[發明專利]基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測系統和方法

在審

• 申請號: 201910328588.6
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110333037A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 梅杰;陳宇杭;羅來臻;任正敏;梁霄;王浩;周易崗;高涵;夏澤天;陶孟侖
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G01B5/02;G01B21/22;E01F15/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉秋芳

1.基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測系統，其特征在于：包括測距模塊、動態檢測模塊和上位機合成模塊；測距模塊包括測量裝置，用于測量系統在當前高速公路護欄板處的行駛距離；動態檢測模塊用于檢測高速公路護欄板的動態水平夾角；上位機合成模塊通過不同的信號輸入端分別與測距模塊的信號輸出端和動態檢測模塊的信號輸出端連接，用于接收測距模塊和動態檢測模塊輸出的數據并計算高速公路護欄板的撓度。

2.根據權利要求1所述的基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測系統，其特征在于：所述的測量裝置包括測距輪和光電開關傳感器，測距輪用于在待測的高速公路護欄板對應的地面上滾動，光電開關傳感器用于讀取測距輪滾動的轉數。

3.根據權利要求1所述的基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測系統，其特征在于：所述測距模塊還包括歸零裝置，所述的歸零裝置包括激光光電傳感器，用于檢測系統所處的當前位置是否為高速公路護欄板的連接處，如處在高速公路護欄板的連接處將行駛距離清零，并使測量裝置繼續檢測系統在下一塊高速公路護欄板處的行駛距離。

4.根據權利要求1所述的基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測系統，其特征在于：所述的動態檢測模塊包括雙軸動態傾角傳感器，用于測量高速公路護欄板在水平面上與標準護欄板延伸方向的轉角，以及在豎直面上傾斜護欄板的傾角。

5.基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：清零行駛距離x_j并將系統置于待測高速公路護欄板的連接處開始測量；

步驟S2：測量行駛距離x_j；判斷當前位置是否為高速公路護欄板的連接處，若是則跳轉至步驟S5；若否則上報行駛距離x_j；

步驟S3：檢測當前位置的高速公路護欄板的水平夾角Q_j，并上報數據；

步驟S4：根據步驟S2收到的行駛距離x_j和步驟S3收到的水平夾角Q_j，計算系統所處的當前位置對應的高速公路護欄板的位移y(x_j，Q_j)；從步驟S2開始循環；

步驟S5：比較步驟S4得到的高速公路護欄板的每個點的位移y(x_j，Q_j)，取最大值為高速公路護欄板的撓度。

6.根據權利要求5所述的基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測方法，其特征在于：所述的步驟S2中，具體步驟為：

步驟S21：將測量裝置的測距輪置于待測的高速公路護欄板對應的地面上滾動，通過測量裝置的光電開關傳感器讀取測距輪滾動的轉數，根據測距輪的轉數和直徑計算系統的行駛距離x_j；

步驟S22：通過測距模塊的歸零裝置判斷系統所處的當前位置是否為高速公路護欄板的連接處，若是則清零行駛距離x_j并跳轉至步驟S5；若否則將步驟S21得到的行駛距離上報給上位機合成模塊。

7.根據權利要求5所述的基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測方法，其特征在于：所述的步驟S3中，具體步驟為：

步驟S31：動態檢測模塊檢測高速公路護欄板在水平面上與標準護欄板延伸方向的轉角Q_j，以及在豎直面上傾斜高速公路護欄板的傾角θ_j；

步驟S32：判斷步驟S31得到的傾角θ_j是否超過預設值，若是則標記行駛距離x_j，并將行駛距離x_j、傾角θ_j和轉角Q_j上報給上位機合成模塊；若否則將轉角Q_j上報給上位機合成模塊。

8.根據權利要求5所述的基于傾角傳感器的高速公路護欄板檢測方法，其特征在于：所述的步驟S4中，具體步驟為：

步驟S41：在一塊高速公路護欄板的檢測過程中，設步驟S2收到的行駛距離x_j和步驟S3收到的水平夾角Q_j共有k組，設高速公路護欄板的撓度曲線為y，選取n維空間下的一組線性無關的冪函數g_j(x)為基函數，x_j是基函數g_j(x)的常系數，設A(x)為滿足高速公路護欄板的連接處約束條件的函數，構造高速公路護欄板的變形曲線描繪函數y(x_j，Q_j)：

設高速公路護欄板的連接處位移為零，行駛距離為L，得到

A(x)＝x(x-L)，

對變形曲線描繪函數y(x_j，Q_j)求導，設A’(x)、g_j’(x)分別為A(x)、g_j(x)對x的一階導數，得到

設A_j為系數，C_j(x)為系數A_j對應的函數項，得到

步驟S42：將行駛距離x_j和水平夾角Q_j代入步驟S41得到的公式，得到：

由于矩陣

是可逆的非奇異矩陣，所以將上述公式改寫為如下形式：

設D_j(x)為系數A_j對應的函數項，得到高速公路護欄板的變形曲線描繪函數：

步驟S43：將步驟S2收到的行駛距離x_j代入步驟S42得到的高速公路護欄板的變形曲線描繪函數，計算高速公路護欄板各個點的位移；

步驟S44：從步驟S2開始循環。