一種路面構造信息的檢測系統技術方案

本發明專利技術公開了一種路面構造信息的檢測系統，該系統包括：信號發射裝置，信號采集裝置，數據處理系統。所述的信號發射裝置為多線激光發射裝置，能夠持續發射多條一字線型激光信號。所述的信號采集裝置包括激光信息采集系統，距離信息采集器，儀器相位采集器。所述的數據處理系統將激光信息、距離信息、儀器相位信息進行分析處理得出路面構造信息。本發明專利技術的路面構造信息檢測系統可以高速、高精、高可靠性的檢測路面構造。

【技術實現步驟摘要】
一種路面構造信息的檢測系統
本專利技術涉及公路工程
，更具體涉及一種路面構造信息的檢測系統。
技術介紹
路面平整度是路面施工驗收中的一個重要指標。平整度直接反映了車輛行駛的舒適度及路面的安全性和使用期限。路面平整度的檢測能為路面的維修、養護及翻修等提供重要的信息。另一方面，路面平整度的檢測能準確地為路面施工提供一個質量評定的客觀指標。在20世紀70、80年代，平整度測量設備主要是水平儀、三米直尺等，測試精度低、速度慢，一般只能抽樣調查；到90年代初，檢測手段有一定的提高，如連續式平整度儀，但仍僅能檢測路面平整度，不能同時檢測車轍等橫向構造指標，且存在可重復性差、測試速度慢的缺點。在當今的路面平整度測量中，主要的平整度指標為國際平整度指標IRI (International Roughness Index)。國際平整度指標IRI是被廣泛采用的路面平整度指標。國際平整度指標IRI的優點是具有很強的時間穩定性和空間穩定性，這使得不同時間和地點檢測的國際平整度指標IRI值可進行直接比較。國際平整度指標IRI的計算是基于四分之一車輛仿真模型。四分之一車輛仿真模型用于模擬車輛機械系統在路面縱斷面曲線輸入的激勵下的動態響應。通過四分之一車輛仿真模型計算模型車車輛懸掛系統的單向位移量，將各次計算的單向位移值累加(單位為m)并與路段長度相除(單位為km)，即可以得到國際平整度指標IRI，其單位為m/km。路面平整度的傳統測量方法主要分為兩大類:第一類為縱斷面測定(直接式檢測)，即測出路面縱斷面剖面曲線，然后對測出的縱斷面曲線進行數學分析得出平整度指標。第二類為車輛對路面的反應測定(響應式檢測)，即測出車輛對路面縱斷面變化的力學響應，然后對測出的力學響應進行數學分析得出平整度指標。通常，第一類檢測方法可用于路面施工質量驗收與評價，而第二類檢測方法主要用于路面周期性評價。但第二類檢測儀器常要借助于第一類檢測儀器進行指標檢定。對直接式檢測類平整度檢測儀而言，主要的平整度指標就是國際平整度指標IRI。幾乎所有的自動化路面斷面曲線檢測系統(直接式檢測類)都包含國際平整度指標IRI的計算軟件包。因此只要獲得路面縱斷面剖面曲線，就能較易獲得國際平整度指標IRI。而響應式檢測類的檢測對象主要包括檢測車輛的動態垂直加速度和垂直位移。當平整度檢測儀檢測的對象是車輛的動態垂直加速度時，此類平整度檢測儀可歸為電子響應式檢測類；當平整度檢測儀檢測的對象是車輛的動態垂直向累積位移量時，此類平整度檢測儀可歸為機械響應式檢測類。對電子響應式檢測類儀器而言，由于其檢測的對象是車輛的動態垂直加速度，檢測原理相對簡單，其平整度指標為各采樣點垂直加速度的根平方值均值，簡稱RMSVA (RootMean Square of Vertical Acceleration)。一般 RMSVA 與國際平整度指標 IRI 具有很好的相關性。而機械響應式檢測類平整度儀的工作原理則是通過檢測車體與后軸的相對位移單向累積數值來間接計算路面平整度。當車輛行駛時，由于路面的不平整會使后橋與車廂之間產生上下相對位移，此時檢測儀的鋼絲繩會帶動高精度位移傳感器轉動，使高精度位移傳感器輸出一系列的脈沖信號，這些脈沖信號經過一定的預處理，每一脈沖輸出成為一定的單向位移量信號，此信號再經過數據采集與處理系統的預處理得到單向位移值，此單向位移累積值在計數器上進行累積，測量時單向位移累積值每增加一厘米計數器就記錄一個數。計數器記錄的單向位移累積值，連同行車的距離信號一起，以一定的數據模式記錄在數據文件中，供數據處理系統進一步分析得出路面平整度指標-顛簸累積值VBI。專利號200620097180.0的專利提供了一個路面平整度測量裝置，其包括一個數據采集計算機和兩套由激光測距儀與加速度計構成的平整度測量單元，兩套平整度測量單元分別安裝在機動車左右輪跡處，數據采集計算機通過加速度采集卡連接加速度計，通過激光數據采集卡連接激光車測距儀，加速度計的敏感軸方向與激光線一致。解決了經濟和高效的進行路面平整度高精度測量的問題，滿足高速測試要求，克服了原有系統測量采樣頻率與測量速度不匹配的問題，降低了數據冗余，提高了測量的精度，并可以方便地安裝到車載平臺中，與其它路面測試裝置集成。傳統的平整度測量設備主要是水平儀、三米直尺以及連續式平整度儀等，測試精度低、速度慢、可重復性差，一般測量速度小于5公里，費時費力，使用危險性大，特別是在聞速公路上，基本無法使用。現有的一些基于慣性補償的平整度測量設備，由于其慣性補償算法簡單，只能滿足高速條件下(一般不小于25公里/小時的運行速度)的平整度測量，而在較低速度下，由于慣性補償的漂移，不能輸出正確的測量結果。現有對路面構造進行測定的儀器設備僅停留在斷面類和反應類的測定方法，對路表面的整體3D構造沒有全面地進行測定分析，存在一定的局限性。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題就是提供一種可以高速、高精、高可靠性的檢測路面構造信息的系統。(二)技術方案為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種路面構造信息的檢測系統，該系統包括:信號發射裝置，信號采集裝置，數據處理系統；所述的信號發射裝置為多線激光發射裝置，能夠持續發射多條一字線型激光信號;所述的信號采集裝置包括激光信息采集系統，距離信息采集器，儀器相位采集器；所述的激光信息采集系統包括多個攝像頭，所述的信號采集裝置和數據處理系統采用高速數據線連接，將信號采集裝置采集的激光信息、距離信息、儀器相位信息發送至數據處理系統；所述的數據處理系統將激光信息、距離信息、儀器相位信息進行分析處理得出路面構造信息，并將路面構造進行3D成型。其中，所述的激光信息采集系統采用攝像頭高速拍下激光線掃描處的線型。其中，所述的距離信息采集器采用激光測距單元測出攝像頭所處位置距離路面的垂直距離。其中，所述的儀器相位采集器采用高精度IMU測出儀器的水平角度偏移，根據GPS定位確定的儀器所處位置的樁號，確定儀器所處位置的縱坡，確定儀器相對于水平路面的角度偏移。其中，所述的數據處理系統根據攝像頭所處位置距離路面的垂直距離和儀器相對于水平路面的角度偏移，并根據儀器所處位置的縱坡進行修正，確定路面構造信息檢測系統與路面的相對位置。本專利技術還提供了使用所述的路面構造信息的檢測系統進行檢測的方法，它包括以下步驟:步驟1:每隔預定時間間隔測量公路表面的激光線掃描處的線型；步驟2:同步測量儀器相對于水平路面的角度偏移；步驟3:同步測量各攝像頭所處位置距離路面的垂直距離；步驟4:同步采用GPS的定位確定儀器所處位置的樁號，并確定儀器所處位置的縱坡；步驟5:通過將各攝像頭所處位置距離路面的垂直距離和儀器相對于水平路面的角度偏移，并根據儀器所處位置的縱坡進行修正，確定路面構造信息檢測系統與路面的相對位置；步驟6:通過數據處理系統將激光信息、距離信息、儀器相位信息進行分析處理得出路面構造信息，并將路面構造進行3D成型。(三)有益效果與目前已有的路面平整度檢測產品相比，本專利技術路面構造信息檢測系統在相同時間內所采集的路面構造數據信息量遠遠超出目前已有的路面平整度檢測產品所采集的路面構造數據信息量，因此本專利技術路面構造信息檢測系統是高速、高精、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種路面構造信息的檢測系統，其特征在于，該系統包括：信號發射裝置，信號采集裝置，數據處理系統；所述的信號發射裝置為多線激光發射裝置，能夠持續發射多條一字線型激光信號；所述的信號采集裝置包括激光信息采集系統，距離信息采集器，儀器相位采集器；所述的激光信息采集系統包括多個攝像頭，所述的信號采集裝置和數據處理系統采用高速數據線連接，將信號采集裝置采集的激光信息、距離信息、儀器相位信息發送至數據處理系統；所述的數據處理系統將激光信息、距離信息、儀器相位信息進行分析處理得出路面構造信息，并將路面構造進行3D成型。

