專利名稱：路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種物體位移或面形及 其有關(guān)質(zhì)量指標(biāo)的光電檢測(cè)系統(tǒng),特別是一種可用于檢測(cè)路面車轍指 標(biāo)的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
路面車轍的檢測(cè)指標(biāo)是路面養(yǎng)護(hù)維修管理工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 路面車轍的凸陷不平特別是在雨天產(chǎn)生的積水現(xiàn)象往往對(duì)道路交通 存在有極大的安全隱患，易使行駛的車輛產(chǎn)生側(cè)滑，同時(shí)嚴(yán)重的車轍 將會(huì)使車輛行駛變道困難，嚴(yán)重影響了行車的舒適性和安全性。所以， 快速檢測(cè)出道路的車轍情況從而為道路養(yǎng)護(hù)維修提供準(zhǔn)確的路面狀 況分析指標(biāo)是非常重要的。
以往公知的路面車轍檢測(cè)技術(shù)主要有采用手工法的水準(zhǔn)儀測(cè)量 法、橫短尺測(cè)量法、橫斷面儀測(cè)量法等。近年來，隨著激光測(cè)量技術(shù) 的發(fā)展，本領(lǐng)域相繼又推出了激光轉(zhuǎn)鏡掃描法、多個(gè)激光位移傳感器 檢測(cè)法、線激光數(shù)字圖像檢測(cè)法等幾種快速檢測(cè)路面車轍的技術(shù)，由 于其檢測(cè)速度快，釆樣密度大，能比較客觀地給出車轍的多項(xiàng)指標(biāo)， 如左右車轍大小、車轍分布等，在很大程度上受到使用者的青睞。上 述的現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際使用中雖然各具特點(diǎn),但各自相應(yīng)也還存在有一 些需待解決的問題。
手工法檢測(cè)車轍的技術(shù)一般只能適用于通車量小、小范圍檢測(cè)的 情況。由于是手工檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果常?？赡苁艿饺藶橐蛩氐挠绊懀?外，手工檢測(cè)法若用于車速高、車流量大的高速公路上檢測(cè)，還存在 嚴(yán)重的安全隱患。
在幾種快速檢測(cè)路面車轍的技術(shù)中，采用激光轉(zhuǎn)鏡掃描法，由于 其技術(shù)復(fù)雜，產(chǎn)品價(jià)格也較昂貴，目前使用的不多；采用多個(gè)激光位 移傳感器檢測(cè)車轍，雖然在橫斷面上布設(shè)有較多的激光位移傳感器
3時(shí)，檢測(cè)精度可以滿足實(shí)際要求，但由于采用激光探頭多，此種方法 的產(chǎn)品成本較高。
對(duì)于目前采用的線激光數(shù)字圖像檢測(cè)法,它是利用單方向擴(kuò)束的 線激光照射路面，通過高速數(shù)字相機(jī)拍攝路面上散射的線激光，進(jìn)而 再通過圖像處理獲得路面的車轍。此種檢測(cè)方法，可以在橫斷面上實(shí) 現(xiàn)高密度采樣，從而可以進(jìn)一步提高車轍的檢測(cè)精度。但是，該方法 也還存在有一個(gè)嚴(yán)重的不足之處，就是車轍檢測(cè)精度受車輛振動(dòng)顛簸 造成車輛俯仰變化情況的影響比較大。如何克服線激光路面車轍測(cè)量 方法的不足，進(jìn)而從根本上減小或消除車輛震動(dòng)、顛簸對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn) 生的影響，是目前線激光車轍檢測(cè)方法亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)合理、使用方便、測(cè)量精度高的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而采用的技術(shù)解決方案是這樣的:所提供的 路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)由1 2臺(tái)設(shè)在系統(tǒng)搭載車后部外上方的俯向 拍攝相機(jī)和1 2個(gè)通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)在系統(tǒng)搭載車車身后下部的帶有角 度變化測(cè)量傳感器(如角速度傳感器、陀嫘儀等)的線激光器組成，線 激光器前方設(shè)有擴(kuò)束鏡，通過線激光器向斜下方發(fā)出的線激光束射至 拍攝相機(jī)下拍攝區(qū)的待側(cè)路表面處。實(shí)際工作中，設(shè)置在車身后下方 的線激光器通過擴(kuò)束鏡使激光光源發(fā)出的光束在一個(gè)方向上擴(kuò)展，其 在路面上的投影形成的激光散射線，通過數(shù)字拍攝相機(jī)成像后，就得 到一個(gè)對(duì)應(yīng)的"曲線"像，再借助數(shù)字圖像處理和計(jì)算可得到路面車 轍的深度、左右車轍大小等信息；當(dāng)車輛上下振動(dòng)時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)的線 激光同時(shí)向上或向下運(yùn)動(dòng)，線激光在路面車轍上的投影最高點(diǎn)與最低 點(diǎn)僅僅是前后位置變化，對(duì)應(yīng)的車轍深度不變；當(dāng)車輛振動(dòng)或顛簸造 成車輛俯仰角度變化時(shí),通過和線激光器安裝在一起的角度變化測(cè)量 傳感器，隨時(shí)測(cè)量出車輛的俯仰角度變化值，通過數(shù)據(jù)處理，可以減 小或消除車轍檢測(cè)的誤差,從而達(dá)到減小或消除各種外界因素對(duì)測(cè)量 精度的影響的作用，獲得準(zhǔn)確客觀的路面車轍信息。


