CN113588294A - 一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，该装置包括：测试平台，用于承载弯沉加载车产生的轴载；压力传感器，位于测试平台内，压力传感器将弯沉加载车轴载信号传输至数据处理系统，数据处理系统输出可视化的弯沉加载车轴载；激光图像扫描器，位于测试平台内部，激光图像扫描器将弯沉加载车轮与测试平台接触形成的传压面当量圆图像信号传输至数据处理系统；数据处理系统，将激光图像扫描器采集到的图像信号转入后台降噪、增强黑白对比度，再进行传压面当量圆图形面积计算，最后输出可视化弯沉载重车传压面当量圆面积。通过采用本发明装置，可不受地磅类计重设施限制，简化了试验操作，提高了工作效率，其试验结果更加精确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及路基路面检测技术领域，具体涉及一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置。
背景技术
公路行业检测标准《公路路基路面现场测试规程》JTG 3450-2019T0951-2008中要求，“3方法与步骤3.1准备工作……⑵给加载车配重，并用地中衡称量后轴总质量及单侧双轮荷载等均应符合要求，加载车行驶及测试中，轴重不发生变化。⑶若启用新加载车或加载车轮胎发生较大磨损时应测试轮胎传压面面积。轮胎传压面面积测试方法如下：确保加载车双侧轮载及其轮胎气压满足表T 0951的要求，在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸和一张方格纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸上印上轮胎印痕。用求积仪或数方格的方法测算单个轮胎印迹范围内的面积，均应符合表T0951中单轮传压面当量圆面积的要求。
以上方法实施存在两方面缺陷:
第一，称量荷载需要具有地中衡的场所，但施工检测现场往往在位置较为偏远地区，具备称量的场所不易找寻；
传压面面积采集、计算程序较为复杂，影响检测效率，并且在操作过程中若试验人员误判轮胎实际印痕面积，则直接影响判定加载车性能的适用性。因而，对《公路路基路面现场测试规程》JTG 3450-2019中要求无法高效、精准的实现。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，避免采用数格法计算传压面当量圆面积可能造成的对测试结果的影响，简化了试验操作，提高了工作效率；相比于传统地磅实测、数格求面积来说，采用本发明装置进行弯沉加载车传压面当量圆面积及轴载测量，工作效率得到极大提高，其试验结果更加精确可靠。
本发明采取的技术方案为：
一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，该装置包括：
测试平台、压力传感器、激光图像扫描器、数据处理系统；
测试平台，用于承载弯沉加载车产生的轴载；
压力传感器，位于测试平台内，压力传感器将弯沉加载车轴载信号传输至数据处理系统，数据处理系统输出可视化的弯沉加载车轴载；
激光图像扫描器，位于测试平台内部，激光图像扫描器将弯沉加载车轮与测试平台接触形成的传压面当量圆图像信号传输至数据处理系统；
数据处理系统，将激光图像扫描器采集到的图像信号转入后台降噪、增强黑白对比度，再进行传压面当量圆图形面积计算，最后输出可视化弯沉载重车传压面当量圆面积。
所述测试平台为刚性整体结构，顶部设有激光图像扫描器扫描用透明基板。
所述测试平台分别位于弯沉加载车后轴的左、右轮。
所述压力传感器为轮辐式称重测力传感器，通过测试平台传导来的轴载通过压力传感器的变形转换为电信号，传输给数据处理系统，对比经由校准标定过的形变输出可视化的弯沉加载车轴载。
所述激光图像扫描器包括光学成像部分、机械传动部分、转换电路部分，激光图像扫描器透过刚性透明基板将弯沉加载车轮胎与测试平台接触形成的传压面当量圆图像特征，由光信号转换为计算机可接受的电信号。
