CN104032657A - 一种激光路面构造深度仪的校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光路面构造深度仪的校准方法及装置，克服目前激光构造深度仪还没有严密的量值朔源链的不足。该校准方法包括：驱动测试件进行运动；获得测试件的被测表面上测点的运动速度；根据测点的运动速度驱动激光路面构造深度仪中的距离编码器进行转动；根据激光测距采样间隔以及距离编码器进行转动的实时转速，产生激光测距触发信号；接收激光路面构造深度仪根据激光测距触发信号反馈的测试件的被测表面的构造深度量值；采用测试件上被测表面的构造深度参考值对构造深度量值进行比对，获得激光构造深度仪的校准结果。本申请的实施例可以用来保存和传递路面激光构造深度量值，以计算被校准的激光构造深度仪测量值与参考值之间的误差。

Description

一种激光路面构造深度仪的校准方法及装置

技术领域

本发明涉及激光路面构造深度仪的校准技术，尤其涉及一种激光路面构造深度仪的校准方法及装置。

背景技术

路面构造深度是指一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度，主要用于评定路面表面的宏观粗糙度、排水性能及抗滑性，与路面耐久性和行车安全息息相关。

目前，路面构造深度试验方法主要有两种：铺砂法和激光构造深度仪测量法。

铺砂法通过将已知体积的标准砂摊铺在所要测试路表的被测区域上，然后将标准砂的体积除以摊铺在测试路面上的面积，求得平均值深度作为路面构造深度。这种试验方法得到的是摊铺区域内的平均深度值。

激光构造深度仪测量法采用微小光斑的激光测距仪沿行车方向密集采样，得到纵剖面曲线。然后按照构造深度计算模型，求取构造深度值。我国所采用的构造深度值通常用激光测量法路面构造深度(Laser Measured Texture Depth，简称LMTD)表示。

铺砂法只能进行抽样检测，而且受因铺砂区域的形状的影响较大，测量结果有较大的不确定性，误差较大。而且因为其速度慢、效率低、人为因素影响大等不利条件，在通车公路上检测时，需阻断交通，且对操作人员的安全造成较大威胁，因此目前已较少使用。

采用激光构造深度仪测量法进行构造深度的测量，具有测试速度快、效率高、无需阻断交通等优点。目前，这种方法在我国已得到大量普及。在《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)、《多功能路况快速检测设备》(GB/T26764-2011)等标准规范中已有明确要求。

目前，激光构造深度仪作为交通行业专用计量器具，其量值溯源工作还没能全面展开。业内对此类仪器设备的量值溯源一般采用计量检定的管理体制，仪器设备必须具有严密的量值溯源链。因此，建立科学、完善的路用激光构造深度仪计量标准，尽快实现路面激光构造深度仪的量值溯源，十分必要。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是克服目前激光构造深度仪还没有严密的量值朔源链的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光路面构造深度仪的校准方法，该方法包括：驱动模拟路面的构造深度的测试件进行运动；获得所述测试件的被测表面上测点的运动速度；根据所述测点的运动速度驱动所述激光路面构造深度仪中的距离编码器进行转动；根据激光测距采样间隔以及所述距离编码器进行所述转动的实时转速，产生激光测距触发信号；接收所述激光路面构造深度仪根据所述激光测距触发信号反馈的所述测试件的被测表面的构造深度量值；采用所述测试件上被测表面的构造深度参考值对所述构造深度量值进行比对，获得所述激光构造深度仪的校准结果。

优选地，驱动模拟路面的构造深度的测试件进行运动，包括：驱动所述测试件绕预设的旋转中心进行转动。

优选地，获得所述测试件的被测表面上测点的运动速度，包括：获得所述测试件的被测表面上所述测点的线速度。

优选地，根据所述测点的运动速度驱动所述激光路面构造深度仪中的距离编码器进行转动，包括：根据与所述运动速度相等的模拟车速计算所述距离编码器的所述实时转速；驱动所述距离编码器以所述实时转速进行转动。

优选地，接收所述激光路面构造深度仪根据所述激光测距触发信号反馈的所述测试件的被测表面的构造深度量值，包括：将所述激光测距触发信号发送给所述激光路面构造深度仪；所述激光路面构造深度仪中的激光测距传感器根据所述激光测距触发信号对所述测试件的被测表面进行数据采集；所述激光路面构造深度仪中的处理器根据所述数据采集所获得的采集结果计算并反馈所述构造深度量值。

