激光软硬路面不平度测试仪的测定系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种激光软硬路面不平度测试仪的测定系统，包括非接触式激光软硬路面不平度测量装置、控制模块和采集模块，控制模块主要由控制箱、单片机及PC机组成，采集模块由数据采集卡和PC机组成，非接触式激光路面不平度测量装置通过航空插头连接控制箱，单片机与PC机通过串口通信模块和控制界面，控制路面不平度测量装置X、Y方向伺服电机的运行，激光位移传感器与X方向滑块相连，数据采集卡采集激光位移传感器输出信号，PC机设计采集界面对采集到的数据进行显示、预处理和存储，便于后期对路面不平度数据的分析，该实用新型设计便于拆卸、携带，降低控制成本，提高工作效率，减少后期对数据处理的工作量。
【专利说明】
激光软硬路面不平度测试仪的测定系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种软硬路面的不平度测量系统，尤其是一种基于非接触式激光软硬路面不平度测试仪的测定系统，包括控制与采集系统。
【背景技术】
[0002]车辆运行的路面除了公路等硬路面外，还包括松软路面如土壤等。软硬路面不平使得车辆在行驶中产生行驶阻力和振动，对车辆动力系统与传动系统的寿命，车辆平顺性，乘坐舒适性等都会造成一定的影响。研究路面不平度的特性，对研究车辆的振动特性及平顺性具有指导意义，为路面的重构及轮胎与土壤的耦合关系的研究提供一定的依据。综上所述，对路面不平度测量装置及实现自动、快速、准确地测量路面高程的控制与采集方法的研究十分重要。虽然硬路面的检测技术相对比较成熟，可以基于不同的测量方法和相应的测量装置，对路面的高程值进行测量，分析不同路面呈现的路面特性，但是在软土路面不平度的测量上，能够应用的装置比较少，考虑到测量装置需同时适用于软硬路面的测量，结合成本和工作效率设计了该实用新型。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于:针对上述现有技术存在的问题，提出一种激光软硬路面不平度测量装置的测定系统，通过单片机与PC机实现对伺服电机的调速及滑块的定位，并且利用PC机与数据采集卡完成软硬路面高程信息的采集、显示及存储。
[0004]为了达到以上目的，本实用新型的一种非接触式激光路面不平度测试仪的测定系统，包括X、Y方向非接触式激光软硬路面不平度测量装置、单片机、PC机、数据采集卡和激光测距传感器。非接触式激光软硬路面不平度测量装置主要由两个伺服电机及驱动器、X方向的滚珠丝杆和Y方向的同步带组成，激光位移传感器连接在X方向的滑块上，随X方向的滑块直线运动。在保持X方向不变时，Y方向的同步带完成Y方向的直线运动。两个方向伺服电机驱动器与单片机连接，单片机作为控制器，调节伺服电机的转速，控制滑块前进的位置。同时数据采集卡与激光位移传感器输出信号相连，采集路面高程信息，通过PC机编写采集程序对数据进行采集、显示及存储等。
[0005]本实用新型的优选方案是:带脚轮的测量台架、放置单片机及驱动器的可拆卸控制箱，通过航空插头连接控制箱与伺服电机，数据采集卡采集激光位移传感器输出的信号，PC机与单片机、数据采集卡相连，完成对非接触式激光软硬路面不平度测量装置的控制及路面尚程?目息的米集。
[0006]本实用新型的优点在于:提出一种对软硬路面不平度测试仪测定系统的设计，直线传动机构采用双光轴滚珠丝杆副和同步带，双光轴滚珠丝杠副优于一般滚珠丝杠副结构，保证滚珠丝杠副滑块处连接的激光位移传感器运行平稳，且可以实时改变程序控制伺服电机的转速，即Χ、γ方向滑块直线运动的速度，同步带保证Y方向的滑块的同步性，达到实验要求的定位精度。控制箱便于拆卸、携带，利于实验条件受限的情况下进行路面高程信息的获取。控制部分主要由单片机和PC机组成，利用Labview软件编写控制界面，完成单片机与PC机的串口通信，并且实现控制界面的虚拟化，控制界面可以改变电机的运行状态，包括电机的正反转、启停等。采集部分主要由PC机和数据采集卡组成，利用Labview软件编写采集程序，实现采集界面的虚拟化，采集界面对测量的数据实时显示，存储便于数据的查看与处理，同时可以对采集的数据进行预处理，结果可靠、直观，操作方便，控制与采集系统灵活性强，方便程序的调试与更改，降低控制成本，该非接触式激光软硬路面不平度测量装置运行平稳无抖动，减小了测量误差，提高工作效率。
【附图说明】
[0007]下面结合附图对本实用新型进行说明
[0008]图1本实用新型的测定系统结构示意图
