一種激光路面構造深度儀校準裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種激光路面構造深度儀校準裝置，克服目前激光構造深度儀還沒有嚴密的量值朔源鏈的不足。該裝置包括：帶測試件進行轉動、根據測試件的轉動產生轉速控制信號并發(fā)送、接收處理器反饋的構造深度測量值、采用測試件被測表面的構造深度參考值對構造深度測量值進行校準并獲得校準結果的轉動控制部；接收轉速控制信號并根據轉速控制信號帶動距離編碼器進行轉動以觸發(fā)激光測距傳感器對測試件的被測表面進行數據采集的運動模擬部；其中，處理器根據數據采集所獲得的采集結果計算并反饋構造深度測量值。本申請的實施例可以用來保存和傳遞路面激光構造深度測量值，以計算被校準的激光構造深度儀測量值與參考值之間的誤差。
【專利說明】一種激光路面構造深度儀校準裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光路面構造深度儀的校準技術，尤其涉及一種激光路面構造深度儀校準裝置。

【背景技術】
[0002]路面構造深度是指一定面積的路表面凹凸不平的開口孔隙的平均深度，主要用于評定路面表面的宏觀粗糙度、排水性能及抗滑性，與路面耐久性和行車安全息息相關。
[0003]目前，路面構造深度試驗方法主要有兩種:鋪砂法和激光構造深度儀測量法。
[0004]鋪砂法通過將已知體積的標準砂攤鋪在所要測試路表的被測區(qū)域上，然后將標準砂的體積除以攤鋪在測試路面上的面積，求得平均值深度作為路面構造深度。這種試驗方法得到的是攤鋪區(qū)域內的平均深度值。
[0005]激光構造深度儀測量法采用微小光斑的激光測距儀沿行車方向密集采樣，得到縱剖面曲線。然后按照構造深度計算模型，求取構造深度值。我國所采用的構造深度值通常用激光測量法路面構造深度(Laser Measured Texture Depth,簡稱LMTD)表示。
[0006]鋪砂法只能進行抽樣檢測，而且受因鋪砂區(qū)域的形狀的影響較大，測量結果有較大的不確定性，誤差較大。而且因為其速度慢、效率低、人為因素影響大等不利條件，在通車公路上檢測時，需阻斷交通，且對操作人員的安全造成較大威脅，因此目前已較少使用。
[0007]采用激光構造深度儀測量法進行構造深度的測量，具有測試速度快、效率高、無需阻斷交通等優(yōu)點。目前，這種方法在我國已得到大量普及。在《公路路基路面現場測試規(guī)程》(JTG E60-2008)、《多功能路況快速檢測設備》(GB/T26764-2011)等標準規(guī)范中已有明確要求。
[0008]目前，激光構造深度儀作為交通行業(yè)專用計量器具，其量值溯源工作還沒能全面展開。業(yè)內對此類儀器設備的量值溯源一般采用計量檢定的管理體制，儀器設備必須具有嚴密的量值溯源鏈。因此，建立科學、完善的路用激光構造深度儀計量標準，盡快實現路面激光構造深度儀的量值溯源，十分必要。
實用新型內容
[0009]本申請所要解決的技術問題是克服目前激光構造深度儀還沒有嚴密的量值朔源鏈的不足。
[0010]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種激光路面構造深度儀校準裝置，所述激光路面構造深度儀包括距離編碼器、激光測距傳感器以及處理器；該裝置包括:帶動模擬路面的構造深度的測試件進行轉動、根據所述測試件的轉動產生轉速控制信號并發(fā)送、接收所述處理器反饋的構造深度測量值、采用所述測試件被測表面的構造深度參考值對所述構造深度測量值進行校準并獲得校準結果的轉動控制部；接收所述轉速控制信號并根據所述轉速控制信號帶動所述距離編碼器進行轉動以觸發(fā)所述激光測距傳感器對所述測試件的被測表面進行數據采集的運動模擬部；其中，所述處理器根據所述數據采集所獲得的采集結果計算并反饋所述構造深度測量值。
[0011]優(yōu)選地，所述轉動控制部包括:根據預設轉速生成控制脈沖序列并發(fā)送、接收所述處理器反饋的所述構造深度測量值、采用所述測試件被測表面的構造深度參考值對所述構造深度測量值進行校準并獲得所述校準結果的控制器；接收所述控制脈沖序列進行驅動的驅動器；在所述驅動器的驅動下帶動所述測試件進行轉動的電機；以及根據激光測距采樣間隔、所述測試件被測表面上測點的轉動半徑、所述運動模擬部所模擬的車輪的半徑以及所述測試件的實時轉速產生所述轉速控制信號并發(fā)送給所述運動模擬部的控制信號生成器。
[0012]優(yōu)選地，所述轉動控制部進一步包括:所述電機包括伺服電機。