本申请的实施例还提供了一种激光路面构造深度仪的校准装置，该装置包括：第一驱动模块，驱动模拟路面的构造深度的测试件进行运动；获取模块，获得所述测试件的被测表面上测点的运动速度；第二驱动模块，根据所述测点的运动速度驱动所述激光路面构造深度仪中的距离编码器进行转动；信号产生模块，根据激光测距采样间隔以及所述距离编码器进行所述转动的实时转速，产生激光测距触发信号；通讯模块，接收所述激光路面构造深度仪根据所述激光测距触发信号反馈的所述测试件的被测表面的构造深度量值；校准模块，采用所述测试件上被测表面的构造深度参考值对所述构造深度量值进行比对，获得所述激光构造深度仪的校准结果。

优选地，所述第一驱动模块驱动所述测试件绕预设的旋转中心进行转动。

优选地，所述获取模块获得所述测试件的被测表面上所述测点的线速度。

优选地，所述第二驱动模块包括：计算单元，根据与所述运动速度相等的模拟车速计算所述距离编码器的所述实时转速；驱动单元，驱动所述距离编码器以所述实时转速进行转动。

优选地，所述通讯模块包括：发送单元，将所述激光测距触发信号发送给所述激光路面构造深度仪；接收单元，接收所述激光路面构造深度仪反馈的所述测试件的被测表面的构造深度量值；其中，所述激光路面构造深度仪中的激光测距传感器根据所述激光测距触发信号对所述测试件的被测表面进行数据采集，所述激光路面构造深度仪中的处理器根据所述数据采集所获得的采集结果计算并反馈所述构造深度量值。

与现有技术相比，本申请的实施例可以用来保存和传递路面激光构造深度量值，以计算被校准的激光构造深度仪测量值与参考值之间的误差。本申请的实施例可在静止状态下模拟出运动采集环境，因而使设备校准工作可以不受环境条件的制约，使用更为方便。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是本申请实施例的激光路面构造深度仪的校准方法的流程示意图。

图2是本申请实施例的激光路面构造深度仪的校准装置的构造示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1所示，本申请实施例的激光路面构造深度仪的校准方法主要包括如下步骤。

步骤S110，驱动模拟路面的构造深度的测试件进行运动，获得测试件的被测表面上测点的运动速度。通过测试件来模拟路面，并通过将测试件保持在运动状态，可以模拟出车辆的车轮在路面上行驶的效果。根据运动的相对性，测试件的运动，相当于运动的车辆在路面上的运动；测试件上测点的运动速度，就相当于车轮轮周上某一点的线速度。因此，测试件上测点的线速度，可以视为模拟出运动状态的车辆在静止的路面上的模拟车速。

本申请实施例的校准方法中，驱动模拟路面结构的构造深度的测试件进行运动，可以是驱动测试件进行转动。预先设置一旋转中心，可以驱动测试件绕预设的旋转中心进行转动。测试件上的测点与测试件的旋转中心之间的距离，就是测点的旋转半径。根据测试件上测点的旋转半径以及测试件的实时转速，可以获得测试件上的测点的线速度。

本申请的实施例可以根据计量校准的需要，预先设置多种转动速度，根据需要选择合适的转动速度来驱动测试件进行转动。

可以将测试件加工制作成圆盘状。可以将圆盘状的测试件的圆心作为该旋转中心。

本申请的实施例中，测试件的转动，是通过电机、与电机相连的主动轮以及与主动轮相配合的从动轮等来进行的。电机驱动主动轮旋转，主动轮带动从动轮旋转，放置在从动轮上的测试件跟着从动轮一起旋转。

步骤S120，根据测试件的被测表面上测点的运动速度，驱动待校准的激光路面构造深度仪中的距离编码器进行转动，获得该距离编码器的实时转速。

本申请的实施例中，被测表面上测点的运动速度，与模拟出运动状态的车辆的模拟车速相等。距离编码器在跟踪车辆的运动状态时，需要与车辆的运动速度相匹配。因此，可以根据该测点的运动速度来计算距离编码器的实时转速，并驱动距离编码器以该实时转速进行转动。

测试件上测点的运动速度(测试件旋转时测点的线速度)与模拟旋转的车轮轮周处的线速度相等，以获得车轮压在路面上不会打滑的效果，这样当激光照射到测试件上测点的时候，可以准确测量测点的高程信息。