所述数据处理系统，将激光图像扫描器采集到的图像信号转入后台降噪、增强黑白对比度，再进行传压面当量圆图形面积计算，最后输出可视化弯沉载重车传压面当量圆面积。
本发明一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，技术效果如下：
1)本发明装置实时显示弯沉加载车传压面当量圆面积及轴载，优化了试验步骤。通过采用上述装置，可不受地磅类计重设施限制，在硬化场地即可量测，同时避免采用数格法计算传压面当量圆面积可能造成的对测试结果的影响；简化了试验操作，提高了工作效率。相比于传统地磅实测、数格求面积来说，采用本新型所提供的装置进行弯沉加载车传压面当量圆面积及轴载测量，工作效率得到极大提高，其试验结果更加精确可靠。
2)本发明装置不受场地限制，便携程度高，适用范围广；本发明装置更加精确的采集单轮传压面当量圆面积，克服了采用原有的人工数格方式下，因试验人员误判导致难以精准判定当量圆面积的情况。实时自动测量弯沉加载车轴载及传压面当量圆面积，避免测读的繁琐工序以及同实际测值的偏差。
3)压力传感器、激光图像扫描器通过数据处理系统实时显示传压面当量圆面积及轴载，能够辅助试验人员直观了解并根据偏差进行调整，避免了人为因素对试验参数的影响。相比于感观预估法来说，采用本新型所提供的装置进行传压面当量圆面积及轴载的检测试验，其试验结果更加精确。
附图说明
图1为本发明移动测量装置结构示意图。
其中：1-测试平台1，2-压力传感器2，3-激光图像扫描器，4-数据处理系统，5-透明基板。
具体实施方式
如图1所示，一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，该装置包括测试平台1、压力传感器2、激光图像扫描器3、数据处理系统4。
测试平台1为刚性整体结构，顶部留有扫描用透明基板5，作为弯沉加载车测试以及主要配置部件的承载平台，测试平台1坚固稳定、刚度大且透明，能够使弯沉加载车稳定的停留在在测试平台1，保证激光图像扫描器3在激光扫描时能透过透明基板5采集图像。
该测试平台1分别位于弯沉加载车后轴的左、右轮，一套数据处理系统4连接两个测试平台1，分别位于车轮两侧，测试平台1能够承载弯沉加载车产生的轴载并且组装其他构件。
压力传感器2位于测试平台1内部，压力传感器2采用轮辐式称重测力传感器，以刚性透明基板为测试承载台，刚性透明基板具有刚性承载性能防止压坏设备，防止产生形变。
通过压力传感器2将弯沉加载车轴载转换成电信号传输至数据处理系统4，对比经由校准标定过的形变输出可视化的弯沉加载车轴载，用于测量弯沉加载车单侧轴载。
压力传感器2可以采用HDW202轮辐式称重(测力)传感器。
激光图像扫描器3位于测试平台1内部，类型为激光式图像扫描系统，主要由光学成像部分、机械传动部分和转换电路部分组成，这几部分相互配合，透过刚性透明基板将弯沉加载车轮胎与测试平台1接触形成的传压面当量圆图像特征，由光信号转换为计算机可接受的电信号。
传压面当量圆：载重车轮胎接地形成类似椭圆形的阴影区域，规范中为简化计算求取面积类比成圆。规程T0951中表1参数要求所示：
表1加载车的参数要求
| 后轴标准轴载P(kN) | 100±1 |
| 单侧双轮荷载(kN) | 50±0.5 |
| 轮胎气压(MPa) | 0.7±0.05 |
| 单轮传压面当量圆面积(mm<sup>2</sup>) | (3.56±020)×10<sup>4</sup> |
表1中对加载车的后轴标准轴载、单侧双轮荷载、轮胎气压、单轮传压面当量圆面积等主要参数提出要求，原规程TO951中对单轮传压面当量圆半径进行了规定，而准备工作中实际测试的是单轮传压面当量圆面积。
数据处理系统4将激光图像扫描器3采集到的图像信号转入后台降噪、增强黑白对比度，再进行传压面当量圆面积图形计算，最后输出可视化弯沉载重车传压面当量圆面积及轴载数据。
数据处理系统4具备处理采集到的弯沉加载车传压面当量圆面积及轴载信号，同时具备：①记录工程项目、弯沉加载车辆基本信息，存储采集数据；②可视化操作界面；③实时输出测试结果，自动判定弯沉加载车是否满足技术要求。
