[发明专利]一种车载三维激光路面检测系统的室外校准设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及车载三维激光检测系统室外精度校准领域，具体涉及一种车载三维激光路面检测系统的室外校准设备与方法。

背景技术

随着我国高速公路里程的不断增长、交通流量的快速增加以及公众需求的日益提高，高速公路养护规模越来越大。“十一五”期间，全国完成路网改建工程55万公里、公路大修工程16.7万公里、公路中修工程36.4万公里。“十一五”末期，我国高速公路的养护速度已经超过了建设速度，公路发展的重点正在实现从建设到养护转型。在“十二五”，公路养护迎来周期性的高峰期，加之公路交通流量特别是重载交通量的持续快速增长，公路面临集中大修和改造的压力，养护任务极为艰巨。对养护任务起指导与修正作用的道路病害检测成为养护人员主要关注重点，这一趋势在“十三五”将会更加凸显。现行的公路养护机制中，路面表观病害的检测多是养护人员肉眼观察或是使用直尺、塞尺等简单的测量工具测量。经过长期工程实践发现，人工检测方法存在检测效率低、危险性高、检测精度低等缺点，引起养护设计与决策工作的延误及偏差，常导致错过最佳的养护维修时机，造成养护经费的浪费。

随着传感器技术的发展，新兴的车载三维激光检测技术依靠其检测过程方便，检测数据多，检测精度高的特点使得以机动车为检测平台的三维激光检测系统成为道路路面表观病害检测的热门研究方向。三维激光检测技术利用了三角测量原理法，其原理为激光检测仪发出线激光到被测道路表面，通过光学系统成像到线阵CCD，由几何三角关系从像点在CCD上的位置即可计算得到所测点的坐标与高程，再通过激光检测仪的扫描运动就能将沿运动方向道路表面的三维数据得到。

在使用车载三维激光检测系统进行道路检测前，需要对其高度测量精度，宽度测量范围等参数进行校准，以保证检测过程中数据的完整性与准确性，达到工程测量的标准。现有的三维激光校准设备，大多以三维激光测量仪为校准对象不考虑激光架设平台改变造成的影响，并且目标功能单一没有市场利用价值。面对国内外众多三维激光测量设备供应商提供的不同种类及型号的三维激光测量仪，加上以种类繁多的机动车为架设平台组成的三维激光检测系统，现有的校准设备与方法往往难以达成精度校准的任务而成为车载三维激光检测系统推广使用的主要障碍。

目前国内相关试验研究表明：在室内静态试验条件下，车载三维激光检测系统可以完成对路面车辙、坑槽、拥包等路面表观病害的检测，各项精度均可达到工程建设要求；而在室外检测条件下的车载三维激光检测系统的检测精度的研究，尚无一套完备的精度标准和系统的精度校准方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载三维激光路面检测系统的室外校准设备与方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明通过预设已知高程的三个校准区域，建立车载三维激光检测系统对路面病害检测模型，通过检测系统的检测结果与模型真值进行比较分析，得出检测系统相应的检测精度与参数，达到对三维激光检测系统的检测精度进行校准的目的。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车载三维激光路面检测系统的室外校准设备，包括校准板，校准板的底部均匀分布有若干能够调节高度的支座，校准板的外沿设有若干水平水准泡，所述校准板包括沿检测方向依次布置的调试段、横向阶梯状校准段、纵向阶梯状校准段以及纵向瓦楞状校准段。

进一步地，所述校准板为PLA材料。

进一步地，校准板的底部均匀分布有五个能够调节高度的支座，五个支座分别设置在校准板底部的四周及中心；校准板的外沿对称设有六个水平水准泡。

进一步地，所述调试段为长0.05m，宽1m的第一水平面板，且调试段所处平面高程为0mm。

进一步地，所述横向阶梯状校准段包括五块与第一水平面板并列设置的第二水平面板，第二水平面板的长为0.05m，宽为1m，五块第二水平面板成阶梯状分布，且五块第二水平面板的高程沿长度方向依次为-10mm，-5mm，0mm，5mm，10mm。

进一步地，所述纵向阶梯状校准段包括九块长0.15m，宽0.1m的第三水平面板以及两块长0.15m，宽0.05m的第四水平面板，第三水平面板和第四水平面板均与第一水平面板垂直设置，且第四水平面板设置在第三水平面板的两侧，第三水平面板和第四水平面板的高程沿宽度方向依次为-0.01mm，0mm，0.01mm，0.02mm，0.03mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm，0.01mm，0mm，-0.01mm。