CN207280400U - 一种路面表面凸点接触面积测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种路面表面凸点接触面积测试系统，属于交通运输工程中公路工程技术领域。该系统包括测试表面处理装置、图像拍摄装置和控制分析装置，测试表面处理装置主要是采用与路面表面颜色对比强烈的填料将待测表面进行处理，使得路面凸点更加明确的显示，以减少在辨识路面凸点时产生的误差。图像拍摄装置为采用四面遮光、顶部面光源和底部敞口的测量装置，避免了在采集图像时由于外界环境的过度影响，保证了获取图片的稳定性。控制分析装置主要是用于控制整个系统正常运行和对图像进行分析处理得出测量结果。本实用新型能有效减少外界环境和人为因素对测量结果造成的误差，为控制路面表面抗滑性能提供准确的数据，保证路面工程的质量。

Description

一种路面表面凸点接触面积测试系统

技术领域

本实用新型属于交通运输工程中公路工程技术领域，具体涉及一种路面表面凸点接触面积测试系统。

背景技术

路面表面构造特征是影响抗滑性能的主要因素，其中包括路面表面构造深度、与车轮接触面积等指标，而现阶段主要以构造深度值来表征路面表面构造的特征，并且在评价路面表面抗滑性能时也以构造深度值作为主要影响因素，而忽视了车轮与路面表面接触面积对抗滑性能造成的影响，即忽视了路面表面凸点接触面积对抗滑性能的影响。现阶段针对路面表面凸点接触面积的测量尚未形成有效的方法，因此需要研发一种新的路面表面凸起面积测试系统，弥补现有技术的不足之处。

实用新型内容

本实用新型的目的是主要用于测试路面表面凸点接触面积，弥补该方面测试技术的空白，提供一种路面表面凸点接触面积测试系统，该系统包括测试表面处理装置、图像拍摄装置和控制分析装置三部分。测试表面处理装置主要是采用与路面表面颜色对比强烈的浅色或者白色物质将待测表面进行处理，使得路面凸点更加明确的显示，以减少在辨识路面凸点时产生的误差。图像拍摄装置为采用四面遮光、顶部面光源和底部敞口的测量装置，避免了在采集图像时由于外界环境的过度影响，保证了获取图片的稳定性，减少了外界环境误差。控制分析装置主要是用于控制整个系统正常运行和对图像进行分析处理得出测量结果。本实用新型是一种路面表面凸点接触面积测试系统，可以准确获取路面表面凸点接触面积，有效减少外界环境和人为因素对测量结果造成的误差，为控制路面表面抗滑性能提供准确的数据，保证路面工程的质量。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种路面表面凸点接触面积测试系统，包括测试表面处理装置、图像拍摄装置和控制分析装置；

所述的测试表面处理装置包括旋转平板、漏管、阀门、盛料容器和填充料；所述的漏管的底端与旋转平板中心通孔相连通，顶端与盛料容器的底部相连通，且漏管上设有阀门；盛料容器内装有填充料；

所述的图像拍摄装置包括遮光板、面光源和摄像装置，所述的面光源正对测量路面一侧设有平面光源，且中心位置固定有摄像装置；遮光板固定于面光源的四周；

所述的控制分析装置分别通过连接线与旋转平板、摄像装置相连，用于控制旋转平板和摄像装置的工作，还用于将摄像装置采集到的图像进行分析处理，以获得路面表面凸点接触面积。

进一步，优选的是，所述的旋转平板为由橡胶材料制成的圆形平板结构，肖氏硬度为55±5，半径为10cm，厚度为5-10mm。

进一步，优选的是，所述的漏管的材质为钢。

进一步，优选的是，所述的填充料为浅色或白色均质粒料，粒径控制在0.15~0.3mm。

进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有用于开启和关闭控制分析装置的电源开关。

进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有摊铺控制按钮，用于控制旋转平板的工作；所述的控制分析装置上还设有拍摄图像按钮，用于控制摄像装置的工作。

