CN110645913A - 路面特征测量装置及方法 - Google Patents

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黄晶晶
孙礼
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    • G—PHYSICS
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    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object

Abstract

本发明提供了一种路面特征测量装置及方法，包括安装在升降机构上的水平激光测距仪，水平激光测距仪的激光发射方向上设置有接收装置，接收装置包括激光挡板，接收装置上设置有测量激光挡板上的光斑处至地面垂直距离的垂直测距装置。上述方案中，通过水平激光测距仪测得待测点的水平坐标，再通过垂直测距装置测得待测点的垂直坐标，这样便能得到待测点的三维坐标，然后测量多个待测点坐标后，便可以导入数据创建路面模型。本发明操作便捷，结构简单且制造成本低。

Description

路面特征测量装置及方法
技术领域
本发明涉及车辆测试技术领域，特别是涉及一种路面特征测量装置及方法。
背景技术
随着消费者对汽车舒适的要求越来越高，生产舒适性好的车成了汽车企业的一种趋势。舒适性好的车应该在各类市场路面都有好的表现，这要求企业在车辆开发阶段就需要种类有足够多的路面来测试。无论是前期CAE仿真还是后期底盘调校，路面的尺寸数据都至关重要。
规则的特征路面例如减速带、井盖和台阶路等可以使用尺子直接测量，但绝大多数的路面都是长波路面(小幅值、大波长)，无法直接测量其起伏度，路面特征的测量一般通过测量路面的各点三维坐标，再建立三维模型来判断路面起伏度。最常用的测量方法是路面扫描。由于长波路面变化幅值较小，路面扫描出的坐标是相对于其扫描设备的坐标，由于扫描设备坐标随路面变化，故其对长波路面的扫描结果并不准确，并且路面扫描时扫描设备成本高，操作复杂，数据处理困难，资金和时间成本都相对较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路面特征测量装置及方法，能够准确地测量路面起伏度且使用方便、造价低。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种路面特征测量装置，包括安装在升降机构上的水平激光测距仪，水平激光测距仪的激光发射方向上设置有接收装置，接收装置包括激光挡板，接收装置上设置有测量激光挡板上的光斑处至地面垂直距离的垂直测距装置。
上述方案中，通过水平激光测距仪测得待测点的水平坐标，再通过垂直测距装置测得待测点的垂直坐标，这样便能得到待测点的三维坐标，然后测量多个待测点坐标后，便可以导入数据创建路面模型。本发明操作便捷，结构简单且制造成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为发明的使用方法示意图。
具体实施方式
一种路面特征测量装置，包括安装在升降机构上的水平激光测距仪10，水平激光测距仪10的激光发射方向上设置有接收装置，接收装置包括激光挡板20，接收装置上设置有测量激光挡板20上的光斑处至地面垂直距离的垂直测距装置30。
上述方案中，由于水平激光测距仪10测距激光为一条直线，可以设定该直线位于X或Y坐标上，则该直线正下方的所有测量点的Y或X坐标与水平激光测距仪10所在点一致，这样只需测量出测量点的另一个水平坐标和垂直坐标便可以得到测量点的三维坐标，通过水平激光测距仪测得其至激光挡板的间距便可以得到待测点的水平坐标，再通过垂直测距装置测得激光挡板20上的光斑处至地面垂直距离便可以得到待测点的垂直坐标，这样便能得到待测点的三维坐标，然后测量多个待测点坐标后，便可以导入数据创建路面模型。本发明测量一条直线上的多个测量点坐标时只需移动接收装置即可，操作便捷，结构简单且制造成本低。
一种路面特征测量方法，包括如下步骤：A、选定基位N0，设其坐标为0，0，0，选择水平面为XY面；B、将水平激光测距仪10调平并将其放置在基位，水平激光测距仪10的测距激光沿Y方向发射；C、将接收装置放置于测距激光的光束方向上，则激光挡板20上的光斑正下方的地面上的点即为Y方向上的测量点A0；D、水平激光测距仪10测量其至激光挡板20的距离并读数，该读数为A0点的Y坐标，垂直测距装置30测量激光挡板20上光斑至地面的垂直距离并读数，通过该读数得到A0点的Z坐标，A0的X坐标与N0点一致为0；E、将接收装置沿Y方向移动，重复步骤D测量Y方向上的多个测量点B0、C0、D0……的坐标并记录；F、在测量基点N0的X方向上测量并选取若干等距的测量基点N1、N2、N3……；G、将第二台水平激光测距仪10调平并将其下方水平定位点与N1点对齐，再将两台水平激光测距仪10的测距激光相对发射，调整第二台水平激光测距仪10的高度使其测距激光与第一台水平激光测距仪10的测距激光重合；H、将第二台水平激光测距仪10旋转90°使其测距激光射向Y方向，重复步骤C、D、E,测得测量基点N1的Y方向上的多个测量点B1、C1、D1……的坐标并记录；I、重复步骤G、H测量并记录所有测量点的坐标，然后根据测量点的三维坐标创建路面模型。
上述方案适用于直线的车辆测试路面，测量弯道时可将弯道分解为若干直线路段进行测量，本发明中的Y方向即为路长方向，X方向即为路宽方向，测量方法中共需使用到两台水平激光测距仪10和一台接收装置。根据步骤A、B、C、D可测得A0点坐标，其三维坐标分别为XA0＝XN0＝0,YA0＝水平激光测距仪10至激光挡板20的距离，ZA0＝水平激光测距仪10至N0点垂直距离-激光挡板20上光斑至地面的垂直距离。再通过此方法得到B0、C0、D0……的坐标，这样便能得到一条直线上的所有测量点坐标。然后在X方向上选取其他基位并确定其他基位的X坐标，将水平激光测距仪10放置在其他基位上再沿Y方向发射测距光束，这样便能测得路面所有测量点的三维坐标，每个测量点的X坐标与其所在Y方向上的基位的X坐标一致。步骤G的目的是使得所有水平激光测距仪10位于同一高度，这样保证了所测出的所有Z坐标参照的是同一高度，所测结果更加准确且便于计算。
所述接收装置包括水平仪，激光挡板20的板面方向位于铅垂方向。这样可以通过调节接收装置水平使得激光挡板20的板面方向始终位于铅垂方向，便于垂直测距装置30贴靠在其板面上测量其上光斑至地面的垂直距离。
所述垂直测距装置30包括刻度线31，刻度线31下方垂吊有铅锤32。即垂直测距装置30为带刻度的铅线锤，铅线锤可以保证了其所测量的距离始终为垂直距离，且铅线锤简单易的，成本低。
所述刻度线31绕设在接收装置上端的手摇卷筒40上，手摇卷筒40的轴芯方向与水平激光测距仪10的光束方向一致。这样通过转动手摇卷筒40便可以实现铅锤32的升降使其恰好与地面接触，使用更加方便。
所述手摇卷筒40下方设置有滑轨，手摇卷筒40在其轴芯方向上沿滑轨滑动。这样刻度线31便随手摇卷筒40沿其轴芯方向移动至贴靠在激光挡板20的板面上，使其测得的激光挡板20板面上的光斑至地面的垂直距离更为准确。
所述铅锤32下端设置有压力传感器。将铅锤32下降至与地面接触，再缓慢抬升铅锤32使压力传感器读数为0，这样该位置处为铅锤32恰好与地面接触的位置，这样测量出的垂直距离更加准确。
当路面起伏度较大时，即测量点Z坐标变化较大，测量位置间距适当减小，当路面起伏度较小时，即测量点Z坐标变化较小，测量位置间距适当增大。路面起伏度大的区域一般，这样降低了所需测量的点的数量，减少了了测量工作量，同时还提升了路面起伏度大的区域的测量精度。
所述步骤F中通过水平激光测距仪10测量若干等距的基位N1、N2、N3……。可以将水平激光测距仪10的测距光束射向X方向，然后通过步骤A、B、C、D得到基位N1、N2、N3……的坐标，无需使用另外的设备测量，简单方便并且准确。

