[发明专利]平整度测量仪及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动检测领域技术，尤其是指一种平整度测量仪及测量方法。

背景技术

高速公路路面平整度可定义为路面表面诱使行使车辆出现振动的高程变化，它是评价路面使用性能、养护质量的一项重要指标。平整度指标的变化可以反映路面的综合质量状祝，大多数路面病害几乎都会影响平整度，因此平整度的检测是路面施工和养护的一个非常重要的环节。随着高等级公路的迅速发展，对路面平整度要求越来越高，路面平整度的合格率直按关系到公路为用户提供的舒适性、安全性、快捷性等服务的水平，关系到道路本身的使用寿命。

目前，路面平整度的测试常用3m直尺方法， 3m直尺是传统的路面平整度检测方法。其工作原理是：将3m直尺轻放于路面上，将画图仪移至其一端，用手将画图仪推向另一端，由画图仪下的测轮带动画针上下运动，同时滚筒轮在输力轮的带动上旋转，并带动纸带移动两个运动的合成便使画针在纸带上画下了路面的几何量，然后由此求得路面平整度数值。该检测法适用于测定压实成型的路面各层表面的平整度，以评定路面的施工质量和使用质量；但由于其是非自动化的手工检测方法，精度不高、检测效率低，已不能满足我国公路现场平整度检测的要求。

另一种测量平整度的仪器有连续式平整度仪（又称“八轮仪”）。连续式平整度仪在测量时，由人或车拉动该仪器前进，由于路面不平引起测量小轮上下摆动，并带动位移传感器的测杆在传感器的小孔槽里上下滑动，然后根据传感器输出的电位的正负及其大小来确定路面平整度。该设备灵活性较大，适用于测定路表面的平整度；但其测试效率较低（检测速度≤ 12km/h），不适用于在已有较多坑槽、破坏严重的路面上测定。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种平整度测量仪，有检测速度快、计算准确、数据采集和结果分析自动化。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种平整度测量仪，由上位机和下位机两部分组成，该上位机和下位机利用CAN总线实现通信，该下位机连接有测距传感器和加速度传感器，由下位机对测距传感器检测的路面高程的变化和加速度传感器检测的加速度数据采样、记录两次采样间隔时间并对加速度数据的滤波处理；该上位机连接有用于检测距离信息的旋转编码器，由上位机检测采样距离信号，产生定距采样中断信号、时间中断信号，并计算和存储IRI数据。

优选的，所述测距传感器和加速度传感器的输出端外接有RC滤波电路。 

优选的，所述RC滤波电路中，电阻R为10 kΩ，电容C为0．2uF。

优选的，所述测距传感器选用车载激光测距传感器。

优选的，所述上位机内安装8254处理芯片。

优选的，所述下位机内置有高精度A/D转换器。

一种平整度测量方法，包括如下步骤，

第一步：通过测距传感器检测的路面高程的变化和加速度传感器检测的加速度数据；

第二步：由下位机对测距传感器和加速度传感器检测的数据采样、记录两次采样间隔时间、对加速度数据进步滤波处理和零均值化处理；

第三步：用旋转编码器检测距离信息；

第四步：由上位机检测采样距离信号，产生定距采样中断信号，产生时间中断信号，并计算和存储IRI数据。

优选的，所述加速度数据的滤波处理采用二阶巴特沃斯滤波器进行低通滤波。

优选的，所述加速度数据的滤波处理后需进一步进行均值化处理。

 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，第一、建立了由高精度激光传感器、加速度传感器、上位机、下位机等组成的路面平整度数据采集系统，可实时定距采集路面高程数据、车体垂直振动加速度数据以及采样时间。

第二、设计截至频率为20Hz的二阶巴特沃斯低通滤波器，可有效滤除高频干扰信号，同时采用零均值化方法，消除加速度信号的基准偏移。

第三、采用直接积分，可利用经过预处理后的加速度信号计算得到车体垂直振动位移。

总之，本发明的激光平整度检测系统应用于高速公路沥青路面平整度的检测，其具有检测速度快、计算准确、数据采集和结果分析自动化等优点。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的系统结构框图；

图2是本发明之实施例中加速度数据零均值化前后分布对比图。

图3是本发明之实施例中加速度数据滤波前后分布对比图。