[0013]優(yōu)選地,所述轉動控制部進一步包括:在所述電機的帶動下進行轉動并承載所述測試件的測試件安裝盤。
[0014]優(yōu)選地,所述轉動控制部進一步包括:在所述電機的帶動下進行轉動的主動輪；以及與所述主動輪相配合并帶動所述測試件安裝盤進行轉動的從動輪。
[0015]優(yōu)選地，所述運動模擬部包括:接收所述轉速控制信號并根據所述轉速控制信號進行驅動的驅動器；以及在所述驅動器的驅動下帶動所述距離編碼器進行轉動的電機。
[0016]優(yōu)選地，所述電機包括步進電機。
[0017]優(yōu)選地，所述運動模擬部進一步包括:在所述電機的帶動下進行轉動并承載所述距離編碼器的編碼器安裝盤。
[0018]優(yōu)選地，所述轉動控制部與所述運動模擬部通過傳輸線纜連接。
[0019]與現有技術相比，本申請的實施例可以用來保存和傳遞路面激光構造深度測量值，以計算被校準的激光構造深度儀測量值與參考值之間的誤差。本申請的實施例可在靜止狀態(tài)下模擬出運動采集環(huán)境，因而使設備校準工作可以不受環(huán)境條件的制約，使用更為方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本申請實施例的激光路面構造深度儀校準裝置的構造示意圖。
[0021]圖2是本申請實施例的激光路面構造深度儀校準裝置中轉動控制部的構造示意圖。
[0022]圖3是本申請實施例的激光路面構造深度儀校準裝置中運動模擬部的構造示意圖。

【具體實施方式】
[0023]以下將結合附圖及實施例來詳細說明本實用新型的實施方式，借此對本實用新型如何應用技術手段來解決技術問題，并達成相應技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。本申請實施例以及實施例中的各個特征，在不相沖突前提下可以相互結合，所形成的技術方案均在本實用新型的保護范圍之內。
[0024]本申請實施例的激光路面構造深度儀校準裝置，主要用來對激光路面構造深度儀進行校準，可以用來保存和傳遞激光路面構造深度量值，便于開展激光路面構造深度儀的量值朔源，建立科學、完善的路用激光構造深度儀計量標準。
[0025]如圖1所示，激光路面構造深度儀10主要包括有距離編碼器11、激光測距傳感器12以及處理器13等，本申請實施例的激光路面構造深度儀校準裝置20主要包括轉動控制部21以及運動模擬部22。
[0026]轉動控制部21與運動模擬部22以及激光路面構造深度儀10中的處理器13相連，帶動模擬路面的構造深度的測試件進行轉動，根據測試件的轉動產生轉速控制信號并發(fā)送給運動模擬部22，接收激光路面構造深度儀10中的處理器13進行計算并反饋的構造深度測量值，采用該測試件被測表面的構造深度參考值對該構造深度測量值進行校準并獲得校準結果。
[0027]運動模擬部22，與激光路面構造深度儀10中的距離編碼器11相連，接收轉動控制部21發(fā)送的轉速控制信號，根據所接收的該轉速控制信號帶動激光路面構造深度儀10中的距離編碼器11進行轉動，通過距離編碼器11的轉動來觸發(fā)激光路面構造深度儀10中的激光測距傳感器12對該測試件的被測表面進行數據采集并獲得相應的采集結果。
[0028]激光路面構造深度儀10中的處理器13根據激光測距傳感器12對該測試件的被測表面所進行的數據采集所獲得的采集結果進行計算，獲得該構造深度測量值并發(fā)聵給轉動控制部21。
[0029]本申請的實施例中，可以直接選取加工該測試件的構造深度設計值作為該測試件被測表面的構造深度參考值。構造深度測試件的被測表面可以采用數控精密機加工技術并根據設計值來加工制作。采用數控精密機加工技術以盡量高的加工精度來加工制作構造深度測試件，可以保證所加工出來的構造深度測試件的被測試面的形狀和尺寸能更加接近理想狀態(tài)，使得對測試件進行測量所獲得的結果可以采用加工時的設計值來進行驗證和比對，以評價激光路面構造深度儀設備本身以及激光路面構造深度儀的作業(yè)過程等的準確性和精確度。
[0030]本申請的實施例，通過測試件來模擬路面，并通過將測試件保持在運動狀態(tài)，可以模擬出車輛的車輪在路面上行駛的效果。根據運動的相對性，測試件的運動，相當于運動的車輛在路面上的運動；測試件上某一個測點的運動速度，就相當于車輪輪周上與該測點所模擬的路面相接觸的對應點的線速度。因此，測試件上測點的線速度，可以視為模擬出運動狀態(tài)的車輛在靜止的路面上的模擬車速。
