CN105043535B - 一种立式道路照明亮度测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

一种立式道路照明亮度测试装置及测试方法，装置包括主体支架以及设置在主体支架中的运行机构、探测定位机构、测量机构、中心计算机构，其中，运行机构中自带转向轮和驱动轮，通过中心计算机构控制运行机构运动到工作位，而探测定位机构利用四个红外线测距装置进行位置和方向的精确定位，定位后配合测量机构进行数据测量。本发明控制精确，自动化程度高，能够实现数据实时测量，且对测量数据具有记忆储存功能，性能稳定，能有效减少人工作业量和相关测量成本。

Description

一种立式道路照明亮度测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及道路照明测试领域，具体为一种采用特定机械装置结合信息采集及控制技术对道路路面照明亮度实施自动测试的道路照明亮度测试装置及测试方法。

背景技术

路面照明亮度测试是评价和验证道路照明工程设计合理性与可靠性的重要方法和手段，其测试的内容主要指道路的平均亮度，亮度的均匀性，对使用者产生的眩光控制水平，道路周围的环境照明系数，以及视觉引导性等，其结果可直接影响到道路使用过程中相关人员的安全性以及驾驶者的视觉的功能和舒适性。

目前，普遍应用的路面照明亮度测试手段都是通过采用人工方式对测试域进行网格划分布置测点，通过中心法和/或四点法并借助数字式亮度计对布置的测试点的亮度逐一进行测试，然后通过人工读数、记录的方式获得测试数据，并将测试数据进行存储和运算后得出测试结果，这种测试方式存在着以下缺陷：

1)、工作效率低，劳动强度大。单个测试点的亮度测试需要几个人相互配合才能完成测试、读数、记录等环节，整个测试过程费时费力；

2)、精度不高，易受外部环境影响。一方面，测试过程中，测试仪器受到测试人员自身对光的干扰，单个测试点的测试值存在误差，另一方面，由于天气及光照强度均会随时间发生变化，同时人工测试方式耗时较长，则不同测试点之间测试时间相差较大，导致测试值产生较大误差；

3)、安全性差。对一些已通车的道路路面进行照明亮度测试时，相关测试人员的人身安全难于得到保障。

基于上述原因，发明专利CN103822704A将多个照度计固定安装于一个遥控运行的测试装置上，测试装置的宽度能够沿道路宽度方向收缩，沿道路长度方向依靠行走轮运行，其运行方式为人工实时机旁遥控控制，实现测试装置沿道路行进方向逐一测试点进行照度测试，但是此装置存在以下问题：

1)、该测试装置进行测试之前，依然需要人工进行布置测试点，根据测试区域的长度进行测试点的布置工作，费时费力；

2)、测试装置依靠人工遥控运行，小车运行的平稳性以及到达测试点的准确性，完全依靠人工控制的水平，测试工作依然费时费力，并且人工控制对测试精度造成影响；

3)、照度计位于测试装置的内部，测试装置自身将对照度和亮度的测试值产生影响，从而影响测试精度；

4)、测试装置包括多个照度计，使测试装置的成本大大提升，而且固定安装于测试装置伸缩结构内部的照度计，利用率低，造成了制造成本的不必要的增加；

5)、由于测试装置内部固定安装多个照度计，如此照度计之间的距离是不可调的。现场测试时，沿测试装置固定多个照度计的方向，测试点之间的距离是不可调的，那么测试的精度不能够灵活调整，导致测试装置的灵活性和适应性差。

针对上述所存在的问题，提出一种完整的全自动道路路面照明检测装置及检测方法，以降低测试过程中人工工作量，并且提高测试装置的测试精度、自动化程度、适应性，同时降低其制造成本。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种立式道路照明亮度测试装置及测试方法，这种装置及其测量方法适用于公路、铁路及市政道路路面照明亮度的自动测试，特别是隧道入口段照明测试，以解决上述背景技术中所存在的缺陷。

一种立式道路照明亮度测试装置，包括主体支架、运行机构、探测定位机构、测量机构以及中心计算机构，其中：

主体支架为一由高强度轻质材料制成的镂空框体支架，用于支承整个测试装置的各个部件，其高度的设计原则为在满足支承整个测试装置的条件下尽量降低其高度；

运行机构包括三组轮结构，每组轮结构包括至少一个单轮，运行机构的前部设置一组轮结构，为用于驱动主体支架转向的转向轮，而后部并排设置两组轮结构，为用于驱动主体支架前进或者后退的驱动轮；