步骤S130，根据激光测距采样间隔以及激光路面构造深度仪中距离编码器转动的实时转速，产生激光测距触发信号便于激光路面构造深度仪进行数据采集。

步骤S140，接收激光路面构造深度仪根据该激光测距触发信号对测试件的被测表面进行数据采集并反馈的该被测表面的构造深度量值。

将所产生的激光测距触发信号发送给激光路面构造深度仪。激光路面构造深度仪中的激光测距传感器，根据该激光测距触发信号就可以对测试件的被测表面进行数据采集。激光路面构造深度仪中的处理器根据激光测距传感器进行该数据采集所获得的采集结果，计算出构造深度量值并反馈。

步骤S150，采用测试件上被测表面的构造深度参考值对所接收的构造深度量值进行比对，获得激光路面构造深度仪的校准结果。其中，该校准结果可以采用误差的形式进行体现。

本申请的实施例中，驱动测试件进行转动的电机以一定速度旋转，同时电机输出一组与其转速成正比的脉冲信号。可以根据驱动测试件进行转动的主动轮与从动轮的传动比k、旋转的测点距旋转中心的距离r₁、驱动测试件进行转动的电机每周脉冲数p₁、驱动距离编码器进行转动的电机的每周脉冲数p₂以及所模拟出的车轮的半径r₂等，计算出信号频率倍数f_T。相应的脉冲信号经过频率变化后，用来控制驱动距离编码器进行转动的电机带动距离编码器进行转动。

其中，计算信号频率倍数f_T可以根据如下表达式来进行。

$f_T=\frac{n_2\·p_2}{n_1\·p_1}=\frac{k\·r_1\·p_2}{r_2\·p_1}$ 式(1)

本申请实施例的校准方法中，测试件可以采用真实路面制模铸造工艺进行设计加工，可以真实再现路面结构的构造深度，保证了激光构造深度仪的校准更加直观和准确。

如图2所示，本申请实施例的激光路面构造深度仪300的校准装置，该激光路面构造深度仪300主要包括有距离编码器310、激光测距传感器320以及处理器330等。该校准装置主要包括有第一驱动模块210、获取模块220、第二驱动模块230、信号产生模块240、通讯模块250以及校准模块260等。

第一驱动模块210，驱动模拟路面的构造深度的测试件进行运动。

获取模块220，与第一驱动模块210相连，获得测试件的被测表面上测点的运动速度。

第二驱动模块230，与获取模块220及激光路面构造深度仪中的距离编码器310相连，根据测点的运动速度驱动激光路面构造深度仪中的距离编码器310进行转动。

信号产生模块240，与第二驱动模块230相连，根据激光测距采样间隔以及激光路面构造深度仪中的距离编码器310进行转动时的实时转速，产生激光测距触发信号。

通讯模块250，与激光路面构造深度仪300中的激光测距传感器320及处理器330相连，接收激光路面构造深度仪根据该激光测距触发信号反馈的该测试件的被测表面的构造深度量值。

校准模块260，与通讯模块250相连，采用该测试件上被测表面的构造深度参考值，对通讯模块250所接收的该构造深度量值进行比对，获得该激光构造深度仪的校准结果。

第一驱动模块210驱动模拟路面结构的构造深度的测试件进行运动，可以是驱动测试件进行转动。预先设置一旋转中心，第一驱动模块210可以驱动测试件绕预设的旋转中心进行转动。测试件上的测点与测试件的旋转中心之间的距离，就是测点的旋转半径。获取模块220根据测试件上测点的旋转半径以及测试件的实时转速，可以获得测试件上的测点的线速度。

通过测试件来模拟路面，并通过将测试件保持在运动状态，可以模拟出车辆的车轮在路面上行驶的效果。根据运动的相对性，测试件的运动，相当于运动的车辆在路面上的运动；测试件上测点的运动速度，就相当于车轮轮周上某一点的线速度。因此，测试件上测点的线速度，可以视为模拟出运动状态的车辆在静止的路面上的模拟车速。

被测表面上测点的运动速度，与模拟出运动状态的车辆的模拟车速相等。距离编码器在跟踪车辆的运动状态时，需要与车辆的运动速度相匹配。因此，可以根据该测点的运动速度来计算距离编码器的实时转速，并驱动距离编码器以该实时转速进行转动。

