CN208536794U - 一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，包括手推式小车、激光位移传感器、纵向测距器、倾角传感器、主机和显示器，手推式小车包括推杆、车架和车轮，车轮设置于车架的下方，车轮包括两个前轮和两个后轮，后轮上设置有纵向测距器，车架上设置有倾角传感器，车架的水平纵杆中部设置有激光位移传感器，激光位移传感器与后轮之间设有电动滑轨，主机设置于车架后部的水平纵杆上，显示器设置于主机上，推杆刚接于车架后部的水平纵杆外侧；激光位移传感器通过连接装置与主机连接，纵向测距器和倾角传感器通过导线与主机连接，主机与显示器连接。本实用新型具有结构简单、价格低廉、可输出多种路面平整度指标的优点。

Description

一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置

技术领域

本实用新型属于路面平整度检测领域，尤其涉及一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置。

背景技术

随着公路建设里程的高速发展，在道路建设和运营养护期间对道路质量进行准确检测评定越来越重要。路面平整度是衡量公路使用性能的重要指标之一，路面平整度的好坏直接影响了行车的安全性、舒适性、路面使用寿命和车辆元器件寿命。

激光平整度仪是目前国内外检测路面平整度较为先进的设备，主要包括车载式激光平整度仪和手推式激光平整度仪。车载式激光平整度仪基于惯性车载平台，具有操作简单、检测速度快、检测精度高且可输出国际平整度指数（IRI）等多种指标的优点，但其检测速度的范围限制较高，不可进行低速检测、生产成本高且结构复杂需定期检定。手推式激光平整度仪可实现低速和短距离路面的平整度检测，检测精度高、结构简单且价格低廉，但目前市场上低速、轻便的手推式激光平整度仪仅能检测平整度标准差（σ）单一指标而不能输出国际平整度指数且检测速度范围过小（0～0.8 m/s），具有检测功能较为单一、检测指标不能与国际接轨和应用范围窄的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、造价低、检测速度范围广且检测精度高的可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，包括手推式小车、激光位移传感器、纵向测距器、倾角传感器、主机和显示器，手推式小车包括推杆、车架和车轮，车轮设置于车架的下方，车轮包括两个前轮和两个后轮，其中，后轮上设置有纵向测距器，车架上设置有倾角传感器，车架的水平纵杆中部设置有激光位移传感器，激光位移传感器与后轮之间设有电动滑轨，主机设置于车架后部的水平纵杆上，显示器设置于主机上，推杆刚接于车架后部的水平纵杆外侧；激光位移传感器通过连接装置与主机连接，纵向测距器和倾角传感器通过导线与主机连接，主机与显示器连接。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述的倾角传感器安装于纵向测距器正上方的车架的水平纵杆上。

所述的车架的水平纵杆为刚性横杆。

所述的车轮与所述的车架刚性连接。

所述的前轮为万向轮，所述的后轮为固定轮。

所述的连接装置为弹性伸缩数据线，其可随激光位移传感器的移动而伸缩且可实现激光位移传感器与主机间的双向数据传输。

所述的主机为计算机。

所述的显示器为液晶显示屏。

所述的推杆既可用于手推又可用于牵引所述的手推式小车移动，检测速度范围广泛，可应用于多种路面的平整度检测。

一种基于可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置的路面平整度检测方法，包括以下步骤：

state1为检测前阶段，手推式小车静止不动，手推式小车的后轮位于0点，倾角传感器将测得的刚性横杆相对于水平面的倾角参数θ₍₁₎传送至主机上，激光位移传感器在电动滑轨上移动扫描路面，并将扫描的刚性横杆中点到后轮间任意刚性横杆上一点k点到路表的距离H_(k)参数传送至主机上，此时可以得到k点的高程为：

Y_(k) + H_(k) = Y₍₀₎ + h+ l × sinθ₍₁₎ （式1）

式1中：Y_(k)为k点的位置高程，H_(k)为k点到地表的距离，Y₍₀₎为0点的位置高程，h为后轮的轮底至刚性横杆底部的高度，l为k点到后轮间刚性横杆的长度。

state2为检测阶段，激光位移传感器固定在刚性横杆中点不动，手推式小车向前移动至后轮位于k点，此时，激光位移传感器位于x点，其中，k点为state1阶段刚性横杆中点到后轮间的一点，纵向测距器将测得的行进距离k发送至主机上，倾角传感器将测得的刚性横杆相对于水平面的倾角参数θ₍₂₎传送至主机上，激光位移传感器将其当前所在的刚性横杆的中点x点到路表的距离H_(x)参数传送至主机上，由图2中几何关系可以得出：

