CN103196921A - 车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统及控制评价方法 - Google Patents

Abstract

一种车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统及控制评价方法。采集系统安装在采集车上，其包括拖挂式平板车、扫描电镜、密封室、表面喷金仪、主控计算机和摄像头；拖挂式平板车连接在采集车的尾部、下部设置有摄像头，扫描电镜以可升降的方式安装在拖挂式平板车上并同主控计算机相连。本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统具有如下优点：1、对机场道面无损伤，克服了传统方法需要对道面进行取样的缺陷。2、采集速度快，不受停航时间限制。3、可覆盖全部飞行区，数据取样更全面，结论更可靠。

Description

车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统及控制评价方法

技术领域

本发明属于机场设施检测技术领域，特别是涉及一种车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统及控制评价方法。

背景技术

飞机起降安全与机场道面损伤状况有着密切关系。据统计，民用飞机事故的高发期主要集中在起飞、开始爬升、最终进场着陆阶段，这将直接影响机场的安全运营和旅客的生命安全，一直以来备受机场管理部门的关注。控制机场道面损伤状况在许可范围内是防止发生飞机冲出跑道等意外事故的重要保障。因此，如何动态掌握机场道面损伤状况并预测其发展规律就成为机场工程领域的研究重点。

目前，机场道面管理实践中，仅采用摩擦系数测试车直接测试道面摩擦系数，由于测试车的测试结果仅限于单条测线，而难以覆盖跑道全部区域，因此，对道面损伤状况的评价并不完善，仅限于摩擦系数分布的宏观结果，未能考虑道面材料损伤产生和发展的衍化过程。而在每五年一次的跑道评估过程中，对道面损伤的评价仅限于肉眼可见的损伤类型，对细观损伤无法观察，难以从材料本身的角度反映道面板破坏的发展规律。材料的宏观性能与其自身微观组织结构具有十分密切的关系，因而，从细观角度分析道面损伤的发展规律，更具有一般性，应用范围更广。

基于上述分析，研发一种车载道面损伤状况微观形貌图像采集系统，从材料自身微观形貌演变的角度入手，深入分析机场道面损伤状况对道面性能影响的微观机理，具有十分重要的理论意义与实践意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够动态采集、记录机场道面损伤状况微观形貌的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统及控制评价方法。

为了达到上述目的，本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统安装在采集车上，其包括拖挂式平板车、扫描电镜、密封室、表面喷金仪、主控计算机和摄像头；其中：拖挂式平板车连接在采集车的尾部，并且底面上设置有摄像头；密封室为下端形成有开口的长方体形盒体；扫描电镜安装在密封室的顶面上，镜头朝下，并且镜头贯穿密封室的顶面；密封室和扫描电镜以可升降的方式安装在拖挂式平板车上的预留孔中；主控计算机设置在采集车的驾驶室中，为整个系统的控制核心，与扫描电镜和摄像头相连，用于根据摄像头拍摄的图像控制扫描电镜工作；表面喷金仪放置在采集车上；主控计算机、扫描电镜和摄像头同时与车载电源相连。

所述的密封室的下端口边缘安装有密封压条。

本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统上电自检的S1阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控计算机中运行的机场道面损伤微观形貌图像采集软件，然后进入S2阶段；

2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，扫描电镜和摄像头开始通电，等待进行下一步操作；

3)判断是否点击采集按钮的S3阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控计算机显示屏上的“微观形貌图像采集开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回到S2阶段的入口处；

4)进行微观形貌图像采集的S4阶段；在此阶段中，首先由用户利用表面喷金仪对机场跑道的待测区域进行表面喷金处理，然后使摄像头对准喷金区域，之后系统通过其上的可升降系统将扫描电镜和密封室下降，直至密封室下端口处的密封压条与道面可靠接触，随后利用扫描电镜上的真空系统对密封室进行抽真空处理，随后利用扫描电镜采集喷金区域的图像并上传给主控计算机，然后进入S5阶段；

5)判断微观形貌图像采集是否结束的S5阶段；在此阶段中，系统将根据用户是否点击主控计算机显示屏上的“微观形貌图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，结束采集过程，否则返回到S4阶段的入口处，继续进行图像采集。

本发明提供的利用上述车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统进行的机场道面损伤微观形貌评价方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)判断硬件设备是否正常的S201阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件设备的自检，然后用户根据主控计算机显示屏上显示的结果判断硬件设备是否正常，如果判断结果为“是”，则点击显示屏上的“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；