探测定位机构包括四个探测定位单元，所述探测定位单元为红外线测距装置，安装于主体支架的镂空框体支架的底部四条边的中间位置，用于测量主体支架与待检测路面起点、终点以及路肩之间的长度或距离；

测量机构固连于主体支架的顶部中间位置，包括支撑臂以及亮度计，其中亮度计固连在支撑臂一侧末端并通过支撑臂伸出到主体支架外，同时，在支撑臂下部设置有一个可将支撑臂实现上、下推送的推送机构；

中心计算机构设置于主体支架的镂空框体支架内，通过镂空框体支架对中心计算机构进行保护，中心计算机构包括作为运算存储器的微型计算机，并通过微型计算机分别对运行机构、探测定位机构以及测量机构的工作进行控制，同时，其作为运算存储器也对数据结果进行存储，并按测试规范进行相应计算，输出用户需要的参数值。

在本发明中，所述中心计算机构上还连接有一个人机交互设备，此人机交互设备包括但不限于鼠标、键盘、显示屏、触摸式显示屏、手持设备端。用户在人机交互设备处输入必要的相关信息，同时读取或输出所需的参数值。

在本发明中，主体支架优选采用铝合金材料制成，其形成的刚性框架结构可用于支承整个测试装置的各个部件，采用高强度轻质材料既保证了设备整体的刚度，同时使设备重量较轻，便于携带，同时，其高度值在满足支承测试装置的条件下尽量低，优选采用的框架尺寸规格为：长*宽*高为500mm*500mm*1000mm。

运行机构的三组轮结构中的转向轮通过齿轮传动方式与转向电机相连，转向电机提供装置的转向动力；而驱动轮通过链传动与驱动电机相连，驱动电机提供测试装置的前进动力。转向电机以及驱动电机由安装在主体支架中的蓄电池提供电力供给；运行机构的运行由通过中心计算机构进行控制，即由中心计算机构根据探测定位系统所获得的测试装置所在位置信息以及测试点位置信息，控制运行机构实现测试装置的转向以及前进/后退等动作。

探测定位机构还包括用于遮挡道路前、后端端面以及两侧路基的端面的挡板，挡板具有配合红外线测距装置的反射面，探测定位机构通过挡板以及红外线测距装置测量出主体支架距离道路两侧挡板、测量起点以及测量终点之间的距离，以此来确定网格布点和测试装置的位置，同时将此数据上传至中心计算机构来作为控制测试装置运行的位置信息。

同时，为减少成本/缩减操作步骤，探测定位机构也可以只包括用于遮挡道路前、后端端面的挡板，而取消两侧路基的端面挡板，在路基两侧直接使用路基做反射面，利用探测定位机构的红外线测距装置配合道路前、后端端面挡板以及路基测量出主体支架距离道路两侧路基、测量起点以及测量终点之间的距离并进行记录。

测量机构的支撑臂的长度为800～1200mm，而推送机构为气缸或者液压缸，其调整范围在500～800mm，亮度计高度位置通过设定值以及推送机构的伸缩量来进行调整，其调整位置以使亮度计的测量亮度或照度的高度符合规范要求为准，而支撑臂的作用是使亮度计的测试点位置远离设备，从而排出了测量仪器对测试精度的影响。

在本发明中，中心计算机构作为测试装置的计算核心，其功能与作用在于：

一、当测试装置进入测试现场时，由探测定位机构探测出测试区域的轮廓，根据测试规范，自动进行测试点布置工作；

二、测试过程中根据测试点位置和测试装置所处的位置，控制运行机构的运行，使测试装置到达测试点位置进行测量；

三、将测试数据按测试点位置进行对应存储；

四、当全部测试点的测试工作完成时，将所有测试数据按测试规范进行计算，输出用户需要的参数值。

一种道路照明亮度测试方法，此测试方法基于上述测试装置，具体包括以下操作步骤：

1、在测试地点确定测试区域的起点、终点以及道路两侧标志物、并在相应位置设置挡板，通过人机交互设备输入相关测试参数，在测试区域内通过测试装置自动探测起点至终点的距离和横向的道路两侧标志物的距离，探测过程中，首先调整测试装置的自身方位，使其前进方向为终点方向，中心计算机构控制运行机构运行，使测试装置在原地左、右分别旋转0～30°，以路基平面内的四个红外线测距装置的读值均为最小时的测试装置所面对方向作为测试运行方向，即确定测试区域的宽度方向和长度方向，从而建立测试区域的坐标系，得到测试坐标系内测试区域的尺寸轮廓以及测试装置的位置信息。