进一步，优选的是，所述的控制分析装置上设有显示屏幕和处理图像按钮，处理图像按钮控制将摄像装置采集到的图像进行分析处理，得出路面表面凸点接触面积；之后将图像和图像处理后的结果显示于显示屏幕上。

一种路面表面凸点接触面积测试方法，采用上述任意一项所述的路面表面凸点接触面积测试系统，步骤如下：

将待测路面表面清扫干净，移动旋转平板至待测路面表面，检查阀门并将其关闭，在盛料容器内注入填充料，打开阀门，通过控制分析装置控制旋转平板匀速旋转，使填充料填入凹凸不平的路面表面的构造中，直至旋转平板边缘全部出现填充料为止，关闭阀门，再控制旋转平板旋转8-12圈，以保证填充料处理后的待测路面表面凸点完全裸露，待测路面表面不得存在浮动的多余填充料，之后将旋转平板移出待测路面；

接着将图像拍摄装置放置在处理好的待测路面表面上，打开面光源和摄像装置，通过控制分析装置控制摄像装置进行图像拍摄，之后控制分析装置将拍摄到的图像进行分析处理，得出路面表面凸点接触面积。

进一步，优选的是，将采集到图像进行灰度处理，将图像转化为由0-255共256个整数灰度级的黑白图像，再对图像进行二值化处理，二值化后图像像素矩阵用只有0和1的数字表示，1表示路面表面凸起点，0表示路面表面凹下点，设二值化后图像像素矩阵为A，读取A矩阵中0的个数为m，表征路面表面凸点接触面积；读取A矩阵中1的个数为n，则路面表面凸点接触面积占总面积的比例为L=m/（m+n）*100%。

进一步，优选的是，二值化处理时，灰度阈值设置为0.5，图像像素矩阵中大于等于0.5部分表示为1，小于0.5的部分表示为0。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：

本实用新型系统结构新颖、使用方便，能有效测得路面表面凸点接触面积；本实用新型弥补了该方面测试技术的空白，在界定路面表面凸点接触面积时清晰、准确，并且减少了外界光源不均匀等环境因素对测试结果的影响，将测试结果的精确度提高了30%，改进了以往由构造深度单一指标检测路面表面构造特征的方法，揭示了路面表面构造特征形成的机理，为控制路面工程质量提供了有效的数据。

附图说明

图1是本实用新型路面表面凸点接触面积测试系统的结构示意图；

图2是填充处理后的待测路面表面拍摄图像；

图3是二值化处理后的待测路面表面图像；

其中，1为旋转平板，2为漏管，3为阀门，4为盛料容器，5为填充料，6为连接线，7为遮光板，8为面光源，9为摄像装置，10为控制分析装置，11为电源开关，12为摊铺控制按钮，13为拍摄图像按钮，14为处理图像按钮，15为显示屏幕。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解的是，本实用新型中涉及到的相关结构及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本实用新型的创新之处在于对现有技术中硬件的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本实用新型中提到的相关结构是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

路面表面凸点接触面积：是指路面表面构造凸起部分的面积，即物体与路面表面直接接触的面积。

如图1所示，一种路面表面凸点接触面积测试系统，包括测试表面处理装置、图像拍摄装置和控制分析装置10；

所述的测试表面处理装置包括旋转平板1、漏管2、阀门3、盛料容器4和填充料5；所述的漏管2的底端与旋转平板1中心通孔相连通，顶端与盛料容器4的底部相连通，且漏管2上设有阀门3；盛料容器4内装有填充料5；

所述的图像拍摄装置包括遮光板7、面光源8和摄像装置9，所述的面光源8正对测量路面一侧设有平面光源，且中心位置固定有摄像装置9；遮光板7固定于面光源8的四周；

所述的控制分析装置10分别通过连接线6与旋转平板1、摄像装置9相连，用于控制旋转平板1和摄像装置9的工作，还用于将摄像装置9采集到的图像进行分析处理，以获得路面表面凸点接触面积。

