[發明專利]路面彎沉激光高速檢測系統

有效

• 申請號: 200910025850.6
• 申請日: 2009-03-11
• 公開（公告）號: CN101831862A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 賀安之;賀寧;賀斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: E01C23/01
• 分類號: E01C23/01;G01B11/16
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及一種路面檢測系統，特別是一種路面彎沉激光高速檢測系統。

背景技術

路面彎沉量是各種公路，機場路面特別是高速公路的驗收和定期檢測的一個很重要的指標，但長期已來彎沉檢測設備仍是人工或低速檢測設備，如低速人工的彎沉檢測設備貝克曼梁仍大量用于公路的竣工驗收和靜態檢測中，近年研制了基于貝克曼梁原理的自動彎沉儀和從國外引進的先進的動態彎沉設備，如落錘式動態彎沉儀FWD，雖可連續進行彎沉檢測，但檢測速度僅能達到5公里/小時，遠達不到高速公路正常行駛速度，不僅檢測效率低，而且不便在高速公路進行正常檢測。因此急需研制滿足能在高速公路正常交通行駛速度的高速彎沉檢測設備。

丹麥荷蘭與美國等一些國家正研制用激光傳感的路面彎沉的高速檢測技術，如基于激光多普勒效應測量路面變形速度的高速彎沉儀的設計，其特點是直接用行進中的汽車輪對地面連續加載，而用車載的激光多普勒速度傳感器對路面變形進行高速非接觸測量，從而實現對路面變形的高速或交通速度的檢測。如用安裝于汽車輪跡線上的縱梁置多個激光多普勒速度傳感器測量路面在滾動的車輪加載下產生變形的速度，再由變形速度和有關參量計算得到路面的彎沉和沉盆。顯然其突出優點是實現了高速檢測，大大提高了檢測效率，用滾輪加載和正常交通狀況更一致，測量更具真實性。

但實驗中仍有許多問題尚未解決，而至今仍未形成成熟產品與得到廣泛應用。顯然如何解決運動幅度比路面變形大幾個數量級的車載平臺自己的影響是一個難以解決的問題，而且激光速度傳感器不是測量的在滿載下路面的變形速度，而是測量在滾輪前進中沉盆曲線變化的速度，不能直接得到總彎沉和沉盆曲線。計算總彎沉和沉盆都需要對測量條件多種參數進行標定。實際上總體技術尚不成熟。由于采用價格昂貴的精密激光多普勒速度傳感器系列，其總系統國際開價高達1500萬人民幣以上，嚴重影響高速彎沉技術的工程應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種直接測量與顯示路面彎沉和彎沉盆曲線的高速智能彎沉檢測系統。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種路面彎沉激光高速檢測系統，包括載體車，扇形激光光源，高分辨率CCD攝像機，里程控制器，計算機圖像探測與信息處理系統，它還包括標準載荷箱，標準載荷箱設置在后輪軸上方，扇形激光光源設置在車體底部的一側，該光源發射的激光束投射到車體另一側輪隙上，高分辨率CCD攝像機設置在該輪隙線上方，高分辨率CCD攝像機與激光光源固連于同一梁上，高分辨率CCD攝像機分別連接計算機圖像探測與信息處理系統和控制高分辨率CCD攝像機曝光的里程控制器，并將采集到的數據傳輸給計算機圖像探測與信息處理系統。

上述路面彎沉激光高速檢測系統可包括一個激光光源和一個高分辨率CCD攝像機，該激光光源對地面以小于二十度的角度投射到另一側輪隙線路面，從而形成長度為路面彎沉半徑二倍的線結構光圖形，在該結構光圖形的正上方設置高分辨率CCD攝像機，與上述CCD攝像機相連接的里程控制器用空間周期為線結構光圖形長度之半的里程信號控制CCD攝像機采集路面圖形。

上述路面彎沉激光高速檢測系統也可以包括兩個激光光源和兩個高分辨率CCD攝像機，兩扇形激光束對地面以小于二十度的角度投射到另一側輪隙線路面，形成兩縱向中心距離大于路面彎沉半徑的兩段線結構光圖形，第一高分辨率CCD攝像機設置在第一結構光圖形的正上方，第二高分辨率CCD攝像機設置在第二結構光圖形的正上方；上述攝像機分別與里程控制器相連接，里程控制器的兩列控制信號空間周期相同但相對空間延遲間隔恰等于兩個線結構激光圖形的縱向中心距離。

上述載體車的后輪與前輪的軸距達路面彎沉半徑的3倍，后輪軸上置加載重物箱對后輪的總載荷達國家規程要求。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：1)原理方法明確，它用滾輪在行進中加載，直接測量路面滿加載狀態和在無載狀態前后的變形差，直觀顯示與嚴格定量測量路面彎沉曲線，克服了國外正研制的多普勒速度傳感器是間接測量滾輪行進中路面彎沉變化速度，反算最大形變，存在需對不同路面進行嚴格標定的困難；2)結構簡單，采用成熟的結構光傳感器與高分辨CCD探測技術組合，易于實現，價格低，便于推廣；3)不受車體運動影響也不需對測量條件進行限定和復雜的標定；4)能直接測量和顯示路面在滾輪加載下的總彎沉和沉盆曲線，能在不影響公路正常交通的情況下，對各種公路路面彎沉進行高速高效的檢測。

附圖說明

圖1為本發明的路面彎沉激光高速檢測系統單探測光系統主視圖。

圖2為本發明的路面彎沉激光高速檢測系統單探測光系統俯視圖。

圖3為本發明的路面彎沉激光高速檢測系統雙探測光系統主視圖。