[0009]图2本实用新型的控制模块示意图
[0010]图3本实用新型的采集模块示意图
[0011]图1中:I非接触式激光软硬路面不平度测量装置，2控制箱，3单片机，4激光位移传感器，5数据采集卡，6PC机(电脑)。
【具体实施方式】
[0012]本实用新型中采用的激光位移传感器为SICK DT20-P214B，数据采集卡为NI USB-6002，电源为24V蓄电池。
[0013]实施例一
[0014]本实施例的基于一种激光软硬路面不平度测试仪的测定系统，如图1所示，包括非接触式激光软硬路面不平度测量装置1、控制箱2、单片机3、激光位移传感器4、数据采集卡5和PC机6。非接触式激光软硬路面不平度测量装置I通过航空插头与控制箱2连接，利用单片机3编写控制程序实现非接触式激光软硬路面不平度测量装置I的X、Y方向电机的调速，以及单片机3与PC机6的通信，实现操作界面的虚拟化。通过数据采集卡5的模拟信号的输入端与激光位移传感器的输出信号端相连，利用PC机6设计采集界面，获取路面高程信息，并且实时地显示与处理。
[0015]非接触式激光软硬路面不平度测量装置I主要由两个方向的伺服电机及驱动器、滚珠丝杠副、同步带及带有脚轮的可调支撑组成。两个方向电机分别与滚珠丝杠副和同步带连接，实现Χ、Υ方向滑块的直线移动。脚轮的使用便于非接触式激光软硬路面不平度测量装置I的移动，节省人力，当非接触式激光软硬路面不平度测量装置静止时将脚轮锁住，防止非接触式激光软硬路面不平度测量装置I的偏移，同时连接脚轮的可调支撑，可以调节非接触式激光软硬路面不平度测量装置垂直方向的高度，方便测量装置的调平，简化数据的处理。
[0016]单片机3作为运动控制器，驱动伺服电机驱动器，将两个方向电机的旋转运动转成滑块的直线运动。线性不平度的获取只需要非接触式激光软硬路面不平度测量装置I中X方向电机工作，激光位移传感器4测量的有效长度为1000mm。单片机3控制X方向电机的速度、启停，当X方向滑块到达指定测量位置时，单片机3接收磁接近开关的信号，进入中断使X方向电机停止。当获取X、Y方向的二维数据时，单片机3控制非接触式激光软硬路面不平度测量装置IX方向的滑块正向前进1000mm，接近开关检测到信号，单片机3进入中断X方向电机停止转动，Y方向电机开始转动，Y方向同步带滑块前进指定的距离5mm或1mm后停止，同时X方向电机反向转动，滑块前进100mm后停止，接下来Y方向滑块等间隔前进，循环上述过程，当Y方向滑块到达行程开关(行程开关位置可以移动)，当单片机3检测到开关信号后，结束程序运行。通过单片机3控制X、Y方向的电机运转，完成整个1000 X 100mm二维平面内的路面高程值。
[0017]路面高程值是通过激光位移传感器4读取，将距离值转换成电流信号，与数据采集卡的模拟信号的输入端连接，在PC机6上编写采集程序完成对数据采集卡采集到的数据的显示、预处理与存储。
[0018]除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
【主权项】
1.一种激光软硬路面不平度测试仪的测定系统，包括非接触式路面不平度测量装置、控制部分和采集部分，其特征是:所述非接触式路面不平度测量装置通过航空插头与控制箱连接，所述控制部分单片机控制Χ、γ方向的伺服电机，所述采集部分主要采集激光位移传感器的信号，在PC机上显示及存储;所述非接触式路面不平度测量装置包括方形框架和带有脚轮的可调支撑，并在方形框架的前后梁上放置Y方向同步带模组，在与Y方向的垂直方向放置X方向滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的两端固定在同步带滑块上;X方向采用的是滚珠丝杠副，且激光位移传感器沿着X方向移动。2.根据权利要求1所述的激光软硬路面不平度测试仪的测定系统，其特征是:所述X方向滚珠丝杠副选用的是双光轴滚珠丝杠副，激光位移传感器与X方向滑块连接，共同沿着X方向移动，且激光位移传感器距离路面的高度可调。3.根据权利要求1所述的激光软硬路面不平度测试仪的测定系统，其特征是:所述控制部分的控制箱通过USB接口与外接电源相连，通过航空插头连接非接触式路面不平度测量装置，便于拆卸、携带，单片机与PC机串口通信，并通过虚拟界面控制伺服电机的正反转、启停。
【文档编号】G01B11/30GK205642315SQ201620164536
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月3日
【发明人】鲁植雄, 王中云, 周晶, 张培友, 程准
【申请人】南京农业大学