【技術特征摘要】
1.一種路面構造信息的檢測系統，其特征在于，該系統包括:信號發射裝置，信號采集裝置，數據處理系統； 所述的信號發射裝置為多線激光發射裝置，能夠持續發射多條一字線型激光信號； 所述的信號采集裝置包括激光信息采集系統，距離信息采集器，儀器相位采集器； 所述的激光信息采集系統包括多個攝像頭，所述的信號采集裝置和數據處理系統采用高速數據線連接，將信號采集裝置采集的激光信息、距離信息、儀器相位信息發送至數據處理系統； 所述的數據處理系統將激光信息、距離信息、儀器相位信息進行分析處理得出路面構造信息，并將路面構造進行3D成型。2.根據權利要求1的路面構造信息的檢測系統，其特征在于，所述的激光信息采集系統采用攝像頭高速拍下激光線掃描處的線型。3.根據權利要求1的路面構造信息的檢測系統，其特征在于，所述的距離信息采集器采用激光測距單元測出攝像頭所處位置距離路面的垂直距離。4.根據權利要求1的路面構造信息的檢測系統，其特征在于，所述的儀器相位采集器采用高精度IMU測出儀器的水平角度偏移，根據GPS定位確定儀器所處...

【專利技術屬性】
技術研發人員：江宏，吳文超，楊華，
申請(專利權)人：江宏，吳文超，
類型：發明
國別省市：湖南;43