圖1為本發(fā)明的側(cè)向工作結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的俯視向結(jié)構(gòu)的工作原理圖，該實(shí)施例
結(jié)構(gòu)中俯向拍攝相機(jī)臺(tái)數(shù)和線激光器個(gè)數(shù)按l: 2配置。
圖3 圖5為本發(fā)明另外三個(gè)實(shí)施例的俯視向結(jié)構(gòu)的工作原理 圖，其中圖3所示結(jié)構(gòu)中俯向拍攝相機(jī)臺(tái)數(shù)和線激光器個(gè)數(shù)按2 : 2
配置，圖4所示結(jié)構(gòu)中俯向拍攝相機(jī)臺(tái)數(shù)和線激光器個(gè)數(shù)按i: i配 置，圖5所示結(jié)構(gòu)中俯向拍攝相機(jī)臺(tái)數(shù)和線激光器個(gè)數(shù)按2 : l配置。
圖6為本發(fā)明所述檢測(cè)系統(tǒng)隨車體沿逆時(shí)鐘向轉(zhuǎn)動(dòng)刀角(俯角)
的工作原理圖。
圖7為本發(fā)明所述檢測(cè)系統(tǒng)隨車體沿順時(shí)鐘向轉(zhuǎn)動(dòng)刀角(仰角) 的工作原理圖。
附圖中各標(biāo)號(hào)分別為l一系統(tǒng)搭載車,2—豎向支撐架桿，3—相 機(jī)固定架，4一拍攝相機(jī),5—拍攝相機(jī)視場角邊緣,6—拍攝相機(jī)光軸， 7—路表面最高處,8—路表面,9一路表面最低處，IO—線激光束，ll一 密封蓋，12—轉(zhuǎn)動(dòng)軸，13—線激光器，14一激光束與路表面交接線， 15—激光器支撐架，H—車轍深度。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)際制 作結(jié)構(gòu)并不僅限于圖示的實(shí)施例。
參見附圖，本發(fā)明所述的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)由設(shè)在系統(tǒng)搭載 車1后上方的俯向拍攝相機(jī)4、設(shè)在搭載車1后下部的線激光器13 以及系統(tǒng)支撐連接架體組成。拍攝相機(jī)4均采用數(shù)字相機(jī)，線激光器 13向后斜下方發(fā)出的線激光束射至拍攝相機(jī)4下拍攝區(qū)的待側(cè)路表 面處。在圖2所示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，線激光器13為兩個(gè)分別通過轉(zhuǎn) 動(dòng)軸對(duì)稱設(shè)在系統(tǒng)搭載車1車身后下部兩側(cè)的帶有角度變化測(cè)量傳 感器且前方設(shè)有擴(kuò)束鏡的線激光器,在系統(tǒng)搭載車1后部正中設(shè)有一 副豎向支撐架桿2，將一個(gè)俯向拍攝相機(jī)4通過相機(jī)固定架3安裝在 豎向支撐架桿2的上端。在圖3所示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，線激光器13為兩個(gè)分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)稱設(shè)在系統(tǒng)搭載車1車身后下部兩側(cè)的帶 有角度變化測(cè)量傳感器且前方設(shè)有擴(kuò)束鏡的線激光器,在系統(tǒng)搭載車
1后部兩側(cè)邊各設(shè)有一副豎向支撐架桿2,將兩個(gè)俯向拍攝相機(jī)4分 別通過一個(gè)相機(jī)固定架3安裝在各豎向支撐架桿2的上端，每臺(tái)相機(jī) 可拍攝1/2寬車道路面的寬度。在圖4所示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，線激光 器13為一個(gè)通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)在系統(tǒng)搭載車1車身后下中部位置的帶有 角度變化測(cè)量傳感器且前方設(shè)有擴(kuò)束鏡的線激光器，設(shè)置在車身后上 方的拍攝相機(jī)4數(shù)亦為一臺(tái)。圖5所示實(shí)施例結(jié)構(gòu)中的俯向拍攝相機(jī) 臺(tái)數(shù)和線激光器個(gè)數(shù)則依上形式按2 : 1配置。
本發(fā)明所述的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理如圖1、圖6和 圖7所示。
