CN208350013U - 一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备 - Google Patents
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Abstract
一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，包括底座、标定用横梁、2个固定杆、滑动铰支座、固定铰支座以及能够调节高度的升降杆，其中，标定用横梁设置在底座上方，底座上设置有升降杆、固定杆以及若干水平泡，标定用横梁底面开设有滑槽，滑槽内安装有滑块，滑块下部安装有滑动铰支座，滑动铰支座与升降杆相连；标定用横梁底面上还安装有两个固定铰支座，每个固定铰支座与一个固定杆相连。本实用新型能够更加快速准确的对已经安装于车载支架上的激光测距仪进行标定校准。本实用新型的校准设备可以置于任何新建或者相对平整的旧路面上，可以克服由于忽略路面横坡带来的误差，更加接近实际路面的测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种路用激光测距式断面测试仪标定校准的设备与方法。
背景技术
随着经济的快速发展，我国公路行业虽然起步较晚，但是经过了将近30年的蓬勃发展。大量公路的建成，必然要求对公路质量进行管理和控制，与此同时早期的公路也进入了中修或大修期，这就对道路的检测提高了要求。传统的路面检测方法速度慢，效率低、检测精度也较差，而且，通常路面各项指标的进行是逐一进行的，这不仅延长了检测时间，增加了检测费用，更对交通的正常运行带来了影响。多功能路面激光检测仪的应运而生，很好地缓解了这个问题。多功能路面激光检测仪在不影响检测精度的情况下将路面平整度、车辙深度、构造深度等检测指标综合起来一道检测，极大地提高了检测效率。
目前国内比较流行的多功能路面激光检测仪以种类繁多的机动车作为架设平台，在架设过程中不可避免的要出现一些偏差。例如激光位移计在支架上面左右或者前后平移产生一定的角度偏差。这就需要我们在使用车载激光检测系统进行道路检测前，对其距离的测量精度，宽度测量范围等参数进行校准，以保证检测过程中数据的完整性与准确性，达到工程测量的标准。现有的激光测距仪标定校准设备或工具，大多以单个激光测距仪为校准对象，进行单个激光测距仪的校准。每次测量前必须对每个激光测距仪进行校准，工序复杂繁琐。同时校准只能在近似水平的地面上进行，并没有考虑在实际测量过程中现场路面存在横坡或者不存在近似水平的路面而带来的影响。而且现有的校准设备与方法往往难以达成快速高精度校准的任务，而成为车载激光断面仪检测系统推广使用的主要障碍。
目前国内相关试验研究表明在室内静态试验条件下，车载三维激光检测系统可以完成对路面车辙、坑槽、拥包等路面表观病害的检测，各项精度均可达到工程建设要求。而在室外检测条件下的车载三维激光检测系统的检测精度的研究，尚无一套完备的精度标准和系统的精度校准设备。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备。
为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，包括底座、标定用横梁、2个固定杆、滑动铰支座、固定铰支座以及能够调节高度的升降杆，其中，标定用横梁设置在底座上方，底座上设置有升降杆、固定杆以及若干水平泡，标定用横梁底面开设有滑槽，滑槽内安装有滑块，滑块下部安装有滑动铰支座，滑动铰支座与升降杆相连；标定用横梁底面上还安装有两个固定铰支座，每个固定铰支座与一个固定杆相连。
本实用新型进一步的改进在于，底座的中轴线与标定用横梁的中轴线在同一竖直平面上。
本实用新型进一步的改进在于，升降杆设置在底座的中轴线上，2个固定杆设置在底座的中轴线两侧。
本实用新型进一步的改进在于，底座为1cm×20cm×200cm的铝合金板块。
本实用新型进一步的改进在于，底座底面均匀分布有6个贯穿式丝扣，并配有6个螺栓，底座顶面的四个角处设置有四个水平泡。
本实用新型进一步的改进在于，每个螺栓的高度为10cm。
本实用新型进一步的改进在于，标定用横梁为1cm×30cm×400cm的铝合金板块。