如图2所示，第二驱动模块230可以包括计算单元231以及驱动单元232。

计算单元231，与获取模块220相连，根据与被测表面上测点的运动速度相等的模拟车速来计算激光路面构造深度仪300中的距离编码器310的实时转速。

驱动单元232，与计算单元231以及激光路面构造深度仪300中的距离编码器310相连，驱动距离编码器310以计算单元231所计算出的实时转速进行转动。

如图2所示，所述通讯模块250可以包括发送单元251以及接收单元252。

发送单元251，与信号产生模块240及激光路面构造深度仪300中的激光测距传感器320相连，将该激光测距触发信号发送给激光路面构造深度仪300中的激光测距传感器320。

接收单元252，与校准模块260及激光路面构造深度仪300中的处理器330相连，接收激光路面构造深度仪300中的处理器330所反馈的该测试件的被测表面的构造深度量值。

其中，激光路面构造深度仪300中的激光测距传感器320根据该激光测距触发信号对测试件的被测表面进行数据采集。激光路面构造深度仪300中的处理器330根据该数据采集所获得的采集结果计算并反馈该构造深度量值。

本领域的技术人员应该明白，上述的本申请实施例所提供的装置和/或系统的各组成部分，以及方法中的各步骤，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现。从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明技术方案而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种激光路面构造深度仪的校准方法，该方法包括：

驱动模拟路面的构造深度的测试件进行运动；

获得所述测试件的被测表面上测点的运动速度；

根据所述测点的运动速度驱动所述激光路面构造深度仪中的距离编码器进行转动；

根据激光测距采样间隔以及所述距离编码器进行所述转动的实时转速，产生激光测距触发信号；

接收所述激光路面构造深度仪根据所述激光测距触发信号反馈的所述测试件的被测表面的构造深度量值；

采用所述测试件上被测表面的构造深度参考值对所述构造深度量值进行比对，获得所述激光构造深度仪的校准结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，驱动模拟路面的构造深度的测试件进行运动，包括：

驱动所述测试件绕预设的旋转中心进行转动。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，获得所述测试件的被测表面上测点的运动速度，包括：

获得所述测试件的被测表面上所述测点的线速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述测点的运动速度驱动所述激光路面构造深度仪中的距离编码器进行转动，包括：

根据与所述运动速度相等的模拟车速计算所述距离编码器的所述实时转速；

驱动所述距离编码器以所述实时转速进行转动。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，接收所述激光路面构造深度仪根据所述激光测距触发信号反馈的所述测试件的被测表面的构造深度量值，包括：

将所述激光测距触发信号发送给所述激光路面构造深度仪；

所述激光路面构造深度仪中的激光测距传感器根据所述激光测距触发信号对所述测试件的被测表面进行数据采集；

所述激光路面构造深度仪中的处理器根据所述数据采集所获得的采集结果计算并反馈所述构造深度量值。

6.一种激光路面构造深度仪的校准装置，该装置包括：

第一驱动模块，驱动模拟路面的构造深度的测试件进行运动；

获取模块，获得所述测试件的被测表面上测点的运动速度；

第二驱动模块，根据所述测点的运动速度驱动所述激光路面构造深度仪中的距离编码器进行转动；

信号产生模块，根据激光测距采样间隔以及所述距离编码器进行所述转动的实时转速，产生激光测距触发信号；

通讯模块，接收所述激光路面构造深度仪根据所述激光测距触发信号反馈的所述测试件的被测表面的构造深度量值；

校准模块，采用所述测试件上被测表面的构造深度参考值对所述构造深度量值进行比对，获得所述激光构造深度仪的校准结果。

7.根据权利要求6所述的装置，其中：

所述第一驱动模块驱动所述测试件绕预设的旋转中心进行转动。

8.根据权利要求7所述的装置，其中：

所述获取模块获得所述测试件的被测表面上所述测点的线速度。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第二驱动模块包括：

计算单元，根据与所述运动速度相等的模拟车速计算所述距离编码器的所述实时转速；

驱动单元，驱动所述距离编码器以所述实时转速进行转动。

10.根据权利要求6所述的装置，所述通讯模块包括：

发送单元，将所述激光测距触发信号发送给所述激光路面构造深度仪；

接收单元，接收所述激光路面构造深度仪反馈的所述测试件的被测表面的构造深度量值；

其中，所述激光路面构造深度仪中的激光测距传感器根据所述激光测距触发信号对所述测试件的被测表面进行数据采集，所述激光路面构造深度仪中的处理器根据所述数据采集所获得的采集结果计算并反馈所述构造深度量值。