数据处理系统4采用ImageJ(官网：https://imagej.nih.gov/ij/)，它是一个基于java的公共的图像处理软件，它是由National Institutes of Health(NIH)开发的一款功能强大的免费软件，在生物及医学图像分析中起着非常重要的作用。图像处理软件还能够显示，编辑，分析，处理，保存，打印8位，16位，32位的图片，支持TIFF，PNG，GIF，JPEG，BMP，DICOM，FITS等多种格式。ImageJ还可运行于Microsoft Windows、Mac OS、Mac OS X、Linux和Sharp Zaurus PDA等多种平台。
测试平台1为刚性构件能够承受弯沉加载车质量不变形，透明基板满足承载、扫描需求。压力传感器2数据采集精度0.1kN，重复性误差不大于1％。激光图像扫描器3分辨率不小于于300dpi。数据处理系统4采用采用PC笔记本，基本编程程序采用Java、C++或其他语言，系统稳定，操控简单。
压力传感器2、激光图像扫描器3基于测试平台1装配，具有实时示数弯沉加载车传压面当量圆面积及轴载功能，示值稳定可靠，轴载精度为0.1kN。传压面当量圆面积精度为25mm2。
本发明装置的具体操作方法如下：
1)寻找场地稳固的刚性地面，将仪器装置调平放稳；
2)仪器装置预热后，将加载车停稳在测试平台1；
3)实时记录弯沉加载车传压面当量圆面积及轴载，完成剩余试验步骤。
Claims (6)
1.一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，其特征在于该装置包括：
测试平台（1）、压力传感器（2）、激光图像扫描器（3）、数据处理系统（4）；
测试平台（1），用于承载弯沉加载车产生的轴载；
压力传感器（2），位于测试平台（1）内，压力传感器（2）将弯沉加载车轴载信号传输至数据处理系统（4），数据处理系统（4）输出可视化的弯沉加载车轴载；
激光图像扫描器（3），位于测试平台（1）内部，激光图像扫描器（3）将弯沉加载车轮与测试平台（1）接触形成的传压面当量圆图像信号传输至数据处理系统（4）；
数据处理系统（4），将激光图像扫描器（3）采集到的图像信号进行计算处理，最后输出可视化弯沉载重车传压面当量圆面积。
2.根据权利要求1所述一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，其特征在于：所述测试平台（1）为刚性整体结构，顶部设有激光图像扫描器（3）扫描用透明基板（5）。
3.根据权利要求1或2所述一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，其特征在于：所述测试平台（1）分别位于弯沉加载车后轴的左、右轮。
4.根据权利要求1所述一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，其特征在于：所述压力传感器（2）为轮辐式称重测力传感器，通过测试平台（1）传导来的轴载通过压力传感器（2）的变形转换为电信号，传输给数据处理系统（4），对比经由校准标定过的形变输出可视化的弯沉加载车轴载。
5.根据权利要求1所述一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，其特征在于：所述激光图像扫描器（3）包括光学成像部分、机械传动部分、转换电路部分，激光图像扫描器（3）透过刚性透明基板将弯沉加载车轮胎与测试平台（1）接触形成的传压面当量圆图像特征，由光信号转换为计算机可接受的电信号。
6.根据权利要求1所述一种弯沉加载车传压面面积及轴载的移动测量装置，其特征在于：所述数据处理系统（4），将激光图像扫描器（3）采集到的图像信号转入后台降噪、增强黑白对比度，再进行传压面当量圆图形面积计算，最后输出可视化弯沉载重车传压面当量圆面积。
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