CN220364837U - 一种三维扫描数据采集设备以及具有该设备的压路机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三维扫描数据采集设备以及具有该设备的压路机，其中，采集设备设置在压路机(1)上，用于采集压实过程中路面纹理形态数据，所述数据采集设备包括：减震模块(2)，设置在所述压路机(1)上；控制终端(3)，与所述减震模块(2)连接；三维扫描模块(4)，分别与所述减震模块(2)和所述控制终端(3)连接，用于采集路面的三维纹理数据；摄像头(5)，分别与所述减震模块(2)和所述控制终端(3)连接，用于采集三维扫描过程中扫描区域的图像数据。与现有技术相比，本实用新型实现对压实过程中路面纹理形态数据的采集并减少压实场地杂物对采集数据准确性的影响。

Description

一种三维扫描数据采集设备以及具有该设备的压路机

技术领域

本实用新型涉及路面检测技术领域，尤其是涉及一种三维扫描数据采集设备以及具有该设备的压路机。

背景技术

在沥青路面施工过程中，压实是其中的重要环节和重要影响因素之一，将直接影响沥青路面的强度、刚度、路用性能和耐久性。施工过程中，沥青路面必须达到有效压实，方能保证足够的强度和刚度，确保路面具有良好的平整度和耐久性。在沥青面层压实过程中，《沥青路面施工及验收标准》对于施工工艺、施工指标、验收指标提出了严格的要求。沥青面层的压实质量与路面早期破坏紧密相关，压实质量不佳是面早期破坏的主要原因之一。

沥青路面传统压实质量检测方法主要以事后验收为主，包括有损采样法和无损采样法。有损采样法主要为钻芯取样法，检测过程费时费力，工序繁琐，且会对路面造成破坏，效率极低。无损采样法主要为核子密度仪法和无核密度仪法，只能针对压实度进行监测，且为抽样检测法，难以准确代表整体面层的压实质量。事后验收的不足在于无法实时、准确和完整地反映沥青路面实际压实情况，，导致施工现场往往存在欠压或过压的现象，并无法在施工过程中实时进行调整。

国内外近年来一直在积极探索更为实时、有效沥青路面压实控制和质量检测方法。智能压实主要是基于压实机械，进行压实质量控制，可以用于各层道路筑路材料的压实质量控制，包括路基，基层和面层材料等。目前的应用主要聚焦于压实过程中的，振动频率、加速度、位移、应变和应力等压实参数。然而对于压实过程中路面纹理形态数据的采集，目前还不够成熟。

中国专利申请号CN202021556134.9提供了一种公路工程路基路面压实监测装置，包括压实传感器、红外温度传感器、定位装置和压实控制器；若干压实传感器设置在压路机振动轮上，红外温度传感器设置在压路机底部，压路机顶部设置有定位装置，压实控制器设置在压路机机体上；压实传感器、红外温度传感器和定位装置均通过通信电缆连接到压实控制器。

上述申请能够反馈压实和温度参数，为操作员提供压实信息和指导。但是，上述申请并无法实现对压实过程中路面纹理形态数据的采集。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种三维扫描数据采集设备以及具有该设备的压路机，以实现对压实过程中路面纹理形态数据的采集。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型的一个方面，提供了一种三维扫描数据采集设备，设置在压路机上，用于采集压实过程中路面的三维纹理数据，所述数据采集设备包括：

减震模块，设置在所述压路机上；

控制终端，与所述减震模块连接；

三维扫描模块，分别与所述减震模块和所述控制终端连接，用于采集路面的三维纹理数据；

摄像头，分别与所述减震模块和所述控制终端连接，用于采集三维扫描过程中扫描区域的图像数据。

作为优选的技术方案，所述的减震模块包括稳定云台。

作为优选的技术方案，所述的三维扫描模块包括激光器和立体相机。

作为优选的技术方案，所述的控制终端设置并连接在所述减震模块的一端上，所述的摄像头和所述的三维扫描模块设置并连接在所述减震模块同一端的延长段上，所述的减震模块的另一端与所述压路机固定连接。

作为优选的技术方案，所述的控制终端、三维扫描模块和摄像头设置在同一直线上。

作为优选的技术方案，所述的控制终端、三维扫描模块和摄像头形成的组合体的重心落在所述减震模块的水平投影面上。

作为优选的技术方案，所述的数据采集设备还包括与所述控制终端连接的定位器，用于采集所述压路机的位置数据。

作为优选的技术方案，以所述的压路机的行进方向为前向，所述的采集设备设置在所述压路机的后侧。

本实用新型的另一个方面，提供了一种压路机，所述压路机上设置有上述的三维扫描数据采集设备。

作为优选的技术方案，所述的三维扫描数据采集设备设置在压路机的后侧。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)实现对压实过程中路面纹理形态的采集：不同于已有方案使用压实传感器对压实质量进行评价，本申请在压路机设备上设置了三维扫描模块，能够实现对压实过程中路面纹理形态的采集，进而在已有的压实度评判的基础上能够更加清晰地反映压实的结果。

(2)减少压实场地杂物对采集数据准确性的影响：通过在三维扫描模块的基础上额外设置摄像头，能够采集在三维扫描过程中扫描区域的图像数据，一方面可以当塑料袋等异物出现在扫描区域内时尽早发现并处理，另一方面可以满足辨认路面粒料形态特征的需求。

(3)采集数据准确度高：本申请额外设置了减震模块，减震模块包括稳定云台，能够降低振动对传感器的影响，同时，为了避免结构重心偏移导致避震效果变差甚至失效的问题，通过调整控制终端、三维扫描模块和摄像头的相对位置，使三者形成的组合体的重心落在减震模块的水平投影面上。