本实用新型进一步的改进在于，滑槽沿标定用横梁长度方向设置，滑槽的长度为50cm，滑块在滑槽的最右端时标定用横梁与底座保持平行。
本实用新型进一步的改进在于，升降杆和固定杆均与底座垂直设置。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的设备设计合理，无需针对每一个激光测距仪进行水准设置；在相对平整的路面上只需要进行一次基准平面(底座)的调平即可，从而较以往的标定校准减少了校准过程中的因假设所有激光测距仪在同一基准面而带来的假设误差；同时可以满足数据的精确采集及自动传输功能，可以一次性对成组激光位移传感器的标定校准，减少因不同激光测距仪标定校准过程中遇到不同风速等外界环境带来的测量误差；本实用新型能够更加快速准确的对已经安装于车载支架上的激光测距仪进行标定校准。本实用新型的校准设备可以置于任何新建或者相对平整的旧路面上，可以克服由于忽略路面横坡带来的误差，更加接近实际路面的测量。
附图说明
图1为本实用新型的平面结构图。
图2为本实用新型的俯视图。
图3为本实用新型的标定校准方法的流程图。
图4为标定用横梁、滑动铰支座以及升降杆连接细部图。
图5为校准原理图。
图中：
1—螺栓； 2—底座； 3—固定杆；
4—固定铰支座； 5—升降杆； 6—滑动铰支座；
7—标定用横梁； 8—滑槽； 9—滑块；
10—水平泡。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1和图2，本实用新型的路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，包括底座2、标定用横梁7、固定杆3、滑动铰支座6、固定铰支座4 以及能够调节高度的升降杆5，其中，标定用横梁7设置在底座2上方，底座2 上设置有升降杆5和两个固定杆3，参见图4，标定用横梁7的底面开设有滑槽 8，滑槽8内安装有滑块9，滑块9下部安装有滑动铰支座6，升降杆5下端设置在底座2上，升降杆5上端与滑动铰支座6相连；标定用横梁7底面上还安装有两个固定铰支座4，每个固定铰支座4下部连接固定尺寸的固定杆3，即每个固定杆3的下端设置在底座2上，每个固定杆3的上端与固定铰支座4相连。
升降杆5设置在标定用横梁7的中轴线上，两个固定杆3设置在中轴线的两侧，升降杆5与固定杆3间隔设置。
底座2底面安装6个可调节高度的螺栓1。具体的，底座2底面均匀分布有 6个贯穿式丝扣，并配有6个10cm长的螺栓1作为底盘。
底座2顶面安装4个水平泡10。具体的，底座2顶面的四个角处对称分布四个水平泡10用来检测底座2是否调平。
底座2为1cm×20cm×200cm的铝合金板块。
标定用横梁7为1cm×30cm×400cm的铝合金板块。底座2的中轴线与标定用横梁7的中轴线在同一竖直平面上。
滑槽8沿标定用横梁7长度方向设置，并且设置在标定用横梁7的中轴线上，滑槽8的长度为50cm，同时可以保证滑块9在滑槽8的最右端时标定用横梁7 与底座2保持平行。滑槽8的最右端与固定杆3有一定的距离，升降杆5和2 个固定杆3的安装点形成三角形。
升降杆5和固定杆3均与底座2垂直设置。
一种路用激光侧距式断面测试仪高精度标定校准的方法，包括以下步骤：
1)参见图3，安装布设标定校准用横梁7及底座2，并调节底座2上安装的螺栓1使得四个水平泡10全部居中，保证底座2(基准面)水平；
2)调节升降杆5到最低(此时，同时保证滑块9在滑槽8的最右端)，使得标定用横梁7与底座2平行，参见图1所示。
3)调节升降杆5的尺寸，例如升高到某个尺寸位置并使用激光测距仪系统进行数据采集，使得标定用横梁7绕着固定铰支座4旋转第一个角度β1(相对于标定用横梁)；
4)调节升降杆5的尺寸，例如升高到另一个尺寸位置并使用激光测距仪系统进行数据采集，使得标定用横梁7绕着固定铰支座4旋转第二个角度β2(相对于标定用横梁)；
5)将采集的两个距离数据和旋转角度自动录入到激光测距仪的标定校准用软件处理系统模块，通过内置的标定校准原理进行内部运算，得到第一个校准系数K1；