2、将测试坐标系内测试区域按测试规范将其划分为若干网格结构，并通过中心法或者四点法在网格结构中确定测试点位置，计算出测试坐标系内的各个测试点的坐标位置，并且根据测试装置所在的坐标位置，控制运行机构开始运行至第一测试点，第二测试点……，直至测试完成，在此过程中，中心计算机构的工作顺序为：

①、控制运行机构将测试装置粗略运行至指定测试点；

②、控制探测定位机构和运行机构共同作用来对设备进行精确定位；

③、控制测量机构完成每个测试点的亮度或照度的测量，并将测量值返回至中心计算机构进行存储，即完成一个测试点的测量工作；

④、控制运行机构将测试装置粗略运行至下一个测试点，开始下一个工作循环。

3、中心计算机构控制运行机构、探测定位机构以及测量机构依次完成测量区域内的所有测试点的测量工作，将所有的测试点的测试数据存储并且进行数据处理，然后在人机交互设备上显示出所需要的所有测试数据以及算出的测试区域坐标系内的变化曲线等结果数据。

在该方法中，当路面亮度均匀度比较差或者对测量精度要求比较高时，划分的网格数应多一些，即测试点布得密一些。其基础划分规则为：当测试区域长度小于等于50m时，沿道路方向将测试区域长度十等分；当测试区域长度大于50m时，按每一网格边长5m的原则进行等间距划分，不满5m的部分单独作为一格。

本发明的道路照明亮度测试装置与背景技术相比，可实现自动布置测试点、测量、记录及数据处理以得出相关数据信息，帮助领域内技术人员进行相关分析，其优点和有益效果在于：

1)、测试速度快、测量时间短，解决了人工测试速度慢，易受外部环境影响的缺陷；

2)、自动化程度高，测试过程自动完成，并且极大的排除了测试装置自身对测试精度的影响，测试精度高；

3)、该测试装置操作简单，大大节约了人力、物力，间接降低了人工测量引起误差的可能性；

4)、测试装置的适应性好，能够根据测试规范或现场需要调整测试装置的测试精度。

附图说明

图1为本发明的正视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的使用状态示意图。

图4为本发明的运行机构示意图。

图5为本发明的测量机构示意图。

其中：1、测量机构；2、中心计算机构；3、主体支架；4、探测定位机构；5、运行机构；6、人机交互设备；7、红外线测距装置；8、终点挡板；9、起点挡板；10、左侧路基端面挡板；11、右侧路基端面挡板；12、传动齿轮组；13、蓄电池；14、驱动电机；15、传动链；16、驱动轮；17、转向轮；18、转向电机；19、支撑臂；20、亮度计；21、气缸。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～图5的一种立式道路照明亮度测试装置的实施例，在本实施例中，测量装置包括主体支架3、运行机构5、探测定位机构4、测量机构1、中心计算机构2以及人机交互设备6，其中，主体支架3由铝合金材料制成以形成一定刚度的框架结构，其长*宽*高为500mm*500mm*1000mm，以保证设备重心低，运行平稳。主体支架3用于支承整个测试装置上包括运行机构5、探测定位机构4、测量机构1、中心计算机构2以及人机交互设备6在内的各个部件。中心计算机构2为此测试装置的核心，其安装于主体支架3之内，避免其受损，而在中心计算机构2的侧旁还设置有人机交互设备6用于为中心计算机构2输入/输出相关信息和数据，此人机交互设备6包括键盘、鼠标以及显示器。

运行机构5包括三组车轮，每组车轮为一个，三个车轮中一个车轮布置于前侧，为转向轮17，两个车轮布置于后侧，为驱动轮16，转向轮17通过传动齿轮组12与转向电机18相连，转向电机18由蓄电池13提供电力，中心计算机构2控制转向电机18的运行，由中心计算机构2根据测试装置所在位置和测试点位置，控制运行机构5运行；驱动轮16通过传动链15与驱动电机14相连，驱动电机14提供测试装置前进动力，本测试装置利用蓄电池13提供动力驱动驱动电机14。

而探测定位机构4包括设置在主体支架3框架底边的四边中间位置的四个红外线测距装置7、起点挡板9、终点挡板8、左侧路基端面挡板10以及右侧路基端面挡板11，起点挡板9、终点挡板8、左侧路基端面挡板10以及右侧路基端面挡板11分别用来设置在测量区域内的测量起点、测量终点以及测量路基端面位置以确定测试区域范围，四个红外线测距装置7分别通过数据接口连接中心计算机构2中。