Y_(x) + H_(x)=Y_(k) + h+L/2× sinθ₍₂₎ （式2）

式2中：Y_(x)为x点的位置高程，H_(x)为x点到地表的距离，Y_(k)为k点的位置高程，h为后轮的轮底至刚性横杆底部的高度，L为刚性横杆的长度。

通过式1和式2可以得到：

state1: Y_{(k) =}Y₍₁₎ + h+l × sinθ_{(1) -} H_(k) （式3）

state2: Y_{(x) =} Y_(k) + h+L/2× sinθ_{(2) -} H_(x) （式4）

以此类推得到一般性结论：

staten: Y_{(n) =} Y_(n-1) + h+L/2× sinθ_{(n) -} H_(n) （式5）

由此，本实用新型检测的多种路面的道路纵断面的相对高程均可由上述式5推算出，再根据1/4车辆模型的求解公式，进而得出多种路面的国际平整度指数。

在主机上设置式5和1/4车辆模型的求解公式，并将接收的参数θ_(n)和H_(n)代入上述两个公式，得出多种路面上任意一点n点的国际平整度指数，主机将国际平整度指数通过显示器显示出来。

本实用新型具有以下有益效果：针对手推式激光平整度仪只可低速检测，车载式激光平整度仪只可高速检测的问题，本实用新型既可手推又可通过牵引移动，检测速度范围广泛，可应用于多种路面的平整度检测，针对手推式激光平整度仪不能检测国际平整度指数的问题，基于非惯性体系，利用角度和激光测距将路面的纵断面还原，根据自转传递体系，通过高程来测出路面的相对高程，并根据1/4车辆模型的求解公式，进而得出路面的国际平整度指数，既具有传统手推式激光平整度仪的简单便携、造价低廉、检测精度高的优点，又可输出多种路面的道路纵断面、国际平整度指数、平整度标准差、行驶质量指数等多个指标，具有较好的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型的左视结构示意图；

图2是本实用新型的检测原理图。

图中：1：手推式小车；2：激光位移传感器；3：纵向测距器；4：倾角传感器；5：主机；6：显示器；7：推杆；8：车架；9：车轮；9-1：前轮；9-2：后轮；10：电动滑轨；11：连接装置；12：刚性横杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

参阅图1，本实用新型的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，包括手推式小车1、激光位移传感器2、纵向测距器3、倾角传感器4、主机5和显示器6，手推式小车1包括推杆7、车架8和车轮9，车轮9设置于车架8的下方，车轮9包括两个前轮9-1和两个后轮9-2，其中，后轮9-2上设置有纵向测距器3，车架8上设置有倾角传感器4，车架8的水平纵杆中部设置有激光位移传感器2，激光位移传感器2与后轮9-2之间设有电动滑轨10，主机5设置于车架8后部的水平纵杆上，显示器6设置于主机5上，推杆7刚接于车架8后部的水平纵杆外侧；激光位移传感器2通过连接装置11与主机5连接，纵向测距器3和倾角传感器4通过导线与主机5连接，主机5与显示器6连接。

实施例中，倾角传感器4安装于纵向测距器3正上方的车架8的水平纵杆上。

实施例中，车架8的水平纵杆为刚性横杆12。

实施例中，车轮9与所述的车架8刚性连接。

实施例中，前轮9-1为万向轮，后轮9-2为固定轮。

实施例中，连接装置11为弹性伸缩数据线，其可随激光位移传感器2的移动而伸缩且可实现激光位移传感器2与主机5间的双向数据传输。

实施例中，主机5为计算机。

实施例中，显示器6为液晶显示屏。

实施例中，推杆7既可用于手推又可用于牵引所述的手推式小车1移动，检测速度范围广泛，可应用于多种路面的平整度检测。

参阅图2，state1为检测前阶段，手推式小车1静止不动，手推式小车1的后轮9-2位于0点，倾角传感器4将测得的刚性横杆12相对于水平面的倾角参数θ₍₁₎传送至主机5上，激光位移传感器2在电动滑轨10上移动扫描路面，并将扫描的刚性横杆12中点到后轮间任意刚性横杆12上一点k点到路表的距离H_(k)参数传送至主机5上，此时可以得到k点的高程为：