附图说明

图1为实施例中具有三维扫描数据采集设备的压路机的示意图，

其中，1、压路机，2、减震模块，3、控制终端，4、三维扫描模块，401、激光器，402、立体相机，5、摄像头，6、定位器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1，本实施例提供了一种具有三维扫描数据采集设备的压路机，用于采集压实过程中路面纹理形态数据，以压路机1的行进方向为前向，采集设备设置在压路机1的后侧，数据采集设备包括：

减震模块2，设置在压路机1上，可以有效的减缓压路机作业时车辆自身的抖动，减少三维扫描的误差；

控制终端3，与减震模块2连接；

三维扫描模块4，分别与减震模块2和控制终端3连接，用于采集路面的三维纹理数据，三维扫描模块4包括激光器401和立体相机402；

摄像头5，分别与减震模块2和控制终端3连接，用于采集三维扫描过程中扫描区域的图像数据；

定位器6，与控制终端3连接，用于采集压路机1的位置数据。

控制终端3设置并连接在减震模块2的一端上，摄像头5和三维扫描模块4设置并连接在减震模块2同一端的延长段上，减震模块2的另一端与压路机1固定连接。

控制终端3、三维扫描模块4和摄像头5设置在同一直线上，且三者形成的组合体的重心落在减震模块2的水平投影面上。减震模块2的延长段、摄像头5和三维扫描模块4的总质量小于定位器6与控制终端3组合体的质量，通过调整个部件的相对位置能够使控制终端3、三维扫描模块4和摄像头5的重心落在减震模块的水平投影面上。稳定云台上部用于连接控制终端3、三维扫描模块4和摄像头5的连接件采用强度高的轻质材料，同时重心距离减震模块的顶部的距离不应过大，减小发生摇晃的可能。在保证前述连接板与压路机1之间留有适当缓震距离的前提下，稳定云台底部与压路机1连接的固定座的伸出长度应尽量小，以保证缓震云台与压路机1间固定的有效性。由于压路机在压路作业过程中，其本身的速度和加速度均不会太大，因此可以实现在减震的同时采集三维扫描数据。

在本实施例中，控制终端可采用现有技术中已然应用成熟且广泛的MCU控制模块、PLC工业控制模块等等，或者现有技术中其他的能够实现控制功能的且适用于该实施例进行控制的控制模块都可以进行采购应用，在此并不做限制。定位器6采用市售的支持GPS和/或北斗的定位器，减震模块2采用市售的稳定云台，利用压路机1自带的电源为其供电，保证三维扫描模块4和摄像头5与地面之间的距离固定。三维扫描模块4采用基于三角激光测距原理的三维扫描设备，利用线激光和立体相机相对静止沿压路机前进方向移动，实现路面三维点云的获取，动态获取高分辨率的带有x,y,z坐标信息的路面纹理三维信息。三维扫描设备能获取路面宏观纹理，数据横纵方向采样间隔应小于0.5mm，深度采样精度小于0.5mm。摄像头5以俯视视角实现较大范围的路面区域的拍摄，图像中应仅包含路面，不应出现其他物体，图像分辨率需满足可辨认路面粒料形态特征的需求。

本实施例提供的具有三维扫描数据采集设备的压路机实时采集三维扫描数据以及图像数据，能够有效地将压实施工管理从事后检验转移到过程监控，可实现压实阶段沥青面层的快速无损扫描，有助于推动道路施工数字化发展。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三维扫描数据采集设备，其特征在于，设置在压路机(1)上，用于采集压实过程中路面的三维纹理数据，所述数据采集设备包括：

减震模块(2)，设置在所述压路机(1)上；

控制终端(3)，与所述减震模块(2)连接；

三维扫描模块(4)，分别与所述减震模块(2)和所述控制终端(3)连接，用于采集路面的三维纹理数据；

摄像头(5)，分别与所述减震模块(2)和所述控制终端(3)连接，用于采集三维扫描过程中扫描区域的图像数据。

2.根据权利要求1所述的一种三维扫描数据采集设备，其特征在于，所述的减震模块(2)包括稳定云台。

3.根据权利要求1所述的一种三维扫描数据采集设备，其特征在于，所述的三维扫描模块(4)包括激光器(401)和立体相机(402)。

4.根据权利要求1所述的一种三维扫描数据采集设备，其特征在于，所述的控制终端(3)设置并连接在所述减震模块(2)的一端上，所述的摄像头(5)和所述的三维扫描模块(4)设置并连接在所述减震模块(2)同一端的延长段上，所述的减震模块(2)的另一端与所述压路机(1)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种三维扫描数据采集设备，其特征在于，所述的控制终端(3)、三维扫描模块(4)和摄像头(5)设置在同一直线上。

6.根据权利要求1所述的一种三维扫描数据采集设备，其特征在于，所述的控制终端(3)、三维扫描模块(4)和摄像头(5)形成的组合体的重心落在所述减震模块(2)的水平投影面上。

7.根据权利要求1所述的一种三维扫描数据采集设备，其特征在于，所述的数据采集设备还包括与所述控制终端(3)连接的定位器(6)，用于采集所述压路机(1)的位置数据。

8.根据权利要求1所述的一种三维扫描数据采集设备，其特征在于，以所述的压路机(1)的行进方向为前向，所述的采集设备设置在所述压路机(1)的后侧。

9.一种压路机，其特征在于，所述压路机上设置有如权利要求1-8任一所述三维扫描数据采集设备。

10.根据权利要求9所述的一种压路机，其特征在于，所述的三维扫描数据采集设备设置在压路机的后侧。