无法完成对全部目标路面进行检测。因此，工作人员可以在检测结束后根据定位孔130的位置在地面上作出相应的记号或标记，即在下次检测时能够准确地定位到上次的检测位置，避免对路面的重复检测或漏检。同时可通过定位孔实现某位置车辙轮廓的长期跟踪观测。

在一个实施例中，具体地，路面车辙的检测往往针对的是沥青地面。沥青路面摊铺完成后形成有孔隙(即构造深度)，此时，将所述磁吸件500靠近地面的一端的直径设计为0.4cm～0.6cm，能够有效地避免磁吸件500意外插入到地面的内。

如图4和图5所示，在一个实施例中，一种车辙轮廓检测装置，包括：第二移动机构600、第二处理机构700、第二检测机构800、升降机构610与两个以上检测件900，所述升降机构610与所述第二检测机构800均装设在所述第二移动机构600上，所述第二检测机构800上开设有与所述检测件900相对应的第二检测孔810，所述升降机构610带动所述检测件900在所述第二检测孔810内移动，且所述检测件900能够经过所述第二检测孔810与地面接触，所述第二处理机构700用于检测所述检测件900在所述第二检测孔810中的移动量。

上述车辙轮廓检测装置在使用时，在对路面车辙进行检测前，升降机构610与两个以上检测件900相连，即保证检测件900与地面有一定的间隔，从而避免检测件900在移动过程中与地面发生摩擦。通过第二移动机构600移动至待测路面，此时，升降机构610能够带动检测件900进行移动，直至检测件900与地面接触。根据待测地面上车辙不同程度的凹陷，检测件900经过第二检测孔810的下落高度也会随之发生变化，同时，第二处理机构700会对检测件900经过第二检测孔810的移动量进行计算。两个以上检测件900能够有效地扩大车辙轮廓检测装置的检测范围，从而使得第二处理机构700在接收到检测件900的检测信息后能够得出待测路面完整的车辙轮廓(即能够根据两个以上的检测件900不同深度的数据计算出在待测路面实际车辙的整体轮廓)。即上述车辙轮廓检测装置通过两个以上检测件900的下落高度反应待测路面的车辙深度，从而能够有效地反应路面车辙轮廓情况。

解除夹持件611与两个以上检测件900之间的夹持配合，检测件900会在重力作用下经过第二检测孔810进行下落，直至检测件900与地面接触。根据待测地面上车辙不同程度的凹陷，检测件900经过第二检测孔810的下落高度也会随之发生变化，同时，第二处理机构700会对检测件900经过第二检测孔810的移动量进行计算。即上述车辙轮廓检测装置通过两个以上检测件900的下落高度反应待测路面的车辙深度，从而能够有效地反应路面车辙轮廓情况。

具体地，所述第二移动机构600为手推车或带有滚轮120的装载工具。所述第二处理机构700包括第二处理器710与感应器720(或激光感应器)。所述第二检测机构800为板体或杆体。所述升降机构610还包括夹持件611与升降杆612，所述夹持件611用于夹持或松开所述检测件900。所述夹持件611为夹爪或机械手。所述检测件900为检测针或检测柱。所述升降杆620的一端与所述第二移动机构600相连，所述升降杆620的另一端与所述夹持件611相连。即首先通过夹持件611对检测件900进行夹持固定，然后通过升降杆612在第二移动机构600上进行升降操作，实现检测件900在车辙轮廓检测装置上预设位置的固定。当需要通过检测件900下落与地面进行接触时，解除夹持件611对检测件900的夹持，此时检测件900会依靠重力在第二检测孔810内进行下落直至与地面抵触，待感应器720记录完所述检测件900在所述第二检测孔810中的移动量(下落高度)，第二处理器710会根据感应器720所检测到的数据进行整合处理，并得出待测路面轮廓整体模型。升降杆612可以带动夹持件611朝检测件900移动，并对检测件900进行夹持。再次调节升降杆612，夹持件611即可带动检测件900回到检测前的初始位置。

如图6所示，在一个实施例中，一种车辙轮廓检测方法，包括如下步骤：

s100：对电磁机构400进行通电操作，实现两个以上磁吸件500与电磁机构400的磁吸配合；

s200：通过处理机构确定两个以上磁吸件500的端部在检测机构上开设的检测孔内所处的高度h0；

s300：对电磁机构400进行断电操作，解除电磁机构400与两个以上磁吸件500的磁吸配合；

s400：磁吸件500在检测孔内下落直至磁吸件500与地面接触，通过处理机构检测磁吸件500的端部在检测孔内下落的高度h1；

s500：处理机构根据两个以上磁吸件的h1与h0的差值测算路面的车辙深度，并构造路面车辙轮廓。

上述车辙轮廓检测方法在使用时，通过对电磁机构400进行通电实现两个以上磁吸件500与电磁机构400的磁吸配合，从而避免了磁吸件500与地面发生意外摩擦或意外掉落。通过处理机构确定两个以上磁吸件500的端部在检测孔内所处的高度h0(h0指磁吸件用于与地面接触的一端到检测孔底部孔口处的距离)，有时根据实际的路面状况，需要调整电磁机构400与磁吸件500在移动机构上的高度，因此，确定磁吸件500在检测孔中的初始高度值h0，使得处理机构的计算结果不会受到电磁机构400与磁吸件500位置变化的影响，测试更加方便。通过对电磁机构400进行断电操作，解除电磁机构400与两个以上磁吸件500的磁吸配合；使得磁吸件500在检测孔内下落直至磁吸件500与地面接触，通过处理机构检测磁吸件500的端部在检测孔内下落的高度h1，该下落高度h1根据路面车辙的深浅进行对应变化，因此，通过处理机构对高度h0与高度h1的差值测算即可反应出路面车辙的整体情况，即上述车辙轮廓检测方法有效的反应了路面的车辙轮廓情况。

在一个实施例中，具体地，当使用上述车辙轮廓检测方法时，多个磁吸件的布置方式为80cm×130cm；相邻两个磁吸件的间距为2cm；检测孔的内经为0.6cm，检测孔的外径为1cm；磁吸件的直径为0.6cm；磁吸件用于与地面接触的一端到检测孔底部孔口处的距离h0为10cm。进一步地，撤去电磁机构的磁吸力磁吸件进行下落。处理机构会接收到所有磁吸件的下落高度信息，然后用高度h0(10cm)减去磁吸件的下落高度hij(ij表示第i行第j列的磁吸件所下落的高度)。

(h0-h11)(h0-h12)....(h0-h1j)

(h0-h21)(h0-h22)....(h0-h2j)

(h0-hi1)(h0-hi2)....(h0-hij)

最终形成测试路面车辙轮廓的矩阵集合(即实现了对测试路面车辙的整体轮廓的检测)。更具体地，处理机构根据每个磁吸件500的下落高度的矩阵集合能够形成路面车辙轮廓的三维图形。通过三维图形能够更加直观地反应路面车辙的整体轮廓情况。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。