测量机构1位于主体支架的顶部中间位置，由气缸21、支撑臂19、亮度计20构成，亮度计20进行照度、亮度的测量，并将测量值传输至中心计算机构2进行储存，亮度计20高度位置由气缸21的伸缩量来进行调整，其调整范围(即高度的变化值范围)为500～800mm，气缸21根据用户输入的测量高度进行调整，使测量亮度或照度的高度符合规范要求，支撑臂19的作用是使亮度计20的测试点位置远离设备，从而排除了测量仪器对测试精度的影响，其长度为1000mm(即臂长)。

利用本实施例的道路照明亮度测试装置进行测量时的测量方法如下：

1、在测试地点确定测试区域的起点、终点以及道路两侧标志物，并在相应位置分别设置终点挡板8、起点挡板9、左侧路基端面挡板10以及右侧路基端面挡板11，通过人机交互设备6输入相关测试参数，在测试区域内通过探测定位机构4自动探测起点至终点的距离和横向的道路两侧标志物的距离，探测过程中，调整测试装置方位，使其前进方向为终点方向，然后，中心计算机构2控制运行机构5使测试装置在原地左、右分别旋转0～30°，以路基平面内的四个红外线测距装置的读值均为最小时的测试装置所面对方向作为测试运行方向，即确定测试区域的宽度方向和长度方向，从而建立测试区域的坐标系，得到测试坐标系内测试区域的尺寸轮廓以及测试装置的位置信息。

2、将测试坐标系内测试区域的尺寸轮廓划分为若干网格结构，其基础划分规则为：当测试区域长度小于等于50m时，沿道路方向将测试区域长度十等分；当测试区域长度大于50m时，按每一网格边长5m的原则进行等间距划分，不满5m的部分单独作为一格。

然后，通过中心法或者四点法在网格结构中确定测试点，计算出测试坐标系内的各个测试点的坐标位置，以横向和纵向距离为位置坐标，并且根据测试装置位置所在的坐标位置，控制运行机构5开始运行至第一测试点，第二测试点……，直至测试完成，在此过程中，中心计算机构2的工作顺序为：

①、控制运行机构5将测试装置粗略运行至指定测试点；

②、控制探测定位机构4和运行机构5共同作用来对测试装置进行精确定位；

③、控制测量机构1完成每个测试点的亮度或照度的测量，并将测量值返回至中心计算机构2进行存储，即完成一个测试点的测量工作；

④、控制运行机构5将测试装置粗略运行至下一个测试点，开始下一个工作循环。

3、中心计算机构控制运行机构5、探测定位机构4以及测量机构1依次完成测量区域内的所有测试点的测量工作，将所有的测试点的测试数据存储并且进行数据处理，然后在人机交互设备6上显示出所需要的测试数据，如照度、亮度、对比度以及随测试区域坐标系内的变化曲线等数据结果。

如此，该道路照明亮度测试装置迅速、高效地完成了道路亮度测试工作，如此保证了测试值的精确性，大大降低了测试工作的人工工作量，提高了工作效率。

本测试装置只需测试人员将设备置入测试区域内，将起点终点挡板放置到起点终点位置确定测试区域轮廓，道路照明亮度测试装置将自动完成所有的相关测试工作，直至计算出测试区域的亮度、照度、对比度及其在测试区域坐标系内变化曲线等数据结果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种立式道路照明亮度测试装置，其特征在于，装置包括：

主体支架：为一由高强度轻质材料制成的用于支承整个测试装置的各个部件的镂空框体支架；

运行机构：运行机构包括三组轮结构，每组轮结构包括至少一个单轮，运行机构的前部设置一组轮结构，为用于驱动主体支架转向的转向轮，而后部并排设置两组轮结构，为用于驱动主体支架前进或者后退的驱动轮；

探测定位机构：包括四个探测定位单元，所述探测定位单元为红外线测距装置，安装于主体支架的镂空框体支架的底部四条边的中间位置，用于测量主体支架与待检测路面起点、终点以及路肩之间的长度或距离；

测量机构：测量机构固连于主体支架的顶部中间位置，包括支撑臂以及亮度计，其中亮度计固连在支撑臂一侧末端并通过支撑臂伸出到主体支架外，同时，在支撑臂下部还设置有一个可将支撑臂实现上、下推送的推送机构；

