CN217231396U - 一种路面平整度检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种路面平整度检测设备，包括厘米级高精度定位RTK终端和定位通信天线用于检测车辆的行驶距离、移动车速、车辆状态和定位信息等；结构光测量模块，所述结构光测量模块设置于所述车辆后方的左轮/或右轮的轮迹带处，所述结构光测量模块包括：线性激光器，用于将激光器垂直投射于路面表层，打出一字线性激光光条；结构光相机，用于以一定倾斜视角捕获激光变形光条进而提取路面纵断面高程；滤光片，装配在相机感光元件前，用于抵消室外强光下的干扰，实现白天或夜晚无间断平整度检测；信息终端模块，用于根据所述路面纵断面高程数据获取路面平整度检测结果。本实用新型具有安全性大、信息度高、稳定性强、精确度高等特点。

Description

一种路面平整度检测设备

技术领域

本实用新型属于路面平整度技术领域，具体涉及一种路面平整度检测设备。

背景技术

路面平整度是道路技术状况评定的主要指标之一，反映路面纵断面剖面曲线的平整程度，并对舒适性、安全性、经济性以及路面结构四个方面产生影响。国际平整度指数IRI是被广泛采用的路面平整度指标，IRI(International Roughness Index,国际平整度指标)的主要优点是具有很强的时间稳定性和空间稳定性。当前平整度检测主要采用断面类和动态响应类两种检测方法，断面类方法通过获取路面纵断面高程进而直接计算IRI，动态响应类方法通过测量后车后轴与车体之间的单向位移累计值进而间接计算IRI。其中，响应类方法易受横梁震动、测试速度等因素影响，普适性较差。激光断面平整度仪作为一种快速检测方法已得到广泛应用。

激光断面平整度仪由高程测距机、竖向加速度计、电子编码器三部分组成。其中，加速度计用于抵消车辆震动偏差，因此在起始加速阶段和减速停止阶段检测的结果均为失真数据，通常要求检测车速需在高速且匀速状态下进行测量，车速不应低于30Km/h。此外，高程测距机和竖向加速度计为独立单元，需由单侧车轮上安装电子编码器触发才可同步工作，涉及到车辆改装等较大程度上增加了安全隐患及损坏成本。因此，一款不受行驶速度限制，无需车轮改装编码器的路面平整度检测方法成为行业迫切需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是一种路面平整度检测设备，能够有效解决现有技术中的诸多不足。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：本实用新型提供一种路面平整度检测设备，包括厘米级高精度定位RTK终端，厘米级高精度定位RTK终端的定位通信天线固定安装在车顶，位于激光测量模块正上方，所述厘米级高精度定位RTK终端用于检测车辆的行驶距离、移动车速、车辆状态和定位信息等；结构光测量模块，所述结构光测量模块设置于所述车辆后方的左轮/或右轮的轮迹带处，所述结构光测量模块包括：线性激光器，用于将激光器垂直投射于路面表层，打出一字线性激光光条；结构光相机，用于以一定倾斜视角捕获激光变形光条进而提取路面纵断面高程；滤光片，装配于相机感光元件前(不限于内旋或外旋)，用于抵消室外强光下的干扰，实现白天或夜晚无间断平整度检测；结构光标定板，所述结构光标定板用于结构光相机与线性激光器的立体空间标定；信息终端模块，用于根据所述路面纵断面高程数据获取路面平整度检测结果。

本实用新型实施例的路面平整度检测设备，通过厘米级高精度定位RTK终端和结构光测量模块的组合应用和联动解析可准确测量规定间隔的路面平整度检测结果，开发的结构光线激光平整度仪可以在低速和变速情况下对路面的IRI值进行有效评估，因此该方法除了能适应高速公路的快速调查还可适应于市政道路慢行交通和农村公路的低速调查，从而为大区域的网级道路平整度状况评估及大数据分析提供技术支撑。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述结构光测量模块在车速120Km/h及以下采样条件时，可采集所述路面纵断面高程数据。

