CN100405007C - 路面状况激光三维智能检测车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路面状况激光三维智能检测车。包括车体，在车体下一侧设置平整度仪，车体后端、前端或下方设置激光路面病害仪及车辙与路形断面仪，它们分别与车内的激光电源及中心信息处理器连接，平整度仪由共梁的双高程计构成；路面病害仪由对路面近垂直照明片光源与线阵CCD探测器构成；车辙与路形断面仪由一个或一组对路面小角度照明的片光源与面阵CCD探测器构成。本发明实现了高速检测，能有效消除车体振动对平整度及车辙测量的影响，同时给出路面的三维形貌与平整度、车辙，纹理等主要参数和裂缝，坑槽等病害的三维数据，平整度检测精度达0.1毫米，车辙及路面变形检测精度达1毫米，裂缝检测精度2毫米。

Description

路面状况激光三维智能检测车

一技术领域

本发明涉及一种对路面高程起伏状况、平整度、车辙和裂缝，坑槽等病害及细观不平度纹理等的检测装置，特别是一种路面状况激光三维智能检测车。

二背景技术

随着高等级公路和高速公路的快速发展，要求有高速实时检测技术，在不影响正常交通的情况下进行高速高效的路面高程起伏状况、平整度，车辙和裂缝，坑槽等病害及细观不平度纹理等参数的智能检测。高速公路路面的不平度和由于固定车道交通形成的车辙，不仅引起车体颠簸，不舒适，而且会加速车辆的损伤，甚至引起交通事故，因此国际上一直把高速公路的纵向平整度，横向车辙及病害(如裂缝，坑槽等)三个路面参数作为路面维修时机和方式的基本决策依据。我国采用的检测仪器与技术大多仍用几十年前开发的人工或低速的检测技术，如三米尺，八轮测平车与横断面尺等，不仅是接触式的，而且是人工与低速的，影响正常交通。国外近年发展了一些较高速的车载检测仪器如颠簸累集仪、激光测平车等，但大多仍为单一功能的。随着激光与现代光学技术的发展，国外开始研制基于激光测距和高速图象处理的多功能智能检测车，但其功能与性能仍不能令人满意。

用加速度传感器计算修正的惯性基准激光断面仪是最有代表性现代路面状况智能检测车，用半导体激光和CCD光斑位置检测器构成三角测距仪作精密高程传感器，在车体前横梁上置21个高程计测定路面横向高程曲线以确定车辙大小与形状。用左右轮处的高程计和置于该处的加速度传感器消除车体振动以测量道路的纵向平整度，但仍存在着加速度传感器对俯仰和转弯很敏感产生测量误差与由于使用大量传感器带来的同步与标定困难等问题；对路面裂缝，坑槽等病害的测量国内外都采用CCD照相机对路面状况全程摄影，并进行图象处理以给出路面病害。数据量太大，不能实时处理，后处理工作量很大，还仍有较大的人工判读工作量，对光照状况依赖很大。而且不能给出路面全车道的变形与壅包等病害的三维形貌与定量的断面数据。

三发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效消除车体振动对平整度与车辙等测量的影响，在不影响正常交通情况下对全车道进行高速实时检测的路面状况激光三维智能检测车。

实现本发明目的的技术解决方案是：1、一种路面状况激光三维智能检测车，包括车体，其特征在于车体下一侧设置共梁双高程差分平整度仪，车体后端、前端或下方设置激光路面病害仪及车辙与路形断面仪，平整度仪由两个共梁的高程计构成，高程计由半导体激光器、线阵CCD探测器与透镜组成；车辙与路形断面仪由半导体激光器经柱面透镜一维扩束成片光或一组片光源与面阵或带状CCD探测器、广角透镜组成；路面病害仪由半导体激光器经柱面透镜一维扩束成片光与线阵CCD探测器、广角成像透镜组成。平整度仪、路面病害仪和车辙与路形断面仪分别与车内的激光电源及中心信息处理器连接。