优选，所述的旋转平板1为由橡胶材料制成，形状为圆形平板，中心处具有通孔，肖氏硬度为55±5，半径为10cm，厚度为5-10mm，具有旋转功能，主要用于摊铺填充料。

优选，所述的漏管2的材质为钢，为中空钢管，漏管2具有一定的强度和刚度，能承受上部重量而不发生形变，可以将盛料容器4中的填充料5输送到旋转平板1底部填充路面表面的构造深度。

阀门3具有开启和关闭漏管2输送填充料的功能。

盛料容器4具有足够强度、刚度和体积，保证盛填充料时不发生撒漏和变形，四周封闭，上部敞口，具有承装填充料的功能，底部有圆形通孔，与漏管2相连通。

填充料5采用与路面表面颜色对比强烈的浅色或白色均质粒料，粒径控制在0.15~0.3mm，常用的有均质砂等材料。

连接线6将旋转平板1、摄像装置9与控制分析装置10连接起来，控制分析装置10用于控制旋转平板1和摄像装置9的正常工作。

遮光板7安装在面光源8四周，用于遮挡外界光源，减少外界环境对采集图像的影响。

面光源8正对测量路面一侧带有平面光源，可以为拍摄图像提供足够的均匀光照，另一侧具有足够的强度和刚度，保证面光源不发生形变。

摄像装置9用于对待测路面进行图像拍摄，其拍摄的图像尺寸一致，便于不同图像之间进行对比。

控制分析装置10用于控制系统正常工作，并对采集到的图像进行处理。

优选，控制分析装置10上电源开关11，电源开关11用于开启和关闭控制分析装置，开启时可以依次进行测量工作，关闭时将停止工作。

优选，所述的控制分析装置10上设有摊铺控制按钮12，用于控制旋转平板1的工作，即可以启动和关闭旋转平板1的旋转摊铺功能；所述的控制分析装置10上还设有拍摄图像按钮13，拍摄图像按钮13可以控制摄像装置9进行图像拍摄，并将拍摄的图像在显示屏幕15上进行显示。

优选，所述的控制分析装置10上设有显示屏幕15和处理图像按钮14，处理图像按钮14控制将摄像装置9采集到的图像进行分析处理，得出路面表面凸点接触面积；之后将图像和图像处理后的结果显示于显示屏幕15上。

显示屏幕15可以显示拍摄到的图像和图像处理后的结果。

本实用新型的具体实施方法为：将待测路面表面清扫干净，移动旋转平板1至待测路面表面，检查阀门3并将其关闭，在盛料容器4内注入足量的填充料5，打开控制分析装置10上的电源开关11，之后打开阀门3，启动摊铺控制按钮12，使得旋转平板1匀速旋转，使填充料5填入凹凸不平的路面表面的构造中，直至旋转平板1边缘全部出现填充料5为止，关闭阀门3后，控制旋转平板1再旋转8-12圈，关闭摊铺控制按钮12，将旋转平板1移出待测路面，保证填充料5处理后的路面表面凸点完全裸露，路面表面不得存在浮动的多余填充料5。待测路面表面处理完成后，将图像拍摄装置放置在处理好的待测路面表面上，遮光板7需遮住处理好的待测路面表面，打开面光源8和摄像装置9，启动拍摄图像按钮13进行图像拍摄，并将拍摄的图像显示在显示屏幕15上。启动处理图像按钮14对采集的图像进行处理，得出路面表面凸点接触面积，并将结果在显示屏幕15上显示。

现结合示例具体说明本实用新型的工作原理。摊铺控制按钮12的工作原理是控制旋转平板1将填充料5在待测路面表面的进行摊铺，旋转平板1将填充料5均匀摊铺在待测路面表面的空隙中，填充凹下部分的面积，将凸起部分显著的裸露呈现出来，由于填充料5的颜色与待测路面表面凸起部分颜色对比强烈，差异显著，便于图像进行二值化处理，区分凸起点面积，并对路面表面凸点接触面积进行准确的提取。摄像装置9工作原理是拍摄图像并将图像在显示屏幕15上进行显示，填充处理后的待测路面表面拍摄图像如图2所示。