Y_(k) + H_(k) = Y₍₀₎ + h+ l × sinθ₍₁₎ （式1）

式1中：Y_(k)为k点的位置高程，H_(k)为k点到地表的距离，Y₍₀₎为0点的位置高程，h为后轮9-2的轮底至刚性横杆12底部的高度，l为k点到后轮9-2间刚性横杆12的长度。

state2为检测阶段，激光位移传感器2固定在刚性横杆12中点不动，手推式小车1向前移动至后轮9-2位于k点，此时，激光位移传感器2位于x点，其中，k点为state1阶段刚性横杆12中点到后轮9-2间的一点，纵向测距器3将测得的行进距离k发送至主机5上，倾角传感器4将测得的刚性横杆12相对于水平面的倾角参数θ₍₂₎传送至主机5上，激光位移传感器2将其当前所在的刚性横杆12的中点x点到路表的距离H_(x)参数传送至主机5上，由图2中几何关系可以得出：

Y_(x) + H_(x)=Y_(k) + h+L/2× sinθ₍₂₎ （式2）

式2中：Y_(x)为x点的位置高程，H_(x)为x点到地表的距离，Y_(k)为k点的位置高程，h为后轮9-2的轮底至刚性横杆12底部的高度，L为刚性横杆12的长度。

通过式1和式2可以得到：

state1: Y_{(k) =}Y₍₁₎ + h+l × sinθ_{(1) -} H_(k) （式3）

state2: Y_{(x) =} Y_(k) + h+L/2× sinθ_{(2) -} H_(x) （式4）

以此类推得到一般性结论：

staten: Y_{(n) =} Y_(n-1) + h+L/2× sinθ_{(n) -} H_(n) （式5）

由此，本实用新型检测的多种路面的道路纵断面的相对高程可由上述式5推算出，再根据1/4车辆模型的求解公式，进而得出多种路面的国际平整度指数。

在主机5上设置式5和1/4车辆模型的求解公式，并将接收的参数θ_(n)和H_(n)代入上述两个公式，得出多种路面上任意一点n点的国际平整度指数，主机5将国际平整度指数通过显示器6显示出来。

实施例中，检测精度（即步长）由state1阶段激光位移传感器2扫描间隔决定，若激光位移传感器2的扫描步长为0.05m，则纵断面高程精度为0.05m，检测人员可根据实际需要调整步长。

以上仅是对本实用新型提供的一种实施方式的描述，但本实用新型的保护范围并不局限于上述实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，包括手推式小车(1)、激光位移传感器(2)、纵向测距器(3)、倾角传感器(4)、主机(5)和显示器(6)，其特征在于，所述手推式小车(1)包括推杆(7)、车架(8)和车轮(9)，所述车轮(9)设置于所述车架(8)下方，所述车轮(9)包括两个前轮(9-1)和两个后轮(9-2)，其中，所述后轮(9-2)上设置有纵向测距器(3)，所述车架(8)上设置有倾角传感器(4)，所述车架(8)的水平纵杆中部设置有激光位移传感器(2)，所述激光位移传感器(2)与所述后轮(9-2)之间设有电动滑轨(10)，所述主机(5)设置于所述车架(8)后部的水平纵杆上，所述显示器(6)设置于所述主机(5)上，所述推杆(7)刚接于所述车架(8)后部的水平纵杆外侧；所述激光位移传感器(2)通过连接装置(11)与所述主机(5)连接，所述纵向测距器(3)和所述倾角传感器(4)通过导线与所述主机(5)连接，所述主机(5)与所述显示器(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，其特征在于：所述的倾角传感器(4)安装于所述的纵向测距器(3)正上方的所述车架(8)的水平纵杆上。

3.根据权利要求2所述的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，其特征在于：所述的车架(8)的水平纵杆为刚性横杆(12)。

4.根据权利要求1所述的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，其特征在于：所述的车轮(9)与所述的车架(8)刚性连接。

5.根据权利要求1所述的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，其特征在于：所述的前轮(9-1)为万向轮，所述的后轮(9-2)为固定轮。

6.根据权利要求1所述的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，其特征在于：所述的连接装置(11)为弹性伸缩数据线，所述弹性伸缩数据线可随激光位移传感器(2)的移动而伸缩且可实现所述激光位移传感器(2)与所述主机(5)间的双向数据传输。

7.根据权利要求1所述的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，其特征在于：所述的主机(5)为计算机。

8.根据权利要求1所述的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，其特征在于：所述的显示器(6)为液晶显示屏。

9.根据权利要求1所述的一种可输出多种路面平整度指标的手推式激光检测装置，其特征在于：所述的推杆(7)既可用于手推又可用于牵引所述的手推式小车(1)移动。