中心计算机构：中心计算机构设置于主体支架的镂空框体支架内，通过镂空框体支架对中心计算机构进行保护，中心计算机构包括作为运算存储器的微型计算机，其功能与作用在于：

一、当测试装置进入测试现场时，由探测定位机构探测出测试区域的轮廓，根据测试规范，自动进行测试点布置工作；

二、测试过程中根据测试点位置和测试装置所处的位置，控制运行机构的运行，使测试装置到达测试点位置进行测量；

三、将测试数据按测试点位置进行对应存储；

四、当全部测试点的测试工作完成时，将所有测试数据按测试规范进行计算，输出用户需要的参数值。

2.根据权利要求1所述的一种立式道路照明亮度测试装置，其特征在于，所述中心计算机构上还连接有一个人机交互设备，此人机交互设备包括但不限于鼠标、键盘、显示屏、触摸式显示屏、手持设备端。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种立式道路照明亮度测试装置，其特征在于，所述主体支架采用铝合金材料制成，其框架尺寸规格为：长*宽*高为500mm*500mm*1000mm。

4.根据权利要求1或2任意一项所述的一种立式道路照明亮度测试装置，其特征在于，所述运行机构的三组轮结构中的转向轮通过齿轮传动方式与转向电机相连，由转向电机提供装置转向动力；而驱动轮通过链传动方式与驱动电机相连，由驱动电机提供装置前进动力。

5.根据权利要求1或2任意一项所述的一种立式道路照明亮度测试装置，其特征在于，所述探测定位机构包括于遮挡道路前、后端端面的挡板，挡板具有配合红外线测距装置的反射面。

6.根据权利要求5所述的一种立式道路照明亮度测试装置，其特征在于，所述探测定位机构还包括用于两侧路基的端面挡板。

7.根据权利要求1或2任意一项所述的一种立式道路照明亮度测试装置，其特征在于，所述测量机构的支撑臂的长度为800～1200mm。

8.根据权利要求1或2任意一项所述的一种立式道路照明亮度测试装置，其特征在于，所述测量机构中的推送机构为气缸或者液压缸，用于调整的气缸底部与支撑臂的水平高度，其调整的范围值为500～800mm。

9.一种道路照明亮度测试方法，其特征在于：方法基于权利要求1～7中任一项所述的一种装置，具体包括以下操作步骤：

①、在测试地点确定测试区域的起点、终点以及道路两侧标志物、并在相应位置设置挡板，通过人机交互设备输入相关测试参数，在测试区域内通过测试装置自动探测起点至终点的距离和横向的道路两侧标志物的距离，探测过程中，首先调整测试装置的自身方位，使其前进方向为终点方向，中心计算机构控制运行机构运行，使测试装置在原地左、右分别旋转0～30°，以路基平面内的四个红外线测距装置的读值均为最小时的测试装置所面对方向作为测试运行方向，即确定测试区域的宽度方向和长度方向，从而建立测试区域的坐标系，得到测试坐标系内测试区域的尺寸轮廓以及测试装置的位置信息；

②、将测试坐标系内测试区域按测试规范将其划分为若干网格结构，并通过中心法或者四点法在网格结构中确定测试点位置，计算出测试坐标系内的各个测试点的坐标位置，并且根据测试装置所在的坐标位置，控制运行机构开始运行至第一测试点，第二测试点……，直至测试完成，在此过程中，中心计算机构的工作顺序为：

a、控制运行机构将测试装置粗略运行至指定测试点；

b、控制探测定位机构和运行机构共同作用来对设备进行精确定位；

c、控制测量机构完成每个测试点的亮度或照度的测量，并将测量值返回至中心计算机构进行存储，即完成一个测试点的测量工作；

d、控制运行机构将测试装置粗略运行至下一个测试点，开始下一个工作循环；

③、中心计算机构控制运行机构、探测定位机构以及测量机构依次完成测量区域内的所有测试点的测量工作，将所有的测试点的测试数据存储并且进行数据处理，然后在人机交互设备上显示出所需要的所有测试数据以及算出的测试区域坐标系内的变化曲线等结果数据。

10.根据权利要求9所述的一种道路照明亮度测试方法，其特征在于，基础划分规则为：当测试区域长度小于等于50m时，沿道路方向将测试区域长度十等分；当测试区域长度大于50m时，按每一网格边长5m的原则进行等间距划分，不满5m的部分单独作为一格。