[0031]如圖2所示，本申請實施例的激光路面構造深度儀校準裝置中，該轉動控制部21主要包括:控制器211、第一驅動器212、第一電機213以及控制信號生成器214。
[0032]控制器211，與第一驅動器212以及激光路面構造深度儀10中的處理器13相連，根據預設轉速生成與該預設轉速相應頻率的控制脈沖序列，并將該控制脈沖序列發(fā)送給第一驅動器212，還接收激光路面構造深度儀10中的處理器13進行計算并反饋的構造深度測量值，采用該測試件被測表面的構造深度參考值對該構造深度測量值進行校準并獲得校準結果。
[0033]第一驅動器212，與控制器211及第一電機213相連，接收控制器211所發(fā)送的該控制脈沖序列，利用該控制脈沖序列驅動第一電機213。
[0034]第一電機213，與該第一驅動器212相連，在該第一驅動器212的驅動下帶動該測試件進行轉動。第一電機213可以是伺服電機。
[0035]控制信號生成器214，與第一電機213及運動模擬部22相連，根據預設的激光測距采樣間隔、該測試件的被測表面上某個測點的轉動半徑、運動模擬部22所模擬的車輪的半徑以及該測試件的實時轉速等，產生轉速控制信號并發(fā)送給運動模擬部22。
[0036]第一電機213帶動該測試件進行轉動，可以為該測試件預先設置一旋轉中心，第一電機213可以帶動該測試件繞預設的旋轉中心進行轉動。可以將測試件加工制作成圓盤狀。這樣，就可以方便地將圓盤狀的測試件的圓心作為該旋轉中心。測試件上的測點與測試件的旋轉中心之間的距離，就是測點的旋轉半徑。根據測試件上測點的旋轉半徑以及測試件的實時轉速，可以獲得測試件上的測點的線速度。
[0037]本申請的實施例可以根據計量校準的需要，預先設置多種轉動速度，然后根據需要選擇合適的轉動速度來驅動測試件進行轉動?？梢酝ㄟ^控制脈沖序列的頻率來區(qū)分不同的轉動速度。
[0038]轉動控制部21可以進一步包括承載該測試件的測試件安裝盤。測試件安裝盤在第一電機213的帶動下進行轉動。
[0039]轉動控制部21還可以進一步包括主動輪和從動輪。主動輪與第一電機213相連，在第一電機213的帶動下進行轉動。從動輪通過皮帶等與主動輪相連，或者直接與主動輪嚙合，與主動輪相配合，帶動該測試件安裝盤進行轉動。
[0040]如圖3所示，本申請實施例的本申請實施例的激光路面構造深度儀校準裝置中，該運動模擬部22包括第二驅動器221以及第二電機222等。
[0041]第二驅動器221，與轉動控制部21中的控制信號生成器214及第二電機222相連，接收轉動控制部21中的控制信號生成器214發(fā)送的轉速控制信號，并根據該轉速控制信號驅動第二電機222進行轉動。
[0042]第二電機222，與第二驅動器221及激光路面構造深度儀10中的距離編碼器11相連，在第二驅動器221的驅動下，帶動激光路面構造深度儀10中的距離編碼器11進行轉動。距離編碼器11轉動時，激發(fā)出測距觸發(fā)信號并發(fā)送給激光路面構造深度儀10中的激光測距傳感器12。第二電機222可以是步進電機。
[0043]激光測距傳感器12根據該測距觸發(fā)信號就可以對測試件的被測表面進行數據采集。激光路面構造深度儀10中的處理器13根據激光測距傳感器12進行該數據采集所獲得的采集結果，計算出構造深度測量值并反饋給轉動控制部21的控制器211。
[0044]本申請實施例的本申請實施例的激光路面構造深度儀校準裝置中，該運動模擬部22還可以包括承載激光路面構造深度儀10中的距離編碼器11的編碼器安裝盤。編碼器安裝盤在第二電機222的帶動下進行轉動，以帶動所承載的距離編碼器11進行轉動。
[0045]本申請的實施例中，被測表面上測點的運動速度，與模擬出運動狀態(tài)的車輛的模擬車速相等。距離編碼器在跟蹤車輛的運動狀態(tài)時，需要與車輛的運動速度相匹配。因此，可以根據該測點的運動速度來計算距離編碼器的實時轉速，并驅動距離編碼器以該實時轉速進行轉動。
[0046]測試件上測點的運動速度(測試件旋轉時測點的線速度)與模擬旋轉的車輪輪周處的線速度相等，以獲得車輪壓在路面上不會打滑的效果，這樣當激光照射到測試件上測點的時候，可以準確測量測點的高程信息。
[0047]本申請的實施例中，轉動控制部21與運動模擬部22通過傳輸線纜連接，從而二者可以進行分體設計并進行分布式設置。