6)第三次升高升降杆5的高度，使用激光测距仪采集激光点到标定用横梁7的距离，将采集的距离数据及旋转角度自动录入到激光测距仪的标定校准用软件处理系统模块，通过内置的标定校准原理进行内部运算，得到第二个校准系数 K2，给定阈值为0.01，通过比较分析|K1-K2|与给定阈值的大小判断标定校准是否符合规定，若校准系数差的绝对值大于给定阈值，说明本次标定校准不符合规定，重新进行步骤2)到步骤5)，若是符合规定则进行下一步；
7)校准结束，投入实体工程检测。
上述的步骤中所涉及的标定校准内部运算，是利用三角形定理，具体参见5 所示的示意图进行详细介绍：
图5中，以安装在车载支架上面的某一个激光测距仪(A点)为例进行说明。图5中：AE⊥HF、GH⊥HF，其中HF代表与基准面平行的某一平面及标定校准用横梁所在平面，AD、AB为激光测距仪实测距离，AC、AE为激光测距仪校准后理论距离，HF距离为升降杆件到个固定长度杆件的直线距离为已知距离、 HG为升降杆上升距离，可以直接读出，即图中β角为已知。标定校准的实质就是求得理论距离与实测距离之间的关系，即想要求得AD与AE之间的代数关系 (AD＝K×AE，式中K为校准系数)，如图中所示AD与AE之间由∠BAC即α角联系，且AD＝cosα×AE即校准系数K＝cosα。
在图5中，EF的距离为固定值；
△CEF中，
△AED中，AE＝ADC·cosα；
△ABC中，
∠ABC＝90°-α+β；
又∵
∴
通过两次调节升降杆5的高度，即给定两次β的值分别为β1和β2，联代两次AB的值分别为AB1和AB2带入上式，可得方程：
通过方程可以求解得到α；
将α代入到式中可得校准系数K。
同理，对支架上安装的其它激光测距仪也能同步进行校准，计算出各个激光测距仪的校准系数，同时对各激光测距仪进行标定校准。
Claims (9)
1.一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，包括底座(2)、标定用横梁(7)、2个固定杆(3)、滑动铰支座(6)、固定铰支座(4)以及能够调节高度的升降杆(5)，其中，标定用横梁(7)设置在底座(2)上方，底座(2)上设置有升降杆(5)、固定杆(3)以及若干水平泡(10)，标定用横梁(7)底面开设有滑槽(8)，滑槽(8)内安装有滑块(9)，滑块(9)下部安装有滑动铰支座(6)，滑动铰支座(6)与升降杆(5)相连；标定用横梁(7)底面上还安装有两个固定铰支座(4)，每个固定铰支座(4)与一个固定杆(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，底座(2)的中轴线与标定用横梁(7)的中轴线在同一竖直平面上。
3.根据权利要求1所述的一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，升降杆(5)设置在底座(2)的中轴线上，2个固定杆(3)设置在底座(2)的中轴线两侧。
4.根据权利要求1所述的一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，底座(2)为1cm×20cm×200cm的铝合金板块。
5.根据权利要求4所述的一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，底座(2)底面均匀分布有6个贯穿式丝扣，并配有6个螺栓(1)，底座(2)顶面的四个角处设置有四个水平泡(10)。
6.根据权利要求5所述的一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，每个螺栓(1)的高度为10cm。
7.根据权利要求1所述的一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，标定用横梁(7)为1cm×30cm×400cm的铝合金板块。
8.根据权利要求1所述的一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，滑槽(8)沿标定用横梁(7)长度方向设置，滑槽(8)的长度为50cm，滑块(9)在滑槽(8)的最右端时标定用横梁(7)与底座(2)保持平行。
9.根据权利要求1所述的一种路用激光测距式断面测试仪高精度标定校准的设备，其特征在于，升降杆(5)和固定杆(3)均与底座(2)垂直设置。
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