2)异常处理的S202阶段；用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；

3)录入采集点信息的S203阶段；在此阶段中，用户通过主控计算机上的输入设备录入机场名称、采集点的经纬度坐标，然后利用表面喷金仪对机场跑道上的待测区域进行表面喷金处理，之后进入S204阶段；

4)判断是否采集机场道面损伤微观形貌图像的S204阶段；在此阶段中，主控计算机的显示屏上将显示出悬挂在拖挂式平板车下的摄像头拍摄的图像，用户借助于该图像使采集车上的扫描电镜的镜头对准喷金区域，然后判断用户是否点击主控计算机显示屏上的“微观形貌图像采集开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S205阶段，否则返回S203阶段；

5)机场道面损伤微观形貌图像采集的S205阶段；在此阶段中，系统将通过其上的可升降系统将扫描电镜和密封室下降，直至密封室下端口处的密封压条与道面可靠接触，随后利用扫描电镜上的真空系统对密封室进行抽真空处理，之后利用扫描电镜采集喷金区域的图像，并将结果传送给主控计算机，然后进入S206阶段；

6)判断机场道面损伤微观形貌图像采集是否结束的S206阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控计算机显示屏上的“微观形貌图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S207阶段；否则将返回到S205阶段的入口处，重复执行S205阶段；

7)机场道面损伤微观形貌识别的S207阶段；在此阶段中，主控计算机将利用其内的图像识别功能软件分析所采集图像中包括微裂缝数量、孔洞尺寸和数量、机轮橡胶颗粒数量在内的道面损伤信息，然后存入数据库，供道面损伤评价用，然后进入S208阶段；

8)机场道面损伤微观形貌评价的S208阶段；在此阶段中，主控计算机将利用统计学原理及机场道面检测相关规范和规程分析各微观损伤出现的比率，并根据采集点所在区域重要性差异赋予相应权重，最终获得机场道面损伤指数，至此整个评价过程结束。

本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统可以动态、实时采集和记录机场道面损伤状况的微观形貌，结合本发明提供的机场道面损伤评价方法，通过分析所采集图像中微裂缝数量、孔洞尺寸和数量、机轮橡胶颗粒数量等信息，由此得出道面材料使用性能的评价和预测结果，为机场管理的科学决策提供理论依据。本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统具有无损伤性、采集速度快、取样全面的优点。另外，控制及评价方法简单、易行。

附图说明

图1为安装有本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统的采集车结构示意图。

图2为本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统中密封室结构示意图。

图3为本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统控制方法流程图。

图4为利用本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统进行的车载机场道面损伤微观形貌评价方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统及控制评价方法进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统安装在采集车1上，其包括拖挂式平板车2、扫描电镜3、密封室6、表面喷金仪、主控计算机4和摄像头5，其中：拖挂式平板车2连接在采集车1的尾部，并且底面上设置有摄像头5；密封室6为下端形成有开口的长方体形盒体；扫描电镜3安装在密封室6的顶面上，镜头朝下，并且镜头贯穿密封室6的顶面；密封室6和扫描电镜3以可升降的方式安装在拖挂式平板车2上的预留孔中；主控计算机4设置在采集车1的驾驶室中，为整个系统的控制核心，与扫描电镜3和摄像头5相连，用于根据摄像头5拍摄的图像控制扫描电镜3工作；表面喷金仪放置在采集车1上；主控计算机4、扫描电镜3和摄像头5同时与车载电源相连。

如图2所示，所述的密封室6的下端口边缘安装有密封压条7。

现将本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统工作原理阐述如下：在使用时，首先由检测人员将扫描电镜3和摄像头5的数据线和电源线分别连接到主控计算机4和车载电源上，然后启动主控计算机4进行硬件自检，之后利用主控计算机4上的输入装置录入相关检测信息。随后，由驾驶员启动采集车1并行驶，当采集车1到达指定区域时，检测人员下车后利用表面喷金仪对机场道面上待检测区域进行随机喷金处理，然后检测人员借助于由摄像头5拍摄并传送给主控计算机4而显示在显示屏上的图像指挥驾驶员将采集车1准确停在采集区域，并使扫描电镜3上的镜头对准喷金区域。随后，在主控计算机4的控制下通过其上的可升降系统将扫描电镜3和密封室6下降，直至密封室6下端口处的密封压条7与道面可靠接触，随后利用扫描电镜3上的真空系统对密封室6进行抽真空处理，之后利用扫描电镜3采集喷金区域的图像，并将结果传送给主控计算机4，由此完成该待测区域的微观形貌图像采集。然后，在检测人员的引导下采集车1将开往下一检测区域，继续进行上述微观形貌图像采集，直至采集结束。