进一步地，在本实用新型地一个实施例中，为抵消室外强光下干扰，实现白天或夜晚无间断平整度检测，结构光测量模块中的结构光相机需配置滤光片采样。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述采样条件为结构光相机与线性激光器连续触发，并实现与厘米级高精度定位RTK终端的联动解析。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述线性激光器发出的激光线与所述车辆行驶方向保持平行。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述厘米级高精度定位RTK终端包括RTK精密传感器或组合导航。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，还包括：结构光测量模块保护外壳，固定于所述车辆的后备箱位置。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，还包括：串口传输线、网口传输线和电源控制线，所述网口传输线与电源控制线与所述结构光测量模块相连。串口传输线与所述厘米级高精度定位RTK终端相连。

本实用新型附加的方面和优势将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实际操作深入了解。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种路面平整度检测设备，通过厘米级高精度定位RTK终端和结构光测量模块的组合应用和联动解析可准确测量规定间隔的路面平整度检测结果，且适用于低速和变速情况下对路面的IRI值进行有效评估，因此该设备除了能适应高速公路的快速调查还可适应于市政道路慢行交通和农村公路的低速调查，从而为大区域的网级道路平整度状况评估及大数据分析提供技术支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型一个实施例的路面平整度检测设备的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个具体实施例的路面平整度检测设备的安装位置示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的结构光测量模块与厘米级高精度定位RTK终端的联动解析组成示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1所示，路面平整度检测设备10包括厘米级高精度定位RTK终端110，厘米级高精度定位RTK终端的定位通信天线100、结构光测量模块200和信息终端模块300。

其中，厘米级高精度定位RTK终端110和定位通信天线100用于检测当前的车辆行驶距离、移动速度、车辆状态和定位信息等，并实现与结构光测量模块的数据联动和在线解析。结构光测量模块200设置于车辆后方的左轮/或右轮的轮迹带处，结构光测量模块200包括线性激光器210、结构光相机220、滤光片230。线性激光器210用于将激光线垂直投射于路面表面；结构光相机220用于捕获产生激光变形的光束，并通过重心算法获取路面纵断面高程数据；滤光片230用于滤除强光下光束提取的干扰。信息终端模块300用于根据路面纵断面高程数据获取路面平整度检测指标。本实用新型实施例的的设备10通过厘米级高精度定位RTK终端和结构光测量模块的组合可以准确测量得到的路面平整度检测结果，且适用于不同速度和多种交通场景下的高效测量，满足农村公路、市政道路等慢行交通平整度检测需求，从而有效提高路面平整度检测的安全性、准确性、普适性和可靠性。

可以理解的是，本实用新型实施例的设备10利用线性激光器210、结构光相机220和滤光片230组合的结构光测量模块200，通过滤波拼接算法进行路面纵断面高程数据的测量，进而计算路面平整度指标。与传统点激光平整度检测方法相比，本实用新型实施例的设备10通过软件算法处理替代竖向加速度计，从计算原理上消除车辆振动误差，克服了传统设备在低速和变速状态下测量结果不准的问题，从而有效满足城市路面平整度检测的需求。

具体而言，为了解决传统点激光断面平整度检测方法涉及到的车辆改装及存在的安全风险，如车轮安装轮轴电子编码器，本实用新型实例从源头出发，通过厘米级高精度定位RTK终端110和定位通信天线100与结构光测量模块200按照系统时间同步进行数据采集，联动解析。如图2所示，本实用新型实施例的设备10包括厘米级高精度定位RTK终端110，定位通信天线100和结构光测量模块200，其中厘米级高精度定位RTK终端的定位通信天线100安装固定在车辆顶端尾部位置，结构光测量模块200安装在车辆尾部左右轮迹带上。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的设备10还包括：结构光测量模块内部的结构设计和保护外壳。

具体而言，如图3所示，结构光测量模块200由线性激光器210、结构光相机220和滤光片230构成，240为模块外壳。线性激光器210将激光线垂直射向路表面250，经散射后的激光被结构光相机220捕获，结构光相机220和线性激光器通过结构光标定板获得标定文件，然后结构光相机220加载标定文件通过硬件集成的高程提取算法可直接导出路面纵断面高程数据。

