[发明专利]路面平整度自动检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种路面平整度检测领域，具体涉及一种适合完成公路路面、尤其是高等级公路路面的平整度自动检测装置及检测方法。

背景技术

随着我国交通事业的快速发展，公路通车里程数在急剧增加。路面平整度是评价公路质量最重要的指标之一，对车辆行驶的安全性、舒适性及运行费用等指标有直接的影响，在公路养护中占有十分重要的地位。因此，如何对公路平整度指标进行高效、准确的检测和评价，一直是公路部门十分关注的问题。在公路发展过程中，已开发了多种检测仪器与技术，并制定了相应的检测规程。

目前，现有的路面平整度自动检测仪器主要存在以下不足：

(1)误差源多，现有常用的路面平整度检测仪器多采用距离传感器的输出结果减去加速度传感器及角度传感器的输出以获得一次高程测量值。误差源多，实现复杂，精度低。

(2)效率低，一般每次测量只能得到一个路面高程，因此，测量仪器数据获取的效率低。

(3)没有进行信号防混叠处理。计算国际平整度指数(IRI)，要求输入间隔250mm的路面高程差。而常用的平整度检测仪器多是每隔250mm测量一次高程，测量精度只考虑高程单次的测量精度。事实上数据容易受到裂缝等路面其他病害的影响，即会发生信号混叠现象。现有的平整度检测仪器均未对数据进行信号防混叠处理。

(4)无法较好解决车辆颠簸的问题。车辆颠簸对公路路面检测的影响很大，它不仅包括车辆的上下振动，而且包括车体的前后、左右倾斜。常见的测量仪器一般只针对车辆的上下振动进行处理，处理的方法主要有：(a)采用基准传递原理测量路面平整度，虽然理论上可以消除车辆颠簸的影响，但由于是离散式多点测量，测量精度难以保证。另外，使用中难以保持基准的稳定。(b)用二次差分原理的共梁双精密高程测量方法解决，如专利号为00240679的“激光断面高程仪”，这种方法误差源多，所解决的车辆振动只是上下振动，无法解决车体倾斜的影响。由以上可以看出，现有的平整度自动检测仪器普遍具有如下缺点：误差源多，测量效率低，信号混叠，无法解决车体倾斜的影响，因而精度低，重复性差。

发明内容

本发明是为了解决现有的平整度检测仪器普遍存在误差源多、测量效率低、信号混叠、无法解决车体倾斜影响的缺点而导致的精度低，重复性差的问题，而提出一种路面平整度自动检测装置及检测方法。

本发明由处理系统2和三维结构光视觉检测组件3组成，三维结构光视觉检测组件3横向排列在车体1底部的横截面上，三维结构光视觉检测组件3包括结构光激光器3-2和面阵CCD3-1，其特征在于结构光激光器3-2发出的结构光条覆盖纵向路面，面阵CCD3-1的摄像头朝向结构光激光器3-2的下方路面4，以拍摄结构光激光器3-2投射到路面4处覆盖纵向路面的光条图像；三维结构光视觉检测组件3还包括角度传感器3-3；三维结构光视觉检测组件3的输出端分别连接在处理系统2的输入端；处理系统2位于车体1内。

本发明的方法有以下步骤实现：

步骤一：车体1在行进中，结构光激光器3-2发出的结构光条投射到待检测路面4上，该结构光条被路面三维信息调制后在面阵CCD3-1上成像，从而获取路面数据信息，同时通过角度传感器3-3采集车体1的颠簸信息；根据标定确定的CCD二维图像坐标系和世界三维坐标系之间的关系矩阵，通过处理系统2计算出路面光条位置的三维信息，再利用采集的车体1的颠簸信息对路面光条位置的三维信息进行补偿；

步骤二：在得到路面光条位置的三维信息的基础上，采用滤波的方法，消除裂缝、凸起、坑洼的影响，得到路面纵向轮廓曲线；

步骤三：在得到的路面纵向轮廓曲线上，以间距250mm的距离取离散高程点，代入标准的IRI计算程序，得到该段路面的IRI指标；

步骤四：数据存储、分析和显示。

工作原理：本发明的目的是提供一种新型的公路路面平整度自动测量系统，它能精确快速测量公路路面的国际平整度指数，满足相关行业的需要。本发明根据结构光三维检测原理设计而成。检测时，每次测量均可获取近似连续的路面三维坐标，它具体取决于激光照射的光条范围。检测时车体的上下振动不影响高程差的计算，只需利用角度传感器对测得的数据进行补偿，即可有效消除车辆颠簸的影响。误差源少，测量精度高，同时检测效率亦高。数据处理软件根据采样数据特点，首先去除裂缝等路面变形的影响，对路面纵向轮廓进行防混叠滤波，并由此可以计算出国际平整度指数(IRI)。