处理图像按钮14的工作原理是将采集到图像进行灰度处理，将图像转化为由0-255共256个整数灰度级的黑白图像，再对图像进行二值化处理，即灰度值只有0和255，由于采用浅色填充料对待测路面表面进行处理，因此可以将整个图像呈现出明显的黑白效果，将灰度阈值准确固定的设置为0.5，在二值化后的图像像素矩阵中大于等于0.5的部分表示为“1”，小于0.5的部分表示为“0”，“1”表示被浅色或白色填充料填充的部分，“0”表示路面表面裸露凸点部分，从而准确的区分黑色部分和白色部分，二值化处理后的图像如图3所示。设二值化后图像像素矩阵为A，读取A矩阵中“0”的个数为m，表征路面表面凸点接触面积，读取A矩阵中“1”的个数为n，凸点接触面积占总面积的比例为L=m/（m+n）*100%。采用处理图像按钮14对采集到的图2进行处理，在显示屏幕15上显示结果为：凸点接触面积为5391，凸点接触面积占总面积比例为23.03%。

本实用新型通过研发新的路面表面凸点接触面积测试系统，可以准确地获取路面表面凸点接触面积，为评价路面表面抗滑性能提供基础数据，有利于路面工程质量的控制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种路面表面凸点接触面积测试系统，其特征在于，包括测试表面处理装置、图像拍摄装置和控制分析装置（10）；

所述的测试表面处理装置包括旋转平板（1）、漏管（2）、阀门（3）、盛料容器（4）和填充料（5）；所述的漏管（2）的底端与旋转平板（1）中心通孔相连通，顶端与盛料容器（4）的底部相连通，且漏管（2）上设有阀门（3）；盛料容器（4）内装有填充料（5）；

所述的图像拍摄装置包括遮光板（7）、面光源（8）和摄像装置（9），所述的面光源（8）正对测量路面一侧设有平面光源，且中心位置固定有摄像装置（9）；遮光板（7）固定于面光源（8）的四周；

所述的控制分析装置（10）分别通过连接线（6）与旋转平板（1）、摄像装置（9）相连，用于控制旋转平板（1）和摄像装置（9）的工作，还用于将摄像装置（9）采集到的图像进行分析处理，以获得路面表面凸点接触面积。

2.根据权利要求1所述的路面表面凸点接触面积测试系统，其特征在于，所述的旋转平板（1）为由橡胶材料制成的圆形平板结构，肖氏硬度为55±5，半径为10cm，厚度为5-10mm。

3.根据权利要求1所述的路面表面凸点接触面积测试系统，其特征在于，所述的漏管（2）的材质为钢。

4.根据权利要求1所述的路面表面凸点接触面积测试系统，其特征在于，所述的填充料（5）为浅色或白色均质粒料，粒径控制在0.15~0.3mm。

5.根据权利要求1所述的路面表面凸点接触面积测试系统，其特征在于，所述的控制分析装置（10）上设有用于开启和关闭控制分析装置（10）的电源开关（11）。

6.根据权利要求1所述的路面表面凸点接触面积测试系统，其特征在于，所述的控制分析装置（10）上设有摊铺控制按钮（12），用于控制旋转平板（1）的工作；所述的控制分析装置（10）上还设有拍摄图像按钮（13），用于控制摄像装置（9）的工作。

7.根据权利要求1所述的路面表面凸点接触面积测试系统，其特征在于，所述的控制分析装置（10）上设有显示屏幕（15）和处理图像按钮（14），处理图像按钮（14）控制将摄像装置（9）采集到的图像进行分析处理，得出路面表面凸点接触面积；之后将图像和图像处理后的结果显示于显示屏幕（15）上。