CN102288127B - 一种激光构造深度仪的标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种激光构造深度仪的标定装置，一种激光构造深度仪的标定装置，由路面纹理模拟器和速度模拟器组成，两者通过下位机与计算机相连接，路面纹理模拟器由转盘和带动所述转盘转动的伺服电机组成，所述转盘的圆周上刻有多组不同波长或振幅的标准正弦曲线；所述速度模拟器由导向盘和带动所述导向盘转动的伺服电机组成；该标定装置经打光点、获取转盘线速度、调节距离传感器的线速度、重复以上操作后完成标定。采用本发明所述的标定装置对激光构造深度仪进行标定，可精确得到标定所需的构造深度值，测试结果重复性好，整个标定过程实现简单，可以极大地提高目前激光构造深度仪标定的工作效率和水平。

Description

一种激光构造深度仪的标定装置

技术领域

本发明涉及一种激光构造深度仪的标定装置。

背景技术

在路面安全性评价指标中，路面抗滑性能是最重要的指标之一，路面抗滑性能主要由微观纹理和宏观纹理决定，微观纹理主要影响车辆在低速行驶时路面的抗滑能力，而宏观纹理主要影响车辆在高速行驶时路面的抗滑能力。构造深度属于路面宏观纹理的范畴，它主要是指一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度，因此，构造深度可用来表征高等级的公路路面的抗滑能力，是路面安全性能评价的一个重要的指标。除此之外，构造深度还能反映路面的排水能力，对轮胎和路面之间产生的噪音也有一定的影响。对于路面构造深度指标的检测，目前应用较广的有铺砂法和激光构造深度仪。铺砂法是将已知体积的标准砂摊铺在路面上，用底部粘有橡胶片的推平板尽量将砂推平成一圆形，然后，用钢板尺测量所构成的圆的两个垂直方向的直径，取其均值，计算得到圆的面积，砂的体积同所摊铺圆平均面积之比即为路面的构造深度。激光构造深度仪是通过将激光传感器固定在车辆上，将距离传感器固定到汽车后轮轴心处，通过车轮转动带动距离传感器测得车辆纵向行驶距离，利用高采样频率激光传感器测量地面材料颗粒表面以及材料颗粒之间的深度变化的情况，输出结果为在沿行车方向上一定间距长度内的路面构造深度的平均深度值。激光构造深度仪使用时需与铺砂法进行相关关系对比试验，即需对激光构造深度仪进行标定，标定时需事先选择4段构造深度值处于不同水平的备长100m的试验路段，然后，在每个试验路段上沿某一轨迹用铺砂法至少测定10点构造深度值，计算其均值作为该轨迹上的路面构造深度值，然后，用激光构造深度仪沿同一轨迹进行检测，分别计算4段试验路的构造深度值，然后将四段路的铺砂法测值与设备测值对比，得到二者的相关关系，实现对激光构造深度仪的标定。如上所述，在采用铺砂法对激光构造深度仪进行标定时存在如下缺点：

1、在摊铺细砂时，操作过程受人为因素影响较大，铺砂法的测值误差较大；

2、铺砂法在细砂摊开后，实际是路面一定面积内的构造深度值，而激光构造深度仪测得的是沿纵向的一条线上的构造深度值，两者还是有所差别；

3、运用此法标定时，为了能得到二者的相关关系，需要寻找四段或四段以上路面构造深度不同的试验道路，并且每段试验路构造深度的值需均匀一致，这种试验路的寻找存在很大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现简单、重复性好、精确的激光构造深度仪的标定装置。

为解决上述技术问题，本发明提出一种激光构造深度仪的标定装置，由路面纹理模拟器和速度模拟器组成，两者通过下位机与计算机相连接，路面纹理模拟器由转盘和带动所述转盘转动的伺服电机组成，所述转盘的圆周上刻有多组不同波长或振幅的标准正弦曲线；所述速度模拟器由导向盘和带动所述导向盘转动的伺服电机组成。

特别的，同一组圆周上正弦曲线的波长和振幅相等。

特别的，同一组圆周上正弦曲线在所述的转盘的圆周上均匀分布。

特别的，所述的每组正弦曲线的波长或振幅不同

特别的，所述的路面纹理模拟器的伺服电机受控于文本显示器。

特别的，所述的速度模拟器的伺服电机受控于可调电位器。

采用本发明所述的标定方法对激光构造深度仪进行标定，可精确得到标定所需的构造深度值，测试结果重复性好，整个标定过程实现简单，可以极大地提高目前激光构造深度仪标定的工作效率和水平。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的实现流程图；