如图2所示，本发明提供的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统上电自检的S1阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控计算机4中运行的机场道面损伤微观形貌图像采集软件，然后进入S2阶段；

2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，扫描电镜3和摄像头5开始通电，等待进行下一步操作；

3)判断是否点击采集按钮的S3阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控计算机4显示屏上的“微观形貌图像采集开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回到S2阶段的入口处；

4)进行微观形貌图像采集的S4阶段；在此阶段中，首先由用户利用表面喷金仪对机场跑道的待测区域进行表面喷金处理，然后使摄像头5对准喷金区域，之后系统通过其上的可升降系统将扫描电镜3和密封室6下降，直至密封室6下端口处的密封压条7与道面可靠接触，随后利用扫描电镜3上的真空系统对密封室6进行抽真空处理，随后利用扫描电镜3采集喷金区域的图像并上传给主控计算机4，然后进入S5阶段；

5)判断微观形貌图像采集是否结束的S5阶段；在此阶段中，系统将根据用户是否点击主控计算机4显示屏上的“微观形貌图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，结束采集过程，否则返回到S4阶段的入口处，继续进行图像采集。

如图4所示，本发明提供的利用上述车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统进行的机场道面损伤微观形貌评价方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)判断硬件设备是否正常的S201阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件设备的自检，然后用户根据主控计算机4显示屏上显示的结果判断硬件设备是否正常，如果判断结果为“是”，则点击显示屏上的“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；

2)异常处理的S202阶段；用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；

3)录入采集点信息的S203阶段；在此阶段中，用户通过主控计算机(4)上的输入设备录入机场名称、采集点的经纬度坐标，然后利用表面喷金仪对机场跑道上的待测区域进行表面喷金处理，之后进入S204阶段；

4)判断是否采集机场道面损伤微观形貌图像的S204阶段；在此阶段中，主控计算机4的显示屏上将显示出悬挂在拖挂式平板车2下的摄像头5拍摄的图像，用户借助于该图像使采集车1上的扫描电镜3的镜头对准喷金区域，然后判断用户是否点击主控计算机4显示屏上的“微观形貌图像采集开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S205阶段，否则返回S203阶段；

5)机场道面损伤微观形貌图像采集的S205阶段；在此阶段中，系统将通过其上的可升降系统将扫描电镜3和密封室6下降，直至密封室6下端口处的密封压条7与道面可靠接触，随后利用扫描电镜3上的真空系统对密封室6进行抽真空处理，之后利用扫描电镜3采集喷金区域的图像，并将结果传送给主控计算机4，然后进入S206阶段；

6)判断机场道面损伤微观形貌图像采集是否结束的S206阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控计算机4显示屏上的“微观形貌图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S207阶段；否则将返回到S205阶段的入口处，重复执行S205阶段；

7)机场道面损伤微观形貌识别的S207阶段；在此阶段中，主控计算机4将利用其内的图像识别功能软件分析所采集图像中包括微裂缝数量、孔洞尺寸和数量、机轮橡胶颗粒数量在内的道面损伤信息，然后存入数据库，供道面损伤评价用，然后进入S208阶段；

8)机场道面损伤微观形貌评价的S208阶段；在此阶段中，主控计算机4将利用统计学原理及机场道面检测相关规范和规程分析各微观损伤出现的比率，并根据采集点所在区域重要性差异赋予相应权重，最终获得机场道面损伤指数，至此整个评价过程结束。

Claims (4)