本发明的工作原理是：沿车体一侧车轮前后设置两个共梁高程计与两轮形成等间隔分布，二次差分获得路面高程变化值，其差分有效消除车体振动的影响，给出平整度和纹理，实现了对路面纵向平整度的车载高速智能检测，克服了国外采用惯性基准或角速度传感器修正车体振动带来的困难；在车体上设置与地面近垂直的片状激光照明横向路面，线阵CCD广角探测器与之共面探测，给出路面裂缝、坑槽等病害；在车体下部设置与地面成锐角的一片或一组片状激光照明横向路面，面阵CCD广角照相机拍摄路面变形光线，检测路面车辙和壅包，沉陷等路面断面形貌，它以高达百公里的车速进行检测，并同时给出表征路面状况的平整度、车辙、纹理三个主要参数和裂缝，变形，坑槽与错台等病害。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、不用加速度传感器，能有效消除车体振动对平整度测量的影响，在不影响正常交通情况下对全车道进行平整度，车辙与病害进行高速实时检测，真实反映路面状况；2、由片光照明路面，面阵CCD图象探测与存储构成的车辙仪路形仪结构简单，能直接给出车辙断面形状与数值，而且克复了多传感器同步的困难；3、由片光近垂直照明路面，线阵CCD探测与存储构成的病害仪仅记录病害信息，使有效信息处理量小，能实现高速实时检测；4、与摆动扫描车辙仪比，不仅能直接得到车辙断面形状而且可有效克复车体振动影响；5、同时进行平整度，车辙，纹理和裂缝，变形，错台与坑槽等病害的多参数测量。特别是能给出路面的三维形貌与断面数据。

四附图说明

图1是本发明的激光路面状况三维智能，检测车的构成示意图。

图2是本发明的平整度检测仪的构成示意图。

图3是本发明的车辙与路形断面仪的构成示意图。

图4是本发明的路面病害仪的构成示意图。

五具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

结合图1、图2，图3、图4，本发明的路面状况激光三维智能检测车，包括车体15，在车体下一侧设置共梁双高程差分平整度仪4，车体后端、前端或下方设置激光路面病害仪2及车辙与路形断面仪3，共梁双高程差分平整度仪4、路面病害仪2和车辙与路形断面仪3分别与车内的激光电源及中心信息处理器1连接，中心信息处理器采用多个PC104作信息采集和存储器。共梁双高程差分平整度仪4由两个高程计20构成，高程计20由半导体激光器7、线阵CCD探测器8与透镜9组成，并形成路形平整度扫描线10；车辙与路形断面仪3由半导体激光器11经柱面透镜12一维扩束成片光或一组的片光与面阵CCD探测器13、广角透镜14组成，并形成车辙路形扫描线6；路面病害仪2由半导体激光器16经柱面透镜17一维扩束成的片光与线阵CCD探测器18、广角成像透镜19组成，并形成裂缝等病害扫描线5。车体一侧的共梁双高程差分平整度仪4沿车体一侧车轮前后设置，两个共梁高程计与两轮形成等间隔分布。在车体上的车辙与路形断面仪3中的半导体激光形成的片光或一组片光与路面形成锐角(可以是45度角)横向照射路面，面阵或带状CCD探测器对准路面光线拍摄。在车体前或后上方设置的路面病害仪2的半导体激光器16形成的片光与路面近垂直横向照射路面，线阵CCD探测器线列方向与光片共面。

采用激光片光横向照明路面，CCD图象探测器直接存储路面断面形状。为得到满意的路面断面形状，光片面应与路面成小于45度的小角度，光片光源和CCD图象探测器可置于同一平台上，片光源与面CCD探测器也可分别放置，达到CCD对路面光线的最佳探测即可。采用线CCD对路面数值摄影的方法，仅给出病害信息，去掉大量无用信息，提高实时性。

Claims (4)

1.一种路面状况激光三维智能检测车，包括车体[15]，其特征在于车体下一侧设置共梁双高程差分平整度仪[4]，车体后端、前端或下方设置激光路面病害仪[2]及车辙与路形断面仪[3]，共梁双高程差分平整度仪[4]、路面病害仪[2]和车辙与路形断面仪[3]分别与车内的激光电源及中心信息处理器[1]连接，共梁双高程差分平整度仪[4]由两个高程计[20]构成，高程计[20]由半导体激光器[7]、线阵CCD探测器[8]与透镜[9]组成；车辙与路形断面仪[3]由半导体激光器[11]、一维扩束成片光或一组片光的柱面透镜[12]与面阵或带状CCD探测器[13]、广角透镜[14]组成；路面病害仪[2]由半导体激光器[16]、一维扩束成片光的柱面透镜[17]、线阵CCD探测器[18]与广角成像透镜[19]组成。

2.根据权利要求1所述的路面状况激光三维智能检测车，其特征在于：车体一侧的共梁双高程差分平整度仪[4]沿车体一侧车轮前后设置，两个共梁高程计与两轮形成等间隔分布。

3.根据权利要求1或2所述的路面状况激光三维智能检测车，其特征在于：车体上的车辙与路形断面仪[3]中的半导体激光器与柱面透镜[12]形成的片光或一组片光与路面成锐角横向照射路面，面阵或带状CCD探测器对准路面扫描线拍摄。

4.根据权利要求1或2所述的路面状况激光三维智能检测车，其特征在于：在车体前或后上方设置的路面病害仪[2]的半导体激光器[16]与柱面透镜[17]形成的片光与路面近垂直横向照射路面，线阵CCD探测器线列方向与光片共面。

Images