Claims (9)

1.一种路面特征测量装置，其特征在于：包括安装在升降机构上的水平激光测距仪(10)，水平激光测距仪(10)的激光发射方向上设置有接收装置，接收装置包括激光挡板(20)，接收装置上设置有测量激光挡板(20)上的光斑处至地面垂直距离的垂直测距装置(30)。
2.一种路面特征测量方法，包括如下步骤：
A、选定基位N0，设其坐标为(0，0，0)，选择水平面为XY面；
B、将水平激光测距仪(10)调平并将其放置在基位，水平激光测距仪(10)的测距激光沿Y方向发射；
C、将接收装置放置于测距激光的光束方向上，则激光挡板(20)上的光斑正下方的地面上的点即为Y方向上的测量点A0；
D、水平激光测距仪(10)测量其至激光挡板(20)的距离并读数，该读数为A0点的Y坐标，垂直测距装置(30)测量激光挡板(20)上光斑至地面的垂直距离并读数，通过该读数得到A0点的Z坐标，A0的X坐标与N0点一致为0；
E、将接收装置沿Y方向移动，重复步骤D测量Y方向上的多个测量点B0、C0、D0……的坐标并记录；
F、在测量基点N0的X方向上测量并选取若干等距的基位N1、N2、N3……；
G、将第二台水平激光测距仪(10)调平并将其下方水平定位点与N1点对齐，再将两台水平激光测距仪(10)的测距激光相对发射，调整第二台水平激光测距仪(10)的高度使其测距激光与第一台水平激光测距仪(10)的测距激光重合；
H、将第二台水平激光测距仪(10)旋转90°使其测距激光射向Y方向，重复步骤C、D、E,测得基位N1的Y方向上的多个测量点B1、C1、D1……的坐标并记录；
I、重复步骤G、H测量并记录所有测量点的坐标，然后根据测量点的三维坐标创建路面模型。
3.根据权利要求1所述的路面特征测量装置，其特征在于：所述接收装置包括水平仪，激光挡板(20)的板面方向位于铅垂方向。
4.根据权利要求3所述的路面特征测量装置，其特征在于：所述垂直测距装置(30)包括刻度线(31)，刻度线(31)下方垂吊有铅锤(32)。
5.根据权利要求4所述的路面特征测量装置，其特征在于：所述刻度线(31)绕设在接收装置上端的手摇卷筒(40)上，手摇卷筒(40)的轴芯方向与水平激光测距仪(10)的光束方向一致。
6.根据权利要求5所述的路面特征测量装置，其特征在于：所述手摇卷筒(40)下方设置有滑轨，手摇卷筒(40)在其轴芯方向上沿滑轨滑动。
7.根据权利要求4所述的路面特征测量装置，其特征在于：所述铅锤(32)下端设置有压力传感器。
8.根据权利要求2所述的路面特征测量方法，其特征在于：当路面起伏度较大时，即测量点Z坐标变化较大，测量位置间距适当减小，当路面起伏度较小时，即测量点Z坐标变化较小，测量位置间距适当增大。
9.根据权利要求2所述的路面特征测量方法，其特征在于：所述步骤F中通过水平激光测距仪(10)测量若干等距的基位N1、N2、N3……。
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