1.一种车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统，其特征在于：所述的采集系统安装在采集车(1)上，其包括拖挂式平板车(2)、扫描电镜(3)、密封室(6)、表面喷金仪、主控计算机(4)和摄像头(5)；其中：拖挂式平板车(2)连接在采集车(1)的尾部，并且底面上设置有摄像头(5)；密封室(6)为下端形成有开口的长方体形盒体；扫描电镜(3)安装在密封室(6)的顶面上，镜头朝下，并且镜头贯穿密封室(6)的顶面；密封室(6)和扫描电镜(3)以可升降的方式安装在拖挂式平板车(2)上的预留孔中；主控计算机(4)设置在采集车(1)的驾驶室中，为整个系统的控制核心，与扫描电镜(3)和摄像头(5)相连，用于根据摄像头(5)拍摄的图像控制扫描电镜(3)工作；表面喷金仪放置在采集车(1)上；主控计算机(4)、扫描电镜(3)和摄像头(5)同时与车载电源相连。

2.根据权利要求1所述的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统，其特征在于：所述的密封室(6)的下端口边缘安装有密封压条(7)。

3.一种如权利要求1所述的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统的控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统上电自检的S1阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控计算机(4)中运行的机场道面损伤微观形貌图像采集软件，然后进入S2阶段；

2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，扫描电镜(3)和摄像头(5)开始通电，等待进行下一步操作；

3)判断是否点击采集按钮的S3阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控计算机(4)显示屏上的“微观形貌图像采集开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回到S2阶段的入口处；

4)进行微观形貌图像采集的S4阶段；在此阶段中，首先由用户利用表面喷金仪对机场跑道的待测区域进行表面喷金处理，然后使摄像头(5)对准喷金区域，之后系统通过其上的可升降系统将扫描电镜(3)和密封室(6)下降，直至密封室(6)下端口处的密封压条(7)与道面可靠接触，随后利用扫描电镜(3)上的真空系统对密封室(6)进行抽真空处理，随后利用扫描电镜(3)采集喷金区域的图像并上传给主控计算机(4)，然后进入S5阶段；

5)判断微观形貌图像采集是否结束的S5阶段；在此阶段中，系统将根据用户是否点击主控计算机(4)显示屏上的“微观形貌图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，结束采集过程，否则返回到S4阶段的入口处，继续进行图像采集。

4.一种利用权利要求1所述的车载机场道面损伤微观形貌图像采集系统进行的机场道面损伤微观形貌评价方法，其特征在于：所述的评价方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)判断硬件设备是否正常的S201阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件设备的自检，然后用户根据主控计算机(4)显示屏上显示的结果判断硬件设备是否正常，如果判断结果为“是”，则点击显示屏上的“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；

2)异常处理的S202阶段；用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；

3)录入采集点信息的S203阶段；在此阶段中，用户通过主控计算机(4)上的输入设备录入机场名称、采集点的经纬度坐标，然后利用表面喷金仪对机场跑道上的待测区域进行表面喷金处理，之后进入S204阶段；

4)判断是否采集机场道面损伤微观形貌图像的S204阶段；在此阶段中，主控计算机(4)的显示屏上将显示出悬挂在拖挂式平板车(2)下的摄像头(5)拍摄的图像，用户借助于该图像使采集车(1)上的扫描电镜(3)的镜头对准喷金区域，然后判断用户是否点击主控计算机(4)显示屏上的“微观形貌图像采集开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S205阶段，否则返回S203阶段；

5)机场道面损伤微观形貌图像采集的S205阶段；在此阶段中，系统将通过其上的可升降系统将扫描电镜(3)和密封室(6)下降，直至密封室(6)下端口处的密封压条(7)与道面可靠接触，随后利用扫描电镜(3)上的真空系统对密封室(6)进行抽真空处理，之后利用扫描电镜(3)采集喷金区域的图像，并将结果传送给主控计算机(4)，然后进入S206阶段；

6)判断机场道面损伤微观形貌图像采集是否结束的S206阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控计算机(4)显示屏上的“微观形貌图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S207阶段；否则将返回到S205阶段的入口处，重复执行S205阶段；

7)机场道面损伤微观形貌识别的S207阶段；在此阶段中，主控计算机(4)将利用其内的图像识别功能软件分析所采集图像中包括微裂缝数量、孔洞尺寸和数量、机轮橡胶颗粒数量在内的道面损伤信息，然后存入数据库，供道面损伤评价用，然后进入S208阶段；

8)机场道面损伤微观形貌评价的S208阶段；在此阶段中，主控计算机(4)将利用统计学原理及机场道面检测相关规范和规程分析各微观损伤出现的比率，并根据采集点所在区域重要性差异赋予相应权重，最终获得机场道面损伤指数，至此整个评价过程结束。

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