[0048]本申請的實施例中，驅動測試件進行轉動的電機以一定速度旋轉，同時電機輸出一組與其轉速成正比的脈沖信號?？梢愿鶕寗訙y試件進行轉動的主動輪與從動輪的傳動比k、旋轉的測點距旋轉中心的距離A、驅動測試件進行轉動的電機每周脈沖數P1、驅動距離編碼器進行轉動的電機的每周脈沖數P2以及所模擬出的車輪的半徑1"2等，計算出信號頻率倍數fT。相應的脈沖信號經過頻率變化后，用來控制驅動距離編碼器進行轉動的電機帶動距離編碼器進行轉動。
[0049]其中，計算信號頻率倍數fT可以根據如下表達式來進行。

r — ft,.P,, _ k./,.P-,
[0050]Λ=^Γ=^ΤΓ式⑴
[0051]本申請實施例的校準方法中，測試件可以采用真實路面制模鑄造工藝進行設計加工，可以真實再現路面結構的構造深度，保證了激光構造深度儀的校準更加直觀和準確。
[0052]雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內容僅為便于理解本實用新型技術方案而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬領域內的技術人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式及細節(jié)上進行任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種激光路面構造深度儀校準裝置，所述激光路面構造深度儀包括距離編碼器、激光測距傳感器以及處理器；其特征在于，該裝置包括: 帶動模擬路面的構造深度的測試件進行轉動、根據所述測試件的轉動產生轉速控制信號并發(fā)送、接收所述處理器反饋的構造深度測量值、采用所述測試件被測表面的構造深度參考值對所述構造深度測量值進行校準并獲得校準結果的轉動控制部； 接收所述轉速控制信號并根據所述轉速控制信號帶動所述距離編碼器進行轉動以觸發(fā)所述激光測距傳感器對所述測試件的被測表面進行數據采集的運動模擬部； 其中，所述處理器根據所述數據采集所獲得的采集結果計算并反饋所述構造深度測量值。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述轉動控制部包括: 根據預設轉速生成控制脈沖序列并發(fā)送、接收所述處理器反饋的所述構造深度測量值、采用所述測試件被測表面的構造深度參考值對所述構造深度測量值進行校準并獲得所述校準結果的控制器； 接收所述控制脈沖序列進行驅動的驅動器； 在所述驅動器的驅動下帶動所述測試件進行轉動的電機；以及根據激光測距采樣間隔、所述測試件被測表面上測點的轉動半徑、所述運動模擬部所模擬的車輪的半徑以及所述測試件的實時轉速產生所述轉速控制信號并發(fā)送給所述運動模擬部的控制信號生成器。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述電機包括伺服電機。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述轉動控制部進一步包括: 在所述電機的帶動下進行轉動并承載所述測試件的測試件安裝盤。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述轉動控制部進一步包括: 在所述電機的帶動下進行轉動的主動輪；以及 與所述主動輪相配合并帶動所述測試件安裝盤進行轉動的從動輪。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述運動模擬部包括: 接收所述轉速控制信號并根據所述轉速控制信號進行驅動的驅動器；以及 在所述驅動器的驅動下帶動所述距離編碼器進行轉動的電機。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于: 所述電機包括步進電機。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述運動模擬部進一步包括: 在所述電機的帶動下進行轉動并承載所述距離編碼器的編碼器安裝盤。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述轉動控制部與所述運動模擬部通過傳輸線纜連接。
【文檔編號】E01C23/01GK204059166SQ201420283324
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權日:2014年5月29日
【發(fā)明者】荊根強, 郭鴻博, 劉璐, 苗娜, 周毅姝, 林志丹 申請人:交通運輸部公路科學研究所