图2为本发明所使用的路面纹理模拟器转盘结构示意图；

图3为实施例所述路面纹理模拟器侧面结构示意图；

图4为实施例所述路面纹理模拟器正面结构示意图；

图5为实施例所述速度模拟器侧面结构示意图；

图6为实施例所述速度模拟器正面结构示意图；

图7为实施例所使用的设备整体结构示意图。

图中：

1、转盘；111、正弦曲线；2、电源；3、伺服电机驱动器；4、伺服电机；5、支架；6、文本显示器；7、电源开关；8、转盘保护外壳；9、导向盘；10、电源；11、伺服电机驱动器；12、伺服电机；13、设备支架；14、可调电位器；15、电源开关；16、激光传感器；17、距离传感器；18、下位机；19、电脑；20、路面纹理模拟器；21、速度模拟器。

具体实施方式

图2至图7给出了本发明所述标定方法所采用的设备组成及结构示意图，整套设备由路面纹理模拟器20、速度模拟器21以及与两者相连接的下位机18、电脑19组成，其使用的标定方法及流程如图1所示：

S11、将激光传感器16的光点打在匀速旋转的转盘1的圆周上，转盘1的圆周上均匀分布有多组标准正弦曲线111。

具体的，转盘1的圆周上均匀分布四组标准正弦曲线111，转盘1通过转轴转动连接伺服电机4，伺服电机4由电源2供电，且其通断电由电源开关7控制，其上诸设备均固定于支架5上，为防止转盘1损坏，可设置转盘保护外壳8为转盘1提供保护，伺服电机4受伺服电机驱动器3驱动，且伺服电机4的转速受控于文本显示器6，通过文本显示器6可以人工控制伺服电机4的转速，从而进一步控制转盘1的转速，激光传感器16固定在转盘1的上方，其激光点落在转盘1的圆周上。

S12、获取上述光点处转盘1的线速度。

通过文本显示器3控制转盘1的转速，即可以模拟带纹理的路面，激光传感器16测到的距离数据结合转盘1的原始半径即可得到光点处转盘1的线速度。激光传感器16的光点落在转盘1的圆周上，转盘1转动一周即可得到一条标准正弦曲线，得到该点到圆心的距离，即可得到该条标准正弦曲线的长度。

假设转盘1上某点到圆心的距离为l(m)，某状态下伺服电机4的转速为n(r/min)，则该点处的线速度v(km/h)为：

$v=2\mathrm{\π}*1*\frac{n}{60}*3.6.$

S13、控制距离传感器17以上述光点处转盘1的线速度运动。

参考图4-6，导向盘9通过转轴转动连接伺服电机12，伺服电机12受伺服电机驱动器11驱动，由电源10为伺服电机12供电，其通断电由电源开关15控制，且其转速受控于可调电位器14，将距离传感器17固定在固定导向盘9上，通过调节可调电位器14调节距离传感器17以光点处转盘1的线速度运动。上述设备均安置于设备支架13上。

S14、改变其上的正弦曲线111的波长或振幅，即将激光点打到其它三组正弦曲线上，重复S11、S12、S13。

通过改变正弦曲线111的波长或振幅，就可得到不同的正弦曲线，模拟不同路面纹理的路面，最后，通过路面构造深度的标准计算公式得到该点处的构造深度值，将这些构造深度值与激光构造深度仪的测值进行对比，即可实现对激光构造深度仪进行标定。

转盘1圆周上的标准正弦111的波长和振幅可精确设计，并可精确得到标定所需的构造深度值，测试结果重复性好。另外，整个标定过程实现简单，可以极大地提高目前激光构造深度仪标定的工作效率和水平。

本发明并不局限于此实施方式，以本发明思想为基础的相关实现均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种激光构造深度仪的标定装置，其特征在于：由路面纹理模拟器(20)和速度模拟器(21)组成，两者通过下位机(18)与计算机(19)相连接，路面纹理模拟器(20)由转盘(1)和带动所述转盘(1)转动的伺服电机(4)组成，所述转盘(1)的圆周上刻有多组不同波长或振幅的标准正弦曲线(111)；所述速度模拟器(21)由导向盘(9)和带动所述导向盘(9)转动的伺服电机(12)组成；

所述标定装置将激光传感器的光点打在转动的转盘圆周上刻有的多组正弦曲线的一组上，然后获取所述光点处转盘转动的线速度后，控制距离传感器以所述线速度运动，最后更换到另一组正弦曲线的圆周上重复以上操作直至完成标定。

2.如权利要求1所述的一种激光构造深度仪的标定装置，其特征在于：同一组圆周上正弦曲线(111)的波长和振幅相等。

3.如权利要求1所述的一种激光构造深度仪的标定装置，其特征在于：同一组圆周上正弦曲线(111)在所述的转盘(1)的圆周上均匀分布。

4.如权利要求1所述的一种激光构造深度仪的标定装置，其特征在于：所述多组正弦曲线中的每组正弦曲线的波长或振幅不同。

5.如权利要求1所述的一种激光构造深度仪的标定装置，其特征在于：所述的路面纹理模拟器(20)的伺服电机(4)受控于文本显示器(6)。

6.如权利要求1所述一种激光构造深度仪的标定装置，其特征在于：所述的速度模拟器(21)的伺服电机(12)受控于可调电位器(14)。

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