一、 正常情況下，系統(tǒng)搭載車1沿平直路面平穩(wěn)行駛，線激光器 13通過擴(kuò)束鏡使激光光源發(fā)出的光束在一個(gè)方向上擴(kuò)展，其在路面 上的投影形成的激光散射線，通過數(shù)字拍攝相機(jī)成像后，得到對(duì)應(yīng)的
"曲線"像，再借助數(shù)字圖像處理和計(jì)算可得到路面車轍的深度(此 時(shí)車轍深度面-涵.sin"，見圖l)、左右車轍大小等信息。
二、 當(dāng)車輛上下振動(dòng)時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)線激光器13同時(shí)向上或向下 運(yùn)動(dòng),線激光在路面車轍上的投影最高點(diǎn)與最低點(diǎn)僅僅是前后位置變 化，對(duì)應(yīng)的車轍深度不變。
三、 當(dāng)車輛行駛中因道路不平引起的振動(dòng)或顛簸而造成車輛俯仰 角度變化(如圖6所示的沿順時(shí)鐘向轉(zhuǎn)動(dòng)"角或如圖7所示的沿逆時(shí) 鐘向轉(zhuǎn)動(dòng)"角)時(shí)，線激光器13產(chǎn)生相反的位移，通過和線激光器 13安裝在一起的角度變化測(cè)量傳感器，可隨時(shí)測(cè)量出車輛的俯仰角 度iff的變化值,再通過數(shù)據(jù)處理，便可以減小或消除車轍檢測(cè)的誤差， 如此即達(dá)到了減小或消除各種外界因素對(duì)測(cè)量精度的影響的作用，從 而能夠獲得準(zhǔn)確客觀的路面車轍信息。在圖6所示情況時(shí)，車轍深度 麗麗:^.sina', a' = a + Aar。在圖7所示情況時(shí)，車轍深度
權(quán)利要求
1、一種路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于由1～2臺(tái)設(shè)在系統(tǒng)搭載車(1)后部外上方的俯向拍攝相機(jī)(4)和1～2個(gè)通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸(12)設(shè)在系統(tǒng)搭載車(1)車身后下部的帶有角度變化測(cè)量傳感器的線激光器(13)組成，線激光器(13)前方設(shè)有擴(kuò)束鏡，通過線激光器(13)向斜下方發(fā)出的線激光束(10)射至拍攝相機(jī)(4)下拍攝區(qū)的待側(cè)路表面處。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 線激光器(13)為兩個(gè)分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)稱設(shè)在系統(tǒng)搭載車(1)車身后 下部兩側(cè)的帶有角度變化測(cè)量傳感器且前方設(shè)有擴(kuò)束鏡的線激光器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 線激光器(13)為一個(gè)通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)在系統(tǒng)搭載車(1)車身后下中部位 置的帶有角度變化測(cè)量傳感器且前方設(shè)有擴(kuò)束鏡的線激光器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)，其 特征在于所說的角度變化測(cè)量傳感器為角速度傳感器或陀螺儀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是在 系統(tǒng)搭載車(1)后部正中設(shè)有一副豎向支撐架桿(2),將一個(gè)俯向拍攝 相機(jī)(4)通過相機(jī)固定架(3)安裝在豎向支撐架桿(2)的上端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是在 系統(tǒng)搭載車(1)后部兩側(cè)邊各設(shè)有一副豎向支撐架桿(2),將兩個(gè)俯向 拍攝相機(jī)(4)分別通過一個(gè)相機(jī)固定架(3)安裝在各豎向支撐架桿(2) 的上端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)路面車轍指標(biāo)的路面車轍激光檢測(cè)系統(tǒng)，由設(shè)在系統(tǒng)搭載車后上方的俯向拍攝相機(jī)、設(shè)在搭載車后下部的帶有角度變化測(cè)量傳感器的線激光器以及系統(tǒng)支撐連接架體組成。實(shí)際工作中，線激光器發(fā)出的光束在路面上的投影形成的激光散射線，通過拍攝相機(jī)成像并借助數(shù)字圖像處理和計(jì)算后，可準(zhǔn)確客觀地得到路面車轍的深度、左右車轍大小等信息，具有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、使用方便、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E01C23/01GK101476279SQ20091002106
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者宋宏勛, 平 李, 樊江順, 申福林, 毅 韓, 建 馬, 馬榮貴 申請(qǐng)人:長安大學(xué)