进一步地，结构光标定板为一个四点构成的梯形板，线性激光器210打出的激光光条垂直投射在结构光标定板上，结构光相机220通过感兴趣区域获取激光线的变形光条，根据线性激光器210和结构光相机220的基线距离、垂直距离和夹角，确定相机像素坐标系与空间物体坐标系的位置转换关系，从而获得标定文件，然后结构光相机220加载标定文件通过硬件集成的高程提取算法可直接导出路面纵断面高程数据。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，线性激光器210发出的激光线与车辆行驶方向保持平行。

可以理解的是，如图2所示，结构光测量模块200的安装方向需使投射的激光线与车辆行驶方向平行，结构光相机220可直接导出采集的断面高程数据。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述结构光测量模块200在车速120Km/h及以下采样条件时，可采集所述路面纵断面高程数据。

其中，在本实用新型的一个实施例中，结构光相机220应较大范围覆盖线性激光器打出的激光线，线性激光线移步距离必须小于激光线整体长度，以保证滤波拼接算法的解析。

举例而言，车辆从左往右行驶，由于车辆振动的原因，结构光测量模块200的空间位置存在水平和竖直方向上的平移，由于采用线性激光器210结合结构光相机220及滤光片230的检测方案，每次采集可获取道路一定长度范围内杂波干扰较小的高程点数据。因为结构光相机220是内部高频连续触发，在不超过120Km/h速度下采样间隔不会超过线性激光器打出的激光长度，可满足滤波拼接算法计算要求。

可以理解的是，本实用新型实施例通过线性激光器210和结构光相机220内部连续触发采集断面高程数字量，具体地，本实用新型实施例的厘米级高精度定位RTK终端的定位通信天线100通过累计距离按照规则判断解析高程数字量。在规则距离内按照对应的系统时间去检索高程数字量，输入进滤波拼接算法获取规则距离段内的路面纵断面高程数据，并输入到信息终端模块300获取路面平整度检测指标。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，本实用新型实施例的设备10还包括：网口传输线400。网口传输线400与信息终端模块100相连。串口传输线500与信息终端模块100相连。

根据本实用新型实施例提出的路面平整度检测设备，依据工业结构光测量原理的结构光测量模块200与厘米级高精度定位RTK终端110，以及定位通信天线100的模式组合可以准确测量得到路面平整度检测结果，且适用于任意车速，满足高速公路、市政道路和农村公路的平整度检测需求，从而有效提高路面平整度检测的安全性、准确性、普适性和可靠性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种路面平整度检测设备，其特征在于，包括：

厘米级高精度定位RTK终端，厘米级高精度定位RTK终端的定位通信天线固定安装在车顶，其位于激光测量模块正上方，所述厘米级高精度定位RTK终端用于检测车辆的行驶数据；

结构光测量模块，所述结构光测量模块设置于所述车辆后方的左轮/或右轮的轮迹带处，所述结构光测量模块包括：线性激光器，用于将激光器垂直投射于路面表层，打出一字线性激光光条；

结构光相机，用于以一定倾斜视角捕获激光变形光条进而提取路面纵断面高程；

滤光片，装配在相机感光元件前，用于抵消室外强光下的干扰，实现白天或夜晚无间断平整度检测；

结构光标定板，所述结构光标定板用于结构光相机与线性激光器的立体空间标定；

信息终端模块，用于根据所述路面纵断面高程数据获取路面平整度检测结果。

2.根据权利要求1所述的路面平整度检测设备，其特征在于：结构光测量模块在车速120Km/h及以下采样条件时，采集路面纵断面高程数据。

3.根据权利要求2所述的路面平整度检测设备，其特征在于：采样条件为结构光相机与线性激光器连续触发，并实现与厘米级高精度定位RTK终端的联动解析。

4.根据权利要求1所述的路面平整度检测设备，其特征在于：所述线性激光器发出的激光线与所述车辆行驶方向保持平行。

5.根据权利要求1所述的路面平整度检测设备，其特征在于：厘米级高精度定位RTK终端包括RTK精密传感器、IMU测量单元或GNSS/MEMS组合导航。

6.根据权利要求1所述的路面平整度检测设备，其特征在于：结构光测量模块还包括一保护外壳。

7.根据权利要求1所述的路面平整度检测设备，其特征在于：还包括串口传输线、网口传输线和电源控制线，所述网口传输线、电源控制线与结构光测量模块相连，串口传输线与所述厘米级高精度定位RTK终端相连。

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